9 november 2001 rev. 14 oktober 2003
Miljö- och utvecklingsavdelningen Berndt Björlenius

Lokalt reningsverk för Hammarby Sjöstad – etapp I

PROJEKTÖVERSIKT

Lokalt reningsverk för Hammarby Sjöstad

Ett lokalt avloppsreningssystem med spetsteknologi skall utvärderas för Hammarby Sjöstad. Projektets första etapp innehåller demonstrationsprojekt för att använda och utvärdera ny teknologi inom avloppsvattenbehandling och slambehandling. Det lokala reningsverket som byggts i etapp 1 skall, i sina fyra olika linjer, behandla avloppsvatten från 600 - 1000 personer. 

I huvudsak är det avloppsvatten från det lokala ledningsnätet för Hammarby Sjöstad som skall behandlas i anläggningarna. Under viss tid skall anläggningarna köras med avloppsvatten från Stockholms innerstad via Henriksdalsinloppet i Henriksdals reningsverk. Reningsgrader, aktiviteter och slamkvalitet för de olika avloppsvatten kommer att jämföras och utvärderas. Anläggningarna dimensioneras dock för Hammarby Sjöstad.

Möjligheten att behandla en blandning av klosettavlopp och organiskt hushållsavfall kommer att utvärderas i två av reningsverkets linjer, eftersom ett av områdena i Hammarby Sjöstad planeras att utrustas med ett så kallat ”svartvattensystem”.

I samband med projekteringen av Hammarby Sjöstad försökte man redan från början undvika att det kommande avloppsvattnet skulle förorenas med tungmetaller och kemiska föreningar som kan äventyra processerna och slammets kvalitet. Det gjordes t ex genom att välja rätt byggmateriel, undvika kopparrör till vattnet och att väl separera systemet från dagvattnet. Dagvattnet (regnvatten från gator) innehåller tungmetaller och annat från bilar, däck och vägar, och späder också ut det egentliga avloppsvattnet. Dessutom instrueras de inflyttande noga om vilka kemitekniska artiklar (t ex rengöringsmedel) man bör använda, och hur man gör sig av med rester.

En mätstation tagits fram för att följa upp arbetet med att byta ut material i rör och rena trafikdagvattnet separat. Detta ger viktig återkoppling. Mätstationen mäter förekomsten av skadliga organiska ämnen i avloppsvatten från Hammarby Sjöstad.  Avloppsvatten från centrala Stockholm som leds till  Henriksdals reningsverk är referens.

Stadsdelens specifika inriktningsmål för VA-systemen, fastställda i områdets miljö-program, har styrt utformningen av reningsverket. Målet är att man skall rena avloppsvattnet från Hammarby Sjöstad minst dubbelt så bra som vanligt vad gäller organiskt material, kväve och fosfor:

Kvävehalten i det behandlade vattnet skulle vara högst 6 mg/l, och 70 % av avskiljt kväve skulle kunna återföras till jordbruket.

Fosforhalten i det behandlade vattnet skulle vara högst 0,15 mg/l, och 75-95 % av fosforn skulle kunna återföras till jordbruket. Samtidigt vill man undvika en kemisk fällning som ger en blandprodukt.

Det höga kravet på återföring av fosfor förutsätter antingen att man kan använda utrötat primärslam och biologiskt slam i jordbruket, eller att man med en särskild process utvinner fosfor ur slammet.

Utvärderingen kommer att bedrivas i en ombyggd processhall (tidigare slamförtjockar-byggnad) på Henriksdals ARV i Stockholm. Försökshallen består av tre runda hallar som fyllts med fyra processlinjer.

Figur 1 Försökshallen

Resultaten av försöken kommer att rapporteras externt. Målet är att så stor del av resultaten som möjligt skall komma VA-branschen och därmed vår miljö till godo.

Utvärderingen kommer att bedrivas under totalt tre år. Projekten har koncentreras inom fem områden; Membran- och filterteknik, aeroba processer, anaeroba processer, mätinstrument samt informationsteknologi med styr- och reglerstrategier.

