Det er i dag kendt at menneskelig aktivitet har stor betydning for den stigende mængde af drivhusgasser i atmosfæren. Grundet politiske tiltag til at reducere drivhusgasudledningen, er det blevet vigtigt for virksomheder, at kunne opstille troværdige vurderinger af deres drivhusgasudledninger i f.eks. et CO2 regnskab og livscyklusvurderinger (LCA). Et rensningsanlæg udleder drivhusgasser når der forbruges elektricitet, men også de biologiske processer i renseanlægget bidrager til drivhusgasemissionen. Disse drivhusgasser er især kuldioxid, metan og lattergas. Lattergas bliver ofte ikke taget med i miljøvurderingerne for renseanlæg, da der mangler data og informationer om dannelsen. Det er dog kendt at lattergas er et mellemprodukt, slutprodukt eller sideprodukt ved nitrogenomdannende processer. Der bliver i dette projekt foretaget en miljøvurdering ud fra et LCA perspektiv, hvor der bliver sat fokus på kuldioxid, metan og lattergas, der udledes af drivhusgasser på selve anlægget. Kuldioxid bliver produceret ved både de anaerobe og aerobe processer, lattergas ved denitrifikation og nitrifikation og metan ved de anaerobe processer.

1. Det Tekniske Fakultet
Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi
Drivhusgasbalance
på Ejby Mølle Renseanlæg
Præsentation 13/06-2012
Tine Boye Andersen

2. Introduktion
Drivhusgasbalance på Ejby Mølle Renseanlæg
- Komparativ LCA af scenarier
• Oversigt:
Problemstilling
Mål og målsætning
Scenarier
Afgrænsning og antagelser
Input og modellering
Fortolkning
Konklusion
Dias 2/26

3. Problemstilling
Øgede krav
til Klima- Stigende
vandsektoren forandringer forbrug
og
virksomheder
Stigende
Øget
mængde
drivhuseffekt
spildevand
?
Udledning af Rensning af
drivhusgasser spildevand
-Hvor sker udledningen?
-Kan det estimeres?
-Hvor meget betyder det i forhold til energifremstillingen?
-Hvad er effekten af energioptimering eller ændringer i processen?
-Hvilke effektkategorier påvirkes udover global opvarmning?
Dias 3/26

4. Mål og målsætning
Mål
Vurdere miljøeffekten af ændringer på et renseanlæg, med
fokus på de biologiske processers bidrag af CO2, N2O og
CH4
Målsætning
Anvende komparativ LCA
Ejby Mølle Renseanlæg som reference, og 3 alternative
scenarier med forskellig fokus
Lave litteraturgennemgang af tidligere LCA studier samt
målinger/bestemmelser af biologiske
drivhusgasudledningen fra renseanlæg
Dias 4/26

5. Scenarier
0: Reference: Ejby Mølle Renseanlæg
1: Scenarie, bundbeluftning
2: Scenarie, Anammox
3: Scenarie, vindenergi
Dias 5/26

6. Afgrænsning
Der ses kun på brugsfasen af anlægget
Funktionel enhed: 1 m3 spildevand i indløbet
Dias 6/26

7. Antagelser
Elektricitet der bliver produceret på anlægget fra
biogas, anvendes på anlægget
Der er intet forbrug af naturgas eller olie
Varmeforbrug og produktion medtages ikke
Der anvendes data fra 2009
Det rene vand der anvendes, medtages ikke
Polymer tilsættes i slambehandlingen
FeCl tilsættes i forbehandlingen
Dias 7/26

8. Luftemission
CH4 CH4
CO2 CO2
Aktivt
Energi Kemikalie slamanlæg
Iltnings
fremstilling fremstilling anlæg
N2O
Slam- CO2 N2O
behandling Efterklaring
CH4 tanke
CH4
Sand-
CO2 Forklaring
N2O
og
fedtfang Biologiske filtre
CH4
CH4 Mellemklarings tanke
Foto: (Vandcenter Syd, nd) Data kilder: (Andersen, 2008) (Czepiel et al., 1993) (Bhunia et al., 2010) (Doorn & Irving, 2006) (Zheng et al., 1994)
Dias 8/26

9. Luftemission
Kuldioxid
Kuldioxid, iltede forhold:
C18H19O9N + 0,74NH3 + 8,8 O2 1,74 C5H7O2N + 9,3 CO2 + 4,52 H2O
Udregnet ud fra indgående N = 653 ton/år
forhold N:CO2 = 5,34
Biologisk produceret kuldioxid = 3489,49 ton/år
Data kilder: (Henze et al., 2000)
Dias 9/26

10. Luftemission
Metan
Metan, iltfrie forhold:
22 % af indgående COD
Udregnet ud fra indgående COD = 12259 ton/år
Biologisk produceret metan = 2696,99 ton/år
Data kilder: (El-Fadel & Massoud, 2001)
Dias 10/26

