Att mäta är att veta
Effektiv onlinemätning ger energibesparingar och minskade
utsläpp
Mattias Osterman, Christian Berner AB
Lösningar för att möta nya krav på reningsverk oktober 2014 , Elmia
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
1
Agenda
 Ljungby ARV, Ljungby
- Energieffektivisering genom onlinestyrning och intermittent luftning
 HKC Hässleholm miljö, Vankiva
- Ökad kapacitet i befintlig SBR-anläggning
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
2
Citat
 ”Att mäta är att veta” - grekiskt talesätt
 ”Den som inte kan mäta sina resultat, vet intet” – Einstein
 “You cannot control what you cannot measure.” - Tom
DeMarco (Software Engineer)
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
3
Grundläggande
 Hur vet vi att det vi mäter är relevant, går att lita på?
 Använder vi rätt mätmetod?
 Rätt placering?
 Verifiering?
 Underhåll och service?
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
4
Ljungby ARV
Introduktion
Önskemål onlinestyrning i Ljungby (2007-2008)
 Förbättrad kvävereningsgrad
 Minskad energiförbrukning till luftning
 Bättre Returslamstyrning
 Ökad Hydraulisk kapacitet
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
5
Ljungby ARV
processlayout/styrning
 Energieffektivisering genom onlinestyrning och intermittent luftning
Onlinestyrningsmoduler
 Kvävereningsmodul för avancerad onlinestyrning av luftning, CODdosering, omrörning
 Modul för returslamstyrning
 Nya onlinemätare
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
6
Ljungby ARV
Onlinemätningar
 Onlinemätare WTW IQ-sensornet med
 Syre (4st i Zon3-6)
 Susp (Slamalt och Returslam)
 NH4-N (inkommande och utgående)
 NO3-N (Utgående)
Effektiv mätning: Pålitliga mätdata
Snabba resultat
Enkelt underhåll
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
7
Ljungby ARV
Onlinestyrning av luftningen NH4, NO3 -princip
Recirkulationsdrift
Intermittent
luftning
NO3
NH4
NH4
Fanns redan luftare i alla zoner
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
8
Ljungby ARV
Onlinestyrning av luftningen - princip
• Variabel O2 setpunkt beroende på belastning
• Onlinestyrning mot NH4, NO3 i utloppet
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
9
Ljungby ARV
Processlayout/styrning, Trend DN (%)
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
10
Ljungby ARV
Onlinestyrning av luftningen – resultat
energibesparing
 Luftning: Uppskattad energibesparing 123 000 kWh/år
 Omrörning: Tidigare gick omrörarna hela tiden under oluftade perioder.
Nu går de intermittent vid oluftade perioder, dvs trots mer DN tid går de
färre timmar. Uppskattad energibesparing 13 000 kWh/år
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
11
Ljungby ARV
Sammanfattning energibesparing Ljungby ARV
Luftning:
123 000 kWh/år
Omrörning:
13 000 kWh/år
Returslam:
34 000 kWh/år
Totalt
ca 170 000 kWh/år
 sparat ca 13% jämfört med elförbrukningen på
reningsverket tidigare
 Dessutom minskat N-tot med 5 mg/l !!!
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
12
Ljungby ARV
Sammanfattning energibesparing Ljungby ARV
Antag 1 kr/kWh
 Besparing på 170 000 kWh/år
investering på 850 000 kr (5år)
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
13
Ljungby ARV
Slutsatser
 Regelbundet underhåll
– Fasta rutiner
– Automatisk rengöring
– Förebyggande underhåll i tid
 Verifiering mot labb
– Justering vid avvikelser
– Representativ provtagning
 Rätt typ av mätning
– Responstid
– Robusta elektroder
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
14
Hässleholm miljö
Ökad kapacitet i befintlig SBR-anläggning
 Luftad damm med nitrifikation under del av året
 SBR nitrifikation och denitrifikation
 Total mängd lakvatten 140 000 m3
 Kapacitet i lakvattenrening 110 000-150 000 m3
 HKC år 2010, Förslag på utbyggnad av SBR med fördubblad
reaktorvolym, cirka 2 – 4 miljoner kr
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
15
Hässleholm miljö
Före beslut om utbyggnad
 Kan vi minska lakvattenmängderna?
