Ενεργειακή κατανάλωση σε μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων

Μπαμπίλης, Χρήστος; Bampilis, Christos

dc.contributor.author	Μπαμπίλης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Bampilis, Christos	en
dc.date.accessioned	2018-11-29T08:32:36Z
dc.date.available	2018-11-29T08:32:36Z
dc.date.issued	2018-11-29
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48155
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16182
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ενεργειακή κατανάλωση	el
dc.subject	Energy consumption	en
dc.subject	Επεξεργασία αστικών λυμάτων	el
dc.subject	Wastewater treatment unit	en
dc.title	Ενεργειακή κατανάλωση σε μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-05
heal.abstract	The purpose of this diploma thesis was to study energy consumption in an urban wastewater treatment plant. The unit that was used for the study was the Tripoli WWTP. Sewage treatment plants (WWTPs) are one of the most costly public industries in terms of energy needs, accounting for more than 1% of Europe's electricity consumption. The EU Water Framework Directive (WFD) 91/271 / CEE makes it obligatory for sewage treatment for cities and towns. Now in the EU-27, the total number of WWTPs is estimated at 22,558, for which we can calculate a total energy consumption of 15,021 GWh / year. Although most of the WFD's water protection objectives have been met, most of these aging facilities have unsustainable energy consumption and should be optimized to the maximum and refurbished accordingly. However, in Europe there is no methodology, rule or model to be followed and therefore a gigantic opportunity to reduce public electricity costs remains idle. We don’t take advantage of the opportunity even though you know the statistics. In the United Kingdom, where almost 3% of the electricity produced is used only by the water industry, interest in energy efficiency is also growing. In addition, some recent studies have highlighted the importance of greenhouse gas emissions from energy use in the water sector. Another very important element is that US water use accounts for almost 5% of total greenhouse gas emissions and is even higher in the United Kingdom. In Italy, the energy consumption of the integrated water service is about 7.5 billion KWh / year. In Spain, the three main energy-intensive sectors in the public sector are lighting, drinking water supply and sewage treatment and water desalination. In the EU-27, the total number of urban waste water treatment plants is 22,558 (agglomerations> 2,000 p.e), where 96% includes secondary nutrient removal or further treatment. A similar proportion applies to sewage in major EU cities, with 586 major cities amounting to 250.2 million p.e. Considering that the total population in the EU-27 is about 500.7 million, we can calculate the total energy consumption associated with this sector at 15,021 GWh / year. In the present diploma, an attempt was made to record the trend abroad and to practices already in place and bring results in the field of water treatment from the energy point of view. It is noted that as a result of the Paris Treaty there is a tendency to reduce both energy consumption and CO2 emissions, and major research and wastewater treatment are under way.We then went to the level of a Wastewater Treatment Plant recording the machines involved in the treatment of liquids, thus contributing to the energy consumption. Then, using the unit's automation system, we ended up with the operating times of each machine. By gathering all this data we were asked to make correlations between machine consumptions, among them, but also with unit design factors. We have come to the conclusion that despite the improvement margins presented, the energy consumption of the plant is good compared to plants across Europe with indicator values energy consumption per initial supply of 0.439767 kWh / m3, energy consumption per total pollutants 0.358581 kWh / kg TPE, energy consumption per processed total suspended solids 4,747355 kWh / kg TSS. We also found that the difference in design values with actual values does not play such an important role in the energy consumption in units across Greece, as we have found in bibliography, as well as the most energy-intensive processes such as ventilation, pumping and denitrification. Finally, and always with the help of literature, we tried to make proposals in the direction of saving energy. This can be achieved with relatively small interventions in equipment and processes, and with larger plans such as the construction of a biogas plant, a widespread practice that can make the plant even energy-neutral.	en
