Analys av torrsubstans och uppvärmning av slam vid Kungsängsverket

Sammanfattning

Energieffektivisering spelar en allt viktigare roll inom modern avloppsrening, där energianvändningen är omfattande och har stor betydelse för verksamhetens klimatpåverkan. Kungsängsverket är Uppsalas största reningsverk med tillstånd för rening motsvarande 330 000 personekvivalenter. På anläggningen tillämpas flera metoder för värmeåtervinning, bland annat genom en slam/slam-värmeväxlare som förvärmer slammet innan behandling i rötkammare. Denna studie är genomförd på uppdrag av Uppsala Vatten och Avfall AB med syfte att studera sambanden mellan torrsubstanshalt, tid och energibehov vid Kungsängsverket. En låg torrsubstanshalt hos primärslam innebär att större mängder vatten behöver värmas upp i rötkammaren och detta är energikrävande. Som tidigare nämnts bidrar användning av slam/slam-värmeväxlaren till sänkt energiåtgång. En hög torrsubstanshalt kan däremot orsaka driftproblem i slam/slam-värmeväxlaren. De frågeställningar som studeras behandlar både hur torrsubstanshalt hos primärslam varierar under en arbetsdag, respektive en pumpcykel, och om det finns någon korrelation mellan torrsubstanshalten och hur ofta slam/slam-värmeväxlaren är i drift. Utöver det undersöks den energimässiga gynnsamheten hos slam/slam-värmeväxlaren beroende på inkommande torrsubstanshalt. För att ta reda på hur torrsubstanshalten varierar över tid användes provtagning som metod. Provtagningen utfördes på primärslam från Kungsängsverkets två försedimenteringsbassänger - FSA och FSC. En dataanalys gjordes för att undersöka hur energiåtgången skiljer sig åt mellan lägre torrsubstanshalt med föruppvärmning och högre torrsubstanshalt utan föruppvärmning samt om det finns någon korrelation mellan inkommande torrsubstanshalt och driftgraden av slam/slam-värmeväxlaren. Detta gjordes utifrån givna mätdata från Kungsängsverket på temperatur, slamflöde och torrsubstanshalter för beräkning av energiåtgång och korrelation. Osäkerhetsanalys av energi- och TS-haltsberäkningarna genomfördes för att bedöma tillförlitligheten i de framtagna resultaten. Osäkerhetsanalysen till dataanalysen av energiåtgången visar att det uppstår osäkerheter vid höga eller låga massflöden av torrsubstans, men att resultatet ändå ger en bra uppskattning av om användningen av slam/slam-värmeväxlaren är lönsam vid en angiven torrsubstanshalt. Gällande torrsubstanshalt i de två försedimenteringsbassängerna A och C användes konfidensintervall som osäkerhetsanalys och där visades att osäkerheten var högre i A än i C. Projektet har en tydlig koppling till miljömässig och ekonomisk hållbarhet, eftersom minskad energianvändning kan leda till lägre driftkostnader och begränsad resursanvändning. De globala målen kan också kopplas till projektet och då främst mål 6 (Rent vatten och sanitet för alla). Kungsängsverket utgör en central del av samhällets infrastruktur och på så vis är mål 9(Hållbar industri, innovationer och infrastruktur) och mål 11 (Hållbara städer och samhällen) också relevanta. Delmål 9.4 är av särskild betydelse eftersom det fokuserar på effektiviserad infrastruktur och ökad resurseffektivitet. Utifrån detta kandidatarbete kan slutsatsen dras att det på Kungsängsverket finns ett svagt samband mellan torrsubstanshalt och drift av slam/slam-värmeväxlaren, där lägre halt medfört högre drift. Däremot har inget samband påvisats gällande variationer i torrsubstanshalt, vare sig under en arbetsdag eller under en pumpcykel. Den slutgiltiga bedömningen var att det i dagsläget är mer energimässigt gynnsamt för Kungsängsverkets reningsverk att ha slam/slam-värmeväxlaren i drift, trots att detta innebär att en lägre torrsubstanshalt i primärslammet behöver upprätthållas. Om inkommande volymer ökar eller förändringar i reningsprocessen genomförs i framtiden kan denna bedömning komma att förändras.