I Danmark förverkligas nu möjligheten att kalla ett avloppsreningsverk för produktionsanläggning istället. Egå reningsverk i norra Aarhus, mitt på den danska halvön Jylland, ska med ny och unik teknik producera fosfor, samt överskott av värmeenergi och el. På köpet blir avloppsvattnet renat.
Målet är att producera 50 procent mer energi än vad verket självt förbrukar, samt att hälften av all fosfor som kommer in ska återvinnas och omvandlas till lättillgänglig gödning.
– 2020 ska all energi i Aarhus vara grön energi. Mitt råd till andra är »just do it«. Man måste våga och vara villig att prova nytt, säger Lise Hughes, projektledare för den omfattande renoveringen av Egå avloppsreningsverk.
Vår resa från Skåne till Danmarks näst största stad går över fyra rejäla broar, varav två långa betalbroar över Öresund och Stora Bält. Denna milda decemberdag var vädret långt från den kylslagna vintern i mitten av 1600-talet då Karl X Gustav kunde vandra med sin soldathär på isen över Stora och Lilla Bält för att vinna kriget.
Samhället Aarhus grundades på tidig vikingatid och namnet betyder helt enkelt »åmynning«. Stavningen ändrades officiellt 2010 från Århus, för att vara lättare att marknadsföra internationellt.
Avloppsvatten från 350 000 invånare i Aarhus och omgivningar tas om hand vid fyra stora avloppsreningsverk där verket i Egå är det näst största med 120 000 pe. Trots att verket är relativt nytt, byggt 1994, sker nu kraftfulla renoveringar med spännande ny teknik.
Satsningen är inte bara en utmaning, utan också ett test inför en framtida rejäl uppgradering av det största verket, Marselisborg, idag på 220 000 pe. Det ska före 2030 klara mer än det dubbla, 470 000 pe. Verket matchar då inte bara den kraftiga befolkningstillväxten, utan tar också över verksamheterna vid verken i Aaby och Viby. Vid den tidpunkten är det bara Egås och Marselisborgs verk som återstår för invånarna i Aarhus.
Drygt 100 miljoner svenska kronor kostar det unika projektet att omvandla nya Egå Renseanlaeg till en modern framtidsanläggning. Där ska skördas el, värme och fosfor från befolkningens avlopp. Finansieringen av tillbyggnad och renovering görs med hjälp av taxor och fonderingar.
– En utmaning har varit att hitta någon som vill leverera teknik som inte tidigare är testad. Därför har vi en speciellt utformad garanti där det garanteras att vi klarar utsläppskraven, och att vi når en viss energiproduktion. Men vi har ingen garanti för att vi kommer i mål med att producera 50 procent mer energi än vi förbrukar. Istället får leverantören mer betalt ju bättre det fungerar, säger Lise Hughes.
Som ytterligare motivation till effektivitet i partneringprojektet finns några miljoner kronor avsatta att dela på om de inte skulle behövas för att nå mållinjen.
Energiproduktionen är flexibel så att det går att välja mellan att alstra värme eller el, beroende på dagspriserna. En generell beräkning visar att skillnaden mellan dagens elförbrukning och framtidens plussaldo är 3 700 MWh per år. Först kommer den moderna tekniken innebära att förbrukningen minskar med 600 MWh/år, ned till 2 200. Hela denna förbrukning ska verket själv producera, men även producera ett överskott på nära 1 000 MWh/år.
I projektet uttrycks ambitionerna som att verket ska gå från att förbruka 31 KWh/år per pe till att kunna sälja 14 KWh/år per pe.
På värmesidan köps idag 200 MWh/år utifrån. Det fixar processerna i verket enkelt att producera, så att hela denna egna förbrukning täcks in. Dessutom förväntas det bli ett överskott på nästan 1 000 MWh/år som kan säljas ut på fjärrvärmenätet. Avloppsreningsverket blir sammankopplat i ledningsnätet med kraftvärmeverket Studstrup, som idag drivs med olja, kol och biomassa.
– På sommaren blir det mest aktuellt att producera fjärrvärme och på vintern producerar vi mest el. Vi kan inte få mer betalt för värmeenergin än vad värmeverket själv kan producera sin energi för, förklarar Lise Hughes.
I tankarna om anläggningen som en produktionsanläggning finns också att återvinna 50 procent av all den fosfor som finns i inkommande vatten. Det har redan gjorts med goda resultat på Aaby avloppsreningsverk en bit bort sedan 2013. Där görs en produkt som de kallar PhosphorCare, fosfor och kväve i struvitform, och de utvinner cirka 250 kg av den om dagen. Det motsvarar 30 kilo rent fosfor.
Det sker genom att en sidoström skickas genom en reaktor där kemikalier, bland annat salt, får de användbara ämnena att kristalliseras. En förutsättning för struvitutfällningen är att verket drivs med biologisk fosforreduktion.
Ambitionen är att på detta sätt få en renare form av fosfor till jordbruk än att sprida avloppsslammet på åkrarna. Danska regeringen har som ambition att det ska finnas 40 anläggningar för återvinning av fosfor i Danmark, så att landet på sikt blir helt självförsörjande på detta ämne, istället för att behöva importera till raskt stigande priser.
Det finns också en vision om att den del av de olika teknikerna som nu utvecklas och prövas i Danmark ska kunna bli en exportvara. Miljöministeriet har talat om tusentals nya jobb som kan skapas och det genom en fördubbling av exporten i branschen fram till 2025.
För att åstadkomma energi- och fosforåtervinning finns en spännande processlayout. Först är det traditionella rensgaller och sandfång, men sedan kommer ett mikrofilter in tidigt i processen. Detta är ett norskt Salsnes-filter – en duk som fångar upp partiklar större än 350 mikrometer. Polymer har tillsatts innan spridning av avloppsvattnet över dukarna, som är uppspända över roterande valsar. »Skiten« fastnar i duken och avlägsnas sedan automatiskt och går iväg som primärslam till rötning.
Intressanta finurligheter senare i processen gör att de i dessa filter kan plocka bort ungefär 60 procent av kolkällan i inkommande vatten och istället använda det för energiproduktion. Det kallas för att »skörda« kolkälla. Förhållandet mellan kolkälla och kväve blir efter filtren för lågt för att traditionell nitrifikation/denitrifikation ska kunna användas. Som vi ska se senare har danskarna löst behovet av kolkälla senare i biosteget på ett smart sätt och samtidigt sänkt energibehovet i det steget.
Det finns totalt åtta filter installerade, som vart och ett klarar 250 kubikmeter i timmen. Filtren är lättskötta och rengörs med såpa och vatten en gång per dygn. Slammet som uppstår har en torrhalt på 6 – 7 procent och kan enkelt pumpas iväg till rötkammaren.
Salsnes-filtren har en kapacitet på 2 000 kubikmeter per timme, lite mer än dubbla medelflödet. Verkets maxkapacitet ligger på 3 600, så allt utöver 2 000 leds förbi filtren.
Kvävereduktionen i biosteget sker med något som kallas kall anammox (anaerobisk ammonium oxidation). Principen är att ta en genväg i processen för kvävereducering och därmed drastiskt minska behovet av kol, syre och energi. I en traditionell process omvandlas kvävet i ammoniumform först till nitrat, för att i ett senare steg omvandlas till kvävgas.
I kall Anammox med »genvägsmetoden« omvandlas ungefär hälften av ammoniumet till nitrit i en aerobisk process med syrekrävande bakterier. Kvarvarande ammonium och nitrit reagerar sedan i en anaerobisk process med bakterier som arbetar syrefritt och skapar kvävgas. Den kalla anammoxen sker i de tidigare bassängerna för nitrifikation och denitrifikation. Här har man nu kunnat minska volymen så att bara tre av de fyra bassängerna används.
