Fullskala sammenligning av ytelsen til dekantercentrifuger og skruepresser ved avvanning av kommunalt slam

Teknologier for slamavvanning

Dekantercentrifuger utnytter sentrifugalkrefter for å akselerere partikkelavsetning, kake-komprimering og separasjon, og oppnår vanligvis høy utvinning av faste stoffer og tørr kake ved høy gjennomstrømning. Skruepresser er avhengige av gradvis mekanisk kompresjon gjennom et avvanningsgitter eller en skive, og er generelt kjent for sin relativt enkle konstruksjon og lave strømforbruk.

Valget mellom disse teknologiene krever en avveining av flere kriterier for prosessytelse, blant annet:

• faststoffkonsentrasjon i kaken
• utvinning av faststoff
• polymerforbruk
• energibehov
• kvaliteten på sentratet
• driftskostnader
• vedlikeholdskrav

For å vurdere disse avveiningene under reelle driftsforhold gjennomførte Alfa Lavals senioringeniør Tim Mikkelsen, som er spesialist på slamavvanningsteknologier, en fullskala sammenlignende undersøkelse av dekanter-sentrifuger og skruepresser ved kommunale avløpsrenseanlegg i hele Norden. Denne casestudien presenterer resultatene av en side-ved-side-sammenligning mellom en dekanter-sentrifuge og en skruepresse med bevegelig skive installert ved et kommunalt avløpsrenseanlegg i Finland som betjener omtrent 12 000 befolkningsenheter (PE).

Sammenligning av ytelsen til avvanningsteknologiene dekanter-sentrifuge og skruepresse

Begge systemene ble drevet under sammenlignbare fullskala-forhold med identisk innmatslam. Ytelsen ble vurdert ut fra sentrale drifts- og avvanningsindikatorer, som oppsummert i tabell 1.

Skruepressen oppnådde en gjennomsnittlig faststoffkonsentrasjon i kaken på 18,1 % ved en faststoffutvinning på 97,8 %. Under konservative driftsforhold preget av relativt lav trommelhastighet og høy differensialhastighet (lavt dreiemoment) oppnådde dekanter-sentrifugen 20,0 % faststoff i kaken og 99,5 % faststoffutvinning, samtidig som den produserte sentrat med mindre enn 300 mg/l suspenderte faste stoffer. Etter optimalisering av driftsparametrene oppnådde dekantercentrifugen 22,7 % faststoffinnhold i kaken samtidig som den opprettholdt en sammenlignbar utvinning av faststoff, noe som representerer en forbedring på over 4,5 prosentpoeng i kakens tørrhet sammenlignet med skruepressen.

Når man vurderer avvanningsteknologier, er det viktig å se utover bare kaketørrhet og energiforbruk. I denne 360-sammenligningen oppnådde dekantercentrifugen forbedret avvanningsytelse samtidig som polymerbehovet ble redusert med omtrent 60 % og forbruket av vaskevann med en faktor på 3,2 sammenlignet med skruepressen ved en driftsplan på åtte timer per dag. «For anlegg som drives kontinuerlig, vil forskjellene bli enda mer betydningsfulle», sier Tim Mikkelsen, senioringeniør hos Alfa Laval.

Den relative betydningen av disse ytelsesfaktorene avhenger av anleggsspesifikke økonomiske drivkrefter. I denne casestudien transporteres avvannet slam til et sentralisert biogassanlegg for anaerob nedbrytning, noe som betyr at kake-tørrheten er mindre økonomisk viktig enn ved anlegg hvor kostnadene for avfallshåndtering av slam er direkte knyttet til massen av det transporterte slammet.

På samme måte er de potensielle fordelene knyttet til forbedret sentratkvalitet foreløpig ikke inkludert i anleggets evaluering av driftskostnader. Sammenlignet med skruepressen produserte dekanteren sentrat med lavere konsentrasjoner av suspenderte faste stoffer, BOD og ammoniakk (NH₄-N), noe som dermed reduserte gjenbruksbelastningen som returneres til den biologiske renseprosessen. Lavere resirkuleringsbelastninger reduserer behovet for lufting og næringsstofffjerning, noe som avlaster aktivslamprosessen. Basert på de målte forskjellene mellom filtratet fra skruepressen og sentratet fra dekanteren ved det finske anlegget, anslås de tilhørende kostnadsbesparelsene i nedstrømsbehandlingen til omtrent 0,26 euro per m³ behandlet slam.

De potensielle driftsfordelene knyttet til utstyrets mindre fotavtrykk ble heller ikke inkludert i den økonomiske evalueringen. Dekanteranlegget opptar ca. 5 m², sammenlignet med 7,5 m² for skruepressen, samtidig som det gir mer enn dobbelt så stor rensekapasitet per enhet av fotavtrykk (henholdsvis 2,4 m³/t/m² mot 1,06 m³/t/m²). Det mindre fotavtrykket kan også gi miljø- og infrastrukturfordeler ved å redusere plassbehovet for nye eller oppgraderte anlegg.

Konklusjonen er at skruepresser gir fordeler i form av lavere investeringskostnader, lavere direkte energiforbruk og enkel drift. Denne studien viser imidlertid at disse fordelene kan oppveies av lavere avvanningsytelse, noe som resulterer i høyere polymerforbruk, økt gjenbruksbelastning og ekstra kostnader for nedstrømsbehandling. Å velge avvanningsteknologi utelukkende basert på investeringskostnader og strømforbruk kan derfor føre til at man overser betydelige driftskostnader og prosessfordeler over hele livssyklusen.