Škola za zaštitu životne sredine, Water Workshop - Kvalitet voda
Novi Sad, 2-5. septembar, 2014.
1
Dr Mile Klašnja (TF Novi Sad)
Dr Božo Dalmacija (PMF Novi Sad)
WW 2014., Novi Sa
ad, 2-5. septem
mbar 2014.
UPRAVLJANJE ENERGIJOM
NA POSTROJENJU ZA
PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH
VODA
POTROŠNJA ENERGIJE
U utrošku energije u postrojenju za prečišćavanje
otpadnih voda (PPOV),
(PPOV) dominira utrošak električne
energije;
| U daljem razmatranju problematike upravljanja
energijom na PPOV-u misliti uglavnom na električnu
energiju.
| Podaci o troškovima za energiju nekog PPOV-a variraju
zavisno od izvora podataka;
|
2
PRIMER POTROŠNJE ENRGIJE
NA PPOV
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
(i) troškovi energije iznose 25-50% eksploatacionih
t šk
troškova
postrojenja,
t j j od
d ttoga 30-80%
30 80% otpada
t d samo
na sekundarno prečišćavanje procesom sa aktivnim
muljem (WEF, 1997);
(ii) u konvencionalnom procesu prečišćavanja
komunalnih otpadnih voda, sa postupkom
g prečišćavanja
p
j sa aktivnim muljem:
j
sekundarnog
55,6% energije se troši na aeraciju aktivnog mulja,
y 10,3% energije na primarni taložnik i pumpanje mulja i
y 3,7%
3 7% energije na sekundarni taložnik i recirkulaciju
aktivnog mulja (Metcalf i Eddy, 2003);
y
|
od eksploatacionih troškova PPOV-a na energiju
otpada 18% (Molinos-Senantea i dr
dr., 2010)
2010).
3
NA KORIŠĆENJE ENERGIJE U TRETMANU
PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA
(PPOV) ZNAČAJNO UTIČU
Veličina postrojenja,
p
j j ,
| Lokacija,
| Karakteristike otpadnih
voda,
| Nivo tretmana,
| Očuvanje
Oč anje energije i
strategije korišćenja,
| Vrsta izabranog
gp
procesa
tretmana, i
| Način rada.
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
Tipična potrošnja energije od
različitih procesa za
prečišćavanje
čišć
j otpadnih
t d ih voda
d
(kWh/mil. gal 951,1= J/m3)
4
UTROŠAK ENERGIJE NA PPOV-U
ZAVISI U NAJVEĆOJ MERI OD:
|
kapaciteta postrojenja; na primer, pokazano je, da utrošak energije za fazu
prečišćavanja otpadne vode sa aktivnim muljem, iskazan kao procentualni udeo
ukupno utrošene energije PPOV-a
PPOV a, jako zavisi od kapaciteta PPOV-a
PPOV a za kapacitete
manje od 57 000 do 80 000 m3/dan (tipičan efekat ekonomije obima), dok je za
PPOV-e većih kapaciteta udeo ukupnog utroška energije za postrojenje koji odlazi
na proces sa aktivnim muljem ostajao relativno konstantan (WEF, 2008a);
|
tipa korišćenog procesa prečišćavanja; na primer: lagune, i postupci sa
imobilisanim slojem, troše manje energije nego postupci sa suspendovanom
mikroflorom – aktivnim muljem (WEF, 1997);
|
nivoa prečišćavanja; na primer,
primer da li se stalo na sekundarnom prečišćavanju ili je
moralo biti primenjeno i tercijalno prečišćavanje: postrojenja koja imaju biološko
uklanjanje nutrijenata i filtraciju, koriste za 30% do 50% više električne
energije u odnosu na konvencionalno prečišćavanje sa aktivnim muljem
(Metcalf i Eddy
Eddy, 2003);
|
karakteristika otpadne vode koja se prečišćava; na primer, podaci sa 25
PPOV-a u SAD-u (sva postrojenja sadrže fazu prečišćavanja sa aktivnim muljem,
opseg
p g kapaciteta
p
p
postrojenja
j j od 9 800 do 1 147 000 m3/dan)) p
pokazuju
j da jje
prosečan utrošak energije za uklanjanje suspendovanih čestica (TSS) i BPK iz 5
otpadne vode iznosio 12 250 kJ/kg TSS i 13 015 kJ/kg BPK (Herman i Jeris, 1992).
