Utsläpp av kväveoxider (NOx) från förbränningsanläggningar har kraftigt minskat sedan kväveoxidavgiften infördes. Berörda anläggningar använder därför oftast rökgasrening med selektiv icke-katalytisk reduktion (SNCR). Metoden innebär att man tillsätter ammoniak i rökgaserna för att reducera NOx-halterna. Detta resulterar dock i att oreagerad ammoniak följer med ut i rökgaserna som därmed ger höga ammoniumhalter i rökgaskondensatet. Många anläggningar har villkor på ammonium i kondensatet som kräver att detta renas bort innan vattnet släpps ut till en recipient. Genom samarbete med kraftvärmeverket i Kiruna har deras anläggning använts som objekt att utgå ifrån eftersom de är i behov av att rena ammonium ur rökgaskondensatet för att i framtiden klara de kommande utsläppsvillkoren. Därmed undersöker detta arbete vilken reningsteknik som är mest lämplig för Kirunas värmeverk. Genom detta arbete har fyra olika reningstekniker för ammoniumkväve, samt en alternativmetod till detta undersökts. Reningsteknikerna är ammoniakstripper, kontaktmembran, återföring av ammoniakhaltigt vatten till eldstaden samt rening med RO. Alternativmetoden är att installera en slip-SCR som tar hand om överbliven ammoniak i rökgaserna. Resultaten visar att alla reningstekniker har en reningsgrad på ca 90%. Den mest lämpliga reningstekniken för Kirunas värmeverk är enligt denna undersökning en ammoniakstripp som också är den vanligaste och mest beprövade tekniken. / Emissions of nitrogen oxides (NOx) from incineration plants have decreased since the introduction of nitrogen oxide charge. Flue gas treatment with selective non-catalytic reduction (SNCR) is used to reduce the NOx-levels where ammonia is added. This results in unreacted ammonia in the flue gas, which ends up in the condensate as ammonium. Many plants have conditions of ammonium in condensate which require purification before the water is released to a recipient. Through cooperation with the heating plant in Kiruna, their plant has been used as a study object. They need to purify ammonium from the flue gas condensate to cope with future limits of emissions. Thus, this work investigates which technique for ammonium removal is the best for Kiruna´s heating plant. Four different purification techniques for ammonium and an alternative method has been investigated. The techniques are ammonia stripper, contact membrane, return of ammonia-containing water to boiler and removal with RO. The alternative method is to install a slip-SCR that takes care of the ammonia residues in the flue gas. The results show that all techniques have a purification rate of about 90%. According to this study, the best technology for Kiruna´s heating plant is an ammonia stripper that is also the most common and proven technology.

Globalt sett används fossila bränslen fortfarande till största delen, och industrisektorn är den med störst energianvändning. Därför är det viktigt att fortsätta arbetet med att hitta nya sätt att använda befintliga resurser, att utveckla energibesparande tekniker och att göra detta med hållbarhetsperspektivet i fokus. Denna studie är förlagd på kraftvärmeverket i Sandviken, som producerar fjärrvärme och elektricitet. Anläggningen ägs av Sandviken Energi AB som är ett kommunalt energibolag med ansvar för infrastrukturen i Sandvikens kommun. Syftet med studien är att undersöka möjligheten att sänka halten av kväveoxider, NOx, som släpps ut med rökgaserna, samt att rena det kondensat som bildas när rökgaserna värmeväxlas. Det finns en stor vinning i att minska NOx-utsläppen ur ett miljöperspektiv, eftersom de orsakar försurning och andra problem i naturen. Tillvägagångssättet är att dosera extra ammoniak vid förbränningen. Vid höga temperaturer reagerar ammoniak med kväveoxiderna och utsläppen av dessa minskar. 90 % av ammoniakutsläppen kan sedan återvinnas med en ammoniakstripper för att även dessa ska hållas inom gränsvärdena. Möjligheten att använda det vatten som bildas då rökgaserna kondenserar undersöks också. Många anläggningar skulle teoretiskt sett kunna bli helt självförsörjande i sin vattenanvändning eftersom stora volymer bildas. Det som krävs är att kondensatet blir tillräckligt rent för att kunna användas i de industriella processerna. På kraftvärmeverket i Sandviken bildas 30 000 m3 kondensat per år. Det renas och släpps ut via avloppet. År 2016 köptes 21 700 m3 stadsvatten in och användes i produktion och kontor, och även om inte alla processer tekniskt går att ersätta med renat kondensat kan stora besparingar ändå göras. Den enskilda processen med störst potential är processvattnet till de två fastbränslepannorna. Vattenanvändningen till dessa är i genomsnitt 6 000 m3 per år. Det finns även ytterligare potentiella användningsområden för det renade kondensatet som kan öka möjligheten att genomföra en installation. Resultatet av utredningen är att en ammoniakstripper skulle möjliggöra att NOx-utsläppen minskade med 10 700 kg per år. Detta resulterar i en kostnadsbesparing på 536 000 SEK och en återbetalningstid på ca nio år. Om rökgaskondensatrening också installeras ökar investeringen, men besparingen kan i bästa fall bli 20 000 m3 vatten per år. Inköpskostnaden för vatten skulle då minska med 800 000 SEK och återbetalningstiden skulle kunna bli ca två år. 67 % av det kondensat som i dagsläget bara släpps ut kan istället användas.

