Viborg Spildevand A/S

Transkript

1 Viborg Spildevand A/S Optimering af Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb Skitseprojekt Januar 2006 Rekvirent: Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb Vibækvej 41, Bruunshåb 8800 Viborg Tlf: Fax: Rådgiver: EnviDan A/S Ferskvandscentret Vejlsøvej Silkeborg Att.: Søren Brønd Tlf: Fax: Sag:

2 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 1 af 31 Indhold: 1. INDLEDNING ANLÆGSGENNEMGANG Sandfang Primærtanke Cirkulære luftningstanke Snekkepumpestationen Proceskanalerne Klaringstanke Slamregenerering Slamkoncentrering BELASTNINGSOPGØRELSE Proceskanaler Stofbelastning Hydraulisk belastning Temperatur Fremtidig belastning FORSLAG TIL DIMENSIONERINGSGRUNDLAG SKITSEPROJEKT FOR VIBORG CRA - BRUUNSHÅB Areal- og anlægsdisponering Anlægsbeskrivelse Sandfang Snekkepumpestation Beluftning i proceskanal Rejektvandsbehandling...17

3 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 2 af Sidestrømshydrolyse Biologisk fosforreduktion Fordenitrifikation Slamkoncentrering Efterklaringstanke Blæser- og forafvanderbygning EL og styring EL-installationer Styrings-, regulerings- og overvågningsanlæg Fornyelses- og renoveringsforslag Drift af eksisterende anlæg Driftsøkonomi ØKONOMI Anlægsøkonomi Anlægsændringer af Viborg Centralrenseanlæg Fase Optimering af Viborg Centralrenseanlæg Fase 2 og UDBUDSFORM OG ENTREPRISEOPDELING SAMMENFATNING OG KONKLUSION APPENDIKS: 1: Nitrifikationstest TEGNINGER: 1: Ledningsplan T02.01 og T : Principskitser T01.01 T01.06

4 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 3 af INDLEDNING Nærværende skitseprojekt er udarbejdet på baggrund af EnviDan s procesvurdering af januar 2005, hvor følgende blev konkluderet: På basis af en meget overordnet gennemgang af Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb - har vi umiddelbart kunnet konstatere flere forhold, der efter vores vurdering giver anledning til en inoptimal drift samt flaskehalse. Vi har summarisk belyst disse forhold uden dog at have været i detaljer. En gennemgang af forslagene med driftsledelsen vil overordnet kunne afgøre, om forslagene er så relevante, at der skal udarbejdes et skitseprojekt for et eller flere punkter. I et skitseprojekt vil de tekniske forhold kunne belyses mere detaljeret samtidig med, at de økonomiske forhold kan afklares. Viborg Spildevand A/S ønsker iht. ovenstående at få belyst, hvordan de konstaterede problemer kan løses og de heraf følgende behov kan opfyldes. Skitseprojektet indeholder en anlægsgennemgang, vurdering af eksisterende belastninger, forslag til dimensioneringsgrundlag og et samlet projektforslag svarende til en fase 1 i EnviDan s procesvurdering af januar Ved gennemførelse af fase 1 imødekommes en skærpelse af afløbskravene til fosfor, idet der på sigt må forventes et krav på 0,3 mg P/l. Der redegøres desuden for økonomien forbundet med udbygning af renseanlægget. Rapporten afsluttes med sammenfatning og konklusion. Rapporten kan således benyttes som grundlag for at træffe en overordnet beslutning om iværksættelse af optimering/fornyelse af Viborg Centralrenseanlæg. I forbindelse med dette skitseprojekt til optimering af Viborg Centralrenseanlægs kapacitet, er der ikke generelt foretaget en gennemgang af det eksisterende anlæg med henblik på en vurdering af hvilke fornyelses- og renoveringsarbejder, der må forudses indenfor de nærmeste år. EnviDan har udarbejdet rapporten i samarbejde med driftspersonalet på Viborg Centralrenseanlæg.

