Styrning av luftningsprocesser i avloppsreningsverk

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 cirka 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 procent 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.

Prenumerera på våra nyhetsbrev

Sidan senast ändrad: 2021-05-05

IVL Svenska Miljöinstitutet

Om oss

IVL Svenska Miljöinstitutet är ett oberoende forskningsinstitut med Sveriges bredaste miljöprofil.

Tillsammans med näringsliv, myndigheter och forskningsvärlden driver vi på omställningen till det hållbara samhället – från vetenskap till verklighet.

Följ oss

Ikon med LikedIn
Ikon med twitter
Ikon med facebook

Karriär

© 2022 IVL Svenska Miljöinstitutet AB | Om Cookies | Hantering av personuppgifter

Ikon med kryss
Till toppen