bilaga a duvbackens reningsverk - Gästrike Vatten AB
bilaga a duvbackens reningsverk - Gästrike Vatten AB
bilaga a duvbackens reningsverk - Gästrike Vatten AB
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Energieffektivisering av Duvbackens<br />
<strong>reningsverk</strong><br />
Energikartläggning och energieffektivisering av el, värme och rötgas vid<br />
Duvbackens <strong>reningsverk</strong> i Gävle<br />
Elin Mossberg<br />
Institutionen för Kemiteknik<br />
KTH, Stockholm<br />
Examensarbete 20 poäng<br />
Avseende civilingenjörsexamen i kemi och kemiteknik<br />
2007-10-29<br />
Handledare: Mats Westermark<br />
Institutionen för Kemiteknik, Avdelningen för Energiprocesser<br />
Teknikringen 50, 100 44 Stockholm<br />
Richard Faber<br />
Gävle <strong>Vatten</strong><br />
Sältavägen 9, 802 88 Gävle
Energy optimization at Duvbacken wastewater<br />
treatment plant<br />
Energy survey and energy optimization of electricity, heat and biogas at<br />
Duvbacken wastewater treatment plant in Gävle<br />
Elin Mossberg
SAMMANFATTNING<br />
”Energieffektivisering av Duvbackens <strong>reningsverk</strong>”<br />
Elin Mossberg<br />
Duvbackens avlopps<strong>reningsverk</strong> behandlar kommunalt spillvatten från Gävle med<br />
ytterområden. Examensarbetets syfte var att kartlägga energiförbrukningen, innefattande<br />
elenergi, värmeenergi och rötgasen på Duvbackens <strong>reningsverk</strong>. Utifrån kartläggningen har<br />
effektiviseringsåtgärder och besparingspotential tagits fram. Då ingen tidigare övergripande<br />
utredning gjorts vad gäller energiförbrukningen på Duvbacken, finns sparpotential på flera<br />
områden i processen.<br />
Elförbrukningen har kartlagts under perioden 20070401-20070731. Den totala<br />
elförbrukningen uppgick till i snitt 333,7 MWh/månad. Luftningen svarar för 44 % av den<br />
totala elförbrukningen och är därmed den största elförbrukaren på Duvbacken.<br />
Sparpotentialen för de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en minskad<br />
elenergiförbrukning uppgår till 14,2 MWh/månad. Det motsvarar en minskning av<br />
elförbrukningen med 4,2 %. Kostnadsbesparingen uppgår då till drygt 120 000 kr/år.<br />
Värmeförbrukning har kartlagts under perioden 20070201-20070731. Snittförbrukningen av<br />
värme uppgick till 497 MWh/månad. Rötkammarsystemet står för 77 % av den totala<br />
värmeförbrukningen. Sparpotentialen för de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en<br />
minskad energiförbrukning på värmesidan uppgår till 125 MWh/månad. Det motsvarar en<br />
minskning av värmeförbrukningen med 25 %. Kostnadsbesparingen uppgår då till drygt<br />
500 000 kr/år.<br />
Det är möjligt att reducera elförbrukningen och värmeförbrukningen ytterligare, men det<br />
kräver grundligare utredningar med fokus på respektive område.<br />
Rötgasproduktionen uppgick till i snitt 162 Nm 3 /h under perioden 20070201-20070731. Efter<br />
service i slutet av juni ökade motorns elproduktion från 12 % till 48 % av den totala<br />
elförbrukningen. Om gasmotorn skulle producera 48 % av den totala elförbrukningen, skulle<br />
en el-besparing på 1 918 MWh/år vara möjlig. Det ger en kostnadsbesparing på ungefär<br />
1 400 000 kr/år. En ny gasmotor av samma typ kan teoretiskt producera 72 % av den totala<br />
elförbrukningen.<br />
Att utnyttja rötgasen till fordonsbränsle kräver stora investeringar. Lönsamheten i detta beror<br />
till stor del på försäljningspriset av den uppgraderade rötgasen. Med uppgradering och<br />
tankstation för gasen blir det ett överskott på drygt fyra miljoner kronor per år om elkostnader<br />
för drift av anläggningen och extra kostnader för el och värme tas i beaktande.
<strong>AB</strong>STRACT<br />
“Energy optimization at Duvbacken wastewater treatment plant”<br />
Elin Mossberg<br />
Duvbacken wastewater treatment plant purifies wastewater from Gävle and its surrounding<br />
area. The main purpose of this thesis was to make a survey of the energy consumption, which<br />
includes electric energy, heat energy and energy produced from biogas. The survey of the<br />
energy consumption identifies possible areas of energy optimization and cost savings at<br />
Duvbacken. Since no investigations regarding the energy consumption at Duvbacken has been<br />
carried out before, there are savings possible in several areas in the purification process. The<br />
savings varies depending on what type of measures used in the process.<br />
The electricity consumption was mapped during the period April to July 2007. The total<br />
average electricity consumption was 333.7 MWh/month. The aeration used in the bio process<br />
consumes 44 % of the total electricity consumption and hence the greatest consumer of<br />
electricity on Duvbacken. Realistic savings in the electricity consumption is about 14.2<br />
MWh/month, which is equivalent to 4.2 % of the total electricity consumption. The savings in<br />
that case would be 120 000 SEK/year.<br />
The heat consumption was mapped during the period February to July 2007. The total average<br />
heat consumption was 497 MWh/month. 77 % of the total heat consumption comes from the<br />
biogas production plant. The total potential of savings of the heat consumption is about 125<br />
MWh/month, which is equivalent to 25 % of the total heat consumption. If the heat were<br />
bought from Gävle Energi as district heating, the savings would be about 500 000 SEK/year.<br />
The biogas production during the period February to July 2007 was 162 Nm 3 /h. At the end of<br />
June 2007, the gas engine increased its electricity production from 12 % to 48 % of the total<br />
electricity consumption. If the gas engine could produce 48 % of the total electricity<br />
consumption all of the time, this would give an electricity production of 1 918 MWh/year and<br />
cost savings up to about 1 400 000 SEK/year. A new gas engine of the same type can<br />
theoretically produce 72 % of the total electricity consumption. To use the biogas as vehicle<br />
fuel demands big investments but it is a sustainable solution for the long term. The<br />
profitability depends on the selling price of the upgraded biogas. With upgrading equipment<br />
and a biogas station a theoretical surplus of about four million SEK could be obtained.
FÖRORD<br />
Detta examensarbete omfattar 20 arbetsveckor på heltid och är avslutningen på<br />
civilingenjörsprogrammet i kemi och kemiteknik vid Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) i<br />
Stockholm. Arbetet har utförts på Duvbackens <strong>reningsverk</strong> i Gävle på uppdrag av Gävle<br />
<strong>Vatten</strong>. Handledare på Gävle <strong>Vatten</strong> har varit processingenjör Richard Faber. Handledare och<br />
examinator på KTH har varit Mats Westermark, professor på Institutionen för Kemiteknik,<br />
Avdelningen för Energiprocesser.<br />
Först vill jag tacka min handledare Richard som ställt upp och hjälpt mig under min tid på<br />
Duvbacken. Tack till Mats som guidat mig på rätt spår under examensarbetets gång.<br />
Dessutom vill jag tacka all personal på Duvbacken som svarat på alla mina frågor och<br />
funderingar och bistått med ovärderlig information. Tack även till Peter Hägglund på<br />
Gävleborgs Elektriska <strong>AB</strong> som hjälpt mig att genomföra effektmätningarna.<br />
Sist men inte minst vill jag tacka det bästa jag vet, min son Emil. Utan Dig skulle detta<br />
examensarbete inte ha blivit av!
INNEHÅLLSFÖRTECKNING<br />
1 INLEDNING 1<br />
1.1 BAKGRUND 1<br />
1.2 SYFTE OCH MÅL 1<br />
1.3 AVGRÄNSNINGAR 2<br />
1.4 MÅLGRUPP 2<br />
2 DUVBACKENS RENINGSVERK 3<br />
2.1 RENINGSPROCESSEN 3<br />
2.1.1 Grovrening 4<br />
2.1.2 Mekanisk rening 4<br />
2.1.3 Biologisk rening 4<br />
2.1.3.1 Biologisk fosforreduktion 4<br />
2.1.3.2 Slutsedimentering 4<br />
2.1.4 Slambehandling 5<br />
3 ENERGIKARTLÄGGNING 6<br />
3.1 KARTLÄGGNING AV ELFÖRBRUKNINGEN 6<br />
3.1.1 Elförbrukningen före och efter bio-p 8<br />
3.1.2 Fördelning av elförbrukningen 9<br />
3.1.2.1 Grovrens 10<br />
3.1.2.2 Försedimentering 10<br />
3.1.2.3 Aerob 1 11<br />
3.1.2.4 Aerob 2 11<br />
3.1.2.5 Aerob 3 11<br />
3.1.2.6 Luftningssteget totalt 12<br />
3.1.2.7 Slutsedimentering 13<br />
3.1.2.8 Fällningsbassänger 13<br />
3.1.2.9 Förtjockarna 13<br />
3.1.2.10 Rötkammarna 14<br />
3.1.2.11 Slutavvattning 14<br />
3.1.2.12 <strong>Vatten</strong>cirkulation i värmesystemet 15<br />
3.1.3 Jämförelse med andra avlopps<strong>reningsverk</strong> 15<br />
3.2 KARTLÄGGNING AV VÄRMEFÖRBRUKNINGEN 16<br />
3.2.1 Värmeförbrukningen 16<br />
3.2.1.1 Rötkammarna 17<br />
3.2.1.2 Uppvärmning av lokaler och varmvatten 18<br />
3.3 KARTLÄGGNING AV RÖTGASANVÄNDNINGEN 18<br />
3.3.1 Rötgasproduktion och användningsområde historiskt och idag 18<br />
3.3.1.1 Värmeproduktion och fjärrvärme 19<br />
3.3.1.2 Elproduktion 20<br />
4 ÅTGÄRDER FÖR EFFEKTIVARE ELANVÄNDNING 21<br />
4.1 GROVRENS 21<br />
4.1.1 Sparpotential 22<br />
4.1.1.1 Ändrad styrning av inloppspumpar 22<br />
4.2 AEROB 1 23<br />
4.2.1 Sparpotential 23<br />
4.2.1.1 Minskad syretillförsel 23
4.2.1.2 Effektivare blåsmaskiner 24<br />
4.3 AEROB 2 24<br />
4.3.1 Syre och löst fosfor 25<br />
4.3.2 Sparpotential 26<br />
4.3.2.1 Avstängning av omrörarpump 26<br />
4.3.2.2 Avstängning av ejektorpump 27<br />
4.3.2.3 Avstängning av celpoxluftare 27<br />
4.4 AEROB 3 OCH SLUTSEDIMENTERING 28<br />
4.4.1 Sparpotential 28<br />
4.4.1.1 Omrörare i stället för blåsmaskin 28<br />
4.5 SLAMBEHANDLINGEN 29<br />
4.5.1 Förtjockarna 29<br />
4.5.2 Rötkammarna 29<br />
4.5.3 Slutavvattningen 29<br />
4.5.4 Sparpotential 30<br />
4.5.4.1 Höjning av ts-halten 30<br />
4.6 VATTENCIRKULATION I VÄRMESYSTEMET 31<br />
4.6.1 Sparpotential 31<br />
4.6.1.1 Frekvensstyrning 31<br />
4.6.1.2 Förbikopplade frekvensomriktare 32<br />
4.7 TOTAL SPARPOTENTIAL OCH REKOMMENDATIONER 33<br />
4.7.1 Frekvensomriktare 33<br />
4.7.2 Minskad luftning 33<br />
4.7.3 Höjd ts-halt i överskottslammet 34<br />
4.7.4 Total sparpotential för effektivare elanvändning 34<br />
4.7.5 Diskussion 34<br />
5 ENERGISPARANDE ÅTGÄRDER PÅ VÄRMESIDAN 35<br />
5.1 SPARPOTENTIAL 35<br />
5.1.1 Energibehov för uppvärmning av råslam in till rötning 35<br />
5.1.1.1 Höjning av ts-halten i överskottslam 36<br />
5.1.1.2 Värmeåtervinning med hjälp av utgående rötat slam 36<br />
5.1.2 Energibehov för uppvärmning av rötkammare och värmesystem 38<br />
5.1.2.1 Reduktion av värmeförluster 38<br />
5.1.2.2 Återvinning av värmeförluster 38<br />
5.2 TOTAL SPARPOTENTIAL OCH REKOMMENDATIONER 39<br />
5.2.1 Total sparpotential på värmesidan 39<br />
5.2.2 Diskussion 40<br />
6 RÖTGASEN 41<br />
6.1 EFFEKTIVISERINGSMÖJLIGHETER 41<br />
6.1.1 Rötgas till elproduktion 42<br />
6.1.2 Rötgas som fordonsbränsle 43<br />
6.2 TOTAL SPARPOTENTIAL OCH REKOMMENDATIONER 45<br />
7 SLUTSATS 46<br />
ORDLISTA 48<br />
REFERENSER 49
BILAGA A DUVBACKENS RENINGSVERK I<br />
A.1 PROCESSÖVERSIKT RENINGSPROCESSEN I<br />
A.2 DRIFTER PÅ RENINGSVERKET II<br />
BILAGA B ELFÖRBRUKNINGEN XI<br />
B.1 BERÄKNING AV ELENERGIFÖRBRUKNINGEN XI<br />
B.2 UPPMÄTTA DRIFTER OCH DERAS ELENERGIFÖRBRUKNING XII<br />
BILAGA C VÄRMESYSTEMET XIII<br />
C.1 PROCESSÖVERSIKT VÄRMESYSTEMET XIII<br />
C.2 VÄRMEBERÄKNINGAR XIV<br />
C.2.1 Teoretiskt värmebehov för uppvärmning av slam in till rötkammarna XIV<br />
C.2.2 Upptagna/Avgivna värme från vattencirkulationen XIV<br />
C.3 RESULTAT VÄRMEBERÄKNINGAR XV<br />
C.3.1 Teoretiskt värmebehovet för uppvärmning av slam in till rötkammarna XV<br />
C.3.2 Värmeförbrukning XV<br />
C.3.3 Värmeproduktion XVI
1 INLEDNING<br />
Duvbackens <strong>reningsverk</strong> tillhör Gävle <strong>Vatten</strong> och behandlar kommunalt avloppsvatten från<br />
Gävle med ytterområden, inklusive Forsbacka, Valbo och Hille. Gävle <strong>Vatten</strong> har även två<br />
mindre avlopps<strong>reningsverk</strong> i Hedesunda och Norrsundet och distribuering av dricksvatten till<br />
anslutna kunder.<br />
Ombyggnationen till biologisk fosforavskiljning (bio-p) under 2003 har medfört att<br />
elförbrukningen ökat med drygt 1 000 MWh per år i jämförelse med elförbrukningen då<br />
kemisk fällning användes på Duvbacken. Den ökade elförbrukningen och de stigande priserna<br />
på el gör att reningsprocessen blir dyr.<br />
1.1 BAKGRUND<br />
Sverige är ett land som tidigare haft god tillgång på energi till låga priser. Kostnaden för el<br />
har dock stigit med 84 % sedan 1997 [1]. Prisuppgången förklaras med höjd elskatt och<br />
stigande råkraftspriser. Detta medför att det blir allt mer betydelsefullt att ta<br />
energiförbrukningen i beaktande vid processutformning och processoptimering.<br />
<strong>Vatten</strong>- och avloppsbranschen (VA-branchen) använde år 2005 ca 1,3 TWh el, där<br />
avloppsreningen står för ca 630 GWh. Sveriges totala elförbrukning uppgår till ungefär 140<br />
TWh vilket medför att VA-branschen svarar för 1 % av Sveriges totala elkonsumtion.<br />
Potentialen för energieffektivisering, vilket innebär att få ut mer nyttigt arbete från varje<br />
tillförd kWh, inom VA-branschen är betydande med en total besparingspotential på ca 150<br />
GWh elenergi. Dessutom kan ett ökat utnyttjande av organiskt material och spillvärme i<br />
avloppsvattnet ge 2 TWh. Med detta som grund bjöd VA-verkens branschorganisation,<br />
Svenskt <strong>Vatten</strong>, in sina medlemmar att delta i ett energieffektiviseringsprojekt år 2006. 40 %<br />
av branschen är nu med i undersökningen, däribland Duvbackens <strong>reningsverk</strong> i Gävle [2].<br />
1.2 SYFTE OCH MÅL<br />
Utgångspunkten är att <strong>reningsverk</strong>et primärt måste klara sin huvudsakliga uppgift, att rena<br />
avloppsvatten. Samtidigt måste detta ha en så liten miljöbelastning som möjligt, vilket också<br />
innebär en så låg energiförbrukning som möjligt. Det gör att det långsiktiga målet med<br />
examensarbetet är en energioptimerad process. En energioptimerad process innebär att spara<br />
så mycket energi som är ekonomiskt möjligt, utan att försämra reningen av avloppsvattnet. En<br />
effektivare energianvändning leder till minskade energikostnader, minskade kostnader för<br />
underhåll av utrustning och mindre påverkan på miljön [3].<br />
1
För att kunna energieffektivisera Duvbackens <strong>reningsverk</strong> krävs att energiförbrukningen<br />
kartläggs. Med energi menas i detta sammanhang elenergi, värmeenergi och energi i rötgas.<br />
Därför var examensarbetets syfte att kartlägga energiförbrukningen på Duvbackens<br />
<strong>reningsverk</strong>. Vidare ges förslag på möjliga energieffektiviserande åtgärder. Kartläggningen<br />
visar hur energiförbrukningen fördelar sig över reningsprocessen och synliggöra de stora<br />
energiförbrukarna. Kartläggningen visar även energiförbrukningen i dagsläget och några år<br />
tillbaka i tiden. Detta är intressant då ombyggnationen från kemisk fällning till bio-p ökat<br />
elförbrukningen. Införandet av bio-p har dock samtidigt minskat kemikalieförbrukningen. Ur<br />
miljöperspektiv är det bättre att minska kemikalieförbrukningen då produktion och transport<br />
av kemikalien också är energikrävande i sig.<br />
1.3 AVGRÄNSNINGAR<br />
Det är Duvbackens energiförbrukning som studerats i detta examensarbete. Drifter utanför<br />
<strong>reningsverk</strong>et, som t ex pumpstationer runt om i Gävle, finns inte med i studien.<br />
Det som kartlagts på Duvbacken är:<br />
• Elförbrukning<br />
• Elproduktion<br />
• Värmeförbrukning<br />
• Värmeproduktion<br />
• Rötgasproduktion<br />
• Hur rötgasen används<br />
1.4 MÅLGRUPP<br />
Rapporten vänder sig till dem som har vissa förkunskaper om rening av avloppsvatten och<br />
bio-p processen.<br />
2
2 DUVBACKENS RENINGSVERK<br />
Duvbackens <strong>reningsverk</strong> tar emot avloppsvatten från centrala Gävle med ytterområdena<br />
Valbo, Forsbacka och Hille. År 2006 var belastningen 97 056 person ekvivalenter (pe), varav<br />
avlopp från industrier motsvarar 6 000 pe. En pe är 70 g BOD7 i inkommande avloppsvatten<br />
per dygn. Duvbacken är dimensionerad för en belastning på 100 000 pe (7 000 kg<br />
BOD7/dygn). Medeltillrinningen är 1 600 m 3 /h [4].<br />
Första etappen av Duvbackens avlopps<strong>reningsverk</strong> togs i bruk 1967 då det omfattade<br />
mekanisk och biologisk rening. 1976 kompletterades verket med kemisk rening där<br />
ursprungligen efterfällning tillämpades. Senare övergick man till förfällning. Den första<br />
rötkammaren byggdes 1985 och idag har <strong>reningsverk</strong>et två rötkammare som är ombyggda<br />
2006 [4].<br />
Kemikalieförbrukningen på Duvbacken var hög på grund av den kemiska reningsprocessen.<br />
Fällningskemikalier innehåller dessutom en hel del tungmetaller som förs ut med<br />
avloppsvattnet och med slammet. För att minska kemikalieberoendet beslutades det att införa<br />
biologisk fosforrening på Duvbacken [5]. Under 2003 påbörjades ombyggnationen från<br />
kemisk fällning till bio-p. Sommaren 2004 togs en fullskalig bio-p anläggning i drift och vid<br />
årsskiftet 2004/2005 fungerade anläggningen tillfredsställande efter en del<br />
inkörningsproblem.<br />
Verket drivs idag enligt tillstånd av miljöprövningsdelegationen, länsstyrelsen Gävleborg,<br />
med krav på rening av BOD7 och fosfor i det utgående renade vattnet [4]. Gränsvärdet för<br />
BOD7 är 120 ton BOD7 per år och ett riktvärde som kvartalsmedelvärde ligger på 8 g BOD7<br />
per m 3 vatten. Gränsvärde för tot-P är 7 ton tot-P/ per år och ett riktvärde som<br />
kvartalsmedelvärde ligger på 0,4 g tot-P per m 3 vatten [5].<br />
2.1 RENINGSPROCESSEN<br />
Vid Duvbackens <strong>reningsverk</strong> behandlas avloppsvattnet mekaniskt, biologiskt och kemiskt vid<br />
behov. <strong>Vatten</strong>reningens förlopp kan delas in i tre delar: grovrening, mekanisk rening och<br />
biologisk rening. Det slam som urskiljts från processen behandlas i slambehandlingen. Syftet<br />
med de olika processerna i ett <strong>reningsverk</strong> är att överföra föroreningar till former som gör att<br />
de kan separeras från vattnet. I <strong>bilaga</strong> A.1 finns en processöversikt över reningsprocessen på<br />
Duvbacken.<br />
3
2.1.1 Grovrening<br />
Spillvattnet förs in i verket, dels med självfall och pumpstationer runt om i Gävle och dels<br />
med inloppspumparna på <strong>reningsverk</strong>et. Inkommande vatten med självfall och pumpstationer<br />
hamnar direkt i stadssumpen. Vattnet förs sedan genom två parallella filtergaller där de största<br />
föremålen rensas bort. Det som avskiljs i filtergallren transporteras till en renstvätt som<br />
ytterligare tvättar ur kvarvarande biologiskt nedbrytbart material ur detta. De föremål som inte<br />
kan tvättas ur mer förs till soptippen medan det urtvättade materialet återförs till processen.<br />
Vattnet går vidare genom två luftade sandfång där sand, kaffesump och andra tyngre<br />
föroreningar stannar kvar. Sanden tvättas ren från organiskt material i en sandtvätt och<br />
återförs till sandfånget medan det organiska materialet samlas upp och transporteras till<br />
soptippen.<br />
2.1.2 Mekanisk rening<br />
Den mekaniska reningen sker i sex försedimenteringsbassänger. I dessa sjunker partiklarna i<br />
vattnet till botten och förs bort som primärslam med hjälp av mekaniska skrapor.<br />
Primärslammet behandlas sedan vidare i slamförtjockarna eller återförs till<br />
försedimenteringsbassängerna för att höja andelen VFA i vattnet. Fett och andra lättare<br />
partiklar som blir kvar på ytan förs vidare till en slambrunn med hjälp av dekanteringsrännor.<br />
Där finfördelas ytslammet och pumpas sedan tillbaka till försedimenteringsbassängerna.<br />
2.1.3 Biologisk rening<br />
Det organiska materialet som är kvar i avloppsvattnet efter den mekaniska reningen är till<br />
största delen löst i vattnet, men behöver omvandlas till avskiljbara partiklar. I det biologiska<br />
reningssteget får mikroorganismer, främst bakterier, livnära sig på det organiska materialet.<br />
Mikroorganismerna klumpar då ihop sig till flockar, som sedan avskiljs i<br />
slutsedimenteringsbassängerna.<br />
2.1.3.1 Biologisk fosforreduktion<br />
Innan vattnet kommer till aerob 1 finns en anaerob zon. I den anaeroba zonen sker ett<br />
fosforsläpp från bio-p-bakterierna till vattenfasen samtidigt som bakterierna tar upp<br />
lättillgängligt organiskt material som de lagrar som energiupplag i sina celler. Denna<br />
upplagrade energi används sedan som kolkälla i den luftade zonen i aerob 1, aerob 2 och<br />
aerob 3, för att ta upp fosfor från vattenfasen. Fosforn som tagits upp används sedan som<br />
energi vid upptaget av organiskt material i den anaeroba zonen. Detta leder till att en<br />
nödvändig betingelse för en bio-p process är att det finns både en anaerob och en aerob zon.<br />
Sett över hela biosteget erhålls ett nettoupptag av fosfor eftersom upptaget i den aeroba zonen<br />
är större än släppet i den anaeroba zonen. Detta nettoupptag av fosfor tas ut ur systemet med<br />
det slam som avskiljs i slutsedimenteringsbassängerna.<br />
2.1.3.2 Slutsedimentering<br />
I slutsedimenteringen sedimenterar det aktiva slammet och förs bort med yt- och<br />
bottenskrapor. För att hålla en hög halt av aktiva mikroorganismer i luftningsbassängerna<br />
återförs större delen av det avskiljda slammet från slutsedimenteringen till<br />
4
luftningsbassängerna som returslam. En mindre del av slammet tas ut ur processen vid<br />
slutsedimenteringen som överskottsslam och behandlas vidare i förtjockarna i<br />
slambehandlingen.<br />
Vattnet är färdigrenat efter ett knappt dygn och leds ut 450 meter från fastlandet och släpps ut<br />
i Östersjön [4]. Det finns även möjligheter att tillsätta fällningskemikalier vid eventuella<br />
driftstörningar, t ex om fosforhalten i utgående vatten är över det tillåtna utsläppsvärdet.<br />
2.1.4 Slambehandling<br />
I slambehandlingen ingår förtjockning, rötning och slutavvattning av slammet och här<br />
avlägsnas en del av det vatten som slammet till stor del består av. Slambehandlingen börjar i<br />
slamförtjockarna vilka är runda sedimenteringsbassänger, där vatten avskiljs från slammet och<br />
återförs till <strong>reningsverk</strong>ets inlopp. Här tillsätts polymer för att höja ts-halten i slammet. I nästa<br />
steg stabiliseras slammet genom rötning i rötkammarna. Stabiliseringen har som syfte att ge<br />
råslammet ett stabilt tillstånd vad gäller lukt och hygieniska egenskaper samt att förbättra dess<br />
egenskaper, t ex dess avvattningsegenskaper. Duvbackens <strong>reningsverk</strong> använder mesofil<br />
rötningen. Slammet håller då en temperatur på ca 37°C och processen tar ca 17 dagar på<br />
Duvbacken. Rötgasen som bildas under rötningen används som bränsle i en gasmotor eller i<br />
en gaspanna.<br />
Efter rötningen förs rötslammet till ett slamlager. Innan slammet sedan förs till<br />
dekanteringscentrifugerna tillsätts ytterligare polymer till slammet för att höja ts-halten.<br />
Rejektvattnet från centrifugerna återförs till inloppet. Målsättningen är att slammet ska<br />
utnyttjas i jordbruk, skogsbruk och vid jordframställning för att återföra näringsämnen till den<br />
brukade jorden [4].<br />
5
3 ENERGIKARTLÄGGNING<br />
Energiförbrukning, energiproduktion och hur energin används på <strong>reningsverk</strong>et måste<br />
kartläggas innan energieffektiviserande åtgärder kan genomföras. Energikartläggningen visar<br />
på vilka objekt som är mest energikrävande. Det är ofta dessa drifter som står för den största<br />
potentialen då det gäller att införa energieffektiva åtgärder i processen. I detta avsnitt<br />
kartläggs elförbrukningen, värmeförbrukningen och rötgasanvändningen för att sedan kunna<br />
identifiera energieffektiviseringspotentialen.<br />
3.1 KARTLÄGGNING AV ELFÖRBRUKNINGEN<br />
Den totala elförbrukningen på Duvbacken var känd från elleverantören. Det var dock inte känt<br />
hur elförbrukningen fördelade sig över reningsprocessens olika steg. För att utreda detta<br />
gjordes en kartläggning av elförbrukningen. Elförbrukningen kartlades med data från perioden<br />
20070401-20070731 som grund, om inget annat anges, och initierades genom att dela upp<br />
reningsprocessen enligt nedanstående:<br />
• Grovrens<br />
• Försedimentering<br />
• Aerob 1<br />
• Aerob 2<br />
• Aerob 3 och slutsedimentering<br />
• Fällningsbassänger<br />
• Förtjockare<br />
• Rötkammare<br />
• Slutavvattning<br />
• <strong>Vatten</strong>cirkulationen i värmesystemet<br />
Kartläggningen krävde att effektmätningar genomfördes. Det fanns inte resurser till att sätta in<br />
effektmätare på drifter i processen, vilka kontinuerligt skulle logga effekten på dessa.<br />
Metoden som istället användes var att göra enstaka manuella effektmätningar på de drifter<br />
som uppskattades ligga bakom den största andelen av elförbrukningen. Mätinstrumentet som<br />
användes vid de manuella effektmätningarna var en Power Q Plus MI 2392 från Metrel. Det är<br />
en portabel 3-fas effektmätare med bl a samtidig mätning av grundläggande effektparametrar,<br />
som t ex ström, spänning, effekt och effektfaktor. Mätningarna genomfördes av Gävleborgs<br />
Elektriska <strong>AB</strong>, med viss hjälp av driftpersonal på Duvbacken.<br />
6
De objekt som prioriterades för mätning var motordrifter över 4 kW och/eller de objekt med<br />
långa drifttider. Mätningarna genomfördes på något olika sätt beroende på om motordriften i<br />
fråga var frekvensstyrd eller direktstartande. I <strong>bilaga</strong> A.2 finns en förteckning över de flesta<br />
motordrifterna på <strong>reningsverk</strong>et. Där syns även märkeffekt, drifttider och den beräknade<br />
energiförbrukningen för de uppmätta drifterna.<br />
Frekvensstyrda drifter som effektmätning genomfördes på var:<br />
• Inloppspumpar (AP002, AP003)<br />
• Primärslampump (SP555)<br />
• Blåsmaskiner (BM002, BM003, BM118)<br />
• Snäckpump (SP101)<br />
• Returslampump (SP121)<br />
• Slampumpar i slutsedimenteringen (SP001-SP004)<br />
• Slampump från förtjockarna till rötkammarna (SP506)<br />
• Slampump frön rötkammarna (SP907)<br />
• Slampump från slamlager (SP002)<br />
• Centrifug (CF001)<br />
På de frekvensstyrda drifterna mättes effekten vid olika styrfrekvenser för att kunna få ett<br />
samband mellan styrfrekvens och effekt. Styrfrekvensen loggas i övervakningssystemet och<br />
sparas i tre månader. En linjär ekvation som beskriver hur effekten är beroende av<br />
styrfrekvensen bestämdes med hjälp av Excel. Genom att dra ut frekvenser för månaderna<br />
april till och med juli och beräkna effekten vid varje utdragen frekvens kunde den totala<br />
elenergiförbrukningen beräknas. Se <strong>bilaga</strong> B.1 för beräkning av elförbrukningen.<br />
Direktstartande drifter som effektmätning genomfördes på var:<br />
• Recirkulationspump i försedimenteringen (RP003)<br />
• Omrörare (OM001)<br />
• Celpoxluftare (EP153, OP153, EP159, OP159)<br />
• Överskottslampump (SP021, SP123)<br />
• Slamkvarn (SK507)<br />
• Cirkulationspump (SP905, SP909)<br />
• Omrörare slamlager (OM302)<br />
För att beräkna de direktstartande drifternas elenergiförbrukning användes den uppmätta<br />
effekten och drifttiden som loggas i övervakningssystemet. Genom att multiplicera den<br />
uppmätta effekten med drifttiden på den uppmätta driften per månad, erhålls<br />
energiförbrukningen per månad.<br />
Ett alternativ till ovanstående tillvägagångssätt var att använda märkeffekten på drifterna för<br />
att beräkna elförbrukningen. Det visade sig dock ge en relativt stor överskattning av den<br />
verkliga elförbrukningen och metoden ansågs för osäker.<br />
Tidsbegränsningen och de ekonomiska begränsningarna medförde att resterande drifter ligger<br />
utanför studien och ingår i kategorin ”övrigt”, där även elförbrukning på kontor, verkstad, lab,<br />
belysning och ventilation mm, på Duvbacken ingår.<br />
7
3.1.1 Elförbrukningen före och efter bio-p<br />
Det är intressant att studera hur ombyggnationen från kemisk fällning till bio-p påverkat<br />
elförbrukningen. Åren mellan 1996-2002, då <strong>reningsverk</strong>et använde kemisk fällning, låg<br />
månadsförbrukningen av el på i snitt 247 MWh/månad. Efter att bio-p processen tagits i bruk<br />
låg månadsförbrukningen av el på i snitt 347 MWh/månad under åren 2004-2006. Den ökade<br />
elkostnaden uppgår till 876 000 kr/år med ett elpris på 0,73 kr/kWh. Inflödet av avloppsvatten<br />
har varit relativt konstant, medan elförbrukningen har ökat med 29 %. Ombyggnationen av<br />
<strong>reningsverk</strong>et till en helt biologisk process under 2003 har alltså inneburit att elförbrukningen<br />
ökat, se figur 1. Detta kompenseras till viss del av den egna elproduktionen via gasmotorn<br />
som köptes in 2002.<br />
kWh/månad<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007<br />
År<br />
bio-p<br />
Total elförbrukning<br />
Inköpt el<br />
Egenproducerad el<br />
Figur 1. Total elförbrukning (brutto), inköpt el och egenproducerad el per månad under perioden 2000-2007.<br />
På grund av ombyggnationer av rötkammarna år 2006, erhölls en reducerad rötgasproduktion och därmed en<br />
reducerad elproduktion. Detta medförde att en större andel el behövde köpas in.<br />
Efter införandet av bio-p processen minskade dock även kemikalieförbrukningen från ungefär<br />
800 ton/år till omkring 100 ton/år för år 2007. För t ex år 2002 låg förbrukningen av<br />
fällningskemikalier på 840 ton/år vilket kostade runt 1 100 000 kr/år. År 2007 kommer<br />
ungefär 100 ton fällningskemikalier att tillsättas. Kostnaden för detta uppgår till 100 000 kr/år<br />
[5]. Besparingen blir då 1 000 000 kr/år. Detta medför att den ökade kostnaden för el helt<br />
kompenseras av den minskade kemikalieförbrukningen. Därutöver minskas kostnaderna<br />
ytterligare då det bildas mindre slam när en mindre mängd fällningskemikalier används.<br />
Minskade slamvolymer medför bl a att kostnaderna för bortforsling och omhändertagande av<br />
slammet minskar.<br />
I figur 2 illustreras detta genom att jämföra elkostnad med kemikaliekostand, per kubikmeter<br />
inkommande vatten för åren 2000 till 2006. Från år 2003, då bio-p infördes, har elkostnaden<br />
ökat med 0,0713 kr/m 3 inkommande vatten. Under samma period har kostnaden för<br />
kemikalieförbrukningen minskat med 0,0524 kr/m 3 inkommande vatten. Totalt blir det en<br />
kostnadsbesparing på 0,0189 kr/m 3 inkommande vatten. Detta illustreras av den översta<br />
grafen i figur 2, där elkostnaden och kemikaliekostnaden adderats. Den visar att den totala<br />
kostnaden, med tanke på elkostnad och kemikaliekostand, inte ökat efter införandet av bio-p.<br />
Områden där kostnaderna minskat ytterligare är slambehandling, transport och<br />
omhändertagande av slam. Detta beror på den minskade slamvolymen.<br />
8
kr/m3 inkommande vatten<br />
0,35<br />
0,3<br />
0,25<br />
0,2<br />
0,15<br />
0,1<br />
0,05<br />
0<br />
2000<br />
2001<br />
2002<br />
2003<br />
År<br />
2004<br />
2005<br />
2006<br />
Elkostnad +<br />
Kemikaliekostnad<br />
Elkostnad<br />
Kemikaliekostnad<br />
Figur 2. Elkostnad och kemikaliekostnad per kubikmeter inkommande vatten för åren 2000 till 2006.<br />
Den totala elförbrukningen under perioden 20070401-20070731 uppgick till i snitt på 333 740<br />
kWh/månad enligt elräkningar från Gävle Energi, se figur 3. Det motsvarar en årlig<br />
förbrukning på 4005 MWh/år och en kostnad på 2 923 562 kr/år. Andelen egenproducerad el<br />
varierar mycket beroende på hur mycket gasmotorn används. Under perioden producerade<br />
gasmotorn mellan 9 % och 48 % av den totala elförbrukningen.<br />
MWh/månad<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
april maj juni juli<br />
månad<br />
Total elförbrukning<br />
Inköpt el<br />
Egenproducerad el<br />
Figur 3. Total elförbrukning, inköpt el och egenproducerad el under perioden 20070401-20070201.<br />
3.1.2 Fördelning av elförbrukningen<br />
Andelen av den totala elförbrukningen som de uppmätta drifterna förbrukar åskådliggörs i<br />
figur 4. Luftningsstegen aerob 1, aerob 2 och aerob 3 står för den största elförbrukningen med<br />
44,0 % av den totala elförbrukningen. De uppmätta drifterna svarar för 76,3 % av<br />
<strong>reningsverk</strong>ets totala elenergiförbrukning, medan den övriga elförbrukningen uppgår till 23,7<br />
%. Se även <strong>bilaga</strong> B.2 för resultat av effektmätningarna och beräkningarna.<br />
9
Centrifug 2,0%<br />
Omrörning 3,8%<br />
Övrigt 23,7%<br />
Slampumpning 15,1%<br />
<strong>Vatten</strong>pumpning 11,3%<br />
Luftning<br />
44,0%<br />
Luftning<br />
-Blåsmaskiner och cellpoxluftare<br />
<strong>Vatten</strong>pumpning<br />
-Inloppspumpar, Snäckpumpar,<br />
Cirkulationspumpar i värmeslinga<br />
Slampumpning<br />
-Returslam, Överskottslam, Primärslam,<br />
Cirkulation i rötkammare och försed., råslam<br />
till rötk., rötslam från rötk. och slamlager<br />
Omrörning<br />
-Anaerob, rötkammare, slamlager<br />
Centrifug<br />
-Centrifug 1 och centrifug 2<br />
Övrigt<br />
-ej uppmätta drifter, el till kontor, verkstad,<br />
lab, belysning och ventilation mm.<br />
Figur 4. Andelen av den totala elförbrukningen för de uppmätta drifterna under perioden 20070401-20070731.<br />
3.1.2.1 Grovrens<br />
I grovrensen är det inloppspumparna och luftningen av sandfånget som studerats närmare.<br />
Inloppspumparnas elförbrukning uppgick till i snitt 16 278 kWh/månad under<br />
undersökningsperioden. Detta motsvarar 4,9 % av den totala elförbrukningen. Luften till<br />
sandfånget kommer från blåsmaskinerna i aerob 1. Luftflödet till sandfånget uppgick till i<br />
snitt på 280 m 3 /h under ovanstående period, vilket medför att elförbrukningen för luftningen i<br />
sandfånget uppgick till i snitt 5 282 kWh/månad. Elförbrukningen för detta motsvarar 1,6 %<br />
av den totala elförbrukningen.<br />
3.1.2.2 Försedimentering<br />
I försedimenteringen är det primärslampumparna och recirkulationspumparna som studerats<br />
närmare.<br />
Tre primärslampumpar pumpar en viss andel primärslam till förtjockare 2.<br />
Primärslampumparnas energiförbrukning under undersökningsperioden uppgick till i snitt 279<br />
kWh/månad vilket motsvarar 0,1 % av den totala elförbrukningen.<br />
De sex nyinstallerade recirkulationspumparna recirkulerar slam i försedimenteringen för att<br />
höja slamåldern och tvätta ur mer VFA ur slammet. Detta kallas primärslamhydrolys. Dessa<br />
pumpar är ännu under utredning då det gäller hur mycket de ska gå. I dagsläget körs<br />
pumparna på ungefär två tredjedelar av den totala drifttiden. Nackdelen med dessa<br />
cirkulationspumpar är att det troligtvis kommer att produceras mindre rötgas eftersom<br />
slammet till rötning blir mer nedbrutet [6]. Recirkulationspumparnas energiförbrukning under<br />
undersökningsperioden uppgick till i snitt 8 928 kWh/månad, motsvarande 2,7 % av den<br />
totala elförbrukningen.<br />
10
3.1.2.3 Aerob 1<br />
I aerob 1 är det luftningen i den aeroba zonen och omrörningen av den anaeroba zonen som<br />
undersökts.<br />
Omrörningen i den anaeroba zonen sker med sex omrörare, varav tre av dessa är större.<br />
Elförbrukningen för de tre större omrörarna under undersökningsperioden uppgick till i snitt<br />
4 554 kWh/månad. Det motsvarar 1,4 % av den totala elförbrukningen. Luftningen i den<br />
aeroba zonen sker med tre blåsmaskiner, vilka även tillgodoser omblandningen i aerob 1 och<br />
lufttillförseln till sandfånget. Blåsmaskinernas elförbrukning under undersökningsperioden<br />
uppgick till i snitt 76 527 kWh/månad vilket motsvarar 22,9 % av den totala elförbrukningen.<br />
3.1.2.4 Aerob 2<br />
I aerob 2 har celpoxluftarna, som tillgodoser lufttillförseln i aerob 2, studerats närmare, se<br />
tabell 1. Celpoxluftarnas elförbrukning uppgick till i snitt 19,5 % av den totala<br />
elförbrukningen.<br />
Tabell 1. Celpoxluftarnas elförbrukning i snitt under perioden 20070401-20070731.<br />
Drift<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
Andel av total elförbrukning<br />
(%)<br />
OP152-OP159 43 894 384 511 13,1<br />
EP152-EP159 21 763 190 644 6,4<br />
Totalt 65 657 575 155 19,5<br />
3.1.2.5 Aerob 3<br />
I aerob 3 har snäckpumparna som lyfter vattnet till bassängerna i aerob 3 och blåsmaskinen<br />
som tillgodoser omblandningen i dessa bassänger undersökts. Elförbrukningen syns i tabell 2.<br />
Totalt svarade dessa drifter för 5,8 % av den totala elförbrukningen.<br />
Tabell 2. Elförbrukning för de största drifterna i aerob 3 under perioden 20070401-20070731.<br />
Drift<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
Andel av total elförbrukning<br />
(%)<br />
Snäckpumpar 14 702 128 789 4,4<br />
Blåsmaskin 4 742 41540 1,4<br />
Totalt 19 444 170 329 5,8<br />
11
3.1.2.6 Luftningssteget totalt<br />
Den totala elförbrukningen för luftningen uppgick till i snitt 146 926 kWh/månad under<br />
undersökningsperioden. Se tabell 3. Luftningen svarar för 44,0 % av den totala<br />
elförbrukningen, där blåsmaskinerna i aerob 1 var den största elförbrukaren.<br />
Tabell 3. Elenergiförbrukning för luftning av bio-p processen under perioden 20070401-20070731.<br />
Drift<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
Andel av total elförbrukning<br />
(%)<br />
Blåsmaskiner, aerob 1 76 527 670 377 22,9<br />
Celpoxluftare 65 657 575 155 19,7<br />
Blåsmaskin, aerob 3 4 742 41 540 1,4<br />
Totalt 146 926 1 260 720 44,0<br />
Leverantörer och tillverkare av luftningsutrustningen i aerob 1, aerob 2 och aerob 3 har<br />
beräknat syrebehovet för respektive steg i processen enligt tabell 4. Syrebehovet i aerob 1 är<br />
större medan syrebehovet i aerob 2 är mindre, då mikroorganismerna haft tillgång på syre i<br />
några timmar och kräver inte samma mängder syre. Syrebehovet avtar alltså ju längre vattnet<br />
luftas.<br />
En beräkning av den tillförda mängden syrgas med data utifrån processen, enligt tabell 5, ger<br />
ett något annorlunda resultat än det teoretiskt beräknade syrebehovet i tabell 4. Den specifika<br />
syresättningseffektiviteten för blåsmaskinerna i aerob 1 är högre. Mängden syrgas som trycks<br />
ner i vattnet av blåsmaskinerna i aerob 1 är större än det verkliga syrebehovet. En anledning<br />
till detta är att en del av luften från blåsmaskinerna i aerob 1 går till sandfånget. Till<br />
sandfånget går i snitt 280 m 3 luft/h, eller 71 kg O2/h. Vidare tyder det höga syrgasflödet till<br />
aerob 1 på att mycket av luften som komprimeras och trycks ut i bassängerna i försvinner ut i<br />
luften igen, utan att ha utnyttjats för nedbrytning av organiskt material eller till cellandning i<br />
mikroorganismerna. Detta kan i sin tur bero på att luftningsdjupet i aerob 1 är relativt litet, 5<br />
meter. Djupare bassänger gör att syrgasbubblorna får längre uppehållstid i vattnet innan de<br />
når vattenytan och syrgasen kan då utnyttjas mer effektivt. För celpoxluftarna stämmer det<br />
beräknade tillförda syrgasflödet i tabell 5 med det teoretiskt beräknade syrgasbehovet i tabell<br />
4. Alltså utnyttjas det tillsatta syret bättre i aerob 2 än i aerob 1. Förutom att ha djupare<br />
bassänger i aerob 1 kan syreupptagningen bli mer effektiv genom att lufta mindre men istället<br />
låta vattnet ha en längre uppehållstid i luftningszonen. Men det leder dock också till att den<br />
anaeroba zonen förlängs, vilket inte är önskvärt [5].<br />
Tabell 4. Data över teoretiskt beräknade syrgasbehov i aerob 1 och aerob 2.<br />
Drift<br />
Blåsmaskiner aerob 1 a<br />
Celpoxluftare aerob 2 b<br />
Blåsmaskin aerob 3 a<br />
a<br />
Angivna data [7].<br />
b<br />
Angivna data [8].<br />
Maximalt O2 behov<br />
(kg O2/h)<br />
Normalt O2 behov<br />
(kg O2/h)<br />
410 250<br />
318 199<br />
100 50<br />
12
Tabell 5. Beräknad energiförbrukning för blåsmaskinerna i aerob 1 och celpoxluftarna i aerob 2 med data från<br />
övervakningssystemet under perioden 20070401-20070731.<br />
Luftflöde Energiförbrukning Syresättning a<br />
Syrgasflöde<br />
Drift (m 3 /h) (Wh/m 3 luft) (Wh/m 3 vatten) (kg O2/kWh) (kg O2/h)<br />
Aerob 1 b<br />
4 006 26,2 81,7 9,5 1 010<br />
Aerob 2 c<br />
1 090 84 69,1 3<br />
274<br />
a<br />
Specifik syresättningseffektivitet.<br />
b<br />
Beräknat utifrån data från övervakningssystemet, där luftflödet ner i bassängerna loggas och sparas.<br />
c<br />
Beräknat utifrån angiven specifik syresättningseffektivitet på 3 kg O2/kWh [8].<br />
3.1.2.7 Slutsedimentering<br />
De undersökta drifterna i slutsedimenteringen är slampumparna, returslampumparna och<br />
överskottslampumparna. Se tabell 6. Elförbrukningen för dessa pumpar uppgick till i snitt<br />
7,4 % av den totala elförbrukningen.<br />
Tabell 6. Elförbrukning för de största drifterna i aerob 3 under perioden 20070401-20070731.<br />
Elförbrukning Kostnad Andel av totala elförbrukningen<br />
Drift<br />
(kWh/månad) (kr/år)<br />
(%)<br />
Slampumpar 12 333 108 037 3,7<br />
Returslampumpar 10 757 94 231 3,2<br />
Överskottslampumpar 1 714 15 015 0,5<br />
Totalt 24 804 217 283 7,4<br />
3.1.2.8 Fällningsbassänger<br />
Det finns sex fällningsbassänger, vilka användes till fällning med fällningskemikalier innan<br />
bio-p processen togs i bruk. Fällningsbassängerna kan utnyttjas då en bräddning är nödvändig<br />
om det är höga flöden på det inkommande avloppsvattnet t ex på våren då snö och is smälter.<br />
Det vatten som samlas i fällningsbassängerna kan då pumpas tillbaka till försedimenteringen<br />
vid lägre vattenflöden. Vidare tränger grundvatten in kontinuerligt i bassängerna vilket gör att<br />
slampumparna får gå några timmar per månad.<br />
Ingen effektmätning genomfördes i detta processavsnitt. De drifter som finns är små och de<br />
flesta går bara några timmar per månad vilket resulterar i en förhållandevis liten<br />
elförbrukning.<br />
3.1.2.9 Förtjockarna<br />
På Duvbacken finns två förtjockare med en omrörare i vardera förtjockare. Här sker<br />
förtjockningen genom gravimetrisk förtjockning. Till förtjockare 1 pumpas överskottslammet<br />
13
medan primärslammet pumpas till förtjockare 2. Polymer tillsätts slammet innan det kommer<br />
till förtjockarna. Slammet pumpas sedan vidare med två frekvensstyrda,<br />
excenterskruvpumpar, via två slamkvarnar, till rötkammarna.<br />
I detta processavsnitt är det de två slampumparna och de två slamkvarnarna som för slammet<br />
från förtjockarna som undersökts. Se tabell 7. Elförbrukning för dessa drifter uppgick till i<br />
snitt 4 475 kWh/månad vilket motsvarade 1,3 % av den totala elenergiförbrukningen.<br />
Tabell 7. Elförbrukning för slampumparna och slamkvarnarna i förtjockningssteget.<br />
Drift<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
Andel av totala elförbrukningen<br />
(%)<br />
Slampump 1 706 14 945 0,5<br />
Slamkvarn 2 769 24 256 0,8<br />
Totalt 4 475 39 201 1,3<br />
3.1.2.10 Rötkammarna<br />
Duvbacken har två rötkammare på totalt 3 600 m 3 [9]. I rötkammarna sker kontinuerlig<br />
omblandning med fyra mekaniska propelleromrörare, två omrörare i varje rötkammare.<br />
Dessutom finns tre cirkulationspumpar som bl a ser till att rötslammet håller temperaturen.<br />
Vidare pumpar två frekvensstyrda excenterskruvpumpar rötslammet från rötkammarna till<br />
slamlagret.<br />
I rötkammarna är det cirkulationspumparna, omrörarna och slampumparna som studerats. Se<br />
tabell 8. Elförbrukningen för dessa drifter uppgick till i snitt 4,6 % av den totala<br />
elförbrukningen.<br />
Tabell 8. Elförbrukning av de största drifterna i rötkammarna under perioden 20070401-20070731.<br />
Drift<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
Andel av totala elförbrukningen<br />
(%)<br />
Cirkulationspumpar 11 137 97 560 3,3<br />
Omrörare 40 33 35 329 1,2<br />
Slampumpar 416 3 644 0,1<br />
Totalt 15 586 136 533 4,6<br />
3.1.2.11 Slutavvattning<br />
I slamlagret finns en omrörare som ser till att slammet i slamlagret är så homogent som<br />
möjligt. Tre frekvensstyrda excenterskruvpumpar pumpar rötslammet från slamlagret till<br />
dekanteringscentrifugerna. Innan slammet når centrifugerna tillsätts polymer som ökar<br />
slammets ts-halt. På centrifug 1 genomfördes effektmätningen på elmotorn med en märkeffekt<br />
14
på 45 kW som driver både trumman och skruven. Centrifug 2 används mycket sällan vilket<br />
medförde att den uteslöts från studien.<br />
I slutavvattningen undersöktes elförbrukningen för centrifug 1, omröraren i slamlagret och<br />
slampumparna till centrifugerna. Se tabell 9. Elförbrukningen för dessa drifter uppgick till i<br />
snitt 3,4 % av den totala elförbrukningen.<br />
Tabell 9. Elförbrukning för de uppmätta drifterna i slutavvattningen under perioden 20070401-20070731.<br />
Drift<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
Andel av totala elförbrukningen<br />
(%)<br />
Centrifug 1 6 704 58 727 2,0<br />
Omrörare slamlager 4 157 36 415 1,3<br />
Slampumpar till centrifuger 472 4 135 0,1<br />
Totalt 11 333 99 277 3,4<br />
3.1.2.12 <strong>Vatten</strong>cirkulation i värmesystemet<br />
I värmesystemet finns sex stycken cirkulationspumpar som driver vattenslingorna. Den största<br />
pumpen ser till att inkommande slam till rötkammarna erhåller den värme som behövs.<br />
Pumpen är på 15 kW och frekvensstyrd. En frekvensstyrd tvillingpump driver den stora<br />
värmeslingan (se <strong>bilaga</strong> C.1 för processöversikt över värmesystemet). Elförbrukningen för<br />
dessa cirkulationspumpar uppgick till i snitt 6 781 kWh/månad under undersökningsperioden,<br />
motsvarande 2,0 % av den totala elförbrukningen.<br />
3.1.3 Jämförelse med andra avlopps<strong>reningsverk</strong><br />
Det är intressant att jämföra elförbrukningen på Duvbacken med elförbrukningen på andra<br />
<strong>reningsverk</strong> i Sverige. Det går dock aldrig att jämföra elförbrukningen rakt av på grund av att<br />
reningsprocesserna skiljer sig åt på alla <strong>reningsverk</strong> i Sverige. En jämförelse ger istället en<br />
indikation på hur Duvbacken förhåller sig i jämförelse med andra verk när det gäller<br />
elförbrukningen.<br />
Tabell 10 visar elförbrukningen för Duvbacken, Lundåkraverket i Landskrona och<br />
Käppalaverket i Stockholm. Den högre elförbrukningen i luftningssteget på Duvbacken beror<br />
troligtvis på bio-p processen, då även Lundåkraverket visar på denna höga andel el till<br />
luftningen. Käppalaverket tillämpar endast bio-p till ungefär en tredjedel av inkommande<br />
vattenflöde, resten av vattnet renas med kemisk fällning. Det är troligtvis en av anledningarna<br />
till den halverade andelen el som går till luftningen.<br />
15
Tabell 10. Elförbrukning på Duvbacken i förhållande till andra <strong>reningsverk</strong> år 2005.<br />
Andel el till Elanvändning<br />
luftning (Wh/m 3 Specifik elanvändning<br />
Anslutna pe<br />
vatten)<br />
(kWh/pe,år)<br />
(%) Totalt Luftningen Totalt Luftningen<br />
Duvbacken i<br />
Gävle<br />
86362 44 312 137 49 22<br />
Lundåkraverket<br />
i Landskrona a 22100 40 406 164 92 37<br />
Käppalaverket i<br />
Stockholm b 520 000 18,6 660 123 61 11<br />
a<br />
Hela Lundåkraverket tillämpar bio-p och har kvävereduktion. [10].<br />
b<br />
Ungefär en tredjedel av inkommande flöde renas med bio-p, resten av verket tillämpar kemisk fällning. Hela<br />
<strong>reningsverk</strong>et har kvävereduktion [11].<br />
3.2 KARTLÄGGNING AV VÄRMEFÖRBRUKNINGEN<br />
För kartläggningen av värmeförbrukningen var utgångspunkten det värmesystem som<br />
innehåller gasmotorn, gaspannan, rötkammarna och värmeväxlare för uppvärmning av lokaler<br />
och varmvatten på <strong>reningsverk</strong>et. Se <strong>bilaga</strong> C.1 för processöversikt över värmesystemet.<br />
Det är endast varmvattenflödet till rötkammarna som loggas i systemet. Detta vattenflöde,<br />
tillsammans med de temperaturer som loggas, ger värmeförbrukning och värmeproduktionen.<br />
Se <strong>bilaga</strong> C.2 och C.3 för beräkningar och resultat av värmeförbrukning och<br />
värmeproduktion.<br />
Värmeförbrukningen tidigare år är inte kartlagd på detta sätt, då de data som ligger till grund<br />
för dessa beräkningar endast sparas i tre månader.<br />
3.2.1 Värmeförbrukningen<br />
Värmeförbrukningen har kartlagts under perioden 20070201-20070731. Den totala<br />
värmeförbrukningen uppgick då till i snitt 497 MWh/månad. Då processen till stora delar är<br />
placerad utomhus varierar värmeförbrukning med utetemperaturen, se figur 4. Under den<br />
kalla perioden under februari och mars var den totala värmeförbrukningen större i jämförelse<br />
med de varma månaderna juni och juli.<br />
Värmeenergin går till rötningsprocessen, uppvärmning av varmvatten och lokaler<br />
(kontorsbyggnad och verkstad) i anslutning till <strong>reningsverk</strong>et, se figur 5 och figur 6.<br />
Rötningsprocessen kräver 77 % av den totala värmeförbrukningen. Värmeförlusterna i<br />
rötkammarna, tubvärmeväxlarna, rör och kopplingar i anslutning till rötkammarna, uppgår till<br />
41 % av den totala värmeförbrukningen. Uppvärmning av varmvatten och lokaler står för 15<br />
% respektive 8 % av den totala värmeförbrukningen.<br />
16
MWh/månad<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
februari<br />
mars<br />
april<br />
maj<br />
månad<br />
juni<br />
juli<br />
Total<br />
värmeförbrukning<br />
Rötkammarna<br />
Varmvatten<br />
Uppvärmning<br />
Figur 5. Total värmeförbrukning, värmeförbrukning för uppvärmning av slam in till rötkammarna och<br />
värmeförbrukning för uppvärmning av varmvatten och lokaler under perioden 20070201-20070731.<br />
Uppvärmning<br />
8%<br />
Varmvatten<br />
15%<br />
Värmeförluster i<br />
rötkammare med<br />
kringutrustning<br />
41%<br />
Teoretiskt<br />
värmebehovet<br />
för<br />
uppvärmning av<br />
slam<br />
36%<br />
Figur 6. Fördelningen av värmeförbrukningen under perioden 20070201-20070731.<br />
3.2.1.1 Rötkammarna<br />
Det teoretiska värmebehovet som behövs för uppvärmning av råslammet in till rötkammarna<br />
beräknas enligt <strong>bilaga</strong> C.2.1. Det är skillnad på energibehovet för uppvärmning av primärslam<br />
i jämförelse med energibehovet för uppvärmning av överskottslam. Beräkningarna ger att det<br />
teoretiska värmebehovet för att värma upp den totala mängden inkommande råslam under<br />
perioden 20070201-20070731 uppgick till i snitt 177 MWh/månad. Den avgivna värmen från<br />
vattnet i värmeväxlarna uppgick till i snitt 382 MWh/månad under samma period och<br />
beräknas enligt <strong>bilaga</strong> C.2.2. Skillnaden mellan det teoretiska uppvärmningsbehovet och den<br />
tillförda värmen från vattencirkulationen är förluster i rör och rötkammarväggar. I detta fall<br />
17
uppgick dessa förluster till 205 MWh/månad. Det är inte ovanligt med stora värmeförluster i<br />
liknande system, då ofta lite resurser lagts på att minska värmeförlusterna [12].<br />
3.2.1.2 Uppvärmning av lokaler och varmvatten<br />
Uppvärmningsbehovet av lokaler i anslutning till <strong>reningsverk</strong>et, till exempel<br />
kontorsbyggnaden och verkstad, varierar med årstiden, se figur 4 och <strong>bilaga</strong> C.3.2 För<br />
februari 2007 krävde uppvärmningen 84 MWh/månad medan uppvärmningen i juli samma år<br />
krävde 11 MWh/månad. Snittförbrukningen uppgick till 42 MWh/månad.<br />
Värmebehovet för uppvärmning av varmvatten är också mycket beroende av utetemperaturen,<br />
se figur 4 och <strong>bilaga</strong> C.3.2 Snittförbrukningen uppgick till 74 MWh/månad.<br />
Värmeförbrukningen för uppvärmning av vatten uppgick till 134 MWh/månad under mars<br />
medan värmeförbrukningen uppgick till 31 MWh/månad under juli.<br />
3.3 KARTLÄGGNING AV RÖTGASANVÄNDNINGEN<br />
Rötgasförbrukningen och gasens användningsområden på Duvbacken, vilka är gaspannan,<br />
gasmotorn och gasfacklan, har kartlagts från år 2003 till och med sommaren 2007.<br />
Utgångspunkt för gasberäkningarna var de gasflöden som loggas i övervakningssystemet.<br />
3.3.1 Rötgasproduktion och användningsområde historiskt och idag<br />
Rötgasen används för att generera värme via en gaspanna och för att generera el och värme i<br />
en gasmotor. När rötgasproduktionen överstiger den mängd gas som gasmotorn och<br />
gaspannan klarar av att förbränna måsta gasen facklas bort.<br />
Den totala rötgasproduktionen under åren 2003-2005 låg relativt konstant och uppgick till i<br />
snitt 140 Nm 3 /h. Under 2006 inträffade ett haveri i rötkammarna vilket medförde en minskad<br />
rötgasproduktion till i snitt 98 Nm 3 /h. År 2003 pågick ombyggnationerna i biosteget till bio-p<br />
vilket även det kan ha påverkat gasproduktionen. Åren innan 2003 finns det ingen information<br />
om hur mycket gas som facklades bort eller den totala gasproduktionen. Den information som<br />
finns innan 2003 är nyttiggjord gasmängd, alltså den gasmängd som förbrukades av<br />
gaspannan. Rötgasanvändningen fördelade sig under åren 2003-2006 enligt figur 7. Ungefär<br />
37 % av all rötgas användes i gasmotorn, 33 % användes i gaspannan medan 30 % facklades<br />
bort.<br />
Under perioden 20070201-20070731 producerades i snitt 162 Nm 3 rötgas/h, vilket är en<br />
ökning i jämförelse med tidigare år. Rötgasanvändningen fördelade sig enligt i figur 8, där<br />
den ökade gasmängden till gasmotorn under juli 2007 tydligt syns. I snitt över perioden<br />
fördelades rötgasen enligt figur 7. Ungefär 38 % av all rötgas användes i gasmotorn, 46 %<br />
används i gaspannan medan 16 % facklades bort. Andelen facklad gas har minskat till nästan<br />
hälften i jämförelse med tidigare år. Vidare går ungefär lika stor andel till gasmotorn medan<br />
andelen rötgas till gaspannan har ökat.<br />
18
30%<br />
År 2003-2006<br />
33%<br />
37%<br />
16%<br />
46%<br />
feb-juli 2007<br />
38%<br />
gasmotor<br />
gaspanna<br />
fackla<br />
Figur 7. Fördelningen av rötgasmängden till respektive användningsområde vilka är gasmotorn, gaspannan och<br />
facklan.<br />
Nm3/månad<br />
150000<br />
120000<br />
90000<br />
60000<br />
30000<br />
0<br />
februari mars april maj juni juli<br />
månad<br />
totalt<br />
gaspanna<br />
gasmotor<br />
gasfackla<br />
Figur 8. Total rötgasproduktion och gasmängd till respektive användningsområde under perioden 20070201-<br />
20070731.<br />
3.3.1.1 Värmeproduktion och fjärrvärme<br />
Värmeproduktionen under perioden 20070201-20070731 uppgick till i snitt 512 MWh/månad.<br />
Gaspannan svarade för 75 %, gasmotorn svarade för 13 % och fjärrvärmen svarade för 12 %<br />
av den totala värmetillförseln, se figur 9. För det mesta täcker pannan och motorn<br />
värmebehovet. Vid service och oförutsedda stopp på panna och gasmotor används fjärrvärme<br />
från Gävle Energi [13]. Variationen i värmeproduktionen och fjärrvärmeutnyttjande är dock<br />
stor. Under de kalla månaderna på vintern krävs mer värme medan det krävs mindre värme<br />
under sommaren.<br />
19
MWh/månad<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
februari<br />
mars<br />
april<br />
maj<br />
månad<br />
juni<br />
juli<br />
totalt<br />
gaspanna<br />
gasmotor<br />
fjärrvärme<br />
Figur 9. Total värmeproduktion från gaspanna och gasmotor och inköpt fjärrvärme under perioden 20070201-<br />
20070731.<br />
3.3.1.2 Elproduktion<br />
Gasmotorn på Duvbacken köptes in 2002 för att producera el för eget bruk genom<br />
förbränning av rötgasen. Den är tillverkad 1996 och köptes i begagnat skick. Motorn har en<br />
motoreffekt på 324 kW och en värmeeffekt på 400 kW. Under tiden motorn varit i drift på<br />
Duvbacken har elproduktionen varierat, se figur 1, 2 och 3.<br />
Under perioden 2003-2006 producerades i snitt 73 979 kWh/månad vilket motsvarar 23 % av<br />
den totala elförbrukningen under dessa år. Elproduktionen under perioden 20070401-<br />
20070630 uppgick till i snitt 40 619 kWh/månad vilket motsvarar 12 % av den totala<br />
elproduktionen. Under juli 2007 ökade elproduktionen och då uppgick den till i snitt 163 182<br />
kWh/månad vilket motsvarar 48 % av den totala elförbrukningen.<br />
Enligt undersökningen VA-verkens bidrag till Sveriges energieffektivisering, Rapport 1:<br />
Nulägesbeskrivning, består 9 % av den förbrukade elen på <strong>reningsverk</strong>en med i<br />
undersökningen av egenproducerad el [2]. Men den verkliga elproduktionen är troligen lägre<br />
än vad denna undersökning visar då gasmotordriven elproduktion endast är relevant för större<br />
anläggningar med biogas.<br />
20
4 ÅTGÄRDER FÖR EFFEKTIVARE ELANVÄNDNING<br />
I detta avsnitt ges förslag på möjliga åtgärder som leder till effektivare elanvändning i<br />
reningsprocessen. Luftningen står för den största elförbrukningen på Duvbacken och det är<br />
också i luftningssteget de största möjligheterna till en minskad elförbrukning finns.<br />
För kostnadsberäkningarna har ett snittpris på 0,73 kr/kWh använts, om inget annat anges.<br />
Det är det pris Gävle <strong>Vatten</strong> betalat för elenergin mellan januari t o m juli år 2007.<br />