5 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 4 af ANLÆGSGENNEMGANG Den tidligere foretagne anlægsgennemgang udarbejdet af EnviDan vedr. procesoptimering er kort opsummeret i afsnit SANDFANG Ved en visuel bedømmelse af sandfanget og driften af dette, synes der behov for en optimering af luftindblæsningen, således at denne reduceres for bedre at kunne tilbageholde fine sandpartikler. Konsekvensen er en større bundfældning af organisk stof, hvorfor en sandvaskning vurderes at være særdeles attraktiv for Viborg Centralrenseanlæg. Den nuværende form for afdræning af sand vurderes at være ineffektiv og ikke tidssvarende. 2.2 PRIMÆRTANKE Driften af disse tanke har tidligere været benyttet som hydrolysetanke, hvor en del af det bundfældede slam blev ført tilbage til tilløbet for vaskning af hydrolysater. Denne form for hydrolyse er ikke velegnet til varierende flow, idet tilbageholdelsen af slam næsten er umulig at udføre i praksis. Slamflugt til biologien vil blive en tilbagevendende begivenhed for denne form for hydrolyse, når tilløbsflowet varierer. Det anbefales derimod at udtage netop så meget stof i primærtanken som den efterfølgende proces kan tillade. Den primære bundfældning skal dermed presses til det yderste ved supplering med en kemisk fældning for at reducere og fjerne fosforen fra det biologiske rensetrin. 2.3 CIRKULÆRE LUFTNINGSTANKE De cirkulære luftningstanke benyttes som et loop på hovedstrømmen, hvilket ikke er fordelagtigt. Dels er styringen af dette loop vanskelig, og dels vil der hurtig opstå kulstofmangel i kanalanlægget som følge af beluftningen på loop-strømmen. Vi vil lægge op til, at disse tanke benyttes mere effektivt, hvor slamkoncentrationen kan hæves fra det nuværende ca. 4 kg SS/m 3 til ca. 8 kg SS/m 3, hvilket forøger kapaciteten væsentligt. 2.4 SNEKKEPUMPESTATIONEN Funktionen af snekkepumpestationen kan resultere i unødig tilførsel af ilt til spildevandet på op til flere mg/l. Denne tilførsel er uheldig, da ilten vil blive brugt til omsætning af letnedbrydeligt kulstof, der skulle have været anvendt til Bio-P eller denitrifikation. 2.5 PROCESKANALERNE Den procesmæssige funktion af proceskanalerne er efter vores vurdering fornuftig, idet der dog er behov for en øget belufterkapacitet i den første aerobe zone efter denitrifikationstanken. En utilstrækkelig lufttilførsel kan være medvirkende til dårlige slamegenskaber. 2.6 KLARINGSTANKE En af de væsentligste flaskehalse på renseanlægget er forøget udtræk af suspenderet stof i perioder med høj hydraulisk belastning eller meget dårlige bundfældningsegenskaber. Driftsledelsen har iværksat dosering af polymerer til klaringstankene, hvilket vi bifalder som et håndtag til at forbedre bundfældningsegenskaberne. Polymerdoseringen bør dog begrænses til kortere perioder og bør holdes på et absolut minimum.

6 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 5 af 31 Viser ovenstående tiltag sig utilstrækkelige, vil det være fornuftigt at skride til etablering af et poleringstrin (ikke omtalt nærmere). 2.7 SLAMREGENERERING Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb benytter i dag 2 tanke á ca. 840 m 3 til slamregenerering. Effektiviteten af denne regenerering er ikke åbenlys ud over en aerob omsætning af slammet. Erfaringer fra andre anlæg viser, at denne driftsform kan give anledning til opblomstring af trådformede bakterier. Således blev der på IWA konferencen Large Wastewater Treatment Plants IX 2003 fra Tjekkoslovakiet afrapporteret, at slamregenerering generelt giver anledning til opblomstring af type 0581, 0092 og Michrotrix Parvicella i vinterperioden. Som følge af disse erfaringer kan vi ikke anbefale, at slamregeneringen fortsætter som hidtil, men at tankene søges anvendt til andet formål. 2.8 SLAMKONCENTRERING Ud fra de drøftelser EnviDan indledningsvis har haft med driftsledelsen, er det vores opfattelse, at der er en væsentlig intern belastning fra slamkoncentreringen. For øjeblikket opkoncentreres bioslam sammen med primærslam, hvilket erfaringsmæssigt meget sjældent giver noget godt resultat. Resultatet kan være meget store interne strømme med slam, hvilket reducerer effektiviteten af primærtankene. 3. BELASTNINGSOPGØRELSE 3.1 PROCESKANALER Der er modtaget følgende data, jf. Tabel 1 vedrørende Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb til vurdering af driftsstrategi og ændringstiltag: Sted Parameter Størrelse Proceskanaler Reaktiveringstanke (2 stk.) Luftningstanke (2 stk.) Volumen ~ m 3 ~ 2 x 840 m 3 = m 3 ~ 2 x m 3 = m 3 Proceskanaler Reaktiveringstanke Luftningstanke Proceskanal 2 Proceskanal 3 Proceskanal 4 Vanddybde Beluftningssektioner (1 sektion = 4*8 tallerkenbeluftere) ~ 4,0 m ~ 4,0 m ~ 6,0 m ~ 5 sektioner (maks Nm 3 /h ) ~ 15 sektioner (maks Nm 3 /h) ~ 5 sektioner (maks Nm 3 /h) Tabel 1: Data procestanke og beluftningsudstyr. Ved maks. luftningskapacitet er taget udgangspunkt i en maksimal belastning på 8 Nm 3 /h/tallerkenbelufter. 3.2 STOFBELASTNING Til vurdering af belastningen på Viborg Centralrenseanlæg er anvendt eksterne data fra Viborg Amts hjemmeside januar 2002 december 2004 suppleret med interne data fra januar 2005 oktober I det følgende vil resultatet af disse vurderinger kort blive gennemgået og endelig vil der blive stillet forslag til fremtidig dimensioneringsgrundlag, som kan anvendes i nærværende skitseprojekt som grundlag for en efterfølgende anlægsoptimering på Viborg Centralrenseanlæg.