heal.abstract	Ο σκοπός της παρούσας δ ιπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της ενεργειακής κατανάλωσης σε μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων. Η μονάδα που χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη ήταν η ΕΕΛ Τρίπολης. Οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων (WWTP) είναι μία από τις πιο δαπανηρές δημόσιες βιομηχανί ες από πλευράς ενεργειακών αναγκών που αντι προσωπεύουν περισσότερο από το 3 % της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη. Η οδηγία - πλαίσιο της ΕΕ για τα ύδατα (WFD) 91/271 / CEE καθιστά υποχρεωτική την επεξεργασία λυμάτων για πόλεις και κωμοπόλεις. Τώ ρα στην ΕΕ - 27, ο συνολικός αριθμός των WWTP υπολογίζεται σε 22.558, για τον οποίο μπορούμε να υπολογίσουμε συνολική κατανάλωση ενέργειας 15.021 GWh / έτος. Παρόλο που έχουν επιτευχθεί οι περισσότεροι από τους στόχους της WFD σε σχέση με την προστασία των υ δάτων, οι περισσότερες από αυτές τις εγκαταστάσεις παλαίωσης παρουσιάζουν μη βιώσιμη κατανάλωση ενέργειας και πρέπει να βελτιστοποιηθούν στο μέγιστο και να ανακαινιστούν αναλόγως. Ωστόσο, στην Ευρώπη δεν υπάρχει καμία μεθοδολογία, κανόνας ή πρότυπο που πρέ πει να ακολουθηθούν και ως εκ τούτου, μια γιγαντιαία ευκαιρία για τη μείωση των δημόσιων ηλεκτρικών δαπ ανών παραμένει απραγματοποίητη. Το παραπάνω συμβαίνει παρότι γνωρίζουμε τα μεγέθη που μόνο αμελητέα δεν είναι. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, όπου σχεδόν το 3% της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται μόνο από τη βιομηχανία ύδρευσης, η ενεργειακή απόδοση παρουσιάζει επίσης αυξανόμενο ενδιαφέρον ( Sparn et al ) . Επιπλέον, ορισμένες πρόσφατες μελέτες έχουν επισημάνει τη σημασία των εκπομπών αερίων του θε ρμοκηπίου από τη χρήση ενέργειας στον τομέα των υδάτων. Ένα άλλο πολύ σημαντικό στοιχείο είναι πως η χρήση ενέργειας σε σχέση με το νερό στις ΗΠΑ αντιπροσωπεύει σχεδόν το 5% των συνολικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και το ποσοστό είναι ακόμη υψηλότερο στο Ηνωμένο Βασίλειο. Στην Ιταλία, η κατανάλωση ενέργειας της ολοκληρωμένης υπηρεσίας ύδρευσης εί ναι περίπου 7,5 δισ. KWh / έτος . Στην Ισπανία οι τρεις κύριοι ενεργοβόροι τ ομε ίς στον δημόσιο τομέα είναι ο φωτισμός, η π αροχή πόσιμο υ νερού και επεξεργασία λ υμάτων, και η α φαλάτωση νερού. Στην ΕΕ - 27, ο συνολικός αριθμός μονάδων επεξεργασίας αστικών λυμάτων είναι 22.558 (οικισμοί> 2.000 ισοδύναμων κατοίκων(ι.κ).), όπου το 96% περιλαμβάνει δευτερογενή αφαίρεση θρεπτικών ουσιών ή περεταίρω επεξεργασία. Μια παρόμο ια αναλογία ισχύει για τα λύματα σε μεγάλες πόλεις της ΕΕ, με 586 μεγάλες πόλεις που ανέρχονται σε 250,2 εκατομμύρια ι.κ. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο συνολικός πληθυσμός στην ΕΕ - 27 είναι περίπου 500,7 εκατομμύρια μπορούμε να υπολογίσουμε τη συνολική κατανάλωση ενέργειας που σχετίζεται με αυτόν τον τομέα στα 15,021 GWh / έτος. Στην παρούσα διπλωματική αρχικά έγινε προσπάθεια για καταγραφή της τάσης στο εξωτερικό, και των πρακτικών που ήδη εφαρμόζονται και φέρνουν αποτελέσματα στον τομέα της επεξεργασίας των υδάτ ων από την ενεργειακή σκοπιά. Παρατηρείται ότι ως απότοκος της συνθήκης του Παρισιού υπάρχει μια τάση για μείωση τόσο της ενεργειακής κατανάλωσης όσο και των εκπομπών CO 2 και μεγάλες έρευνες ,και στον τομέα της επεξεργασίας λυμάτων, βρίσκονται σε εξέλιξη. Στη συνέχεια περάσαμε στο επίπεδο της μιας μονάδας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων (ΜΕΥΑ) καταγράφοντας τα μηχανήματα που συμμετέχουν στην επεξεργασία των υγρών, άρα έχουν συνεισφορά στην ενεργειακή κατανάλωση. Έπειτα χρησιμοποιώντας το σύστημα αυτοματισμού της μονάδας καταλήξαμε στους χρόνους λειτουργίας του κάθε μηχανήματος. Συγκεντρώνοντας όλα αυτά τα δεδομένα κληθήκαμε να κάνουμε συσχετισμούς ανάμεσα στις καταναλώσεις των μηχανημάτων, μεταξύ τους, αλλά και με σχεδιαστικούς παράγοντες της μονάδας. Καταλήξα με στο συμπέρασμα ότι παρά τα περιθώρια βελτίωσης που παρουσιάζονται, η ενεργειακή κατανάλωση της μονάδας βρίσκεται σε καλό επίπεδο σε σύγκριση με μονάδες ανά την Ευρώπη με τιμές δει κτών κατανάλωση ενέργεια ανά αρχική παροχή 0,439767 kWh / m 3 , κατανάλωση ενέ ργειας ανά συνολικά μολυσματικά 0,358581 kWh / kg TPE , κατανάλωση ανά επεξεργασμένα ολικά αιωρούμενα στερεά 4,747355 kWh / kg TSS . Βρήκαμε επίσης πως η διαφορά των σχεδιαστικών τιμών με τις πραγματικές δεν παίζει τόσο σημαντικό ρόλο στην κατανάλωση ενέργεια ς σε μονάδες ανά την Ελλάδα, όσο βρήκαμε βιβλιογραφ ικά , καθώς και τις πιο ενεργοβόρες διεργασίες όπως ο αερισμός, η άντληση και η απονιτροποίηση . Τέλος, και πάντα με τη βοήθεια της βιβλιογραφίας, προσπαθήσαμε να κάνουμε προτάσεις στην κατεύθυνση της εξοικο νόμησης ενέργειας. Κάτι τέτοιο μπορεί να επιτευχθεί τόσο με σχετικά μικρές παρεμβάσεις σε εξοπλισμό και διεργασίες, όσο και με μεγαλύτερα σχέδια όπως την κατασκευή μονάδας βιοαερίου, πρακτική ευρέως διαδεδομένη, που μπορεί να κάνει τη μονάδα ακόμα και ενερ γειακά ουδέτερη	el
heal.advisorName	Γρηγοροπούλου, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Κυρανούδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.
heal.fullTextAvailability	true