4.1 GROVRENS<br />
Inflödet av avloppsvatten varierar mycket, men snittet ligger på ungefär 1 600 m 3 /h. Ungefär<br />
83 %, eller 1 328 m 3 /h, av inkommande avloppsvatten kommer in med självfall eller pumpas<br />
in på <strong>reningsverk</strong>et med hjälp av pumpstationer runt om i Gävle [9]. Resterande<br />
avloppsvatten, 17 % eller 272 m 3 /h, pumpas in i <strong>reningsverk</strong>et med hjälp av 3 frekvensstyrda<br />
centrifugalpumpar, bestående av en större och två mindre pumpar. De två mindre<br />
inloppspumparna kan maximalt pumpa 250,1 m 3 /h vardera. Den större pumpen går på vid<br />
höga flöden då de två mindre inte klarar att pumpa det inkommande vattnet. Det sker oftast på<br />
våren vid snösmältningen. För att inte försämra reningseffektiviteten eftersträvas ett så jämt<br />
flöde in till <strong>reningsverk</strong>et som möjligt. Genom frekvensstyrningen på pumparna blir<br />
vattenflödet in jämnare. Innan frekvensstyrning installerades på inloppspumparna varierade<br />
inflödet mycket mer, vilket försämrade reningseffektiviteten i bio-p processen [5]. Det är<br />
viktigt att hålla ett jämt flöde genom processen för att inte riskera fosforsläpp då bio-p<br />
processen är mer känslig för flödesvariationer i jämförelse med processer som utnyttjar<br />
kemisk fällning.<br />
Energiförbrukningen för respektive inloppspump beror på hur stort flöde som pumpas och hur<br />
stor del av pumpeffekten som används, se figur 10. Ju större flöden som pumpas desto mindre<br />
energi per pumpad kubikmeter krävs.<br />
21
Wh/m3 vatten<br />
200<br />
160<br />
120<br />
80<br />
40<br />
0<br />
0 100 200 300 400 500<br />
m3 vatten/h<br />
Figur 10. Energiförbrukning för inloppspumparna under juli 2007.<br />
4.1.1 Sparpotential<br />
Det finns möjligheter att minska elförbrukningen i grovrensen. En förändrad styrning av<br />
inloppspumparna leder till en minskad energiförbrukning.<br />
4.1.1.1 Ändrad styrning av inloppspumpar<br />
De två mindre inloppspumparna har frekvensstyrning och huvudpump byts kontinuerligt, när<br />
den ena stängs av så startar den andra. Det sker flera gånger per dygn, ca 8-10 gånger per<br />
dygn [14]. Om endast en pump frekvensstyrdes medan den andra utnyttjas maximalt erhålls<br />
en energibesparing. Det sker genom att frekvensomriktarens egenförlust, som uppgår till<br />
2-5 % av driveffekten för motorn vid nominell effekt, försvinner [15]. Under tiden hela<br />
kapaciteten utnyttjas kan frekvensomriktaren förbikopplas och därmed elimineras denna<br />
förlust. Dessutom erhålls en högre verkningsgrad för pumpen som utnyttjas maximalt enligt<br />
figur 9. Under perioder med lägre flöden än maxflöde för en pump (mindre än 250,1 m 3 /h)<br />
måste den gå på frekvens.<br />
Med en ändrad styrning skulle en besparing på mellan 1 927 kr/år och 4 818 kr/år vara möjlig,<br />
enligt tabell 11. Beräkningarna är gjorda utifrån normala flöden och med drifttiden 500<br />
timmar per månad och inloppspump.<br />
Tabell 11. Besparingspotential med en ändrad styrning för en av de mindre inloppspumparna.<br />
Frekvensomriktarens förlust<br />
Besparing Andel av total elanvändning<br />
av driveffekt (%) (kWh/månad) a<br />
(kr/år) (%)<br />
2 220 1 927 0,07<br />
3 330 2 891 0,10<br />
4 440 3 854 0,13<br />
5 550 4 818 0,16<br />
a<br />
Med en genomsnittlig drifttid på 500 timmar/månad.<br />
22
4.2 AEROB 1<br />
Omrörarna i den anaeroba delen går kontinuerligt för att hålla vattnet i rörelse då det<br />
sedimenterar mycket fort om det blir stillastående. Dessa tre omrörare är relativt gamla och<br />
när oljan i dem byttes i slutet av juli 2007, gick en av omrörarna sönder. Den byttes då ut,<br />
men den nya omröraren utnyttjas bara till 57 % av maximal effekt [16]. Det beror på att den<br />
storlek som skulle passa för detta hade utgått ur sortimentet och storleken under den<br />
installerade omröraren skulle inte räcka till. Den nyinstallerade omröraren drar alltså mer<br />
energi än vad de gamla omrörarna gjorde.<br />
Blåsmaskinerna luftar aerob 1 och sandfånget i grovrensen. Luftningen sker genom att den<br />
inkommande luften komprimeras av tre frekvensstyrda blåsmaskiner, två större på 132 kW<br />
och en mindre på 75 kW. Via membran på bassängbotten trycks den komprimerade luften ut i<br />
vattnet. En av de större blåsmaskinerna är på medan den mindre startar om den större inte<br />
klarar av att upprätthålla syrehalten. Lufttillförseln till varje bassäng regleras med automatiska<br />
ventiler. Ventilerna i sin tur styrs efter syrehalten i bassängerna. Syrehaltsmätare finns vid<br />
utloppet av bassängerna och lufttillförseln styrs mot en syrehalt på 2 mg/l. Men det är halten<br />
vid utloppet, så syrehalten vid inloppet till aerob 1 är mycket lägre.<br />
4.2.1 Sparpotential<br />
En sänkning av lufttillförseln i aerob 1 leder till en minskning av energiförbrukningen.<br />
Förutsättningen för detta är troligtvis en ombyggnation av luftningssteget, som medger en<br />
större aerob del i förhållande till den anaeroba delen [5]. Ett byte till nyare och effektivare<br />
blåsmaskiner kan bli en möjlig besparingsåtgärd.<br />
4.2.1.1 Minskad syretillförsel<br />
En minskning av lufttillförseln till aerob 1 är inte möjlig i dagsläget [5]. Det beror på att det<br />
ibland är problem med att upprätthålla syrehalten i aerob 1. Blåsmaskinerna klarar att lufta<br />
mer men då finns risk att vattnet följer med luften upp vid det ökade lufttrycket underifrån.<br />
Orsaken är troligtvis att de anaeroba bassängerna är för stora i förhållande till de efterföljande<br />
aeroba bassängerna. Det skapar problem med att upprätthålla syrehalten i vissa situationer, då<br />
det t ex är höga flöden in till aerob 1. Om det blir syrebrist finns det risk att det bildas<br />
anaeroba zoner i den aeroba delen av bassängen, vilket leder till fosforsläpp. Tidigare försök<br />
med ett lägre syrebörvärde, ända ner till 0,5 mg/l, gav inte bra resultat och därför har det inte<br />
tillämpats i processen [5]. Vilken syrehalt som krävs för ett bra fosforupptag varierar, bl a<br />
beroende på avloppsvattnets sammansättning.<br />
Den anaeroba delen håller dock på att byggas om och då finns det en möjlighet att sänka<br />
syrebörvärdet. Ombyggnationen innebär att göra den anaeroba zonen 25 % kortare och den<br />
aeroba zonen 25 % längre [5]. Med ombyggnationen erhålls en längre uppehållstid i den<br />
aeroba delen medan uppehållstiden i den anaeroba delen minskar. Det innebär att det blir<br />
lättare att minska syrehalten, och därmed lufttillförseln i aerob 1. Om lufttillförseln minskas<br />
med mellan 1 % -10 % ger det en kostnadsbesparing på mellan 6 156 kr/år och 61 565 kr/år,<br />
se tabell 12. En sänkning av syrebörvärdet från 2 mg/l till 1,5 mg/l skulle innebära en<br />
minskning av lufttillförseln på 25 % och en kostnadsbesparing på 153 913 kr/år.<br />
23
Tabell 12. Energibesparing vid minskad lufttillförsel till aerob 1.<br />
Minskning av<br />
Besparing<br />
Besparing<br />
lufttillförsel (kWh/månad)<br />
(kr/år)<br />
-1 % 703 6 156<br />
-5 % 3 514 30 782<br />
-10 % 7 028 61 565<br />
-25 % 17 570 153 913<br />
4.2.1.2 Effektivare blåsmaskiner<br />
De två större blåsmaskinerna togs i drift 1996 och normalt sett håller blåsmaskinerna<br />
verkningsgraden i många år. 1996 låg verkningsgraden för elmotorn på 95,5 % vid fullast. Det<br />
finns liknande maskiner tillverkade på 60,70,80-talen som fortfarande är i mycket gott skick.<br />
Hur länge en blåsmaskin håller beror till stor del på hur väl personalen sköter den, bl a vad<br />
gäller luftfiltret så att inga partiklar kommer med in i insugningsluften. De nyare maskinerna<br />
av samma typ som säljs idag har samma verkningsgrad vad gäller blåsmaskinkonstruktionen,<br />
men en något högre verkningsgrad på elmotorn, upp till 96,1 % vid fullast [17].<br />
Teoretiska beräkningar ger att sparpotentialen för ett byte av en äldre blåsmaskin i aerob 3 till<br />
en nyare med en något högre elmotorverkningsgrad, uppgår till 4 993 kr/år om maskinen körs<br />
med full last, se tabell 13. I dagsläget används dock inte blåsmaskinernas hela kapacitet vilket<br />
gör att sparpotentialen i princip skulle utebli. Vid utbyte av blåsmaskinerna är det dock viktigt<br />
att välja den maskin med högst verkningsgrad för att få en lägre elförbrukning, som står för<br />
den stora kostnaden över tid.<br />
Det finns även nyare typer av blåsmaskiner med turboladdare, men dessa lämpar sig bättre för<br />
större vattenflöden än de på Duvbackens.<br />
Tabell 13. Teoretisk sparpotential om en av de större blåsmaskinerna (BM001 eller BM002) skulle bytas ut mot<br />
en nyare blåsmaskin med en högre verkningsgrad.<br />
Verkningsgrad Märkeffekt Teoretiskt arbete Kostnad<br />
(%)<br />
(kW) (kWh/månad) (kr/år)<br />
95,5 132 90 763 795 084<br />
96,1 132 91 333 800 077<br />
Besparing 4 993<br />
4.3 AEROB 2<br />
I aerob 2 luftas vattnet med en typ av bottenluftare som kallas celpoxluftare. Celpoxluftarna<br />
består av en ejektorpump på 7,5 kW och en omrörarpump på 7,5 kW. Ejektorpumpen pumpar<br />
ner luft till botten av bassängen där luften släpps. Samtidigt sker omrörning så att luften får så<br />
stor kontaktyta som möjligt med vattnet. Totalt finns 8 celpoxluftare fördelade på två<br />
24
assänger med fyra celpoxluftare i varje bassäng. Figur 11 är en skiss över en av bassängerna<br />
i aerob 2.<br />
Omrörarpumparna går kontinuerligt medan ejektorpumparna startar när syrehalten är 0,4 mg/l<br />
och stängs av när syrehalten är 1,5 mg/l. Ejektorpumparna är även tidsstyrda till viss del, men<br />
primärt används syrehalten som styrvärde [18].<br />
Syrehalten mäts av två mätare placerade i mitten av bassängerna i aerob 2, enligt figur 11. Vid<br />
höga vattenflöden in till aerob 2 blir det lättare syrebrist i bassängerna och det kräver att<br />
ejektorpumparna jobbar mer. Vid lägre inflöden till aerob 2 behöver ejektorpumparna inte<br />
jobba lika mycket.<br />
Celpox 152 Celpox 153 Celpox 154 Celpox 155<br />
Celpoxluftare Syrehaltmätare<br />
Mätpunkt för syrehalt<br />
Figur 11. Skiss över en av bassängerna i aerob 2.<br />
4.3.1 Syre och löst fosfor<br />
Stickprov har tagits på syrehalten och löst fosfor i vattnet, bl a i aerob 2. Det är två viktiga<br />
parametrar som måste användas för att se om det finns effektiviseringsmöjligheter i<br />
luftningssteget.<br />
Stickprover på löst fosfor i vattnet togs under tre dygn, den 13-14/9 och den 17/9 2007.<br />
Proverna har tagits på olika ställen i processen, bland annat i slutet av aerob 1 och i början av<br />
aerob 2 [6]. Proverna togs under en period då processen gick väldigt bra och fosforhalten i<br />
utgående vatten låg på runt 0,2 mg/l. Proverna visade att den lösta fosforhalten låg på mellan<br />
0,03-0,13 mg/l i början av aerob 2. Den lösta fosforn motsvarar ungefär en tredjedel av den<br />
totala fosforn i utgående vatten. Det gör att den totala fosforhalten i utgående vatten skulle<br />
ligga på mellan 0,09-0,39 mg/l om sedimentering skulle ske redan i början av aerob 2. Detta<br />
tyder på att luftningen i aerob 2 helt skulle kunna uteslutas vid vissa processbetingelser, till<br />
exempel vid låga inflöden. Under sådana förhållanden blir aerob 2 och aerob 3 en<br />
”transportsträcka” till slutsedimenteringen. Denna transportsträcka måste luftas för att<br />
förhindra att anaeroba zoner uppstår, med fosforsläpp som följd. Luftningen står för en stor<br />
andel av den totala elförbrukningen vilket gör att det finns möjligheter att reducera<br />
25
elförbrukningen i aerob 2. Under perioder med hög belastning krävs dock hela<br />
luftningsvolymen i aerob 2.<br />
Stickproven för syrehalten mellan luftarna är intressant för att se hur mycket syrehalten hinner<br />
sjunka mellan luftarna under perioder då ejektorpumpen är avstängd, se figur 11 och tabell 14.<br />
Syrehalten är lägst mellan celpoxluftare 152 och celpoxluftare 153 och detta medför att den<br />
första syrehaltsmätaren kan vara felplacerad om luftningen styrs som den gör i dagsläget. Den<br />
första syrehaltsmätaren borde istället sitta mellan celpoxluftare 152 och 153, där syrehalten är<br />
som lägst. De två första celpoxluftarna kunde då styras för sig medan de två sista kunde styras<br />
separat för att optimera styrningen av luftningen. De två första kommer då att gå mer medan<br />
de sista inte behöver gå så mycket. De syrehalter som uppmättes vid dessa stickprov visar<br />
även på att den sista luftaren kanske inte behöver gå alls. Ombyggnationen av aerob 1 innebär<br />
troligtvis att syrebehovet i aerob 2 minskar ytterligare.<br />
Tabell 14. Syrehalten i mg/l, mellan celpoxluftarna den 23 juli 2007 under perioder då ejektorpumparna var<br />
avstängda.<br />
Tidpunkt<br />
Syrehalt före<br />
152 (mg/l)<br />
11:45 0,8 a<br />
13:00 b<br />
Syrehalt mellan<br />
152-153 (mg/l)<br />
Syrehalt mellan<br />
153-154 (mg/l)<br />
Syrehalt mellan<br />
154-155 (mg/l)<br />
Syrehalt efter<br />
155 (mg/l)<br />
0,2 1,0 2,2 2,4<br />
0,2 0,1 0,7 2,4 3,3<br />
13:15 0,2 0,2 0,5 1,6 2,7<br />
a Ejektorpumpen hade startat när detta värde uppmättes.<br />
b Ejektorpumparna hade varit avstängda endast en liten stund.<br />
4.3.2 Sparpotential<br />
Det finns ett par olika möjligheter till en mer energieffektiv luftning i aerob 2. Genom att<br />
minska omrörningen via styrning och stänga av omrörarpumpen då ejektorpumpen är av kan<br />
en besparing göras. Om det visar sig att omrörningen är nödvändig kan dessa fortsätta att gå,<br />
medan ejektorpumparna i slutet av varje bassäng ställs av helt. En annan möjlighet är att helt<br />
stänga av en cellpoxluftare i slutet av varje bassäng. Det är dock mycket viktigt att se till att<br />
inga anaeroba zoner uppstår i de luftade processtegen.<br />
4.3.2.1 Avstängning av omrörarpump<br />
Avstängning av omrörningspumpen då ejektorpumpen stängs av reducerar energibehovet. Det<br />
krävs dock en viss omrörning för att inte partiklarna i avloppsvattnet ska sedimentera på<br />
bassängbotten och för att sprida syret i vattnat. Med blotta ögat syns hur vattnet skiktar sig<br />
utefter kanterna på bassängerna. Det har även visat sig att det samlas slam på botten vid<br />
utloppet av aerob 2, även då omrörningen är på hela tiden [6]. Detta tyder på att en<br />
avstängning av omrörningen inte är möjlig. Det är dock möjligt att installera mer<br />
energieffektiva omrörare istället för de el-förbrukande omrörarpumparna som finns nu.<br />
Avstängning av omrörarpumpar reducerar kostnaderna för elförbrukningen olika mycket<br />
beroende på hur många omrörarpumpar som kan stängas av. Om en omrörare i varje bassäng<br />
stängs av, totalt 2 omrörare, kan en besparing på 5 550 kWh/månad göras, vilket motsvarar en<br />
26
kostnadsbesparing på 48 618 kr/år, se tabell 15. Beräkningen grundar sig på att omrörarna då<br />
får lika drifttid som ejektorpumparna. I snitt låg drifttiden på 362 timmar/månad för<br />
ejektorpumparna under perioden 20070401-20070731. Detta måste ställas mot att andra<br />
omrörare behövs i slutet av aerob 2. Det finns mer energieffektiva omrörare än de<br />
omrörarpumpar som finns i slutet av aerob 2 idag. Vanliga toppmonterade propelleromrörare<br />
ger ofta den mest energieffektiva omrörningen.<br />
Tabell 15. Sparpotential vid avstängning av omrörarpumpar i aerob 2.<br />
Antal avstängda<br />
Besparing Andel av total elförbrukning<br />
omrörarpumpar (kWh/mån) (kr/år) (%)<br />
1 2 775 24 309 0,83<br />
2 5 550 48 618 1,66<br />
4.3.2.2 Avstängning av ejektorpump<br />
En besparingspotential finns i att helt stänga av en ejektorpump men låta omrörningen vara<br />
på. Detta är intressant då omrörning med befintlig utrustning är nödvändig men tillgången på<br />
syre i vattnet, främst i slutet av aerob 2, är mycket god. Se ”4.3.2 Syre och löst fosfor”.<br />
Avstängning av en ejektorpump i vardera bassäng, med bibehållen omrörning (alltså med<br />
kontinuerlig omrörning), ger en besparing på 5 430 kWh/månad ,se tabell 16. Det motsvarar<br />
en kostnadsbesparing på 47 567 kr/år. Om det visar sig att fler ejektorpumpar kan stängas av,<br />
ger det ytterligare besparingar.<br />
Tabell 16. Sparpotential vid avstängning av ejektorpumpar i aerob 2.<br />
Antal avstängda<br />
Besparing<br />
Andel av total elförbrukning<br />
ejektorpumpar (kWh/mån) (kr/år)<br />
(%)<br />
1 2 715 23 783 0,81<br />
2 5 430 47 567 1,62<br />
4.3.2.3 Avstängning av celpoxluftare<br />
I detta fall stängs hela celpoxluftaren av, alltså både ejektorpump och omrörarpump. Det är<br />
intressant då tillgången på syre i vattnet i slutet av aerob 2 är mycket god. Vidare måste<br />
omrörning ske, antingen med befintliga omrörare (se ”4.5.2.2 Avstängning av ejektorpump”)<br />
eller med nya, mer energieffektiva omrörare (se ”4.5.2.1 Avstängning av omrörarpump”). Se<br />
även ”4.3.2 Syre och löst fosfor”. Åtgärden med två avstängda celpoxluftare, en i vardera<br />
bassäng, ger en besparing på 16 414 kWh/månad. Det motsvarar en kostnadsbesparing på<br />
143 787 kr/år, se tabell 17.<br />
27
Tabell 17. Sparpotential vid avstängning av cellpoxluftare i aerob 2.<br />
Antal avstängda<br />
Besparing<br />
Andel av total elförbrukning<br />
celpoxluftare (kWh/mån) (kr/år)<br />
(%)<br />
1 8 207 71 893 2,46<br />
2 16 414 143 787 4,92<br />
4.4 AEROB 3 OCH SLUTSEDIMENTERING<br />
Tre frekvensstyrda skruvpumpar lyfter upp vattnet till aerob 3 där luftning sker med en<br />
frekvensstyrd blåsmaskin. Syrehalten i aerob 3 bör ligga på runt 2 mg/l för en optimal process<br />
[5]. En syrehaltsmätare sitter vid inloppet till varje bassäng i aerob 3. Mätarna visar på att<br />
syrehalten ligger på mellan 3-9 mg/l. Den höga syrehalten beror på att skruvpumparna vid<br />
inloppet till aerob 3 slår in mycket luft i vattnet. Blåsmaskinen används i detta fall för att<br />
förhindra sedimentation på bassängbotten. Blåsmaskinen är tidsstyrd och startar och stängs av<br />
med ett visst tidsintervall, i dagsläget är tidsstyrningen inställd på 10 minuters gångtid och<br />
sedan stängs den av i 5 minuter.<br />
4.4.1 Sparpotential<br />
Ett alternativ till att använda blåsmaskinen till omrörning i aerob 3 är att installera omrörare<br />
som även de håller vattnet i rörelse och förhindrar sedimentation.<br />
4.4.1.1 Omrörare i stället för blåsmaskin<br />
Det behövs endast omrörare med liten motoreffekt på runt 1 kW. Det behövs dock många, en<br />
till varje bassäng. Det är totalt 15 små bassänger som behöver omrörning. Montering och<br />
inköp skulle kosta ca 60 000 kr/omrörare, vilket totalt blir 900 000 kr för 15 nya omrörare [9].<br />
Omrörarna skulle kunna styras så att de går med vissa tidsintervall. Om drifttiden för<br />
omrörarna skulle kunna halveras till 360 timmar/månad, halveras också elförbrukningen. Se<br />
tabell 18. Beräkningarna i tabellen är gjorda genom att multiplicera omrörareffekten med<br />
drifttiden. Blåsmaskinens elförbrukning uppgår till 4 742 kWh/månad medan omrörarnas<br />
