Spildevandsslam er restproduktet dannet ved rensning af spildevand fra husstande. Siden implementeringen af strengere krav til rensning af spildevand i den Europæiske Union i 2005 er produktionen af slam steget markant, hvilket øger efterspørgslen for mere effektiv behandling og genanvendelse af slam.I Danmark er en af de mest anvendte genanvendelsesstrategier for spildevandsslam ud-bringning på landbrugsjord, da dette giver mulighed for at recirkulere næringsstoffer og mikroelementer, og derved erstatter brugen af handelsgødning. I Danmark behandles spil-devandsslam konventionelt via mekanisk afvanding. I slutningen af 1980'erne blev der imidlertid indført en alternativ slambehandlingsmetode, biologiske slamanlæg (BSA). I 2016 var der i Danmark mere end 100 BSA i drift. Behandling af slam i BSA betragtes ofte som mere miljøvenlig i forhold til konventionelle slambehandlingsmetoder. Der er imidlertid kun udført få undersøgelser med formål at vurdere de miljømæssige effekter ved brug af BSA ift. andre slambehandlingsmetoder. Grundet et sparsomt datagrundlag for BSA er resultaterne af allerede udførte miljøvurderinger desuden behæftet med væsentlig usikkerhed.Formålet med projektet var at udføre en miljøvurdering af behandling af spildevandsslam i BSA, og at sammenligne denne med mekanisk behandling på centrifuge og efterfølgende oplagring. Projektet fulgte Erhvervs Ph.d. Programmet, udbudt af Innovationsfonden, og foregik som et samarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og den danske miljøingeniørvirksomhed Orbicon A/S. Resultatet af projektet var et metodespecifikt datasæt for BSA til brug i livscyklusvurderinger, og en livscyklusvurdering af BSA og mekanisk behandling, baseret på danske forhold.For at opnå pålidelige resultater var målet at generere nye data repræsentative for behandling af slam i BSA. Tre fokusområder blev valgt: Kvantificering af biologiske gasemissioner fra selve behandlingsprocessen i BSA, kortlægning af massestrømme gennem behand-lingsprocessen og en undersøgelse af dynamikken i omdannelse og udvaskning af kulstof- og nitrogenforbindelser i det færdigbehandlede slamprodukt i forbindelse med udbringning på landbrugsjord. For at gøre vurderingen af de to behandlingsmetoder så præcis som muligt, blev der for de samme fokusområder også indsamlet data repræsentative for mekanisk behandling af slam. Felt- og laboratoriearbejde udgjorde en væsentlig del af arbejdsprocessen. Data blev ind-samlet fra tre danske BSA kendt for at være veldrevne og for at levere et færdigt slamprodukt af god kvalitet. Endvidere blev data, repræsentative for mekanisk behandling af slam og for de samme fokusområder, også indsamlet. For at gøre data for de to behandlingsteknologier så sammenlignelige som muligt, blev størstedelen af data indsamlet på et renseanlæg, som anvender både BSA og mekanisk afvanding på centrifuge.Livscyklusvurderingen inkluderede 14 miljøpåvirkningskategorier. De miljømæssige bidrag blev normaliserede til at repræsentere de miljømæssige påvirkninger som følge af behandling af 1000 kg slam (vådvægt). Livscyklusvurdering fulgte de internationale standarder for livscyklusvurderingsprincippet. En attributionel tilgang til vurderingen blev valgt, hvilket betyder at sammenligningen tager udgangspunkt i teknologiernes aktuelle formåen. For alle påvirkningskategorier blev bidragene normaliserede til personækvivalenter (PE), hvor én PE repræsenterer det årlige bidrag produceret af én gennemsnitlig person. Tre scenarier for slambehandling blev