ENERGETSKI UTICAJ NOVIH POSTUPAKA NA
PROCES PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA
(MODIFIKOVANO, PREMA METCALF I EDDY,
2003)
Postupak
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
Difuzeri sa malim prečnikom pora (za aeraciju)
Difuzeri sa veoma malim p
prečnikom p
pora ((za aeraciju)
j )
Sistemi za kontrolu rastvorenog kiseonika (u poređenju sa
manuelnom kontrolom)
Energetski efikasne duvaljke za vazduh
UV dezinfekcija
Membrane: Mikrofiltracija
Membrane: Reversna osmoza
Energetski uticaj
MJ/1000 m3
− 120 do − 140
− 170 do − 210
− 48 do − 95
− 95 do − 140
+ 48 do + 190
+ 190 do + 380
+ 950 do + 1900
Uticaj može da bude ili smanjenje potrebe za energijom (zbog
efikasnije opreme ili procesa), ili porast potrošnje energije zbog:
promene u zahtevanom kapacitetu prečišćavanja, višeg nivoa
prečišćavanja ili novih procesa čije se funkcionisanje zasniva na
prečišćavanja,
električnoij energiji, kao što je korišćenje membrane i UV dezinfekcija.
6
POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI
POSTROJENJA ZA PREČIŠĆAVANJE
OTPADNIH VODA
Veličina utroška energije
g j na postrojenjima
p
j j
za
prečišćavanje otpadnih voda, je dovoljan motiv za
iznalaženje i sprovođenje mera za smanjenje tog
utroška energije
energije, odnosno za povećanje
energetske efikasnosti PPOV-a.
| Primer razmera utroška energije na PPOV-ima su
podaci za SAD: procena je, da utrošena energija za
rad svih PPOV-a u SAD-u iznosi oko 1,5% ukupne
potrošnje električne energije u toj zemlji,
zemlji što
prevedeno na količinu električne energije iznosi preko
3000 MW ili godišnji troškovi energije od preko 1,5
milijardi
ilij di d
dolara
l
(J
(Josephs,
h 2012)
2012).
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
7
PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA
JE SAMO TROŠAK
Š
??!
|
Jasno je, da posmatrati prečišćavanje otpadnih voda samo sa
aspekta troškova prečišćavanja lako može da navede na to da je
prečišćavati otpadne vode samo trošak, od čega je samo jedan
korak do stava da to ne treba činiti,, jjer jje skupo
p i neisplativo.
p
|
Do tog stava nije teško doći, jer je utrošak energije za
prečišćavanje očigledan, lako merljiv, odnosno utrošak energije
ima kako ekonomisti kažu,
ima,
kažu tržišnu vrednost; dok vrednosti koje
se postižu prečišćavanjem otpadnih voda, a odnose se na
zaštitu okoline i koje su znatne, ostaju skrivene jer nemaju tržišnu
vrednost pa se obično i ne izračunavaju !!!!???
vrednost,
|
Ukoliko se u ukupan račun o radu PPOV-a uvedu, kvantifikovani
na odgovarajući način, i troškovi i učinci prećišćavanja otpadnih
voda (zaštita okoline, zaštita zdravlja); onda se dobija drugačija8
slika.
Jedan od primera
Gubitak
toplote
Influent
+
Aeracija
(100 kWh)
AEROBNI
Efluent,
2 10 kg HPK
2-10
100 kg HPK ≅ 35 m3 CH4
≅ 382 kWh
Mulj, 30-60 kg
Biogas 40-45 m3
(70% CH4)
Influent
100 kg COD
ANAEROBNI
Efluent,
10-20
10
20 kg HPK
Mulj, 5 kg
9
PRIMER
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
10
JEDAN OD PRIMERA: OSNOVNI TIPOVI
EKONOMSKIH INSTRUMENATA KOJI SE KORISTE
U KONTROLI ZAGAĐENJA:
|
|
Cena - tarife ili cene vode - treba da budu postavljene na nivou na kome
treba da pokriju cene za skupljanje i tretman i na taj način podstaknu
zagađivače
đi č d
da prihvate
ih t či
čiste
t tehnologije
t h l ij (uključujući
( klj č j ći reciklažu
ikl ž i ponovnu
upotrebu vode) i da eliminišu ili smanje produkciju otpada koji može dospeti
u vodna tela.
Naplata
p
za zagađenje
g
j - cene za zagađenje
g
j ili takse mogu
g biti definisane
kao “cene” koje se plaćaju za “upotrebu životne sredine”. Postoji više
vrsta naplata koje se sprovode u cilju kontrole od zagađenja:
y
y
y
y
|
a.) naplata za ispuštanje efluenta, npr. cene koje su bazirane na količini i/ili
p
p
polutanata;;
kvalitetu ispuštenih
b.) naplata korisnicima, npr. cene se plaćaju za upotrebu zajedničkog uređaja za
tretman otpadnih voda;
c.) cene produkcije, npr. cene bazirane na komponentama koje su štetne za
p
j ;
životnu sredinu kada se koriste kao sirovine ili se ispuštaju;
d.) administrativne naplate, npr. cene koje se plaćaju upravama.
Prodajna dozvola - u okviru ovog principa odgovorne vlasti postavljaju set
maksimalnih limita u ukupnoj dozvoljenoj emisiji polutanata. Ukupna
dozvoljena emisija je podeljena između zagađivača i njima se izdaje dozvola
za emitovanje ugovorene količine polutanata u okviru specificiranog
vremenskog perioda.
|
|
|
Novčane pomoći - takse za podsticaj (krediti za ulaganja,
poreske olakšice/odlaganja plaćanja).
plaćanja) To su garanti i
pozajmice za podsticanje zagađivača da redukuje količinu
ispuštenih otpadnih voda ulaganjem u različite vrste mera
k t l zagađenja.
kontrole
đ j
Depozit/refundujući sistem - korisnici vrše doplatu kada
nabavljaju potencijalno zagađujuće materije s tim što je
omogućeno refundovanje njihovog depozita kada ih vrate
u centre za reciklažu ili izvrše odgovarajuće odlaganje
istih.
Kaznene mere - instrumenti koji se koriste u cilju
navođenja zagađivača da se pokori standardima životne
sredine i regulativama
regulativama. Odnose se na naplate koje se vrše
kada zagađenje prevaziđe prihvatljiv nivo.
insistira se na principu da “zagađivač plaća”
traži se da u povraćaju troškova učestvuju
svi (industrija, ali i poljoprivreda i
domaćinstva)
SVAKAKO: EKONOMSKI INSTRUMENTI MORAJU
BITI POVEZANI I INTEGRISANI
Analiza postojećeg korišćenja vode,
uticaji i pritisci
Evaluacija programa uticaja
Identifikacija potencijalnih mera
Ciljevi životne sredine
Implementacija programa mera
Opravdanost pojedinih odstupanja
Identifikacija programa mera
PRIMER: EPA – NAČIN OBRAČUNA NAKNADE
COST-BENEFIT ANALYSIS
Jedna od metoda kojim se to postiže je tzv. analiza troškova i koristi
(engleski: cost-benefit analysis), često korišćen ekonomski instrument,
koji se može primeniti i na slučajeve prečišćavanja otpadnih voda.
|
Primer jedne takve analize troškova i koristi, na uzorku od 22 PPOV-a,
kapaciteta 1.000.000 do 8.000.000 m3/god, pokazao je da, čak i
slučaju
l č j da
d se prečišćena
čišć
otpadna
t d voda
d ponovo ne koristi
k i ti (u
( datom
d t
primeru je procenjeno, da u slučaju ponovnog korišćenja,
prečišćena otpadna voda ima tržišnu cenu od 0,345 €/m3), da je i
tada srednja vrednost neto profita posmatrana 22 PPOV
PPOV-a
a ipak
pozitivna: 0,1413 €/m3.
|
U slučaju da se 50% prečišćene otpadne vode prodaje radi
ponovnog korišćenja, što može biti realan scenario za aridne predele
sa sušnom klimom, u datom primeru je srednji neto profit porastao
na 0,3138 €/m3.
|
Prečišćavanje
j otpadnih
p
voda,, zavisno od lokalnih p
prilika,, može da
bude povoljno ne samo sa aspekta zaštite okoline, već i sa
ekonomskog aspekta (Molinos-Senantea i dr., 2010).
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
|
16
Sempra (Meksiko) - 1000 m3h-1.
Ovo je primer
kompletnog tretmana
koji je projektovan da
omogući upotrebu
sirove gradske otpadne
vode za tehničke
zahteve i proizvodnju
energije.
