Energieffektiv vattenrening Gustaf Olsson Lunds Tekniska Högskola Världsvattendagen Stockholm 21 mars 2014
Energi i vattenoperationer 1-3 % av den globala el-energin används för att producera, behandla o transportera vatten Energikostnader näst störst efter personalkostnader i avloppsrening 10-20% av energin i vattencykeln används av slutanvändaren Energi kan återanvändas i avloppsrening
Energikostnaden för att producera (kallt) dricksvatten kwh / m 3 Ytvatten 0.5-4 Återanvänt vatten 1-6 Avsaltning 4-8 Buteljvatten 1000-4000
Svenska medelvärden 0,10 Vattendistribution Vattenanvändning > 50 Pumpning avloppsvatten 0,06 0,12 Dricksvattenbehandling kwh/m 3 1.5-40 0.25-0.5 0,24 Avloppsreningsverk kwh/kg BOD Pumpning till vattenverk
Vattenförsörjning
2 1,5 Pumpning från råvatten till vattenverk 2,5 kwh / m 3 1.9 2.3 1.4 1 0.64 0,5 0.09 0.04 0.17 0.04 0.24 0
Vattendistribution läckor i rör Brott en händelse Läcka ett tillstånd
Variabelt tryck i vattendistribution DMA = district metering area Pump GSM Regulator Min. tryck Tryck = konstant Variabelt tryck Tryckfall = energi förlust! Strax ovanför min. tryck
Variabelt tryck i vattendistribution Minimera trycket Mindre risk för läckage Mindre tryckvariationer Mindre risk för brott Ta bort tryckreduceringsventil ersätt med pump Mindre energiförluster
Avloppsvattenrening
80 70 60 50 40 30 20 10 0 Energi för avloppsnätet kwh / person / år 78 18 23 1 Min Average Median Max
Reningsverk Sverige 40 35 kwh / kg BOD 40 30 25 20 15 10 5 0 Små eller stora verk Typ av belastning Typ av drift 4.5 1.5 Min Median Max
Vattenrening kräver energi! Pumpning Effektiva pumpar för adekvata flöden Pumpdrift vid dynamiskt ändrade flöden o tryck Öka effektiviteten! Luftning i reningsverk Adekvata kompressorer Reglering av luftflödet för variabel belastning Alltid rätt luftflöde!
Störningar ett litet reningsverk Flöde COD tot N tot P tot
Reglering löst syre Med konstant luftning DO DO (Bo Brink, Laholm) Med hastighetsreglering
Syrehaltsmätare
Ammonium-koncentration längs en luftningsbassäng 40 Nitrification Rätt mängd luftning Concentrations 35 30 25 20 15 10 5 För mycket luftning För lite luftning Vi kan beräkna det bästa referensvärdet för löst syre! 0-5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 time (hr)
Löst syre styrning av bästa värdet PLC Kommunikation Variabel hastighet Beräk -ning syre refvärde. Luftningsbassäng Syremätare Ammonium mätare Kompressor Luftflöde Energibesparing
Kemikaliedosering fosfor baserad på flödet Utgående PO 4 -P koncentration. Dagar Ingildsen
Kemikaliedosering fosfor baserad på fosfatmätningar Utgående PO 4 -P koncentration Dagar Besparing 36% kemikalier Ingildsen
Förbrukning elenergi - 41 Biogas produktion + 72 Värmepumpproduktion (netto) +336 kwh/person/år Reningsverk är en energianläggning Biologiska reaktorer Biogas produktion
Biogas från slam
Anaerobic resp. aerobic behandling organiskt material Influent + Aeration (100 kwh) 100 kg COD AEROBIC Sludge, 30-60 kg Heat loss Effluent, 2-10 kg COD Influent 100 kg COD ANAEROBIC Stabilised sludge, 5 kg Biogas 35 m 3 (285 kwh) Effluent, 10-20 kg COD Ref: J P Steyer
Biogasproduktion Sverige 2012 1 589 GWh
Traditionell reglering
Mer avancerad reglering What is needed?
Avloppsverk = resursåteranvändning Renat avloppsvatten är en källa för - nytt vatten - gödning - värmeenergi -återvinning av fosfor Slam är en energikälla biogas
xxx Tack! gustaf.olsson@iea.lth.se Published in June 2012 IWA Publishing