upravljanje energijom na postrojenju za prečišćavanje otpadnih

Škola za zaštitu životne sredine, Water Workshop - Kvalitet voda Novi Sad, 2-5. septembar, 2014.

WW

UPRAVLJANJEUPRAVLJANJE ENERGIJOMENERGIJOMNA NA POSTROJENJUPOSTROJENJU ZAZA

2014., Novi S

a

PREČIŠĆAVANJEPREČIŠĆAVANJE OTPADNIHOTPADNIHVODAVODA

ad, 2-5. septem

Dr Mile Klašnja (TF Novi Sad)Dr Božo Dalmacija (PMF Novi Sad)

1

mbar 2014.

PPOTROŠNJAOTROŠNJA ENERGIJEENERGIJE

U utrošku energije u postrojenju za prečišćavanje otpadnih voda (PPOV) dominira utrošak električneotpadnih voda (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 varirajuPodaci o troškovima za energiju nekog PPOV-a variraju zavisno od izvora podataka;

2

PRIMER POTROŠNJE ENRGIJENA PPOV

(i) troškovi energije iznose 25-50% eksploatacionih t šk t j j d t 30 80% t dtroškova postrojenja, od toga 30-80% otpada samo na sekundarno prečišćavanje procesom sa aktivnim muljem (WEF, 1997);

WW

201

(ii) u konvencionalnom procesu prečišćavanja komunalnih otpadnih voda, sa postupkom sekundarnog prečišćavanja sa aktivnim muljem:

14., Novi S

ad, 2g p j j55,6% energije se troši na aeraciju aktivnog mulja, 10,3% energije na primarni taložnik i pumpanje mulja i 3 7% energije na sekundarni taložnik i recirkulaciju

2-5. septembar3,7% energije na sekundarni taložnik i recirkulaciju

aktivnog mulja (Metcalf i Eddy, 2003); od eksploatacionih troškova PPOV-a na energiju otpada 18% (Molinos-Senantea i dr 2010)

r 2014.

otpada 18% (Molinos-Senantea i dr., 2010). 3

NA KORIŠĆENJE ENERGIJE U TRETMANUPREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA(PPOV) ZNAČAJNO UTIČU

Veličina postrojenja,p j j ,Lokacija,Karakteristike otpadnih

WW

201

voda,Nivo tretmana,Oč anje energije i

14., Novi S

ad, 2Očuvanje energije istrategije korišćenja,Vrsta izabranog procesa

2-5. septembarg p

tretmana, iNačin rada.

r2014.Tipična potrošnja energije od različitih procesa za

čišć j t d ih d 4prečišćavanje otpadnih voda(kWh/mil. gal 951,1= J/m3)

UTROŠAK ENERGIJE NA PPOV-UZAVISI U NAJVEĆOJ MERI OD: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 jako zavisi od kapaciteta PPOV-a za kapaciteteukupno utrošene energije PPOV a, jako zavisi od kapaciteta 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 da li se stalo na sekundarnom prečišćavanju ili jenivoa prečišćavanja; na 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 2003);(Metcalf i 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 kapaciteta postrojenja od 9 800 do 1 147 000 m3/dan) pokazuju da je p g p p j j ) p j jprosečan utrošak energije za uklanjanje suspendovanih čestica (TSS) i BPK iz otpadne vode iznosio 12 250 kJ/kg TSS i 13 015 kJ/kg BPK (Herman i Jeris, 1992).

5

ENERGETSKI UTICAJ NOVIH POSTUPAKA NAPROCES PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA(MODIFIKOVANO, PREMA METCALF I EDDY, 2003)

Energetski uticajPostupak Energetski uticajMJ/1000 m3

Difuzeri sa malim prečnikom pora (za aeraciju) − 120 do − 140Difuzeri sa veoma malim prečnikom pora (za aeraciju) − 170 do − 210

WW

201p p ( j )Sistemi za kontrolu rastvorenog kiseonika (u poređenju sa manuelnom kontrolom) − 48 do − 95

Energetski efikasne duvaljke za vazduh − 95 do − 140UV dezinfekcija + 48 do + 190

14., Novi S

ad, 2UV dezinfekcija + 48 do + 190Membrane: Mikrofiltracija + 190 do + 380Membrane: Reversna osmoza + 950 do + 1900

2-5. septembarr 2014.

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 6prečišćavanja, ili novih procesa čije se funkcionisanje zasniva na električnoij energiji, kao što je korišćenje membrane i UV dezinfekcija.

POVEĆANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTIPOSTROJENJA ZA PREČIŠĆAVANJEOTPADNIH VODA

Veličina utroška energije na postrojenjima za g j p j jprečišćavanje otpadnih voda, je dovoljan motiv za iznalaženje i sprovođenje mera za smanjenje tog utroška energije odnosno za povećanje

WW

201utroška energije, odnosno za povećanje energetske efikasnosti PPOV-a. Primer razmera utroška energije na PPOV-ima su

14., Novi S

ad, 2

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 što

2-5. septembarpotrošnje električne energije u toj zemlji, što

prevedeno na količinu električne energije iznosi preko 3000 MW ili godišnji troškovi energije od preko 1,5

ilij di d l (J h 2012)

r 2014.

milijardi dolara (Josephs, 2012). 7

PPREČIŠĆAVANJEREČIŠĆAVANJE OTPADNIHOTPADNIH VODAVODAŠŠ ??!??!JEJE SAMOSAMO TROŠAKTROŠAK ??!??!

Jasno je, da posmatrati prečišćavanje otpadnih voda samo saaspekta troškova prečišćavanja lako može da navede na to da je prečišćavati otpadne vode samo trošak, od čega je samo jedankorak do stava da to ne treba činiti, jer je skupo i neisplativo. , j j p pDo tog stava nije teško doći, jer je utrošak energije zaprečišćavanje očigledan, lako merljiv, odnosno utrošak energijeima kako ekonomisti kažu tržišnu vrednost; dok vrednosti kojeima, kako ekonomisti kažu, tržišnu vrednost; dok vrednosti kojese postižu prečišćavanjem otpadnih voda, a odnose se nazaštitu okoline i koje su znatne, ostaju skrivene jer nemaju tržišnuvrednost pa se obično i ne izračunavaju !!!!???vrednost, pa se obično i ne izračunavaju !!!!???Ukoliko se u ukupan račun o radu PPOV-a uvedu, kvantifikovanina odgovarajući način, i troškovi i učinci prećišćavanja otpadnih

8voda (zaštita okoline, zaštita zdravlja); onda se dobija drugačijaslika.

Jedan od primeraJedan od primera

Gubitak toplote

AEROBNIEfluent,2 10 kg HPK

Influent +

Aeracija(100 kWh)

Mulj, 30-60 kg

2-10 kg HPK

100 kg HPK ≅ 35 m3 CH4≅ 382 kWh

Biogas 40-45 m3

(70% CH4)

Influent

ANAEROBNIEfluent,10-20 kg HPK

100 kg COD

Mulj, 5 kg

10 20 kg HPK9

PRIMERW

W 20114., N

ovi Sad, 22-5. septem

barr 2014.

10

JEDAN OD PRIMERA: OSNOVNI TIPOVIEKONOMSKIH INSTRUMENATA KOJI SE KORISTEU 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

đi č d ih t či t t h l ij ( klj č j ći ikl ž izagađivače da prihvate čiste tehnologije (uključujući reciklažu i ponovnu upotrebu vode) i da eliminišu ili smanje produkciju otpada koji može dospeti u vodna tela.Naplata za zagađenje - cene za zagađenje ili takse mogu biti definisane p g j g j gkao “cene” koje se plaćaju za “upotrebu životne sredine”. Postoji više vrsta naplata koje se sprovode u cilju kontrole od zagađenja:

a.) naplata za ispuštanje efluenta, npr. cene koje su bazirane na količini i/ili kvalitetu ispuštenih polutanata; p p ;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 životnu sredinu kada se koriste kao sirovine ili se ispuštaju; p j ;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 dozvoladozvoljena 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) To su garanti iporeske olakšice/odlaganja plaćanja). To su garanti i pozajmice za podsticanje zagađivača da redukuje količinu ispuštenih otpadnih voda ulaganjem u različite vrste mera k t l đ jkontrole zagađenja. 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 Odnose se na naplate koje se vršesredine i 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 učestvujutraži se da u povraćaju troškova učestvuju svi (industrija, ali i poljoprivreda i domaćinstva)domaćinstva)

SVAKAKO: EKONOMSKI INSTRUMENTI MORAJUBITI POVEZANI I INTEGRISANIBITI POVEZANI I INTEGRISANI

Analiza postojećeg korišćenja vode, uticaji i pritisci

Evaluacija programa uticaja Identifikacija potencijalnih meraEvaluacija programa uticaja

Ciljevi životne sredine

Opravdanost pojedinih odstupanjaImplementacija programa mera

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 il č j d čišć t d d k i ti ( d t

WW

201

slučaju da se prečišćena otpadna voda ponovo ne koristi (u datomprimeru je procenjeno, da u slučaju ponovnog korišćenja, prečišćena otpadna voda ima tržišnu cenu od 0,345 €/m3), da je itada srednja vrednost neto profita posmatrana 22 PPOV-a ipak

14., Novi S

ad, 2tada srednja vrednost neto profita posmatrana 22 PPOV a ipakpozitivna: 0,1413 €/m3. U slučaju da se 50% prečišćene otpadne vode prodaje radiponovnog korišćenja, što može biti realan scenario za aridne predele

2-5. septembarponovnog korišćenja, što može biti realan scenario za aridne predele

sa sušnom klimom, u datom primeru je srednji neto profit porastaona 0,3138 €/m3.Prečišćavanje otpadnih voda, zavisno od lokalnih prilika, može da

r 2014.

j p , p ,bude povoljno ne samo sa aspekta zaštite okoline, već i saekonomskog aspekta (Molinos-Senantea i dr., 2010).

16

Sempra (Meksiko) - 1000 m3h-1.

Ovo je primer kompletnog tretmana koji je projektovan da omogući upotrebuomogući 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 linijeNAPOMENA: svi obrtaji sa linije mulja (V1 + V2) su injektovani na V2 ulaz; originalni oblik biološkog tanka rezultuje u praktično zbijeno protočnompraktično zbijeno- protočnom sistemu; brzina u primarnom taložniku znači da se čestični ugljenik može održati denitrifikacijom i efikasnošćudenitrifikacijom i efikasnošću uklanjanja biološkog fosfora; osetljivi delovi su prekriveni: rezervaori za primarno taloženje zgušnjivači italoženje, zgušnjivači i rezervoari za mulj; mulj se nakon tretiranja može koristiti u poljoprivredne svrhe kao fertilizer ili za obezbeđivanjefertilizer ili za obezbeđivanje energije i parcijalna upotreba tretirane vode iz V2 sistema kao „industrijske“ vode nakon tercijarne filtracije i UV

18

tercijarne filtracije i UV dezinfekcije.

Mere za povećanje energetske efikasnosti zahtevajupoznavanje utroška energije na PPOV u za razne fazepoznavanje utroška energije na PPOV-u za razne faze procesa prečišćavanja. Jedan od najboljih načina da se razume trošenje energijej j j g jna PPOV-u i sagleda potencijal povećanja energetskeefikasnosti i upravljanja energijom, je da se sprovedeispitivanje (audit) energetskog aspekta postojećegispitivanje (audit) energetskog aspekta postojećegpostrojenja.

Prosečna vrednost totalne potrošnje energije: uključuje pumpanje, provetravanje, j j i tlj j

Osnova VrednostProtok različitih tokova na PPOV 1 394 kJ / m3

grejanje i osvetljenje ,

Protok suspendovanih čestica (npr. aktivnog mulja) 12 550 kJ / kg TSSProtok amo BPK 13 015 kJ / kg BPKDovod vazduha 331.6 kJ / m3

19Produkcija mulja (višak mulja) 793 645 kJ/ m3

26 523 kJ / kg

PREPORUKE ZA UŠTEDU ENERGIJE, ZASNOVANE NAISPITIVANJU (AUDIT) NEKOLIKO POSTROJENJA ZAPREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA U SAD UPREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA U SAD-U(MODIFIKOVANO, PREMA METCALF I EDDY, 2004)

