Når hele anlægget er intelligent – undtagen afvandingen

På et moderne renseanlæg styrer data stort set alt: pumper, beluftning og iltniveau. Men når slammet skal afvandes, justeres processen stadig i hånden ud fra operatørens erfaring. Projektet OptiDose har undersøgt, hvordan det sidste manuelle led kan blive datadrevet – og hvad forsyningerne kan hente på vejen.

På de fleste danske renseanlæg er driften gennemautomatiseret. Pumper holder deres niveauer, beluftningen følger iltmålingerne, og processtyringen griber ind, længe før noget løber over.

Ét sted skiller sig ud: slamafvandingen. Her står operatøren ofte og indstiller polymerdosering og slamindfødning manuelt – på baggrund af erfaring og løbende justeringer. Det er en velkendt rutine på tværs af branchen, men også et paradoks midt i en ellers intelligent drift.

- Slamafvanding er en af de sidste processer på det moderne renseanlæg, der stadig i høj grad afhænger af operatørens erfaring og manuelle justeringer. Resten af anlægget kører på data – det gør afvandingen som regel ikke, siger Jonas Krogh Aagaard, konsulent hos Teknologisk Institut.

Det er udgangspunktet for OptiDose, et VUDP-projekt, hvor Teknologisk Institut sammen med Ikast-Brande Spildevand, Skanderborg Forsyning, Lisco Analytical og AL-2 Teknik har undersøgt, hvordan afvandingen kan gøres datadrevet. Lisco Analytical leverer sensorer til projektet, der inkluderer online tørstofsensorer til det afvandede slam. AL-2 Teknik bidrager med deres kompakte og effektive polymerdoseringsenhed, der videreudvikles til at kunne understøtte automatisering af slamafvanding på danske renseanlæg.

Du styrer en proces med to timers forsinkelse

Forklaringen på, at afvandingen er endt som det manuelle led, handler om måling. For at styre en proces skal man kunne aflæse resultatet løbende – og netop dér adskiller afvandingen sig fra resten af anlægget.

Den vigtigste parameter er tørstofprocenten i det afvandede slam. Men den måles typisk manuelt: En medarbejder udtager en prøve, vejer den, tørrer den og aflæser resultatet cirka en time senere. I praksis styrer man altså efter data, der er en til to timer forsinket, og man når måske tre til fire målinger på en hel dag.

- For os handler det ikke kun om polymer og tørstof, men også om de timer, vores folk bruger på at passe afvandingen. Kan vi automatisere bare en del af processen, frigør vi tid til andre opgaver, forklarer Henrik Mathiesen, teknisk projektleder hos Ikast-Brande Spildevand.

Konsekvensen er, at operatøren gætter sig frem og holder fast i de indstillinger, der plejer at virke. Men når slammet ændrer karakter – for eksempel hen over året, hvor koldere vand og en anden slamsammensætning påvirker afvandingen – er det langtfra sikkert, at de gamle indstillinger stadig rammer rigtigt.

Sensorerne findes allerede – nu skal de styre

Det interessante er, at byggeklodserne reelt allerede er på plads. Spildevandsbranchen bruger i forvejen sensorer overalt: ilt, ammonium, nitrat, tørstofindhold og temperatur overvåges kontinuerligt, og processerne styrer aktivt efter målingerne.

Også til afvandingen findes teknologien. På markedet kan man få sensorer, der måler tørstofindholdet direkte i det afvandede slam, fx med mikrobølgeteknologi, og leverer data hver få minutter i stedet for hver anden time.

- Sensorerne er begyndt at være kendt i branchen. Det, der har manglet, er at koble dem sammen, så de ikke bare måler, men faktisk kan styre dosering og indfødning automatisk, siger Jonas Krogh Aagaard.

I OptiDose er tanken derfor at skabe systemdesignet, der kan være grundstenen for en algoritme, der analyserer data fra nøje udvalgte sensorer på indløb, rejektvand og afvandet slam – og på den baggrund kan justere polymerdosering, slamindfødning, afvanderindstillinger m.m. så afvandingen optimeres under skiftende forhold. Princippet gælder bredt, uanset om anlægget afvander på dekantercentrifuge, sibåndspresse eller skruepresse.

- En stor del af arbejdet har handlet om at få vores anlæg til at levere de rigtige data i den rigtige kvalitet. Det er en forudsætning, hvis man vil styre efter dem – og den øvelse er værdifuld i sig selv, siger Mie H. L. Orholt, projektleder hos Skanderborg Forsyning.

Polymer, transport og driftstimer – tre steder at hente penge

Motivationen er både økonomisk og driftsmæssig. Projektet sigter mod tre konkrete gevinster: cirka 20 procent lavere polymerforbrug, mindst ét procentpoint mere tørstof i gennemsnit i det afvandede slam og op til 40 procent færre manuelle driftstimer.

Især polymeren er værd at se nærmere på. Polymer er en dyr vare med en CO₂-belastning bag sig og risiko for miljøpåvirkning ved slamspredning på marker. Uden løbende måling er det fristende at overdosere for en sikkerheds skyld. Selv en mindre reduktion slår hurtigt igennem på kemiregningen.

Tørstofprocenten rammer en anden post på budgettet: slamtransporten. Jo mere vand, der bliver i slammet, jo flere tons skal køres væk. Ifølge projektet kan blot en-to procentpoint mere tørstof i gennemsnit – afhængigt af aftalen med den, der afhenter slammet – spare i størrelsesordenen 100.000 kroner om året.

Endelig er der mandetimerne. Hvis en operatør bruger fire timer om ugen på at indstille, rense og fejlrette afvanderen, løber det op i omkring 200 timer om året på en proces, der i princippet burde kunne køre sig selv.

Oven i de tre poster kommer en mere indirekte gevinst: bedre styring af rejektvandet. Hvis det vand, der ledes tilbage til indløbet, indeholder for meget slam, sender man både partikler og næringsstoffer retur i processen og belaster den biologiske rensning unødigt. God afvanding handler altså ikke kun om containeren, men om hele anlæggets balance.

Tre spørgsmål, du kan stille din egen afvanding

Selvom den fuldt automatiske styring fortsat er under udvikling, kan forsyningerne allerede nu blive klogere på deres egen proces. Jonas Krogh Aagaard peger på tre spørgsmål, der hurtigt afslører, om der er noget at hente:

• Kender I jeres reelle gennemsnitstørstof – eller jeres måltal? Ofte oplyses det tal, man sigter efter ved optimeret drift, ikke det man faktisk rammer i gennemsnit over hele afvandingen.
• Hvor mange timer bruger operatøren reelt på afvandingen? De færreste har det fulde overblik, før de begynder at registrere det
• Kører jeres system efter sensorinput – eller er sensorerne endt som dyr pynt? Sensorer skal kalibreres og vedligeholdes, og anlægget skal være sat op til faktisk at styre efter dem.

- Det første skridt er at forholde sig kritisk til sin egen afvandingsproces. Mange har en fornemmelse af, at den fungerer fint – men når man begynder at se på de reelle tal, dukker potentialet ofte op, siger Jonas Krogh Aagaard.

Forventningen hos Teknologisk Institut er klar: automatisering af slamafvandingen er på vej til branchen i de kommende år. De forsyninger, der allerede nu kender deres tal og sikrer datakvaliteten, står stærkest, når teknologien er moden.

Artiklen er udgivet første gang i Spildevandsmagasinet