EkoBalans på Hammarby Sjöstadsverk

En världsunik teknik för kväveåtervinning, eco:N, är nu testad och optimerad. Inom kort är vår teknik ute hos användare i egenskap av två fullskaleanläggningar.

Sedan maj 2020 har EkoBalans och IVL Svenska Miljöinstitutet samarbetat för att testa och utvärdera tekniken på en pilotanläggning vid Hammarby sjöstadsverk i Stockholm. Tekniken, som går ut på att återvinna kväve ur våta flöden genom stripping och kristallisation, är nu redo att användas av många olika kunder.

Till skillnad från de tekniker som kördes eller körs i fullskala i Sverige och Norge ger tekniken en fast produkt med 21 procent kväve som är betydligt mer användbar än en flytande och mer utspädd produkt. Den fasta produkten kan, i motsats till en flytande, blandas med andra återvunna näringsfraktioner, t ex struvit, för att ge en mer komplett gödselprodukt. EkoBalans har, i tidigare labb- och bänkskalestudier, bekräftat att tekniken med stripping följd av kristallisation fungerar.

EkoBalans har sedan tidigare utvecklat både granulerade och pelleterade kretsloppsgödselprodukter med fosfor från reningsverk och kväve i form av ammoniumsulfat. Både RISE och SLU har testat produkterna, vilka då har visat sig ha ett gödslingsvärde motsvarande handelsgödselprodukter och fungera väl vid spridning och hantering. 

Återvinning av näringsämnen

Återvinning av näringsämnen från avloppsvatten sker idag nästan uteslutande genom spridning av slam på åkermark. Avvattnat rötslam innehåller nästan all fosfor som avskiljs på ett reningsverk. Dock hamnar endast cirka 15 procent av kvävet i inkommande avloppsvatten i det rötade och avvattnade slammet, vilket innebär att endast en mindre del av kvävet kan återvinnas på åkermark genom slamspridning.

I dag diskuterar avloppsbranschen krav på återvinning av fosfor från avloppsvatten, men återvinning av kväve är minst lika viktigt. Detta eftersom konventionell kvävegödselproduktion har höga växthusgasutsläpp och råvarorna är begränsade.

Återvinning av ammoniumkväve

Rejektvatten från slamavvattning har varit den vanligaste råvaran då återvinning av ammoniumkväve studerats. Detta vatten innehåller höga halter kväve. En av de mest använda processer för kväveåtervinning från rejektvatten är stripping, det vill säga avdrivning av ammoniak, och med efterföljande kemisorption med svavelsyra. I processen produceras en ammoniumsulfatlösning med 8 procent kväve som kan användas som kvävegödsel i jordbruket. Denna process har nyttjats i fullskala på Oslos största reningsverk, VEAS, sedan slutet av 90-talet. Även Ellinge reningsverk i Skåne har använt samma teknik i 14 år.

Produktion av ammoniumsulfat, genom att låta ammoniak reagera med svavelsyra och bilda kristallint ammoniumsulfat, är en sedan länge känd process. Den tillämpas i flera industrier där ammoniak uppkommer som restprodukt, bland annat hos SSAB i Oxelösund, som har höga halter ammoniak i rökgaser från sina koksugnar. I dessa processer finns ammoniak i ett torrt gasflöde. Men gasflödet, med ammoniak, från en stripper är vattenmättat och det ställer helt andra krav på utformning av kristallisationsprocessen. EkoBalans har utvecklat en ny och helt unik process för det. EkoBalans lösning, där vi kombinerar stripping och kristallisation, är den enda process som finns tillgänglig för att utvinna ammoniumkväve som fast ammoniumsulfat ur våta strömmar.

Återvinning av ammoniumkväve ur huvudströmmen

Tidigare försök och anläggningar i drift har fokuserat mest på återvinning av kväve från rejektvatten, vilket innehåller endast 5 till 20 procent av totala kväveinnehållet i kommunalt avloppsvatten. Om kväve kan återvinnas från huvudströmmen av kommunalt avloppsvatten kommer reningsanläggningen att kunna vara mer kompakt och effektiv jämfört med idag. Problemet är att halten av kväve i avloppsvatten är alldeles för låg. Återvinningen kommer inte att bli lönsamt om inte kvävet kan koncentreras till samma nivå som i rejektvatten från slamavvattning. Det förutsätter fungerande, kostnadseffektiva lösningar för dels en koncentrering av kvävehalten i avloppsvattnet och dels en utvinning av kväve från koncentratet.

Med EkoBalans process eco:N kan man utvinna kväve från koncentratet. För att kunna koncentrera kvävehalten i avloppsvattnet har EkoBalans identifierat en lösning där elektricitet används för avjoning och produktion av ett koncentrat. Tekniken används bland annat för att producera avjonat vatten vid fjärrvärmeproduktion, men har alla förutsättningar att fungera också för ett avloppsvatten som genomgått omfattande rening av partiklar och löst organiskt material. En sådan lösning undersöks av EkoBalans i samarbete med IVL.

Genom att kombinera avjoning och eco:N är det möjligt att, som ammoniumsulfat, utvinna mer än 75 procent av det kväve som kommer in till reningsverket. Det skulle kunna ersätta biologisk kväverening där växttillgängligt kväve i avloppsvattnet omformas till luftkväve, vilket inte är tillgängligt för växter. Biologisk kväverening, som idag är standard på reningsverk, kräver mycket energi, lång uppehållstid och därmed stor yta. Dessutom genererar den en hel del lustgas, en växthusgas som är 300 gånger kraftigare än koldioxid. Det skulle kunna undvikas helt genom att ersätta biologisk kväverening med avjoning i kombination med eco:N.

EkoBalans processer innebär således en revolution inom vattenrening där fosfor och kväve i avloppsvattnet kan återvinnas och omvandlas till gödselmedel som kan ersätta handelsgödsel.

Läs mer om pilotskaleförsöket i:

IVL Svenska Miljöinstitutet, 2020, Ny pilotanläggning ska utvinna kväve ur avloppsvatten https://www.ivl.se/toppmeny/pressrum/nyheter/nyheter—arkiv/2020-05-05-ny-pilotanlaggning-ska-utvinna-kvave-ur-avloppsvatten.html

VA nytt, 2020, Starter pilotanlegg for utvinning av nitrogen fra avløpsvann https://www.vanytt.no/2020/05/08/nytt-pilotanlegg-for-utvinning-av-nitrogen-fra-avlopsvann/