I Brista kraftvärmeverk i Sigtuna förbränns träflis och utsorterat avfall från hushåll och industri för att utvinna och exportera el och fjärrvärme. När rökgasen kyls ner, som en del av återvinningen av energi till fjärrvärmenätet, bildas rökgaskondensat. Direkt efter produktionen har kondensatet en temperatur av cirka 30 °C och innehåller höga halter av bland annat ammoniumkväve och vissa metaller. Efter rening av kondensatvattnet inuti verket efterpoleras det i en nyanlagd våtmark. Syftet med arbetet var främst att undersöka kvävereningen i våtmarken men även om riktvärden för utsläpp uppsatta av miljödomstolen efterlevs med avseende på total- och ammoniumkväve samt As och tungmetallerna Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Tl och Zn. Arbetet syftade även på att bestämma våtmarkens area, volym och uppehållstid, undersöka eventuella skillnader i vattenföring mellan in- och utlopp samt undersöka vattentemperaturens effekt på kvävereningen. För att undersöka reningen togs veckovisa prover i våtmarkens in- och utlopp under nio veckor under hela oktober och november 2014. Proverna analyserades med jonkromatografi för bestämning av nitrat-, nitrit- och ammoniumhalt. Vidare användes data från Fortum, som driver verket, för att undersöka halter av kväve och olika metaller i våtmarken. Höjdmätningar med avvägningsinstrument användes för att bestämma våtmarkens volym och GPS för att bestämma våtmarkens längd och area. Vattentemperaturmätningar i våtmarkens utlopp genomfördes med hjälp av en logger under en tvåmånadersperiod. Vattenföring ut ur våtmarken räknades ut med hjälp av nivådata från en pumpbrunn vid utloppet. Resultaten visade att halterna av alla de studerade ämnena i både egna prover och från Fortum klarade riktvärdena för utsläpp till recipient. Halterna var även låga i rökgaskondensatet som lämnade Bristaverket vilket tyder på att reningen inuti verket fungerar bra. Våtmarkens area uppmättes till 2300 m2 och volymen till 940 m3. Den beräknade vattenföringen ut var i genomsnitt cirka 100 m3/dygn högre än inflödet. Fel i beräkningsmodellen kunde dock inte uteslutas som orsak till skillnaden. Vid låga lufttemperaturer verkade våtmarken klara av att kyla betydligt högre temperaturer hos rökgaskondensat än vad som vanligtvis skickas ut från verket. Därför rekommenderas att Fortum undersöker möjligheterna för minskad kylning av rökgaskondensatet för att möjliggöra en ökad reningsgrad av temperaturberoende processer i våtmarken, så som kväveavskiljning. / At the Brista combined heat and power plant in Sigtuna, wood chips and municipal and industrial waste are incinerated to generate and export electricity and distric heating. When the flue gas is cooled as a part of recycling its energy for distric heating, condensate is formed. Directly after production, the flue gas condensate has a temperature of approximately 30°C and contains relatively high levels of ammonia and certain heavy metals. After treatment inside the plant, the condensate is post-treated in a newly constructed wetland. The main aim of the study was to investigate the nitrogen removal in the wetland but also if current guideline values for effluents established by the environmental court are fulfilled in regard to levels of total and ammonia nitrogen as well as As and heavy metals Cd, Co, Cr, Cu, Hg , Ni, Pb, Tl  and Zn. The study also aimed to measure the wetland area, volume and retention time, investigate differences in water flow between the inlet and outlet as well as study the effect of water temperature on nitrogen removal. Water samples were taken weekly for nine weeks in October and November 2014 in the inlet and outlet of the wetland. The samples were analysed for nitrate, nitrite and ammonium ions using ion chromatography. Data from Fortum, the company that runs the heat and power plant, were also used to study levels of nitrogen and metals in the wetland. An optical leveling instrument was used to calculate the wetland volume and GPS was used to calculate its length and area. Measurements of water temperature in the outlet of the wetland were conducted using a logger during a two-month period. Water flow out of the wetland was calculated using water level data from