I många år har linjär ekonomi tillämpats i samhället men det börjar ske en förändring. Nu börjar det bli intressant att skapa ett ekonomiskt värde i restprodukter genom att bilda cirkulära ekonomier, som dessutom minskar utarmningen av jordens resurser och skapar hållbarhet. En kritisk ändlig naturresurs för alla levande organismer är mackronäringsämnet fosfor. Den bryts i stora dagbrott men börjar bli mer svåråtkomlig och utspädd vilket kan leda till att det blir en resursbrist i framtiden. De skogsindustriella reningsverken behöver näringsämnen för att kunna rena avloppsvatten från organiskt material. Där tillsätts bland annat kväve och fosfor vars utvinning är energikrävande och bidrar till miljöföroreningar. Inne i reningsverket sker många biologiska processer som är beroende av flera faktorer för att uppnå en hög reningsgrad. En faktor är temperatur. Pappers och massabruken har ofta varma flöden som behöver kylas ner innan de går till reningsverket, därav fås ett stort överskott av lågvärdig energi som ej används (spillvärme). Under de senaste åren har både ett politiskt och privat driv uppstått att utöka det svenska vattenbruket med akvatiska produkter, exempelvis fisk. Fiskar kan odlas i öppna kassar i sjöar/hav men det finns risker så som övergödning och spridning av sjukdomar. Därav är intresset stort för landbaserade fiskodlingar med Recirculating Aquaculture Systems. En landbaserad fiskodling har dock ett stort värmebehov för att bibehålla rätt vattentemperatur för fisken. Avloppsvattnet har även ett högt innehåll av kväve och fosfor som behöver renas innan det släpps ut. Med hjälp av programmet Simulink byggdes en simuleringsmodell över ett skogsindustriellt reningsverk i symbios med en fiskodling. Syftet var att undersöka möjligheter och begränsningar för symbiosen med ett extra fokus på reningsverket. Målen var att ta reda på hur mycket mindre kväve och fosfor som behövs i reningsverket, utföra en miljöanalys av symbiosen, identifiera begränsande faktorer och hitta lösningar samt ta reda på om spillvärmen räcker för att värma fiskodlingen De erhållna resultaten var att reningsverket kan spara 82 ton fosforsyra och upp till 817 ton ammoniak per år. Reningsverket klarar belastningen från en fiskodling med en årlig produktion på 2200 ton fisk utan överskrida sin dåvarande utsläpp år 2021, vilket motsvarar 2,9 kg odlad fisk per ton producerad massa. Det kan reducera reningsverkets och fiskodlingen koldioxidutsläpp med 471,1 ton respektive 485,7 ton per år. Under året infaller ett processtop i pappers och massaindustrin. Det leder till strypt värmetillförsel för fiskodlingen som resulterar i för kall fiskvattentemperatur samt för höga utsläpp närsalter vid uppstart av reningsverket. En lösning är att lägga på fem centimeters isolering på fiskpoolerna. För att minimera närsaltsutsläppen kan fasta närsalter ur fiskavloppsvattnet filtreras bort och en kolkälla tillsättas. För att maximera användningen av spillvärme kan en icke isolerad 3000 ton fiskodling byggas. Värmningsbehovet per år blir då runt 16000 MWh vilket motsvarar cirka 4,7 % av spillvärmen. / For many years, linear economics has been applied in society, but it is changing. Instead, it is now interesting to create an economic value in residual products by forming circular economies, which also reduces the depletion of the earth's resources and promote sustainability. A critical finite natural resources for all living organisms is the macronutrient phosphorus. It is mined in large open pits but is becoming diluted and difficult to access, which may lead to a lack of resource in the future. The forest industry wastewater treatment plants need nutrients to be able to treat wastewater from organic material. Among other things, nitrogen and phosphorus are added, the extraction of which is energy-intensive and contributes to environmental pollution. Inside the treatment plant, many biological processes take place that depend on several factors to achieve a high degree of treatment. One factor is temperature. Paper and pulp mills often have warm streams of water that needs to be cooled down before being sent to the treatment plant, which results in a large surplus of waste heat that is not used. In recent years, both a political and private drive has arisen to expand Swedish aquaculture with aquatic products such as fish. Fish can be grown in open net pens in lakes / seas, but there are risks such as eutrophication and the spread of diseases. As a result, there is great interest in land-based fish farms with Recirculating Aquaculture Systems. However, a land-based fish farm has a great need for heat to maintain the right water temperature for the fish. The wastewater also has a high content of nitrogen and phosphorus that needs to be treated before it is discharged. With the help of the program Simulink, a simulation model was built describing a forest industry treatment plant in symbiosis with a fish farm. The purpose was to investigate possibilities and limitations for the symbiosis with an extra focus on the treatment plant. The goals were to investigate how much less nitrogen and phosphorus is needed in the treatment plant, perform an environmental analysis of the symbiosis, identify limiting factors, find solutions and find out if there is enough waste heat to heat the fish farm The results obtained were that the treatment plant can save 82 tonnes of phosphoric acid and up to 817 tonnes of ammonia per year. The treatment plant manages the load from a fish farm with an annual production of 2200 tonnes of fish without exceeding its equivalent discharge pollution levels of 2021, which is equal to 2,9 kg farmed fish per tonne produced pulp. It can reduce the treatment plant's and fish farm's carbon dioxide emissions by 471.1 tonnes and 485.7 tonnes per year, respectively During the year, a process stop occurs in the paper and pulp industry. This leads to a restricted heat supply for the fish farm, which results in a too cold water temperature for the fish and too high discharges of nutrients in to receiving lake at the start-up of the treatment plant. One solution to this issue is to put five centimetres of insulation on the fish pools. To minimize nutrient discharges, the solid nutrients from the fish wastewater can be filtered out and a carbon source added. To maximize the use of waste heat, a non-insulated 3000 ton fish farm can be built. The heating demand per year will then be around 16,000 MWh, which corresponds to approximately 4.7% of the waste heat.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-90994 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Meldgaard, Susanna |
| Publisher | Karlstads universitet, Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap (from 2013) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0029 seconds