17
UZVODNO POSTROJENJE NA SENI – VALENTON 2 (FRANCUSKA)
kapacitet: 1 000 000 ES , T = 12-25°C.
NAPOMENA: svi obrtaji sa linije
mulja (V1 + V2) su injektovani
na V2 ulaz; originalni oblik
biološkog tanka rezultuje u
praktično zbijenozbijeno protočnom
sistemu; brzina u primarnom
taložniku znači da se čestični
ugljenik može održati
denitrifikacijom i efikasnošću
uklanjanja biološkog fosfora;
osetljivi delovi su prekriveni:
rezervaori za primarno
taloženje zgušnjivači i
taloženje,
rezervoari za mulj; mulj se
nakon tretiranja može koristiti u
poljoprivredne svrhe kao
fertilizer ili za obezbeđivanje
energije i parcijalna upotreba
tretirane vode iz V2 sistema
kao „industrijske“ vode nakon
tercijarne filtracije i UV
dezinfekcije.
18
Mere za povećanje energetske efikasnosti zahtevaju
poznavanje utroška energije na PPOV-u
PPOV u za razne faze
procesa prečišćavanja.
| Jedan od najboljih
j j načina da se razume trošenje
j energije
gj
na PPOV-u i sagleda potencijal povećanja energetske
efikasnosti i upravljanja energijom, je da se sprovede
ispitivanje (audit) energetskog aspekta postojećeg
postrojenja.
|
Prosečna vrednost totalne potrošnje energije: uključuje pumpanje, provetravanje,
grejanje
j j i osvetljenje
tlj j ,
Osnova
Protok različitih tokova na PPOV
Protok suspendovanih čestica (npr. aktivnog mulja)
Protok amo BPK
Dovod vazduha
Produkcija mulja (višak mulja)
Vrednost
1 394 kJ / m3
12 550 kJ / kg TSS
13 015 kJ / kg BPK
331.6 kJ / m3
793 645 kJ/ m3
26 523 kJ / kg
19
PREPORUKE ZA UŠTEDU ENERGIJE, ZASNOVANE NA
ISPITIVANJU (AUDIT) NEKOLIKO POSTROJENJA ZA
PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA U SADSAD U
(MODIFIKOVANO, PREMA METCALF I EDDY, 2004)
|
Instalisanje podesivih kontrolera brzine na pumpe i duvaljke (tz. frekfentni
regulator) za vazduh,
vazduh za prilagođavanje rada promenljivom protoku otpadne
vode
|
Instalisanje uređaja za praćenje i kontrolu rastvorenog kiseonika u
aeracionim tankovima
|
Provođenje periodične provere pumpi i popravka ili zamena neefikasnih
pumpi
|
Uključivanje generatora struje (kod sistema koji proizvode biogas) za vanredne
situacije tokom perioda vršne potrošnje, kako bi se smanjila potrošnja struje
iz mreže
|
Instalisanje uređaja za praćenje potrošnje električne energije
|
P
Promena
režima
ži
ili smanjenje
j j perioda
i d rada
d pumpii
|
Zamena predimenzionisanih elektromotora
|
Promena vremena izvođenja pojedinih operacija u periode sa smanjenom
potrošnjom električne energije (mimo perioda vršne potrošnje)
20
MOGUĆNOSTI ZA UŠTEDU ENERGIJE U
PROCESU SEKUNDARNOG PREČIŠĆAVANJA
OTPADNE VODE SA AKTIVNIM MULJEM
|
Analiza će biti svedena na prečišćavanje
p
j
postupkom aktivnog mulja
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
Zahtevi za energijom kod
postupka
p
p sa aktivnim
muljem
mgd x 3785 = m3/dan
21
BROJ REAKTORA
Ukoliko je PPOV izgrađen sa viškom kapaciteta (na
primer, da se obezbedi rezerva kapaciteta za
povećanu
ć
k liči otpadnih
količinu
t d ih voda
d u budućnosti
b d ć
ti i/ili
povećano opterećenje zagađenjem, ili zbog
(prevelikog) faktora sigurnosti), to ima često za
posledicu da je proces sa aktivnim muljem nedovoljno
opterećen.
| Ukoliko je izvodljivo da se opterećenje procesa
poveća do optimalnog nivoa, to može da dovede
do značajnih ušteda utroška energije.
| Kod velikih postrojenja, sa više bioloških reaktora
(aeracionih bazena) koji su u radu, može se
optimizacija procesa postići relativno lako:
isključivanjem jednog do dva reaktora.
