Vattenåteranvändning blir allt viktigare i arbetet med att förvalta våra vattenresurser. I samband med detta är det viktigt att förstå hur man bör tänka för att välja det mest kostnadseffektiva återanvändningssystemet – både när det gäller den initiala investeringskostnaden och de långsiktiga driftkostnaderna. Forskning från Xylem visar nu hur kunder kan uppnå en optimal lösning baserat på olika behandlingsmetoder, återanvändningssyften och anläggningsstorlekar.
2012 startade Xylem och Svenska Miljöinstitutet (IVL) ett omfattande forskningsprojekt inom vattenåteranvändning. Uppdraget var att skaffa en förståelse för kostnaderna för att bygga vattenåteranvändningsanläggningar, driftkostnaderna för dem under 20 år och hur man levererar den mest miljöeffektiva lösningen.
Aleksandra Lazic, Senior Process Engineer, R&D Treatment, Xylem, har varit med i forskningsprojektet sedan starten. Hon säger att ett viktigt mått och beslutsverktyg för uppbyggnad av eller ombyggnad till en hållbar vattenåteranvändningsanläggning är anläggningens livscykelkostnad. Livscykelkostnaden, som den här artikeln fokuserar på, innefattar anläggningskostnader (CAPEX) och driftkostnader (OPEX).
Slutsats 1: På lång sikt kan driften kosta mer än investeringen
Först gjordes en pilotstudie vid Hammarby Sjöstadsverk där forskarna tittade på åtta olika behandlingslinjer. Sedan gjorde forskarna fullskaliga modeller för fyra olika avloppsvattenflöden i anläggningar av tre storlekar: 20 000 PE, 100 000 PE och 500 000 PE. Modellerna, baserade på marknadsförhållanden i Spanien, visade att för anläggningar större än 100 000 PE utgörs den största delen av den övergripande livscykelkostnaden av OPEX (driftkostnader) och inte CAPEX (anläggningskostnader).
– Det här är väldigt intressant och viktigt eftersom många enbart fokuserar på den initiala investeringskostnaden, på hur mycket de betalar i dag, säger Lazic. Faktum är att forskningen visar att den initiala investeringskostnaden inte är någon rättvisande indikator på en hållbar ekonomisk lösning. Man måste titta på de långsiktiga driftkostnaderna för att kunna fastställa den totala livscykelkostnaden. Med den här informationen kan vi visa kunder som är intresserade av hållbara lösningar hur de kan uppnå den lägsta kostnaden på lång sikt för just deras anläggningsstorlek.
Slutsats 2: Anläggningens storlek har betydelse när man ska avgöra vilken lösning som är mest kostnadseffektiv och hållbar
– Anläggningens storlek har en enorm betydelse, säger Lazic. Ett exempel är för återanvändning inom jordbruk där man kan få samma avloppsvattenskvalitet från två olika sorters utrustning, antingen ett filter med dubbla media eller ett skivfilter. Om en kund med den minsta anläggningsstorleken i den här studien, 20 000 PE, bara är intresserad av att hitta en kostnadseffektiv lösning räcker det gott med skivfilterlinjen, även om den använder kemikalier. Men när anläggningens storlek ökar såg vi att filtret med dubbla media resulterade i lägre livscykelkostnad.
– Vi har skapat en matris för information om livscykelkostnader, säger Lazic. Baserat på kundanläggningens storlek, de regionala kraven och kundens intresse för att minska sina kostnader på ett hållbart sätt kan vi hjälpa dem att hitta en lösning som uppfyller deras behov.
Slutsats 3: Det andra behandlingssteget kostar mest att bygga och driva
När en behandlingsanläggning för vattenåteranvändning ska byggas behövs utöver konventionella reningssteg även steg för avloppsvatten med höga föroreningshalter (klass 3) och desinfektionssteg. Här visar forskningen att det är det andra behandlingssteget som står för den största initiala investeringskostnaden, främst på grund av byggkostnaden och långsiktiga driftkostnader.
– För att förstå vilken del av behandlingsprocessen som står för de största kostnaderna tittade vi på varje steg, från det första steget till desinfektion och slamhantering, säger Lazic. Vi gjorde detta för att ta reda på var vi behöver fokusera vårt forsknings- och utvecklingsarbete så att vi kan minska den totala livscykelkostnaden. Vad vi kom fram till var att det andra behandlingssteget, SBR, utgör största delen av kostnaden.
SBR står för 65 procent av den totala investeringskostnaden i en anläggning, följt av slamhantering och snabbgravitationsfiltrering med dubbla media, bägge på 9 procent, och UV på 2 procent. Detta innebär att en förbättring av vattenkvaliteten till återanvändningsnivå ökar livscykelkostnaden med endast några få procentenheter. Tittar man dessutom på en anläggnings driftkostnader under en 20-årsperiod står energiförbrukning för 56 procent av de totala kostnaderna. Hälften av denna energi förbrukas av SBR.
– Vår rekommendation är att optimera det andra behandlingssteget för att uppnå högsta hållbarhetsnivå, säger Lazic. Dessa slutsatser har även lett till att vi fortsätter vårt arbete med det andra behandlingssteget så att vi kan minska det stegets miljöpåverkan och energiförbrukning. Vi har till exempel använt de här forskningsresultaten för att minska miljöpåverkan från vår ICEAS SBR-lösning med 15 procent, vilket sänker CAPEX (anläggningskostnader) med 10–15 procent.
Xylem har också utvecklat en processtyrenhet till sin ICEAS SBR-lösning som heter OSCAR. Tack vare arbetet vid Hammarby har ytterligare styrenheter kunnat utvecklas som minskar energiförbrukningen med 20 procent och OPEX (driftkostnader) med 10–15 procent.