Sammenligning i fuld skala af ydeevnen hos dekantercentrifuger og skruepresser til afvanding af kommunalt slam

Teknologier til slamafvanding

Dekantercentrifuger udnytter centrifugalkræfter til at fremskynde partiklernes bundfældning, kagemassens komprimering og separationen, hvilket typisk resulterer i høj udvinding af faste stoffer og en tør kagemasse ved høj gennemstrømning. Skruepresser er baseret på gradvis mekanisk kompression gennem et afvandingsgitter eller en skive og er generelt kendt for deres relativt enkle konstruktion og lave strømforbrug.

Valget mellem disse teknologier kræver en afvejning af flere kriterier for procesydelse, herunder:

• faststofkoncentrationen i kagen
• udvinding af faststof
• polymerforbrug
• energibehov
• centratkvalitet
• driftsomkostninger
• vedligeholdelseskrav

For at vurdere disse afvejninger under reelle driftsforhold gennemførte Alfa Lavals senioringeniør Tim Mikkelsen, der er specialiseret i slamafvandingsteknologier, en sammenlignende undersøgelse i fuld skala af dekantercentrifuger og skruepresser på kommunale spildevandsrensningsanlæg i hele Norden. Denne casestudie præsenterer resultaterne af en side-by-side-sammenligning mellem en dekantercentrifuge og en skruepresse med bevægelige skiver, der er installeret på et kommunalt rensningsanlæg i Finland, som betjener ca. 12.000 indbyggerekvivalenter (PE).

Sammenligning af ydeevnen mellem dekantercentrifuge- og skruepresse-afvandingsteknologier

Begge systemer blev drevet under sammenlignelige fuldskala-betingelser ved brug af identisk indløbsslam. Ydeevnen blev vurderet på baggrund af centrale drifts- og afvandingsindikatorer, som sammenfattet i tabel 1.

Skruepressen producerede en gennemsnitlig tørstofkoncentration i kagen på 18,1 % ved en tørstofudvinding på 97,8 %. Under konservative driftsbetingelser, der var kendetegnet ved en relativt lav tromlehastighed og høj hastighedsforskel (lavt drejningsmoment), opnåede dekantercentrifugen 20,0 % tørstof i kagen og 99,5 % tørstofudvinding, samtidig med at den producerede et centreret vand med et indhold af suspenderede faste stoffer på under 300 mg/l. Efter optimering af driftsparametrene opnåede dekantercentrifugen 22,7 % tørstofindhold i kagen, samtidig med at den opretholdt en sammenlignelig tørstofudvinding, hvilket udgør en forbedring på over 4,5 procentpoint i kagens tørhed sammenlignet med skruepressen.

Når man vurderer afvandingsteknologier, er det vigtigt at se ud over blot kage-tørhed og energiforbrug. I denne 360-sammenligning opnåede dekantercentrifugen forbedret afvandingsydelse, samtidig med at polymerforbruget blev reduceret med ca. 60 % og forbruget af vaskevand med en faktor 3,2 sammenlignet med skruepressen ved en driftsplan på otte timer om dagen. For anlæg, der kører i kontinuerlig drift, vil forskellene blive endnu mere markante,« siger Tim Mikkelsen, senioringeniør hos Alfa Laval.

Disse præstationsfaktorers relative betydning afhænger af de specifikke økonomiske drivkræfter på det pågældende anlæg. I denne casestudie transporteres det afvandede slam til et centralt biogasanlæg til anaerob nedbrydning, hvilket betyder, at kage-tørrheden har mindre økonomisk betydning end på anlæg, hvor omkostningerne til bortskaffelse af slam er direkte afhængige af den transporterede slammængde.

Tilsvarende indgår de potentielle fordele forbundet med forbedret centratkvalitet i øjeblikket ikke i anlæggets vurdering af driftsomkostningerne. Sammenlignet med skruepressen producerede dekanteren centrat med lavere koncentrationer af suspenderede faste stoffer, BOD og ammoniak (NH₄-N), hvilket dermed reducerede den genbrugsbelastning, der returneres til den biologiske rensningsproces. Lavere recirkulationsbelastninger mindsker behovet for beluftning og fjernelse af næringsstoffer, hvilket mindsker belastningen på det aktive slam-anlæg. Baseret på de målte forskelle mellem filtratet fra skruepressen og centreret fra dekanteren på det finske anlæg anslås de dermed forbundne besparelser på efterfølgende rensningsomkostninger til ca. 0,26 € pr. m³ behandlet slam.

Desuden blev de potentielle driftsmæssige fordele forbundet med udstyrets mindre pladsbehov ikke medtaget i den økonomiske evaluering. Dekanteranlægget optager ca. 5 m², sammenlignet med 7,5 m² for skrupressen, samtidig med at det leverer mere end dobbelt så stor rensningskapacitet pr. enhedsareal (henholdsvis 2,4 m³/t/m² mod 1,06 m³/t/m²). Det mindre pladsbehov kan også give miljø- og infrastrukturfordele ved at reducere pladsbehovet for nye eller opgraderede anlæg.

Sammenfattende giver skruepresser fordele i form af lavere investeringsomkostninger, lavere direkte energiforbrug og driftsmæssig enkelhed. Denne undersøgelse viser imidlertid, at disse fordele kan opvejes af en lavere afvandingsydelse, hvilket resulterer i et højere polymerforbrug, øgede genanvendelsesbelastninger og yderligere omkostninger til efterfølgende rensning. Valg af afvandingsteknologi udelukkende baseret på investeringsomkostninger og energiforbrug kan derfor overse betydelige driftsomkostninger i livscyklussen samt procesmæssige fordele.