docKakolanmäen jätevedenpuhdistamon energiatehokkuus
download 
Report Transcription
Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon energiatehokkuus
KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO 25.11.2015 Energiataloudellinen jätevedenpuhdistamo -seminaari Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon energiatehokkuus toimitusjohtaja Mirva Levomäki YHTIÖ Turun seudun puhdistamo Oy • 2002 perustettu kymmenen kunnan omistama osakeyhtiö • • • • • • • • • • Kaarina Lieto Masku Mynämäki Naantali Nousiainen Paimio Raisio Rusko Turku 8,8 % 3,6 % 1,3 % 1,1 % 2,9 % 0,8 % 2,7 % 9,8 % 0,4 % 68,8 % Tsp Oy on osa Turun kaupunkikonsernia RAKENTAMISAIKATAULU JA INVESTOINNIT Turun seudun puhdistamo Oy • Puhdistamon rakentaminen tapahtui vuosina 2004-2009 2004 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 2005 2006 2007 SUUNNITTELU LOUHINTA RAKENTAMINEN SIIRTOVIEMÄRIT OHITUSVESIENKÄSITTELY KOEKÄYTTÖ TUOTANNOLLINEN TOIMINTA ALKAA 2008 2009 LAITOS VALMIS • Investointikustannukset • • • • • Kakolanmäen puhdistamo Merimiehenkadun pumppaamon saneeraus Siirtoviemärit Rahoituskulut Biokaasulaitos (Biovakka Suomi Oy) Yhteensä Suunnittelun ja valvonnan osuus on noin 8% 97 M€ 3 M€ 24 M€ 7 M€ 14 M€ 145 M€ SIJANTI Turun seudun puhdistamo Oy Puhdistamon prosessit sijaitsevat maan alle louhitussa luolassa • Sijainti on Kakolan vanhan vankila-alueen alla, lähellä Turun keskustaa Luolan tilavuus on noin 500 000 m3 ja allastilavuus noin 125 000 m3 PROSESSITILAT JA PROSESSIKAAVIO Perinteinen mekaanis-biologis-kemiallinen prosessi • • • • • 4 linjaa Esiselkeytyksen ohitus Ohitusvesien käsittely Hiekkasuodatus UV-varaus LIIKEVAIHTO 2014 Liikevaihto vuonna 2014 16,6 M€ ( 2013 16,6 M€ ) • Omaa henkilöstöä 11 LEASING MAKSU 7 % LEASING KORJAUKSET 2 % KOROT 8 % POISTOT 24 % LAITOKSEN KÄYTTÖKUSTANNUKSET 38 % LIETTEEN HYÖDYNTÄMISPALVELU 21 % OSTOENERGIA Liikevaihto vuonna 2014 16,6 M€ ( 2013 16,6 M€ ) • Omaa henkilöstöä 11 LEASING MAKSU 7 % LEASING KORJAUKSET 2 % KOROT 8 % POISTOT 24 % LAITOKSEN KÄYTTÖKUSTANNUKSET 38 % OSTOENERGIAN OSUUS KÄYTTÖKUSTANNUKSISTA 21 % ( n. 1 342 000 € / a ) LIETTEEN HYÖDYNTÄMISPALVELU 21 % ENERGIANKULUTUKSEN JAKAANTUMINEN Ostoenergia Kakolan puhdistamo 2014 OSTO ENERGIA SÄHKÖ 16 787 MWh 14 885 MWh ILMASTUS SÄHKÖ PUHDISTAMO 89 % 86 % 12 754 MWh 6 122 MWh 48 % TULOPUMPPAAMO 2 296 MWh 18 % ILMANVAIHTO 1 786 MWh 14 % KEIRRÄTYS PUMP. 1 658 MWh 13 % ESIKÄSITTELY VALAISTUS SÄHKÖ PUMPPAAMOT 1 990 MWh 13 % SÄHKÖ HALLINTO 1% n. 1 342 000 € KAUKO-LÄMPÖ JA KYLMÄ AJONEUVOJEN POLTTOAINEET 2190 litraa n. 213 MWh 1% 1 689 MWh 10 % HALLINTO RAK. PUHDISTAMO PUMPPAAMOT HALLINTORAK. K.KYLMÄ 45 % 40 % 14,5 % 0,5 % 4% 3% ENERGIANKULUTUKSEN