Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon energiatehokkuus

Transkriptio

1 KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO Energiataloudellinen jätevedenpuhdistamo -seminaari Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon energiatehokkuus toimitusjohtaja Mirva Levomäki

2 Turun seudun puhdistamo Oy 2002 perustettu kymmenen kunnan omistama osakeyhtiö Kaarina 8,8 % Lieto 3,6 % Masku 1,3 % Mynämäki 1,1 % Naantali 2,9 % Nousiainen 0,8 % Paimio 2,7 % Raisio 9,8 % Rusko 0,4 % Turku 68,8 % Tsp Oy on osa Turun kaupunkikonsernia YHTIÖ

3 RAKENTAMISAIKATAULU JA INVESTOINNIT Turun seudun puhdistamo Oy Puhdistamon rakentaminen tapahtui vuosina SUUNNITTELU 2. LOUHINTA 3. RAKENTAMINEN 4. SIIRTOVIEMÄRIT 5. OHITUSVESIENKÄSITTELY 6. KOEKÄYTTÖ 7. TUOTANNOLLINEN TOIMINTA ALKAA LAITOS VALMIS Investointikustannukset Kakolanmäen puhdistamo 97 M Merimiehenkadun pumppaamon saneeraus 3 M Siirtoviemärit 24 M Rahoituskulut 7 M Biokaasulaitos (Biovakka Suomi Oy) 14 M Yhteensä 145 M Suunnittelun ja valvonnan osuus on noin 8%

4 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 m 3 ja allastilavuus noin m 3

5 PROSESSITILAT JA PROSESSIKAAVIO Perinteinen mekaanis-biologis-kemiallinen prosessi 4 linjaa Esiselkeytyksen ohitus Ohitusvesien käsittely Hiekkasuodatus UV-varaus

6 LIIKEVAIHTO 2014 Liikevaihto vuonna ,6 M ( ,6 M ) Omaa henkilöstöä 11 LEASING KORJAUKSET 2 % LEASING MAKSU 7 % KOROT 8 % POISTOT 24 % LAITOKSEN KÄYTTÖKUSTANNUKSET 38 % LIETTEEN HYÖDYNTÄMISPALVELU 21 %

7 OSTOENERGIA Liikevaihto vuonna ,6 M ( ,6 M ) Omaa henkilöstöä 11 LEASING KORJAUKSET 2 % LEASING MAKSU 7 % KOROT 8 % POISTOT 24 % LAITOKSEN KÄYTTÖKUSTANNUKSET 38 % OSTOENERGIAN OSUUS KÄYTTÖKUSTANNUKSISTA 21 % ( n / a ) LIETTEEN HYÖDYNTÄMISPALVELU 21 %

8 ENERGIANKULUTUKSEN JAKAANTUMINEN Ostoenergia Kakolan puhdistamo 2014 OSTO ENERGIA SÄHKÖ SÄHKÖ PUHDISTAMO ILMASTUS MWh MWh 89 % MWh 86 % MWh 48 % TULOPUMPPAAMO MWh 18 % ILMANVAIHTO MWh 14 % n SÄHKÖ PUMPPAAMOT MWh 13 % SÄHKÖ HALLINTO 1 % KEIRRÄTYS PUMP MWh 13 % ESIKÄSITTELY 4 % VALAISTUS 3 % AJONEUVOJEN POLTTOAINEET 2190 litraa n. 213 MWh 1 % KAUKO-LÄMPÖ JA KYLMÄ MWh 10 % HALLINTO RAK. 45 % PUHDISTAMO 40 % PUMPPAAMOT 14,5 % HALLINTORAK. K.KYLMÄ 0,5 %

9 ENERGIANKULUTUKSEN JAKAANTUMINEN Ostoenergia Kakolan puhdistamo 2014 OSTO ENERGIA SÄHKÖ SÄHKÖ PUHDISTAMO ILMASTUS PUHDISTAMON ENERGIA MWh MWh 89 % MWh 86 % MWh 48 % MWh n Lämmöntalteenotto MWh SÄHKÖ PUMPPAAMOT MWh 13 % SÄHKÖ HALLINTO 1 % TULOPUMPPAAMO MWh 18 % ILMANVAIHTO MWh 14 % KEIRRÄTYS PUMP MWh 13 % ESIKÄSITTELY 4 % VALAISTUS 3 % AJONEUVOJEN POLTTOAINEET 2190 litraa n. 213 MWh 1 % KAUKO-LÄMPÖ JA KYLMÄ MWh 10 % HALLINTO RAK. 45 % PUHDISTAMO 40 % PUMPPAAMOT 14,5 % HALLINTORAK. K.KYLMÄ 0,5 % Lämminvesi prosessille m3/a 350 MWh Puhdistamon lämpö 668 MWh

10 ENERGIAN SEURANTA Energiamittareita ja yksikköhintoja Sähkö, kaukolämpö ja kylmä, talousvesi, LTO-energia Pääkeskusten verkkoanalysaattoreita Virta, teho ja sähkön laatu Puhdistamon sisäilman laatua Lämpötila, VOC/CO2 antureita, ilmamäärät, valaistustaso Pumppujen ja kompressorien taajuusmuuttajat ja virtausmittarit Taajuus, teho, tärinä, lämpötila ja virtaus Muut virtausmittaukset Tuloputket, kierrot, tekninen vesi, kemikaalien annostelu ja prosessi-ilmat

11 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.

