Foto-credit: TasWater

Case-studie

Optimeret H2S-bekæmpende dosering på TasWater-renseanlæg

TasWater’s renseanlæg Ti Tree Bend havde vedvarende lugtgener og høje driftsomkostninger på grund af ineffektiv dosering til H₂S-bekæmpelse. Ved at skifte til smart dosering styret af realtidsmålinger fra en SulfiLoggerTM H2S-sensor kunne man dynamisk tilpasse doseringen. Den fremgangsmåde optimerede kemikalieforbruget og reducerede de forventede årlige omkostninger med op til 87 % svarende til $250.000.

Baggrund
Kemikaliedosering til H2S-bekæmpelse i spildevand er et komplekst tema, da det er svært at fastsætte en optimal doseringsrate, der forholder sig til varierende sulfidniveauer. Traditionelle doseringsstrategier er ofte statiske og tilpasser sig ikke til udsving i H2S-niveauer, hvilket fører til enten over- eller underdosering. Overdosering medfører unødige kemikalieomkostninger, mens underdosering ikke effektivt afhjælper de negative konsekvenser af H2S, såsom korrosion af ledningsnettet, sundhedsrisici for driftspersonale og vedvarende lugtgener.

Da H2S-niveauer svinger i løbet af døgnet på grund af faktorer som flow, temperatur og organisk belastning, er en dynamisk frem for statisk doseringsstrategi optimal. Uden realtidsjusteringer risikerer man enten et overforbrug af kemikalier eller ineffektiv behandling, hvilket fører til driftsineffektivitet og øgede omkostninger. En smartere, datadrevet løsning er derfor nødvendig for at håndtere varierende H2S-niveauer.

Udfordring
På TasWater’s Ti Tree Bend renseanlæg i Launceston, Tasmanien (Australien), doseres jernklorid (FeCl2) for at fælde sulfid (S2-) og minimere H2S-afgasning. Tidligere blev doseringen flowstyret, hvor operatøren manuelt justerede doseringsraten efter sæsoner. Denne metode tog dog ikke højde for daglige udsving i sulfidkoncentrationer.

Anlægget havde derfor behov for en mere dynamisk og omkostningseffektiv løsning. Den eksisterende H2S-analysator var upålidelig på grund af hyppige vedligeholdelsesbehov, kalibreringsproblemer og upræcise målinger forårsaget af filtreringsproblemer. Disse udfordringer førte til unødigt kemikalieforbrug og jævnlige lugtgener.

Branche

  • Spildevand

Forretningsbehov

  • Reducere kemikalieforbrug
  • Undgå H2S-inducerede lugtgener

Løsning

  • Sensorstyret dosering af FeCl2 ved hjælp af kontinuerlige H2S-målinger i væskefasen

Fordele

  • Op til 87% reduktion i kemikalie-omkostninger (anslået årlig besparelse på op til $250.000)
  • Forbedret miljø-compliance
  • Ingen lugtgener
  • Strømlinet svovlbrinte-overvågningssystem uden behov for reaktiv vedligeholdelse

Kemikalieforbrug over tid

Grafen viser kemikaliedoseringsrater i det år-lange demonstrationsforsøg ud fra tre doseringsscenarier: flow-baseret dosering (orange), flow-baseret dosering med regnvejskorrektion (grå), and sensor-styret dosering (gul). Den optimale doseringsrate varierer fra dag til dag i løbet af året og er generelt højere i de australske sommermåneder, hvor det derfor er nødvendigt at dosere flere kemikalier for at imødekomme potentielle svovlbrinteudfordringer. Scenariet med sensorstyret feedback-dosering brugte betydeligt færre kemikalier i løbet af året.

De to grafer viser doseringsrater for første og sidste halvår af det 1-årige demonstrationsprojekt med 3 doseringsstrategier: flow-baseret dosering (orange), flow-baseret dosering med regnvejskorrektion (grå), og sensor-styret dosering (gul). Den optimale doseringsrate varierer fra dag til dag i løbet af året og er generelt højere i de australske sommermåneder, hvor det derfor er nødvendigt at dosere flere kemikalier for at imødekomme potentielle svovlbrinteudfordringer. Scenariet med sensorstyret feedback-dosering brugte betydeligt færre kemikalier i løbet af året.

Løsning
En SulfiLoggerTM H2S-sensor blev installeret nedstrøms for tilløbet fra byens centrale pumpestrækning og doseringsstationen for at muliggøre realtidsmåling af den restsulfid der var i spildevandet efter doseringen. Sensoren er designet til barske miljøer og kræver minimal vedligeholdelse, samtidig med at den tilbyder højere driftssikkerhed end det tidligere system. Sensordata sendes direkte til anlæggets SCADA-system.

Denne automatiserede doseringsstrategi muliggjorde præcis styring af jernsaltdoseringen i realtid i en 1-årig forsøgsperiode. Den faktiske ydelse af den sensorstyrede dosering blev sammenlignet med to estimerede doseringsscenarier, der repræsenterer, hvad kemikalieforbruget og omkostningerne ville have været med konventionelle doseringsmetoder:

  1. En flow-baseret doseringstrategi (estimering)
    Hvor doseringsraten sættes proportionalt med flowet i trykledningen
  2. En flow-baseret doseringsstrategi med regnvejskorrektion (estimering)
    En variation af den flow-baserede strategi, hvor doseringen slukkes under regnvejr/meget højt flow
  3. En automatiseret sensor-styret doseringsstrategi (faktisk)
    Hvor kemikaliedoseringen justeres i realtid til faktiske H2S-målinger

Resultater
Integrationen af SulfiLoggerTM-sensorens automatiserede dosering førte til markante forbedringer ift. kemikalieforbrug, lugtgener og driftsomkostninger. Den optimerede doseringsstrategi reducerede kemikalieforbruget med 77% sammenlignet med den regnvejskorrigerede flow-dosering og 87% i forhold til dene rene flowstyrede dosering.

Realtidsmålinger sikrede præcis dosering, hvilket forhindrede lugtgener og minimerede risikoen for H2S-relateret korrosion. Under hele forsøgsperioden blev der ikke registreret lugtklager fra naboer. Derudover forenklede sensoren hele setuppet for sulfidovervågning, hvilket reducerede driftskompleksitet og eliminerede behovet for reaktiv vedligeholdelse.

Ud over de økonomiske og operationelle fordele førte den optimerede dosering også til bedre miljø-compliance samtidig med at en effektiv håndtering af lugtgener blev opretholdt.

Estimerede årlige kemikalieomkostninger

De estimerede årlige kemikaliedoseringsomkostninger for de tre forskellige doseringsstrategier viser et estimeret besparelsespotentiale for feedback-dosering på 77% ($123.500) årligt sammenlignet med scenariet med regnvejrskorrigeret flowstyret dosering og 87% ($250.000) årligt sammenlignet med flowstyret dosering.

Vil du vide mere?

Vil du høre mere om mulighederne for smart dosering til H2S-bekæmpelse på renseanlægget?