Optimale Planning bij de Bouw van Installaties Zorgt voor Efficiënte Rioolwaterzuivering
Biologische behandeling in de beluchtingstank is niet alleen de belangrijkste fase in de meeste rioolwaterzuiveringsprocessen, maar ook de meest energie-intensieve. Als exploitanten de energetische balans van hun rioolwaterzuiveringsinstallatie willen verbeteren, geeft het optimaliseren van de beluchting in de beluchtingstanks hen veel ontwerpruimte. De juiste dimensionering van de beluchters, de selectie van de juiste technologieën en de intelligente gegevensgestuurde besturing van de werking in de beluchtingstank staan daarom centraal bij de bouw van de installatie. Energieverbruik en emissies kunnen aanzienlijk worden verminderd door geïntegreerde planning bij nieuwe projecten en renovaties.
Factoren voor efficiënte rioolwaterzuivering
Voor een succesvolle volledige rioolwaterzuivering is het van cruciaal belang dat er voldoende rekening wordt gehouden met alle relevante doeldimensies:
- Reinigingsprestaties
- Operationele stabiliteit
- Kosten
Als maatstaf voor de kwaliteit van de rioolwaterzuivering hebben reinigingsprestaties de hoogste prioriteit bij een rioolwaterzuiveringsinstallatie. Er moet immers worden voldaan aan de geldende wettelijke limieten die, afhankelijk van het gebruik van het gezuiverde water, zelfs de minimumvereisten van de Duitse Rioolwaterverordening kunnen overschrijden. De stabiliteit van de fabriek moet in een vergelijkbare context worden gezien. Een rioolwaterzuiveringsinstallatie moet zelfs onder schokbelastingen de vereiste prestatiegegevens halen. Technologie waarvan de levensduur is overschreden en bedrijfsmodi met hoge materiaalslijtage kunnen dit echter in gevaar brengen.
Energiekosten zijn bijna de enige kostenfactor die significant beïnvloed kan worden in de dagelijkse werking van een waterzuiveringsinstallatie. Andere kosten, zoals voor bedienend personeel of onderhoud, moeten zoveel mogelijk als vast worden beschouwd. Bij het bouwen van een nieuwe fabriek worden in de beginfase cruciale beslissingen genomen over de latere energievraag. Met ongeveer 10.000 gemeentelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties in het hele land is nieuwbouw echter duidelijk een uitzondering.
Het vervangen van installatieonderdelen komt daarom veel vaker voor. In de praktijk gebeurt dit echter meestal alleen als het nodig is om defecte technologie te vervangen. Het gebeurt zeer weinig slechts "alleen" om kostenstructuren te optimaliseren. Wie de bedrijfskosten van rioolwaterzuivering effectief wil verlagen, moet echter beginnen met de energiebehoefte, waar zelfs zonder vervanging van grotere installatieonderdelen aanzienlijke verbeteringen kunnen worden bereikt.
Het ontwerp van de installatieconfiguratie en de keuze van de bedrijfsparameters hebben ook een invloed op andere belangrijke factoren zoals de aard en hoeveelheid van het rioolwaterslib en de mogelijkheden voor terugwinning van nutriënten.
Rioolwaterzuivering: Energetische aspecten
Rioolwaterzuiveringsinstallaties zijn verantwoordelijk voor ongeveer 20% van het energieverbruik van gemeentelijke voorzieningen. Dit laat zien wat een gunstige invloed energiebesparing kan hebben op de financiën van een gemeente. Het feit dat rioolwaterzuivering energie-intensief is en daarom een groot besparingspotentieel vertegenwoordigt, geldt echter ook voor commerciële installaties. Naast het financiële perspectief is er ook het ecologische perspectief: Uit een studie van het Federaal Milieuagentschap blijkt dat exploitanten gemiddeld 30% kunnen besparen zonder te investeren in nieuwe machines, waardoor de uitstoot van ongeveer 900.000 ton CO₂ per jaar wordt vermeden.
De beluchting van rioolwater in de beluchtingstank, waar de biologische behandeling wordt uitgevoerd, is verantwoordelijk voor ongeveer 50% van het energieverbruik van een rioolwaterzuiveringsinstallatie. Bovendien hebben installaties voor de behandeling van rioolwaterslib continu draaiende roerwerken. De andere processtappen zijn elk verantwoordelijk voor een relatief klein deel van het totale energieverbruik en hebben dus een lagere prioriteit in projecten voor de optimalisatie van fabrieksconstructies.
