Iltning

Størstedelen af de danske vandværker ilter råvandet, inden det pumpes ud til forbrugerne. Dels for at overholde grænseværdien for iltindhold og dels for at sikre, at der er tilstrækkeligt ilt i vandet til at iltforbrugende processer i vandbehandlingen kan forløbe, samtidig med at grænseværdien overholdes ved udpumpningen.

På nogle vandværker har iltningen samtidig en funktion som afblæsningsanlæg for uønskede gasarter i råvandet som f.eks. metan og svovlbrinte.

Der findes utallige måder at udforme iltningen på afhængigt af leverandør, vandkvalitet m.v. Vi vil her opdele de mest anvendte iltningsmetoder i to hoveddele:

  • Iltning ved gravitation
  • Mekanisk iltning

Fokus i dette afsnit vil være på de energiforbrugende elementer i de typisk anvendte iltningsmetoder. Det er klart, at står man i en situation, hvor der skal iværksættes tiltag for at reducere energiforbruget, skal det sikres, at helhedsbilledet for vandbehandlingen er analyseret, så energioptimeringen ikke får negativ indvirkning på vandbehandlingen.

En sådan analyse kan omfatte en kortlægning af det teoretiske ilt og afblæsningsbehov ud fra råvandets sammensætning og ud fra de kemiske og biologiske reaktioner i vandbehandlingen. Denne teoretiske analyse bør altid underbygges af en konkret iltmåling og evt. udvalgte analyser gennem hvert behandlingstrin i processen på det eksisterende anlæg.

 

Iltning ved gravitation

Energioptimering af iltning ved gravitation vil primært dreje sig om løftehøjden for råvandspumperne, og om det ventilationsanlæg der sikrer tilstrækkelig udskiftning af luften over vandoverfladen/iltningsrummet.

Er det eksisterende anlæg f.eks. en iltningstrappe eller en kaskadeiltning, vil en energioptimering være vanskelig. Den eneste umiddelbare mulighed for at energioptimere er ved at ændre indløbskoten til iltningstrappen for at reducere løftehøjden for råvandspumperne. Denne mulighed er ofte ikke aktuel enten af konstruktionsmæssige årsager eller af vandbehandlingsmæssige årsager, hvor det krævede iltindhold kun lige kan opnås på eksisterende iltningstrappe.

På mange vandværker er der ikke etableret tvangsventilering af iltningsrummet, og der er derfor ikke meget energi at spare (tværtimod). Mange steder bør der foretages tvangsventilering af iltningsrummet af flere årsager dog primært af hygiejniske og arbejdsmiljømæssige grunde. Ved tvangsventilering er det muligt at kontrollere og filtrere, den luft der kommer ind og ud af iltningsrummet, og som samtidig har kontakt med drikkevandet. Kontrol af luft-strømme og filtrering kan nedsætte risikoen for luftbåret forurening af drikkevandet væsentligt. Arbejdsmiljømæssigt er der også en gevinst ved at etablere tvangsventilering især i iltningsrum, hvor der kan foregå en afblæsning af svovlbrinte og metan.

Der kan foretages indeklima målinger af forskellige gasarter i iltningsrummet for at fastlægge behovet for ventilering, eller for at kortlægge om den eksisterende ventilation er tilstrækkelig.

Mekanisk iltning

En mekanisk iltning kan være indrettet på mange måder. I forbindelse med åbne filtre er der typisk tale om en indblæsning af luft gennem diffusorer af forskellig art. I forbindelse med trykfiltre og lukkede filtre er der typisk tale om indblæsning af luft via en kompressor enten direkte i filtertanken eller på tilgangsrøret til filtertanken.

Er der tale om en afblæsning af gasser, sker dette typisk efter princippet som ved bundbeluftning eller efter princippet INKA-beluftning. I dette projekt vil vi behandle følgende iltningsmetoder, da de forekommer hyppigst anvendt:

  • Kompressoriltning
  • Bundbeluftning
  • Afblæsning af gasser

Ved energioptimering af iltningen, skal der som nævnt ovenfor tages udgangspunkt i ilt og afblæsningsbehovet. Dette udgangspunkt udtrykkes ved det nødvendige luft/vand forhold, altså hvor mange kubikmeter luft der skal tilsættes pr. kubikmeter vand for at opnå den ønskede iltkoncentration og afblæsning af gasser.