7 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 6 af 31 I forbindelse med gængs dimensioneringspraksis udlægges renseanlæg normalt for en stofmæssig belastning, svarende til en 60 %-fraktil, i forbindelse med fastlæggelse af det nødvendige volumen. I forbindelse med beluftningsudstyr dimensioneres dette typisk i henhold til en 85 %-fraktil. I forhold til en middelværdi er der her taget hensyn til spidsbelastninger, hvor der kun i ganske få tilfælde vil være belastninger, som ikke kan håndteres tilfredsstillende. På Figur 1 er indløbsbelastningen på Viborg Centralrenseanlæg angivet som et fraktilplot, hvor stofbelastningen svarende til en 60 %-fraktil er ca PE (PersonEnheder), når der regnes med 60 g BOD/PE*d. Fraktil [%] Belastning [PE] Figur 1: Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb indløbsbelastning. I Tabel 2 er indløbsbelastningen svarende til en 60 %-fraktil vist. Parameter Enhed Gennemsnitsbelastning 60 % fraktil SS kg/d COD kg/d BOD kg/d Total-N kg/d 550 Total-P kg/d 100 Tabel 2: Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb indløbsbelastning. Middelflowet i samme periode er opgjort til ca m 3 /d. Den gennemsnitlige rensegrad og afløbskoncentration gældende for primærtankene fra jan okt har været som angivet i Tabel 3. I denne periode er der kørt forsøg med forfældning. SS BOD COD Total-N Total-P Rensegrad [%] Udløbskonc. [mg/l] Tabel 3: Rensegrad og udløbskoncentration ved forfældning på primærtanke.

8 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 7 af 31 Rensegraden for COD i perioden fra medio maj 2005 okt er vist på Figur 2 med et glidende gennemsnit over 5 døgn. Rensegrad [%] COD Figur 2: Reduktion af COD ved primærfældning. Den stigende rensegrad er et udtryk for, at der i perioden har været kørt forsøg med optimering af fældningen af COD i dette trin. Den primære bundfældning antages i en fremtidig drift at blive udnyttet til det yderste ved hjælp af kemisk fældning og derved reducere og fjerne organisk stof fra det biologiske rensetrin. En cost-benefit analyse på udgifter til ét kg COD fjernet i primærtanken vs. ét kg COD fjernet i procesafsnittet viser, at det er økonomisk rentabelt at fjerne COD ved primærfældning (2005 data). Det anbefales derfor at udtage netop så meget stof i primærtanken som den efterfølgende proces kan tillade. I forbindelse med dimensionering af beluftningsudstyr i kanalanlæg opdeles belastningen i to scenarier. I det ene scenario tages udgangspunkt i en gennemsnitlig reduktion i primærtankene, og i det andet tages der udgangspunkt i en lempet fældning svarende til en højere belastning uden/næsten uden tilførsel af ekstern kulstof. I Tabel 4 er den videreførende belastning til biologien angivet gældende for begge scenarier.

9 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 8 af 31 Scenario Parameter Enhed Gennemsnitsbelastning 60 % fraktil SS kg/d 1115 Maks. fældning primærtanke COD kg/d 3450* BOD kg/d 1775* Total-N kg/d 480 Total-P kg/d 50 Lempet fældning primærtanke Tabel 4: Belastningsdata proceskanaler. SS kg/d 1320 COD kg/d 3510 BOD kg/d 1665 Total-N kg/d 485 Total-P kg/d 60 Ved primærfældning doseres pt. en ekstern kulstofkilde svarende til 360 l methanol/d eller 450 kg COD ækvivalenter/d for at få et tilstrækkeligt højt COD/Total-N forhold i forbindelse med denitrifikationen. Denne mængde er inkluderet i COD- og BODbelastningen (mærket *) i scenario Maks. fældning. I løsningen med en lempet fældning (ca. 45 % reduktion af COD) er belastningsdata inkluderet 125 kg COD ækvivalenter/d stammende fra hydrolysetanken, jf. afsnit COD/Total-N forholdet svarer derved stort set til det eksisterende forhold, hvor denitrifikationen fungerer tilfredsstillende. 3.3 HYDRAULISK BELASTNING Den hydrauliske belastning er vist i Tabel 5. Parameter Belastning Gennemsnit inkl. regn m 3 /d Gennemsnit tørvejr inkl. indsivning (estimeret) Time maks (før mekanisk rensning) Time maks (til forklaring) Time maks (til proces) m 3 /d m 3 /h m 3 /h ~900 m 3 /h Tabel 5: Eksisterende hydraulisk belastning. Det gennemsnitlige tørvejrsflow inklusiv indsivning er estimeret ud fra bundlinieniveauet på Figur 3.

10 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 9 af 31 Flow [m 3 /d] Figur 3: Eksisterende hydraulisk belastning. Stiplet linie angiver maks. hydraulisk kapacitet. Den hydrauliske kapacitet drosles pt. voldsomt ned, idet der aflastes til store sparebassiner, hvilket betyder at processen maksimalt tilledes ca. 900 m 3 /h svarende til m 3 /d. Af Figur 3 ses, at der i perioder over den markerede stiplede linie aflastes store volumener til sparebassiner. De tre efterklaringstanke har et samlet overfladeareal på knap m 2. Antages en maksimal hydraulisk overfladebelastning af efterklaringstankene på 1,2 m 3 /(m 2 *h) under kortvarig regn og med evt. regnstyring, vil den hydrauliske kapacitet til processen kunne opgraderes til ca m 3 /h. 3.4 TEMPERATUR Vandtemperaturen målt i tilløb varierer typisk mellem 7 og 18 o C. Undertiden forekommer der dog vinterperioder med temperaturer på 5-6 o C og kortvarigt endnu lavere temperaturer, jf. Figur 4. Temperatur [ C] Figur 4: Vandtemperatur. Vi vil anbefale, at der anvendes en laveste designtemperatur på 7 o C.

