O zużyciu energii elektrycznej w oczyszczaniu ścieków

   Oczyszczalnie ścieków odpowiedzialne są za ok. 1% całkowitego poboru energii elektrycznej na potrzeby gospodarki. W Polsce, według danych statystycznych, w 2017 roku na cele gospodarki ściekowo-osadowej zużyto 4593,9 TJ energii ogółem, brak jest informacji na temat energii elektrycznej. Dane dotyczące zużycia energii elektrycznej brutto nie obrazują jednak w sposób kompletny energochłonności procesów oczyszczania ścieków. Konieczne jest odniesienie poboru energii do procesów jednostkowych. W tym celu stosuje się jednostkowe współczynniki energochłonności EI (Energy Consumption Indicator) odniesione do ilości oczyszczanych ścieków bądź przerabianych osadów lub usuwanego ładunku zanieczyszczeń. Najczęściej stosowane z nich to: •    EIQ – wyrażony w [kWh·m-3], opisujący ilość energii jaka potrzebna jest do oczyszczenia 1 m3 ścieków lub przerobienia 1 m3 osadów. Współczynnik ten znajduje zastosowanie głównie do urządzeń projektowanych na parametry hydrauliczne. Typowa wartość tego współczynnika w oczyszczalniach ścieków komunalnych mieści się w zakresie 0,12- -2,60 kWh·m-3 ze średnią wartością 0,77 kWh·m-3 [2]. •    EIład.us. – wyrażony w [kWh·kgus.-1], opisujący ilość energii, jaka potrzebna jest do usunięcia ze ścieków 1 kg wybranego wskaźnika zanieczyszczeń. Najczęściej współczynnik określa się w stosunku do BZT5, ChZT, azotu i fosforu ogólnego. Jest to współczynnik w sposób najdokładniejszy definiujący energochłonność oczyszczalni ścieków wykorzystujących procesy biologiczne. Przykładowo, współczynnik odniesiony do usuwanego ładunku ChZT w obiektach o przepustowości 20001

System pomiarowy w zakładowej oczyszczalni S.M. Bielmlek

   W celu zmniejszenia ilości energii elektrycznej pobieranej na potrzeby zakładowej oczyszczalni ścieków, Spółdzielnia Mleczarska Bielmlek zainwestowała w system pomiarowy on-line. Zgodnie z wiedzą autora jest to jedyny taki system zainstalowany na oczyszczalni ścieków przemysłowych w kraju. Każde z 32 urządzeń oczyszczalni podłączone jest do własnego obwodu pomiarowego, w skład którego wchodzą przekładniki prądowe oraz przetwornik parametrów sieci 3-fazowej. Aparatura pozwala na pomiar w czasie rzeczywistym takich parametrów, jak m.in.: energia czynna pobierana, moc czynna, prądy fazowe, napięcie międzyfazowe. Dane z pomiarów są archiwizowane oraz – dzięki dedykowanemu oprogramowaniu – mogą być obrabiane i eksportowane. System pomiarowy przedstawiono na fot. 2.

Doświadczenia po trzech latach eksploatacji systemu pomiarowego

   Procentowy rozkład zużycia energii elektrycznej przez oczyszczalnię ścieków Bielmlek nie odbiega w znacznym stopniu od danych literaturowych. Najbardziej energochłonnym procesem jest oczyszczanie biologiczne z jednostkowym współczynnikiem energochłonności, wynoszącym średnio 1,25 kWh·m-3. Następne w hierarchii najbardziej energochłonnych procesów są: oczyszczanie mechaniczne i gospodarka osadowa z jednostkowymi współczynnikami energochłonności wynoszącymi odpowiednio 0,36 kWh·m-3 i 0,33 kWh·m-3. Flotacja DAF jest jednym z najmniej energochłonnych procesów z jednostkowym współczynnikiem energochłonności wynoszącym 0,05 kWh·m-3. Stosując inne kryterium podziału urządzeń, ponownie zauważyć można dominację urządzeń napowietrzających wśród konsumentów energii elektrycznej. Do najbardziej energochłonnych urządzeń należy również zaliczyć pompy i mieszadła (rysunek 1). Obserwacja i monitorowanie zużycia energii elektrycznej z jednoczesnymi badaniami jakościowymi ścieków na różnych etapach procesu oczyszczania pozwoliły na określenie jednostkowych współczynników energochłonności. Współczynnik EIQ odniesiony do całego obiektu w początkowym okresie badań wynosił 2,6-2,8 kWh·m-3. Szereg zmian w parametrach technologicznych oczyszczalni ścieków pozwolił na obniżenie wartości tego współczynnika nawet o 30%.

Dalsza część artykułu dostępna w naszym magazynie Kierunek Spożywczy 1/2019, s. 51