JAKAANTUMINEN Ostoenergia Kakolan puhdistamo 2014 OSTO ENERGIA SÄHKÖ 16 787 MWh 14 885 MWh 89 % 86 % 12 754 MWh PUHDISTAMON ENERGIA 2014 ILMASTUS SÄHKÖ PUHDISTAMO 6 122 MWh 48 % 13 780 MWh TULOPUMPPAAMO 2 296 MWh 18 % Lämmöntalteenotto 4 800 MWh ILMANVAIHTO 1 786 MWh 14 % KEIRRÄTYS PUMP. 1 658 MWh 13 % ESIKÄSITTELY VALAISTUS SÄHKÖ PUMPPAAMOT 1 990 MWh 4% 3% 13 % SÄHKÖ HALLINTO 1% n. 1 342 000 € KAUKO-LÄMPÖ JA KYLMÄ AJONEUVOJEN POLTTOAINEET 2190 litraa n. 213 MWh 1% 1 689 MWh 10 % HALLINTO RAK. PUHDISTAMO PUMPPAAMOT HALLINTORAK. K.KYLMÄ 45 % 40 % 14,5 % 0,5 % Lämminvesi prosessille 20 000 m3/a 350 MWh Puhdistamon lämpö 668 MWh ENERGIAN SEURANTA • Energiamittareita ja yksikköhintoja • Sähkö, kaukolämpö ja –kylmä, talousvesi, LTO-energia • Pääkeskusten verkkoanalysaattoreita • Virta, teho ja sähkön laatu • Puhdistamon sisäilman laatua • • Pumppujen ja kompressorien taajuusmuuttajat ja virtausmittarit • • Lämpötila, VOC/CO2 antureita, ilmamäärät, valaistustaso Taajuus, teho, tärinä, lämpötila ja virtaus Muut virtausmittaukset • Tuloputket, kierrot, tekninen vesi, kemikaalien annostelu ja prosessi-ilmat SEURANNAN HYÖDYNTÄMINEN Kokonaistaloudellisuus saavutetaan prosessin kaikkien osaalueiden optimoinnilla: Talous • Seuranta ja budjetointi Riskienhallinta • • • Poikkeustilanteisiin varautuminen Turvallisuus Viihtyvyys Kunnossapito • Koneiden ja laitteiden toimintavarmuus Ympäristö • • Elinkaarien arviointi Hiilijalanjäljen pienentäminen Kehityskohteiden arviointi Oikein valitut mittarit kuvaavat prosessien tehokkuutta ja auttavat päätöksenteossa sekä suorituskyvyn kehittämisessä. HIILIJALANJÄLKI Hiilijalanjälki TOP 3 • Sähkö • Kalkki • Kaukolämpö 56 % 8,6 % 6,2 % Kalkin tarve lisääntynyt • Aiemmin käytössä poltettu kalkki Aloitettu koekäyttö karbonaatilla kesäkuussa 2015 • Toimii • Halvempaa, hiilijalanjälki pienempi TULOPUMPPAUKSEN TEHOSTAMINEN Tulopumppauksen nostokorkeuden pienentäminen: • Tulopumpun paineputken jatkaminen tulokanavan pinnan alle Tulopumppaus 6 * 130 kW Nostokorkeus = pintojen ero ”Joutsenkaulat” ja laponesto TULOPUMPPAUKSEN TEHOSTAMINEN Tulopumppauksen käytön optimointi • Viemäriverkon käyttäytyminen määrää tulokaivon tason • Optimaalisen taajuusalueen asettelu eri pumppuyhdistelmille 38 - 47 Hz 42 - 52 Hz TULOPUMPPAUKSEN ENERGIAN SÄÄSTÖ 15-20% ILMANVAIHDON TEHOSTAMINEN IV-ilmamäärien säätö mittausperusteiseksi • • • Kiinteä alkuperäinen ilmamäärä n. 40m3/s • Uusittu mittausperusteinen n. 30m3/s→40m3/s Samalla lisättiin energiamittaukset lämmöntalteenotoille ja kuumalle käyttövedelle Takaisinmaksuaika alle vuosi Lämpötarveluku Koeajo kolme viikkoa 2011 2011 2012 Kaukolämpö MWh Käyttöönotto 2013 2014 2015 n.35 000 €/a Puhdistamon