Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energy savings with a new aeration and control system in a mid-size Swedish wastewater treatment plant
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Mathematics and Computer Science, Department of Information Technology, Division of Systems and Control.
2011 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Energibesparingar genom ett nytt luftnings- och reglersystem i ett medelstortsvenskt avloppsreningsverk (Swedish)
Abstract [en]

Within this study it was investigated how much energy and money that could be saved by implementing new aeration equipment and aeration control in Sternö wastewater treatment plant (WWTP).

Sternö WWTP is a full-scale plant built in 1997 and dimensioned for 26 000 population equivalents. The plant has two parallel biological treatment lines with pre-denitrification. During the study, one of the treatment lines was used as a test line, where new aeration equipment and control was implemented. The other line was used as a reference line, where the aeration equipment and control was maintained as before.

The new aeration equipment that was implemented to support the test line was an AtlasCopco screw blower, fine bubble Sanitaire low pressure diffusers and measurement equipment. Two control strategies were tested: oxygen control and ammonium control.

The results show that 35 percentage points of the test line energy consumption was reduced with the new screw blower. The diffusers saved another 21 percentage points and by fine tuning the controllers, the oxygen concentrations and the air pressure a further 9 percentage points could be saved. The ammonium control gave no energy savings, since the lowest allowed DO set-point (0.7 mg L-1) kept effluent ammonium below the ammonium set-point of 1 mg L-1.  The final energy savings of the test line was 65 ± 2 %.

Each aeration equipment upgrade increased the energy savings with:

•    Blower 35 %.

•    Diffusers 32 %.

•    Oxygen control with decreased DO concentrations and air pressure 21 %.

The final savings correspond to 13 % of the total energy consumption of Sternö WWTP. These savings are equivalent to annual savings of 178 MWh, which decreases the energy costs by 200 000 SEK per year. The payback period of the implemented aeration equipment and control was 3.7 years.

Abstract [sv]

I denna studie har det undersökts hur mycket energi och pengar som kan sparas genom att installera ny luftningsutrusning och luftningsreglering i Sternö avloppsreningsverk. Reningsverket är beläget i Karlshamn och dimensionerat för 26 000 personekvivalenter. Den biologiska reningen är uppdelad på två parallella reningslinjer, där den ena användes till försök och den andra som referenslinje i denna studie. Den biologiska reningen utgörs av en konventionell aktivslamprocess med fördenitrifikation.

Studien innefattade en simulering där två olika reglerstrategier för luftningen jämfördes. Simuleringen gjordes i programmet Benchmark Simulation Model no 1 och modellen anpassades för att efterlikna Sternö reningsverk på bästa sätt. De två reglerstrategierna för luftningen utgjordes av luftstyrning baserad på syrekoncentration i bioreaktorerna och luftstyrning baserad på utgående ammoniumkoncentration från bioreaktorerna. Simuleringen visade att energibesparingen från ammoniumreglering jämfört med en syrereglering är liten. Fördelen med ammoniumreglering är istället att den önskade reningsgraden lättare kan uppfyllas över året, trots varierande temperatur.

Vid fullskaleförsök vid försökslinjen installerades ny luftningsutrustning (AtlasCopco blåsmaskin med skruvteknologi, Sanitaire småbubbliga diffusorer, samt mätnings-utrustning) och ny luftstyrning. Två luftstyrningsstrategier testades: syrereglering och ammoniumreglering. Resultaten visade att blåsmaskinen gav en energibesparing på 35 procentenheter, att diffusorerna gav en energibesparing på 21 procentenheter och att fininställd syrereglering tillsammans med sänkta syre- och lufttrycksnivåer gav en sänkning på 9 procentenheter. Ammoniumregleringen gav ingen energibesparing eftersom den lägst tillåtna syrekoncentrationen (0,7 mg L-1) höll ammonium-koncentrationen under sitt börvärde på 1 mg L-1. Den slutliga energibesparingen för testlinjen var 65 ± 2 %.

Varje luftningsutrustning bidrog med följande energibesparing:

•    Blåsmaskin 35 %.

•    Diffusorer 32 %.

•    Ny syrereglering med sänkta syre- och lufttrycksnivåer 21 %.

Den slutliga energibesparingen i testlinjen motsvarar 13 % av Sternö reningsverks totala energiförbrukning, vilket gör att 178 MWh kan sparas per år. Den minskade energi-förbrukningen sänker energikostnaden för reningsverket med 200 000 SEK per år. Återbetalningstiden på den till försökslinjen installerade utrustningen var 3,7 år.

Place, publisher, year, edition, pages
2011. , p. 68
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; W11034
Keywords [en]
Aeration, wastewater treatment, nitrogen removal, aeration control, BSM1
Keywords [sv]
Luftning, avloppsvattenrening, kväveavlägsning, luftflödesstyrning, BSM1
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-167451OAI: oai:DiVA.org:uu-167451DiVA, id: diva2:485284
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-02-08 Created: 2012-01-28 Last updated: 2012-02-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(956 kB)3242 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 956 kBChecksum SHA-512
dd273ea65596784632c619f8fb74b71ba4936d39879eb32f58a6a37729461c1e7e9bad0dd5ef4e698623913fbf196534774288450b0d171cb65449f221ec21d5
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Division of Systems and Control
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3242 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 575 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf