Demon-prosessi rejektivesien käsittelyssä/Marina Graan, Pöyry1. VESIHUOLTO 2016 –PÄIVÄT 8.-9.6.2016
DEMON+ PROSESSI LAKEUDEN ETAPPI OY:N
REJEKTIVEDENKÄSITTELYSSÄ
Ongelmien kautta onnistumiseen
Marina Graan, Pöyry Finland Oy
Antero Bäcklund, Lakeuden Etappi Oy
2. COPYRIGHT©PÖYRY
ESITELMÄN RUNKO
3.6.2016
2
Ennen 2008
Taustaa
2008-2009
Vaihtoehtojen
selvitys ja
valinta
2012-2014
Prosessin ajoa
Oma ymppi auttaa
kun teho laskee
2009 Demon+
Läpivirtaus-
modifikaatiot
2010 kuormitus-
ongelmia ja useita
lisäymppejä
2015 Demon+
ongelmat jatkuivat
Syyskuussa
prosessi toimintaan
2011 Demon+
SBR laajennus
Demon+ prosessi ajettiin ensimmäisen kerran ylös vuoden 2009 lopulla.
Muut vaiheet, jotka tulen esittelemään on kuvattu alla olevassa kaaviossa.
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
2012 Demon+
SBR laajennuksen
ylösajo
3. COPYRIGHT©PÖYRY
TAUSTAA, ENNEN 2009
Biokaasulaitoksen rejektivesien aktiivilieteprosessi
Toimimaton DN prosessi, nitriitin aiheuttama
myrkytystila, vaihteleva kuormitus
Vaihtoehtojen vertailu: aktiivihiili, käänteisosmoosi,
ammoniumtypen strippaus, DN-prosessin laajennus,
Demon+ prosessi
3.6.2016
3
Valittiin Demon+ kokonaistaloudellisesti ylivoimainen!
Säästö käyttökuluissa on erittäin merkittävä (energia, metanoli, alkalointikemikaali,
mahdollisesti saostuskemikaali, polymeeri, yms.)
Prosessi on kaksivaiheinen;
– Nitritaatio; Noin puolet ammoniumista hapetetaan jaksottaiseen hapetuksen avulla
nitriitiksi
– Deammonifikaatio; Tämän jälkeen jäljelle jäävä ammonium muutetaan suoraan
anaerobisesti typpikaasuksi nitriitin avulla autotrofisen aineenvaihdunnan kautta
– Elektronidonorina toimii ammoniumtyppi
Liete on hitaasti kasvavaa, punaista, granulamuotoista ja hyvin raskasta
5. COPYRIGHT©PÖYRY
DEAMMONIFIKAATIOON PERUSTUVA TYPENPOISTOPROSESSI
3.6.2016
5VESIHUOLTO 2010 -PÄIVÄT 2.-3.6.2010, VAASA
Keskeinen asia on Annamox-liete pysyminen prosessissa mekaanisten
erottimien avulla, sykloni sekä kelluva esiselektori (preselector)
Liete erittäin nopeasti laskeutuvaa, laskeutumisnopeus 60 m/h
Altaassa kaksi lietettä, granulalietteen lieteikä 100-200 d ja vapaan lietteen 2-
10 d (lämpötilasta riippuen)
Jaksottainen
hapetus
Osittainen
nitritaatio
Autotrofinen
nitriitin
reduktio
6. COPYRIGHT©PÖYRY
ETAPIN BIOKAASULAITOKSEN DEMON+ LÄPIVIRTAUSPROSESSI
3.6.2016
6
VESIHUOLTO 2010 -PÄIVÄT 2.-3.6.2010, VAASA
Prosessi toteutettiin olemassa oleviin altaisiin
Käytettiin pääasiassa olemassa olevaa rakennetta ja koneistoa
Prosessimuutokset olivat seuraavat:
– Prosessi muutettiin täyssekoitusaltaaksi, jossa koko altaassa on sekoitus ja
ilmastus
– Prosessiin lisättiin Demon® sykloni sekä Demon® lietteenerotus
– Prosessia ohjataan erillisellä ohjausjärjestelmällä
– Lisättiin instrumentointia NH4-N, NO3-N, pH ja O2 mittaukset (sekä
mittausten tuplaus)
8. COPYRIGHT©PÖYRY
2011-2012 ONGELMIA JA MUUTOKSIA PROSESSIIN OSA 1
Lisenssi ostettiin 900 kg
N typenpoistolle
Keskimääräisellä
pitoisuudella
mitoitusvirtaama oli n.
320 m3/d, eli 13m3/h.
Yritettiin saavuttaa
mitoituskuormitusta,
mutta suuren
kuormituksen jälkeen tuli
aina ongelmia
3.6.2016
8
9. COPYRIGHT©PÖYRY
2011-2012 ONGELMIA JA MUUTOKSIA PROSESSIIN OSA 2
3.6.2016
9
Prosessin ajon aikana
siirrettiin sykloni
jälkiselkeytykseen, koska
todettiin, että preselektorista
karkasi granulaa.
Altaan pintaa laskettiin,
lisättiin ravinnetta, huollettiin
tarkemmin mittareita ja
koulutettiin henkilökuntaa
Tyhjennyksessä todettiin,
että pyöreän altaan
seinämille ja pohjan
reunoille, oli kertynyt paksu
kerros punaista granulaa,
joten sekoittimien asennot
muutettiin
Mitkään muutokset eivät
auttaneet ratkaisevasti vaan
kuormitus jouduttiin
jatkuvasti rajoittamaan
10. COPYRIGHT©PÖYRY
DEMON+ SBR JA YLÖSAJO
Alussa esiintyneiden ongelmien takia päätettiin vuonna 2011 laajentaa prosessia perinteisellä
Demon+ SBR prosessilla. SBR prosessin periaate on seuraava:
Vuonna 2012 prosessi otettiin käyttöön
Vaikka ongelmia oli ollut, usko prosessiin oli kova, sillä sen tuomat edut olivat selvästi näkyvissä.