kiinteistöenergia kWh:t 2011-2015 ILMASTUKSEN TEHOSTAMINEN Ilmastukseen käytetyn ilmamäärän ja typenpoistotehon optimointi biologisessa prosessissa. LÄHTÖTILANNE 2014 Ilmastustilavuuden säätö ammoniumtypen mittauksesta • • • • 3. lohkon ilmastuksen on-off-säätö. Viimeisen lohkon happiasetusarvosäätö Lohkokohtainen happi-/ilmamääräsäätö Ilmamäärän minimi- ja maksimirajoitukset Säätö on useita tunteja myöhässä • Analysaattori (kallis) ei toimi sellaisenaan ilmastusaltaassa ILMASTUKSEN TEHOSTAMINEN Pyrkimyksenä: • • Tehostaa typen poistoa ilmastuksessa Vähentää ilmamäärää ja optimoida sen tuottamista • Tulevaan typpikuormaan perustuva ilmastuksen ohjaus, jossa happiasetus ei ole kiinteä ja mittaus on oikea-aikainen Testattiin: • Toimiiko ioniselektiivinen- ammoniumtyppianturi ilmastusaltaassa? - Valittiin ilmastuslinja 1. lohko 5 - Liitettiin automaatiojärjestelmään ja aloitettiin datan kerääminen ja sen vertaaminen näytteenottoihin NH4 ILMASTUKSEN TEHOSTAMINEN NH4-N anturi • Anturi toimi koeajossa hyvin ( 25.2.-4.5.2015) • Signaali ei vaatinut suodatusta automaatioon eikä signaalissa ollut häiriöitä • Anturi on varustettu paineilmapesurilla ja on säilynyt puhtaana käytön aikana (kuva ILMASTUKSEN TEHOSTAMINEN Säädön koeajo • • • • Automaatioon lisättiin uusi NH4 ajotapa Vertailuna referenssilinjaa (linja 2) ajettiin perinteisillä säädöillä Lämpötila, lieteikä sekä pH oleellisia tietoja happipitoisuuden ohella Samassa anturissa nitraattityppi ja lämpötila 14,00 12,00 NH4-N [mg/l] 10,00 8,00 6,00 18.12.2014 (vrkminimi) 4,00 10.3.2015 (vrkmaksimi) 2,00 0,00 1 2 3 4 LOHKO Automaatioon lisättiin uusi NH4 ajotapa 5 6 Ammoniumtypen pitoisuusprofiili ilmastuksessa ILMASTUKSEN TEHOSTAMINEN Tulokset • Anturi toimii luotettavasti • Ohjaus näyttää mukautuvan automaattisesti vuorokausi-, viikko- sekä vuosisyklin vaatimiin ohjauksen muutoksiin Jatkokehitys • Ammonium- ja nitraattitypen mittaustiedon hyödyntäminen kemikaalien annostelussa? ENERGIATEHOKKUUS LINKOUKSESSA Lietteenkuivauksen lingot • Lingon päämoottori käyttää sähköenergiaa (noin 560 MWh / vuosi) • Vaihteistomoottori ottaa jarrutehon päämoottorille ja tuottaa sähköä (noin 33 MWh / vuosi), mikä on 6 % päämoottorin energiantarpeesta Picture: Andritz Mittaukset • Linkokohtainen raakasekalietteen kiintoainepitoisuus • Kuivatun lietteen kuiva-ainepitoisuus Lietepumput • Koeajot uudentyyppisellä pumpulla • Sarjaan kytketty ruuvijuoksupyöräpumppu • Kustannussäästöjä myös kunnossapidossa KOKONAISTALOUDELLISUUS Käynnissä olevia projekteja • Valaistuksen kehittäminen • 850 kpl 150W suurpainenatrium- ja 800 kpl 116W loisteputkivalaisimia • Muutetaan vaiheittain LED-valaisimia tilalle • Halutaan pitää hyvä