11 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 10 af FREMTIDIG BELASTNING Ved fastlæggelse af den fremtidige belastning må der tages udgangspunkt i vurderinger og forventninger på følgende områder: Tilslutning af eksisterende bebyggelse, evt. hele byer ifm. kommunesammenlægningen. Boligudbygning. Erhvervsudbygning. I nærværende skitseprojekt er der taget udgangspunkt i eksisterende belastning. Driftspersonalet har oplyst, at der ved eksisterende belastning (ca PE) med nuværende anlægskoncept til tider er problemer med en tilstrækkelig kvælstoffjernelse. Med et ændret anlægskoncept som beskrevet i dette skitseprojekt forventes kapaciteten at blive ca PE under forudsætning af eksisterende spildevandssammensætning og reduktionsgrader ved primærfældningen.

12 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 11 af FORSLAG TIL DIMENSIONERINGSGRUNDLAG I forbindelse med skitseprojekteringen er det aftalt med driftsledelsen på Viborg Centralrenseanlæg, at beluftningsudstyret udlægges for hele den eksisterende indløbsbelastning efter primærfældning, således eksisterende reaktiveringstanke og procestanke allokeres til rejektvandsbehandling, hydrolyse og biologisk fosforfjernelse samt reservekapacitet. I Tabel 6 ses dimensioneringsgrundlaget for beluftningsudstyret i proceskanalerne med udgangspunkt i, at der skal være mulighed for drift med lempet fældning. Parameter Enhed Belastning 60 % fraktil Belastning 85 % fraktil SS kg/d COD kg/d BOD kg/d Total-N kg/d Total-P kg/d Tabel 6: Dimensioneringsgrundlag ekstra beluftning i proceskanal 2. I Tabel 7 ses dimensioneringsgrundlaget for beluftningsudstyret i forbindelse med rejektvandsbehandling fra slutafvandingen. Parameter Enhed Gennemsnitsbelastning Flow m 3 /d 200 Flow (hensyn til driftstid på 12 timer) m 3 /h 16,5 COD kg/d 180 BOD kg/d 60 Total-N kg/d 100 Tabel 7: Dimensioneringsgrundlag rejektvandsbehandling i reaktiveringstank.

13 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 12 af SKITSEPROJEKT FOR VIBORG CRA - BRUUNSHÅB På baggrund af foretagne belastningsopgørelser, kapacitetsvurderinger samt anlægsgennemgang har driftsledelsen på Viborg Centralrenseanlæg ønsket en vurdering af mulighederne for en proces- og hydraulisk optimering af Viborg Centralrenseanlæg. Ved en optimering af renseanlægget fokuseres på en anlægsløsning (fase 1), der vil give en optimal og forbedret rensning af spildevandet i forhold til i dag, specielt hvad angår kvælstof- og fosforfjernelse samt optimeret klaringsfunktion. Fase 1 anbefales udført for at imødekomme skærpede krav til fosfor. En forbedret spildevandsrensning vil bevirke en reduktion af spildevandsafgiften, så der udover et drifts- og miljømæssigt incitament ligeledes vil være en økonomisk fordel ved at optimere det eksisterende renseanlæg. Til beskrivelse af den foreslåede optimering af renseanlægget indeholder skitseprojektet følgende: Generel beskrivelse af arealdisponering og anlægsændring. Beskrivelse af anlægs- og bygningsarbejder, maskinudstyr, el- og SROinstallationer. Tegningsmateriale til illustrering af anlægsændringer. Opstilling af samlet økonomi ved udbygning af renseanlægget. Opstilling af et forslag til en samlet tids- og aktivitetsplan. 5.1 AREAL- OG ANLÆGSDISPONERING Areal- og anlægsdisponeringen fremgår i hovedtræk af tegningerne og de efterfølgende beskrivelser. Der er ved areal- og anlægsdisponeringen lagt særlig vægt på følgende: Bedst mulig udnyttelse af eksisterende anlægsdele og færdselsarealer. Generelt kan forslag til anlægsoptimering foretages med et minimalt indgreb i den nuværende daglige drift. Der tilstræbes gode adgangsforhold for såvel mandskab som køretøjer. 5.2 ANLÆGSBESKRIVELSE I dette afsnit foretages en beskrivelse af de nødvendige og anbefalede udbygninger, ombygninger og renoveringsarbejder. Til illustration henvises til de vedlagte tegningsbilag. I forbindelse med driftsoptimering af Viborg Centralrenseanlæg integreres følgende proces- og driftsmæssige tiltag (Fase 1): Optimering af sandfang Optimering af snekkepumpestation Øget beluftning i proceskanaler Rejektvandsbehandling. Sidestrømshydrolyse Biologisk fosforfjernelse

