Çözüm Yüksek Teknoloji midir?
Transkript
Çözüm Yüksek Teknoloji midir?
Water & Energy – Elements of our Expertise Atıksu ve Çamur Arıtılmasında Enerji Verimliliğinin Değerlendirilmesi Tek ÇözümHigh-Tech mi ? Dipl.-Ing. Hans-Joachim Werner Izmir, 26. Eylül 2013 www.we-consult.eu Kısa tanıtım Dipl-Ing. Hans-Joachim Werner • CEO of WE-Consult Ltd., Düsseldorf, Germany WE-Consult Ltd. • Su ve Atıksu Sistemleri konularında bağımsız çalışan mühendislik ve danışmanlık şirketi • WE-Consult şirketinin dün saat 13:50 de yapılan forumdaki tanıtımı • Kuruluş üyesi • Sayın Volkan Karagece ile birlikde Türkiye bölümünün yöneticisi www.we-consult.eu BASICS: MEKANİK/BİYOLOJİK ATIKSU ARITMASI 1 Izgara ünitesi Kum ve yağ tutucu Havalandırma tankı Son çökertme Giriş debi ölçüm Çıkış debi ölçüm Geri dönüm çamuru Izgara atıkları kum yağ Artık çamur 0,7%KM ca. 60% oKM www.we-consult.eu Bertaraf ortamı Sade teknoloji: extended havalandırma BASICS: MEKANİK/BİYOLOJİK ATIKSU ARITMASI 2 Detaylı teknoloji: aktiv çamur sistemi Izgara ünitesi Kum ve yağ tutucu Ön çökertme Havalandırma tankı Son çökertme Giriş debi ölçüm Çıkış debi ölçüm Geri dönüm çamuru Izgara atıkları kum yağ Ön çamur Artık çamur 3,5%KM ca. 70% oKM 0,7%KM thereof ca. 70% oKM www.we-consult.eu BASICS: MEKANİK/BİYOLOJİK ATIKSU ARITMASI 3: Yüksek teknolojik: Membran biyo reaktör (MBR) Izgara ünitesi Izgara atıkları Kum ve yağ tutucu Kum ve yağ tutucu kum Havalandırma tankı Membran Giriş debi ölçüm Çıkış debi ölçüm Geri dönüm çamuru (optionel) yağ Ön çamur Artık çamur 3,5%KM ca. 70% oKM 0,7%KM ca. 70% oKM www.we-consult.eu ENERGY EFFICIEBCY WHY? 1965 – 2012 yılları arasındaki petrol fiyatlarının gelişimi www.we-consult.eu COMPARRISSON: ENERGY DEMAND OF WWTPs - ITEMIZED: altyapı, diğerleri; 6% Pompa istasyonları; 5% Çamur işlem; 11% Mekanik arıtma; 3% filtreleme; 8% Biyolojik arıtma; 67% Kaynak: Bode, Grünebaum (Ruhrverband) www.we-consult.eu COMPARRISSON: EXTENDED AERATION AND ACTIVATED SLUDGE SYSTEM: energy efficiency starts with selection of the technology • Havalandırma sistemi aktiv çamur sisteminden daha fazla O2 gerektirir •Bu da direk olarak enerji tüketimini etkiler • Fethiye Arıtma Tesisi örnek alındığında(243.000 kişilik kalkulasyon): aktiv çamur yöntemi: 1.300 kg O2/h, 31.212 kgO2/d extended havalandırma: 1.674 kg O2/h, 40.175 kgO2/d • extended havalandırma 25% daha fazla enerji harcar • ayrobik stabilize edilmiş olan çamur gaz üretiminde kullanılamaz www.we-consult.eu COMPARRISSON: ACTIVATED SLUDGE WITH MBR-SYSTEM: MBR-System is a special type of the activated sludge technology ! • Çamurun MBR sisteminde ayrobik ortamda stabilize olmaması şartıyla gerekli olan O2 miktarı biyolojik prosesde hemen hemen eşittir • • • • • MBR-Sistemi ek olarak cross flow havalandırma gerektirir Buda direk olarak enerji ihtiyacını etkiler Ortalama enerji ihtiyacı örneği: aktiv çamur: 35 kWh/(PE*a) MBR-Sistemi: 55 kWh/(PE*a) Enerjik optimasyon sonrası: aktiv çamur: 20 kWh/(PE*a) MBR-Slstemi: 40 kWh/(PE*a) www.we-consult.eu