elförbrukning uppgår till 5 400 kWh/månad. Teoretiskt kostar det alltså mer att driva<br />
omrörarna än vad det kostar att driva blåsmaskinen. Det medför att den bästa lösningen i<br />
dagsläget är att fortsätta använda blåsmaskinen för omrörning i aerob 3. Det är dock så att den<br />
ovan använda metoden för att beräkna omrörarnas elförbrukning ger en överskattning av<br />
elförbrukningen. Det gör att vid utbyte av nuvarande blåsmaskin måste alternativet omrörare i<br />
stället för en blåsmaskin tas i beaktande.<br />
28
Tabell 18. Drifttid, elförbrukning och elkostnad för drift av15 omrörare i aerob 3. Beräkningarna är<br />
approximerade genom att ta effekten och multiplicera den med drifttiden för omröraren.<br />
Drifttid a<br />
(timmar/månad)<br />
Elförbrukning<br />
(kWh/månad)<br />
Kostnad<br />
(kr/år)<br />
720 10 800 94 608<br />
360 5 400 47 304<br />
a Antaget att en månad är 30 dagar.<br />
4.5 SLAMBEHANDLINGEN<br />
I slambehandlingen ingår förtjockning, rötning och slutavvattning av slammet. Vid<br />
slambehandlingen används el för transport, omblandning och avvattning av slam.<br />
Drivkrafterna för en optimerad slambehandling är bl a en ökad extern användning av rötgas.<br />
4.5.1 Förtjockarna<br />
Med förtjockning av slam avses en separation av fritt vatten och slam. Det sker med tillsats av<br />
polymer. Syftet är att uppnå en förhöjd ts-halt på slammet för att erhålla en effektivare<br />
rötning. Förtjockning av slam före rötning åstadkommer en reducerad slamvolym, vilket är<br />
speciellt intressant i de fall det finns avsättningsmöjligheter för biogasen, internt eller externt.<br />
4.5.2 Rötkammarna<br />
Rötning av slammet görs i syfte att minska slamvolymen och att stabilisera slammet. Rötning<br />
innebär att det lättnedbrytbara innehållet i slammet omvandlas till stabila slutprodukter av<br />
anaeroba bakterier. Detta ger en stabilisering av slammet vilket innebär att slammet inte<br />
kommer att undergå vidare nedbrytning som ger upphov till bl a dålig lukt [19]. Rötningen på<br />
Duvbacken sker i slutna kammare för att gynna den anaeroba nedbrytningen.<br />
Till de två rötkammarna på Duvbacken kommer förtjockat primärslam och överskottslam.<br />
Primärslam från förtjockare 2 pumpas till rötkammare 1 medan överskottslam från förtjockare<br />
1 pumpas till rötkammare 2. Råslamflödet in till rötkammarna uppgick under perioden<br />
20070401-20070731 till i snitt 8,8 m 3 /h. Uppehållstiden i den totala rötkammarvolymen var<br />
17 dagar. Ts-halten i inkommande primärslam ligger på runt 6 % medan ts-halten i<br />
inkommande överskottslam ligger på runt 4,5 %. Både primärslammet och överskottslammet i<br />
rötkammarna har en ts-halt på runt 2,5 %. Denna låga ts-halten beror på att en viss del av det<br />
organiska materialet bryts ner och det bildas metangas under hydrolysen i rötkammarna.<br />
4.5.3 Slutavvattningen<br />
Det rötade slammet lagras i ett stort slamlager. Slamlagring är speciellt viktigt för att kunna<br />
upprätthålla konstanta flöden eller reglera flöden till framförallt centrifugerna. Omrörning<br />
behövs alltid i slamlagret för att förhindra sedimentering och uppnå en jämn slamkvalitet [19].<br />
På Duvbacken finns en toppmonterad omrörare och generellt sett är toppmonterade omrörare<br />
mindre energikrävande än dränkbara.<br />
29
Slutavvattningen av slammet på Duvbacken sker med två dekanteringscentrifuger och är den<br />
del av slambehandlingen där den största volymreduktionen sker. Innan centrifugerna håller<br />
slammet en ts-halt på ungefär 2,5 % och efter centrifugerna är ts-halten ungefär 20 %. I<br />
dekanteringscentrifugerna avskiljs fast material från vätska med hjälp av centrifugalkrafter<br />
och därigenom erhålls en önskad volymreduktion. Detta gör att slammängderna som ska<br />
transporteras bort från <strong>reningsverk</strong>et minskar. Resultatet här bestäms dock till stor del av den<br />
föregående behandlingen. Kopplingen mellan slutavvattningen och övriga processer är<br />
mycket tydlig och avvattningsresultatet kan ofta fungera som en indikator på hur verkets<br />
övriga processer fungerar [19]. Processtörningar eller dåligt utformade processer visar sig ofta<br />
direkt i ett mer svåravvattnat slam. Isolerade åtgärder på avvattningen kan därför visa sig<br />
verkningslösa ifall övriga processer vid verket samtidigt fungerar dåligt och det är därför<br />
väsentligt att anlägga ett helhetsperspektiv.<br />
4.5.4 Sparpotential<br />
Uppmätta drifter i slambehandlingen svarar för drygt 9 % av den totala elförbrukningen. Till<br />
detta kommer ytterligare drifter, bland annat för transport av det avvattnade slammet i<br />
slutavvattningen till två slamsilor. En högre ts-halt innebär minskade slamvolymer vilket<br />
resulterar i minskade kostnader för transport och behandling av slam. En minskning av<br />
mängden slam sänker alltid energianvändningen [19].<br />
4.5.4.1 Höjning av ts-halten<br />
Enligt figur 12 har ts-halten på överskottslammet stor inverkan på slamvolymen. En till synes<br />
liten höjning av ts-halten från 4,5 % till 6 % ger en volymreduktion av slammängden på 25 %.<br />
Därmed erhålls en motsvarande energibesparing för efterföljande pumpar [15]. Det betyder att<br />
slampumparna och slamkvarnarna som tar överskottslammet från förtjockarna till<br />
rötkammarna jobbar 25 % mindre. En förutsättning är naturligtvis att dessa drifter klara ett<br />
tjockare slam utan att verkningsgraden försämras. En 25 procentig minskning av effekten som<br />
krävs för pumpning av överskottslammet resulterar i en besparing på ungefär 694<br />
kWh/månad, eller 6 079 kr/år.<br />
Den extra kostnaden som tillkommer för den extra polymer som krävs för att förtjocka<br />
överskottslammet uppgår till 28 000 kr/år, se kapitel 5.1.1.1 ”Höjning av ts-halten i<br />
inkommande överskottslam”. Om man bara ser till elförbrukningen är inte en höjning av tshalten<br />
lönsam. Men eftersom en höjning av ts-halten även minskar värmeförbrukningen kan<br />
det ändå vara en lönsam åtgärd. Se kapitel 5 ”Energisparande åtgärder på värmesidan” för mer<br />
information om värmeförbrukning. En höjning av ts-halten är i detta fall inte lönsamt om inte<br />
energisparande åtgärder på värmesidan genomförs.<br />
30
m3/h<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
24,3<br />
8,1<br />
5,4<br />
4,05<br />
0 1 2 3 4 5 6 7<br />
ts-halt (% )<br />
ö-slam p-slam<br />
Figur 12. Överskottslammets slamvolym som funktion av dess ts-halt in till rötkammarna.<br />
4.6 VATTENCIRKULATION I VÄRMESYSTEMET<br />
Värmeslingan drivs av sex cirkulationspumpar. På tre av dessa, den som förser rötkammarna<br />
med värme och de två som driver stora vattenslingan, finns frekvensomriktare som aldrig<br />
används. Styrningen av värmetillförseln i dessa system sker istället utifrån temperaturer via<br />
strypning av ventiler. Tanken med frekvensomriktarna var att, tillsammans med styrning med<br />
ventiler, styra vattenflödet för att reglera värmeflödet till de olika komponenterna.<br />
4.6.1 Sparpotential<br />
Det finns möjligheter att minska elförbrukningen för dessa cirkulationspumpar. Det ena<br />
alternativet är att utnyttja frekvensomriktarna tillsammans med ventilerna för styrning av<br />
värmetillförseln. Det andra alternativet är att förbikoppla frekvensomriktarna.<br />
4.6.1.1 Frekvensstyrning<br />
Utifrån värmebehov från processen kan varmvattenflödet regleras automatiskt med<br />
frekvensomriktarna som finns på cirkulationspumparna. Om mer värme behövs ökas<br />
varmvattenflödet i cirkulationsslingan genom att höja styrfrekvensen, om mindre värme<br />
behövs minskas varmvattenflödet på cirkulationsslingan genom att sänka styrfrekvensen.<br />
Värmebehovet styrs då utifrån temperaturer före och efter värmeväxlarna. I detta fall pumpas<br />
inte mer vatten än nödvändigt, vilket leder till en minskad elförbrukning. Värmebehovet för<br />
hela <strong>reningsverk</strong>et under sommaren är mindre än på vintern. Ett lägre värmebehov skulle leda<br />
till ett lägre varmvattenflöde med styrning med frekvensomriktarna. Nedan följer ett<br />
beräkningsexempel för cirkulationspumparna CP931, CP933 och CP934 som driver<br />
vattenflödet till rötkammarna respektive stora vattencirkulationen:<br />
• CP931 antas gå för fullt halva drifttiden, alltså full utstyrning på 50 Hz 365 timmar per<br />
månad. Resten av tiden minskas utstyrningen till halvfart, alltså till 25 Hz 365 timmar<br />
per månad. Effekten har visat sig ha ett i stort sett linjärt förhållande med<br />
styrfrekvensen enligt mätningar på drifter med frekvensomriktare. Med det menas i<br />
31
detta fall att när det är maximal utstyrning på 50 Hz är effektuttaget 7,7 kW (uppmätt<br />
värde). När utstyrningen minskas till hälften, alltså till 25 Hz, blir effektuttaget 3,85<br />
kW. Se figur 13. Detta ger att elförbrukningen för CP931 minskar med 1 405<br />
kWh/månad. Kostnadsbesparingen uppgår då till 12 308 kr/år för endast<br />
cirkulationspump CP931. Nackdelen är att det blir en något sämre verkningsgrad för<br />
pumpen vid den lägre styrfrekvensen. Ventilerna måste fortfarande användas till en<br />
viss del då behovet av värme är olika stort i de två tubvärmeväxlarna.<br />
• Samma beräkning kan göras för tvillingpumpen innehållande två pumpar, CP933 och<br />
CP934, som driver stora vattenslingan. Det genomfördes dock endast effektmätningar<br />
på CP933. I detta fall görs samma antaganden som för CP931 när det gäller drifttid.<br />
Skillnaden ligger i att CP933 är mycket mindre och drar den uppmätta effekten 1,6<br />
kW. I detta fall minskar elförbrukningen med 292 kWh/mån och kostnadsbesparingen<br />
uppgår då till 2 558 kr/år.<br />
Enligt ovanstående beräkningsexempel skulle en kostnadsbesparing på 14 866 kr/år kunna<br />
göras. Besparingen som kan erhållas genom att utnyttja frekvensomriktarna beror på<br />
värmebehovet från reningsprocessen och lokaler. Men det finns dock en besparingspotential<br />
som bör utnyttjas. En större utredning krävs för att bland annat se till att styra vattenflödena<br />
på rätt sätt.<br />
Effekt (kW)<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0 0<br />
0 10 20 30 40 50 60<br />
Frekvens (Hz)<br />
7,7<br />
Linjens ekvation<br />
y = 0,154x<br />
R 2 = 1<br />
Figur 13. Effekt som funktion av frekvens för cirkulationspump CP931 som driver varmvattenslingan till<br />
rötkammarna.<br />
4.6.1.2 Förbikopplade frekvensomriktare<br />
I dagsläget styrs cirkulationsflödet av endast ventiler vilket gör att frekvensomriktarna på<br />
cirkulationspumparna inte används. Med förbikopplade frekvensomriktare skulle en besparing<br />
på mellan 2 681 kr/år och 6 684 kr/år vara möjlig. Se tabell 19. Beräkningarna är gjorda<br />
utifrån normala flöden och drifttiderna är ett snitt på 720 timmar/månad.<br />
32
Tabell 19. Besparingspotential för förbikopplade frekvensomriktare i rötkammarslingan och i stora<br />
vattencirkulationssystemet.<br />
Frekvensomriktarens förlust<br />
Andel av total elanvändning<br />
av driveffekt (%) (kWh/månad) (kr/år) (%)<br />
2 306 2 681 0,09<br />
3 458 4 012 0,14<br />
4 610 5 344 0,18<br />
5 763 6 684 0,23<br />
a<br />
Beräkningar gjorda vid en nominell effekt på 15, 2,2 och 4 kW (CP931, CP933, CP934).<br />
Besparing a<br />
4.7 TOTAL SPARPOTENTIAL OCH REKOMMENDATIONER<br />
De besparingsåtgärder som identifierats kräver mer eller mindre ytterligare bearbetning innan<br />
de kan implementeras i den dagliga driften. Det krävs bl a noggrannare beräkningar och mer<br />
utvärdering i laborativ-skala. Här följer rekommendationer och sparpotential i de processteg<br />
där det finns möjligheter till en effektivare elanvändning.<br />
4.7.1 Frekvensomriktare<br />
När det gäller styrning med frekvensomriktare så bör det undersökas om det verkligen finns<br />
behov av frekvensomriktare i en viss applikation. Om det finns en frekvensomriktare bör den<br />
användas för att minska onödigt arbete för pumpar. Men frekvensomriktare bör inte användas<br />
då pumpen går på full last under längre perioder.<br />
• På inloppspumparna kan besparingar göras genom att förbikoppla frekvensomriktaren<br />
då inloppspumpen i fråga går för fullt. Det ger en kostnadsbesparing på mellan 1 927<br />
kr/år och 4 818 kr/år.<br />
• En åtgärd som direkt bör undersökas är att styra varmvattencirkulationen till<br />
rötkammarna och den stora värmeslingan med frekvensomriktare och ventiler istället<br />
för med endast ventiler. Besparingens storlek beror på värmebehovet i processen och<br />
andra applikationer. En besparing på upp till 14 866 kr/år göras med antagandet att<br />
cirkulationspumparna går för fullt halva tiden och på halvfart resterande tid.<br />
4.7.2 Minskad luftning<br />
För effektivare elanvändning i luftningssteget krävs utökade studier, bl a om syretillförseln till<br />
luftningsbassängerna kan minskas. Om syretillförseln kan minskas krävs undersökningar i hur<br />
mycket den kan minskas och hur det påverkar reningsprocessen i övrigt. Vidare frågor att<br />
besvara är bl a hur styrningen ska lösas. Följande besparingar är realistiska med dagens<br />
processkonfiguration:<br />
• Besparingar i aerob 1 kan främst göras genom en minskad syretillförsel via en<br />
sänkning av syrebörvärdet. En sänkning av syrebörvärdet från 2 mg/l till 1,8 mg/l<br />
minskar lufttillförseln med 10 %. Det medför en kostnadsbesparing på 61 565 kr/år.<br />
33
• En besparing i aerob 2 är främst möjlig genom att minska på lufttillförseln i slutet av<br />
bassängerna. Detta kan göras genom att stänga av ejektorpumparna men låta<br />
omrörningen vara på. Den erhållna kostnadsbesparingen uppgår då till 47 567 kr/år.<br />
4.7.3 Höjd ts-halt i överskottslammet<br />
En höjning av ts-halten på överskottslammet in till rötkammarna från 4,5 % till 6 % ger en<br />
besparing på upp till 6 079 kr/år. Åtgärden är endast möjlig om även effektiviserande åtgärder<br />
på värmesidan görs, då den extra polymeren som krävs för förtjockningen annars blir för dyr.<br />
En nackdel med denna åtgärd är den påverkan på miljön som den extra tillsatsen polymer för<br />
med sig. Det ger större utsläpp av kemikalier som ingår i polymeren, både i utgående vatten<br />
och i slammet.<br />
4.7.4 Total sparpotential för effektivare elanvändning<br />
Sparpotentialen för de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en minskad<br />
elenergiförbrukning uppgår till 14 155 kWh/månad. Se tabell 20. Det motsvarar en minskning<br />
av elförbrukningen med 4,2 %. Kostnadsbesparingen uppgår då till 123 998 kr/år. Storleken<br />
på kostnadsbesparingen varierar beroende på vilka åtgärder som införs i processen och hur de<br />
i övrigt påverkar processen. Ytterligare kostnadsbesparingar är möjliga, speciellt i<br />
luftningssteget. Det krävs dock en grundligare utredning med fokus på luftningssteget för<br />
detta.<br />
Tabell 20. Sparpotential för de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en minskad elenergiförbrukningen.<br />
Besparing Andel av total elanvändning<br />
Sparåtgärd (kWh/månad) (kr/år) (%)<br />
10 % mindre syretillförsel, aerob 1 7 028 61 565 2,1<br />
2 avstängda ejektorpumpar, aerob 2 5 430 47 567 1,6<br />
Frekvensstyrning i vattencirkulation 1 697 14 866 0,5<br />
Totalt 14 155 123 998 4,2<br />
4.7.5 Diskussion<br />
Tidsbegränsningen och de ekonomiska begränsningarna medförde att 23,7 % av<br />
elförbrukningen på Duvbacken ligger utanför studien. I de fall det finns flera likadana drifter<br />
har endast en mätning genomförts på en av drifterna och sedan har det antagits att övriga<br />
likadana drifter drar lika mycket elenergi. Vidare kan effektbehovet från drifterna variera<br />
beroende på bl a slamkvalitet och nivå i till exempel slamlager. Om slammet håller en högre<br />
ts-halt vid en viss tidpunkt drar pumpen en viss effekt vid den styrfrekvensen. Men om<br />
slammet håller en lägre ts-halt vid samma pump blir effekten också lägre även fast<br />
styrfrekvensen hålls konstant. Detta beror på att med ett tjockare slam får pumpen jobba mer<br />
och den kräver en större effekt för att pumpa på samma frekvens. Metoden kan alltså både ge<br />
överskattningar och underskattningar av elförbrukningen. För att göra en noggrannare<br />
kartläggning krävs fler mätningar vid olika tidpunkter<br />
34
5 ENERGISPARANDE ÅTGÄRDER PÅ VÄRMESIDAN<br />
I detta avsnitt ges förslag på åtgärder som kan reducera värmeförbrukningen. Energisparande<br />
åtgärder på värmesidan ger dock inte någon större reduktion av energikostnaderna om<br />
värmebehovet täcks av förbränning av den egenproducerade rötgasen. Vid alternativ<br />
användning av rötgasen, t ex om rötgasen utnyttjas till fordonsbränsle eller för produktion av<br />
el, kan det löna sig med effektiviserande åtgärder [15]. Detta beror på att mindre rötgas går till<br />
förbränning medan mer rötgas kan användas för att t ex generera el och värme via en<br />
gasmotor.<br />
Tidigare har värme levererats från Duvbacken till det lokala fjärrvärmenätet. Det gick dock<br />
inte ihop ekonomiskt vilket medförde att värmeleveransen upphörde 2002.<br />
För kostnadsberäkningar avseende värme används ett rörligt energipris på fjärrvärme från<br />
Gävle Energi. 335 kr/MWh mellan april-oktober och ett pris på 397 kr/MWh mellan apriloktober<br />
[20].<br />
5.1 SPARPOTENTIAL<br />
Det är främst energibehovet för uppvärmning av slam in till rötkammarna och uppvärmningen<br />
av rötkammarna som bör reduceras, då det utgör 77 % av den totala värmeförbrukningen.<br />
Framförallt bör värmeförlusterna i värmeystemet minskas, vilka utgör 41 % av den totala<br />
värmeförbrukningen. Dessa förluster kommer bland annat från tubvärmeväxlarna som värmer<br />
inkommande råslam till rötkammarna och vattencirkulationssystemet i anslutning till<br />
gaspannan. Många kopplingar och rör i dessa system är oisolerade.<br />
5.1.1 Energibehov för uppvärmning av råslam in till rötning<br />
Slammet in till rötkammarna värms i tubvärmeväxlare, där slammet värmeväxlas motströms<br />
med varmvattenkretsen från gaspanna och gasmotor. Tubvärmeväxlare är oftast den mest<br />
energieffektiva utformningen av slamvärmeväxlare. Nackdelen med tubvärmeväxlare är att de<br />
är relativt utrymmeskrävande [19].<br />
Värmebehovet bestäms av mängden slam och vätska som förs till rötkamrarna. Därmed kan<br />
energibesparingar erhållas genom att reducera mängden vätska, vilket kan göras genom att<br />
höja ts-halten. En viss andel av den tillsatta värmeenergin kan även återvinnas genom att<br />
förvärma inkommande råslam med utgående rötslam.<br />
35
5.1.1.1 Höjning av ts-halten i överskottslam<br />
En höjning av ts-halten i inkommande överskottslam med hjälp av en förbättrad förtjockning<br />
reducerar slammängden och därmed minskas värmeförbrukning, se figur 14. Ingående<br />
primärslam har en ts-halt på runt 6 % medan överskottslammet har en ts-halt på runt 4,5 %.<br />