14 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 13 af 31 Fordenitrifikation Slamkoncentrering Optimering af klaringssektion Rejektvandsbehandlingen, sidestrømshydrolysen og den biologiske fosforfjernelse er alle tre procesmæssige tiltag tilknyttet returslamflowet og rejektvandsbelastningen. I nærværende skitseprojekt behandles denne del særskilt i den overordnede procesvurdering. På Figur 5 ses procesomlægningen skitseret. Rejektvandstank Returslam Q-regn Hydrolysetank Q-tørvejr Fra kanalafsnit Til klaringstanke Bio-P N Fordenitrifikation med beluftningsafsnit i midten Til kanalafsnit Snekke Indløb fra primærtanke Figur 5: Procesomlægning Sandfang Som tidligere nævnt, synes der behov for en optimering af luftindblæsningen i sandfanget, således at denne reduceres for bedre at kunne tilbageholde fine sandpartikler under de store indløbsflowmængder til anlægget. Beluftningen til sandfanget sker i dag i et fælles rørsystem via turbo-blæseren, som føder alle procesafsnit på anlægget med luft, hvilket resulterer i uensartet luftmængder til sandfang afhængig af blæserstyringen. Der er mulighed for at regulere på luftmængden via en reguleringsventil, som i dag dog ikke er i drift. Proces- og funktionsændring Der har i de senere år været sat meget fokus på optimering af beluftning i sandfang, netop for at være i stand til at tilbageholde de finere sandpartikler i sandgruberne. Ved at kunne regulere luftindblæsningen omvendt proportional i forhold til indløbsflo-

15 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 14 af 31 wet, er der større sandsynlighed for, at sandet ikke bare bæres direkte igennem sandfanget og videre ud i processen. Da der endvidere er behov for fremover at føre hele turbo-blæserens luftkapacitet op i proceskanalerne, er det nærliggende, at installere en separat blæser med frekvensstyring kun for beluftning i sandfanget. Maskinel ændring og styringsændring I eksisterende containerrum installeres der en ny kapselblæser, ca. 500 m 3 /h, med kabinet, som kun skal sørge for beluftning i sandfanget, da eks. blæser for mammutpumper bibeholdes uændret. Blæseren tilsluttes eksisterende rørsystem og etableres med en frekvensomformer, der regulerer luftmængden iht. til signaler fra indløbsflowmåleren. Reguleringen kan efter ønske enten ske kontinuerligt eller trinvis. Der etableres temperatur- og trykmåler for overvågning og sikring af blæseren Snekkepumpestation Ved en eventuel forøgelse af den videreførende hydrauliske kapacitet til procesafsnit optimeres driften af snekkerne, der i dag er lavt belastet grundet udligning. Erfaringer fra andre anlæg har vist, at dykkede centrifugalpumper i snekkesumpen til pumpning af tørvejrsvandmængden, er meget mere fordelagtige både driftsøkonomisk og vedligeholdelsesmæssig. Snekkerne fungerer da alene under regn. De eksisterende snekker har hver en kapacitet på ca m 3 /h, hvilket angivelig er dimensioneret ud fra en timebelastning på max m 3 spildevand og m 3 returslam til proceskanalerne. De faktiske forhold i dag er, at kanalerne samlet max. kan belastes med ca m 3 /h fordelt på ca. 900 m 3 spildevand og ca. 500 m 3 returslam. Driftspersonalet på anlægget har dog en forventning og et ønske om, at de på sigt kan opnå den dimensionerede timebelastning på proceskanalerne. For i dag at opnå den ønskede mængde, neddrosles snekkerne op til proceskanalerne, ved regulering af vandspejlet i snekkesumpen, hvilket ved små mængder giver en dårlig drift heraf. Vores vurdering er, at driftsomkostningerne ved brug af snekkerne er betydelig større end for lignende centrifugalpumper. Ved efterfølgende strømmålinger på snekkerne har det vist sig, at når snekkens ydelse kommer ned omkring 30 % (ca m 3 /h), er den optagne effekt for snekkens motor næsten dobbelt så stor, som en tilsvarende centrifugalpumpe ville have brugt for den samme mængde. Målingen af de oppumpede mængder til processen registreres i dag ved en sammentælling af udløbsflow- og returslamsmåler. Proces- og funktionsændring Ved at placere dykkede centrifugalpumper i snekkesumpen med en samlet kapacitet på m 3 /h, er det muligt at klare 2 gange middelflow af spildevandet til proceskanalerne. Ved større mængder vil snekkerne træde i drift, og pumperne vil blive udkoblet. Ved etablering af centrifugalpumper undgås endvidere en iltning af spildevandet under oppumpning.

