Annons EndressHauser 2024 EndressHauser 2024

Ökad kvävering med samtidig energibesparing

Internationell VA-utveckling 6/12

Vid tre konventionella aktivslamverk i Schweiz erhölls stora energibesparingar i samband med att avancerad styrning och reglering prövades. Samtidigt erhölls en ökad kväverening genom mer optimalt utnyttjande av reaktorvolymerna.

Av: Bengt Göran Hellström

Vid tre reningsverk i Schweiz har försök med avancerad styrning och reglering genomförts. Storleken på reningsverken varierade mellan 35 000 pe och 600 000 pe. Det primära målet för projektet var att demonstrera att ökad kväverening och samtidigt minskad enrgiförbrukning är möjlig med implementering av styrstrategier. Resultaten visade att införandet av avancerad styrning och reglering gav en energibesparing av 16 – 20 % och en samtidigt ökning av kväverduktionen med 40 %. I artikeln redovisas även problem under projektet.

Artikeln

Denna artikel presenterar ett arbete där målet var att demonstrera att ökad kväverening och samtidig minskad energikonsumtion är möjlig genom  användning av avancerad styrning och reglering. Studien gjordes vid tre reningsverk i Schweiz. Storleken på reningsverken varierade mellan 35 000 pe och 600 000 pe. Verken var konventionella aktivslamverk med fasta zoner för fördenitrifikation och nitrifikation.

Luftningen konsumerar ungefär 60% av energin i ett reningsverk. Införandet av styr- och reglerstrategier är ett kostnadsbesparande alternativ till volymutbyggnad. Det finns dock risker för överutsläpp på grund av mätfel, olämpliga reglerkoncept eller felaktig implementering av styr- och reglersystemet.

 Vid de tre reningsverken genomfördes studien i tre steg:

  • Kontroll av kvalité på mätdata och kontrollstrategier. En god datakvalité är grunden för en bra reglering. Intensiva provtagningskampanjer gjordes för att upprätta massbalanser och på detta sätt kontrollera mätvärden.
  • Simuleringar av olika styrstrategier. Dessa gjordes för att undersöka potentialen i anläggningen samt för att designa,  testa och slutgiltligen välja en styrstrategi för varje specifik anläggning.
  • Test av styrstrategier i fullskala vid de tre reningsverken.

 I försöken var det speciella målet att hålla ammoniumhalten i slutet av luftningsbassängen nära ett börvärde genom reglering av lufttillförseln. Vid ett lägre värde än börvärdet minskades lufttillförseln. Om möjligt stängdes lufttillförseln av i vissa zoner vilket gav utrymme för förbättrad denitrifikation och därmed bättre kväverening. I några fall kunde till och med anaeroba zoner erhållas och därmed biologisk fosforreduktion. Detta medförde lägre kemikalieförbrukning.

 I fullskaleförsöken konstaterades att man inte nådde den potential för energibesparing som simuleringsstudierna hade visat på. Trots detta blev energibesparingen 16 – 20 % i anläggningarna. Samtidigt ökade kväverduktionen med 40 %.

En “cost-benifit” analys vid en av anläggningarna resulterade i en kvot mellan årskostnaden för investeringen och driftkostnaden (service, underhåll, kemikalier) och energibesparingen  till 0,46. Erfarenheten visar att underhåll av instrument i samband med avancerad kontroll av lufttillförseln är en betydande del vid kostnadsbedömningen. Beroende av mätinstrument kan man räkna med ett underhållsbehov på 0,5 – 3 timmar per vecka.  

I artikeln påpekas även nackdelar med att driva anläggningar med låga syrehalter. Risk finns för en ökad tillväxt av filamentbildande bakterier som kan orsaka flytslam och skum. Låga syrehalter kan även leda till ökade halter av nitrit i utgående vatten.

Vid en anläggning rapporterades korrosionsskador på betongen i en del av reaktorn där luftflödet reducerats så mycket att slam sedimenterade och blev anaerobt. Efter att lufttillförseln ökats så att sedimentering inte erhölls rapporterades inga ytterligare problem.

Slutsats

Slutsatsen från studien är att ammoniumkontrollerad luftning i ett aktivslamsystem resulterar i signifikanta besparingar av den totala energiförbrukningen samt minskade koncentrationer av kväve i behandlat vatten. Man påpekar dock att införandet av ett avancerat styrsystem fortfarande är en komplex sak. Man ska ta i beaktande inte bara mät- och styrsystem utan även praktiska aspekter som lämplig arbetskraft för underhåll av mätutrustningen. Som slutkläm rekommenderar man den enklaste lösningen som ger en tillräcklig stor besparing i förhållande till årskostnaden.

 

Källa: Leiv Rieger, Imre Takács, Hansruedi Siegrist. Improving Nutrient Removal While Reducing Energy Use at Three Swiss WWTPs Using Advanced Control. Water Environment Research Volume 84, No 2 2012, pp 170 – 188

Hela artikeln finns att tillgå gratis här.

Annons Wateraid