SVU-rapport 2013-18: Styrning av luftningsprocesser i avloppsreningsverk (Avlopp & Miljö)

Information om ny rapport från Svenskt Vatten Utveckling!
Nr: 2013-18
Titel: Styrning av luftningsprocesser i avloppsreningsverk
Författare: Linda Åmand, IVL Svenska Miljöinstitutet
Område: Avlopp & Miljö

Sammandrag:  Rapporten går igenom olika metoder för att styra luftningsprocesser i avloppsreningsverk. Forskning på området presenteras, diskuteras och sammanställs.

Sammanfattning:  Reglerteknik är en viktig pusselbit i alla processindustriella sammanhang. På reningsverk är styrning av luftningsprocessen viktig såväl för processens funktion som för att uppnå energieffektivitet. Luftning möjliggör tillväxt av aeroba mikroorganismer som renar vattnet från organiskt material och kväve. I kvävereningen behövs syre för nitrifikationen – den första av två steg i kvävereningsprocessen där ammonium oxideras till nitrat. I Sverige åtgår ca en femtedel av reningsverkens elenergianvändning till att lufta det biologiska reningssteget, om man inkluderar inloppspumpning.

Denna rapport sammanfattar forskning inom syrereglering på avloppsreningsverk. Framförallt fokuserar rapporten på reningsverk med kväverening och forskning publicerad under 2000-talet. Rapporten går igenom viktiga aspekter av luftning i avloppsreningsverk så som blåsmaskiner, ventiler och givare. Det finns två sätt med vilka man kan styra luftningsprocessen: Ändra luftningsintensiteten och ändra den aeroba volymen. Båda dessa metoder ingår i sammanställningen.

Sedan 1970-talet har syrehalten i luftade aktivslambassänger styrts med återkopplad reglering. Sedan dess har syregivarna blivit bättre, styrsystemen allt kraftfullare och i och med introduktionen av kväverening på 90-talet har fokus skiftats från att styra syrehalten till att styra ammoniumhalten. För energieffektiv luftning är zonreglering av syrehalten viktigt för att kunna hantera ett varierande syrebehov längs med en luftningsbassäng och över tid.

Under 2000-talet kan två trender utläsas inom forskning om syrereglering. Ammoniumbaserad styrning har slagit igenom de senaste tio åren och det finns flera rapporter från fullskaleförsök. Ammoniumbaserad styrning bygger på att ammoniumhalten mäts före, i eller ut från biosteget för att beräkna ett varierande syrebörvärde. Med ammoniumbaserad styrning kan man spara i storleksordningen 5–20 % av luftningsenergin jämfört med att använda konstanta syrehalter. En begränsning för styrningen är att nitrifikationskapaciteten kan bli begränsande. Här kan volymsreglering användas som ett komplement för att snabbt öka kapaciteten.

Den andra trenden rör avancerade regulatorer, så som optimala modellbaserade regulatorer vilka ofta kan hantera flera insignaler och utsignaler. Här har än så länge mycket av arbetet gjorts i simuleringsmiljö. Det finns exempel på forskning där avancerade regulatorer fungerat både bättre och sämre än ammoniumbaserade regulatorer. Få exempel finns med avancerade regulatorer i fullskala eller pilotskala, och den här studien har inte funnit några exempel från försök där avancerade regulatorer fungerat bättre än enklare ammoniumbaserad styrning.

Den struktur man har i reglersystemet, d.v.s. vilka mätsignaler som kopplas ihop med vilka styrsignaler är viktigare än vilken styralgoritm som sitter i regulatorn. En viktig princip inom reglertekniken är att eftersträva bästa möjliga prestanda med så enkla metoder som möjligt, varför enkla regulatorer bör väljas som första alternativ.

Sökord: Luftning, reglerteknik, litteratursammanställning, avloppsvattenrening
Keywords: Aeration, automatic control, literature review, wastewater treatment

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Läs mer i rapporter från SVU/VA-Forsk inom samma ämnesområde:
C Slutrapport2012_VA-klusterMD, Slutrapport VA-kluster Mälardalen 2010-2012,
Redaktörer Bengt Carlsson, Linda Åmand
2013-11, Utsläpp av lustgas och metan från avloppssystem – en granskning av kunskapsläget, Magnus Arnell
C VB2012_VA-klusterMD, Verksamhetsberättelse VA-kluster Mälardalen 2012,
Redaktörer Bengt Carlsson, Inst. för informationsteknologi, Uppsala universitet samt Linda Åmand, IVL Svenska Miljöinstitutet
2011-15, Nyckeltal för reningsverk – verktyg för effektivare resursanvändning,
Peter Balmér, VA-strategi, Daniel Hellström, Svenskt Vatten
2011-04, VA-verkens energianvändning 2008,
Anders Lingsten, Mats Lundkvist, Daniel Hellström, Peter Balmér
C VA-teknik Södra_2010, VA-teknik Södra – Aktivitetsrapport september 2009 - augusti 2010,
Jes la Cour Jansen, Karin Jönsson, Henrik Aspegren
C VB2010_VA-klusterMD, Verksamhetsberättelse VA-kluster Mälardalen 2010,
red. Bengt Carlsson samt Linda Åmand
2010-02, Övervakning av prioriterade ämnen i vatten och slam från avloppsreningsverk i Stockholm, Maria Pettersson, Cajsa Wahlberg
2009-11, Mätteknik för att styra och optimera deammonifikation,
Jozef Trela, Bengt Hultman, Elzbieta Plaza, Erik Levlin, Isaac Fernández
2009-09, Biologisk fosforavskiljning i Sverige – Erfarenhetsutbyte och slamavvattning,
Jes la Cour Jansen, Eva Tykesson och Karin Jönsson och Lars-Erik Jönsson
2009-08, Biologisk fosforavskiljning i Sverige – Uppstart och drift,
Jes la Cour Jansen, Erik Särner, Eva Tykesson, Karin Jönsson och Lars-Erik Jönsson
2008-18, Utvärdering av enstegsprocess för deammonifikation,
Jozef Trela, Elzbieta Plaza, Grzegorz Cema, Bengt Hultman, Erik Levlin och Jan Bosander

Synpunkter!
Vi inom Svenskt Vatten Utveckling (SVU) vill gärna ha synpunkter på rapporterna. Anledningen är att vi avser att sammanställa den sammanlagda nyttan av SVU. Alla synpunkter, positiva som negativa är högst välkomna. Ange då vilken eller vilka rapporter kommentarerna avser.
Skicka mejl till e-postadressen:  (SVU@svensktvatten.se).
Skriv i ”Ämnesraden” att mejlet handlar om synpunkter på SVUs rapport/er. Tack på förhand.

Tipsa en vän!
Skicka detta mejl vidare till en vän/kollega som du tror är intresserad av SVUs rapporter!

Anmäl intresse för info-mejl!
Skicka mejl till e-postadressen: SVU@svensktvatten.se.
Skriv i ”Ämnesraden” att du vill ha framtida info-mejl, så lägger vi till dig på sändlistan.

Stoppa info-mejl!
Om du inte vill ha några fler info-mejl, skicka ett mejl till e-postadressen: SVU@svensktvatten.se.
Skriv i ”Ämnesraden” att du inte vill ha fler info-mejl, så tar vi bort dig från sändlistan.