Resultaten från den första etappen skall utgöra ett beslutsunderlag för utbyggnad av den andra etappen. I etapp 2 byggs, om utvärderingen av etapp 1 visar att det är möjligt, ett lokalt reningsverk i tillräcklig omfattning för hela Hammarby Sjöstad. Det lokala reningsverkets etapp 2 dimensioneras för i storleksordningen 15 000 pe.

Mot bakgrund av Stockholm Vattens och Hammarby sjöstads miljömål, har specifika delprojektmål tagits fram. Konsulter och högskolor har därefter tagit fram fördjupade förstudier och kravnivåer på de olika ingående processerna. Processkomponenter från olika leverantörer har upphandlats, installerats och kompletterats till kompletta reningslinjer. Under perioden 2003-2005 kommer de olika anläggningarna att drivas, utvärdering genomföras och avrapporteras. De olika linjerna togs en efter en i drift under våren och sommaren 2003.

Under drift- och utvärderingsfasen kommer ett samarbete ske med flera konsulter, högskolor/universitet och leverantörer.

Hammarby Sjöstads miljömål

Hammarby Sjöstad har ett eget miljöprogram med olika inriktningsmål. I korthet skall miljöbelastningen halveras jämfört med motsvarande områden från mitten av 1990-talet. När Hammarby Sjöstad är färdigbyggt år 2010 kommer 8000 lägenhet och 250 000 m² kontor ha uppförts. Inriktningen är att området bl a skall få ett eget reningsverk för att underlätta resursanvändning och recirkulation av närsalter.

De inriktningsmål som är aktuella för vatten och avlopp till år 2005 är:

·         Vattenförbrukningen (exkl. recirkulerat vatten) per personekvivalent ska minska med 50 % jämfört med genomsnitt för nyproduktion i innerstaden.

·         95 % av fosforn i BDT-vatten, urin och fekalier ska återföras till jordbruket.

·         En livscykelanalys (LCA) skall utföras för att avgöra lämpligheten ur energi- och emissionssynpunkt av att återföra kväve till jordbruket.

·         Avloppsvattnets innehåll av tungmetaller och andra miljöskadliga ämnen ska minska med 50 %.

·         Dränvatten ska kopplas till dagvattennätet.

·         Avloppsledningar ska vara helt täta.

·         Allt dagvatten ska tas om hand lokalt.

·         Kväveinnehållet i det renade avloppsvattnet från Hammarby Sjöstad skall ej överstiga 6 mg/l och fosforinnehållet skall ej överstiga 0,15 mg/l.

Organisation

Projektet delas in i fem delprojekt. De två utvärderingsprojekten aeroba processer och anaeroba processer drivs i huvudsak som två fristående huvudprojekt. Membran- och filterteknik ingår som delar i de projekten. Delprojekten mätstation ,”rent avlopp” och informationsteknologi ansvarar, förutom för sina egna uppgifter även för att hålla ihop projektets behov av mätinstrument respektive styrsystem, data- och informationshantering. 

Figur 2 Projektorganisation

Med undantag av delprojektet bygg & anläggning drevs delprojekten som ett konsortium bestående av en projektledare från Stockholm Vatten, en biträdande projektledare från konsult- eller högskolesidan och en eller flera representanter från högskolor och universitet. Dessutom har respektive konsortium tillgång till en referensgrupp. Konsortiets viktigaste uppgift var att ta fram en förstudie inom respektive ansvarsområde och därefter genomföra en teknikupphandling. LIP-bidrag har delvis finansierat teknikupphandlingarna.

I projektets andra fas, utvärderingsfasen, har en eller flera leverantörer knutits till respektive konsortium, varvid tester och utvärderingar skall göras. Leverantörerna medverkar i konsortiearbetet genom diskussioner och genomför vid behov förändringar och förbättringar av respektive komponent.

Figur 3: Konsortiet under utvärderingsskedet.