Råvandets mætningspunkt for ilt er ca. 11 mg O2/l, når dette er nået, er der ingen yderligere iltningseffekt ved at tilsætte yderligere luft til vandet. Af samme årsag er det fornuftigt under indkøring af iltningsanlægget at sikre, at luft/vand forholdet stemmer overens med det aktuelle behov. Denne analyse kan udføres ved simple iltmålinger ved forskellige luftmængder.

Det aktuelle luft/vand forhold er forholdet mellem den råvandsmængde, der indvindes, og den luftmængde der tilsættes i iltningen. Reguleres der udelukkende på vandmængden, vil det aktuelle luft/vand forhold ændre sig. Energimæssigt er det derfor en fordel, hvis luftmængden kan reguleres ned, når vandmængden bliver mindre og op igen, når vandmængden bliver større alt efter behov.

Bundbeluftning

Bundbeluftning består i, at råvandet ledes gennem en eller flere beholdere, hvor der tilsættes luft fra bunden af beholderen, luften tilsættes via diffusorer af forskellig art. I nedenstående figur er vist et eksempel på datablad på diffusorer af typen tallerkenbelufter.

Som det ses af den højre kurve, skal der ved dimensionering af antallet af beluftere, tages hensyn til tryktabet i tallerkenbelufterne. Samtidig ses det på venstre kurve, at jo tættere tallerkenbelufterne sidder sammen, jo højere ilt-ningseffekt har de, samtidig med at iltningskapaciteten øges, når luftmængden sættes ned. Energimæssigt set er det derfor en balancegang mellem at have så mange beluftere siddende så tæt som muligt, kontra den anlægsudgift der er ved at lave beluftningstankene større.

Iltningseffektiviteten af hver tilsat kubikmeter luft afhænger også af kontakttiden mellem luften og råvandet. Afstanden fra vandoverfladen til indblæsningen af luft har derfor også nogen betydning. Den samme afstand altså dybden af indblæsningen er også den primære modstand for iltningsblæseren, derfor er en afbalancering af disse to forhold væsentlig for energiforbruget ved bundbeluftningen.

Et eksempel på datablad for diffusortypen ”Tallerkenbelufter Roeflex” hvor forhold omkring iltningskapacitet og tryktab behandles.

Reguleringen af luftmængden for at fastholde luft/vand forholdet kan ske via en frekvensregulering af blæser/skruekompressor i lighed med frekvensregulering af pumper. Hvis blæseren/skruekompressoren frekvensreguleres, kan den styres efter råvandsflowet og kontrolleres via jævnlige iltmålinger.

Kompressoriltning

Iltningen ved lukkede filtre varetages ofte af en kompressor, der samtidig leverer trykluft til luftaktuerede ventiler og arbejdsluft. Ved denne løsning anvendes langt den største luftmængde til ”iltningsluft”, som typisk vil ligge på et luft/vand forhold på 0,1-0,3 i forhold til flowet i filtret. Modtrykket i filterbeholderen vil typisk ligge i intervallet 1,0-1,5 bar.

Det tryk kompressoren opbygger i tryklufttanken er bestemt af det drivtryk ca. 5 bar, der skal til for at de luftaktuerede ventiler kan drives. Det vil sige, at alt luften inkl. iltningsluften bliver trykket op til min. 5 bar (ofte højere), herefter reduceres trykket ned igen, inden det ledes til filterbeholderne.

Ved større anlæg kan det derfor betale sig at have en kompressor udelukkende til ventiler og arbejdsluft samt en anden kompressor/blæser til iltningsluft.

Afblæsning af gasser

I de tilfælde hvor det er nødvendigt at foretage en afblæsning af gasser fra råvandet, vil der ofte kræves væsentligt højere luft/vand forhold end ved en simpel iltning. Det vil derfor også være væsentligt mere energikrævende at udføre vandbehandlingen.

Optimering af afblæsningsanlæg afhænger meget af det konkrete design og afblæsningsbehov. Generelt skal der være fokus på tilpasning af luftmængde efter aktuelt behov og den aktuelle vandmængde, samt optimering på selve afblæsningen med hensyn til kontakttid mellem luft/vand, altså opholdstid og kontaktfladen mellem luft og vand, altså boblestørrelser.

Foretages sikre målinger før og efter afblæsning af gasserne og iltindhold, kan der udføres driftsoptimering, hvor det aktuelle luft/vand forhold kan bestemmes.