Instalisanje podesivih kontrolera brzine na pumpe i duvaljke (tz. frekfentni regulator) za vazduh za prilagođavanje rada promenljivom protoku otpadneregulator) za vazduh, za prilagođavanje rada promenljivom protoku otpadnevodeInstalisanje uređaja za praćenje i kontrolu rastvorenog kiseonika u aeracionim tankovimaProvođenje periodične provere pumpi i popravka ili zamena neefikasnihpumpiUključivanje generatora struje (kod sistema koji proizvode biogas) za vanrednesituacije tokom perioda vršne potrošnje, kako bi se smanjila potrošnja strujeiz mrežeInstalisanje uređaja za praćenje potrošnje električne energijeP ži ili j j i d d iPromena režima ili smanjenje perioda rada pumpiZamena predimenzionisanih elektromotoraPromena vremena izvođenja pojedinih operacija u periode sa smanjenompotrošnjom električne energije (mimo perioda vršne potrošnje)potrošnjom električne energije (mimo perioda vršne potrošnje) 20

MOGUĆNOSTI ZA UŠTEDU ENERGIJE UPROCESU SEKUNDARNOG PREČIŠĆAVANJAOTPADNE VODE SA AKTIVNIM MULJEM

Analiza će biti svedena na prečišćavanje p jpostupkom aktivnog mulja

WW

20114., Novi S

ad, 22-5. septembar

Zahtevi za energijom kod postupka sa aktivnim r 2014.

p pmuljemmgd x 3785 = m3/dan

21

BROJ REAKTORA

Ukoliko je PPOV izgrađen sa viškom kapaciteta (naprimer, da se obezbedi rezerva kapaciteta za

ć k liči t d ih d b d ć ti i/ilipovećanu količinu otpadnih voda u budućnosti i/ilipovećano opterećenje zagađenjem, ili zbog(prevelikog) faktora sigurnosti), to ima često za

WW

201

posledicu da je proces sa aktivnim muljem nedovoljnoopterećen. Ukoliko je izvodljivo da se opterećenje procesa

14., Novi S

ad, 2Ukoliko je izvodljivo da se opterećenje procesapoveća do optimalnog nivoa, to može da dovededo značajnih ušteda utroška energije.

2-5. septembar

Kod velikih postrojenja, sa više bioloških reaktora(aeracionih bazena) koji su u radu, može se optimizacija procesa postići relativno lako:

r 2014.

optimizacija procesa postići relativno lako: isključivanjem jednog do dva reaktora.

22

Da će povećanje opterećenja do optimalnog nivoapozitivno uticati na energetsku efikasnost procesa sapozitivno uticati na energetsku efikasnost procesa saaktivnim muljem, indirektno potvrđuju i rezultati ispitivanjaenergetske efikasnosti na uzorku od 176 PPOV-a u Španiji(Hernández Sancho i dr 2011b): utvrđeno je da(Hernández-Sancho i dr., 2011b): utvrđeno je daenergetska efikasnost procesa raste sa povećanjemsadržaja organskih materija (HPK) u otpadnoj vodi

Srednja vrednost energetske efikasnosti za uklanjanje HPK

Uklanjanje HPK (g/m3) < 400 400-800 > 800Broj postrojenja 50 87 39Srednja energetska efikasnost 0,223 0,327 0,380Broj efikasnih postrojenja 2 10 6Broj efikasnih postrojenja 2 10 6% efikasnih postrojenja 4,0 11,5 15,4Potrošnja energije (kWh/m3) 0,612 0,685 1,119

23

NITRIFIKACIJA.NITRIFIKACIJA.Ukoliko je faza biološkog prečišćavanja u okviruPPOV-a projektovana da uklanja samo biorazgradljivop j j g jorgansko zagađenje (BPK), odnosno da nijepredviđeno uklanjanje nutrijenata u fazi tercijarnogprečišćavanja;

WW

201p j ;onda izraženija pojava nitrifikacije veomapogoršava energetsku efikasnost, jer se u tom slučaju mora izvoditi veoma pojačana aeracija (koja