Skillnaden i ts-halten gör att det behövs mer energi för uppvärmning av överskottslammet än<br />
primärslammet. Viss besparingspotential finns därför om man kan höja ts-halten i<br />
inkommande överskottslam till rötkammarna. En för hög ts-halt i ingående slam kan leda till<br />
att det blir svårt att tillgodose en tillräckligt bra omrörning i rötkammarna [5]. Men en ts-halt<br />
på 6 % i överskottslammet skulle troligtvis fungera. 62 % av inkommande flöde till<br />
rötkamrarna är överskottslam och 38 % är primärslam.<br />
En höjning av ts-halten i överskottslammet från 4,5 % till 6 %, skulle innebära en<br />
värmeenergibesparing på i snitt nästan 30 MWh/månad under perioden 20070201-20070731.<br />
Detta motsvarar en besparing på 6 % av den totala värmeförbrukningen. Om värmen köps in<br />
från Gävle Energi i form av fjärrvärme, skulle kostnadsbesparingen uppgå till 129 900 kr/år.<br />
Denna besparing måste dock ställas mot de extra kostnader och den extra miljöpåverkan det<br />
innebär att förtjocka överskottslammet ytterligare.<br />
En höjning av ts-halten från 4,5 % till 6 % skulle kräva runt 1 ton polymer. Inköpskostnaden<br />
för polymer ligger på runt 28 kr/kg [5]. Det ger en extra kostnad på 28 000 kr/år för en<br />
höjning av ts-halten. Kostnadsbesparing blir då 101 900 kr/år om överskottslammet förtjockas<br />
innan uppvärmningen.<br />
kWh/ton ts<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
ö-slam<br />
p-slam<br />
2 3 4 5 6 7<br />
ts-halt på inkommande råslam (% )<br />
Figur 14. Värmeförbrukning för uppvärmning av inkommande råslam vid olika ts-halter under perioden<br />
20070501-20070531.<br />
5.1.1.2 Värmeåtervinning med hjälp av utgående rötat slam<br />
På Duvbacken sker ingen värmeåtervinning från utgående rötslam. Tidigare fanns<br />
värmeåtervinning i form av en slam-slam värmeväxlare som värmde ingående råslam med<br />
utgående rötslam [9]. Värmeåtervinning kan ske genom att förvärma inkommande råslam<br />
med utgående rötslam på följande sätt:<br />
• Värmeåtervinning med slam-vatten-slam värmeväxlare eller med slam-slam<br />
värmeväxlare, i båda fallen lämpar sig tubvärmeväxlare bäst [19]. Med<br />
36
tubvärmeväxlare kan återvinning ske med maximalt 50 % av tillsatt värmeenergi. Det<br />
teoretiska värmebehovet för uppvärmning av råslam reduceras då till hälften. Den<br />
utgående slammängden är i stort sett densamma som ingående råslam (skillnaden på<br />
ingående och utgående slamflöde från rötkamrarna är ungefär 2 %). På Duvbacken<br />
innebär det att maximalt ungefär 120 kW skulle kunna återvinnas, eller 86<br />
MWh/månad med en tubvärmeväxlare. Detta ger värmeenergibesparingar på drygt 17<br />
% av den totala elförbrukningen på <strong>reningsverk</strong>et.<br />
Lösningen som ligger närmast till hands på Duvbacken är att använda den befintliga<br />
slam-slam värmeväxlaren som användes tidigare med samma syfte. Den togs ur drift<br />
för att det var överskott på värme från gasmotor och gaspanna. Den värmeväxlaren<br />
värmde inkommande råslam ungefär 7ºC [9]. Om värmeväxlaren värmer inkommande<br />
råslam 6ºC kan värmeförbrukningen minskas med en fjärdedel. Alltså kan runt 60 kW,<br />
eller 44 MWh/månad sparas genom att åter ta denna i drift. Det utgör en besparing på<br />
nästan 9 % av den totala värmeförbrukningen. Kostnadsbesparingen uppgår då till<br />
190 520 kr/år. Genom att utnyttja den befintliga värmeväxlaren behövs inga stora<br />
investeringar göras.<br />
• Värmeåtervinning kan även ske med värmepump. Med en värmepump kan så gott som<br />
hela den tillsatta värmemängden återvinnas via utgående rötslam, som kyls ner till 10-<br />
14ºC. Till värmepumpen tillsätts elenergi som tillsammans med den upptagna värmen<br />
från utgående rötslam ger den önskade temperaturdifferensen för att värma upp<br />
rötslammet. En positiv bieffekt av den långtgående kylningen av slammet är att såväl<br />
lukt som metanavgång från slammet minskar [19]. Nackdelen med värmepumpen är<br />
att den kräver en viss andel el. En värmepumpsinstallation innebär alltså att ingående<br />
rötslam endast behöver en mindre mängd värme tillsatt utöver den värme som kommer<br />
från värmepumpen. Ingående råslam kräver en värmeeffekt på i snitt 245 kW. En<br />
värmepump på 200 kWvärme sparar upp till 146 MWh värme/månad. Om<br />
värmepumpen har en värmefaktor på 4 blir elförbrukningen 50 kW. Det ger en extra<br />
elförbrukning på 36,5 MWh/månad vilket skulle kosta Duvbacken 319 740 kr/år. Om<br />
värmen köps in från Gävle Energi i form av fjärrvärme, skulle besparingen uppgå till<br />
632 180 kr/år med ett rörligt energipris på värme. Investeringskostnaden för en<br />
värmepump på 200 kWvärme ligger på 1 000 000 kr [19]. Det leder till att en investering<br />
ganska snart skulle löna sig om rötgasen på <strong>reningsverk</strong>et istället används till<br />
elproduktion eller till fordonsgas. Med en värmepump reduceras i stort sett hela det<br />
teoretiska värmebehovet för uppvärmning av inkommande råslam, alltså en<br />
värmeenergibesparing på 36 %. Eftersom värmepumpsinstallationer kräver el påverkas<br />
lönsamheten i en värmepump av elpriset<br />
Ur värmeenergisynpunkt är en värmepump effektivare. Men värmepumpen måste investeras<br />
och så krävs el för dess drift. Ett högre elpris gör dessutom att en värmepump blir mindre<br />
lönsam. Den befintliga slam-slam värmeväxlaren behöver endast kopplas in och då<br />
tillkommer mindre kostnader. En slutsats av detta är att det är mer realistiskt att försöka<br />
utnyttja värmen i utgående rötslamflöde i den befintliga slam-slam värmeväxlare. Detta för att<br />
inte göra Duvbacken mer beroende av el. Om rötgasen däremot ska användas till t ex<br />
fordonsgas kan en värmepump vara ett alternativ.<br />
37
5.1.2 Energibehov för uppvärmning av rötkammare och värmesystem<br />
Rötkamrarna byggdes 1985 i en bassäng som delades upp i två kammare med en betongvägg i<br />
mitten. Det finns ingen isolering i dessa gamla bassänger men genom att de är nersänkta i<br />
marken minskas värmeförlusterna från väggarna i jämförelse med om de varit placerade ovan<br />
mark. Värmeförlusterna från rör och rötkammare uppgår till mer än hälften av all tillsatt<br />
värme till rötkammarsystemet. Orsaken till detta är bl a att värmeväxlarsystemet för<br />
uppvärmning av råslam inte är isolerade på alla ställen, bland annat saknas isolering i<br />
tubvärmeväxlarnas böjar. I rummet där dessa tubvärmeväxlare är placerade är det alltid<br />
mycket varmt vilket vittnar om att värmeförlusterna i systemet är betydande. Vidare är<br />
gaspannan placerad i samma byggnad, vilken bidrar med vissa värmeförluster. Förluster kan<br />
reduceras med hjälp av att dels minska värmeförlusterna och dels återvinna värmeförlusterna.<br />
5.1.2.1 Reduktion av värmeförluster<br />
Värmeförlusterna kommer från rötkammarna och all utrustning kring rötkammarna. En<br />
minskning av värmeförlusterna kan göras genom att:<br />
• Förbättra värmeisoleringen av rötkammarna.<br />
• Alla delar inklusive behållare, rörledningar, armaturer och anslutningar isoleras.<br />
På Duvbacken är det troligtvis främst de oisolerade rören i värmeväxlarsystemen som står för<br />
värmeförlusterna. Genom att tilläggsisolera kan mer rötgas användas till annat än värme, t ex<br />
till elproduktion eller som fordonsgas. Om tilläggsisolering blir intressant måste kostnaden för<br />
tilläggsisoleringen ställas mot hur mycket Duvbacken skulle spara på att genomföra det.<br />
Ett beräkningsexempel kan göras genom att anta att värmeförlusterna minskar med 25 % vid<br />
tilläggsisolering. Det medför att värmeförlusterna minskas med 51 MWh/månad vilket<br />
motsvarar en besparing på 220 830 kr/år om värme skulle ha köpts från Gävle Energi i form<br />
av fjärrvärme.<br />
Det är dock inte ovanligt med stora värmeförluster i liknande system. Så länge rötgasen<br />
produceras och förbränns för att generera värme till den egna processen blir kostnaderna för<br />
att tilläggsisolera ofta större än vad som kan sparas vid tilläggsisolering [12].<br />
5.1.2.2 Återvinning av värmeförluster<br />
Genom att utnyttja de värmeförluster som trots allt uppstår i värmeväxlarsystemet kan<br />
besparingar göras genom att mindre värme behöver genereras av gaspannan. Återvinning av<br />
värmeförlusterna kan ske genom att bland annat:<br />
• Leda värmealstrande ledningar genom uppvärmda utrymmen.<br />
• Leda varm frånluft från motorrum (drift av pumpar, kompressorer mm) till<br />
tempererade utrymmen.<br />
På Duvbacken återvinns ingen värme. Detta beror främst på att <strong>reningsverk</strong>et har överskott på<br />
värme vilket medför att värmeförluster inte har sådan stor betydelse på kostnaderna. Det<br />
skulle däremot bli aktuellt att titta närmare på detta område om rötgasen används till annat än<br />
värme.<br />
38
5.2 TOTAL SPARPOTENTIAL OCH REKOMMENDATIONER<br />
Värmeenergisparande åtgärder ger inte någon större reduktion av energikostnaderna om<br />
värmebehovet täcks av förbränning av den egenproducerade rötgasen. Vid alternativ<br />
användning av rötgasen kan det däremot löna sig med effektiviserande åtgärder. Därför gäller<br />
dessa rekommendationer och besparingsmöjligheter främst då rötgasen används till annat än<br />
värme. Åtgärderna kräver mer eller mindre ytterligare utredning innan de kan implementeras i<br />
processen.<br />
Här följer sparpotential för de föreslagna åtgärderna och rekommendationer i det fortsatta<br />
arbetet med en mer värmeenergieffektiv reningsprocess på Duvbacken:<br />
• Primärt bör en översyn över värmesystemet göras och en noggrannare analys av var<br />
värmeförlusterna uppstår.<br />
• Försök bör genomföras med en högre ts-halt på inkommande överskottslam till<br />
värmeväxlarna innan rötkammarna. En höjning av ts-halten från 4,5 % till 6 % ger en<br />
kostnadsbesparing på 101 900 kr/år. Åtgärden minskar även elförbrukningen för<br />
efterföljande slampumpar vilket ger en besparing på 6 079 kr/år. Hänsyn för extra<br />
polymerkostnader har då tagits. Åtgärden måste dock ställas mot den miljöpåverkan<br />
som den extra tillsatsen av polymer medför.<br />
• Någon typ av värmeåtervinningssystem där rötslammets värme kan återanvändas till<br />
ingående råslam bör utnyttjas. I detta fall kan antingen en befintlig slam-slam<br />
värmeväxlare användas eller så måste en nyinvestering göras i form av en värmepump.<br />
När det gäller slam-slam värmeväxlaren kan en besparing på 190 520 kr/år göras. I<br />
fallet med värmepumpen är besparingspotentialen också mycket beroende av elpriset.<br />
En värmepump på 200 kW ger en kostnadsbesparing på 312 440 kr/år, då hänsyn tagits<br />
till de extra elkostnaderna vilka uppgår till 319 740 kr/år.<br />
• För att minska värmeförlusterna krävs en bättre värmeisolering av rötkammarna och alla<br />
delar inklusive behållare, rörledningar, armaturer och anslutningar. Genom att anta att<br />
värmeförlusterna från rötkammarsystemet minskar med 25 % vid tilläggsisolering kan<br />
en besparing på 220 830 kr/år göras. Besparingen beror på hur mycket som kan isoleras<br />
och hur mycket av värmeförlusterna som kan reduceras genom extra isolering.<br />
• Försöka återvinna de värmeförluster som trots allt uppstår. Detta minskar värmebehovet<br />
och det medför att mindre rötgas behöver brännas i gaspannan.<br />
5.2.1 Total sparpotential på värmesidan<br />
Sparpotentialen för de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en minskad<br />
energiförbrukning på värmesidan uppgår till 125 MWh/månad, se tabell 21. Det motsvarar en<br />
minskning av värmeförbrukningen med 25 %. Kostnadsbesparingen uppgår då till 541 250<br />
kr/år. Det är möjligt att reducera värmeförbrukningen ytterligare, men det kräver grundligare<br />
utredningar med fokus på värmesystemet.<br />
39
Tabell 21. Sparpotential för de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en minskad energiförbrukning på<br />
värmesidan.<br />
Besparing Andel av total värmeförbrukning<br />
Sparåtgärd (MWh/månad) (kr/år) (%)<br />
Höjning av ts-halt i överskottslam 30 129 900 a<br />
6,0<br />
Värmeåtervinning med slam-slam vvx 44 190 520 8,9<br />
Tilläggsisolering av rötkammarsystem 51 220 830 10,3<br />
Totalt 125 541 250 25,2<br />
a<br />
Kostnad för polymer ej avdragen, 28 000 kr/år.<br />
5.2.2 Diskussion<br />
Metoden som användes för kartläggning av värmeförbrukningen är ungefärlig och ger<br />
indikationer på hur värmeförbrukningen fördelar sig över <strong>reningsverk</strong>et. Under<br />
kartläggningens gång visade det sig att de temperaturer som loggas inte är helt exakta,<br />
speciellt den temperatur som anges efter gaspannan (GT101, se <strong>bilaga</strong> C.1). Detta klargjordes<br />
då en termometer sattes fast utanpå ett oisolerat rör, ungefär där den felaktiga termometern<br />
satt. Den visade en temperatur på runt 10 grader lägre än vad den felaktiga termometern<br />
visade. I detta fall bör den felaktiga temperaturmätaren bytas ut eller repareras. Även övriga<br />
temperaturmätare och flödesmätare bör kontrolleras.<br />
40
6 RÖTGASEN<br />
Den gas som bildas när organiskt material går igenom en rötningsprocess, vilket innebär<br />
anaerob nedbrytning under styrda former, kallas rötgas. Rötning av avfall är en långsiktig och<br />
hållbar avfallshantering med en användbar restprodukt. Det material som bryts ner kan vara<br />
gödsel, hushållsavfall, avloppsslam, restprodukter från livsmedelsindustrin, spillvatten fån<br />
industrin eller växter. Restprodukten som blir kvar i kammaren efter att all gas är utvunnen<br />
utnyttjas i vissa fall som gödsel av åkermark och jordförbättringsmedel. Intresset för<br />
användning av rötslam ökar, bland annat för gödsling av skogsmak [21]. Det är bland annat<br />
därför som biogasframställning genom rötning bedöms bli ett allt vanligare sätt att ta hand om<br />
organiska restprodukter [22].<br />
Rötgas innehåller 60-70 % metan och 30-40 % koldioxid, beroende på materialet som rötas.<br />
Värmevärde ligger på mellan 5-8 kWh/Nm 3 rötgas, beroende på hur mycket metan det är i<br />
gasen. Dessutom finns mindre mängder kvävgas (0-1 %), svavelföreningar och syrgas [23],<br />
[24].<br />
Under perioden 20070201-20070731 producerades i snitt 162 Nm 3 rötgas/h med en metanhalt<br />
på 62 % [25]. Rötgasproduktionen blir då 1 400 000 Nm 3 /år. Det ger en metanproduktion på<br />
868 000 Nm 3 /år. Snittet för åren 2003-2006 var 140 Nm 3 rötgas/h. Det var dock en del<br />
störningar i processen under dessa år som kan ha bidragit till en minskad rötgasproduktion.<br />
6.1 EFFEKTIVISERINGSMÖJLIGHETER<br />
Det finns olika alternativ för att göra rötgasanvändningen mer effektiv. I dagsläget används<br />
den största andelen rötgas till gaspannan. Genom att låta en större andel av rötgasen<br />
förbrännas i gasmotorn som genererar både el och värme utnyttjas rötgasen effektivare. En<br />
annan tänkbar lösning i framtiden är att uppgradera rötgasen till fordonsbränsle.<br />
För kostnadsberäkningar avseende el har ett snittpris på 0,73 kr/kWh använts, om inget annat<br />
anges. Det är det pris Gävle <strong>Vatten</strong> betalat för elenergin mellan januari t o m juli år 2007. För<br />
kostnadsberäkningar avseende värme användes ett rörligt energipris på fjärrvärme från Gävle<br />
Energi. 335 kr/MWh mellan april-oktober och ett pris på 397 kr/MWh mellan april-oktober<br />
[20].<br />
41
6.1.1 Rötgas till elproduktion<br />
Gasmotorn på <strong>reningsverk</strong>et har en märkeffekt på 324 kW. Den levererade i snitt 56 kW<br />
under perioden 20070401-20070630 vilket är 12 % av den totala elförbrukningen.<br />
Elproduktionen har ökat under juli 2007, då ett byte av tändstiften gjorde att motorn gått<br />
jämnare. Under juli levererade gasmotorn i snitt 219 kW, vilket motsvarar 48 % av den totala<br />
elförbrukningen. Men gasmotorn kan fortfarande inte utnyttjas fullt ut då den inte kommer<br />
upp i de högre effekterna. Anledningen till att inte mer el produceras av befintlig gasmotor<br />
kan vara följande:<br />
• Gasmotorn som finns på <strong>reningsverk</strong>et är tillverkad 1996 och den köptes begagnad<br />
2002. Det gör att det är en relativt gammal motor som rustats upp, men ingen vet hur<br />
den skötts innan den kom till <strong>reningsverk</strong>et. Vidare har det varit mycket problem med<br />
gasmotorn under tiden den har varit i drift på Gävle <strong>Vatten</strong>. Det har till exempel varit<br />
problem med kylsystemet. Det medför att det blir långa driftstopp vilket resulterar i<br />
mer fackling av gas. Dessa problem beror troligtvis till stor del på att gasmotorn är<br />
gammal och underhållskostnaderna blir högre än om det hade varit en nyare gasmotor.<br />
• En gaslagringstank eller någon typ av mindre gasklocka säkerställer ett kontinuerligt<br />
gasflöde till gasmotorn. Ojämnt gasflöde till gasmotorn gör att den ”lägger av” vid för<br />
små gasflöden. Det gör att det är svårt att utnyttja gasmotorns hela kapacitet då den får<br />
gå på dellast vid lägre gasflöden, vilket resulterar i en lägre verkningsgrad. För att få<br />
en effektivare elproduktion från gasmotorn krävs att det finns möjlighet att reglera<br />
gasflödet till ett jämt flöde [15]. I dagsläget används den övre delen av rötkammarna<br />
som en typ av gaslagring. Detta kanske är tillräckligt, men det finns mindre gasklockor<br />
som kan användas för dessa låga tryck. En gasklocka på 200 m 3 kostar runt 350 000 kr<br />
[26]. Det är dock svårt att säga om det är en god investering. Om rötgasen istället<br />
skulle uppgraderas till fordonsbränsle finns ingen anledning att ha en gasklocka av den<br />
här sorten.<br />
Genom optimering av befintlig gasmotor med kringutrustning eller genom inköp av en ny<br />
gasmotor effektiviseras rötgasanvändandet. Det innebär att en större andel av rötgasen kan<br />
användas för att producera elenergi. Gasmotorn genererar även mycket värme som kan<br />
utnyttjas för uppvärmning av t ex ingående slam till rötkammarna.<br />
Vid inköp av en ny gasmotor är ett förslag ”GE Energy Jenbacher type 2”, vilken levererar<br />
upp till 329 kW el och 400 kW värme vid fullast. Se tabell 22 [27]. Om det är möjligt att<br />
utnyttja denna motor fullt ut uppgår elproduktionen till 2 882 MWh/år. Det är 72 % av<br />
Duvbackens årliga elförbrukning. Vidare skulle gasmotorn kunna leverera värme till<br />
<strong>reningsverk</strong>et. Den totala värmeförbrukningen under perioden 20070201-20070731 låg i snitt<br />
på 5 969 MWh/år och gasmotorn skulle teoretiskt kunna leverera 3 504 MWh/år, motsvarande<br />
59 % av den totala värmeförbrukningen under samma period. Tillsammans med<br />
energisparande åtgärder på värmesidan skulle en större andel av värmebehovet kunna täckas<br />
av värme från en gasmotor.<br />
Tabell 22. Uteffekt och verkningsgrad vid fullast för gasmotorn GE Energy Jenbacher type 2 [27].<br />
P el (kW) η el<br />
värme<br />
P (kW) η värme η tot<br />
329 38,6 400 47 85,6<br />