Underlaget som kommer fram genom utvärdering av olika driftfall, ligger till grund för beslut om genomförande av etapp 2. Förhoppningsvis är resultaten  tillräckligt intressanta för att tillämpas i en fullstor anläggning för huvuddelen av Hammarby Sjöstad. Viktigt är då balansen mellan miljö, teknik och ekonomi.

Ägande och finansiering

Det lokala reningsverket för Hammarby Sjöstad är en mycket speciell satsning utöver normal avloppsvattenrening i Stockholm. Gatu- och Fastighetskontoret som är projektansvarig för Hammarby Sjöstad äger därför reningsverket och har givit i uppdrag till Stockholm Vatten att driva och utvärdera reningen. Svenska staten har, genom LIP, finansierat hälften av investeringskostnaden som hamnade på 28,5 MSEK.

Informationsspridning

Stockholm Vatten vill gärna få ut information och resultat snabbt på möten, seminarier och i artiklar. De statliga LIP-bidrag som erhållits är förbundna med krav på erfarenhets-återföring och spridning av resultat.

Beskrivning av processprojekten

Första etappen av det lokala reningsverket innehåller fyra olika behandlingslinjer för avloppsvatten med tillhörande slamstabilisering. Linjerna är parallella och tar emot samma flöde och belastning. Dimensionerande flöde är 1,6 m3/h, vilket motsvarar 150 pe (personekvivalenter). Om målet för 50% vattenbesparing nås, kan avloppsvatten från motsvarande 300 pe renas.  Jämförelsen mellan linjerna blir intressant när det gäller t.ex reningsgrader, resursåtervinning, ytbehov, investerings- och driftkostnad.

Arbetet med att ta fram processlösningarna har skett  i samarbete med konsulter och forskningsinstitut. Arbetsgruppen för aeroba processer har bestått av personer från Stockholm Vatten, Tyréns och IVL. De anaeroba processerna har tagits fram av en grupp från Stockholm Vatten, Anox och JTI.

Projekt- och byggledning för generalentreprenaden med de fyra processlinjerna har utförts av SWECO Viak.  Generalentreprenör var Goodtech Mrab Ltd som under relativt kort tid, byggt och satt samman reningsverket och dess linjer. Ett antal processteg hade dessförinnan handlats upp. Processkomponenterna tillhandahölls av Stockholm Vatten för att monteras och anslutas av generalentreprenören.

De fyra linjerna utgörs av:

1.      Aerob rening med aktivslam och biologisk kväve- och fosforreduktion

2.      Aerob rening med membranbioreaktor och omvänd osmos

3.      Anaerob rening med fluidiserad bädd och omvänd osmos

4.      Anaerob rening med UASB och biologisk kvävereduktion

Linje 1  Aerob rening med aktivslam och biologisk kväve- och fosforreduktion

Figur 4: Aerob rening med aktivslam och biologisk kväve- och fosforreduktion

Den första linjen är i grunden en kopia av Henriksdals reningsverk. Linjen består av inloppspump, försedimentering, anaeroba, anoxiska och luftade reaktorer, eftersedimentering och filter.

Linjen kommer tidvis drivas med Henriksdalsprocessen (biologisk kvävereduktion och kemisk fällning) fast med avloppsvatten från Hammarby Sjöstad för att utvärdera eventuella skillnader i slamaktivitet och slamkvalitet.

Eftersom linje 1 är dimensionerad för biologisk kväverening måste några av reaktorerna förses med förbikopplingar så att uppehållstiden och därmed slamåldern i anläggningen inte blir för hög i de fall enbart biologisk fosforavskiljning skall köras. Slammet som bildas i reningen av avloppsvatten förtjockas, rötas och avvattnas. Slambehandlingen sker i en gemensam anläggning där strömmarna från respektive linje hålls isär.

Primärslammet behandlas i hydrolystank för att lättillgängligt organiskt material skall bildas, vilket är en förutsättning för att en god biologisk fosforreduktion skall upprätthållas. I anläggningen kommer biologisk fosforavskiljning i kombination med kristallisation av fosfor att utvärderas. Kristallisationen sker lämpligen till kalciumfosfat.