Rioolwaterzuiveringsinstallaties zijn echter niet alleen verbruikers van energie; in veel gevallen produceren ze ook energie. De rioolwaterzuiveringsinstallaties van Grootteklasse 4 en 5, die in Duitsland verantwoordelijk zijn voor de meerderheid van de bevolking (IE), pompen rioolwaterslib (een bijproduct van rioolwaterzuivering) in zogenaamde slibgistingstoren. Met de toevoeging van warmte-energie produceert de afbraak van de organische bestanddelen van het slib thermisch bruikbaar vergistingsgas.
Thermische blokcentrales zetten het gas om in elektriciteit en warmte. Het verlagen van de energiebehoefte is daarom niet het enige uitgangspunt voor het verbeteren van de efficiëntie. Daarnaast is er ook een groot potentieel in het verhogen van de eigen elektriciteits- en warmteopbrengst en dus het verminderen van extern aangekochte energie voor de werking van blowers, pompen en roerwerken en voor het verwarmen van de vergistingstank. AERZEN biedt ook oplossingen en concepten voor deze overkoepelende benadering van installatiebouw en integreert energieopwekking in de planning.
Beluchting als speerpunt in de constructie van installaties
De beluchting van een geactiveerde beluchtingstank die nodig is voor biologische zuivering is verantwoordelijk voor ongeveer 50% van het totale energieverbruik van grote rioolwaterzuiveringsinstallaties, en voor kleinere installaties ligt dit percentage meestal nog hoger. Inspanningen om de bedrijfskosten te verlagen moeten daarom hier beginnen. Of het nu gaat om een nieuwe planning of een vervangingsinvestering, een deskundige aanpassing van de systeemconfiguratie aan de individuele vereisten van de rioolwaterzuiveringsinstallatie kan aanzienlijke verbeteringen opleveren. Blowertechnologie, het aantal en de grootte van de individuele blowers en de intelligente besturing ervan bieden aanzienlijke ontwerpmogelijkheden. AERZEN werkt al tientallen jaren nauw samen met exploitanten van rioolwaterzuiveringsinstallaties en heeft deze vereisten opgenomen in de ontwikkeling van producten en oplossingen.
Om klanten te ondersteunen bij de algehele optimalisatie van hun beluchting, biedt AERZEN niet alleen hoogontwikkelde blowertechnologie als onderdeel van het Performance³ concept, maar ook de bijbehorende besturingssoftware en de expertise voor het coördineren van het systeem. AERZEN ondersteunt klanten al in de planningsfase en werkt samen met hen de overeenkomstige ontwerpen uit. Ervaring met veel verschillende projecten en speciaal ontwikkelde planningshulpmiddelen helpen bij het vinden van een snelle, verstandige en toekomstbestendige oplossing.
De keuze van het beluchtingssysteem bepaalt de energiebehoefte van de biologische zuiveringsfase over een lange periode. Dit komt omdat de blowerstations vaak alleen kunnen worden vervangen als onderdeel van een vervangingsinvestering. In beide planningsgevallen, d.w.z. nieuwbouw en renovatie, is het daarom cruciaal om de optimale technologie en het geschikte model te kiezen. Om technische redenen hebben verschillende blowertechnologieën verschillende werkingskarakteristieken en de grootte van de individuele aggregaten speelt ook een belangrijke rol.
AERZEN biedt zijn klanten de Delta Blower draaizuigerblower, de Delta Hybrid draaizuigercompressor en de AERZEN Turbo turboblower. Hoewel turboblowers bijzonder energiezuinig zijn bij het ontwerp, is hun belastingsbereik minder breed dan bij andere technologieën. Een draaizuigermachine heeft daarentegen een groter regelbereik. Het systeem kan daarom zeer efficiënt omgaan met veranderende belastingen omdat het rendement op alle bedrijfspunten vrijwel gelijk blijft.
Dit betekent dat er verschillende blaastechnologieën beschikbaar zijn met individuele sterke punten; de taak van de systeemplanner is om deze zodanig in een beluchtingssysteem te configureren dat hun sterke punten worden gecombineerd en alle belastingsprofielen optimaal worden bediend. De mogelijkheid om aggregaten van verschillende grootte samen te gebruiken en ze op verschillende manieren te rangschikken, zorgt voor nog meer planningsvrijheid. De toepassingsspecialisten van AERZEN ondersteunen de analyse van verbruiks- en belastingsprofielen om een gegevensbasis te bieden voor verdere planning.