42
6.1.2 Rötgas som fordonsbränsle<br />
Att uppgradera rötgasen till fordonsbränsle är enligt många det mest energieffektiva och<br />
miljövänliga sättet att ta tillvara rötgasen på. Dessutom kan åtgärden ses som en del av<br />
reningsprocessen där även slammet tas om hand på det mest miljövänliga och energieffektiva<br />
sättet.<br />
Efterfrågan på biogas som fordonsbränsle finns redan i dag och efterfrågan kommer att öka på<br />
5 års sikt. På 10 års sikt kommer efterfrågan vara hög och det kommer troligtvis driva upp<br />
priserna på gasen vilket gör att det blir ännu mer lönsamt, både ekonomiskt och miljömässigt,<br />
att satsa pengar på området [28]. Det finns stor potential att utnyttja rötgas till produktion av<br />
fordonsbränsle, men få tankställen [29]. Från Stockholmsregionen och neråt i landet finns ett<br />
80- tal tankställen för biogas. Norr om Stockholm finns bara ett par tankställen varav inget i<br />
Gävle-området. En trolig orsak till att det finns så få tankställen norr om Stockholm är bristen<br />
på stora <strong>reningsverk</strong> som producerar tillräckligt mycket rötgas för att driva en lönsam<br />
biogasanläggning.<br />
Priset på fordonsgas varierar beroende på vilken aktör som säljer gasen, men gemensamt för<br />
alla är att det är billigare än bensin och diesel (fordonsgas är ca 30 % billigare än bensin). Ett<br />
medelpris för fordonsgas den 14 juni 2007 var drygt 8,50 kr jämfört med 1 liter bensin (s.k.<br />
bensinekvivalentpris). På pumpen står det då drygt 9,25 kr/Nm³. Biogas tankas i<br />
normalkubikmeter (Nm³) och 1 Nm³ biogas är lika mycket som 1,1 liter bensin i<br />
energiinnehåll [30].<br />
Då biogasen ska användas som fordonsbränsle krävs att rötgasen renas från korrosiva<br />
komponenter, partiklar och vatten. Dessutom krävs en höjning av energivärdet genom<br />
borttagande av koldioxid. Detta görs med hjälp av uppgradering av gasen, där det finns ett<br />
flertal olika tekniker att välja på. De två vanligaste teknikerna är skrubberteknik och PSAteknik<br />
(Pressure Swing Adsorption). Båda typerna av uppgraderingsprocesser förekommer i<br />
de anläggningar i Sverige som producerar uppgraderad gas för fordonsdrift [22]. Uppgraderad<br />
biogas innehåller ca 97 % metan och har ett undre värmevärde på ungefär 10 kWh/Nm 3<br />
biogas [23], [24]. Energiproduktionen per år i form av uppgraderad rötgas på Duvbacken, blir<br />
då 8 680 MWh/år. Detta gäller då den årliga rötgasproduktionen uppgår till 1 400 000 Nm 3 /år<br />
innehållande 62 % metan.<br />
I takt med att fler uppgraderingsutrustningar byggs förväntas kostnaderna för uppgradering<br />
sjunka. Ett förslag på biogasuppgraderingsutrustning är ”Malmberg Compact” som är en<br />
prefabriserad anläggning inrymd i en stålbyggnad, indelad i tre rum [31]. Anläggningen är<br />
designad för rening av biogas till fordonsbränsle och kan erhållas med varierande kapaciteter.<br />
Malmberg Compact har skrubberteknik som reningsprocess, vilket innebär rening med<br />
genomströmnings- alternativt cirkulerande vatten för absorption av koldioxiden. I en skrubber<br />
får komprimerad biogas möta vatten eller en annan lösning i ett absorptionstorn. Biogasens<br />
koldioxid löser sig då i vätskan och den uppgraderade gasen lämnar absorptionstornet på<br />
toppen. Vätskan kan antingen släppas direkt till ett avlopp eller skickas till ett desorptionstorn<br />
där koldioxiden avgår från vätskan, som sedan kan återanvändas [22].<br />
På Duvbacken produceras runt 160 Nm 3 rågas/h med en metanhalt på ungefär 60 %. Det ger<br />
96 Nm 3 fordonsgas/h med en metanhalt på ungefär 97 %. Energimässigt är 96 Nm 3 /h<br />
ekvivalent med 105,6 liter bensin/h. Det ger en dygnsproduktion på 2 304 Nm 3<br />
fordonsgas/dygn (ekvivalent med 2 534 liter bensin/dygn) och det skulle räcka till 2-3 pumpar<br />
vid en tankstation med fordonsgas [32].<br />
43
Det finns två alternativa sätt att sälja den uppgraderade biogasen på. Det ena alternativet är att<br />
endast ha en uppgraderingsutrustning och sälja gasen vidare. Det andra alternativet är att ha<br />
både en uppgraderingsutrustning och en tankstation för att själv distribuera fordonsgasen<br />
direkt till kunderna. Se kostnader i tabell 23.<br />
• Alternativ 1. Det enklaste alternativet är att sälja den uppgradera fordonsgasen till ett<br />
företag som själva står för tankstället. I detta fall håller företaget med tankstation och<br />
köper alltså bara in den uppgraderade gasen [33]. Då behövs inte tankstationen, utan<br />
endast en uppgraderingsutrustning i anslutning till <strong>reningsverk</strong>et. Försäljningspriset<br />
för uppgraderad biogas till sådana företag ligger på 40-45 öre/kWh biogas som<br />
levereras. Det är ekvivalent med att betala mellan 4-4,5 kr per Nm 3 uppgraderad gas.<br />
• Alternativ 2. Det andra alternativet är att även driva en tankstation. Försäljningspriset<br />
på biogasen på en tankstation låg den 14 juni 2007 på 9,25 kr/Nm 3 biogas.<br />
Extra kostnader tillkommer då produktionen av värme och el helt upphör. Se tabell 24. De<br />
extra kostnader för inköp av el som gasmotorn inte kan producera under dessa omständigheter<br />
uppgår till 876 730 kr/år för år 2005 då gasmotorn arbetade som mest gynnsamt och<br />
producerade den största mängden el hittills. Extra kostnader för inköp av värme uppgår till<br />
2 147 040 kr/år.<br />
Beräkningarna resulterar i att det är mest lönsamt att även driva en tankstation själv, se tabell<br />
25. Med tankstationen skulle det bli ett överskott på 4 233 295 kr/år. Utan tankstationen beror<br />
resultatet mycket på försäljningspriset av den uppgraderade rötgasen.<br />
Tabell 23. Inköpskostnad och elkostnad för drift av uppgraderingsutrustning och tankstation [32].<br />
Uppgradering Tankstation Totalt<br />
Inköp kostnad (kr) 7 500 000 3 500 000 11 000 000<br />
Driftkostnad (kWh/Nm 3 ren gas) 0,6 0,25 0,85<br />
Driftkostnad (kr/Nm 3 ren gas)<br />
0,438 0,1825 0,6205<br />
Gasproduktion (Nm 3 ren gas/år) b<br />
840 960 840 960 840 960<br />
Elkostnad (kr/år) 368 340 153 475 521 815<br />
a 3<br />
Beräknat utifrån en gasproduktion på 160 Nm rågas/h med en metanhalt på 60 %.<br />
Tabell 24. Extra kostnader för el och värme som måste köpas in från en lokal leverantör, då all rötgas går åt till<br />
produktion av biogasen.<br />
Kostnad för el a<br />
Kostnad för värme b<br />
(kr/år)<br />
876 730<br />
2 147 040<br />
Total extra kostnad 3 023 770<br />
a<br />
Vid produktion av 1201 MWh i gasmotorn/år, vilket blev resultatet för år 2005. Detta har inte överstigits så de<br />
extra elkostnaderna blir troligtvis lägre.<br />
b<br />
Med en värmeförbrukning på 497 MWh/månad. Kostnad för fjärrvärme från Gävle Energi.<br />
44
Tabell 25. Totala intäkter och kostnader för drift av de två olika alternativa lösningarna.<br />
Utan tankstation Med tankstation<br />
Försäljning av fordonsgasen (kr/år) 3 363 840 a<br />
7 778 880 b<br />
Extra kostnader (kr/år) -3 392 110 -3 545 585<br />
Totalt (kr/år) -28 270 4 233 295<br />
a 3<br />
Om man säljer den uppgraderade gasen till ett pris av 4 kr/Nm biogas. Om man istället får att pris på 4,5<br />
kr/Nm 3 biogas blir summan 3 784 320 kr/år viket leder till ett överskott på 392 210 kr/år.<br />
b 3<br />
Med ett försäljningspris på 9,25 kr/Nm fordonsgas ifrån pumpen.<br />
6.2 TOTAL SPARPOTENTIAL OCH REKOMMENDATIONER<br />
När det gäller att utnyttja rötgasen på ett mer energieffektivt sätt finns främst två möjliga<br />
vägar. Det ena är att optimera nuvarande gasmotor eller investera i en nyare för att erhålla en<br />
större andel egenproducerad el. Det andra alternativet är att på sikt utnyttja all producerad<br />
rötgas som fordonsbränsle. Genom att noggrannare studera de alternativa<br />
användningsområdena som finns för rötgasen kan besparingar uppnås, både ekonomiska och<br />
miljömässiga.<br />
• Om gasmotorn levererade 219 kW hela tiden under ett år skulle andelen<br />
egenproducerad el uppgå till 48 %. Det motsvarar en minskning av elförbrukningen<br />
med 1 918 MWh/år och en kostnadsbesparing på 1 400 461 kr/år. En nyare gasmotor<br />
skulle teoretiskt generera 329 kW el. Det blir en årlig produktion av 2 882 MWh el per<br />
år, vilket motsvarar knappt 72 % av den årliga elförbrukningen. Det ger en<br />
kostnadsbesparing på 2 103 889 kr/år. Vidare genererar nuvarande gasmotor upp till<br />
59 % av det årliga värmebehovet på Duvbacken. Nyare gasmotorer har ofta en relativt<br />
hög verkningsgrad jämfört med för några år sedan. Dessa kräver dock ofta en renare<br />
gas vilket gör att gasrening måste till för att gasmotorn ska hålla den högre<br />
verkningsgraden [12].<br />
• Att utnyttja rötgasen till fordonsbränsle kräver stora investeringar. För att klara dessa<br />
investeringar fordras stöd från kommunala politiker. Lönsamheten i en<br />
uppgraderingsanläggning och tankstation är starkt beroende av försäljningspriset på<br />
den uppgraderade biogasen. Enligt beräkningarna skulle det vara möjligt att driva en<br />
uppgraderingsutrustning och en tankstation. Om uppgradering och försäljning från<br />
pump sker på Duvbacken blir det ett överskott på 4 233 295 kr/år med ett<br />
försäljningspris på 9,25 kr/Nm 3 . Detta gäller då hänsyn tas för driftskostnaderna för<br />
uppgraderingsutrustningen och tankstationen.<br />
45
7 SLUTSATS<br />
Den översiktliga kartläggningen av energiförbrukningen på Duvbackens <strong>reningsverk</strong> som<br />
genomförts i detta arbete, bör ligga till grund för vidare arbete med energioptimering av<br />
reningsprocessen. Eftersom ingen tidigare övergripande utredning gjorts vad gäller<br />
energiförbrukningen på Duvbacken, finns sparpotential på flera ställen i processen. Detta<br />
gäller för både elförbrukningen såväl som för värmeförbrukningen och rötgasanvändningen.<br />
Duvbackens totala elförbrukning var i snitt 333,7 MWh/månad under perioden 20070401-<br />
20070731. De uppmätta drifterna svarar för 76,3 % av den totala elförbrukningen.<br />
Kartläggningen av elförbrukningen visar på att luftningssteget kräver mest energi, 44 % av<br />
den totala elförbrukningen. Realistiska åtgärder leder till besparingar på drygt 120 000 kr/år,<br />
motsvarande 4,2 % av den totala elförbrukningen, se tabell 26. Det finns troligtvis mer<br />
elenergi att spara, speciellt i luftningssteget, men det kräver en grundligare utredning med<br />
fokus på luftningssteget.<br />
Värmeförbrukning på Duvbacken uppgick till i snitt 497 MWh/månad under perioden<br />
20070201-20070731. Rötkammarsystemet krävde 77 % av den totala värmeförbrukningen<br />
och där uppgick värmeförlusterna till 41 % av den totala värmeförbrukningen. Energisparande<br />
åtgärder på värmesidan ger inte någon större reduktion av energikostnaderna om<br />
värmebehovet täcks av förbränning i en gaspanna. Vid alternativ användning av rötgasen kan<br />
det däremot löna sig med effektiviserande åtgärder. Totalt kan ungefär 25 % av den totala<br />
värmeförbrukningen sparas genom de mest realistiska föreslagna energisparande åtgärderna<br />
på värmesidan. Det motsvarar en kostnadsbesparing på drygt 500 000 kr/år om värmen skulle<br />
ha köpts in i form av fjärrvärme från Gävle Energi, se tabell 26. Mer värme går att spara, men<br />
det kräver nyinvesteringar i utrustning och en grundligare utredning med fokus på<br />
värmesystemet.<br />
Tabell 26. Besparing om de mest realistiska föreslagna åtgärderna för en minskad energiförbrukning införs i<br />
reningsprocessen.<br />
Besparing<br />
(kWh/månad) (kr/år)<br />
Elförbrukningen 14 155 123 998<br />
Värmeförbrukningen 125 000 541 250<br />
Totalt 665 248<br />
46
Under perioden 20070201-20070731 producerades i snitt 162 Nm 3 rötgas per timme. Knappt<br />
hälften av den producerade rötgasen användes till förbränning i gaspannan medan ungefär en<br />
fjärdedel användes till gasmotorn. Efter service av gasmotorn i slutet av juni 2007 ökade<br />
motorns elproduktion från 12 % till 48 % av den totala elförbrukningen. Om nuvarande<br />
gasmotor skulle gå så bra som den gjorde i juli 2007, skulle elförbrukningen minska med<br />
1 918 MWh/år och en kostnadsbesparing på ungefär 1 400 000 kr/år erhålls. Se tabell 27. En<br />
optimering av nuvarande gasmotor eller en nyinvestering i en ny gasmotor leder till<br />
effektivare utnyttjande av rötgasen. Den nyare föreslagna gasmotorn täcker som mest 72 % av<br />
den totala elförbrukningen. Ytterligare studier på detta område är dock nödvändiga för att<br />
införa åtgärderna i processen.<br />
Tabell 27. Erhållen besparing vid olika andel egenproducerad el med en gasmotor.<br />
Andel egenproducerad rötgas<br />
Besparing<br />
(%) (MWh/månad) (kr/år)<br />
12 % 41 359 160<br />
48 % 160 1 400 461<br />
72 % 240 2 103 889<br />
Att utnyttja rötgasen till fordonsbränsle kräver stora investeringar men samtidigt är det ett<br />
hållbart system i längden. Lönsamheten i detta beror till stor del på försäljningspriset på den<br />
uppgraderade rötgasen. Med en tankstation som tillhandahålls av Gävle <strong>Vatten</strong> blir det ett<br />
överskott på drygt fyra miljoner kronor per år. Detta gäller då hänsyn tas till driftskostnaderna<br />
för uppgraderingsutrustningen och tankstationen.<br />
47
ORDLISTA<br />
Bio-p Biologisk fosforavskiljning<br />
BOD7<br />
Nominell effekt Maximalt effektbehov<br />
Biological Oxygen Demand. Ett mått på avloppsvattnets innehåll av<br />
organiska föreningar. Beskriver mängden syre som konsumeras då<br />
allt organiskt material i vattnet oxideras av mikroorganismerna<br />
under 7 dygn.<br />
Person ekvivalenter Anslutna personer beräknas utifrån total inkommande BOD7 –<br />
belastning. Varje person beräknas släppa ut 70 g BOD7/dygn. En<br />
person ekvivalent är alltså 70 g BOD7/dygn.<br />
Råslam Primärslam + överskottslam<br />
Tot-P Total fosfor. Ortofosfat, polyfosfat och organiskt bunden fosfor<br />
bildar tillsammans det totala fosforinnehållet i avloppsvattnet.<br />
Ts-halt Torrsubstanshalt. Anger halten torrt material i slammet i %.<br />
VFA Volatile Fatty Acid, korta flyktiga fettsyror.<br />
48
REFERENSER<br />
Internetsidor<br />
[1] Energimyndigheten (2007). Elvärme, Prisutveckling, (2007-09-08),<br />
http://www.energimyndigheten.se/WEB/STEMEx01Swe.nsf/PageGenerator01?OpenAg<br />
ent&MenuSelect=42F0710330D3DACAC1256DB10028ED41<br />
[20] Gävle Energi (2007). Fjärrvärmepriser 2007, (2007-07-30),<br />
http://www.gavleenergi.se/index.asp?menu=f_fjarrvarme&src=foretag/varme/prisinfor<br />
mation.htm<br />
[22] Svenskt Gastekniskt Center <strong>AB</strong> (2004). Biogas, (2007-07-27),<br />
http://www.sgc.se/Energigas/index2.asp?Area=Energigas&ID=435&Submenu2=Biogas<br />
[23] Svenskt Gastekniskt Center <strong>AB</strong> (Jörgen Held, 2006). Biogass-fremtidig<br />
alliansepartner?, (2007-07-30),<br />
http://www.sgc.se/nyheter/resources/ENOVA_presentation.pdf<br />
[24] Naturvårdsverket, Emissionsfaktorer, Värmevärden för energibränslen och drivmedel,<br />
(2007-06-30),<br />
http://swenviro.naturvardsverket.se/index_klimat.php3?main=/dokument/klimat/1422.s<br />
html<br />
[28] Energimyndigheten, Sammanställning av Utvecklingsområden, (2007-10-01),<br />
http://www.energimyndigheten.se/infobank/remisser.nsf/0/A588D723CF4F7219C1256<br />
903002D<strong>AB</strong>9D/$file/ER%2016.2.doc<br />
[30] Svensk Biogas, (2007-06-14),<br />
http://www.svenskbiogas.se/sb/<br />
[31] Malmberg Water <strong>AB</strong>, Biogasuppgradering med Malmberg Compact, (2007-06-15),<br />
http://www.malmberg.se/module.asp?XModuleId=13140<br />
Rapporter<br />
[2] Svenskt <strong>Vatten</strong>, (2007). VA-verkens bidrag till Sveriges energieffektivisering, Rapport<br />
1:Nulägesbeskrivning.<br />
49
[3] Energimyndigheten, Naturvårdsverket, (2000), Energieffektivisering i industrin. Bra<br />
för lönsamhet och miljö.<br />
[11] Magnusson, A.S., (2006). Elenergieffektivisering av Käppalaverket. Examensarbete,<br />
KTH.<br />
[13] Gävle <strong>Vatten</strong>, Gävle Kommun, (2006). Miljörapport 2006, Duvbacken<br />
Avlopps<strong>reningsverk</strong>, Gävle Kommun.<br />
[15] Kjellén, B.J. Andersson, A-C., (2002). Energihandbok för avlopps<strong>reningsverk</strong>. VA-<br />
Forsk, rapport nr 2002-2.<br />
[19] Starberg, K. Karlsson, B. Larsson, J-E. Moraeus, P. Lindberg, A., (2005). Problem och<br />
lösningar vid processoptimering av rötkammardriften vid avlopps<strong>reningsverk</strong>. VA-<br />
Forsk, rapport nr 2005-10.<br />
Personliga kontakter<br />
[5] Carin Eklund, Gävle <strong>Vatten</strong><br />
[6] Jannice Örnmark, Gävle <strong>Vatten</strong><br />
[9] Karl-Ove Pettersson, Gävle <strong>Vatten</strong><br />
[10] Jan-Erik Petersson, Lundåkraverket, Landskrona<br />
[12] Åsmund Lunde, Malmberg Water <strong>AB</strong><br />
[16] Gösta Andersson, Gävle <strong>Vatten</strong><br />
[17] Lars Rosén, Aerzen Svenska <strong>AB</strong><br />
[18] Hans Simonsson, Gävle <strong>Vatten</strong><br />
[21] Linda Eriksson, Naturvårdsverket<br />
[25] Richard Faber, Gävle <strong>Vatten</strong><br />
[26] Per Svensson, Malmberg Water<br />
[29] Jan-Erik Nowacki, SVEP Svenska Värmepump Föreningen<br />
[32] Rune Simonsson, Malmberg Water <strong>AB</strong><br />
[33] Gunnar Ingelman, FordonsGas Sverige <strong>AB</strong><br />
50
Övriga källor<br />
[4] Faktablad om Duvbackens <strong>reningsverk</strong>, (2005), Här renas gävlebornas avloppsvatten.<br />
[7] ITT Flygt, Specifikation till offert, Gävle <strong>Vatten</strong>, Duvbackens <strong>reningsverk</strong>,<br />
Luftningsutrustning, (2003), MEMBRANE GRID AERATION EQUIPMENT for<br />
Duvbacken Gavle, March 10, 2003.<br />
[8] Anbud 2303-01 <strong>AB</strong> CELPATEKNIK, Celpox Bioreaktor, Björks Rostfria <strong>AB</strong>,<br />
Duvbackens <strong>reningsverk</strong>-Gävle <strong>Vatten</strong>, (2003), Kommentar till anbud 2303-01.<br />
[14] Uniview, Övervakningssystem på Gävle <strong>Vatten</strong>.<br />
[27] Produktbroschyr gasmotor från GE Energy, (2006), Type 2 Gas Engines Brochure.<br />
51
BILAGA A DUVBACKENS RENINGSVERK<br />
I <strong>bilaga</strong> A.1 finns en processöversikt över Duvbackens <strong>reningsverk</strong>. I <strong>bilaga</strong> A.2 finns de<br />
flesta drifter på <strong>reningsverk</strong>et, vilka drifter som är uppmätta och dess elenergiförbrukning<br />
under perioden 20070401-20070731.<br />
A.1 PROCESSÖVERSIKT RENINGSPROCESSEN<br />
Från Stenborg<br />
Bomhus<br />
Slam ut<br />
2<br />
1<br />
3<br />
Internflöde<br />
4<br />
Rejektvatten<br />
17<br />
Ut, deponi<br />
Luft<br />
18<br />
5 6<br />
7<br />
Primärslam<br />
16<br />
8 9<br />
Returslam<br />
Ut, deponi<br />
Tvättvatten<br />
Nummer Objekt Nummer Objekt<br />
1 Inloppspumpar 11 Aerob 3, 15 bassänger<br />
2 Stadssump 12 Slutsedimenteringen, 10 bassänger<br />
3 Filtergaller, 2 galler 13 Förtjockare, 2 stycken<br />
4 Renstvätt 14 Polymerdosering till förtjockare<br />
5 Luftade sandfång, 2 bassänger 15 Rötkammare, 2 stycken<br />
6 Sandtvätt 16 Slamlager<br />