Parallellt med den kalla anammox processen i huvudanläggningen blir rejektvattnet renat med schweiziskt teknik i en så kallad Demon-reaktor (deammonification). Här alstras rätt bakterietyper, som gör att det krävs mindre kol och energi till processen att avlägsna kväve. Den rymmer 435 kubikmeter och matas konstant med rejektvatten upp till 150 kubikmeter per dygn. Styrningen av processerna är väldigt delikat. Slam innehållande bakterier av båda sorter plockas ut till en cyklon. Där kommer de tyngre anaeroba bakterierna att tas ut från botten och de lättare aeroba bakterierna tas ut i toppen.
– Därmed kan vi kontrollera vilken bakterietyp vi vill tillföra processerna beroende på vad som behövs fyllas på, säger Lise Hughes.
I regel returneras de tunga partiklarna till anammoxprocessen, medan de lätta föravvattnas och skickas till rötkammaren.
Metoden ger också miljövinster genom att processerna binder koldioxid, istället för att som i traditionella processer alstra stora mängder koldioxid.
Egå-verket har fem cykloner, som var och en har en kapacitet på 10 kubikmeter i timmen. I dem finns mer bakterier än vad som behövs och överskottet går tillbaka till huvudströmmen.
Rötkammaren på 3 000 kubikmeter skapar metangas i mesofilt klimat, närmare 40 grader. Den tar emot primärslam från förfiltreringens Salsnesfilter, bioslam från anammoxprocessen och externslam från andra anläggningar i bygden. Genom lång uppehållstid blir processen mera effektiv på att plocka ut så mycket gas som möjligt ur slammet. För att snabbt få igång processen hämtades slam från rötkammaren vid avloppsreningsverket Marselisborg.
Intill står en stor glob. Det är gastanken som rymmer 12 timmars full produktion av gas från rötkammaren, ungefär 1 800 kubikmeter. Gasen renas först med Siloxafilter, i princip aktivt kol. Denna gas ska sedan omvandlas till olika former av energi. Det är dels värme för egen förbrukning och till stadens fjärrvärmesystem och dels är det el, också för egen förbrukning och att säljas ut på elnätet.
Ingen värme ska gå till spillo så en enkel värmeväxlare ser till att energi inte kommer på flykt i onödan. Till detta finns en 365 kilowatts biogasmotor med generator och en omvänd värmepump, ORC (Organic Rankine Cycle).
Biogasmotorn kan drivas så att den producerar värme eller el i olika proportioner. De heta avgaserna från motorn tas sedan om hand av ORC-modulen, som omvandlar energin till el. Man kan säga att energiöverskottet från verket är ett resultat av dels effektivare processer som kräver mindre energi och dels av att en större del av kolkällan kan rötas istället för att delta i processerna för att avlägsna kväve.
Recipient för det renade avloppsvattnet är Egåen, en 15 kilometer lång å som vid upprepade tillfällen tidigare varit utsatt för utsläpp uppströms, en del giftiga.
– Åvattnet är renare efter verket än före när man ser till koncentrationerna, säger Lise Hughes.
Innan vattnet lämnar eftersedimenteringen och hamnar i ån luftas det i en vacker trappformad fontän.
Den nya tekniken ska vara i full drift senast 2019. Hela renoveringsarbetet började 2013. Arbetet inleddes med en idétävling kring ny teknik. Resultatet av den blev att projektteamet satt med 63 olika danska och utländska idéer för utformandet av processerna och hur det skulle uppnås tekniskt. Tre vinnare korades.
Politiskt har projektet drivits fram av Aarhuspolitikernas vilja att vara så koldioxidneutralt som möjligt. Kommunen har fokuserat på energibesparingar sedan 2008, och även befintlig utrustning på Egåverket har fått en energiöversyn. Avloppsreningsverken är bara ett av många olika projekt i kommunen som genomförs i den riktningen.