valaistuksen taso KOKONAISTALOUDELLISUUS Käynnissä olevia projekteja • Mallinnus ja simulointi • • Matemaattinen prosessimalli laitoksen toiminnan simulointiin Vaikutusten analysointi: fysiikka, kemia, biologia, ajoasetukset Ø Käyttömahdollisuudet: • • • Ajon optimointi: kemikaalit, energia, maksimikapasiteetin haku Vaihtoehtojen testaus: kehittäminen, poikkeustilanteet, uudet investoinnit Kuormitusennusteet ja jäteveden laatu- ja määrämuutokset KOKONAISTALOUDELLISUUS Käynnissä ja kehitteillä olevia projekteja… • Teknisen veden pumppaamo • • Pumpputyypin vaihto • 125kW jätevesipumput vaihdetaan 30kW puhdasvesipumppuihin Siirtopumppaamot • • Tukkeutumattomien pumppujen kokeilu Energian käytön optimointi • Pintojen korkeudet ja pumppujen taajuudet • Lapon käyttö • Kompressorien jäähdytyksen optimointi (tutkinnan alla) • • Jäähdytyspiiriin lisätään lämpöpumppu jolla valmistetaan luolan lämmin käyttövesi • (säästö 100- 300 MWh/a ???) Pienemmät painehäviöt omaavien ilmajäähdyttimien vaihtaminen • Ilmamäärän tuotto suhteessa energiaan kasvaa BIOVAKKA SUOM I OY:N BIOKAASULAITOS Lietteenkäsittely • Ostopalvelu • • • Termofiilinen mädätys Topinojalla, etäisyys 10 km Kakolasta Käsittelyteho on 75 000 tn/a, josta noin 50 000 tn/a TSP:n Biokaasu • • • Mädätysjäännökset Laitoksen teho on 4 MW 4,6 Milj. m3/a biokaasua 1,3 GWh/a energiaa SÄHKÖENERGIA LÄMPÖENERGIA KIERRÄTYS TURUN SEUDUN ENERGIATUOTANTO OY:N LÄMPÖPUMPPULAITOS • • • • • Puhdistettua jätevettä käyttävä lämpöpumppulaitos Lämpöteho 40 MW Kylmäteho 26 MW Ottoteho (sähkö) 14 MW Korvaa pääosin kivihiilen ja öljyn polttoa, mikä tarkoittaa Turun seudun hiilidioksidipäästöjen noin 80 000 tonnin vähenemää vuositasolla Kakolan lämpöpumppulaitos ENERGIATEHOKKUUS: TSE:N LÄMPÖPUMPPULAITOS Picture: Oy Turku Energia - Åbo Energi Ab • Hyödyntää puhdistetun jäteveden lämmön (noin 5-10°C) • Tuotto on noin 220 GWh/a kaukolämpöä ja 30 GWh/a kaukokylmää • Noin 10 % koko Turun kaukolämpötarpeesta ja lähes kaikki Turun kaukojäähdytys Hyötysuhde on hyvä: Yhdellä sähköenergiayksiköllä saadaan tuotettua kolme yksikköä kaukolämpöä ja kaksi yksikköä kaukojäähdytystä PUHDISTAMON ENERGIATASE 2014 Puhdistamon toimintaan käytetty energia Sähköenergia puhdistamo Kaukolämpö puhdistamo Polttoaineet 14 885 MWh 1 689 MWh 213 MWh yht. 16 787 MWh Puhdistamon toiminnasta syntyvä energiatuotanto Puhdistamon lämmön talteenotto 4 800 MWh TSE lämpöpumppulaitos kaukolämmön tuotanto (netto) TSE lämpöpumppulaitos kaukokylmän tuotanto (netto) Biovakka Mädättämö 147 300 MWh 31 000 MWh 1 250 MWh yht. 184 350 MWh Puhdistamo tuottaa energiaa yli kymmenen kertaa enemmän kuin se käyttää KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO Kiitos!
