Transcript Beluftning - optimale installationer og resultater

Beluftning – optimale installationer og resultater
Stjernetræf 2010
Morten Rebsdorf & Peter Andreasen
DHI
Hvad skal I høre om og diskutere
Energi- og procesoptimering –
forskelle mellem overflade- og bundbeluftning
Måling af beluftningseffektivitet
”Opgøret” bund- og overflade på Egå Renseanlæg, Århus Vand
Hvad ser vi når vi kommer ned i dybden
Hvordan kan I få viden om iltningseffektiviteten er mindsket og der eventuelt
skal skiftes membraner?
Hvad mener I med jeres erfaring?
Står vi ved en skillevej i valg af beluftning??
Typer beluftning: 0verfladebeluftere
Mekanisk virker på overfladen
Minimal service
Middel effektivitet: 1- 1,5 (2) kg ilt/kWh
Aerosoler og støj
Køler bioreaktoren 1-2 °C om vinteren
(krav til øget slamalder - nedsat organisk
kapacitet 10-30% om vinteren!)
Højere alfa faktorer (0,7- 0,9 )
Bundbeluftere: Diffusorer – fin boblet
Oftest i sektioner med tilhørende
omrører eller dækker samlet areal
Mindre støj - lav turbulens
Højeste effektivitet: 2-3,5 kg ilt/kWh
Lavere alfa faktor (0,3-0,8 – afhængig
af overflade aktive stoffer mm)
Mere vedligehold:
Rengøring eller skift af membraner optagelige rammer eller tømning af
tanke
Hvad vi kan være bange for – tilstopning og dårlig iltning
Rengøring og syrevask/syredosering kan være nødvendigt
Er det et problem ? Hvad siger I?
Kompressorer
Kapsel- eller Rootblæser – mindre luft mængder
5 m vandsøjle
og 5000 Nm3/h
4,3 Wh/Nm3*m
Turbokompressor – større luftmængder
3,4 Wh/Nm3*m
Fordele og ulemper ved overflade- og bundbeluftning
Bundbeluftningssystem
Anlægsudgifter
Installation, krav til fundamenter etc.
Energiforbrug (beluftning + omrøring)
Øget krav til volumen og ET p.gr.a. køling
Øget temperatur 2 °C
++
++
+++
+++
Overfladebeluftere
+++
++, +++
+
++, +
𝑉𝑜𝑙, 8𝐶 × 𝑋, 𝑠𝑠
𝐴𝑆𝐴, 8𝐶
14𝑑
𝑉𝑜𝑙, 8𝐶
𝑆𝑃
=
=
~
𝐴𝑆𝐴, 10 𝐶 10𝑑 𝑉𝑜𝑙, 10𝐶 × 𝑋, 𝑠𝑠 𝑉𝑜𝑙, 10𝐶
𝑆𝑃
𝑉𝑜𝑙, 10𝐶~𝑉𝑜𝑙, 8𝐶 ∗ (1 − 0,71), eller 29% mindre
kølning
Volumen kunne have
været 29%
mindre ved design!
Efterklaringstankenes
belastning kan øges
hvis slamkonc. i stedet mindskes
Kapacitets udvidelsesespotentiale ved bundbeluftning
Temp. Ændring Slamalder, øgning
Effekt af køling, overfladebeluftere
1-2 C
10%
30%
Bioreaktor størrelse
10%
30%
Bio - kapacitet øgning
Fra overflade til bundbeluftning
1-2 C
-10%
-30%
10%
30%
Øget hydraulisk belastning
1-2 C
Besparelse ved udvidelsesbehov
10%
20%
++
+++
Fordele og ulemper ved overflade- og bundbeluftning
Bundbeluftningssystem
Vedligehold
Fleksibilitiet for tank design
Miljøbelastning, CO2 emission, aerosoler
Samlet pris 10 års drift
+,++
+++
+++
++,?
Overfladebeluftere
++,+++
++, +
++, +
++ ?