Kväveavskiljningen sker huvudsakligen genom biologisk kvävereduktion. Under en period kommer försök att göras med sorption och koncentrering av ammonium genom destillation. En viktig faktor vid sorptionsförsöken är att inte förlust av kväve sker till luften är att nitrifikation/denitrifikation förhindras i aktivtslamanläggningen. Detta kräver god kontroll av slamåldern i anläggningen.

Linje 2  Aerob rening med membranbioreaktor och omvänd osmos

Figur 4: Aerob rening med membranbioreaktor och omvänd osmos

Den andra linjen består av trumfilter, aerob reaktor med nedsänkt mikrofilter och en RO-anläggning. Efter RO-anläggningen är det renade vattnet (permeatet) färdigbehandlat. Slambehandling kommer att ske i den gemensamma anläggningen.

Membranbioreaktorn körs med olika slamhalter och temperaturer för att studera belastning, flux och reningsgrader. Slamproduktion och avskiljningsgrad av partiklar och bakterier är speciellt viktig att följa.

RO-anläggningen har två funktioner; a) avskilja närsalter och lösta ämnen i det biologiskt behandlade vattnet b) återvinna ämnen med koncentratströmmen. Behandling av koncentratet från RO-anläggningen kommer att undersökas i labskala med  bl a indunstning.

Trumfiltret levererades av Hydrotech. Membrananläggningarna levererades av BWP - Björn Westlunds processteknik.

Linje 3 Anaerob rening med fluidiserad bädd, anaerob membran reaktor och omvänd osmos

Figur 5: Anaerob rening med fluidiserad bädd och omvänd osmos

Den tredje behandlingslinjen innehåller försedimentering, anaerob behandling med fluidiserad bädd och slutligen omvänd osmos och indunstning för kväveåtervinning. Anaerob teknik testas av flera skäl vid behandling av avloppsvattnet från Hammarby Sjöstad. Avloppsvattnet har en högre koncentration av organiskt material p.g.a. av snålspolande toaletter och att matavfall blandas i avloppsvattnet. Den anaeroba teknikens fördelar är låg energiförbrukning, låg slamproduktion och produktion av energirik biogas. Den anaeroba tekniken kräver dock en högre och jämnare temperatur och har vanligtvis en längre uppstartstid.

Förbehandlingen i form av sedimentering är viktig eftersom så lite suspenderat material som möjligt ska gå vidare till den anaeroba behandlingen. Därför finns möjlighet att använda kemisk fällning och polymer före sedimenteringen.

Primärslammet och överskottslammet från den biologiska behandlingen förtjockas före behandling i rötkammare. Slammet avvattnas slutligen i en centrifug.

Den fluidiserade bädden designades av ANOX AB.

Linje 4  Anaerob rening med UASB och biologisk kvävereduktion

Figur 6: Anaerob rening med UASB och biologisk kvävereduktion

Den fjärde behandlingslinjen innehåller två seriekopplade anaeroba reaktorer. Den teknik som används här är enligt UASB förfarandet. Det ska vara möjligt att värma avloppsvattnet 5 °C i de båda anaeroba linjerna, för att höja den biologiska nedbrytningshastigheten. Den anaeroba behandlingen förväntas ge en COD-reduktion på 60% och en BOD5-reduktion på 80% i de båda anaeroba behandlingslinjerna.

Efterbehandlingen sker i form av kemisk fällning för fosforåtervinning och sedan en slambehandling med förtjockning, rötning och avvattning i likhet med linje 3. Möjlighet finns att efter den anaeroba behandlingen ha en biologisk polering i form av nitrifikation-denitrifikation för reduktion av kväve. Det är tänkt att dessa två behandlingssteg ska ske i tankar med rörligt bärarmaterial för att få en så kompakt och effektiv lösning som möjligt. Alternativt kan omvänd osmos användas för kväveåtervinning även i denna linje.