3.6.2016
10
11. COPYRIGHT©PÖYRY
PROSESSIN AJOA VÄLILLÄ 2013-2016
Vaikka käytössä oli kaksi
Demon+ prosessia, niin tulos
ei silti muuttunut tasaiseksi.
Etuna oli, että tällä järjestelyllä
saatiin tarvittava ymppi
omasta Demon+ SBR
prosessista.
Ongelmat jatkuivat vuosia,
kunnes syksyllä 2015 tulos
tasaantui.
Syksyn jälkeen poistoteho on
ollut alkuperäisessä Demon+
altaassa lähellä 500 kg/d ja
tulos on pysynyt hyvänä.
Linkojen vaihtoon liittyvät
ongelmat heikensivät tulosta,
mutta se palautui nopeasti
3.6.2016
11
12. COPYRIGHT©PÖYRY
PROSESSIN AJOA VÄLILLÄ 2013-2016
3.6.2016
12
Kuorma seuraa
suoraan virtaamaa
Typen määrä on
prosessin rajoittava
tekijä
Typpi lähtee nousuun,
kun syöttöraja tulee
vastaan
13. COPYRIGHT©PÖYRY
PROSESSIN AJOA VÄLILLÄ 2013-2016
Puhdistustulos
on täyttänyt
vaatimuksen
Kuormitusta ei
ole voitu ajaa
suunnitellusti
Pienemmällä
syöttökuormalla
tulos hyvä
3.6.2016
13
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
NH4-N, kg/d Ntot ulos, kg/d Lähtevä Ntot tavoite
14. COPYRIGHT©PÖYRY
TILANNE TÄLLÄ HETKELLÄ
3.6.2016
14
Antero Bäcklundin sanoin
Prosessissa muutettua tai kehitetty vuosien varrella:
– Syklonin tyyppi
– Syklonin paikka
– Mittareiden anturit vaihdettu useasti (mekaanista rasitusta nopean virtaaman vuoksi ja mm.
kaapelivaurioita on korjattu)
– Mittaukset kahdennettu
– Muutokset ajotavassa: syklonointiaikojen huomattava pidentäminen
– Prosessien ohjaus on siirretty laitoksen ohjausjärjestelmään
Parannettavaa:
– tarvitsee lämpimän veden (> 25C )
– mittaukset ovat olleet epäluotettavia (WTW) – vaatii jatkuvaa laboratoriomittausta
– ohjaus vaatii jatkuvaa seurantaa – ei voi jättää automatiikan varaan
– prosessi työllistää yhden henkilötyövuoden ja lisäksi viikonvaihdevalvonta
– alkaliteetti katoaa (syy ei ole selvillä) – lisättävä soodaa tai lipeää
– lämpötilamuutokset vaikuttavat voimakkaasti puhdistustehoon
– SBR – yksikössä ongelma: max. ilmamäärä jää alle tarvittavan, koska jakeluputkisto ahdas
– jos tarvitaan uusi bakteerikanta, sen saa vain toimittajalta huomattavan kalliilla hinnalla
15. COPYRIGHT©PÖYRY
TILANNE TÄLLÄ HETKELLÄ
3.6.2016
15
Antero Bäcklundin sanoin
Käytössä on tällä hetkellä molemmat yksiköt, jotka käsittelevät kaiken syntyvän rejektiveden
(9 m3/h)
Maksimikapasiteetit ovat läpivirtaus Demon yksiköllä 10 m3/h ja SBR yksiköllä 8 m3/h
Kompressorikapasiteetti ei ole rajoittava tekijä
Ongelmista huolimatta prosessissa ollaan pitäydytty!
– Pääasiallinen syy on että ei ole löytynyt teholtaan ja investoinneiltaan vakavaa vaihtoehtoa
– Muut deammonifikaatioprosessit ovat vasta tulleet suomen markkinoille
Prosessin edut ovat:
– typenpoistoteho on korkea
– pystyy toimimaan lämpimässä vedessä (< 40C )
– kemikaali- ja energiakustannukset pienet
– syöttöä on helppo säätää – kestää kuormitusta
16. COPYRIGHT©PÖYRY
YHTEENVETO
Tällä hetkellä Etapilla käytössä taloudellinen typenpoistoprosessi, joka saavuttaa sille
asetettuja päästötavoitteita
Suurin ongelma oli prosessin tehon yllättävät heikentymisen ja ongelman ratkaisu oli
rinnakkainen prosessi, josta voidaan saada ymppi tarvittaessa nopeasti ja ilman
kustannuksia
Kun miettii mitä tänä päivänä olisi suositus, niin edelleen suosittelisimme samaa
prosessia
– Kokonaiskustannukset ovat edullisimmat
– Prosessin periaate on innovatiivinen mutta kuitenkin yksinkertainen
Mitä tekisimme toisin?
– Jos olisimme tienneet, että luvattua kapasiteettia ei saavuteta, olisimme määritelleet
mitoituskuormituksen korkeammaksi ja tehneet laitoksesta kaksiosaisen ympin
saannin varmistamiseksi.
3.6.2016
16