Metso Total Solids Transmitter Luotettava jätevesien hallinta

Transkriptio

1 Metso Total Solids Transmitter Luotettava jätevesien hallinta

2 Metso Total Solids Transmitter Tehokas lietteiden hallinta alentaa pääoma- ja käyttökustannuksia Ympäristömme jätekuormitus on kasvanut viime vuosikymmenet ennennäkemättömän rajusti, ja kuormituksen kasvua on torjuttu muun muassa tiukentamalla ympäristömääräyksiä tasaisesti. Tämä on paitsi tarpeellista myös meidän kaikkien etu. Määräysten mukaisten uusien tavoitteiden saavuttaminen on kuitenkin haaste myös jätevedenkäsittelylle. Metso kehittää uusia mittaustekniikoita, jotka auttavat turvaamaan puhtaamman ympäristön sekä meille että tuleville sukupolville. Metso Total Solids Transmitter (Metso TS) -kokonaiskiintoainemittaus edustaa uusinta mikroaaltomittaustekniikkaa, joka antaa luotettavan kuiva-aine tiedon lieteprosessista ja siten mahdollistaa prosessin paremman hallinnan. Metso TS:n edut: Alhaisempi energiankulutus lietteen kuivauksessa. Korkeampi energiantuotannon hyötysuhde mädätyksessä. Korkeampi pumppauskapasiteetti kasvattaa vedenkäsittelymääriä, jolloin investointeja voidaan lykätä. Alentaa kuivatun lietteen kuljetuskustannuksia. Matalampi polymeerikulutus. Kuivainlaitteiden esim. lingon tehokas käyttö. Vähentää laboratorioanalyysien määrää. Mahdollistaa lietteen korkeamman kuivaainepitoisuuden. Metso TS:n käyttösovellukset Primääri- ja biolietteen pumppaus/ sakeutuksen syöttö Lietteenkäsittelyprosessin ensisijainen tavoite on kustannustehokas vedenpoisto. Lietteenpumppauksen hallinta perustuu luotettaviin kiintoainemittauksiin, ja siksi lietteen laadun parantaminen prosessin varhaisessa vaiheessa on ratkaisevaa koko lietteenkäsittelyprosessin kannalta. Ylimääräinen liete pumpataan selkeytysaltaista tavallisesti tietyin väliajoin, joten ajoittain lietteen jatkokäsittelyyn pumpataan pelkkää vettä. Lietteen sakeuttamisen ja pumppauksen hallinnan tarkoitus on nostaa kiintoainepitoisuutta riittävästi joko lietteen kuivausta tai mädätystä varten. Lietteen mädätys Mädätykseen syötettävän lietteen kiintoainepitoisuuden optimointi riittävän korkeaksi saa aikaan paremman prosessinohjauksen sekä merkittäviä säästöjä. Lietteen mädätysaikaa voidaan pidentää, jolloin tuotetaan enemmän biokaasua. Kun syötettävän lietteen kiintoainepitoisuus on optimoitu, sen lämmitykseen tarvitaan vähemmän energiaa ja säästetty energia voidaan hyödyntää esim. ilmastusaltaiden ilmastukseen. Korkeamman mädätyskapasiteetin ansiosta uusia investointeja voidaan lykätä myöhemmäksi. Lietteen kuivaus Lietteen kuivaustulosta parantamalla jatkokäsittelykustannuksissa voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä. Luotettava kiintoainepitoisuusmittaus helpottaa polymeeriannostelun optimointia ja laskee siten polymeerikustannuksia. Samalla kuivatun lietteen ja rejektiveden laatu stabiloituu. Kuivaustehokkuus paranee, jolloin vastaavasti lietteen kuljetuskustannukset pienenevät ja lietteen polttotehokkuus paranee. Lisäksi kuivauslaitteiston käyttötuntimäärää voidaan pienentää, mikä vastaavasti laskee energiankulutusta sekä huoltokustannuksia. Kuivainlaitteen ohjaus voidaan automatisoida, jolloin henkilökunnalta vapautuu aikaa muihin tehtäviin. Kuivattu liete Tavoitteena on jäteveden kiintoaineiden polttaminen tehokkaasti pitäen fossiilisten polttoaineiden kulutus mahdollisimman alhaisena. Eloperäiset kiintoaineet poltetaan kuumentamalla polttouunin alaosassa oleva kammio ennalta maakaasulla ja syöttämällä kiintoaineet (liete) pääreaktorin leijukerrokseen. Jotta pääreaktorissa pysyisi ennalta asetettu lämpötila-alue, reaktoriin voidaan syöttää myös polttoainetta riippuen leijukerroksen lämpötilasta.