16 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 15 af 31 Pumperne kan naturligvis også etableres tørt, evt. i eksisterende slampumpestation, hvilket dog vil kræve, at vandspejlet i snekkesumpen permanent hæves ca. 1 m i forhold til i dag, hvilket vil give driftsproblemer ved brug af snekkerne pga. vandspejlet. Det er endvidere økonomisk noget dyrere, hvorfor det ikke er nærmere vurderet. For at sikre en jævn belastning på proceskanalerne hele tiden, ikke mindst ved styring af snekkerne, vil der være behov for at etablere en flowmåling i forbindelse med spildevandstilløbet til snekkesumpen, hvilket samtidig vil give anlægget mulighed for at styre og regulere returslamstrømmen direkte efter måleren. Maskinel ændring og styringsændring I bunden af snekkesumpen installeres 2 stk. dykkede pumper på koblingsfod og med guidesystem til terræn. Pumperne har hver en kapacitet på 600 m 3 /h, frekvensreguleres, og placeres ud mod snekkesumpens sider. Trykrørene udføres i ø406x3 mm syrefast rustfrit stålrør, som føres op og fastgøres til midtervæggen hele vejen op til afkastet i eksisterende oppumpningskammer. Pumperørene etableres uden kontraventil pga. risiko for frysning i vinterperioden. Pumperne etableres med frekvensregulering for at få en jævn belastning ind i processen. Start/stop af pumper sker via eksisterende tryktransmitter i sumpen. Sker der en større tilstrømning til sumpen end begge pumper kan yde, opstartes den ene af snekkerne og pumperne udkobles. Ved et senere fald i vandniveauet i sumpen, vil pumperne igen tage over. For at kunne regulere og styre vandspejlet i snekkesumpen etableres der en automatisk drivenhed, Auma-gear, på eksisterende manuel spjæld i brønd 5. Spjældet styres af en flowmåler placeret i bunden af ø1200 mm betonrør ved udløb i brønd 6. Flowmålingen sker efter correlationsprincippet, højde- og hastighedsmåling, i delvis fyldte rør. Ultralydstransmitteren placeres via spændring dykket i bunden af røret, dog drejet lidt op af siden for at undgå sedimentering, og signalerne føres op til signalmodtager placeret på stander ved brønden Beluftning i proceskanal 2 Den procesmæssige funktion af proceskanalerne er efter nærmere vurdering fornuftig, idet der dog er behov for en øget beluftningskapacitet i den første aerobe zone efter denitrifikationstanken. Dimensioneringen har sandsynligvis været baseret på, at denne tank skulle drives on/off med beluftning, hvilket dog ikke sker i dag. Proces- og funktionsændring Typisk vil luftbehovet i et plug-flow anlæg med 3 aerobe tanke i serie være: Kanal 2: 50 % Kanal 3: 30 % Kanal 4: 20 % Iltforbruget i den første aerobe zone (kanal 2) er derfor væsentlig større end den eksisterende kapacitet, hvorfor der vil være behov for installation af yderligere beluftningskapacitet. Der er behov for en samlet blæserkapacitet på ca Nm 3 /h. For at opfylde den rette fordeling kanalerne imellem bør der være en beluftningskapacitet på ca

17 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 16 af 31 Nm 3 /h i kanal 2 svarende til en kapacitetsudvidelse på ca Nm 3 /h. I kanal 3 og kanal 4 er den eksisterende kapacitet tilstrækkelig. Luftningskapaciteten er lavest ved de højeste vandtemperaturer, da iltmætningen falder ved stigende temperaturer. Beluftningsudstyr skal derfor dimensioneres til at kunne klare høje sommertemperaturer i spildevandet - typisk omkring 20 C. I beregningen er benyttet en slamkoncentration på ca. 5,0 kg SS/m 3 samt en antaget alfa-faktor (forholdet mellem beluftnings- og aggregatets kapacitet i spildevand og rent vand) på 0,6 svarende til meget finboblet diffusorer. Der er for ovenstående beregninger forudsat, at der ikke forekommer detergenter i spildevandet, som kan have en begrænsende effekt på beluftningen og dermed nedsætte alfa-faktoren. Ved beregningerne er det ydermere forudsat, at der ikke sker inhibering af processerne og desuden, at stofsammensætningen i indløbet ikke ændrer sig i forhold til i dag. Styringen af beluftningen sker via en registrering af iltkoncentrationen i luftningskanalerne med eksisterende iltmålere samtidig med en registrering af ammoniumkoncentrationen i kanal 4. Er ammoniumkoncentrationen lav i kanal 4, sænkes iltsætpunktet i kanal 2,3 og 4 i et fast forhold. Der er et højt iltsætpunkt i kanal 2, et lidt lavere i kanal 3 og et lavt iltsætpunkt i kanal 4. Derved minimeres en uønsket iltoverførsel til kanal 1 med denitrifikation. Recirkuleringsforholdet mellem kanal 4 og 1 kan styres ud fra nitratkoncentrationen. Ved at skifte mellem prøveudtagning fra kanal 4 og 1 til eksisterende nitratmåler kan dette med mindre ændringer lade sig gøre med eksisterende nitratmåler. Disse styringsmæssige tiltag optimerer kvælstoffjernelsen med hensyn til ammonium og nitrat. Dette skulle således forbedre de observerede høje nitratkoncentrationer i afløb fra kanal 4. Ud over den normale styring foreslås eksisterende fosfatmåler i kanal 4 benyttet til styring af den efterfølgende dosering af fældningskemikalie. Desuden anbefales mulighed for tilbageholdelse af slam i kanalerne under kraftig regn ved at slukke for mixer i kanal 4. Herved øges efterklaringstankenes kapacitet. Anlægs- og bygningsændring Opgravning og retablering for eksisterende og ny luftledning i jord fra kedelhus til proceskanaler. Maskinel ændring og styringsændring Fremover er der behov for en blæserkapacitet på ca Nm 3 /h til proceskanalerne, hvilket svarer til den fulde blæserkapacitet for turbo-blæseren, som er Nm 3 /h. Det eksisterende luftrørssystem i jord er ikke dimensioneret for så store luftmængder, hvorfor det er nødvendigt at nedlægge et nyt syrefast rustfrit stålrør, ø 304x2 mm, i jorden hele vejen parallelt med det eksisterende ø 300 mm luftrør. Det nye rør tilsluttes eksisterende ø400 mm luftrør lige før kedelhuset. Ved at nedlægge ovennævnte luftrør, vil der opnås en lufthastighed i rørene mellem m/s, hvilket er acceptabelt. For at opfylde den ønskede luftfordeling i kanalerne, er det nødvendigt at flytte rundt på de eksisterende beluftningssektioner, så vi får en tilsvarende 50, 30, 20 % fordeling af vores beluftningssektioner i kanalerne. Fra kanal 3 flyttes 8 af sektionerne over i kanal 2 og i kanal 4 bibeholdes eksisterende beluftningssektioner. For at kunne levere tilstrækkelig med luft ud til de nu 13 sektio-

18 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 17 af 31 ner i kanal 2, er det nødvendigt at flytte det blinde ø200 mm luftrør og reguleringsventil fra kanal 1 over i kanal 2 ved siden af den eksisterende. Eksisterende luftrør mv. genbruges i videst muligt omfang. Luftmængderne styres og reguleres fortsat af de eksisterende iltmålere i kanalerne. Forud for ovennævnte ændringer, er det dog nødvendigt at foretage en kapacitets- og trykluftstest af turbo-blæseren, da der har været observeret problemer vedrørende beluftningskapacitet til proceskanalerne under stor hydraulisk belastning. Vi anbefaler derfor, at det eksisterende udstyr for automatisk regulering og niveaustyring af vandspejlet, afløbskippen, i proceskanalerne genetableres, da der, pga. af det smalle udløb, sker store niveauændringer på vandspejlet i kanalerne. Da eksisterende turbo-blæser i dag er en stor generende støjkilde, anbefaler vi, at der etableres en færdig, isoleret og ventileret inddækning omkring hele maskinen. Det vil anslået kunne dæmpe lydniveauet med db(a), hvilket sammen med en renovering af rummet, vil gøre det mere behageligt og servicevenlig at opholde sig i bygningen. Da turbo-blæseren er en vital del for at hele renseprocessen kan fungere, og da den samtidig ikke er af nyere dato, anbefaler vi, at der indkøbes og installeres en ny komplet turbo-blæser, hvorved den eksisterende blæser kan fungere som reserve. De nye blæsere i dag er med energilave letløbsmotorer, hvorfor der på sigt vil være driftsbesparelser forbundet med etablering af en ny blæser. Da de eksisterende reserveblæsere i dag er utidssvarende og nedslidte, og ifølge driftspersonalet trænger til en større renovering, anbefaler vi, at de udskiftes med nye moderne inddækkede kapselblæsere, se efterfølgende Rejektvandsbehandling Udrådningsprocessen resulterer i en intern kvælstofbelastning på ca. 100 kg N/d, svarende til % af tilløbsbelastningen. Uanset hvor nitrifikationsprocessen gennemføres, vil iltbehovet være det samme. En separat rejektvandsrensning vil derfor kunne reducere behovet for luftningskapacitet i det øvrige anlæg. Proces- og funktionsændring Èn af de eksisterende slamregenereringstanke anvendes til rejektvandsrensning ved at rejektvandet tilføres en sådan tank sammen med en mindre andel af returslammet fra klaringstankene. Slamkoncentrationen i en sådan rejektvandstank kan da blive ca. 7-8 kg SS/m 3, hvilket sikrer høje omsætningshastigheder. Ved at holde et forholdsvist stort flow gennem tanken af returslam opnås 2 fordele. Dels vil der ikke observeres et så stort fald i ph (man undgår dog ikke tilsætning af kalk) og dels podes det øvrige anlæg med en konstant strøm af nitrificerende bakterier, jf. appendiks. I appendiks er eftervist, at nitrifikationen hæmmes voldsomt ved ph under 7. Doseringen af kalk sker efter ph-måler. Af hensyn til beregninger jf. appendiks anbefales etablering af omkring 200 m 3 udligningsvolumen, idet det vil give en større driftsstabilitet, bedre fremtidssikring i forbindelse med øgede rejektvandsmængder samtidigt med at den nødvendige beluftningsmængde kan reduceres 50 % til Nm 3 /h. Desuden vil udligningen reducere belastningen til efterfølgende luftningstank 2/kanalanlægget. Anlægs- og bygningsændring