opstillet: 1) mekanisk behandling, efterfulgt af oplagring udbringning på landbrugsjord (S-CEN), 2) behandling i BSA efterfulgt af udbringning på landbrugsjord (S-STRB) og 2) behandling i BSA efterfulgt af efterbehandling på omlasteplads og udbringning på landbrugsjord (S-SPA).Målsætningen om at producere et datasæt for BSA brugbart i livscyklusvurderinger, samt et datasæt, repræsentativt for mekanisk behandlet slam, blev nået. Biologiske slamanlæg viste sig at klare sig tilsvarende eller bedre end mekanisk slambehandling. Miljøpåvirkningen forårsaget af de to scenarier baseret på BSA (S-STRB og S-SPA) var stort set ens. I forhold til toksikologiske effekter var miljøpåvirkningen den samme for alle tre scenarier, svarende til 2.010-2 PE for påvirkningskategorierne Human Toksicitet – Ikke-kræftfremkaldende stoffer og Økotoksicitet, og 5.0 10-4 PE for kategorien Human Toksicitet – Kræftfremkaldende stoffer. Toksikologiske effekter blev primært forårsaget af metaller, hvilke for alle tre scenarier blev opkoncentreret i det færdigbehandlede slam, og derved ultimativt udbragt på landbrugsjord. Emissionsrater for CO2, CH4 og N2O fra biologiske processer i slam under behandling i BSA, blev målt for alle fire årstider. Resultaterne viste, at årstidsvariationer giver anledning til væsentlige udsving i emissionerne af de nævnte gasarter, og derfor bør inddrages, når gennemsnitlige årsrater beregnes. For mekanisk behandlet og efterfølgende oplagret slam var emissionsraten af CO2 meget lavere end for BSA, hvilket afspejler mindre biologisk aktivitet i mekanisk behandlet slam. Den procentvise andel af kulstof og nitrogen omdannet til de potente klimagasser CH4 og N2O var derimod lavere for BSA, hvilket betød at de miljømæssige bidrag til påvirkningskategorien Klimaforandringer var lige store for BSA (S-STRB og S-SPA) og mekanisk behandling (S-CEN), begge 9.0 10-4 PE, på trods af højere biologisk aktivitet i BSA.Som følge af den lavere biologiske aktivitet i oplagret, mekanisk behandlet slam viste mas-sestrømsanalysen at koncentrationerne af kulstof- og nitrogenforbindelser i det færdigbe-handlede slamprodukt, produceret af denne teknologi, var højere end i det færdigbehandlede slamprodukt fra BSA. Derfor var bidragene til påvirkningskategorier relateret til eutrofiering og forsuring højere fra mekanisk behandlet slam, især for kategorien Marin Eutrofiering, hvor det samlede bidrag fra mekanisk behandlet slam (S-CEN) udgjorde 8.0 10-4 PE, mens det for slam, behandlet i BSA (S-STRB og S-SPA), udgjorde 3.0 10-4 PE.Behandlingsprocessen knyttet til BSA havde et lavere forbrug af abiotiske ressourcer, ho-vedsageligt på grund af at den mekaniske behandlingsproces kræver et input af polymer-masse, hvilket BSA ikke gør. Desuden giver mekanisk behandlet slam ofte anledning til lugtgener, mens slam, behandlet i et velfungerende BSA, er uden lugt. Dette betyder, at slam behandlet i BSA typisk hurtigt bliver afsat til landbrug i lokalområdet, mens mekanisk afvandet slam må transporteres over længere afstande til landbrug, der er villige til modtage det, hvilket resulterer i et højere forbrug af brændstof i forbindelse med transport.I fremtiden vil det være relevant at bruge de nygenererede data for BSA til at udføre livs-cyklusvurderinger, der sammenligner teknologien med andre ofte anvendte slambehand-lingsmetoder. Det vil desuden være relevant at skabe lignende datasæt for BSA beliggende i andre klimazoner, og at udvide datasættende med detaljer om de økonomiske aspekter af behandlingsprocessen.
展开▼
机译：污水污泥是通过净化家庭废水形成的残留产品。自2005年欧盟实施更严格的废水处理要求以来，污泥的产量已大大增加，对更有效地处理和回收污泥的需求也随之增加，在丹麦，这是农业土地上使用最广泛的废水污泥回收策略之一，因为这可以回收养分和微量元素，从而取代了商业肥料的使用。在丹麦，废水污泥通常通过机械脱水进行处理。然而，在1980年代后期，引入了另一种污泥处理方法，即生物污泥处理厂（BSA）。 2016年，丹麦运营了100多个BSA。与传统的污泥处理方法相比，BSA中的污泥处理通常被认为对环境更友好。但是，只有少数研究旨在评估使用BSA与其他污泥处理方法相关的环境影响。此外，由于BSA的数据基础稀疏，因此已经进行的环境评估的结果存在很大的不确定性。该项目遵循商业博士学位。该计划由创新基金提供，是丹麦技术大学（DTU）与丹麦环境工程公司Orbicon A / S的合作进行的。该项目的结果是针对BSA的特定方法数据集，用于生命周期评估，以及基于丹麦条件的BSA和机械处理生命周期评估，为获得可靠的结果，目标是生成代表BSA污泥处理的新数据。选择了三个重点领域：对BSA处理过程本身产生的生物气体排放进行量化，处理过程中的质量流图以及对应用于农业土地的最终污泥产品中碳和氮化合物转化和浸出动力学的研究。为了使对两种处理方法的评估尽可能准确，还针对同一重点领域收集了代表污泥机械处理的数据。现场和实验室工作是工作流程的重要组成部分。数据是从三个丹麦BSA收集的，这些BSA运转良好，可以提供高质量的污泥成品。此外，还收集了代表污泥机械处理和相同重点领域的数据。为了使两种处理技术的数据尽可能具有可比性，大多数数据是在处理厂使用BSA和离心机上的机械排水收集的，生命周期评估包括14种环境影响类别。归一化对环境的贡献，以代表处理1000千克污泥（湿重）所产生的环境影响。生命周期评估遵循生命周期评估原则的国际标准。选择了一种评估的归因方法，这意味着比较是基于技术的当前功能。对于所有影响类别，将贡献均等化为人均当量（PE），其中一个PE代表一个普通人的年度贡献。建立了三种污泥处理方案：1）机械处理，然后在农用土地上进行存储（S-CEN），2）在BSA中进行处理，然后在农地上进行应用（S-STRB），2）在BSA中进行处理，然后在转运地点进行后处理。达到了产生可用于生命周期评估的BSA数据集以及代表经过机械处理的污泥的数据集的目的。事实证明，生物污泥处理厂等同于或优于机械污泥处理厂。两种基于BSA的方案（S-STRB和S-SPA）对环境的影响大致相似。关于毒理学影响，所有三种情况的环境影响都是相同的，对应于人类毒性-非致癌物和生态毒性影响类别的2.0×10-2 PE，以及人类毒性-致癌物质类别的5.0×10-4 PE。毒理学影响主要是由金属引起的，在所有这三种情况下，金属都集中在最终的污泥中，因此最终应用于农业土壤。在所有四个季节中，都对BSA处理过程中污泥中生物过程中CO2，CH4和N2O的排放率进行了测量。结果表明，季节变化会导致上述气体排放的明显波动，因此应包括在内。，按年率平均。对于经过机械处理的污泥和随后存储的污泥，CO2的排放速率远低于BSA，反映出经过机械处理的污泥的生物活性较低。相比之下，BSA转换为强效温室气体CH4和N2O的碳和氮百分比较低，这意味着BSA（S-STRB和S-SPA）和机械处理（S- CEN），两者均为9.010-4 PE，尽管BSA中具有较高的生物活性，但由于经机械处理的污泥的生物活性较低，因此，质量流量分析表明，污泥成品中碳和氮化合物的浓度通过该技术生产的污泥比来自BSA的污泥成品更高。因此，机械处理污泥对与富营养化和酸化有关的影响类别的贡献较高，特别是对于海洋富营养化类别，其中机械处理污泥（S-CEN）的总贡献为8.010-4PE，而对处理过的污泥BSA（S-STRB和S-SPA）的含量为3.010-4PE。与BSA相关的处理过程减少了非生物资源的消耗，主要是因为机械处理过程需要输入聚合物质量，因此BSA没有。此外，机械处理的污泥通常会产生异味，而在功能良好的BSA中处理的污泥则无味。这意味着，在BSA中处理的污泥通常会迅速处理到当地的农业中，而机械脱水的污泥必须通过更长的距离运输到愿意接收的污泥中，从而导致运输过程中的燃料消耗更高。将来，将新生成的BSA数据用于执行生命周期评估与将技术与其他常用污泥处理方法进行比较非常重要。此外，有必要为其他气候区的BSA创建类似的数据集，并用处理过程的经济方面的细节扩展数据集。
展开▼