3 Metson ympäristöteollisuuden tuotteet vähentävät ympäristön kuormitusta. Täten, yksi polttoprosessin optimoinin tärkeistä parametreistä on tieto polttoon syötettävän lietteen kuiva-ainepitoisuudesta. Ennen tehokkain tapa mitata sitä on ollut hidas ja aikaavievä manuaalinen laboratorioanalyysi, jonka tulokset saadaan niin myöhään, että polttoprosessin säätäminen niiden perusteella on myöhäistä. Metso TS voidaan asentaa polttouunin syöttölinjaan heti kuivatun lietteen pumpun jälkeen. Kitkaa vähennetään voiteluvedellä. Metso TS -mittauksen avulla voidaan säätää tarvittavan kaasun/polttoöljyn määrä lietteen kuiva-ainepitoisuuden mukaan, mikä tuo polttokustannuksiin merkittäviä säästöjä. Laboratorioanalyysien määrää vähenee Metso TS:n jatkuvatoiminen kokonaiskiintoainemittaus on tarkka ja luotettava kaikissa lietteenkäsittelysovelluksissa. Tällöin myös laboratorionäytteiden määrä vähenee. Huomattavia energiansäästöjä Mikroaaltolähettimillä on päästy erinomaisiin tuloksiin vesienkäsittelylaitosten kokonaiskiintoainemittauksissa. Jo pelkän energiansäästön ansiosta lähettimien takaisinmaksuaika on muutamista viikoista muutamiin kuukausiin riippuen laitoksen koosta. Sisäänvirtaus Biologinen käsittely Ulosvirtauslinja Kunnallisverkko Suodatus Rasvan ja hiekan poisto Esiselkeytys Ilmaus Jälkiselkeytys Hiekkasuodatus Klooraus Deklooraus/ UV-desinfiointi xxxxxxxxxxxx Esikäsittely Primääriliete Palautusliete Ylijäämäliete Kaasu Kuivatuslietteen jatkokäsittely Polymeerin valmistus Lietteen sakeutus Lietteen mädätys Lietteen kuivaus

4 Metso Total Solids Transmitter Luotettava ja huoltovapaa mittari myös vaikeimpiin sovelluksiin Mikroaaltoteknologian historia Mittausperiaate Metso on jo yli kymmenen vuoden ajan toimittanut kehittämiänsä mikroaaltoteknologiaan perustuvia kiintoainepitoisuuslähettimiä prosessiteollisuuden vaativiin mittauksiin. Erityisesti paperi- ja selluteollisuudessa teknologia on jo vakiinnuttanut asemansa puhuttaessa äärimmäisestä tarkkuudesta. Mikroaaltolähettimet ovat riippumattomia prosessiolosuhteiden muutoksista, kuten raaka-aineen laadun vaihteluista, tuotantonopeuden muutoksista ja likaantumisesta. Mittausteknologian etujen lisäksi lähetin on käytännössä täysin huoltovapaa. Mikroaaltoteknologia tarjoaa jätevesiprosesseissa monia etuja verrattuna muihin kiintoainemittauksiin: Nopea ja helppo käyttöönotto Yksipistekalibrointi Lietteen laadun vaihtelut eivät vaikuta mittarin tarkkuuteen ja täten mahdollistaa luotettavan yksipistekalibroiniin käytön. Lähettimessä ei ole liikkuvia osia, joten se käytännössä huoltovapaa. Mikroaaltoteknologiaa lietemittauksiin Metso TS on kolmannen sukupolven mikroaaltolähettimen jatkokehitystyön tulos, joka yhdistää kustannustehokkuuden ja mikroaaltoteknologian äärimmäisen tarkkuuden. Korkeat lämpötilat ja aggressiiviset kemikaalit ovat paperi- ja selluteollisuudelle tyypillisiä, kun taas muut käyttöympäristöt eivät ole niin ankaria. Tämä puolestaan on mahdollistanut tuotekustannusten laskemisen. Uusi lähetin vastaa jätevesilaitosten tarpeisiin mittaustarkkuudesta tinkimättä. Edut Yksinkertaistettuna lähetin mittaa mikroaaltosignaalin kulkuajan prosessiaineessa. Kulkuaika riippuu mitattavan aineen permittiivisyydestä, joka on orgaanisilla aineilla käytännössä vakio. Veden permittiivisyys taas poikkeaa huomattavasti orgaanisten aineiden permittiivisyydestä, joten näiden erosta voidaan laskea prosessiaineen kiintoainepitoisuus. Läpimittaava lähetin tarjoaa erittäin edustavan mittaustuloksen läpivirtaavasta lietteestä, vailla minkäänlaista tukkeentumisriskiä. Edustavan mittausmenetelmän ansiosta pienet epäpuhtaudet antennien pinnassa eivät vaikuta merkitsevästi mittaustulokseen. Kaksi lähtösignaalia: kokonaiskiintoainepitoisuus ja prosessin lämpötila/johtokyky Nykyään käytössä olevat lähettimet ovat enimmäkseen optisia, ja pinnoittuminen/ likaantuminen tekevät niistä epätarkkoja. Tämä taas nostaa ylläpitokustannuksia. Metso TS -mittaus ei ole herkkä likaantumiselle ja täten se tarjoaa luotettavan ja stabiilin mittauksen prosessin ohjaukseen. Liitynnät Metso TS liitetään laitoksen ohjausjärjestelmiin nykyaikaisilla ratkaisuilla: valittavissa on ma+hart, PROFIBUS PA tai Foundation Fieldbus. Metso TS on liitettävissä myös FDT-pohjaisiin kokoonpano- ja käytönhallintajärjestelmiin DTM-kuvausten avulla. Nykyaikaiset kommunikointimahdollisuudet tarjoavat paremman liitynnän lähettimen toimintoihin. Yhdessä helppokäyttöisen paikallisen käyttöyksikön kanssa, mittarin monipuolisten toimintojen hyödyntäminen on vaivatonta.