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
22
|
Da će povećanje opterećenja do optimalnog nivoa
pozitivno uticati na energetsku efikasnost procesa sa
aktivnim muljem, indirektno potvrđuju i rezultati ispitivanja
energetske efikasnosti na uzorku od 176 PPOV-a u Španiji
(Hernández Sancho i dr.,
(Hernández-Sancho
dr 2011b): utvrđeno je da
energetska efikasnost procesa raste sa povećanjem
sadržaja organskih materija (HPK) u otpadnoj vodi
Srednja vrednost energetske efikasnosti za uklanjanje HPK
Uklanjanje HPK (g/m3)
Broj postrojenja
Srednja energetska efikasnost
Broj efikasnih postrojenja
% efikasnih postrojenja
Potrošnja energije (kWh/m3)
< 400
50
0,223
2
4,0
0,612
400-800
87
0,327
10
11,5
0,685
> 800
39
0,380
6
15,4
1,119
23
NITRIFIKACIJA.
Ukoliko je faza biološkog prečišćavanja u okviru
PPOV-a p
projektovana
j
da uklanja
j samo biorazgradljivo
g
j
organsko zagađenje (BPK), odnosno da nije
predviđeno uklanjanje nutrijenata u fazi tercijarnog
p
prečišćavanja;
j ;
| onda izraženija pojava nitrifikacije veoma
pogoršava energetsku efikasnost, jer se u tom
slučaju mora izvoditi veoma pojačana aeracija (koja
troši daleko najviše energije u okviru procesa), kako bi
se održala minimalno potrebna koncentracija
rastvorenog kiseonika u otpadnoj vodi koja se
obrađuje u aeracionom bazenu
| za nitrifikaciju se troši četiri puta više kiseonika
nego za uklanjanje BPK.
BPK
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
24
Do pojačavanja nitrifikacije u okviru procesa
sekundarnog
gp
prečišćavanja
j obično dolazi ukoliko jje
organsko opterećenje procesa prenisko i ako je starost
aktivnog mulja prevelika.
| Za predupređivanje nitrifikacije u procesu preporučuje se:
|
(i) održavanje organskog opterećenja na najvišem mogućem
nivou, a koji obezbeđuje željenu efikasnost uklanjanja BPK; uz
y (ii) istovremeno obezbeđivanje da koncentracija rastvorenog
kiseonika u aerobnom reaktoru ne pređe 2 mg/l.
y
|
Relativno je malo PPOV
PPOV-a
a opremljeno neophodnom
instrumentacijom i automatikom za takvo vođenje
procesa.
25
Efikasnost denitrifikacije
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
26
KONCENTRACIJA RASTVORENOG
KISEONIKA.
U mnogim PPOV-ima se koncentracija rastvorenog kiseonika
(DO) održava
dž
višom
iš
( d
(odnosno,
aeracija
ij u biološkom
bi l šk
reaktoru
kt
j
je
intenzivnija) nego što je neophodno; bilo da je razlog što ne
postoji automatika za održavanje odgovarajuće koncentracije DO,
bilo da se to radi iz razloga postizanja sigurnosti procesa
biološkog prečišćavanja.
|
Prevelika aeracija nije samo gubljenje energije (npr., potrebno je
dva puta više energije za prenos jedinične mase kiseonika u
otpadnu vodu koja se obrađuje pri koncentraciji DO od 5 mg/l
nego pri koncentraciji DO od 2 mg/l), već obično ima za
posledicu i slabu taloživost aktivnog mulja u sekundarnom
taložniku.
|
Minimalan utrošak energije za aeraciju se obezbeđuje
održavanjem minimalne potrebne koncentracije DO u
aeracionom bazenu, što je tipično u opsegu 1,5-2,5 mg/l.
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
|
27
Potrebna energija kao
funkcija mešane tečnosti i
ratvorenog kiseonika (DO)
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
28
OPTIMIZOVANJE SREDNJEG VREMENA
ZADRŽAVANJA AKTIVNOG MULJA.
