A24445 - Åpen Rapport Primærrensing og aktuelle løsninger for slambehandling i norske settefiskanlegg Rapport fra arbeidspakke II i "Slambehandlingsløsninger for settefiskanlegg" Forfatter(e) Trond Waldemar Rosten Kamal Azrague Bendik Toldnes SINTEF Fiskeri og havbruk AS Internasjonale prosjekter og rådgivning 2013-05-24 Historikk VERSJON DATO VERSJONSBESKRIVELSE 01 2013-05-24 Endelig versjon PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 2 av 123 6020357 A24445 01 Innholdsfortegnelse 1 FORORD ........................................................................................................................................... 5 BEGREPER ................................................................................................................................................. 6 3 BAKGRUNN ...................................................................................................................................... 7 4 PROBLEMSTILLINGER...................................................................................................................... 10 4.1 Usikker renseeffekt i de mest benyttede systemene .................................................................. 11 4.2 Manglende implementering av metoder for konsentrering av råslam ....................................... 11 4.3 Manglende løsninger for viderehåndtering av konsentrert slam ................................................ 11 5 KARAKTERISERING AV AVLØPSVANN ............................................................................................. 12 5.1.1 Måling av suspendert stoff (SS) ....................................................................................... 13 5.1.2 Måling av organisk stoff (BOF/KOF)................................................................................. 14 5.1.2.1 Biokjemisk oksygenforbruk (BOF) .................................................................................... 14 5.1.2.2 Kjemisk oksygenforbruk (KOF) ......................................................................................... 17 5.1.3 Fordelingen mellom partikulært og løst stoff.................................................................. 17 5.1.4 Partikkelstørrelsesfordeling ............................................................................................. 18 6 ULIKE STEG I AVLØPSBEHANDLING ................................................................................................. 19 6.1 Slambehandlingsmetoder ............................................................................................................ 20 6.2 Anvendelse av fiskeslam på jorder .............................................................................................. 21 7 PROSSESSER OG METODER ............................................................................................................. 23 7.1 Sedimentasjon ............................................................................................................................. 23 7.2 Membranfiltrering ....................................................................................................................... 25 7.3 Separasjon .................................................................................................................................... 29 7.4 Termisk behandling ...................................................................................................................... 30 7.5 Kompostprosesser ....................................................................................................................... 32 7.6 Luktbehandling ............................................................................................................................ 33 7.7 Hygenisering................................................................................................................................. 35 7.8 Stabilisering .................................................................................................................................. 37 7.9 Kjemikaliebruk ............................................................................................................................. 38 7.10 Pelleterisering .............................................................................................................................. 40 8 SLUTTPRODUKTER .......................................................................................................................... 41 8.1 Alternativer for disponering av slam ........................................................................................... 41 8.2 Kvalitetskrav ved ulik disponering av slam fra settefiskanlegg .................................................... 42 8.2.1 Krav i gjødselvareforskriften ............................................................................................ 42 8.2.2 Sammensetning av fiskeslam ........................................................................................... 44 PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 3 av 123 6020357 A24445 01 8.2.3 Hvilke kriterier/krav kommer i tillegg for ulike disponeringsalternativer ....................... 45 8.3 Slam som råstoff i produksjon av biogass .................................................................................... 46 8.4 Forbrenning av slam ..................................................................................................................... 49 9 EKSEMPLER PÅ UTSTYR OG LEVERANDØRER .................................................................................. 51 9.1 Global enviro ................................................................................................................................ 51 9.2 Biogass marin AS .......................................................................................................................... 53 9.3 Alfa laval ....................................................................................................................................... 54 9.4 Green Solutions ............................................................................................................................ 55 9.5 AgroNova AS ................................................................................................................................ 57 9.6 EPCON Evaporation Technology AS ............................................................................................. 59 9.7 BioTek AS ...................................................................................................................................... 60 9.8 Aquatech Solutions ...................................................................................................................... 63 9.9 Salsnes .......................................................................................................................................... 65 9.10 Dantech ........................................................................................................................................ 66 9.11 Sterner Aquatech ......................................................................................................................... 68 9.12 Degremont ................................................................................................................................... 70 9.13 Siemens ........................................................................................................................................ 78 9.14 Veolia ........................................................................................................................................... 93 9.15 Hüber ......................................................................................................................................... 103 9.15.1 Mekanisk avløpsvannsrensing (www.huber.no) ........................................................... 103 9.15.2 Renseavfallsbehandling (www.huber.no) ..................................................................... 106 9.15.3 Slambehandling (www.huber.no) .................................................................................. 108 9.16 IVAR IKS ...................................................................................................................................... 114 9.17 AquaOptima ............................................................................................................................... 115 9.18 Fjell Industries ............................................................................................................................ 117 9.19 Andritz ........................................................................................................................................ 118 10 REFERANSER ................................................................................................................................ 120 Vedlegg 1 Kunstig våtmark som avløpsvannbehandling ........................................................................ 