Biogasproduktion inom svensk pappers- och massaporduktion : Syntes av möjligheter och begränsningar samt teknisk utvärdering : Bilaga 2 Etablering/effektivisering av biogasproduktion inom svensk pappers- och massaindustri

摘要

Linköpings Universitet har tillsammans med Pöyry och Scandinavian Biogas Fuels drivit projektet ”Etablering/effektivisering av  biogasproduktion inom svensk pappers- och massaproduktion”. Potentialen hos det organiska materialet i avloppsvatten från svensk pappers- och massaindustri (PMI) till biogasproduktion skattades vid projektstart till 100 milj. Nm3 metan per år (1 TWh). Denna rapport är en syntes av resultaten från projektet med syfte att ge visa hur de genererade resultaten kan omsättas i teknisk praktik med tillhörande ekonomiska insatser. Syftet är att ge underlag och stöd till PMI-branschen och externa intressenter, som överväger att implementera biogasproduktion inom PMI. Substraten för biogasproduktion som återfinns i pappers- och massaindustrins avloppsvatten och slam kännetecknas av stora volymer med låga COD-halter. Detta kräver rötningstekniker, som tillåter mycket korta uppehållstider jämfört med mer traditionellt utformade biogasanläggningar för att inte tankstorleken ska bli för stor. Två tekniker, som utvecklats inom projektet, klarar detta: EGSB (expanded granular sludge bed) och CSTR (completely stirred tank reactor) med slamåterföring. Dessa tekniker har därför utvärderats för tre olika typbruk, ett CTMP-bruk, ett TMP-bruk och ett sulfatmassabruk. Resultaten från dessa experimentella studier är utgångspunkten för i utvärderingen i föreliggande rapport. För varje processkoncept har en grov kostnadsuppskattning (±20 %) gjorts för den investering som krävs för biogasproduktion. En EGSB på ett TMP-bruk med ett totalavlopp på 1500 m3/h, där hela blekeriavloppet från peroxidblekningen och en del av det övriga avloppet behandlas i en 4000 m3 reaktor förväntas ge 2,5 milj Nm3 metan/år. Investeringskostnaden för anläggningen uppskattas till 75 milj. SEK (±20 %). En EGSB på ett CTMP-bruk med ett totalavlopp på 170 m3/h där hela avloppet behandlas i en 3000 m3 reaktor förväntas ge 1,8 milj Nm3 metan/år. Investeringskostnaden för anläggningen uppskattas till 64 milj. SEK (±20%). En CSTR med slamåterföring som körs på bioslam från ett sulfatmassabruk där ett bioslamflöde på 46 m3/h behandlas i en 4000 m3 reaktor förväntas ge 1,0 milj Nm3 metan/år. I denna design är strategin för den aeroba bioreningen ändrad för att producera ett bioslam optimerat för att ge högsta möjliga biogaspotential. Detta innebär produktion av större mängd slam, som i största mån kan rötas till metan, dvs mängd metan per mängd rötat organiskt material samtidigt som COD-reduktionen i vattenreningen bibehålls. Investeringskostnaden för anläggningen uppskattas till 32 milj. SEK (±20%). Baserat på de COD-kvantiteter som når de luftade dammarna inom PMIs vattenreningssystem förbrukas årligen ca 0,8 TWh el. Införande av biogasproduktion i massaindustrins spillvattenrening skulle reducera mängden COD med mellan 30-50%, vilket får till följd att den årliga elförbrukningen i samband med den aeroba reningen går ner med ca 0,2-0,4 TWh. Detta innebär alltså ett energitillskott av 0,9 – 1,1 TWh givet att hela den tillgängliga biogaspotentialen skulle byggas ut. Till detta kommer eventuella vinster relaterade till slamhanteringen.