a pump well connected to the outlet. The results showed that the levels of the studied compounds in samples collected in this study and by Fortum were all below guideline values. The levels were also low in the flue gas condensate leaving the combined heat and power plant, indicating that the treatment inside the plant is working well. The area of the wetland was measured to 2300 m2 and the volume 940 m3. The calculated water flow out of the wetland was at an average approximately 100 m3/day higher than the inflow, but an error in the calculation model is a possible cause of the difference. At low air temperatures, the wetland showed a capacity of cooling significantly higher temperatures of the flue gas condensate than what is usually released from the plant. Because of this, Fortum is recommended to investigate the possibility of reducing the cooling of the flue gas condensate and thus enabling a higher efficiency of temperature dependent treatment processes in the wetland such as nitrogen removal.

Arvika Fjärrvärme AB is manufacturing and distributing district heating to around 300 customers in Arvika. Heat production consists of a BFB boiler fed with GROT fuel (branches and peaks) and delivers a maximum power of 30 MW. In order to operate the plant, an average of 60 m3 of water per day is consumed from the urban water network. The water consumption is divided between water treatment, sooting and process cooling. In the processes, sulfur is dosed to obtain a more complete combustion of the hazardous flue gases that can occur. This is a result of previous thesis made for Arvika fjärrvärme. GROT is a fuel that contains high levels of moisture, which means that a high amount of condensate is formed during combustion, averaging 100 m3 per day. At present, condensate is sufficient to meet the condensate limit values ​​to be flushed into the drain. This is achieved by sand filtration and pH neutralization. Today, Arvika heat production is equipped with a purification stage for the feed water consisting of a softening filter and membrane filtration. This creates good conditions for cleaning the condensate and recirculating it in the process. Questions for this study are which hazardous substances the condensate can contain and how the condensate composition affected due to sulfur dosage. In addition, Arvika fjärrvärme wants to find out whether the purified condensate can replace the use of the urban water and, finally, if the condensate can be purified and used as feed water in the process. The execution of the work was based on a full-scale attempt in two operating cases of 9 and 18 MW. The tank collecting all condensate after purification in the sand filter and pH neutralization was coupled to the feed water purification stage. Thus, the condensate was pumped and purified in the softening filter and membrane filter. Assay substrates were collected before and after purification of the condensate. In addition to the topics that Arvika investigates, high levels of alkalinity were found in the condensate. The sulfur dosage that Arvika technology works with can be the cause of the high concentrations of sulphate. However, it appears that both the sulfate and alkalinity were purified in the membrane filter. The amount of condensate formed cannot completely replace the entire water requirement, but definitely large parts. The condensate can be used as feed water based on the retention rate for all substances. However, it appears that two substances, chloride and sulphate can create problems for the membrane filter. To investigate this, the condensate should be tested over a longer period of time to see the affect the chloride as well as the sulphate in the long run. / Arvika Fjärrvärme AB bedriver produktion och distribution av fjärrvärme till ca 300 kunder runt om i Arvika. Värmeproduktionen består av en BFB-panna som matas med bränslet GROT (grenar och toppar) och levererar en maxeffekt på 30 MW. För att driva anläggningen förbrukas i snitt 60 m3 vatten per dag från stadsvattennätet för spädvattenförberedning, sotning och processkylning. I denna typ av värmeproduktion som Arvika Fjärrvärme bedriver doseras svavel. Detta är ett resultat av ett tidigare examensarbete