5 Tulokset kentällä Tekniset tiedot Mittausalue Toistettavuus Herkkyys Vaimennus Ympäristön lämpötila % TS ±0,01 % Cs 0,001 % Cs s C, suojattava suoralta lämpösäteilyltä Metso TS -anturit Suojausluokka IP 65 (NEMA 4) Kostuvat osat FT-anturit AISI 316, AISI 316L, Keraami, Viton, Simrit 483 Primäärilietteen kiintoaineille tyypillistä vaihtelua. Erityisesti useita selkeytysaltaita sisältävissä järjestelmissä on tärkeää mitata ja hallita kiintoaineita tyhjennysjaksoista riippumatta. Käyttöyksikkö, TCU Suojausluokka IP 65 (NEMA 4) Käyttöjännite VAC / 0,1 A Lähtösignaalit: Virtalähtö Kokonaiskiintoainepitoisuus ma + HART VDC Toissij. lähtö Prosessin lämpötila/johtokyky ma VDC Tulosignaalit: binääritulot 2 tuloa, erotettu VDC Väyläkommunikointi PC-liitäntä RS-232 PROFIBUS PA Foundation Fieldbus FieldCare-tuki Vain luotettavan kiintoainemittauksen perusteella voidaan määrittää optimaalinen polymeeriannostelu, joka voi laskea polymeerikustannuksia jopa 20 %. Prosessikapasiteetista riippuen investoinnin takaisinmaksuaika voi olla yllättävän lyhyt. Prosessiolosuhteet ph-alue 2,5...11,5 Prosessilämpötila C Prosessipaine Suositus >1,5 bar, ei liukenematonta ilmaa/kaasua. Tärinä 20 m/s 2, Hz Paineluokka PN16 bar standardimallit PN100 bar korkeapainemallit (vain koot: FT100/150/200) Metso TS tarjoaa useissa eri sovelluksissa parhaan mahdollisen prosessinohjauksen ja kustannustehokkuuden: Esimerkki: jätevedenpuhdistamo, jonka AVL on 760,000 Mikroaaltomittaus korreloi laboratoriotulosten kanssa erinomaisesti. Luotettava mittaus vähentää laboratorioanalyysien tarvetta merkittävästi. Energiankulutus (MWh) Primäärilietteen kiintoainepitoisuuden nosto 5 % 10 % 15 % 20 % 1. Säästöt lämmityskustannuksissa/vuosi Tarvittava lämmitysenergia (MWh) Säästetty kaasu (m3) Tuotettu energia (MWh) Säästöt/vuosi (keur) 24,9 49,8 74,7 99,7 2. Säästöt pumppauskustannuksissa Primäärilietteen pumppaus (MWh) Mädätetyn lietteen pumppaus (MWh) Pumppaus kuivauslingoille (MWh) Kuivauslinkojen käyttötunn. (MWh) Energiankulutus yhteensä (MWh) Säästöt pumppauksessa yhteensä (MWh) Säästöt/vuosi (keur) 5,4 10,9 16,3 21,7 Johtokyvyn enimmäisrajat eri prosessilämpötiloissa ja anturien painot. 30 C (ms/cm) 50 C (ms/cm) paino (kg) FT ,5 FT ,0 FT ,5 FT ,0 FT ,5 FT ,0 Metso TS toimitetaan HART -liitynnällä, ja se voidaan kytkeä FieldCare -kunnonvalvontajärjestelmään. HART on Hart Communication Foundationin rekisteröimä tavaramerkki. Foundation Fieldbus on Fieldbus Foundationin tavaramerkki. 3. Säästöt laboratoriotyössä Säästöt/vuosi (keur) 5,0 5,0 5,0 5,0 Säästöt yhteensä/vuosi (keur) 35,3 65,7 96,0 126,4 Esimerkissä käytetty energian hinta 0,06 EUR/kWh

6 Metso TS:n käyttöalueita Pohjois-Amerikka Skandinavia Suomi Venäjä Keski-Eurooppa Aasia Etelä-Amerikka Metso TS -pakkauksen sisältö Metso TS -anturiyksikkö Lähettimen keskusyksikkö Anturin kaapeli (10 m) Käyttöopas Metso Automation Oy., Kehräämöntie 3, PL 177, Kajaani, puh , fax B FI Metso Automation 12/2011. Tietoja voidaan muuttaa ilman ennakkoilmoitusta.