EEA Grants Norway Grants

Átírás

1 Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása EEA Grants Norway Grants IPARI CSAPADÉKVÍZ- HASZNOSÍTÓ RENDSZER Dr. Kovács Elza egyetemi docens Debreceni Egyetem MÉK, Víz- és Környezetgazdálkodási Intézet HU A

2 Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása EEA Grants Norway Grants IPARI CSAPADÉKVÍZ- HASZNOSÍTÓ RENDSZER A DE munkacsoportjának tagjai: Dr. Kovács Elza egyetemi docens Dr. Juhász Csaba egyetemi docens Dr. Pregun Csaba egyetemi adjunktus Bozsik Éva PhD hallgató Vállalati konzulens: Gebei Miklós műszaki vezető HU A

3 IPARI CSAPADÉKVÍZ- HASZNOSÍTÓ RENDSZER C. ALPROJEKT Cél: Élelmiszeripari üzemi csapadékvíz-hasznosító rendszer tervezése K+F+I tevékenység keretében, beruházás megvalósítása, automatizált, vezérelhető rendszer üzembe helyezése Ivóvíz minőségű hűtővíz csapadékvízzel való részleges kiváltása Környezeti előny: csökkentett vízfelhasználás, hőcserélők élettartamának növelése Várt eredmény: Hőcserélők vezetékes vízigénye egy részének csapadékvízzel történő kiváltása automatizált és optimalizált, vezérelhető gyűjtő, tároló, előkezelő és elosztó csapadékvíz-hasznosító rendszerrel HU A

4 PROJEKTCÉLOK DE Mennyiségi és minőségi igények és alternatív hasznosítási technológiai pontok felmérése csapadékhasznosításra. Anyag- és energiamérleg számítás és optimalizálás a hőcserélők vízigényének biztosítására csapadékhasznosítás mellett. Ipari csapadékvíz-hasznosító rendszer: Vízminőségi igénykritériumok alapján a csapadékvíz-tisztítási technológia, valamint monitoring hálózat megtervezése Vízminőségi igénykritériumok alapján a csapadékhasznosítással összefüggő rendszerparaméterek optimalizálása a próbaüzem során. Csapadékvízhasznosító rendszer folyamat-monitoringja, célértékeknek megfelelő optimalizálása vízmennyiség, vízminőség szempontjából. Csapadékvíz-hasznosító rendszer folyamat-monitoringja normál üzemben, rendszerellenőrzés a monitoring rendszer, valamint egyedi mintavételi stratégia és mérési módszerek adatai alapján. Teljes hőhasznosító rendszer monitoringja, csapadékhasznosító rendszer finomhangolása HU A

5 KUTATÁSMÓDSZERTAN Az ipari csapadékvíz hasznosító rendszer fejlesztésének és monitorozásának algoritmusa HU A

6 ELŐZMÉNYEK Gastor Baromfi Kft. baromfifeldolgozó üzeme EKHE 7. Erőforrások felhasználása c. pontja szerinti felülvizsgálat energia felhasználás csökkentése és hatékonyabbá tételének lehetősége a telephelyen felhasznált összes vízmennyiség csökkentésének lehetősége Módosított engedélyes tervdokumentáció: csapadékvíz gyűjtése homokfogóval megoldott mechanikai tisztítás szervesanyag-feldúsulás és berothadás megelőzésére levegőztetés lehetséges felhasználás: göngyöleg mosása és az evaporatív kondenzátorok hűtése HU A

7 ALTERNATÍV HASZNOSÍTÁSI PONTOK Technológiai víz-igény üres rekeszek mosása (előmosó, főmosó, fertőtlenítő), Bátortrade Kft. biogáztermelő üzeméből 75 C hőmérsékletű víz, gázkazánnal ráfűtés hús-előhűtés: ammóniás hűtési rendszer, (evaporatív kondenzátor) megfelelően kezelt, lágyított víz igény Eredeti technológia szerinti vízellátás: vezetékes ivóvíz, vízkeménység állandó HU A

8 CSAPADÉKVÍZ-MINŐSÉG Változó BFT Min. BFT Max. GMT Min. BFT: baromfifeldolgozó tetőzete; GMT: göngyölegmosó tetőzete; SZT: szabadtéri mintavétel *201/2001. (X.25.) Kormányrendelet; **MSz szerinti kiváló állapot A biogáz hőtartalmának technológiai melegvízként való hasznosításával egybekötött csapadékvíz-hasznosításhoz nem kedvező a hozzákevert csapadékvíz (BOI 5 ) Az ammónia rendszer vízigényének lágyvízzel történő részleges kiváltása előnyös (párolgási veszteség miatt sókoncentráció-növekedés, vízkőkiválás okozta hőátadási hatásfokromlás) HU A GMT Max. SZT Min. SZT Max. * ** ph 5,6 6,2 5,7 6,3 4,8 5,9 6,5 9,5 6,5-8 Vezetőképesség, us/cm Redoxipotenciál, mv Keménység, mg/l <2500 <500 BOI5, mg/l 5,0 7,5 4,0 8,5 4,0 16,0 <4 Oldott Szerves Szén, ug/l 1,8 3,8 2,3 5,2 2,2 4,3 Szervetlen szén, ug/l 4,3 5,2 4,5 5,7 4,2 9,7 Lebegőanyag, ug/l Zavarosság, NTU 2,3 3,3 2,1 6,3 2,9 4,2