11. Luftemission
Kuldioxid og metan
0,28 kg CO2/kg COD ind
1 kg COD 0,22 kg CH4/kg COD ind
0,52 kg COD i slam og udløb/kg COD ind
Dias 11/26

12. Luftemission
Nitrifikation
Lattergas
Lattergas, iltede og iltfrie forhold:
Denitrifikation
0,006 % af indgående N
Udregnet ud fra indgående N = 653 ton/år
Biologisk produceret N2O = 19,59 kg/år
Data kilder: (Bhunia et al., 2010) (Czepiel et al., 1995)
Dias 12/26

13. Inputs til SimaPro 0
3 % af produceret CH4
Dias 13/26

14. Inputs til SimaPro 1
Dias 14/26

15. Inputs til SimaPro 2
Dias 15/26

16. Inputs til SimaPro 3
Dias 16/26

17. Modellering
Dias 17/26

18. Fortolkning
Global opvarmning 100år
9.00E-05
8.00E-05
Anammox
7.00E-05
Slambehandling Elektricitet
6.00E-05
Slambehandling Polymer
5.00E-05
Pumpning
PE
4.00E-05
Biologi N2O
3.00E-05
Biologi CH4
2.00E-05 Biologi CO2
1.00E-05 Biologi + beluftning Elektricitet
0.00E+00 Forbehandling
Scenarie 0 Reference Scenarie 1 Bundbeluftning Scenarie 2 Anammox Scenarie 3 Vind
Dias 18/26

19. Fortolkning
Akvatisk eutrofiering (P)
3.00E-04
2.50E-04
Anammox
2.00E-04
Slambehandling Elektricitet
PE 1.50E-04 Slambehandling Polymer
Pumpning
1.00E-04
Biologi FeCl
5.00E-05
Biologi + beluftning Elektricitet
0.00E+00 Forbehandling
Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3
Dias 19/26

20. Fortolkning
Forsuring
3.50E-05
3.00E-05
2.50E-05 Anammox
Slambehandling Elektricitet
2.00E-05
PE Slambehandling Polymer
1.50E-05
Pumpning
1.00E-05
Biologi FeCl
5.00E-06
Biologi + beluftning Elektricitet
0.00E+00 Forbehandling
Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3
Dias 20/26

21. Fortolkning
Fotokemisk ozondannelse (human)
8.00E-05
7.00E-05
6.00E-05
Anammox
5.00E-05
Slambehandling Elektricitet
PE 4.00E-05
Slambehandling Polymer
3.00E-05 Pumpning
2.00E-05 Biologi FeCl
Biologi CH4
1.00E-05
Biologi + beluftning Elektricitet
0.00E+00
Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3 Forbehandling
Dias 21/26

22. Fortolkning
Ressourcer (alle)
4.00E-05
3.50E-05
3.00E-05
Anammox
2.50E-05 Slambehandling Elektricitet
PE 2.00E-05 Slambehandling Polymer
1.50E-05 Pumpning
1.00E-05 Biologi FeCl
5.00E-06 Biologi + beluftning Elektricitet
Forbehandling
0.00E+00
Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3
Dias 22/26

23. Usikkerheds- og sensitivitets
analyser
9.00E-05
8.00E-05
7.00E-05
6.00E-05
5.00E-05 Biologisk N2O
PE
Biologisk CH4
4.00E-05
Biologisk CO2
3.00E-05 Fossil drivhusgasudledning
2.00E-05
1.00E-05
0.00E+00
Global opvarmning 100 år Fotokemisk ozondannelse Fotokemisk ozondannelse
(veg) (human) Dias 23/26

24. Usikkerhedsanalyser
Kilde Emission CO2-eq/m3 spildevand
Vandcenter Syd, 2010 25
Carbon dioxide, fossil fra Ecoinvent med input af elforbrug fra Vandcenter Syd 279,6
Carbon dioxide estimeret fra støkiometriske forhold 198
Luftemission fra biologiske processer Udledning total [mg/m3] Kilde
N2O 4,2 Toyoda et al., 2011
1,11 Bestemt i dette projekt
CH4 14,1 Toyoda et al., 2011
4120 Bestemt i dette projekt
Dias 24/26

25. Sensitivitets analyser
Scenarie 0 Scenarie 1 Scenarie 2 Scenarie 3
N2O min [g/m3] 0,0011 0,0011 0,0009 0,0011
N2O max [g/m3] 0,0148 0,0148 0,0126 0,0148
PE
Dias 25/26

26. Konklusion
Mindre elforbrug ved at skifte til bundbeluftning
Mindre kemikalie- og elforbrug, samt mindre
drivhusgasudledning, ved at anvende Anammox anlæg
Højere ressourceforbrug for opsættelse af vindmølle, men lavere
effekt for andre effektkategorier ved at anvende vindenergi
CH4 og N2O udledningen har stor betydning for global
opvarmning og fotokemisk ozondannelse, og disse bør
medtages, når der ses på miljøeffekten fra et renseanlæg
Dias 26/26