14., Novi S

ad, 2slučaju mora izvoditi veoma pojačana aeracija (kojatroši daleko najviše energije u okviru procesa), kako bi se održala minimalno potrebna koncentracijarastvorenog kiseonika u otpadnoj vodi koja se

2-5. septembarrastvorenog kiseonika u otpadnoj vodi koja se

obrađuje u aeracionom bazenuza nitrifikaciju se troši četiri puta više kiseonikanego za uklanjanje BPK

r 2014.

nego za uklanjanje BPK. 24

Do pojačavanja nitrifikacije u okviru procesasekundarnog prečišćavanja obično dolazi ukoliko je g p j jorgansko opterećenje procesa prenisko i ako je starostaktivnog mulja prevelika. Za predupređivanje nitrifikacije u procesu preporučuje se:Za predupređivanje nitrifikacije u procesu preporučuje se:

(i) održavanje organskog opterećenja na najvišem mogućemnivou, a koji obezbeđuje željenu efikasnost uklanjanja BPK; uz(ii) istovremeno obezbeđivanje da koncentracija rastvorenogkiseonika u aerobnom reaktoru ne pređe 2 mg/l.

Relativno je malo PPOV-a opremljeno neophodnomRelativno je malo PPOV a opremljeno neophodnominstrumentacijom i automatikom za takvo vođenjeprocesa.

25Efikasnost denitrifikacije

WW

20114., Novi S

ad, 22-5. septembarr 2014.

26

KONCENTRACIJA RASTVORENOGKISEONIKA.

U mnogim PPOV-ima se koncentracija rastvorenog kiseonika(DO) d ž iš ( d ij bi l šk kt j(DO) održava višom (odnosno, aeracija u biološkom reaktoru 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

WW

201bilo da se to radi iz razloga postizanja sigurnosti procesabiološkog prečišćavanja. Prevelika aeracija nije samo gubljenje energije (npr., potrebno je dva puta više energije za prenos jedinične mase kiseonika u

14., Novi S

ad, 2dva 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 zaposledicu i slabu taloživost aktivnog mulja u sekundarnom

2-5. septembarposledicu i slabu taloživost aktivnog mulja u sekundarnom

taložniku. Minimalan utrošak energije za aeraciju se obezbeđujeodržavanjem minimalne potrebne koncentracije DO u

r 2014.

održavanjem minimalne potrebne koncentracije DO u aeracionom bazenu, što je tipično u opsegu 1,5-2,5 mg/l. 27

Potrebna energija kao funkcija mešane tečnosti i ratvorenog kiseonika (DO)ratvorenog kiseonika (DO)

WW

20114., Novi S


28

OPTIMIZOVANJE SREDNJEG VREMENAZADRŽAVANJA AKTIVNOG MULJA.

Ušteda energije se može postići i smanjivanjemg j p j jsrednjeg vremena zadržavanja aktivnog mulja u procesu, tzv. starosti mulja, do granice kojaobezbeđuje postizanje željene efikasnosti uklanjanja

WW

201obezbeđuje postizanje željene efikasnosti uklanjanjaBPK; naravno, ukoliko nije potrebno da se istovremeno sa uklanjanjem BPK izvodi i nitrifikacija,

14., Novi S

ad, 2

kada je neophodna dovoljno velika starost mulja. Kolika starost mulja će biti optimalna, to zavisiprvenstveno od temperature otpadne vode koja se

2-5. septembarprvenstveno od temperature otpadne vode koja se

prečišćava. Treba paziti, da premala starost mulja ne izazove

r 2014.

dobijanje mulja slabih taložnih karakteristika. 29

UNOS ENERGIJE U BIOLOŠKIREAKTOR PO JEDINICI ZAPREMINE.

Količina unete energije u biološki reaktor morag jda bude dovoljna da obezbedi dobro mešanje iprenos kiseonika. P t ji i i l ij k ji b b đ j

WW

201

Postoji minimalan unos energije koji obezbeđujeda flokule aktivnog mulja budu u suspenziji (zamehaničke aeratore navodi se vrednost od 60 kW

14., Novi S

ad, 2

po 1000 m3 sadržaja reaktora); ako unos energije pređe maksimalno dozvoljenuvrednost (za mehaničke aeratore 90 kW po

2-5. septembarvrednost (za mehaničke aeratore 90 kW po

1000 m3) dolazi do kidanja flokula aktivnog mulja, što rezultira slabom taloživošću mulja.

r 2014.