Andre forhold
Nabohensyn, arbejdsforhold
Fleksibilitet, og reguleringsmuligheder
Beluftningskapacitet - ekstra maskiner
Jeres samlede vurdering
?
+++, ++
++
?
+
+++
Energieffektivitet af beluftere: Vurderinger
Rent vands test – ved opstart – og kun den ene gang
Målinger under drift – iltningstest og effektmålinger
Hvad er bedst: sammenligne to linjer med samme spildevand
Følge udviklingen i effektforbrug og modtryk
-Modtryk kan være uafhængigt af membranaldring
Man kan ikke vurdere iltningssytemer uden special målinger
I det daglige kan I sædvanligvis kun konstatere
om I renser tilfredsstillende - men ikke om I mister kapacitet
Skal man skifte membraner efter 3, 4, 5, 6, 7, eller 8 år?
Hvem tør garanti på modtrykket ?
Off-gas målinger på anlæg med bundbeluftere
Randers
Vejen
Holsted
Vurdering af beluftningsudstyr ved off-gas målinger
Randers CR
Tank 1
Sektion
Flow
Udnyttelse, 0 mg O2/l
O2
Installations år
Tank 2
Tank 3
3
2
3
2
3
2
m3/h
1
0.5
1.2
0.6
1.5
0.7
%
5
9
9
12
12
13
mg/l
1.1
0.4
1.5
0.6
2.5
3
2002
2000
1998
Fuld bundbeluftning eller delvis med omrøring
11
Vurdering af beluftningsudstyr ved off-gas målinger
Holsted Renseanlæg
Bioreaktor
Driftsform
Høj, høj på begge kapselbklæs. Høj last, 1 kapselblæser
Vurdering, bobler
Meget kraftig, grov beluftning Meget kraftig, grov beluftning Kraftig, grov beluftning
Luftflow
36 Hz, 1 kapselblæser
m3/h
3.5-4
1,5-2.3
1-1.6
%
11-12
11-12
11-13
Ilt, koncentration
mg/l
1
0.4
0.3
Vandhastighed, 0,5 m dybde
m/s
0.3
0.3
0.3
Vandhastighed, 1 m dybde
m/s
0.4
0.3
0.3
C
14
14
14
Udnyttelse, 0 mg O2/l
Temp vand
Vurdering af beluftningsudstyr ved off-gas målinger
Vejen Renseanlæg, screening
Tank 1
Driftsform
Tank 2
Lav last, 1 kapselblæser Høj last, 1 kapselblæser Lav last, 1 kapselblæser Høj last, 1 kapselblæser 1 Høj last, 1 , lav last to blæsere
Vurdering, bobler
Fine
Fine + turbulens
Fine
Fine + turbulens
Kraftig beluftning, turbulens
0.2
0.6
0.2
1.5
3
Udnyttelse, 0 mg O2/l %
28-30
24-28
33-34
32-35
22-25
Ilt, koncentration
0.7
Stigende - slut 4.5
0.8
Stigende - slut 4,0
Stigende - slut 5.8
Vandhastighed, 0,5 m dybde
m/s
0.3
0.35
0.35
0.35
0.35
Vandhastighed, 1 m dybde
m/s
0.3
0.52
0.5
0.5
0.5
Temp vand
14
14
14
14
14
Luftflow
m3/h
mg/l
C
Kan man kombinere overflade og bundbeluftning?
Måløv renseanlæg har i en årrække anvendt en ekstra
beluftningskapacitet til rotorer i form af bundbeluftning
Måløv Renseanlæg, DONG og DHI har lavet en række test:
1. Iltningstest er udført med og uden bundbeluftning
2. Test af anvendelse af VLT til rotormotorerne
3. Kapacitet ved 57 Hz
4. Elmotor til overfladerotor er skiftet til en sparemotor
Kombinations beluftning rotor/bundbeluftnig
Kombinations beluftning rotor/bundbeluftnig
Diskussion
Er vi ved et vadested?