9 (mm) CSAPADÉKVÍZ- MENNYISÉG Évi csapadékmennyiségek átlaga: 50 éves idősor alapján 589,7 mm/év; 100 éves idősor alapján 566 mm/év havi csapadékátlag 50 mm 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 100 éves havi csapadékátlagok, valamint ezek százalékos aránya (%) a csapadékmennyiség 100 éves átlagában (Nyírbátor) 38,7 35,1 31,9 43,3 61,7 75,7 63,5 58,8 42,7 41,9 48,1 48,3 6,6 6,0 5,4 7,3 10,5 12,8 10,8 10,0 7,2 7,1 8,2 8,2 Átlag % Hónap Legkevesebb: január-február-március, ez havonta az éves csapadékmennyiség 5,4-6%-a HU A

10 CSAPADÉKVÍZ- MENNYISÉG Csapadékeloszlás, szélsőséges csapadékesemények Az eltérés jellege Az eltérés sorrendje év Csapadék (mm) Csapadék Az eltérés jellege Az eltérés sorrendje év (mm) kiugró magas kiugró magas kiugró alacsony kiugró alacsony HU A

11 MENNYISÉGI VÍZIGÉNY Tetőfelületek nagysága 7402 m 2, lefolyási tényező: 0,9; azaz 3767 m 3 /év csapadékmennyiség gyűjthető göngyölegmosás technológiai melegvíz-igénye: 64m 3 /nap, éves szinten 16%-a lehet biztosítható az összegyűjthető csapadékmennyiséggel, és a folyamatos vízáramhoz való hozzákeverés aránya a rendelkezésre álló csapadékmennyiségtől függ evaporatív kondenzátorok vízigénye: 2400 l/h térfogatáram, éves hűtővíz-igény 9500 m 3, párolgási veszteség 20%, vízvisszaforgatás nincs 40%-a váltható ki csapadékvízzel HU A

12 IPARI HŰTŐRENDSZEREK KÖRNYEZETI TELJESÍTMÉNYE Hűtővíz-fogyasztás: recirkulációs hűtőrendszerekben nő a koncentrációs tényező, lerakódások megelőzése (több vegyi adalékanyag hűtővíz előkezelésével, vagy a párologtató medencék és a különböző ipari egységek vízellátó rendszerének összekapcsolásával) átfolyó rendszerűek, vízfelhasználásuk jelentős pl. evaporatív kondenzátorok A csapadékvíz gyűjtő és kezelő rendszerhez kapcsolva a hűtőrendszeren átvezetett vezetékes ivóvíz-igény csökken Energiaigény: energiafelhasználás függ a vízmennyiségtől és a vízkivétel helyétől. csapadékvíz-hasznosítás esetében a csapadékvíz-gyűjtő és elosztó hálózat működtetéséhez szükséges szivattyúk és légbefúvók energiaigénye révén nő Környezeti hőterhelés: megfelelő felület és tartózkodási idő és/vagy előhűtés HU A

13 IPARI HŰTŐRENDSZEREK KÖRNYEZETI TELJESÍTMÉNYE A vízminőségből eredő problémák: a hűtőberendezés korróziója, amely szivárgáshoz vezethet vízkőképződés, amely a hőátadás hatásfokát csökkenti Adalékanyag kibocsátás csökkentése: a környezetet kevésbé károsító vegyi kezelés a vegyi anyagok leghatékonyabb módon való alkalmazása a vízkezelés szükségességének csökkentése Hígító hatása a csapadékesemények függvényében változó mértékben ugyan, de az összes oldott sótartalom csökkenését eredményezi a hűtőberendezés hőátadási hatásfokának fenntartása mellett a lágyításhoz felhasznált vegyi anyagok kisebb volumenű felhasználása, a savazással történő karbantartás gyakorisága csökken HU A

14 A CSAPADÉKVÍZ- HASZNOSÍTÁS ENERGIAMÉRLEGE Többlet energiafelhasználás: csapadékvíz-gyűjtő és elosztó rendszer működtetése átemelő medencébe torkoló csatornák mértékadó vízhozama Q = 49 l/s mértékadó hozam 10 perces csapadékra: 29,4 m 3 víz szabad tározókapacitás V = 7,8 m 3 21,6 m 3 vizet kell átemelni 36 l/s vízszállító képességű szivattyúteljesítmény szükséges szervesanyag-feldúsulás megelőzése: diffúzor 40 m 3 /h légkompresszor-kapacitás (p = 10 bar) szükséges HU A