30

Potreba za energijom mešenja zapremine u biorektoru

WW

201

biorektoru

14., Novi S


31

SISTEMI ZA AERACIJU.Aeracija troši najviše energije u okviru PPOV-a; samim timsu u načinu izvođenja aeracije i sadržane najveće

t ij l št d t šk ij PPOVpotencijalne uštede utroška energije na PPOV-u. Dva su osnovna načina izvođenja aeracije:

(i) mehaničkim (površinskim) aeratorima i(i) mehaničkim (površinskim) aeratorima, i(ii) difuzerima komprimovanog vazduha/kiseonika.

Postoje i sistemi koji kombinuju snažno mešanjevode, obično obezbeđeno jakom pumpom, sauvođenjem vazduha/kiseonika u mlaz vode, čime se obezbeđuje i mešanje i aeracija sadržaja reaktora.j j j j

32

UŠTEDA ENERGIJE KODPOVRŠINSKIH AERATORA POSTIŽE SE:

(i) opremanjem motora aeratora sa frekventnim( ) p jregulatorima broja obrtaja, kako bi se intenzitetaeracije održavao na neophodnom minimumu; i(ii) di j ili št j li

WW

201

(ii) podizanjem ili spuštanjem preliva naaeracionom bazenu, čime se reguliše uronjenostimpelera mehaničkog aeratora i time i intenzitet

14., Novi S

ad, 2

aeracije i potrošnja energije na aeratoru.Aeracija otpadne vode difuzerima je preovlađujućinačin aeracije u savremenoj praksi Navodi se da je

2-5. septembarnačin aeracije u savremenoj praksi. Navodi se, da je

u energetskom pogledu to efikasniji vid aeracije negokorišćenje mehaničkih aeratora (Hernández-Sancho i

r 2014.

dr., 2011b). 33

WW

20114., Novi S


34

Energetska efikasnost difuzera zavisi od niza faktora: (i) karakteristika otpadne vode (na primer, efikasnost prenosa kiseonika umanjuje: prisustvodeterdženata povećan sadržaj rastvorenih materija i suspendovanih čestica gvožđe ideterdženata, povećan sadržaj rastvorenih materija i suspendovanih čestica, gvožđe imangan); (ii) veličina mehurića vazduha (finiji mehurići povećavaju efikasnost prenosa kiseonika, alitu postoji granica zbog povećanja utroška energije na finijim difuzerima i lakšeg prljanja finijihdifuzera;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 prevelikabrzina smanjuje efikasnost prenosa kiseonika kod finih difuzera i dovodi do porasta utroškaenergije)energije); (iv) „gustine“ postavljanja difuzera, odnosno broj difuzera po jedinici površine aeracionogbazena (smatra se da je bolje da su difuzeri gušće postavljeni i da im je brzina protokavazduha manja); (v) prljanje difuzera, do koga može doći i na „vazdušnoj strani“, naročito kod difuzera safinijim porama, usled nečistoća u vazduhu i nečistoća iz cevovoda vazduha; i na „vodenojstrani“, u zavisnosti od karakteristika otpadne vode; (vi) regulacija protoka vazduha: isključivanjem pojedinih duvaljki za vazduh, ugradnjom( ) g j p j j p j j g jfrekventnih 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 mešanjasadržaja aeracionog tanka, tako da se aeracija može prigušiti ili sasvim isključiti u perioduj g , j p g j psmanjene potrebe za kiseonikom. 35

WW

20114., Novi S


Potrebna potrošnja energije kod različitih difuzera36

p j g j

PUMPEPUMPE

U okviru biološkog prečišćavanja aktivnim muljem, zavisno od primenjenog procesa i konfiguracijezavisno od primenjenog procesa i konfiguracijepostrojenja, obavlja se transport otpadne vode i mulja, što se obavlja pumpama za: (i) transfer otpadne vode u proces biološkogprečišćavanja, (ii) povratni aktivni mulj(ii) povratni aktivni mulj, (iii) višak aktivnog mulja i(iv) internu recirkulaciju.( ) j