Ušteda energije
g j se može p
postići i smanjivanjem
j
j
srednjeg vremena zadržavanja aktivnog mulja u
procesu, tzv. starosti mulja, do granice koja
obezbeđuje postizanje željene efikasnosti uklanjanja
BPK; naravno, ukoliko nije potrebno da se
istovremeno sa uklanjanjem BPK izvodi i nitrifikacija,
kada je neophodna dovoljno velika starost mulja.
| Kolika starost mulja će biti optimalna, to zavisi
prvenstveno od temperature otpadne vode koja se
prečišćava.
| Treba paziti, da premala starost mulja ne izazove
dobijanje mulja slabih taložnih karakteristika.
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
29
UNOS ENERGIJE U BIOLOŠKI
REAKTOR PO JEDINICI ZAPREMINE.
Količina unete energije
g j u biološki reaktor mora
da bude dovoljna da obezbedi dobro mešanje i
prenos kiseonika.
| Postoji
P t ji minimalan
i i l unos energije
ij koji
k ji obezbeđuje
b b đ j
da flokule aktivnog mulja budu u suspenziji (za
mehaničke aeratore navodi se vrednost od 60 kW
po 1000 m3 sadržaja reaktora);
| ako unos energije pređe maksimalno dozvoljenu
vrednost (za mehaničke aeratore 90 kW po
1000 m3) dolazi do kidanja flokula aktivnog mulja,
što rezultira slabom taloživošću mulja.
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
30
Potreba za energijom
mešenja zapremine u
biorektoru
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
31
SISTEMI ZA AERACIJU.
Aeracija troši najviše energije u okviru PPOV-a; samim tim
su u načinu izvođenja aeracije i sadržane najveće
potencijalne
t
ij l uštede
št d utroška
t šk energije
ij na PPOV-u.
PPOV
| Dva su osnovna načina izvođenja aeracije:
|
(i) mehaničkim (površinskim) aeratorima,
aeratorima i
y (ii) difuzerima komprimovanog vazduha/kiseonika.
y
|
Postoje i sistemi koji kombinuju snažno mešanje
vode, obično obezbeđeno jakom pumpom, sa
uvođenjem vazduha/kiseonika u mlaz vode, čime se
obezbeđuje
j i mešanje
j i aeracija
j sadržaja
j reaktora.
32
UŠTEDA ENERGIJE KOD
POVRŠINSKIH AERATORA POSTIŽE SE:
( ) opremanjem
(i)
p
j
motora aeratora sa frekventnim
regulatorima broja obrtaja, kako bi se intenzitet
aeracije održavao na neophodnom minimumu; i
| (ii) podizanjem
di
j
ili spuštanjem
št j
preliva
li na
aeracionom bazenu, čime se reguliše uronjenost
impelera mehaničkog aeratora i time i intenzitet
aeracije i potrošnja energije na aeratoru.
| Aeracija otpadne vode difuzerima je preovlađujući
način aeracije u savremenoj praksi.
praksi Navodi se,
se da je
u energetskom pogledu to efikasniji vid aeracije nego
korišćenje mehaničkih aeratora (Hernández-Sancho i
dr., 2011b).
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
33
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
34
Energetska efikasnost difuzera zavisi od niza faktora:
|
(i) karakteristika otpadne vode (na primer, efikasnost prenosa kiseonika umanjuje: prisustvo
deterdženata povećan sadržaj rastvorenih materija i suspendovanih čestica,
deterdženata,
čestica gvožđe i
mangan);
|
(ii) veličina mehurića vazduha (finiji mehurići povećavaju efikasnost prenosa kiseonika, ali
tu postoji granica zbog povećanja utroška energije na finijim difuzerima i lakšeg prljanja finijih
difuzera;
|
(iii) brzine protoka vazduha u difuzeru (premala brzina vazduha može da dovede do
zapušavanja pora na difuzeru i taloženja aktivnog mulja u aeracionom bazenu; a prevelika
brzina smanjuje efikasnost prenosa kiseonika kod finih difuzera i dovodi do porasta utroška
energije);
energije)
|
(iv) „gustine“ postavljanja difuzera, odnosno broj difuzera po jedinici površine aeracionog
bazena (smatra se da je bolje da su difuzeri gušće postavljeni i da im je brzina protoka
vazduha manja);
|
(v) prljanje difuzera, do koga može doći i na „vazdušnoj strani“, naročito kod difuzera sa
finijim porama, usled nečistoća u vazduhu i nečistoća iz cevovoda vazduha; i na „vodenoj
strani“, u zavisnosti od karakteristika otpadne vode;
|
( ) regulacija
(vi)
g
j p
protoka vazduha: isključivanjem
j
j
pojedinih
p
j
duvaljki
j za vazduh, ugradnjom
g
j
frekventnih regulatora na motore duvaljki ili prigušivanjem protoka vazduha;
|
(vii) ugradnjom dodatnih mešalica (po pravilu uronjenih horizontalnih mešalica), čime se
mogu postići znatne energetske uštede, jer se aeracija difuzera oslobađa funkcije mešanja
sadržaja
j aeracionog
g tanka,, tako da se aeracija
j može p
prigušiti
g
ili sasvim isključiti
j
up
periodu
35
smanjene potrebe za kiseonikom.