12 HIILIJALANJÄLKI Hiilijalanjälki TOP 3 Sähkö 56 % Kalkki 8,6 % Kaukolämpö 6,2 % Kalkin tarve lisääntynyt Aiemmin käytössä poltettu kalkki Aloitettu koekäyttö karbonaatilla kesäkuussa 2015 Toimii Halvempaa, hiilijalanjälki pienempi

13 TULOPUMPPAUKSEN TEHOSTAMINEN Tulopumppauksen nostokorkeuden pienentäminen: Tulopumpun paineputken jatkaminen tulokanavan pinnan alle Tulopumppaus 6 * 130 kw Nostokorkeus = pintojen ero Joutsenkaulat ja laponesto

14 TULOPUMPPAUKSEN TEHOSTAMINEN Tulopumppauksen käytön optimointi Viemäriverkon käyttäytyminen määrää tulokaivon tason Optimaalisen taajuusalueen asettelu eri pumppuyhdistelmille Hz Hz TULOPUMPPAUKSEN ENERGIAN SÄÄSTÖ 15-20%

15 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 Koeajo kolme viikkoa Käyttöönotto Lämpötarveluku Kaukolämpö MWh n /a Puhdistamon kiinteistöenergia kwh:t

16 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

17 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? NH4 - Valittiin ilmastuslinja 1. lohko 5 - Liitettiin automaatiojärjestelmään ja aloitettiin datan kerääminen ja sen vertaaminen näytteenottoihin

18 ILMASTUKSEN TEHOSTAMINEN NH 4 -N anturi Anturi toimi koeajossa hyvin ( ) Signaali ei vaatinut suodatusta automaatioon eikä signaalissa ollut häiriöitä Anturi on varustettu paineilmapesurilla ja on säilynyt puhtaana käytön aikana (kuva

19 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 10,00 NH4-N [mg/l] 8,00 6,00 4,00 2, (vrkminimi) (vrkmaksimi) Automaatioon lisättiin uusi NH4 ajotapa 0, LOHKO Ammoniumtypen pitoisuusprofiili ilmastuksessa

20 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?

21 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

22 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

23 KOKONAISTALOUDELLISUUS Käynnissä olevia projekteja Mallinnus ja simulointi Matemaattinen prosessimalli laitoksen toiminnan simulointiin Vaikutusten analysointi: fysiikka, kemia, biologia, ajoasetukset Käyttömahdollisuudet: Ajon optimointi: kemikaalit, energia, maksimikapasiteetin haku Vaihtoehtojen testaus: kehittäminen, poikkeustilanteet, uudet investoinnit Kuormitusennusteet ja jäteveden laatu- ja määrämuutokset

24 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 MWh/a???) Pienemmät painehäviöt omaavien ilmajäähdyttimien vaihtaminen Ilmamäärän tuotto suhteessa energiaan kasvaa

25 Lietteenkäsittely BIOVAKKA SUOMI OY:N BIOKAASULAITOS Ostopalvelu Termofiilinen mädätys Topinojalla, etäisyys 10 km Kakolasta Käsittelyteho on tn/a, josta noin tn/a TSP:n Biokaasu Laitoksen teho on 4 MW 4,6 Milj. m3/a biokaasua 1,3 GWh/a energiaa Mädätysjäännökset SÄHKÖENERGIA LÄMPÖENERGIA KIERRÄTYS

26 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 tonnin vähenemää vuositasolla Kakolan lämpöpumppulaitos

27 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

28 PUHDISTAMON ENERGIATASE 2014 Puhdistamon toimintaan käytetty energia Sähköenergia puhdistamo Kaukolämpö puhdistamo Polttoaineet MWh MWh 213 MWh yht MWh Puhdistamon toiminnasta syntyvä energiatuotanto Puhdistamon lämmön talteenotto TSE lämpöpumppulaitos kaukolämmön tuotanto (netto) TSE lämpöpumppulaitos kaukokylmän tuotanto (netto) Biovakka Mädättämö yht MWh MWh MWh MWh MWh Puhdistamo tuottaa energiaa yli kymmenen kertaa enemmän kuin se käyttää

29 KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO Kiitos!