37

PUMPE ZA TRANSFER OTPADNEVODE

Pumpe za transfer otpadne vode su po pravilup p p pprojektovane da obezbede mogućnostkontinualnog variranja protoka otpadne vode. P t ji i či d ć t k

WW

201

Postoji niz načina da se poveća energetskaefikasnost tih pumpi, a neki od njih su:

(i) rad pumpi što je moguće bliže projektovanom

14., Novi S

ad, 2( ) p p j g p jkapacitetu (na primer, bolje je da dve pumpe rade na90% kapaciteta, nego tri na 60%); (ii) smanjenje veličine impelera pumpe, ukoliko

2-5. septembar(ii) smanjenje veličine impelera pumpe, ukoliko

pumpa stalno radi na donjem kraju opsega svogkapaciteta; (iii) ugradnja frekventnog regulatora broja obrtaja na

r 2014.

(iii) ugradnja frekventnog regulatora broja obrtaja namotor pumpe koji ima samo jednu brzinu obrtanja.

38

PRIMER Pumpe za transfer otpadne vode

WW

20114., Novi S


39

PUMPE ZA POVRATNI AKTIVNI MULJ

Preporučljivi načini da se poveća energetska efikasnostovih pumpi su slični načinima koji su prethodno razmotrenip p j pkod pumpi za transfer otpadne vode. Može se tome dodati još i preporuka da se, ako se može, k i ti b ki k d i t l ž ikkoristi posebna pumpa za svaki sekundarni taložnik, zato što u tom slučaju pumpa radi sa punim nivoom u taložniku što joj obezbeđuje maksimalni mogući pritisak nausisnoj grani.

40

PUMPE ZA VIŠAK AKTIVNOGMULJA

Za smanjenje utroška energije ovih pumpij j g j p ppreporučuje se ugradnja frekventnog regulatoramotora pumpe. S t k j ći či j j

WW

201

Sem toga, ukazuje se na mogući način smanjenjatroškova za električnu energiju, tako što se pumpeuključuju, ako to ne utiče negativno na proces

14., Novi S

ad, 2

prečišćavanja, u periodu niže tarife za utrošenuelektričnu energiju; a pogotovo da se ne uključuju u periodu vršne potrošnje električne energije u procesu

2-5. septembarperiodu vršne potrošnje električne energije u procesu

prečišćavanja (probijanje dozvoljenog limita potrošnjestruje dovodi do plaćanja znatno većeg računa zat j k k t l d b j lj di i k )

r 2014.

struju, kako to vrlo dobro znaju ljudi iz prakse). 41

PUMPE ZA INTERNU RECIRKULACIJUPUMPE ZA INTERNU RECIRKULACIJU.Pojedini procesi biološkog prečišćavanja kojiobuhvataju i uklanjanje nutrijenata primenjujuobuhvataju i uklanjanje nutrijenata primenjujuinternu recirkulaciju. Preporučuje se, da se ugradi frekventni regulator

WW

201p j g gobrtaja na motor takve pumpe, ili da se koristi motor sa dve brzine; a šta od toga odabrati, odlučuje se naosnovu analize troškova životnog ciklusa pumpe

14., Novi S

ad, 2osnovu analize troškova životnog ciklusa pumpe. 2-5. septembarr 2014.

42

INSTRUMENTACIJA I AUTOMATSKAKONTROLA PROCESAKONTROLA PROCESA.

Automatska kontrola procesa prečišćavanja sa aktivnimmuljem (uostalom, automatska kontrola celokupnog procesa

čišć j t d ih d ) j k k klj č i čiprečišćavanja otpadnih voda) je svakako ključni način zapostizanje veće energetske efikasnosti procesaprečišćavanja. A t t k k t l j d j ć k

WW

201

Automatska kontrola je vezana za odgovarajuće senzore, kaošto je

(i) merenje rastvorenog kiseonika u reaktorskoj tečnosti, prekočega se reguliše intenzitet aeracije ili

14., Novi S

ad, 2čega se reguliše intenzitet aeracije ili(ii) merenje protoka preko čega se reguliše rad pumpi.