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
Potrebna p
potrošnja
j energije
g j kod različitih difuzera
36
PUMPE
U okviru biološkog prečišćavanja aktivnim muljem,
zavisno od primenjenog procesa i konfiguracije
postrojenja, obavlja se transport otpadne vode i mulja,
što se obavlja pumpama za:
| (i) transfer otpadne vode u proces biološkog
prečišćavanja,
| (ii) povratni aktivni mulj,
mulj
| (iii) višak aktivnog mulja i
| ((iv)) internu recirkulaciju.
j
|
37
PUMPE ZA TRANSFER OTPADNE
VODE
Pumpe
p za transfer otpadne
p
vode su p
po p
pravilu
projektovane da obezbede mogućnost
kontinualnog variranja protoka otpadne vode.
| Postoji
P t ji niz
i načina
či da
d se poveća
ć energetska
t k
efikasnost tih pumpi, a neki od njih su:
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
( ) rad p
(i)
pumpi
p što jje moguće
g
bliže p
projektovanom
j
kapacitetu (na primer, bolje je da dve pumpe rade na
90% kapaciteta, nego tri na 60%);
y (ii) smanjenje veličine impelera pumpe, ukoliko
pumpa stalno radi na donjem kraju opsega svog
kapaciteta;
y (iii) ugradnja frekventnog regulatora broja obrtaja na
motor pumpe koji ima samo jednu brzinu obrtanja.
y
38
PRIMER Pumpe za
transfer otpadne vode
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
39
PUMPE ZA POVRATNI AKTIVNI MULJ
Preporučljivi načini da se poveća energetska efikasnost
pumpi
p su slični načinima kojij su p
prethodno razmotreni
ovih p
kod pumpi za transfer otpadne vode.
| Može se tome dodati još i preporuka da se, ako se može,
k i ti posebna
koristi
b pumpa za svaki
ki sekundarni
k d
i taložnik,
t l ž ik
zato što u tom slučaju pumpa radi sa punim nivoom u
taložniku što joj obezbeđuje maksimalni mogući pritisak na
usisnoj grani.
|
40
PUMPE ZA VIŠAK AKTIVNOG
MULJA
Za smanjenje
j j utroška energije
g j ovih p
pumpi
p
preporučuje se ugradnja frekventnog regulatora
motora pumpe.
| Sem
S
t
toga,
ukazuje
k
j se na mogući
ći način
či smanjenja
j j
troškova za električnu energiju, tako što se pumpe
uključuju, ako to ne utiče negativno na proces
prečišćavanja, u periodu niže tarife za utrošenu
električnu energiju; a pogotovo da se ne uključuju u
periodu vršne potrošnje električne energije u procesu
prečišćavanja (probijanje dozvoljenog limita potrošnje
struje dovodi do plaćanja znatno većeg računa za
struju,
t j kako
k k to
t vrlo
l dobro
d b znaju
j ljudi
lj di iz
i prakse).
k )
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
41
PUMPE ZA INTERNU RECIRKULACIJU.
Pojedini procesi biološkog prečišćavanja koji
obuhvataju i uklanjanje nutrijenata primenjuju
internu recirkulaciju.
| Preporučuje
p
j se, da se ugradi
g
frekventni regulator
g
obrtaja na motor takve pumpe, ili da se koristi motor
sa dve brzine; a šta od toga odabrati, odlučuje se na
osnovu analize troškova životnog ciklusa pumpe.
pumpe
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
42
INSTRUMENTACIJA I AUTOMATSKA
KONTROLA PROCESA.