I förbehandlingen före den biologiska behandlingen används flotation för att få en effektiv avskiljning av primärslammet. Flotationen kan drivas med eller utan kemisk fällning. Också här är det viktigt med en bra slamavskiljning eftersom suspenderat material minskar effektiviteten i de anaeroba reaktorerna.

UASB anläggningen levererades av NORDCAP International. Goodtech Mrab levererade flotationen.

Mätstation

Delprojektet skall, med provtagning, analys och on-line instrument, mäta prioriterade icke önskvärda ämnen och konventionella parametrar i avloppsvattnet till Henriksdals ARV  samt till det lokala reningsverket, etapp 1, så att slutsatser kan dras om hur och vilka ämnen som VA-huvudmannen kan påverka de boende att minska flödet av till avloppsnätet.

Kunskaperna skall också kunna omsättas till arbetet med att minska flödet av prioriterade icke önskvärda ämnen i avloppsvattnet till Henriksdals samt Bromma ARV.

Ett av de viktigaste målen med reningsverksprojektet är att följa upp till vilken nivå avloppsvattnet kan bli fritt från skadliga ämnen. En mätstation har tagits fram, som mäter på inkommande avloppsvatten från Hammarby Sjöstad och med inkommande vatten till Henriksdal som referens. Valet av utrustning stod mellan ett system för mätning av nyckelämnen, antingen bland tungmetaller eller organiska ämnen. Arbetshypotesen var att handla upp en avancerad analysutrustning. IVL var en viktig samarbetspartner för att få fram tänkbara mätsystem. Vid upphandlingen gjordes valet att köpa in en utrustning för analys av organiska  ämnen. Metaller får analyseras på laboratorium, på insamlade flödesproportionella prover, eftersom de bedöms variera mindre än organiska ämnen.

Mätstationen för organiska ämnen består av en första del med automatisk provtagning och provberedning inklusive erforderlig uppkoncentrering. Upparbetningsenheten levererades av Pretech. Själva mätutrustningen består av en gaskromatograf kopplad till en masspektrometer (GC/MS). Varian levererade GC/MS utrustningen.

Projektet har också handlat upp konventionella mätinstrument såsom tryck, nivå, flöde, pH, redox, konduktivitet, slam- och syrehalt. VA-ingenjörerna deltog i arbetet med förfrågningsunderlag och upphandling. Omniprocess levererade flertalet mätinstrument. Lange levererade provtagare och konduktivitetsmätare.

Informationsteknik och styrsystem

Delprojektet har handlat upp ett web-baserat styrsystem för reningsverket. Arbetsgruppen bestod av personer från Stockholm Vatten, SWECO Viak och Uppsala Universitet. Styrsystemet bygger på soft-PLC  med programvaran 4Control från Softing. Användargränssnittet är en vanlig ”webläsare” såsom Internet Explorer. Styrsystemet har levererats av systemintegratören Benima.

Styrsystemet samlar in och exporterar mätdata till Wastesystemet som är vårt utvärderingsverktyg.  För att få en stabil och bra process i reningsverket kommer modellbaserad reglering att knytas till styrsystemet. Uppsala Universitet arbetar med detta.

Projektet skall tillsammans med mätstationsprojektet bidra till de boendes engagemang i de miljöfrågor som är kopplade till avloppsvattnets transport och dess rening.

Huvudsakliga informationskanaler är Hammarby sjöstads intranät samt GlashusEtt – Hammarby Sjöstads eget miljöinfocenter.

Projektet skall föreslå och utprova system för behandling och användning av mätdata för olika användare. Data, och ur data extraherad information, skall användas av såväl styr- och reglersystem, driftoperatörer och boende i Hammarby Sjöstad. Kopplingen teknik – miljö -människa är viktig.

Presentationen av uppnådda reningsresultat måste göras attraktiv och förståelig. Projektet skall även samla in data från de övriga delprojekten för att möjliggöra en optimering, kombination av olika reningsmetoder  och dimensionering av ett framtida reningsverk i fullskala för Hammarby Sjöstad. Projektet ansvarar för att det löpande finns en bild av bästa processlösning och dittills uppnådda resultat.