Sæt turbo på energibesparelser Af Martin Carlsen, Howden Water Technology A/S SPAR MERE END 50% ENERGI VED AT SKIFTE FRA OVERFLADEBELUFTNING TIL BUNDBELUFTNING! SPAR MERE END 30% VED AT VÆLGE DEN RIGTIGE LUFTBLÆSERLØSNING VED BUNDBELUFTNING! Senest i ugebladet Ingeniøren den 27. januar er forsidens hovedbudskab: ”Strømfråds for millioner i landets vand - og spildevandsforsyninger” som sætter fokus på det store energibesparelsespotentiale, som kan udnyttes i vand- og spildevandsforsyningerne. Energibesparelserne kan opnås ved en trimning eller forbedring af eksisterende udstyr, anvendelse af nye moderne styresystemer baseret på real time måling af procesdata eller endnu bedre ved en udskiftning af aldrende teknologi med moderne og mere effektive teknologier. Alene i Danmark er det årlige elforbrug til de offentligt ejede spildevandsrenseanlæg ca. 350 GWh og heraf står landets 60 største renseanlæg for 70% af energifor-bruget og ved en ombygning af de 4 største overflade-beluftede anlæg i Danmark er energibesparelses-potentialet små 20 GWh årligt Langt den største energisluger på et konventionelt byspildevandsrenseanlæg er energiforbruget til beluftningsprocessen, som typisk sluger 40% til 60% af det samlede anlægsenergiforbrug og i Danmark er besparelsespotentialet for netop beluftningsprocessen særlig stor, grundet de mange store anlæg, som er udstyret med simple overfladebeluftere eller anden form for mekanisk beluftningsudstyr, som det vil fremgå af dette indlæg.
Bundbeluftningsprocessen Nu kan man sagtens designe et bundbeluftningssystem med ringe energieffektivitet og derfor vil dette indlæg hovedsageligt beskæftige sig med at sammenligne forskellige bundbeluftningsløsninger, med hovedvægten på valg af bedste blæser - og regulerings-teknologi.
Figur 1 - Typisk layout for et bundbeluftningssystem.
Ved bundbeluftning er der to væsentlige og modstridende faktorer. Den første faktor er, at ilt-diffusionen udtrykt som Standard Oxygen Transfer Efficiency (SOTE) bliver bedre, jo dybere beluftnings-membranerne er placeret i tanken på grund af det højere ilt-partialtryk og boblernes længere vej gennem vandet, se figur 2.
Beluftning af spildevand Ved aktiv slam processen foregår beluftningen typisk ved, at luft tilføres ved brug af mekaniske beluftere, som pisker luft ind i vandet eller ved bundbeluftning, hvor luft komprimeres og ledes ud gennem fintmaskede membrandiffusorer på bunden af beluftningstanken. Luftmængden styres typisk ved at holde en konstant mængde ilt opløst (DOL) i vandet eller ved at styre DOL efter mængden af ammoniak i vandet. Adskillige fuld skala forsøg har bekræftet teorien om, at bundbeluftning er væsentligt mindre energikrævende end overfladebeluftning og typisk kan der ved samme anlægsbelastning opnås en gennemsnitlig energibesparelse på mere end 50% ved at anvende bundbeluftning, se for eksempel rapporten fra det store Dradenau anlæg i Hamborg (1,6 MIO PE), ISBN3-930400-81-2. At man ikke når højere besparelser skyldes i væsentlighed, at overfladebeluftningstankene ofte ikke er særligt dybe, hvilket gør dem mindre egnet til bundbeluftning, som det vil fremgå senere i dette indlæg. Herudover har overfladebeluftning nogle andre ulemper såsom, at det er svært at regulere den tilførte iltmængde, at vandet køles, hvilket hæmmer bakterievæksten og ilt-diffusionen samt at denne beluftningsform skaber aerosoler, som kan bringe bakterierne langt omkring til anlæggets naboer samt give lugtgener.
22
Figur 2 - Relativ SOTE med 3 mVs = 100%.
Den anden og modstridende faktor relaterer til, at kompressionsarbejdet stiger, jo højere leveringstrykket bliver for luftblæserne. Grafen herunder viser den teoretiske relative stigning i kompressionsarbejdet alt andet lige, se figur 3.
Spildevandsteknisk Tidsskrift nr. 1 - 2012