Automatska kontrola procesa prečišćavanja sa aktivnim
muljem (uostalom, automatska kontrola celokupnog procesa
prečišćavanja
čišć
j otpadnih
t d ih voda)
d ) jje svakako
k k ključni
klj č i način
či za
postizanje veće energetske efikasnosti procesa
prečišćavanja.
|
Automatska
A
t
t k kontrola
k t l je
j vezana za odgovarajuće
d
j ć senzore, kao
k
što je
(i) merenje rastvorenog kiseonika u reaktorskoj tečnosti, preko
čega se reguliše intenzitet aeracije ili
y (ii) merenje protoka preko čega se reguliše rad pumpi.
y
|
Da bi automatska kontrola bila uspešna, moraju se obezbediti
odgovarajući
d
j ći preduslovi,
d l i kao
k što
št je:
j
(i) pravilna instalacija, kalibracija i održavanje senzora i
y (ii) obezbeđivanje uslova sredine za opremu automatike, na
primer da nema velike vlage,
vlage da nije oprema izložena dejstvu
korozivnih agenasa, kao što je vodonik-sulfid, itd.
y
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
|
43
PRIMER: Automatskog održavanja procesa
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
44
ODRŽAVANJE OPREME.
Povećanje
j energetske
g
efikasnosti PPOV-a ne
može se u potpunosti ostvariti bez odgovarajućeg
održavanja opreme.
| Pogotovo
P
t
j važno
je
ž preventivno
ti
održavanje
dž
j opreme,
čime se mogu preduprediti povećani troškovi za
energiju u mnogim slučajevima, na primer u slučaju
filtera za vazduh i difuzera sa malim prečnikom pora,
tj. sa finim mehurićima vazduha.
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
45
PLAN UPRAVLJANJA ENERGIJOM (EMP)
OBUHVATA SLEDEĆE KORAKE:
Početno istraživanje. Površan pregled da se utvrdi da li i gde
postoje ekscesi i zloupotreba korišćenja energije. Ovo početno
istarživanje biće indetifikovano ako EMP bude razvijen.
|
Energetska revizija. Energetska revizija inicira EMP i sastoji se
od dve podgrupe:
Prikupljanje podataka i analiza podataka. Zajedno definišu ono što
postoji, šta su operativni postupci i gde i kako se energija koristi.
y Energetska revizija uspostavlja osnovne informacije potrebne baze
podataka za efikasan razvoj EMP.
y
|
Razvoj EMP. Ovaj korak prestavlja pravac za program i određuje
da li su potrebni dodatni troškovi za zamenu opreme i za
profesionalne konsultacije.
|
Implementirati EMP. U ovoj završnoj fazi, EMP razvijen
specijalno za PPOV se realizuje i prati njegova realizacija.
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
|
46
STUDIJA SLUČAJA
Istraživanja su bila na postrojenju od 0,145 m3/s za
prečišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih voda.
voda
| Sekundarni tretman uključuje četiri biološka reaktora i
dva naknadna (sekundarna) taložnika
|
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
47
|
Kao deo multifaznog naprednog
tretmana otpadnih voda, biološki reaktori
su rekonfigurisani
k fi i
id
da modifikuju
difik j proces
kontakne stabilizacije sa stabilizacijonom
zone
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
Rezultati
e u a sstudija
ud ja su
pokazali da je potreban
manji protok gasa u
drugom sistemu da održi
koncentraciju DO 2,0
20
mg/L,
što predstavjla
procenjujuću
p
j j
uštedu
energije od 18%.
48
Iz svega
g razmatranog,
g, jjasno se zaključuje,
j
j , da
značajan prostor za uštedu na troškovima
energije nekog PPOV-a, odnosno za povećanje
energetske efikasnosti,
efikasnosti
| U velikom broju slučajeva postoji i da je stvar
odgovarajućeg upravljanja energijom da se
mogućnosti smanjenja utroška energije na PPOV-u
iskoriste i primene odgovarajuće mere povećanja
energetske efikasnosti postrojenja.
postrojenja
|
WW 201
14., Novi Sad, 2
2-5. septembarr 2014.
49
WW 201
14., Novi Sad, 2-5. septembarr 2014.
HVALA NA PAŽNJI!
50
Download

Upravljanje energijom na postrojenju za