Flera biogas- och avloppsreningsverk står idag inför mångmiljoninvesteringar i nya rötkammare för att öka verkens kapacitet. Ett alternativ till dessa investeringar är att med hjälp av membranfilter höja andelen biomassa i de befintliga rötkamrarna. Med en högre TS-halt kan man öka omsättningen av organiskt material och därmed få en ökad biogasproduktion i befintlig reaktorvolym.
Konceptet med rötkammare kopplat till en membranfilteranläggning har testats i pilotskala på Viborgs ARV i Danmark. Försöket skedde inom ramen av ett utvecklingsprojekt med stöd från den danska branchorganisationens teknologiutvecklingsfond (VTUF). Under försöksperioden testades två olika membrantekniker; keramiska roterande diskmembran och plattmembran (flat-sheet) i kassett. Hos de roterande diskmembranen hade skivorna en porstorlek på 200 nm och en total membranyta på 6,8 m2. För att skapa det nödvändiga transmembrantrycket (TMP) användes enbart vätsketrycket från rötkammaren.
Plattmembranen monterades dränkta i en 1 m³ anaerob reaktor. Membranmodulen bestod av 10 plattmembran monterade i en kassett. Membranenen hade en porstorlek på 0,4 nm och en total filteryta på 8 m2. Transmembrantrycket skapades genom att suga permeat genom membranen med hjälp av en vakuumpump. Membranen kördes med en minuts paus i en driftscykel på 10 minuter.
Resultaten från testperioden visade att membranteknologin kan användas till att höja slamkoncentrationen i en rötkammare. Testdriften visade att rensmaterial som hår eller andra fibrer inte gav några driftsstörningar. Slammet kunde utan problem koncentreras upp till 6 procent TS ut från rötkammaren. Det bedöms vara möjligt att nå högre slamhalter med denna anaeroba membranteknologi (AnMBR). I försöket begränsades dock den maximala TS-halten till 7 procent TS av de befintliga pumparna på Viborg ARV.
Membranteknologin gör det möjligt att skilja på slammets uppehållstid och den hydrauliska uppehållstiden i rötkamrarna. Om resultaten från pilotförsöken översätts till fullskala på Viborg ARV skulle detta innebära att slammets uppehållstid kan fördubblas genom att avlägsna 60 m³ permeat per dygn från rötkammaren. Den längre uppehållstiden förväntas i motsvarande grad kunna öka TS-reduktionen och därmed också gasproduktionen. Med en bättre rötning kan slammängderna ut från verket minskas med ca 40 procent och metanproduktionen ökas med 28 procent jämfört med dagsläget.
De båda två membranteknikerna jämfördes också ekonomiskt mot en konventionell föravvattningslösning. De jämförda parametrarna var investerings- och driftkostnader över 10 år vid en kapacitetsökning av 100 procent på rötkamrarna.
De två membranteknikerna hade lägre drift- och underhållskostnader än föravvattningslösningen. 120 000 DKK per år för de roterande diskmembranen och 300.000 DKK per år för plattmembranen, i jämförelse med föravvattningsanläggningen, som bedömdes kosta 400 000 DKK per år. Investeringskostnaden var däremot betydligt högre för membranteknikerna: 2 500 000 DKK för roterande diskmembran och 5 200 000 DKK för plattmembranen. Föravvattningsalternativet bedömdes ligga runt 1 300 000 DKK.
Räknat över en tioårsperiod är alltså lösningen med roterande diskmembran den klart mest ekonomiskt fördelaktiga. Att istället bygga en ny reaktorvolym för att motsvara kapacitetsökningen skulle i jämförelse vara en väsentligt större investering.
Slutsatsen av det avslutade utvecklingsprojektet är att det ligger en stor potential i att kombinera membranfiltrering med anaerob utrötning av slam från kommunala reningsverk. AnMBR-konceptet är speciellt attraktivt för högt belastade rötkammare där membranteknik kan användas för att uppnå ökad organisk kapacitet på anläggningen utan att nya rötkammare behöver byggas.