Kıyaslama: DENİTRİFİKASYON İÇİN BİYOLOJİK REAKTÖR TİPLERİ ( MBR-Sistemi içinde geçerlidir): www.we-consult.eu KIYASLAMA: DENİTRİFİKASYON SİSTEMLERİ: O2 ihtiyacı reaktör tipine değil deşarj kriterlerine bağlıdır! • Modern SCADA-Sistemleri güvenilidir ve gerekli olan O2 miktarının verilmesini sağlar • Sabit O2 yoğunluğu yerine çıkışdaki NH4-N ve NO3-N değerleri baz alınır • except intermittent denitrification all anoxic stages require mixing • experience shows advantages for combined step-feed and intermittent system %60 a kadar enerji tasarrufu mümkün! %20 kapasite yükselmesi mümkün • Hangi tip olursa olsun havalandırma nitrifikasyon için halen gereklidir Teknolojilerin kombinasyonu önemli avantajlar sağlarmı? www.we-consult.eu ALTERNATIVE: ENERGY CONSUMPTION OF WWTPs in NRW: 121 250 317 300 336 401 492 specific electricity consumption kWh/PTCSB120 average* a 270 552 578 240 675 686 210 695 708 180 778 817 150 856 905 120 925 991 90 1.011 1.078 60 1.096 1.172 30 1.242 1.450 0 1.000 10.000 PT CSB120 arithm. average 1.450 100.000 1.000.000 www.we-consult.eu 1.475 10.000.000 ALTERNATIVE: ALTERNATİV MEKANİK/BİYOLOJİK ATIKSU ARITMA SİSTEMLERİ: Anoksik aktif çamur ve damlatmalı filitre sistemi Geri dönüşüm Izgara ünitesi Kum ve yağ tutucu Ön çökertme Ön anoksik tankı final sedimentation trickling filter final sedimentation Giriş debi ölçüm Izgara atıkları Çıkış debi ölçüm Geri dönüm çamuru kum yağ Primer çamur 3,5%KM ca. 70% oKM Aktif çamur Artık çamur 0,7%KM ca. 70% oKM 3,5%KM ca. 60% oKM www.we-consult.eu ALTERNATIVE: Enerji tüketimimindeki farklılıklar(Örnek 200.000 kişilik atıksu arıtma tesisi): P=ρ*g*h*Q/η P = Blower enerji tüketimi ρ = Suyun yoğunluğu = 1,0 kg/l g = yer çekimi = 9,81 m/s2 hg = tahmini basınç farkı = 6,50 m (difüzör ve boru kayıpları dahil) a. Aktif çamur => ATV-DVWK-A 131 e göre havalandırma: Q = hava miktarı in m³/s = 15,033/3600 = 4,18 m³/s η = Blower etkinlik katsayısı = 0,58 (tahmini) b. Damlatmalı filitre => Geri dönüşüm (300%): Q = Giriş miktarı in m³/s = 21,876*3/24/3600 = 0,760 m³/s η = Pompa etkinlik katsayısı = 0,58 (tahmini) a. Pa,AS = 4,210,719 kWh/a; with 0,13 €/kWh => 550,000 €/a b. Pa,TF = 1,231,397 kWh/a ; with 0,13 €/kWh => 160,000 €/a www.we-consult.eu SONUÇ: ANOKSİT ATTİV ÇAMUR VE DAMLATMALI FİLİTRE SİSTEMLERİ KOMBİNASYONU: Almanya’daki tesislerden Straubing (200.000 kişi) ve Lütjenbrode (50.000 kişi) tesisleri • Toplam inşaat hacimleri aynı olduğundan her iki sistemin yatırım maliyetleride aynı • Nitrifikasyon için dışarıdan havalandırma ihtiyacı yok! • Enerji ihtiyacı %70 daha az! Alışılagelmiş teknoloji ve high-tech kombinasyonu çok verimli Alışılagelmiş teknoloji düşük kalite olarak algılanmamalı! www.we-consult.eu EXAMPLE: WWTP Straubing Germany with Trickling Filter System (200.000 PT) www.we-consult.eu ÇAMUR ARITIM: ANAYROBİK ÇÜRÜME Primer çamur Aktiv çamur KM=3-4% KM=6% oKM ca.70% kalınlaştırıcı Binaların ısıtılması KM=0,7 % Çürütme tankı Kalınlaştırıcı Mekanik susuzlaştırıcı a.c.m.b. CaO KM=3,5% KM=5-6% KM=25-30% oKM < oKM < 50% oKM < 50% 50% KM=6% oKM ca.70% Mekanik kalınlaştırıcı elektrik Gaz tankı kazan www.we-consult.eu Fazla gaz yakma ünitesi BASICS SLUDGE TREATMENT: THERMAL UTILIZATION OF SLUDGE 15,4 MJ/kgKM 13,2 MJ/kgKM 11 MJ/kgKM DR ve oKM bağımlı olarak çamurun kalori değeri www.we-consult.eu ÇAMUR ARITIM: Çamurdan gaz üretimi Example: Ham gaz Kurutulmuş çamur process of GWP-Member Kopf Kuru çamur silosu Havanın ısıtılması Syngas GmbH, Sulz a. Neckar, 850 – 880 Co Deutschland Gaz soğutucu 130 – 150 Co fluidised bed gasifierer screenings Klärschlammgranulat Granulat soğutucusu Seramik filitre Gas yıkama Granulat CHP-unit 35 Co 1 Elektrik 2 Çamur kurutma için ısı Sentetik gaz fırın condensate treatment www.we-consult.eu ÇAMUR ARITIM KIYASLAMA: Anayrobik çürütme: • Organik malzemenin ortalama %50 si enerjiye dönüşmekde! • Bu şartlar altında her kilo kuru malzeme (oKM) 450 l gaz üretmektedir. • 70% oKM/kg KM => 315 l per kg total KM • 6,4 kWh/m3 gas => 2,0 kWh/kg KM gaz tankındaki kullanılabilirliği Ham çamurdan gaz üretimi: • Organiklerin %100 enerjiye dönüşmekte! • 70% oKM/kg KM => 15,4 MJ/Mg KM • Soğuk gaz katsayısı > yanma kalitesinin %70 i • 1MJ = 0,28 kWh => 3,00 kWh/kg KM sentetik gazın kullanılabilirliği www.we-consult.eu COMPARRISSON SLUDGE TREATMENT: SLUDGE QUANTITY DEPENDING ON DR-CONTENT (Example: Bursa Doğu) 140.000 130.000 120.000 110.000 73.000 Mg/a 100.000 Yıllık çamur miktarı [Mg/a] 90.000 54.750 Mg/a 80.000 Water 70.000 oDS 60.000 mineral. DS 50.000 40.000 11.863 Mg/a 30.000 20.000 6.388 Mg/a 10.000 0 14,0 20,0 22,0 25,0 45,0 90,0 100,0 100,0 DS-Content % www.we-consult.eu ÇAMUR GAZİFİKASYON’A ÖRNEK: Örnek 1: WWTP Mannheim • Kapasite: 600.000 PT • Kurutma: 10.000 Mg KM/a değerlerine göre iki hat • DS-içeriği takriben 90 -95% • %50 lik birinci basamak: 5.000 Mg KM/a, • electr. İşletmede gerekli olan güç ihtiyacı: 70-80 kW • Soğuk gaz katsayısı: >70% www.we-consult.eu ÇAMUR GAZİFİKASYON’A ÖRNEK: Örnek 2: WWTP Balingen • kapasite: 124.000 PT • kurutma: 2.000 Mg KM/a için • DS-miktarı takriben %85 • çıkış 100 %: 2.000 Mg KM/a, • electr. İşletmede gerekli olan güç ihtiyacı: 30-40 kW • Soğuk gaz katsayısı: >70% www.we-consult.eu SUMMARY AND CONCLUSION: • Wastewater and sludge treatment is no technological problem any more • Different kinds of technologies are available • Selection of the technology has to be orientated on the demand • High-Tech is not necessarly the best solution for the special case • Energy efficiency is more and more an important factor in terms of operation costs but also in terms of CO2-emissions • For energy reasons good old well prooven technologies should also be part of the consideration • Useful combinations of prooven with newest technologies • Low-Tech however must not mean low quality www.we-consult.eu Dikkatinize teşekkür ederiz! Güvenebileceğiniz çözümler WE-Consult Ltd. Mintropstraße 10 40215 Düsseldorf Tel.: +49 (211) 41 65 150 – 0 Fax.: +49 (211) 41 65 150 – 1 e-mail: info@we-consult.eu www.we-consult.eu