Minder energie voor dezelfde waterkwaliteit

Waterzuivering is een erg energie-intensief proces. Met meer dan 300 rioolwaterzuiveringsinstallaties is Aquafin dan ook een van de grootste energieverbruikers in Vlaanderen. Logisch dus dat we permanent zoeken naar manieren om dat verbruik te verminderen. Zoals bijvoorbeeld door het verfijnen van automatische sturingen.

In het zuiveringsproces is het vooral de beluchting die heel veel energie vraagt. Zowat de helft van de totale energievraag van een rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) komt van dat deel van het proces waar micro-organismen zich voeden met de opgeloste vuildeeltjes in het afvalwater. Hiervoor wordt het afvalwater ‘belucht’ door er zuurstof in te brengen. Dat is met name van belang voor het omzetten van stikstof naar nitraat (nitrificatie), dat vervolgens in een periode van nietbeluchting wordt omgezet naar stikstofgas.

Wouter Maenhout, procesingenieur bij Aquafin, startte enkele jaren terug een uitgebreide studie met als doel het nitrificatieproces energiezuiniger te maken zonder in te boeten op de kwaliteit van het gezuiverde afvalwater.

Aanpassingen in de software van de automatische sturing bleek het meeste potentieel te hebben om energie-efficiënter te beluchten. Samen met collega Koen Pauwels werkte Wouter vervolgens een aangepaste sturing uit, die ze de naam EcoTurbo gaven. Nu de vernieuwde sturing wordt uitgerold, blijkt ze in praktijk een schot in de roos.

Fijnere bellen

“Het basisidee is dat er fijnere luchtbellen gemaakt worden door langer aan een lager luchtdebiet te beluchten. Dat is een stuk energie-efficiënter dan korter beluchten aan een hoog luchtdebiet,” legt Wouter uit. “Daardoor zijn de RWZI’s met een bellenbeluchting het meest aangewezen om de EcoTurbo-sturing op toe te passen. Meer fijne bellen hebben samen een groter contactoppervlak met het water dan grote, maar minder bellen, waardoor er meer zuurstof kan migreren van de luchtbel naar het actief slib. En dat slib heeft die zuurstof nodig om ammonium en andere vuilvracht af te breken. Daarnaast worden fijne luchtbellen ook langer meegesleept door de stroming alvorens aan het oppervlak te komen.”

Momenteel is de nieuwe sturing op een 20-tal installaties met bellenbeluchting toegepast en staan er dit jaar nog eens 20 om te schakelen installaties op het programma. Uiteraard verschillen de resultaten van locatie tot locatie, maar in grote lijnen tonen de eerste analyseresultaten aan dat er tot 20% minder beluchtingsenergie nodig is met de EcoTurbo-sturing, terwijl de kwaliteit van het effluent op peil blijft. Op jaarbasis komt dat neer op een besparing van om en bij de 700.000 euro.

“De EcoTurbo-sturing is eigenlijk geen volledig nieuwe sturing, maar een optimalisatie van de aansturing van de beluchters tijdens de beluchte fase”, vult procesingenieur Koen Pauwels aan. “We behouden de oude sturing, maar zetten er een extra functionaliteit op. Die zorgt ervoor dat de beluchting in Eco-modus werkt wanneer er weinig vuilvracht toekomt op de installatie. Dat betekent gedurende langere tijd heel fijne luchtbelletjes vrijgeven door toestellen op een lager toerental te laten draaien.”

“Wanneer er anderzijds veel vuilvracht toekomt, zal automatisch de Turbo-modus gestart worden. Dan is er minder focus op energie-efficiëntie door op korte tijd het slib van heel veel zuurstof te voorzien. Dat is het grote verschil: met de oude sturing kon je enkel kiezen tussen wel of niet beluchten en werd er geen rekening gehouden met de hoeveelheid vuilvracht die op dat moment toekwam op de installatie. Er was maar één zuurstofsetpunt om toestellen op aan te sturen. Wanneer de beluchting aansloeg, ging die eigenlijk altijd uit van een scenario waarbij er veel vuilvracht toekomt. Resultaat: altijd grote bellen tijdens de beluchtingsfase”.

“Met de aangepaste sturing trachten we ook de blowers zo dicht mogelijk bij hun optimale rendementspunt te laten draaien. Zo kan het bijvoorbeeld interessanter zijn om twee blowers aan 50%, en dus een lager luchtdebiet, te laten draaien dan één blower aan 100% en dus een hoger luchtdebiet,” vervolgt Koen Pauwels.

Als de EcoTurbo-sturing wordt geactiveerd op een RWZI, is het altijd even zoeken naar de juiste instellingen. Aangezien de grootste energiewinst te halen is in de Eco-stand, is vooral de instelling van dat setpunt en de balans tussen Eco en Turbomode belangrijk.

Wouter Maenhout: “Je kiest een bepaalde instelling, bijvoorbeeld 1,5 mg/l en volgt dan vooral op basis van de ammoniumwaarde in het beluchtingsbekken op of de ammonium voldoende snel wordt afgebroken. Is dat niet zo, dan pas je het setpunt voor de Ecosturing aan naar bijvoorbeeld 1,7 mg/l. Merk je dat de ammonium heel snel wordt afgebroken, dan kan je aanpassen naar bijvoorbeeld 1,2 mg/l.”

“In het begin is het dus even zoeken, maar eens je de juiste setpunten gevonden hebt, kan alles min of meer automatisch verlopen. En alles wat je als Eco-setpunt lager instelt dan vroeger bij het enige setpunt, betekent sowieso energiewinst.”

Wouter ziet nog mogelijkheden om in de toekomst ook andere parameters laten mee te spelen en zo nog meer te besparen op de energiefactuur. “Veel van onze RWZI’s hebben zonneparken. De EcoTurbo-sturing zou zodanig kunnen ingesteld worden dat je vooral energie gaat gebruiken wanneer de zonnepanelen die het meest opwekken. Ook met de schommelingen van de energieprijzen zou je rekening kunnen houden om nog meer te besparen. We zijn dus al op goede weg, maar er is zeker nog potentieel om in de toekomst nóg energie-efficiënter te werken.”