 Kan vi optimera processen?
 Kan vi styra och övervaka bättre?
 Hur bra fungerar den biologiska processen?
 Hur kan vi styra driften ännu bättre
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
16
Hässleholm miljö
Driftoptimering före utbyggnad
Ett trepunktsprogram under 2011
1. Mätning av biologisk kapacitet
2. Övervakning med onlinemätning
3. Styrning av nitrifikation och denitrifikation
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
17
Hässleholm miljö
Steg1
Mätning av biologisk kapacitet vid AnoxKaldnes
 Mycket hög denitrifikationshastighet
– 12 – 16 mg N/g VSS*h
 Hög nitrifikationshastighet
– 3 – 5 mg N/g VSS * h
 Hög andel VSS av TS (hög organisk halt)
– 90% av TS är VS (90 % glödförlust)
Högre kapacitet finns!
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
18
Hässleholm miljö
Steg 2 Onlinemätningar
 Onlinemätare WTW IQ-sensornet med
kombinerad ammonium- / nitratsensor
 Effektiv mätning:
–
–
–
Pålitliga mätdata
Snabba resultat
Enkelt underhåll
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
19
Hässleholm miljö
Resultat av övervakningen
 Bekräftade resultat från lab
 Nitrifikationen färdig snabbare än väntat
 Denitrifikationen mycket snabb
 Möjlighet för att korta reaktionstiderna
Högre kapacitet finns!
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
20
Hässleholm miljö
SBR styrning möjlig kortare cykeltider per batch!
Tid i timmar från cykelstart
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
21
Hässleholm miljö
Lång denitrifikationstid störst begränsningen
8
13 dec NO3 och NH4
7
35
30
6
25
5
NO3
NH4
20
4
15
NH4-N
NO3-N
3
10
2
5
1
0
2011-12-12 19:12
2011-12-13 00:00
2011-12-13 04:48
2011-12-13 09:36
2011-12-13 14:24
2011-12-13 19:12
2011-12-14 00:00
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
0
22
Hässleholm miljö
Kolkälla?
Nitrat
Nitrathalten stiger under nitrifikation
Mycket snabb denitrifikation
Nitrathalten stiger
Långsam denitrifikation
Tid
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
23
Hässleholm miljö
Jämförelse kolkällor fullskala och labskala var
enhetliga
MOSSTANOL
90
80
70
Hast 1
y = -0,5317x + 79,492
R² = 0,9923
ETANOL
hastighet 1
60
hast 2
y = -2,0747x + 57,2
R² = 1
50
70
hast 3
60
40
50
30
y = -0,1985x + 69,58
R² = 0,9157
40
30
y = -1,5743x + 54,698
R² = 0,9674
y = -1,074x + 42,19
R² = 1
20
y = -0,0878x + 59,138
R² = 0,9971
10
0
20
0
50
100
150
200
Hastigheter:
- 12mg N/g VSS,h (under första tiden)
- 4,4 mg N/g VSS,h (under resterande
tid)
- COD/N=5,0
0
20
40
60
80
100
Hastighet:
- 16 mg N/g VSS,h (under hela tiden)
- COD/N= 4,2
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
24
Hässleholm miljö
Genom att…
 Mäta biologisk aktivitet…
 Övervaka processen med mätare…
 Välja och dosera rätt kolkälla…
… Ökat kapaciteten på verket 33%
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
25
Hässleholm miljö
Slutsatser
 Verifiering mot labb
– Justering vid avvikelser
– Representativ provtagning
– Inköp av fotometer
 Rätt typ av mätning
– Onlinemätning med snabb responstid
– Robusta sensorer
 Regelbundet underhåll
– Automatisk rengöring
VARIM – Vattenreningsindustrins mötesplats
26