N2O emissiereductie door slimmer sturen op RWZI Apeldoorn

De uitdaging: stabiele operatie van een zwaarbelaste RWZI 

Rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) Apeldoorn was (en is) een qua stikstofvracht zwaar belaste installatie mede door retourstromen vanuit de sliblijn. Hierdoor was een stabiele procesvoering en het behalen van de effluentnorm voor totaal stikstof een uitdaging. Daarnaast bleek uit een Quick Scan dat er regelmatig situaties met overbeluchting optraden met een negatieve impact op zowel totaal stikstof, als ook energieverbruik van de beluchting.  Aangezien de beluchting grofweg de helft van het totale energieverbruik van een RWZI betreft, is overbeluchting een factor van belang. Ook is de uitstoot van broeikasgas N2O (265 keer sterker dan CO2) onder een vergrootglas komen te liggen bij de waterschappen. RWZI Apeldoorn heeft door de stikstofbelasting een hoog risico op significante N2O emissies. 

De oplossing: N2O-emissie reduceren met aquasuite Pure 

In 2016 is aquasuite Pure in bedrijf genomen op beide straten van RWZI Apeldoorn, met diverse regelingen waaronder voor de beluchting en de interne recirculaties (N&P). Deze regelingen maken gebruik van zelflerende algoritmen waarmee een goede schatting van het benodigde basissetpoint kan worden gemaakt. Hierdoor hoeft slechts beheerst bijgestuurd te worden op basis van de fluctuerende actuele meetwaarden om de doelwaarden te bereiken. Het grote voordeel hiervan is dat geanticipeerd wordt op wat er gaat komen in plaats van dat er over-gereageerd wordt op wat in het nu gaande is. Dit resulteert in een optimalere en stabielere operatie van de waterlijn waarmee het stikstofverwijderingsproces beter functioneert. Hiermee kan zowel het totaal stikstof in het effluent als de N2O-emissie gereduceerd worden en bespaart het voorkomen van overbeluchting veel energie. Omdat de algoritmen continu blijven leren en anticiperen is dit een robuuste oplossing die ook de bedrijfsvoerder ontzorgt. 

Het resultaat: -90% N2O-emissie, effluentverbetering en energiebesparing

Medio 2016 is Pure in bedrijf gesteld op RWZI Apeldoorn en heeft het afgezien van perioden met grote onderhoudswerkzaamheden vrijwel onafgebroken aangestaan. In najaar 2023 was er echter een periode met communicatiestoringen en heeft Pure tijdelijk uitgestaan. Een geluk bij een ongeluk om een vergelijk te kunnen maken tussen de Pure sturing en de lokale regeling. Juist ook omdat dit midden in een meetcampagne viel waarbij de N2O-emissies in kaart gebracht werden. Onderstaande grafiek toont de N2O-concentraties. 

In een periode van ~ 2½ maand heeft Pure ruim een maand uitgestaan. Het is goed zichtbaar dat de N2O-concentraties significant lager zijn met Pure in bedrijf dan uit bedrijf. In de onderstaande grafiek worden de N2O emissiefactoren voor de betreffende periode getoond. Omgerekend naar emissiefactoren blijkt de gemiddelde N2O-emissie met Pure in bedrijf ~90% lager te zijn. In dezelfde periode met Pure in bedrijf zijn het totaal opgelost stikstof, orthofosfaat en energieverbruik respectievelijk ~8%, ~22% en ~8% lager dan met Pure uit bedrijf.

Het resultaat: een stabiele en betrouwbare operatie

Naast de tastbare resultaten voor de drie “e’s” (effluentkwaliteit, energiebesparing en emissiereductie) zorgt Pure ook 24/7 voor een stabiele en betrouwbare operatie. Hierdoor kan de procesoperator zijn/haar schaarse tijd effectiever besteden. Bovendien kan Pure, als zelflerend systeem, het uitvallen van meetinstrumenten pareren door terug te vallen op de voorspelling. Hierdoor wordt het systeem veiliggesteld en met het beste alternatieve setpoint gestuurd. Hiermee wordt handmatige interventie tot een minimum beperkt.