Avancerad rening av rökgaskondensat i en cirkulär ekonomi

En presentation över ämnet: "Avancerad rening av rökgaskondensat i en cirkulär ekonomi"— Presentationens avskrift:

1 Avancerad rening av rökgaskondensat i en cirkulär ekonomi
Östen Ekengren IVL-Svenska Miljöinstitutet AB

2

3 Systemkoppling med RO, UF och ammoniakstripper

4 Mikrofiltrering Ultrafiltrering Nano omvänd osmos p BAR ,1 - 1, Poröppning mm , ,01 - 0, , ,01 Cut-off värde > <500

5 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 ggr uppnåddes. Lätt att tvätta membranen och återfå ursprunglig flödeskapacitet Ultrafiltret avskiljer merparten av PAH (ofullständig förbränning) Hög avskiljning alla ämnen förutom Bor

6 -------- 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

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

8

9 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 9 Sulphuric Acid solution (stripping fluid) applied pressure

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

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

12 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 UF-permeat 2, ,2 VRF 25 NF-permeat 6, ,38 VRF 4,5. pH-justering till 6. RO-permeat 6, ,02 VRF 5 Total reduktion, % Indunstning 0-prov 2, ,2 Kondensat % 3,4 0, ,02 Kondensat % 2, ,11 VRF Slutkoncentrat Reduktion ind. %

13 Test facility at Sjöstadsverket

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

15 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)

16

17 Cogen Applications – Product Water Quality, Flue Gas Condensate Feed

18 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

19 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

20 Circular Economy Overview

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

22

23 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. ton flygaska per år i Sverige

24 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

25 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

26 Utstötning av salt och återvinning av produkt

27 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? , Sedimentering klarfas 12,9 12, ,5 - 2,9 Filtrering 1 µm 12,9 9, ,3 - 0,03 Nanofiltrering 12,8 5, ,0 - 0,01 VRF 2,5 Lakprov 3 0-prov 12, , Sedimentering klarfas 12, , ,28 Filtrering 1 µm 12, , ,05 Nanofiltrering 12, ,2 500 <0,01 VRF (Flux 41 l/m2h)

28 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.

29

30 Tack så mycket – Thank You!