7 Försedimenteringen, 6 bassänger 17 Dekanteringscentrifug, 2 stycken<br />
8 Anaerob del, 3 bassänger 18 Polymerdosering till centrifuger<br />
9 Aerob 1, 3 bassänger 19 Dosering av fällningskemikalier<br />
10 Aerob 2, 2 bassänger<br />
I<br />
15<br />
13<br />
Luft Luft<br />
Rötgas<br />
10<br />
14<br />
*Inflöde aerob 3<br />
*Retur-och överskottslamkammare<br />
*Slamlager och<br />
rejekt centrifug<br />
*Förtjockare<br />
*Bräddkanal FSED<br />
Luft<br />
11<br />
12<br />
Renat vatten<br />
Överskottslam<br />
19
A.2 DRIFTER PÅ RENINGSVERKET<br />
Uppmätta drifter och totala energiförbrukningen för dessa är markerade med grått.<br />
Grovrens<br />
Märkeffekt<br />
(kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
RENS.AP001-MD 22 490,6 8563,349133 326,3 5875,314804 124,8 1457,772555 471,4 5651,352825<br />
RENS.AP002-MD 22 514,4 8827,274953 505,7 9158,627835 706,8 13059,56968 726,3 11555,19203<br />
RENS.AP003-MD<br />
110 0,4 0 11,8 176,731924 33,2 783,552578 4,9 4,657156<br />
RENS.FG001-MD 3 11 10,6 9,3 9,2<br />
RENS.FG002-MD 3 10,9 10,6 9,3 9,2<br />
RENS.RTV01-MD<br />
RENS.IM101-IST<br />
RENS.RP001-MD<br />
RENS.RP002-MD<br />
4 68,3 38,9 64,5 60,7<br />
5,5 68,3 38,9 64,5 60,7<br />
3,5 117,3 163,1 27,5 68,1<br />
4<br />
RENS.RT001-MD 1,1 96,4 91,8 79,7 79,7<br />
RENS.RT002-MD 0,75 96,5 91,7 79,8 79,7<br />
RENS.OM001-MD 0,75 719,8 744 701,8 744<br />
RENS.SA001-MD 0,37 0 0 0 0<br />
RENS.SA002-MD 0,37 0 0 0 0<br />
RENS.SA003-MD 1,1 0 0 0,1 0,1<br />
RENS.TP001-MD 2,2 0 0 0 0<br />
RENS.DP001-MD<br />
RENS.DP002-MD<br />
RENS.DP139-MD<br />
RENS.DP140-MD<br />
RENS.DP141-MD<br />
0,09 32,4 5,7 48,8 8,7<br />
0,09 0 0 0 0<br />
0,0195 0 0,2 0 0,2<br />
0,0195 0 0 0 0<br />
0,09 0 0 0 0<br />
Totalt 17390,62409 15210,67456 15300,89482 17211,20201<br />
II
Forts.<br />
Försed. Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
FSED.OM539-MD 0,25 716,7 743,4 719,7 744<br />
FSED.OM540-MD 0,25 561,6 681,1 719,7 744<br />
FSED.OM542-MD 0,25 129,9 743,4 675,2 740,4<br />
FSED.OM543-MD 0,25 716,7 743,4 719,7 743,9<br />
FSED.OM545-MD 0,25 716,7 743,4 719,7 744<br />
FSED.OM546-MD 0,25 680,9 743,4 719,7 744<br />
FSED.SS541-MD/1 0,75 612 537,5 719,7 744<br />
FSED.SS541-MD/2 0,75 561,9 661,8 719,7 744<br />
FSED.SS541-MD/3 0,75 526,8 743,4 719,7 744<br />
FSED.SS541-MD/4 0,75 439,3 743,4 719,7 744<br />
FSED.SS541-MD/5 0,75 479,1 743,4 719,7 744<br />
FSED.SS541-MD/6 0,75 681 743,4 719,7 744<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
FSED.SP555-MD 4 128,6 85,598133 64,4 50,608554 0 0 180,4 129,566786<br />
FSED.SP554-MD 4 150,8 138,737448 174 137,642465 181,9 141,398629 64,3 47,338409<br />
FSED.SP553-MD 4 105 90,357683 122 99,563222 114 83,606209 196,3 145,844083<br />
RP001 3,1 0 0 496 1537,6 480 1488 480 1488<br />
RP002 3,1 0 0 496 1537,6 480 1488 480 1488<br />
RP003 3,1 0 0 496 1537,6 480 1488 480 1488<br />
RP004 3,1 0 0 496 1537,6 480 1488 480 1488<br />
RP005 3,1 0 0 496 1537,6 480 1488 480 1488<br />
RP006 3,1 0 0 496 1537,6 480 1488 480 1488<br />
FSED.PR110-MD 1,3 716,9 743,3 719,7 744<br />
Totalt 314,693264 9513,414241 9153,004838 9250,749278<br />
III
Forts.<br />
Aerob 1 Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
LFTN.BM001-MD 132 0 0 82 7498,957294 0 0 691,2 58395,45813<br />
LFTN.BM002-MD 132 720 60791,70531 680,2 61537,2889 689 63463,34703 255,1 12908,21865<br />
LFTN.BM003-MD 75 267,2 9554,234408 374,8 13431,40479 481 17980,30643 10,8 547,541924<br />
LFTN.OM001-MD 5,5 720 1800 744 1860 719,7 1799,25 425,9 1064,75<br />
LFTN.OM002-MD 5,5 720 1800 744 1860 719,7 1799,25 744 1860<br />
LFTN.OM003-MD 5,5 720 1800 744 1860 252,4 631 32,1 80,25<br />
LFTN.OM143-MD 1,1 720 744 719,7 744<br />
LFTN.OM144-MD 1,1 720 744 719,7 744<br />
LFTN.OM145-MD 1,1 720 744 252,4 32,1<br />
LFTN.OM146-MD 1,1 0 0 0 115,9<br />
LFTN.OM147-MD 1,1 0 0 0 115,9<br />
LFTN.OM148-MD 1,1 0 0 0 32<br />
LFTN.OM149-MD 1,1 0 0 0 115,9<br />
LFTN.OM150-MD 1,1 0 0 0 115,9<br />
LFTN.OM151-MD 1,1 0 0 0 32,1<br />
LFTN.PR111-MD 1,3 720 744 719,7 744<br />
LFTN.PR112-MD 1,3 720 744 719,7 744<br />
LFTN.PR113-MD 1,3 720 744 248,3 0<br />
LFTN.PR114-MD 1,3 720 744 719,7 744<br />
Totalt 75745,93972 88047,65099 85673,15346 74856,2187<br />
IV
Forts.<br />
Aerob 2 Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
LFTN.EP152-MD 7,5 322,6 2419,5 290,8 2181 500,4 3753 333,1 2498,25<br />
LFTN.EP153-MD 7,5 322,8 2421 291,1 2183,25 500,6 3754,5 339,1 2543,25<br />
LFTN.EP154-MD 7,5 322,9 2421,75 291,2 2184 500,6 3754,5 339,3 2544,75<br />
LFTN.EP155-MD 7,5 323,1 2423,25 291,4 2185,5 500,8 3756 335,6 2517<br />
LFTN.EP156-MD 7,5 322,6 2419,5 290,8 2181 491,9 3689,25 338,9 2541,75<br />
LFTN.EP157-MD 7,5 322,7 2420,25 291 2182,5 500,5 3753,75 339 2542,5<br />
LFTN.EP158-MD 7,5 322,9 2421,75 291,2 2184 500,4 3753 339,3 2544,75<br />
LFTN.EP159-MD 7,5 323 2422,5 291,3 2184,75 500,7 3755,25 335,6 2517<br />
LFTN.OP152-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,7 5397,75 743,6 5577<br />
LFTN.OP153-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,7 5397,75 743,3 5574,75<br />
LFTN.OP154-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,7 5397,75 743,6 5577<br />
LFTN.OP155-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,7 5397,75 743,6 5577<br />
LFTN.OP156-MD 7,5 720 5400 744 5580 712 5340 743,6 5577<br />
LFTN.OP157-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,7 5397,75 743,6 5577<br />
LFTN.OP158-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,5 5396,25 743,6 5577<br />
LFTN.OP159-MD 7,5 720 5400 744 5580 719,7 5397,75 743,3 5574,75<br />
LFTN.PR115-MD 1,3 720 744 719,7 744<br />
Totalt 62569,5 62106 73092 64860,75<br />
V
Forts.<br />
Fällning Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
LFTN.SS003-MD 0,25 0 0 0 0<br />
LFTN.SS004-MD 0,25 0 0 0 0<br />
LFTN.SS005-MD 0,25 0 0 0 0<br />
LFTN.SS006-MD 0,25 0 0 0 0<br />
LFTN.SS007-MD 0,25 0 0 0 0<br />
LFTN.SS008-MD 0,25 0 0 0 0<br />
LFTN.SP124-MD 1,3 10,1 6,9 6,7 10,3<br />
LFTN.SP125-MD 1,3 10,1 6,9 6,7 10,2<br />
LFTN.SP126-MD 1,3 6,6 6,9 6,7 7,3<br />
LFTN.SP127-MD 1,3 6,6 6,9 6,7 7,3<br />
LFTN.SP128-MD 1,3 6,6 6,8 6,7 11,9<br />
LFTN.SP129-MD 1,3 6,6 6,9 6,7 11,9<br />
LFTN.SP130-MD 1,3 5,7 1,9 5 6,7<br />
LFTN.SP131-MD 1,3 5,7 1,9 5 6,7<br />
LFTN.SP132-MD 1,3 6,6 6,8 6,7 10,2<br />
LFTN.SP133-MD 1,3 6,6 6,9 6,7 10,2<br />
LFTN.SP134-MD 1,3 6,6 6,9 6,7 5,1<br />
LFTN.SP135-MD 1,3 6,6 6,9 6,7 5<br />
LFTN.SP136-MD 2 8,7 4 19,1 11,8<br />
LFTN.SP137-MD 6 20,3 15,3 23,4 25,5<br />
LFTN.TP138-MD 2,6 720 744 719,7 744<br />
LFTN.PR117-MD 1,3 0 0 0 0<br />
Totalt 0 0 0 0<br />
VI<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)
Forts.<br />
Aerob 3 Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
SSED.SP001-SP004 2 2585,014122 2675,303259 2477,728608 2323,008759<br />
SSED.SP005-SP008 2 3390,984 3504,0168 2781,07785 1757,420619<br />
SSED.SP009-SP012 2 2380,538217 2463,533604 2277,899541 2174,290452<br />
SSED.SP013-SP016 2 2404,061436 2487,701007 2297,390775 2190,740484<br />
SSED.SP017-SP020 2 2387,017401 2470,012788 2215,950513 2088,470439<br />
SSED.SP120-MD 23,3 720 2356,94302 744 2541,95258 247,7 1151,102142 0 0<br />
SSED.SP121-MD 23,3 720 3144,906606 744 3066,927892 719 4139,176894 742,6 5604,942188<br />
SSED.SP122-MD 23,3 720 3839,21006 744 3932,217384 719 6044,322562 742,8 7207,172576<br />
SSED.SP021-MD ? 519,8 1247,52 534,9 1283,76 530 1272 532,7 3052,8<br />
SSED.SP123-MD 11 0 0 0 0 0 0 0,1 0,79<br />
SSED.SS001-SS002 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS003-MD 0,25 0 0 0 0<br />
SSED.SS004-MD 0,25 0 682,8 719 743,5<br />
SSED.SS005-SS006 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS007-MD 0,25 720 744 695,8 613,9<br />
SSED.SS008-SS012 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS013-MD 0,25 0 0 0 0<br />
SSED.SS014-MD 0,25 0 682,1 719 743,5<br />
SSED.SS015-MD 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS016-MD 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS017-MD 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS018-MD 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SS019-MD 0,25 720 744 719 743,7<br />
SSED.SP101-MD 30 574,2 4325,028375 557,5 8721,863975 396,7 5852,77741 702,2 11478,13973<br />
SSED.SP102-MD 30 21,8 80,45372 107,4 866,921275 64,1 810,15286 95,7 866,921275<br />
SSED.SP103-MD 30 626,1 12584,61 294,3 5915,43 355,9 7153,59 7,6 152,76<br />
SSED.KP001-MD 4 0 0 0 0<br />
SSED.FP001-MD 2,4 1,1 0 0,6 3,5<br />
SSED.FP002-MD 2,4 0,8 0 6 3,7<br />
SSED.BM118-MD 30 360,2 4723,205672 372,9 4715,999576 359,8 4715,148148 367,1 4812,537508<br />
SSED.BM119-MD 15 0 0 0 0 0 0 6,8 ?<br />
LFTN.PR116-MD 1,3 720 744 719,7 744<br />
Totalt 45449,49263 44645,64014 43188,3173 43709,99403<br />
VII
Forts.<br />
Förtjockare Märkeffekt (kW)<br />
FRTJ.OM013-MD<br />
FRTJ.DP016-MD 0,75<br />
FRTJ.OM503-MD 0,25<br />
FRTJ.OM504-MD 0,25<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
1,5 189,9 188,6 169,9 165,6<br />
519,2 507,5 467,4 424,7<br />
718,2 742,3 710,2 743,6<br />
691,7 660,4 694,7 743,5<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
FRTJ.SP506-MD 15 47,5 81,437025 1,8 4,439589 2,1 0 327,4 816,011913<br />
FRTJ.SK506-MD 4<br />
47,5 190 1,8 7,2 0,1 0,4 327 1308<br />
FRTJ.SP507-MD 15 621,7 1616,085471 724,5 1760,902601 704,9 1664,707475 412,9 892,441578<br />
FRTJ.SK507-MD 4<br />
621,6 2486,4 724,3 2897,2 704,7 2818,8 412,5 1650<br />
FRTJ.PR109-MD 1,3 718,2 742,3 710,2 743,6<br />
Totalt 4373,922496 4669,74219 4483,907475 4666,453491<br />
VIII
Forts.<br />
Slamavvattning Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
SLAM.SP001-MD 4 413,2 350 494,9 400 0 0 0 0<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
SLAM.SP002-MD 4 0,8 0,424938 44,4 17,7885925 593,7 451,853 594,5 519,527829<br />
SLAM.SP003-MD 4 130,9 71,15437 70,2 35,577185 70 40,67161 0,6 0,424938<br />
SLAM.PP001-MD 1,5 0 0 0 0<br />
SLAM.PP002-MD 1,5 411,4 534 589,7 590,6<br />
SLAM.PP003-MD 1,5 131,5 74,6 69,4 0,6<br />
SLAM.CF001-MD 45 415,1 6678,62828 539,6 6711,81 594,6 6711,81 596,6 6711,80664<br />
SLAM.ST001-MD 1,1 415,8 541,2 595 597,1<br />
SLAM.TP001-MD 5,5 415,6 541,4 594,8 596,5<br />
SLAM.CF002-MD 18,5 131,7 356,491504 72,7 743,02 70,2 720,55 0,7 5,69351<br />
SLAM.HM002-MD 15 133,1 74 70,6 0,9<br />
SLAM.ST002-MD 1,1 132,4 73,4 70,5 0,8<br />
SLAM.TP002-MD 5,5 132,4 73,4 70,4 0,8<br />
SLAM.OM302-MD 7,5 533,9 3737,3 527,2 3690,40 717,7 5023,90 596,5 4175,5<br />
SLAM.KP001-MD 30 37,1 35,4 64,5 254,8<br />
SLAM.KP002-MD 22 0,1 0 0 0<br />
SLAM.CP930-MD/A 1,5 351 408 383,7 369<br />
SLAM.CP930-MD/B 1,5 369 336 336 375<br />
SLAM.US001-MD 11 1,4 1,7 2,1 2<br />
SLAM.US002-MD 11 1,4 1,7 1,9 2<br />
SLAM.US003-MD 11 1,1 1,3 1,6 2,1<br />
SLAM.US004-MD 11 1,3 2 2,2 1,7<br />
PB001-002 0,37<br />
PB001-002 1,1 7,8 8,1 7,8 8,1<br />
PB001-002 1,5<br />
Totalt 11193,99909 11598,59462 12948,77735 11412,95292<br />
IX
Forts.<br />
Rötkammare Märkeffekt (kW)<br />
April (tim) 20070401-<br />
20070430<br />
Elförbrukning April<br />
(kWh)<br />
Maj (tim) 20070501-<br />
20070531<br />
Elförbrukning Maj<br />
(kWh)<br />
Juni (tim) 20070601-<br />
20070630<br />
Elförbrukning Juni<br />
(kWh)<br />
Juli (tim) 20070701-<br />
20070731<br />
Elförbrukning Juli<br />
(kWh)<br />
RÖTK.OM901-MD 1,5 715,6 1023,798328 739,6 1078,805628 715,8 1023,798328 740 1075,406513<br />
RÖTK.OM902-MD 1,5 715,6 989,196525 739,6 1021,728596 715,9 978,9883718 740 1052,11528<br />
RÖTK.OM903-MD 1,5 715,6 1029,50495 739,6 1063,463677 715,8 1003,333385 740 1051,57488<br />
RÖTK.OM904-MD 1,5 715,4 915,8804771 739,6 946,4454927 715,8 911,3951583 740 965,3594875<br />
RÖTK.SP905-MD 9,2 717,6 5812,56 561,2 4545,72 711,7 5764,77 743,7 6023,97<br />
RÖTK.SP906-MD 9,2 716,4 5802,84 742,7 6015,87 339,1 2746,71 655,4 5308,74<br />
RÖTK.SP909-MD 9,2 0 0 180,4 865,92 386,8 1856,64 125,7 603,36<br />
RÖTK.SP907-MD 4 337,5 169,367092 351,9 173,572929 334,6 197,331031 348,7 192,539199<br />
RÖTK.SP908-MD 4 342,5 238,549613 390,5 247,70969 384,9 229,996824 391,1 213,263396<br />
RÖTK.CP931-MD 15 720 5544 744 5728,8 720 5544 744 5728,8<br />
RÖTK.CP932-MD 1,5 719,8 743,7 719,7 697,8<br />
RÖTK.CP933-MD 2,2 719,9 1151,84 716,2 1145,92 719,7 1151,52 744 1190,4<br />
RÖTK.CP934-MD 4 0 0 0 0<br />
RÖTK.KP001-MD 4 59,7 63,5 61,2 79,8<br />
RÖTK.VP001-MD 1400 385,1 361,5 269,7 79,2<br />
RÖTK.GAM01-MD 724 313,1 193,3 209,7 689,6<br />
Totalt 22677,53698 22833,95601 21408,4831 23405,52876<br />
X
BILAGA B ELFÖRBRUKNINGEN<br />
Här följer ett beräkningsexempel för att beräkna energiförbrukningen med hjälp av den<br />
uppmätta effekten vid några olika styrfrekvenser i <strong>bilaga</strong> B.1. Vidare följer resultatet av alla<br />
effektmätningar och beräkningar i <strong>bilaga</strong> B.2<br />
B.1 BERÄKNING AV ELENERGIFÖRBRUKNINGEN<br />
Genom att länka effekten till olika styrfrekvenser (vilka loggas i övervakningssytemet) kan<br />
elförbrukningen beräknas. I detta fall är den linjära funktionen för beräkning av effekten<br />
2<br />
utifrån styrfrekvensen y = 1, 2511⋅<br />
x − 42,<br />
033 , R = 0,<br />
9996 . Styrfrekvensen dras ut var sjätte<br />
minut vilket innebär att elförbrukningen blir effekten*0,1 vid varje tidpunkt.<br />
Uppmätt effekt vid olika styrfrekvenser på inloppspump AP002 i grovrensen..<br />
Utsignal (%) Frekvens (Hz) Aktiv effekt (kW)<br />
0 43 11,9<br />
10 43,7 12,6<br />
20 44,4 13,5<br />
30 45,1 14,4<br />
40 45,8 15,2<br />
50 46,6 16,2<br />
60 47,3 17,1<br />
70 48 18<br />
80 48,7 18,9<br />
90 49,4 19,8<br />
100 50 20,6<br />
Uppmätt effekt vid olika styrfrekvenser på inloppspump AP002 i grovrensen.<br />
Aktiv effekt (kW)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
42 44 46 48 50 52<br />
Frekvens (Hz)<br />
XI<br />
y = 1,2511x - 42,033<br />
R 2 = 0,9996
B.2 UPPMÄTTA DRIFTER OCH DERAS ELENERGIFÖRBRUKNING<br />
Elförbrukning för de uppmätta objekten i snitt per månad under perioden 20070401-<br />
20070731.<br />
Elförbrukning Kostnad Andel av total<br />
Uppmätta drifter<br />
(kWh/månad) (kr/år) elförbrukning (%)<br />
Blåsmaskiner aerob 1 76527 670 377 22,93<br />
Cellpoxluftarna i aerob 2 65657 575 155 19,67<br />
Inloppspumparna 16278 142 595 4,88<br />
Snäckpumparna i aerob 3 14702 128 790 4,41<br />
Slampumpar i slutsed. 12333 108 037 3,70<br />
Cirkulationspumpar i rötk. 11137 97560 3,34<br />
Returslampumpar från slutsed. 10757 94231 3,22<br />
Recirkulering i försed. 8928 78209 2,68<br />
Cirkulationspump vattenslinga 6781 59401 2,03<br />
Centrifug 1 i slutavvattningen 6704 58723 2,01<br />
Blåsmaskin i aerob 3 4742 41540 1,42<br />
Omrörare i anaerob (de 3 största)<br />
Slampumpar och slamkvarnar<br />
4554 39893 1,36<br />
från förtjockare 4475 39201 1,34<br />
Omrörare slamlager 4157 36415 1,25<br />
Omrörare rötkammare 4033 35326 1,21<br />
Överskottslampump från slutsed. 1714 15015 0,51<br />
Slampumpar från slamlager 472 4133 0,14<br />
Slampumpar från rötkammare 416 3641 0,12<br />
Primärslampumpar 279 2444 0,08<br />
Totalt uppmätta drifter<br />
Ej uppmätta drifter<br />
254 645 2 230 687 76,30<br />
Övrigt 79095 692 871 23,70<br />
Total elförbrukning 333 740 2 923 558 100<br />
XII
BILAGA C VÄRMESYSTEMET<br />
I <strong>bilaga</strong> C.1 finns en förenklad översikt över värmesystemet. Sedan följer beräkningsgång och<br />
resultat för värmeförbrukning och värmeproduktion.<br />
C.1 PROCESSÖVERSIKT VÄRMESYSTEMET<br />
GT963<br />
fjärrvärme<br />
GT305 GT306 GT101<br />
VVX1<br />
gasmotor gaspanna<br />
varmvatten uppvärmning<br />
GT944 GT955<br />
GT954 GT310<br />
rötkammare<br />
VVX6 VVX4 VVX5 VVX3<br />
Värme ut ur systemet<br />
Värme in till systemet<br />
XIII
C.2 VÄRMEBERÄKNINGAR<br />
Värmeberäkningarna har genomförts på principiellt två liknande sätt. Det som skiljer dem åt<br />
är att slammet har en något annorlunda specifik värmekapacitet.<br />
C.2.1 Teoretiskt värmebehov för uppvärmning av slam in till rötkammarna<br />
Qslam = C p ⋅ m⋅<br />
∆T<br />
Där Qslam<br />
= energi i slammet (J)<br />
C p<br />
⋅<br />
( ts)<br />
⋅<br />
100 − ⋅ 4180 + ts ⋅1050<br />
=<br />
(J/kg,K)<br />
100<br />
m = slamflöde (kg/s)<br />
∆ T = trötkammare- tråslam in (K)<br />
ts = torrsubstanshalt på inkommande slam<br />
= 4180 (J/kg,K)<br />
C p,<br />
vatten<br />
C p,<br />
rötslam<br />
= 1050 (J/kg,K)<br />
För primärslammet ligger ts-halten på 6 %, vilket ger C = 3992,<br />
2 (J/kg,K)<br />
p,<br />
pslam<br />
För överskottslammet ligger ts-halten på 4,5 %, vilket ger C = 4039,<br />
2 (J/kg,K)<br />
p,<br />
öslam<br />
Vidare gäller att primärslam pumpas i 15 minuter och sedan pumpas överskottslam i 24<br />
minuter. Det ger att primärslammet pumpas 554 minuter/dygn medan överskottslam pumpas<br />
886 minuter/dygn. Vidare ger det loggade flödet (m 3 /h) i övervakningssystemet, slamflödet av<br />
primärslam respektive överskottslam. Råslammet värms upp till en temperatur på 38ºC<br />
(trötkammare, konstant) och slamtemperaturen in (tråslam in) antas vara lika som<br />
spillvattentemperaturen in till Duvbacken, vilken varierar med temperaturen i luften.<br />
C.2.2 Upptagna/Avgivna värme från vattencirkulationen<br />
Qrötkammare = C p ⋅ m⋅<br />
∆T<br />
(kJ)<br />
Där Qrötkammare<br />
= vattnets avgivna energi<br />
C = 4,18 (kJ/kg,K)<br />
⋅<br />
p<br />
⋅<br />
m = vattenflöde (kg/s)<br />
∆ T = temperturförändring på vattnet (K)<br />
XIV
C.3 RESULTAT VÄRMEBERÄKNINGAR<br />
Resultaten för värmeberäkningarna redovisas i följande tabeller.<br />
C.3.1 Teoretiskt värmebehovet för uppvärmning av slam in till rötkammarna<br />
Teoretiskt värmebehovet som behövs för uppvärmning av råslammet, avgiven värme från<br />
stora varmvattenslingan och förluster i rötkammarsystemet under perioden 20070201-<br />
20070731.<br />
Värmebehov Avgiven värme till<br />
rötkammare rötkammarna Förlust i rötkammarna<br />
Månad (MWh/månad) (MWh/månad) (MWh/månad)<br />
februari 173 425 252<br />
mars 198 436 238<br />
april 173 350 177<br />
maj 197 403 206<br />
juni 175 348 173<br />
juli 148 328 180<br />
medel 177 382 204<br />
C.3.2 Värmeförbrukning<br />
Värmeförbrukning under perioden 20070201-20070731.<br />
Avgiven värme från stora varmvattenslingan till respektive användningsområde.<br />
Rötkammare Varmvatten Uppvärmning Totalt<br />
Månad (MWh/månad) (MWh/månad) (MWh/månad) (MWh/månad)<br />
februari 425 98 84 607<br />
mars 436 134 66 636<br />
april 350 106 38 495<br />
maj 403 46 42 492<br />
juni 348 26 12 385<br />
juli 328 31 11 370<br />
medel 382 74 42 497<br />
Andel av totalt 77 % 15 % 8 % 100 %<br />
XV
C.3.3 Värmeproduktion<br />
Värmeproduktion och inköpt värme under perioden 20070201-20070731.<br />
Tillförd värme från gaspannan, gasmotorn och fjärrvärmenätet till stora varmvattenslingan.<br />
Gaspanna Gasmotor Fjärrvärme Totalt<br />
Månad (MWh/månad) (MWh/månad) (MWh/månad) (MWh/månad)<br />
februari 541 15 80 637<br />
mars 406 131 123 660<br />
april 366 43 100 508<br />
maj 429 29 36 493<br />
juni 363 19 16 397<br />
juli 196 156 24 376<br />
medel 384 65 63 512<br />
Andel av totalt 75 % 13 % 12 % 100 %<br />
XVI