Näringsåtervinning från avloppsvatten – litteraturstudie: en översikt av tekniker, kostnader och miljöpåverkan

IVL Svenska Miljöinstitutet har, tillsammans med en rad projektparter och genom finansiell stöttning av bl a Svenskt Vatten Utveckling, genomfört en kunskapssammanställning av metoder för återvinning av kväve, svavel och kalium från avloppsvatten.

Rapporten beskriver etablerade och nya tekniker för kväveåter­vinning ur avloppsvatten, och jämför återvinningsmetoderna med andra sätt att tillverka kvävegödsel när det gäller klimat­påverkan och kostnader. Rapporten innehåller också en kort genomgång av möjligheter för återvinning av kalium och svavel och en statusuppdatering av metoder för återvinning av fosfor.

Återvinning av näringsämnen från avlopp i Sverige sker i dag nästan uteslutande genom spridning av avloppsslam på åkermark; cirka en tredjedel av allt slam används på det viset. Avvattnat rötslam innehåller bara cirka 15 % av det kväve som finns i inkom­mande avloppsvatten. Ökad återvinning av kväve har därför stor potential utöver slam­spridning. Det finns risk att även den lilla mängden kväve som återförs med slam i dag uteblir ifall det blir så att slamanvändning på åkermark förbjuds samtidigt som det blir krav på återvinning av fosfor. De mest intressanta metoderna återvinner fosfor från aska efter slamförbränning, och det innebär att kväveinnehållet går förlorat.

Dagens kväverening sker i huvudsak med biologiska metoder i reningsverkets huvud­ström. Ett alternativ är att avskilja det kväve som finns i rejektvatten, det vill säga det högkoncentrerade vatten som blir över vid avvattning av rötat slam. Kvävemängden i rejektvattnet är ungefär lika stor som kvävemängden i själva slammet. Kvävet i rejektvat­ten kan återvinnas till gödselprodukter med olika kemisk-fysikaliska metoder. Om kväve återvinns behöver mindre kväve renas biologiskt. Det sparar energi och minskar utsläp­pen av växthusgaser, framför allt lustgas. Men kväveåtervinningsprocesser är energi- och kemikalieintensiva, vilket ger indirekta utsläpp av växthusgaser och relativt hög kostnad.

En litteraturstudie visade att ammoniakstrippning (avdrivning av ammoniak i gasfas) och kontaktmembran är de tekniker för kväveåtervinning från rejektvatten som finns i fullskala och som har liknande och relativt hög förbrukning av kemikalier och användning av energi. För spillvattenströmmar som liknar rejektvatten har det testats andra metoder, bland annat termisk strippning av ammoniak med vidare kemisk reaktion med gips eller destillering till ammoniakvatten. Även indunstning och destillation är utvecklade tekniker som har potential för kväveåtervinning.

Konventionell produktion av kvävegödsel är beroende av naturgas för att få energi. Flera tekniker utvecklas nu där förnybar energi kan användas för produktion av ammoniak. Projektet utvärderade klimatpåverkan och kostnader för olika kväveåter­vinningsmetoder jämfört med produktion av kvävegödsel från fossila och förnybara energikällor. Återvinningsmetoderna visade stor variation, men några slutsatser kan dras. Driftkostnaden för kväveåtervinning med de etablerade teknikerna (ammoniakstrippning och kontaktmembran) är lite högre än kostnaden för produktion av kväve­gödsel från fossila och förnybara energikällor, även när kostnaden för utebliven rening av rejektvatten med de mest kostnadseffektiva biologiska metoderna dras av. Däremot är klimatpåverkan från kväveåtervinning lägre än klimatpåverkan från kvävegödselproduktion och biologisk kväverening. Flera nya återvinningstekniker, som till exempel termisk strippning av ammoniak och struvitfällning kombinerad med syrabehandlining, har potential att ge både lägre kostnad och lägre klimatpåverkan.

Ett alternativ för att återvinna så mycket kväve som möjligt är att införa källsorterande system och separat behandling av klosettvatten eller urin. Även återvinning från den lågkoncentrerade huvudströmmen av avloppsvatten med en jonbytesprocess följt av återvinning med strippning eller kontaktmembran har potential.

Projektledare

Andryi Malovanyy
IVL Svenska Miljöinstitutet

Slutrapport

Läs rapporten Återvinning av näringsämnen från avlopp. En litteraturstudie