15 MÉRETEZÉS csapadékgyûjtõ Plan: Legend WS PF 1 WS PF 2 WS PF 4 Ground Bank Sta vízszállító képesség és a vízsebesség zárt csatornák vízszállításának meghatározása hidraulikai modellezés keresztszelvény méretezése nyomóvezeték méretezése gépegységek méretezése típusjavaslatok (teljesítmény, telepítés, karbantartás): FLYGT CP3127 típusú búvárszivattyú JÄGER típusú diffúzor Aerzen GM típusú légkompresszor HU A

16 MŰSZAKI TERV A csapadékvíz standard minőségi jellemzői közül az összes sótartalom, a BOI és a ph értékek térnek el a korábbi technológiai vízhez képest. A csapadékvizet jellemző savas kémhatást csak a széndioxid okozta, ami az I. sz. medencébe telepített diffúzorral kezelhető. A levegőztetés a csapadékvíz BOI-tartalmát is csökkenti, ami esetenként elérheti a közepesen terhelt szintet. Technológiai szempontból a tervezett szivattyúk a 10 perces csapadékra vonatkozó mértékadó vízhozam 100%-át át tudják emelni. A szükséges kompresszorok és levegőztetők a kereskedelmi forgalomban rendelkezésre álltak. A csapadékvíz-gyűjtő hálózatban modell-szimulációk alapján a rendszerben kockázatos hidraulikai tartományok nem alakulnak ki HU A

17 RENDSZER-MONITORING EREDMÉNYEK Az ipari csapadékvíz hasznosító rendszer fejlesztésében megvalósult az új ejtőcsövek, gyűjtőcsövek és a nyomóvezetékek, az átemelő akna és a homokfogó akna rendszerbe építése és beüzemelése, a III. sz. fedett csapadékvízgyűjtő medence felépítése, az I. sz. csapadékvízgyűjtő medencébe, amely biológiai tisztítóműként is szerepel, beépítésre kerültek a levegőztető és díffúzor egységek. Az egységes technológiai rendszer próbaüzeme sikeres volt. A rendszerteszelés, optimalizálás és finomhangolás a csapadékesemények regisztrálása, a rendszer viselkedésének monitorozása és a vett minták alapján történt HU A

18 RENDSZER-MONITORING Az ipari csapadékvíz hasznosító rendszer monitoring pontjai HU A

19 RENDSZER-MONITORING EREDMÉNYEK Az ipari csapadékvíz hasznosító rendszer monitoring eredményei Mért BOI 5 értékek Dátum ÁT BM KM ma ma ma ma ma ma mg/l ma ma Jelmagyarázat: BOI 5 : 5 napos biológiai oxigénigény ÁT: átemelő tartály BM: biológiai medence (levegőztetés) KM: az evaporatív kondenzátor medencéje ma: méréshatár alatt Közepes vízminőség (MSz ) TETŐ +CSATORNÁK ÁTEMELŐ LEVEGŐZTETŐ M. KONDENZÁTOR M. Az átemelőben egy alkalommal előfordult 8 mg/l BOI érték a levegőztető medence után a méréshatár alá csökkent HU A

20 RENDSZER-MONITORING EREDMÉNYEK Az ipari csapadékvíz hasznosító rendszer monitoring eredményei Összegzés: Az eddigi adatok alapján valószínűsíthető, hogy a tetőről összegyűjtött csapadékvíz nem tartalmaz jelentős mennyiségű biológiai összetevőt. A levegőztető medence megbízhatóan kezeli a szerves szennyezőket A kezelt csapadékvíz minőségében a levegőztető medence és a kondenzátor medence közötti szakaszon nem észlelhető biológiai minőségváltozás A potenciális szennyező források közül a legvalószínűbbek: Állati ürülék (madarak) Légszennyezés (légmozgásokkal és csapadékkal történő szállítás) Por felgyülemlése a tetőn Egyéb szerves anyagok (pl. rovarok, pollen, spórák stb.) HU A

21 PROJEKTEREDMÉNYEK DE Megjelölt mennyiségi és minőségi igények és alternatív hasznosítási technológiai pontok, javaslattétel az optimális hasznosítási megoldásra az anyag- és energiamérleg számítási eredmények alapján. A beruházást támogató csapadékvíz-gyűjtő, -elosztó és -tisztítási technológia, valamint monitoring hálózati terv javaslat. Az értékelésekhez és javaslattételhez felhasznált, valamint rendszermonitoring során gyűjtött, mért, számított adatok rendszerezett adatbázisa, rendszermonitoring eredmények alapján optimalizált csapadékvíz-kezelő rendszer. Normálüzemben finomhangolt, működő hő- és csapadékhasznosító rendszer HU A

22 A DE munkacsoportjának tagjai: Dr. Kovács Elza egyetemi docens Dr. Juhász Csaba egyetemi docens Dr. Pregun Csaba egyetemi adjunktus Bozsik Éva PhD hallgató Vállalati konzulens: Gebei Miklós műszaki vezető HU A