Energochłonność wybranych oczyszczalni ścieków zlokalizowanych w południowo-wschodniej Polsce

• Autorzy: Masłoń A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2017.3.5

Warianty tytułu

EN

Energy consumption of selected wastewater treatment plants located in south-eastern Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach efektywność energetyczna w branży wodno-ściekowej zyskuje coraz bardziej na znaczeniu, bowiem same oczyszczalnie ścieków odpowiedzialne są za blisko 35% zużycia energii ze wszystkich obiektów komunalnych. Obecnie oczyszczalnie ścieków są już największymi odbiorcami energii elektrycznej. Przykładowo całkowite zużycie energii 10 tys. oczyszczalni wynosi ok. 4400 GWh/rok, co odpowiada zapotrzebowaniu 900 tys. 4-osobowych gospodarstw domowych. Największe zapotrzebowanie na energię elektryczną wymagane jest przede wszystkim do biologicznego oczyszczania ścieków. W systemach z osadem czynnym zużycie energii elektrycznej do napowietrzania bioreaktorów kształtuje się na poziomie 40÷50%, a w niektórych przypadkach może osiągać poziom nawet 60÷80%. Koszty energii elektrycznej zużywanej w systemach oczyszczania ścieków są znaczące. Wzrost standardów oczyszczania ścieków obserwowany w ostatnim czasie powoduje dalszy wzrost zapotrzebowania na energię. Wobec tego zasadne staje się opracowanie audytów energetycznych dla systemów oczyszczania ścieków, na podstawie których możliwe jest wyznaczenie energochłonności jednostkowych procesów oczyszczania, a tym samym określenie oszczędności energii w takich obiektach. W pracy zaprezentowano zużycie energii elektrycznej w wybranych oczyszczalniach ścieków komunalnych zlokalizowanych w południowo-wschodniej Polsce - Biecz, Dynów, Hyżne, Krzeczowice i Nowy Żmigród. Na podstawie danych eksploatacyjnych dokonano oceny zużycia energii wybranych obiektów oraz określono podstawowe współczynniki energochłonności w odniesieniu do przepływu, usuwanego ładunku zanieczyszczeń i obciążenia substratowego oczyszczalni.

EN

In recent years, energy efficiency is becoming increasingly important in the field of water management, which is due to the fact that wastewater treatment plants are responsible for nearly 35% of energy consumption from all municipal sources. At present, wastewater treatment plants are already the largest consumers of electrical energy. For instance, the total energy consumption of 10000 WWTPs is approx. 4400 GWh/year, which corresponds to the demand of 900 000 four-person households. Biological wastewater treatment is the most energy demanding. In activated sludge systems energy consumption of aeration bioreactors is at a level of 40÷50%, and in some cases may reach as high as 60÷80%. Therefore, the cost of the electricity consumed in wastewater treatment systems is significant. The increase in standards of wastewater treatment causes a further increase in energy demand. Therefore, it becomes reasonable to develop energy audits for wastewater treatment systems, on the basis of which it is possible to determine the energy consumption of individual treatment processes, and thus determine the energy savings in such facilities. The paper presents the electricity consumption in selected municipal wastewater treatment plants located in south-eastern Poland (Biecz, Dynów, Hyżne, Krzeczowice, Nowy Żmigród). A data-based evaluation of the energy consumption of WWTPs was performed. What is more, the basic factors of energy consumption in relation to the flow, removed pollution load and load substrate treatment were described. Energy consumption of the wastewater treatment was analyzed on the basis of monthly and quarterly data. Electricity consumption of the analyzed wastewater treatment plants in 2016 was at the level between 0.307 kWh/m³ and 3.225 kWh/m³, while the average value of electricity consumption amounted to 1.26 kWh/m³ (Biecz); 0.525 kWh/m³ (Dynów); 1.963 kWh/m³ (Hyżne); 2.021 kWh/m³ (Krzeczowice) and 1.217 kWh/m³ (Nowy Żmigród). Electricity consumption of these wastewater systems is relatively high and comparable to the amount required in other units of this type. Energy consumption of the analyzed municipal wastewater treatment plants was not harmonized with fluctuations in hydraulic load. As the amount of pollution load in the flow to the plant increases, the energy intensity of the technological object declines. The average rate of energy consumption in relation to the pollution load for plants in Biecz, Dynow, Hyżne, Krzeczowice and Nowy Żmigród reached the levels of 5.224, 3.02, 5.185, 1.46 and 4.646 kWh/kg BOD5 removal respectively. The results are similar to those described in the literature data (1.1÷6.09 kWh/kg BOD5 removal).