som visade att vid en dosering av svavel bildas det färre farliga rökgaser som kan uppstå vid förbränningen. GROT är ett bränsle som innehåller höga halter fukt vilket innebär att höga mängder kondensat bildas vid förbränningen, i snitt 100 m3 per dag. I dagsläget renas kondensatet tillräckligt för att möta de gränsvärden för att kondensatet ska få spolas ner i avloppet. Detta uppnås genom en sandfiltrering och pH-neutralisering. Idag är Arvika Fjärrvärme utrustade med ett reningssteg för spädvattnet bestående av ett avhärdningsfilter samt membranfilter. Detta skapar goda förutsättningar för att rena kondensatet och återcirkulera det i processen. Funderingar som uppstår är vilka farliga ämnen som kondensatet kan innehålla samt hur kondensatsammansättningen påverkas av svaveldoseringen. Dessutom ställer sig värmeverket frågan om det renade kondensatet kan ersätta förbrukningen av stadsvattnet och slutligen om kondensatet kan renas och användas som spädvatten i processen. Genomförandet av arbetet baserades på ett fullskaligt försök under två driftfall på 9 samt 18 MW. Tanken som samlar upp allt kondensat efter rening i sandfiltret och pH neutraliseringen kopplades på i steget för spädvattenrening. På så sätt pumpades kondensatet igenom och renades i avhärdningsfiltret samt membranfiltret. Analysunderlag samlades in före samt efter rening av kondensatet. Förutom de ämnen som Arvika fjärrvärme undersöker förkommer höga halter alkalinitet i kondensatet som bidrar till bildning av pannsten. Svaveldoseringen som Arvika fjärrvärme jobbar med kan vara orsaken till de höga koncentrationerna av sulfat. Det visar sig dock att både sulfatet och alkaliniteten renas bort i membranfiltret. Mängden kondensat som bildas kan inte helt ersätta hela vattenbehovet men definitivt stora delar. Kondensatet kan användas som spädvatten om retentionsgraden för ämnena anses hög nog. Det visar sig dock att två ämnen, klorid och sulfat, kan skapa problem för membranfiltret. För att undersöka detta bör kondensatet testas under en längre tidsperiod för att se vilken påverkan klorid och sulfat har i längden.

Det här projektet har varit på uppdrag av Kalmar Energi AB och har utförts på kraftvärmeanläggningen Moskogen. Projektet syftade till att undersöka om återvinning av rökgaskondensat till spädvatten var möjlig och ekonomiskt försvarbart. Denna åtgärd skulle potentiellt kunna minska anläggningens råvattenkonsumtion och det skulle leda till en ekonomisk besparing. Åtgärden skulle även bidra till att anläggningen blev mer självförsörjande och mindre känslig vid störningar på det lokala råvattennätet. Mätningar av flöden på rökgaskondensatsproduktionen, halter av föroreningar och råvattenkonsumtionen gav viktiga parametrar för kontakt med leverantör av reningssystem. Samarbete upprättades med Eurowater AB där två olika reningsanläggningar togs fram och delgavs Kalmar Energi AB. Kostnaden för de två olika förslagen och respektive råvattenbesparing gav två avskrivningstider för investeringarna. Slutsatsen som drogs av projektet var att en installation av en reningsanläggning för återvinning av rökgaskondensatet var möjlig. / This project has been commissioned by Kalmar Energi AB and has been carried out at the CHP plant Moskogen. The project aimed to investigate whether recycling of flue gas condensate was possible and economically justifiable. This measure could potentially reduce the plant´s raw water consumption and would result in economic savings. The measure would also help the plant become more self-sufficient and less sensitive to disturbances on the local raw water distribution net.  Measurements of the flow of flue gas condensate, levels of pollution and raw water consumption gave important parameters for contact with the purification supplier. We entered a collaboration with Eurowater AB where two different purification plants were presented to Kalmar Energi AB. The cost of the two different proposals and their respective raw water savings gave two different payback periods in which the initial investment would be recouped by the client. The conclusion drawn from the project is that the installation of a purification plant for recycling of flue gas condensate was possible.