Energipriser
CO2 reduktion
Teknologiskift
Optimerings håndtag
Styring af beluftning på basis af
• Iltsensorer
• Næringsaltsensorer
Beluftningseffektivitet afhænger af
• Ilt-sætpunkt
• Beluftningstyper
• M3/m2/h
• Omrøring
• Neddykning af rotorer
• Hastighed på rotorer
• Alder af membraner i bundbeluftere
• Styring af kompressor/blæser
• VLT
• Tryk
• SS indhold
Erfaringer
”Opgøret” bund- og overflade på Egå Renseanlæg, Århus Vand
Overholdelse af leverandørgaranti for SOTR og SAE
Måle standard iltoverførsels hastighed = SOTR [kg ilt/time]
SOTR = Standard oxygen transfer rate
Beregne standard iltningseffektivitet = SAE [kg ilt/kWh]
SAE = Standard aeration efficiency
1 luftningstank
5130 m3 rent drikkevand
Driftspersonale
Leverandører
Rådgivere
Bundbeluftere eller overfladebeluftere: Viden nok til valg?
Aarhus Vand med støtte fra DANVA har iværksat en test og en
driftsopgørelse, som bl.a. vurderer om der er rimelig økonomi i
anlæg og drift til at skifte. PL: Per Overgaard Pedersen med Louis
Landgren og Jakob Kaltoft som specialister på opgaven og
samarbejdet med DHI om udførelsen af iltningstestene.
Egå Renseanlæg fik efter en udbudsrunde ved Grontmij/Carl Bro
et beluftningssystem i en linje som kan sammenholdes med en
linje med overfladerotorer. Leverandør StjernholmA/S.
Ren Vands testen kontrollerer leverandør garanti på effektivitet
Faktisk energiforbrug på de to systemer sammenlignes på det
samme spildevand og rapporteres senere af Aarhus Vand.
Egå lay-out og to linjer til sammenligning
Iltningstank - forsøgsopsætning
Beluftningsfelter
Iltsensorer
Omrørere
Dataopsamling
Pladebeluftere på 5,5 m vand
Bundbeluftning med maksimalt luftflow
Gen-iltning af rent vand
Resultat af rentvands testen
Leverandør garanti overholdt i driftspunktet –
SAE garanti 4,573 kg O2/kWh målt 5,2 kg O2/kWh
Forsøg
1
2
3
4
m
5.5
5.5
5.5
4
-
3
4
4
4
kW
9.6
12.6
126
12.6
Nm3/ h
430
590
5500
810
Nm3 luft/m2 diffusorer
Nm3/m2
5.4
7.4
68.8
10.1
Standard iltoverførsels rate - SOTR
kg O2 / h
48
66
316
68
%
41
40
21
30
%/m
8
8
4
8
kg O2 / kWh
4.9
5.2
2.5
5.4
%
4.4
5.4
7.7
5.6
Vanddybde
Antal luftgitre
kW
Luftflow
Standrd iltoverførselseffektivitet SOTE
SOTE/m stigehøjde (5,2m og 3,7 m)
Standard iltningseffektivitet - SAE
Spredning (SOTR og SAE)
Driftsresultater fuldskala – omrørere og VLT
50 Hz: 7,5 kW for fire 3 kW omrørere
33 H2: 2.7 kW for samme fire omrørere
Start på anvendelse af VLT: Hurtigt stigende effektforbrug – pauser
mindsker forbruget – test af Louis Landgren og Jakob Kaltoft,
ÅV.
Andre resultater om beluftning
Behov for mere viden?
Der er behov for bedre at kunne forstå modellere af to-fase
systemer (luft + vand) - herefter kan vi beregne placering.
Er der behov for on-line målinger af iltningseffektivitet, for at
driftsomkostninger og vedligehold.
Flowprofiler af vandets bevægelse med henblik på
opstilling af hydraulisk model til optimering af design
Så er der frokost 
Tak for opmæksomheden !!