19 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 18 af 31 Der skal ikke ske nævneværdige ændringer af tankens udformning. Det er dog nødvendigt at foretage en nærmere vurdering af tanken/betonens beskaffenhed og evt. renovering for den fremtidige drift. Eksisterende midtkammer mellem rejektvands- og hydrolysetank ombygges. De fire udsparinger for hhv. tilløb og udløb efterstøbes. Der etableres i stedet, i en given højde, et ø500 mm hul mellem indløbs- og udløbskammer for udløb af returslam. Alt returslam pumpes op i indløbskammeret, hvor pumper transporterer den givne mængde returslam til hhv. rejektvands- og hydrolysetank. Den resterende mængde returslam løber videre over i udløbet og videre ned mod Bio-P-tanken. Umiddelbart inden det eksisterende slamrør, ø500 GT, går ind på eksisterende ø500 stålrør i brønd 31, fanges det og afbrydes fra røret, som herefter proppes. Slamrøret føres nu videre i et ø300 PVC-rør over i bygværket mellem Bio-P- og luftningstank. Der nedlægges en ny udløbsledning, ø200 mm PVC, fra tankens yderring og ned i DN-afsnit for Bio-P tanken. For opsamling via gravitation af rejektvandet fra slamafvandingen, forventes der etableret en elementtank på 200 m 3 i terræn ved siden af afvandingsbygningen. Tankens endelige placering i terræn og niveau disponeres senere i forhold til både beliggenhed og grundvandsforhold. Maskinel ændring og styringsændring For indpumpning af rejektvand fra slamafvandingen etableres der ved siden af udligningstanken en komplet nedgravet pumpestation med niveautransmitter for styring og bestykket med 2 stk. dykkede pumper (1 reserve), som pumper rejektet op og ind i midterringen for rejektvandstanken. Der etableres en ventilomkobling i jorden i tilfælde af, at tanken tages ud af drift. Det er så muligt at lede rejektet over i tankens afløb. Da turbo-blæseren nu kun er allokeret til proceskanalerne, installeres der en ny kapselblæser for beluftning af rejektvandsrensningen. Blæseren har en kapacitet på Nm 3 /h og etableres med en frekvensomformer for trinløs regulering. Blæseren placeres i blæserrummet i stedet for eksisterende blæser af typen Hartmann. Blæseren tilsluttes eks. luftledningen kun for rejektvandstank. Blæseren styres af iltmåler i tanken. Der etableres temperatur- og trykmåler for overvågning og sikring af blæseren. I rejektvandstanken etableres der ny luftfødeledning hele vejen rundt indvendig på den yderste elementvæg, i PE- eller syrefast rustfrit stålrør, ø200 mm, hvortil alle de eksisterende beluftere, der i dag er monteret i den fremtidige hydrolysetank, flyttes over og tilsluttes. Føderøret tilsluttes eksisterende ø250 mm med afspærringsventil lige inden for tankvæggen. Beluftningen styres i trin via en iltmåler placeret i tankens yderring. I indløbskammer for returslam etableres en dykket pumpe på koblingsfod og guiderør med en kapacitet på 100 m 3 /h. Fra pumpen etableres der et syrefast rustfrit stålrør op og over i midterringen for tanken. Pumpen kører i en pause/drift styring afhængig af den indpumpede mængde rejektvand i midterringen fra slamafvandingen. Der etableres en niveau-alarm for lavt niveau/tømning af indløbskammer for slam.

20 Viborg Centralrenseanlæg - Bruunshåb, optimering 19 af 31 Foran det nye udløbsrør og for at sikre et fast vandspejl i tanken, etableres der på betonvæggen en afløbskasse i rustfri stål Sidestrømshydrolyse Ønsket om i videst muligt omfang at gennemføre fjernelse af fosfor ad biologisk vej, bremses ofte af mangel på letnedbrydeligt kulstof. Opbevares slam under anaerobe forhold vil der omgående starte en hydrolyseproces, hvor det organiske stof nedbrydes med produktion af VFA (fede syrer) til følge. Disse fede syrer er det rene krudt og en forudsætning for Bio-P. Undersøgelser har vist, at hydrolyseprocessen stort set er konstant over tid indtil ca. 3 døgn. Produktionen af VFA er proportional med slamkoncentrationen. Fordelen ved en sidestrømshydrolyse er, at ph ikke falder tilsvarende en hovedstrømshydrolyse, samt at sidestrømmen kan beskyttes under regn. Proces- og funktionsændring Ved at benytte en af de eksisterende slamregeneringstanke til sidestrømshydrolyse kan en mindre del af returslammet pumpes på hydrolysetanken, hvor en mixer holder slammet i suspension. Tanken har et volumen på ca. 840 m 3 og koncentrationen i tanken svarer til returslammet som typisk vil ligge på ca kg SS/m 3. Opholdstiden i tanken skal minimum være 1 døgn svarende til et returslamflow på 35 m 3 /h. Dette flow svarer til, at der dagligt opnås en produktion af VFA svarende til liter methanol. Det er vores vurdering, at introduktion af en sidestrømshydrolyse vil være yderst attraktiv for opnåelse af Bio-P på Viborg Centralrenseanlæg. Anlægs- og bygningsændring Alle tværvægge i både inder- og yderringen fjernes. Det er dog også her nødvendigt at foretage en nærmere vurdering af tanken/betonens beskaffenhed for klarlægning af evt. renovering, af hensyn til den fremtidige drift. Der nedlægges en ny udløbsledning, ø110 mm PVC, fra tankens yderring og til inderringen for Bio-P tanken. Maskinel ændring og styringsændring Eksisterende beluftningsudstyr flyttes som tidligere nævnt over i rejektvandstanken og luftrør/tilslutninger mv. afproppes. Der etableres for fuld suspension to nye røreværker i tanken, en i hver ring. Røreværkerne placeres i nærheden af eksisterende gangbro og monteres med tværdrager for fastgørelse af guiderørsholder. I indløbskammer for returslam etableres en dykket pumpe på koblingsfod og guiderør med en kapacitet på 35 m 3 /h. Fra pumpen etableres der et syrefast rustfrit stålrør op og over i midterringen for tanken. Pumpen kører konstant med fast ydelse. I indløbskammer for returslam etableres en niveautransmitter for sikring mod tørløb af pumpe. Foran det nye udløbsrør og for at sikre et fast vandspejl i tanken, etableres der på betonvæggen en afløbskasse i rustfri stål.