I värme- och kraftvärmeverk förbränns olika typer av bränslen för produktion av el och fjärrvärme. Vid förbränningen bildas rökgaser som innehåller föroreningar, till exempel tungmetaller, från bränslet. Anläggningarna har ofta krav på utsläpp både via rökgaserna och avloppsvatten. Rökgaserna renas därmed genom olika tekniker var av en vanlig teknik är rökgaskondensering. Vid rökgaskondenseringen bildas en vätska, kallad rökgaskondensat, som delvis innehåller tungmetaller från bränslet. Rökgaskondensatet måste renas innan det kan lämna anläggningen och det görs bland annat med tungmetalljonbytare. Jonbytarmassan i tungmetalljonbytarkolonnerna behöver bytas ungefär två gånger per driftsäsong då den inte längre kan binda mer tungmetaller. Detta är en kostnad för värme- och kraftvärmeverken som de vill minimera. I denna studie undersöktes om lokal provtagning och analys på ett kraftvärmeverk av ett antal utvalda tungmetaller i rökgaskondensat är en bra metod för att optimering av reningssteget med tungmetalljonbytare. Samt om detta kan säkerställa att miljökraven för tungmetaller i det renade rökgaskondensatet uppfylls. Med optimering avses att jonbytarmassornas fulla kapacitet utnyttjas, d.v.s. att byten av jonbytarmassor kan reduceras utan att riskera otillåtna halter av tungmetaller i de renade rökgaskondensatet till följd av att jonbytarmassorna använts för länge. Även tiden som behöver avsättas för lokal provtagning och analys dokumenterades. I dagsläget sker analyser hos ackrediterade laboratorium där det tar drygt två veckor att få resultatet och under väntetiden kan mycket på anläggningen förändras. En verifiering av resultaten från studien gjordes mot resultat från ett sådant. I denna studie undersöktes lokal provtagning och analys med mätinstrumentet FREEDD som bygger på tekniken kvartskristall mikrobalans (QCM-teknik). Andra alternativ för lokal analys har inte undersökts här.  Resultatet visade att det i dagsläget är svårt att med lokal provtagning optimera reningssteget med jonbytarmassor samt kontrollera utsläppen av tungmetaller via det renade rökgaskondensatet. Korrigeringar hos mätinstrumentet och provpunkterna behöver göras för att få pålitligt resultat. Tiden som behöver avsättas för provtagning och analys beror på vilken metall som ska analyseras då tiden för preparering av prov varierar. Men om det kan möjliggöra att anläggningarna kan använda jonbytarmassorna längre samt får kontroll på utsläppen via det renade rökgaskondensatet kan det vara lönsamt att avvara den tiden. / In heating and combined heat and power plants, different types of fuels are burned to produce electricity and district heating. During the combustion flue gases containing pollutants, such as heavy metals, are formed from the flue. The plants have requirements for low emissions, both from the flue gases and the wastewater. The flue gases are purified by various techniques and a common technique is flue gas condensation. During the flue gas condensation, a liquid called flue gas condensate, is formed, which partly contains heavy metals from the flue. The flue gas condensate must be cleaned before it can leave the plant. A step in the purification of the flue gas condensate is usually heavy metal ion-exchanger. The ion-exchange mass in the heavy metal ion-exchange columns needs to be changed approximately twice per operating season as it no longer has room to bind more heavy metals. This is an expensive cost for the heating and combined heat and power plants that they want to minimize. This study investigated whether local sampling and analysis at a cogeneration plant of a number selected heavy metals in flue gas condensate is a good method for optimizing the purifications step with heavy metal ion-exchangers. And if this can ensure that the environmental requirements for the heavy metals in the purified flue gas condensate are met. Optimization means that the full capacity of the ion-exchange masses is utilized, i.e. that the exchange of ion-exchange masses can be reduced without risking unauthorized levels of heavy metals in the purified flue gas condensate as a result of the ion exchange masses being used for too long.  The time needed for local sampling and analysis was also documented. At present, analyzes are done at accredited laboratories where it takes over two weeks to get the result and during that time much can be changes at the plant. A verification of the result of the study was also made against the result of an accredited laboratory. In this study, local analysis was made with the measuring instrument FREEDD which is based on quartz crystal microbalance (QCM-technology). Other options for local sampling and analysis have not been investigated. The result showed that, in the present, it is difficult to optimize the purification step with ion-exchange masses and check emissions of heavy metals with the purified flue gas condensate. To obtain reliable result, corrections to the measuring instrument and test points need to be made. The time that needs to be set aside for sampling and analysis depends on the metal, as the time for sample preparation varies.  But if it can enable the plants to use the ion-exchange masses longer and gain control of the emissions of heavy metals with the purified flue gas condensate, it can be profitable to save that time.