Nyckeltal för reningsverk verktyg för effektivare resursanvändning Peter Balmér och Daniel Hellström peter.balmer@telia.com daniel.hellstrom@svensktvatten.se
Är svenska avloppsreningsverk energieffektiva? Vad vet vi? Energiundersökningen 2008 Benchmarktestning 2011 Oftast bara mätning av totalförbrukning
Reningsverkens elanvändning (från Energiundersökningen 2008) 10000 Elanvändning kwh/pe och år 1000 100 10 10 100 1000 10000 100000 1000000 Anläggningens storlek pe 3
Energianvändning Baden Wurtemberg 140 120 100 kwh/pe,år 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Storleksklass Storlek 100 200 201 500 501 1000 1001 2000 2001 5000 5001 10000 10001 20000 20001 50000 50001 100000 10000 200000 200001 500000 >500000 20 percentil 0 42 40,5 31,5 32 30 26,5 23,5 22 19,5 0 0 Median 94,6 71 65,5 51,3 47,5 40,1 37,2 33,3 31,6 27,4 24,7 30,6 80 percentil 0 119,5 108,5 68,5 64 55 50 45,5 49 34 0 0
24 svenska verk jämförda med medianvärden för Badem Wurtemberg 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Att tänka på vid internationella jämförelser COD per pe i Tyskland 120 g/pe,d COD per pe i Österrike 110 g/pe,d COD för 24 verk i Sverige 148 g/pe,d
BENCHMARKING ENLIGT IWA Detaljnivå Verksamhetsbedömning Verksamhetsförbättring
Vad är nyckeltal Tal som komprimerar information i syfte att göra den mer lättillgänglig för en användare (NE:s def) Användning av en resurs relativt en belastning t.ex. el energianvändning per pe eller per kg COD avskilt Förbrukning av en resurs relativt en prestation t.ex. fällningsmedelsförbrukning per kg avskild fosfor
Resursförbrukning Kan förklaras Kan inte lätt förklaras Benchmark Verk A
Förklaringsfaktorer Om förklaringsfaktorer kan inkorporeras i nyckeltalen blir dessa mer jämförbara MEN det kräver att mer data samlas in och det kan kräva schablonmässiga bedömningar Exempel: El energiförbrukningen beror inloppspumparnas lyfthöjd. Data om pumparnas förbrukning saknas ofta men lyfthöjden är känd. Med ett antagande om pumparnas verkningsgrad kan ett mer korrekt nyckeltal beräknas
Total el användning, elanvändning exkl inloppspumpning och el användning även korrigerat för nitrifikation och denitrifikation 60 60 50 50 kwh/p.e./year 40 30 20 kwh/p.e./year 40 30 20 10 10 0 0
El energianvändningens fördelning (från Energiundersökningen 2008) Ej redovisat 26% In- och utl.pumpn 13% El till värme 3% Övrigt 6% Slambehandl 8% Reningsproc övr 15% Biosteg 29%
El energianvändningens fördelning (ex inloppspumpning) Energiundersökningen Tre stora svenska verk Schweiz Österrike 10 50000 pe Österrike > 100000 pe Andel biosteg % Andel slambehandling % 33 53 62 74 78 74 9 19 18 20
VASS systemet Svenskt Vattens databas för medlemmarna Data finns om anläggningstillgångar, resursförbrukning, ekonomi mm på kommunnivå Data om energianvändning och energiproduktion och om biogas finns på anläggningsnivå Data om vattenverk och avloppsreningsverk finns ej på anläggningsnivå men det är på gång
VASS avloppsreningsverk Syftet att ge reningsverken möjlighet att jämföra sina prestationer med andra verk Detta sker genom att data om verket och driften rapporteras in i VASS VASS beräknar sedan nyckeltal VASS kan sedan leverera rapporter där man kan jämföra sina egna nyckeltal med de från verk av liknande storlek eller med liknande process
VASS vilka uppgifter skall lämnas? Verkets uppbyggnad Verkets belastning och avskiljning Verkets resursanvändning (energi, kemikalier, personal) Möjlighet att välja ambitionsnivå för deltagande ju mer data man lämnar desto fler nyckeltal kan beräknas och desto bättre jämförbarhet har nyckeltalen
VASS nyckeltal Datainsamling på anläggningsnivå har testats med 24 deltagande verk från dessa data kan ett stort antal nyckeltal beräknas i det följande ges några exempel
Belastningen per capita borde väl vara densamma
Varför skiljer avskild mängd slam så mycket?
Alla verk avskiljer mer än 90 % P men utsläppen per capita skiljer mycket
El användning vid 24 svenska verk kwh/pe,år 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
El energi för luftning kwh/pe,år El energianvändning för luftning kwh/pe,år 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Stora skillnader i gasproduktion
Det är inte bara storleken som bestämmer driftkostnaderna
Exergiindex reningsverk
Exergi = Energi * kvalitetsfaktor Energikälla Exergi/Energi (%) El 100 Ånga (200 C) ~70 Fjärrvärme ~30 Spillvärme (15 C) < 5
2500 2000 kwh/pe/år 1500 1000 Biogas El-drift Värme-drift Avloppsvärme 500 0 Energi Exergi
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% Biogas El-drift Värme-drift Avloppsvärme 30% 20% 10% 0% Energi Exergi
Rötsubstrat Kemikalier, kolkälla El - drift El - Värme/VP Fjärrvärme Värme från gas Övriga bränslen Ventilation Ev. luftbehandling (lukt) Kontor, personalutrymmen, lagerlokaeler etc. El Förbehandling inklusive försedimentering Biologisk behandling baserad på aktiv slam (inklusive sedimentering) Eftersedimentering Flotation Filtering Värmepump Renat Avloppsvatten från "Biogas - VASS" Värme Rejektvattenbehandling Slambehandling: förtjockare, rötning, avvattning (Typ och mängd energi för uppvärmning särredovisas) Rötgas El Värme "Rågas" till extern Hantering av slam utanför ARV El Värme Uppgradering Fordonsgas Värme
Exergiindex Ex eff = Ex ut /(Ex sub + Ex drift ) Ex OCP = (Ex sub + Ex drift Ex ut )/(OCP red ) Ex pe = (Ex sub + Ex drift Ex ut )/antal anslutna Ex ut = gas, växtnäring mm som nyttiggörs Ex sub = inkommande substrat inkl. avlopp Ex drift = exergi för drift av verk OCP = Oxygen Consumption Potential
Exergieffektivitet vs. OCP-reduktion 35% 30% ExEff-utan gasproduktion ExEff-med gasproduktion Exergieffektivitet (ExEff) 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% OCP-reduktion
Exergieffektivitet vs. exförbrukning per ansluten 35% 30% ExEff-utan gasproduktion ExEff-med gasproduktion ExEff-med gasproduktion (2008) Exergieffektivitet (ExEff) 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0 100 200 300 400 500 600 kwh/ansluten/år
Var hittar jag mer om energianvändning, flera nyckeltal och mer om benchmarking? SVU rapport 2008 01 ger en översikt av vaverkens energianvändning SVU rapport 2011 04 visar resultaten från Energiundersökningen 2008 SVU rapport 2010 10 ger en introduktion till nyckeltal och benchmarking vid reningsverk SVU rapport 2011 15 visar resultat från en test med VASS reningsverk vid 24 reningsverk. Rapporten innehåller många nyckeltal från dessa verk skillnaderna mellan verken diskuteras