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VCS Denmark ist dank der Überwachung von Lachgas technologisch führend

Energieerzeugung führt zu erhöhter N2O-Emission

Die Abwasserreinigung war früher ein sehr energieintensiver Prozess. In den letzten Jahren lag einer der Schwerpunkte der Industrie jedoch darauf, die CO2-Emissionen zu reduzieren. VCS Denmark, einer der größten und ältesten Wasser- und Abwasserbetriebe Dänemarks, hat sich der Ressourcenoptimierung verschrieben. Eine seiner wesentlichen Bestrebungen war, seine größte Kläranlage – Ejby Mølle Renseanlæg – zu optimieren, sodass sie deutlich mehr Energie produziert als sie verbraucht.

Bei seinen Bemühungen, sein Ziel zu erreichen, stieß VCS Denmark jedoch auf ein Problem: Wird der Energieverbrauch des komplexen mikrobiologischen Reinigungsprozesses herabgesetzt, steigen möglicherweise gleichzeitig die N2O-Emissionen an. N2O ist ein potentes und oft übersehenes Treibhausgas, dessen ökologischer Fußabdruck – falls es emittiert wird – 273-mal größer als der von CO2 ist.

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Messtechnik misst N2O-Konzentration

Ein erhöhtes N2O-Niveau passt nicht zur Zielsetzung von VCS Denmark, die Emissionen von Treibhausgasen zu reduzieren und  CO2-neutral zu werden. Daher entschied sich der Betrieb, in N2O-Sensoren von Unisense Environment zu investieren.

„Wir wollten das N2O-Niveau in unseren Abwasserreinigungsbecken messen, da uns diese Daten ermöglichen, den Betrieb unserer Kläranlagen zu optimieren und die N2O-Emissionen zu reduzieren. Unisense Environment bot die Technologie an, die wir suchten – und zwar zu einem äußerst günstigen Preis“, erläutert Per Henrik Nielsen, Projektleiter bei VCS Denmark.

Die Messtechnologie von Unisense Environment wird in das Überwachungssystem von VCS Denmark integriert. Dies ermöglicht dem Wasserbetrieb, die N2O-Konzentration gleichzeitig mit Ammonium, Nitrat, Sauerstoff und Redoxpotential zu überwachen.

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N2O-Messung – ein großer Schritt nach vorne

Bisher lagen nur spärliche Daten über die Konzentration und Emission von N2O vor. Die Kontrollmaßnahmen der Abwasserbetriebe basieren daher auf Mutmaßungen und Labortests aus den 90er Jahren. Dank der neuen Technologie kann VCS Denmark nun die N2O-Konzentration mit hoher Genauigkeit messen.

„Die Unterschiede zwischen den nach IPCC Faktor ermittelten- und tatsächlichen Werten sind gravierend. Daher ist es ein großer Schritt nach vorne, mit dem N2O Abwassersystem von Unisense Environment, 365 Tage im Jahr online, stabile N2O Echtzeitmessungen zum Prozessdaten-Abgleich durchführen zu können!“ sagt Per Henrik Nielsen.

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Fundiertes Hintergrundwissen und Verständnis für die Praxis

Die Messtechnologie wurde von Unisense Environment und VCS Denmark gemeinsam entwickelt. Sie wurden dabei von DHI unterstützt. Das Projekt wurde von der „Foundation for Development of Technology“ der dänischen Wasserbranche und Aarhus Water finanziell gefördert.

Der Entwicklungsprozess verlief so reibungslos, dass die Messtechnologie in Rekordzeit entwickelt wurde und Praxisreife erlangte. Per Henrik Nielsen meint, dass dies in hohem Maße der Einstellung und Geschäftsphilosophie von Unisense Environment zu verdanken ist.

„Unisense Environment besitzt fundiertes theoretisches Hintergrundwissen und einen tiefen Einblick in die biologischen Prozesse der Abwasserreinigung. Sie haben auch eine Menge Verständnis dafür gezeigt, wie die Dinge in der Praxis ablaufen, und verstehen unsere betrieblichen Bedürfnisse. Dies ist eine seltene, aber äußerst wünschenswerte Kombination, die wir sehr schätzen“, ergänzt er.

Monitor N2O emissions with the N2O Wastewater System

Tech Notes & References

All
Tech Notes
References
Positioning of N2O Sensor_700x400
Tech Notes References
Positioning of N2O Sensors in Typical Biological Wastewater Treatment Processes

Two liquid phase N2O sensors accurately represent process dynamics and emissions in most common raceway and recirculation reactors.

Process Emissions Based on Emission Factors and Measurement_700x400
Tech Notes References
Nitrous Oxide Data Directly from Sensor to Sustainability Report

Learn how Kerteminde Forsyning applied nitrous oxide data to reduce the formation of N2O while maintaining low nitrogen emissions

N2O Sensor
Tech Notes References
N2O sensor matches 91% of measured off-gas emissions

Case Study: Full-scale comparison of N2O emissions determined by liquid sensors and off-gas measurement

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Tech Notes References
Direct Effect of Activated Sludge Concentration on N2O Emission and CO2-equivalents at Full-scale

Significant 3-fold increase in IPCC2019 wastewater N2O emission factor supported by Danish studies.

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Tech Notes References
Positioning of the N2O Wastewater Sensor

A case study from Kralingseveer WWTP in the Netherlands explores the influence of sensor placement.

N2O mechanisms
Tech Notes
National N2O Mapping and Reduction of N2O Emission through Advanced Online Control

Based on data from Danish WWTPs through advanced online-control.

Figure 1: Activated Sludge Tank
Tech Notes References
N2O Monitoring Highlights Potential for GHG Emissions Reduction

Learn about the results from N2O monitoring in the activated sludge tanks at Severn Trent’s Spernal sewage treatment plant

Denitrification
Tech Notes
A Tool for Carbon Dosage Control

Monitor the N2O concentration in the liquid and use N2O as a control parameter for carbon dosage in the denitrification process.

N2O Sensor Controls Emissions from Deammonification Processes
Tech Notes References
N2O Sensor Controls Emissions from Deammonification Processes

Learn how the water utility Aquafin controls emissions from deammonification processes using the the N2O Wastewater Sensor

Nitrous Oxide Measurement
Tech Notes
Nitrous Oxide Measurement as Key Step towards Climate-Neutral Wastewater Treatment

Greenhouse gas emissions at wastewater treatment plants are coming into focus as the water industry works to reduce its climate footprint

WWTP-Flensburg_credit-photo-Andreas Große
References
Identifying N2O at the Flensburg wastewater treatment plant

The investment costs had initially deterred us somewhat. However ...

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Tech Notes
Characterizing N2O emissions from WWTPs

A study of three very different WWTPs in Denmark: Bjergmarken (125,000 PE), Holbæk (60,000 PE), and Hvalsø (11,570 PE)

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Tech Notes
N2O Emissions from Danish WWTPs – a two year monitoring project

The available data show that the nitrous oxide emission varies in time and between wastewater treatment plants.

Trickling Filters Fig. 1
Tech Notes
Nitrous Oxide Emissions from Trickling Filters

Information regarding N2O emissions from trickling filters is limited, partly caused by the difficulties in capturing off-gases.

IPCC-2019-report
Tech Notes
IPCC Greenhouse Gas Emission Factors

Significant 3-fold increase in IPCC2019 wastewater N2O emission factor supported by Danish studies.