Avancerad rening av rökgaskondensat i en cirkulär ekonomi Östen Ekengren IVL-Svenska Miljöinstitutet AB Osten.ekengren@ivl.se

Systemkoppling med RO, UF och ammoniakstripper

Mikrofiltrering Ultrafiltrering Nano omvänd osmos p BAR 0,1 - 1,0 1 - 10 10-200 Poröppning mm 0,05 - 10 0,01 - 0,05 0,0001 - 0,01 Cut-off värde >300 000 500 - 300 000 <500

RESULTAT Förbehandling med 0,5 Mikrometer ger ingen fouling pH hålls kring 6,0 Nano filtreringen ger 3 ggr högre flux an RO men nästan likvärdig avskiljning Mycket höga uppkoncentreringar 60-100 ggr uppnåddes. Lätt att tvätta membranen och återfå ursprunglig flödeskapacitet Ultrafiltret avskiljer merparten av PAH (ofullständig förbränning) Hög avskiljning alla ämnen förutom Bor

-------- Municipal water ____ CFG EDI Oscillating strainer Softener UF 1st Condensate Tank 2nd Condensate Tank (“dirtier side”) RO-1 RO-2 RO-3 Deionate Feed tank UF 2nd condensate tank: RO Feeding CFG Mixed Bed UF by-pass pH adjustment GTM / STRIPPER (NH3)SO4 solution to BOILER DISCHARGE -------- Municipal water ____ CFG

Speciation of ammonia and ammonium for temperature of 25°C and 55°C

Number Parameter Influence Optimal Range Unit 1 Residence time (pilot plant configuration) High 360 min 2 Condensed Flue Gas pH 11 - 3 Condensed Flue Gas temperature > 35 °C 4 Condensed Flue Gas flow velocity Medium > 200 l/h 5 Condensed Flue Gas applied pressure Low < 1 bar 6 Initial ammonia concentration in the Condensed Flue Gas ppm 7 Sulphuric Acid solution (stripping fluid) pH 8 Sulphuric Acid solution (stripping fluid) flow velocity 100 - 150 9 Sulphuric Acid solution (stripping fluid) applied pressure

Operation Cost - €/m3H2O Chemicals 0,0506 Electricity 0,0014 Membrane replacement 0,0653 Total 0,1695

Resultat jämfört med Stripper Hög avdrivning av ammoniak-likvärdigt med stripper Lägre utrymmesbehov Lägre uppvärmingskostnader

Borlänge Energi AB Membranfiltrering och indunstning av kondensatvatten från avfallsförbränning Vätske- pH Cl Konduktivitet COD NH4-N Anm typ mg/l µS/cm mg/l mg/l 0-prov 2,2 15 000 45 000 270 1,2 UF-permeat 2,1 15 000 41 000 260 1,2 VRF 25 NF-permeat 6,1 4 200 12 000 98 0,38 VRF 4,5. pH-justering till 6. RO-permeat 6,0 190 620 8 0,02 VRF 5 Total reduktion, % 99 99 97 90 Indunstning 0-prov 2,2 15 000 45 000 270 1,2 Kondensat 1 0-70 % 3,4 0,03 110 2 0,02 Kondensat 2 70-100 % 2,3 134 1830 10 0,11 VRF 13-14 Slutkoncentrat 2 100 16 Reduktion ind. % 99.7 99 98 96

Test facility at Sjöstadsverket

Courtesy of Scarab Development AB Principles of MD Heat in Heat out Courtesy of Scarab Development AB

Details on MD Module Developed and supplied by Xzero AB Modular cassette design allows for flexibility 2.3 m2 membrane area (PTFE, manufactured by Gore)

Cogen Applications – Product Water Quality, Flue Gas Condensate Feed

Advantages of MD 100% (theoretical) rejection of ions, macromolecules, colloids, cells, and other non-volatiles-e.g Bor Lower operating temperatures than conventional distillation Lower operating pressure than conventional pressure-driven membrane separation processes Low sensitivity to variations in process variables (e.g. pH and salts) Good to excellent mechanical properties and chemical resistance

Drawbacks of MD High energy intensity (although heat is usually low grade) Low yield in non-batch mode; high recirculation rates in batch mode Sensitive to surfactants Volatiles cannot be completely separated (degassing or other methods required) Not yet commercially available Price

Circular Economy Overview 2014-07-30

Figure 1: The world in 1995: Water stress (Alcamo, Henrichs, & Rösch, 2000, p. 22)

Flygaska – en del av ett hållbart energisystem Flygaskan är en biprodukt vid energiframställning genom avfallförbränning. (50% av MSW går till förbränning idag.) Klassas ofta som farligt avfall, vilket gör hanteringen svår. 200 000 ton flygaska per år i Sverige

Vision för behandling av flygaska Upparbetning steg 1 Upparbetning steg 2 Återstod Technical requirements Environmental requirement Technical requirements Environmental requirement Technical requirements Environmental requirement T.ex. metallåtervinning T.ex. fosforåtervinning T.ex. konstruktionsmtrl

Förväntade effekter på lång sikt Mindre mängd till deponi samt omvandling till icke farligt avfall. Öka andelen återvunna resurser. Minska behovet av uttag av jungfruliga resurser. Bidrar till uppfyllande av miljökvalitetsmålen Giftfri miljö Grundvatten av god kvalitet God bebyggd miljö Förbättrad resurseffektivitet

Utstötning av salt och återvinning av produkt

Umeå Kraftvärmeverk Utstötning av salt från utlakad slagg Vätsketyp pH TS Konduktivitet Salinitet Cl Fetot Anm g/l µS/cm ‰ mg/l mg/l Lakprov 2 0-prov 12,9 61? 10 000 5,6 - 210 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Sedimentering klarfas 12,9 12,9 9 900 5,5 - 2,9 Filtrering 1 µm 12,9 9,9 8 900 4,3 - 0,03 Nanofiltrering 12,8 5,45 7 200 4,0 - 0,01 VRF 2,5 Lakprov 3 0-prov 12,7 - 7 400 4,1 750 87 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Sedimentering klarfas 12,7 - 7 300 4,1 680 0,28 Filtrering 1 µm 12,6 - 7 200 4,0 630 0,05 Nanofiltrering 12,6 - 5 900 3,2 500 <0,01 VRF 4 (Flux 41 l/m2h)

Upparbetningsmetoder Kristallisation – utfällning Utnyttja skillnader i löslighet för metallsalter, hydrolys av joner och bildande av komplex. Selektiv kromatografi Mekanismer : adsorption, jonbyte,jonpar, kemiska reaktioner på ytan. Vätske emulsions extraktions membran Den organiska membranfasen består av lösningsmedel, extraktionsmedel och ett emulgeringsmedel. Vattendroppar innehåller strippningsmedlet.

Tack så mycket – Thank You!