De basis voor optimaal gebruik van deze toegenomen flexibiliteit is echter een voldoende gegevensbasis. Het gebrek aan informatie over de bedrijfsomstandigheden van de relevante installatieonderdelen en de belastingskarakteristieken van de rioolwaterzuiveringsinstallatie maken het moeilijk om het potentieel van moderne installatietechnologie te realiseren.
Hoewel de werking van rioolwaterzuiveringsinstallaties over het algemeen sterk is beïnvloed door de ervaring van het personeel, moet er opnieuw worden nagedacht over het gebruik van het bestaande efficiëntiepotentieel. Dit geldt met name voor de beluchtingsfase, waar veranderende belastingen en blowerstations, die bestaan uit aggregaten met verschillende eigenschappen, intelligente controles gebaseerd op gegevens noodzakelijk maken. Het bewaken van het stroomverbruik van de meest energie-intensieve installatiecomponenten en het meten van drukverliezen is een eerste vereiste voor energieoptimalisatie en vroegtijdige detectie van storingen. Toch is het verzamelen van gegevens nog niet standaard, vooral in kleinere rioolwaterzuiveringsinstallaties. Dalende prijzen voor de relevante meettechnologie maken het echter eenvoudiger om deze achteraf te monteren.
Bij het herconfigureren van het blowerstation en het definiëren van de individuele besturingsstrategie is gegevensverzameling een integraal onderdeel van het planningsproces. Tijdens een AERaudit registreren de experts van AERZEN de ontwikkeling van volumestroom, systeemdruk, temperaturen en stroomverbruik in de loop van de tijd. Deze gegevens maken uitgebreide analyses van het belastingsprofiel van de beluchtingstank mogelijk. Op basis hiervan ontwikkelen de specialisten van de bouw van de installatie een installatieconcept dat optimaal is aangepast aan de individuele kenmerken van de rioolwaterzuiveringsinstallatie. Het doel hiervan is om de eigenschappen van de verschillende blaastechnologieën en aggregaatgroottes op een gunstige manier uit te werken.
Het besturingssysteem van de installatie bepaalt welke blowers van de samenstelling op welk bedrijfspunt moeten werken bij een bepaalde totale belasting van de rioolwaterzuiveringsinstallatie. Het AERsmart geïntegreerde besturingssysteem verdeelt de volumestroom zodanig over de afzonderlijke machines dat hun efficiëntieniveaus zo optimaal mogelijk zijn. Hierdoor kan het besturingssysteem in een vroeg stadium reageren op veranderingen in de belasting met grote rioolwatervolumes en hoge verontreinigingsniveaus. Het globale besturingssysteem kan een energiebesparing tot 15% opleveren. Door de ultramoderne blowertechnologie te gebruiken, kunnen exploitanten van fabrieken de energie voor beluchting met wel 50% terugdringen. De ontwikkeling van een samenhangend totaalconcept door de fabrikant van de installatie is echter altijd de beslissende factor.
Door de beluchting energetisch te optimaliseren, kunnen de energiekosten en emissies van een rioolwaterzuiveringsinstallatie aanzienlijk worden verlaagd. e uitvoering is in de praktijk vaak moeilijk, vooral in gemeentelijke instellingen. Hoewel investeringen in blowertechnologie zichzelf snel terugverdienen dankzij de hoge efficiëntiewinst, vormt het vrijmaken van de middelen een obstakel bij de implementatie.
Een blowerstation kan vaak alleen worden vervangen door installatiebouwers als onderdeel van een al noodzakelijke vervangingsaankoop. Dit maakt Performance3 van AERZEN bijzonder flexibel, wat betekent dat alle rioolwaterzuiveringsinstallaties hun energiezuinigheid kunnen verbeteren. Naast de nieuwste blowertechnologieën uit het eigen portfolio van het bedrijf kunnen ook bestaande aggregaten van andere fabrikanten worden geïntegreerd in het slimme wereldwijde besturingssysteem. Natuurlijk kan de besturingseenheid ook een enkele machine beheren. Zelfs systeembeheerders die niet in staat zijn om de beluchtingseenheid op middellange termijn volledig te vervangen, kunnen zo procentuele verbeteringen met dubbele cijfers bereiken op het gebied van energiezuinigheid.