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie ścieków; energochłonność; zużycie energii elektrycznej

EN

wastewater treatment; energy consumption; electricity consumption

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 20, nr 3
• Strony: 331--342
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Masłoń A.

• Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, Zakład Inżynierii i Chemii Środowiska, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Materiały informacyjne firmy AERZEN.
• [2] Reinders M., Greditgk-Hoffamnn S., Risse H., Lange M., Solution approaches for energy optimization in the water sector, IWA World Congress on water, Climate and Energy, Dublin, Ireland, 2012 May 13-18.
• [3] Faladori P., Vaccari M., Vitali F., Energy audit in small wastewater treatment plants: methodology, energy consumption indicators and lesson learned, Water, Science and Technology 2015, 72(6), 1007-1015.
• [4] Fundación OPTI, Estudio de Prospectiva, Consumo energético en el sector del agua, 2012.
• [5] Goldstein R., Smith W., US Electricity Consumption for Water Supply & Treatment - the Next Half Century, Electric Power Research Institute, Water & Sustainability (volume 4), 2002.
• [6] Bodík I., Kubaská M., Energy and sustainability of operation of a wastewater treatment plant, Environment Protection Engineering 2013, 39(2), 15-24.
• [7] Saghafi S., Mehrdadi N., Nabi Bid Hendy G., Amini Rad H., Energy efficiency in wastewater treatment plant emphasizing on COD removal: a case study of Amol Industrial Zone, Iran, Canadian Journal of Pure and Applied Sciences 2015, 9(2), 3441-3448.
• [8] Henriques J., Catarino J., Sustainable value - An energy efficiency indicator in wastewater treatment plants, Journal of Cleaner Production 2017, 142, 323-330.
• [9] Stanowisko na temat innowacyjnego wykorzystania ścieków jako źródła energii i zasobów, Senat Rzeczpospolitej Polskiej, Komisja Środowiska, Warszawa, 17 marca 2016 r. BPS/KS/330/12/16.
• [10] Łuszczek B., Wybrane problemy dotyczące efektywności energetycznej w oczyszczalni ścieków z uwzględnieniem termicznego przekształcania osadów, Konferencja Techniczna Stabilizacja komunalnych osadów ściekowych oraz bilans energetyczny w systemach przeróbki osadów ściekowych, Warszawa 7-8 marca 2017.
• [11] De Vrieze J., Smet D., Klok J., Colsen J., Angenent L.T., Vlaemick S.E., Thermophilic sludge digestion improves Energy balance and nutrient recovery potential in full-scale municipal wastewater treatment plants, Bioresource Technology 2016, 2118, 1237-1245.
• [12] Bocheński D., Sadecka Z., Sieciechowicz A., Suchowska-Kieislewicz M., Płuciennik-Koropczuk E., Efektywność energetyczna oczyszczalni ścieków, Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2016, 11, 403-406.
• [13] Masłoń A., Tendera K., Gospodarka osadami ściekowymi w oczyszczalni ścieków Rzeszów, Forum Eksploatatora 2017, 1(88), 38-45.
• [14] Trojanowicz K., Karamus Ł., Energetyczna utylizacja biogazu jako element gospodarki osadowej w oczyszczalni w Krośnie, Forum Eksploatatora 2016, 4(85), 46-53.
• [15] Wang H., Yang Y., Keller A.A., Li X., Feng S., Dong Y., Li F., Comparative analysis of energy intensity and carbon emissions in wastewater treatment in USA, Germany, China and South Africa, Applied Energy 2016, 184, 873-881.
• [16] Masłoń A., Tomaszek J.A., Sekwencyjne reaktory porcjowe. Podstawy technologii, zasady projektowania i przykłady zastosowań, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa 2017.
• [17] Longo S., d’Antoni B.M., Bongards M., Chaparro A., Cronrath A., Fatone F., Lema J.M., Mauricio-Iglesias M., Soares A., Hospido A., Monitoring and diagnosis of energy consumption in wastewater treatment plants. A state of the art. And proposals for improvement, Applied Energy 2016, 176, 1251-1268.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).