Da bi automatska kontrola bila uspešna, moraju se obezbeditid j ći d l i k št j

2-5. septembarodgovarajući preduslovi, kao što je:

(i) pravilna instalacija, kalibracija i održavanje senzora i(ii) obezbeđivanje uslova sredine za opremu automatike, naprimer da nema velike vlage da nije oprema izložena dejstvu

r 2014.

primer da nema velike vlage, da nije oprema izložena dejstvukorozivnih agenasa, kao što je vodonik-sulfid, itd.

43

PRIMER: Automatskog održavanja procesaW

W 20114., N

ovi Sad, 22-5. septem

barr 2014.

44

ODRŽAVANJE OPREME.

Povećanje energetske efikasnosti PPOV-a ne j gmože se u potpunosti ostvariti bez odgovarajućegodržavanja opreme. P t j ž ti d ž j

WW

201

Pogotovo je važno preventivno održavanje opreme, čime se mogu preduprediti povećani troškovi zaenergiju u mnogim slučajevima, na primer u slučaju

14., Novi S

ad, 2

filtera za vazduh i difuzera sa malim prečnikom pora, tj. sa finim mehurićima vazduha.

2-5. septembarr 2014.

45

PLAN UPRAVLJANJA ENERGIJOM (EMP) OBUHVATA SLEDEĆE KORAKE:

Početno istraživanje. Površan pregled da se utvrdi da li i gdepostoje ekscesi i zloupotreba korišćenja energije. Ovo početnoistarživanje biće indetifikovano ako EMP bude razvijen.Energetska revizija. Energetska revizija inicira EMP i sastoji se

WW

201

od dve podgrupe: Prikupljanje podataka i analiza podataka. Zajedno definišu ono štopostoji, šta su operativni postupci i gde i kako se energija koristi.

14., Novi S

ad, 2

Energetska revizija uspostavlja osnovne informacije potrebne bazepodataka za efikasan razvoj EMP.

Razvoj EMP. Ovaj korak prestavlja pravac za program i određuje

2-5. septembar

da li su potrebni dodatni troškovi za zamenu opreme i zaprofesionalne konsultacije.Implementirati EMP. U ovoj završnoj fazi, EMP razvijen

r 2014.

specijalno za PPOV se realizuje i prati njegova realizacija. 46

STUDIJA SLUČAJASTUDIJA SLUČAJA

Istraživanja su bila na postrojenju od 0,145 m3/s za prečišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih vodaprečišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih voda. Sekundarni tretman uključuje četiri biološka reaktora i dva naknadna (sekundarna) taložnika

WW

20114., Novi S


47

Kao deo multifaznog naprednog tretmana otpadnih voda, biološki reaktori

k fi i i d difik jsu rekonfigurisani da modifikuju proces kontakne stabilizacije sa stabilizacijonom zone

WW

201Rezultati studija su 14., Novi S

ad, 2

e u a s ud ja supokazali da je potreban manji protok gasa u drugom sistemu da održi koncentraciju DO 2 0 2-5. septem

bar

koncentraciju DO 2,0 mg/L, što predstavjla procenjujuću uštedu r 2014.

p j jenergije od 18%.

48

Iz svega razmatranog, jasno se zaključuje, dag g, j j j ,značajan prostor za uštedu na troškovimaenergije nekog PPOV-a, odnosno za povećanjeenergetske efikasnosti

WW

201energetske efikasnosti, U velikom broju slučajeva postoji i da je stvarodgovarajućeg upravljanja energijom da se

14., Novi S

ad, 2

mogućnosti smanjenja utroška energije na PPOV-uiskoriste i primene odgovarajuće mere povećanjaenergetske efikasnosti postrojenja

2-5. septembarenergetske efikasnosti postrojenja. r 2014.

49

WW

20114., Novi S


HVALA NA PAŽNJI!

50

upravljanje energijom na postrojenju za prečišćavanje otpadnih

Documents