122 PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 4 av 123 6020357 A24445 01 1 FORORD Behandling av avløp er et stort fag- og forretningsfelt internasjonalt og en rekke store selskap har etablert seg som aktører. Produkter og løsninger for slamfangst og håndtering har utviklet seg gjennom de siste 40 år i motsetning til settefisknæringen hvor teknologitilpasningen innen dette feltet har vært beskjedne. Settefisknæringen i Norge representerer med sine relativt beskjedne slammengder (ca 30 – 50.000 tonn) et lite og begrenset markedsområde sammenlignet med det globale markedet innen offentlig vann og avløp. De fleste settefiskanlegg har til i dag ikke hatt rensekrav på seg. Dette er i ferd med å snu. Utvidelser og nybygg av settefiskanlegg har medført at stadig flere anlegg får pålegg om rensing av avløpet. Rensekravet ser ut til å følge krav om primærrensing i forskrift om rensing om kommunalt avløp og synergier på teknologi er forventet. Markedet innen slamrensing og behandling er derfor økende og det forventes større interesse for å nyttiggjøre seg slammet i annen produksjon. På denne måten vil det kanskje være mulig å få til ytterligere grønn vekst basert på slam ressurser gjenvunnet fra settefiskanlegg Denne rapporten har blitt utformet på som leveranse av arbeidspakke II i prosjektet "Slambehandlingsløsninger for settefiskanlegg" Prosjektnummer akvARENA:1-2012. Prosjektinitiativet er fremmet av oppdrettsbedrifter (Marine Harvest, SalMar Farming, Grieg, Lerøy, Mainstream, Nordlaks mfl.) gjennom klyngenettverkene akvARENA (www.akvarena.no) og NCE Aquaculture (www.nceaquaculture.no) med SINTEF Fiskeri og havbruk som prosjektleder. Hensikten med rapporten er å gi deltakerne en kort innsikt i prinsipper for slambehandlingsløsninger, samt en oversikt over ulike teknologier som er tilgjengelig. En slik teknologi oversikt kan aldri bli fullstendig eller rettferdig. Vi har valgt ut et knippe teknologier og leverandører som etter vår mening representerer bredden på teknologier, aktuelle både for gjennomstrømmingsanlegg og resirkuleringsanlegg. Vi gjør oppmerksom på at det ikke har vært vårt mandat å vurdere de ulike teknologiene og leverandørene opp mot hverandre eller presentere disse med stor nøyaktighet, men presentere for settefisknæringen en bredspektret oversikt over hva som finnes. Oversikten er basert på informasjon innhentet fra leverandørene, søk i ISI Web of Science, webservere og via vårt faglige kontaktnett. Vi tar forbehold om at informasjon om produkter fra leverandørene ikke er fullstendig presentert og selskapene oppfordres til direkte kontakt med leverandørene for detaljert informasjon. På vegne av prosjektgruppa vil jeg benytte anledning til å takke alle de vi har vært i kontakt med for å sette sammen denne rapporten, samt for å organisere leverandørkonferansen; "Primærrensing og slambehandling ved norske settefiskanlegg", som holdes på Stjørdal 13. og 14. Mai 2013. Flere av de teknologiene som er omtalt i denne rapporten presenteres i mer detalj på denne konferansen. I denne utgaven har også tatt med en kort beskrivelse om kunstig våtmarksfilter som mulig avløpsfilter Se vedlegg 1. Vedlegget er skrevet av forsker Peggy Zinke fra SINTEF Energi Vannressursgruppe. Trondheim, 24. Mai 2013 Trond W. Rosten prosjektleder PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 5 av 123 6020357 A24445 01 BEGREPER RAS = Resirkuleringssystemer for akvakultur Pe- personekvivalenter = mål på utslipp av organisk stoff SS = Suspendert stoff TP eller tot P = total fosfor BOF5 = Biologisk oksygenforbruk målt over 5 dager KOF = Kjemisk oksygenforbruk Koagulant = kjemikalie som forårsaker små løste partikler til å aggregere til større partikler Flokkulering = når små løste partikler aggregerer sammen til større partikler Fellingsmiddel = kjemisk stoff (jerne metallsalt) som binder til seg stoffer i vann og feller ut som bunnfall. Brukes for å klarne vann, og fjerne fosfor blant annet. EPT= end of pipe treatment PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 6 av 123 6020357 A24445 01 3 BAKGRUNN Stadig flere norske settefiskanlegg pålegges å etablere løsninger for å filtrere ut partikler fra avløpsvannet før det slippes ut til resipient. Kravet som oppdretterne står ovenfor synes i mange tilfeller å følge primærrensekrav i forskrift (Forskrift 2004-06-01 nr 931, 2004) om rensing av kommunalt avløp. Utstyr og løsninger for primærrensing av avløpsvann er kjent og implementert i kommunal avløpsvannrensing (SFT, 2005), men i mindre grad implementert som helhetlige løsninger for settefiskbransjen blant annet på grunn av andre egenskaper for slammet og de store vannmengdene. Filtrering av avløp fra settefiskanlegg vil medføre løsninger for fangst, lagring og håndtering av et slam med varierende tørrstoffinnhold og sammensatte kjemiske egenskaper. Slammet representerer en