Energian kulutuksen ja tuotannon kehittämistoimet jätevedenpuhdistuksessa

Abstract

Jätevedenpuhdistusprosessi kuluttaa paljon energiaa, mutta prosessissa jäteveden sisältämä kiintoaines sekä biologisessa prosessissa muodostuva bioliete saadaan suurimmaksi osaksi kerättyä talteen ja se on mahdollista mädättää anaerobisessa prosessissa biokaasuksi. Biokaasu voidaan polttaa energiantuotannossa lämmöksi ja/tai sähköksi, jolloin kaikkea jätevesiprosessin tarvitsemaa energiaa ei tarvitse tuoda prosessiin sen ulkopuolelta. Parhaimmillaan jätevedenpuhdistamo saattaa olla energiaomavarainen eli kaikki sen tarvitsema energia tuotetaan puhdistamon alueella. Tämän työn tavoitteena oli tutkia aktiivilieteprosessiin perustuvan ja anaerobista mädätystä hyödyntävän jätevedenpuhdistamon energiankulutusta ja -tuotantoa kokonaisuutena teknoekonomisesta näkökulmasta. Työssä käytettiin alan kirjallisuuden lisäksi aineistona Jyväskylän Puhdistamo Oy:n Nenäinniemen jätevedenpuhdistamon prosesseja ja mittausdataa vuosilta 2010–2019. Aineistoa analysoitiin jätevedenpuhdistuksessa käytettyjen parametrien sekä energiateknisten menetelmien avulla. Laskennassa hyödynnettiin taulukkolaskentaa. Työn tulokset osoittivat, että sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokseen investoinnin kannattavuuteen on kiinnitettävä huomiota. Laitteiston käyttöasteen eli tuotetun energian ja laitteiston tuotantokapasiteetin suhteen huomattiin olevan tärkeä investoinnin kannattavuuteen vaikuttava tekijä. Energiantuotantolaitteiston mitoituksen ja operointitavan on sovelluttava käyttökohteeseen, jotta investointi maksaa itsensä takaisin suunnitellun pitoajan puitteissa. Jäteveden sisältämän kemiallisen energian lisäksi jätevedenpuhdistamolla voidaan hyödyntää aurinkoenergiaa aurinkosähköjärjestelmän avulla, mikäli puhdistamon alueella on riittävästi varjostamatonta katto- tai maapinta-alaa. Energiantuotantojärjestelmiin investomisen kannattavuuteen vaikuttaa Suomessa merkittävästi jätevedenpuhdistamoille edullinen veroton ostosähkön hinta. Raakabiokaasun markkinaehtoinen ulosmyynti ja lämmöntalteenotto jätevedestä osoittautuivat taloudellisesti kannattamattomiksi tekniikoiksi kohdepuhdistamolla, kun niitä verrattiin lämmön ja sähkön yhteistuotantoon. Yhteenvetona voidaan sanoa, että suuremmilla jätevedenpuhdistamoilla anaerobinen mädätys ja lämmöntuotanto omaan käyttöön on kannattavaa toimintaa. Sähköntuotantojärjestelmien osalta investointien kannattavuuteen ostosähköön verrattaessa on kiinnitettävä huomiota.