ressurs med potensial for gjenbruk av karbon og næringssalter, blant annet i biodrivstoff og som jordforbedring og gjødsel (Blytt et al, 2011). EUs avløpsdirektiv stiller krav til sekundærrensing av kommunalt avløpsvann fra tettbebyggelse med samlet kystutslipp ≥10.000 personekvivalenter (pe). Det er imidlertid mulighet for å søke unntak fra sekundærrensekravet i mindre følsomt omrade. I Norge har primærrensing blitt vurdert som minimums- rensing på kyststrekningen Lindesnes–Grense Jakobselv, med unntak av Grimstadfjorden. Miljøverndepartementet og SFT tok i Pr 2004 initiativ til et program for utvikling av teknologi for primærrensing av kommunalt avløpsvann (SFT, 2005): PRIMÆRRENS. Dette programmet rettet seg mot avløpsanlegg som tilhører tettbebyggelser med samlet utslipp ≥10.000 pe. Flere og flere settefiskanlegg har fått krav om primærrensing av sitt avløp i henhold til (Forskrift 2004-06-01 nr 931 2004) uten at data for personekvivalenter (pe) for utslippet er lagt til grunn (Rosten 2013). Fangst, avvanning og håndtering og avhending av slam / tørket slam, representerer en stor utfordring for settefisknæringen og kostnads- og energieffektive løsninger ønskes velkomne. Som bakgrunn for denne rapporten har vi inviterer en rekke leverandører som har hel- eller delløsninger for slambehandling om å bidra med beskrivelser og dokumentasjon på dette. Hensikten med arbeidet var å skaffe informasjon om hvilke renseprinsipper som kan anvendes for å oppnå konsentrering og håndteringsløsninger for slammet og kunne etterkomme primærrensekravet. Prosjektet skal i så måte hjelpe eiere av settefiskanlegg litt på vei i forhold til kommunikasjon med myndigheter og leverandører. Det er naturlig å vurdere utslipp fra settefiskanlegg opp i mot kravene (og teknologi) for primær- og sekundærrensing i § 14-2 i forurensingsloven1. Kravene til primær rensing i (Forskrift 2004-06-01 nr 931 2004) er som følger; En renseprosess der både BOF5 mengden i avløpsvannet reduserer med minst 20 % av det som blir tilført renseanlegget eller ikke overskrider 40 mg O /liter og SS-mengden i avløpsvannet 2 reduseres med minst 50 % av det som tilføres renseanlegget, eller ikke overskrider 60 mg/l ved utslipp. Et anlegg må enten klare % - kravet eller konsentrasjonskravet på begge parameterne. En svært viktig del av kravet er knyttet til dokumentasjonen med at kravverdien er overholdt. For anlegg mellom 1.000 pe og 10.000 pe skal det tas 12 dokumentasjonsprøver per år og for anlegg > 10.000 pe skal det tas 24 dokumentasjonsprøver per år. Det største antall prøver som tillates å ikke oppfylle rensekravene er 2 for anlegg i omradet 1.000 pe – 10.000 pe og 3 for anlegg > 10.000 pe. Dette er ikke fullt ut praktisert i akvakultur per dags dato, men forventes å komme? Fôrets innhold av protein, fett og fosfor er avgjørende for utslipp av organisk stoff og næringssalter fra oppdrett (Bergheim 2007). En ny rapport om lukkede oppdrettsanlegg gir en oversikt over forventet utslipp fra oppdrettsanlegg (Rosten 2011) basert på disse massebalansene. Tradisjonelt har man benyttet seg av såkalte ”End of Pipe” teknologi (EPT) for å rense avløp. EPT kan omfatte både fysiske, kjemiske og biologiske renseprosesser, men tradisjonelt har man nesten utelukkende benyttet fysisk EPT (mikrosilfiltrering) innenfor akvakultur. Effektiviteten på silene er høyst varierende avhengig av konsentrasjon av suspendert stoff (SS) i avløpsvannet og oppsett. Typiske løsninger for slambehandling i 1 Forskrift 2004-06-01 nr 931 PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 7 av 123 6020357 A24445 01 bruk i dagens settefiskproduksjon er vist i Figur 1 og Figur 2, mens vanlig løsning i dansk ørretproduksjon er vist i Figur 3. Spedevann Trommelfilter Fiskekar Trommelfilter 18 um 60 um Bio- Filter Slam Tank 10 % TS Trommelfilter 300 um Lokalavtaker m/spredningsareal Figur 1 Eksempel på løsning under anvendelse på smoltanlegg med RAS teknologi. PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 8 av 123 6020357 A24445 01 Trommelfilter Båndfilter 250 um 300 um Fiskekar 10 –13 % TS 2-3 % TS Slam Biofilterfor Tank (50 m3) luft 10-13 % TS (leca+ jord) Lokalavtaker m/spredningsareal Figur 2 Eksempel på løsning under anvendelse på smoltanlegg med gjennomstrømmingsteknologi. Lokal avtaker m/sprednings- Fiske TTrroomm. Spylevann Sediment areal kar kar f-miFltieletlrer kum GEO e k Fis Fiske Bio- TEKSTIL Slammet pumpes kar filter BAG inn en storsemipermeabel filterdukpose(ca40-50m ) Våtmarkfilter for sigevann Figur 3 Eksempel på løsning under anvendelse på landbasert ørretanlegg med RAS i Danmark. PROSJEKTNR RAPPORTNR VERSJON 9 av 123 6020357 A24445 01