Paineviemärin energia- ja kustannustehokkuuden kehittäminen
Kurki, Kim (2016)
2016
Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-03-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602243569
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602243569
Tiivistelmä
Kasvava energiankulutus ja ilmastonmuutos ovat johtaneet lainsäädännöllisiin muutoksiin, jotka lisäävät vesihuoltolaitoksiin kohdistuvia paineita energiatehokkuuden kehittämiseksi. Kiristyneen taloudellisen tilanteen vuoksi myös kustannustehokkuudesta on muodostunut yksi laitosten toimintaedellytyksistä.
Tässä työssä tarkasteltiin vaihtoehtoja paineviemärin energia- ja kustannustehokkuuden kehittämiseksi ja arvioitiin niiden soveltuvuutta ja hyötyvaikutuksia eri tilanteissa. Hyötyvaikutusten ohella arvioitiin ratkaisuiden toteutuskelpoisuutta investointikustannuksien ja investointien takaisinmaksuaikojen perusteella. Tarkastelu tehtiin Hangon vesi- ja viemärilaitoksen 21 kilometriä pitkälle Lappohja-Suursuo siirtolinjalle.
Paineviemärin energia- ja huoltokustannukset aiheutuvat lähes täysin pumpuista, jonka vuoksi kehittämisratkaisut painottuivat pumppujen mitoitukseen ja ajotavan optimointiin, joiden vaikutuksia tutkittiin sekä teoreettisesti laskemalla että mallinnusohjelman avulla. Energia- ja kustannussäästöjä saavutettiin pumppujen uudelleenmitoituksella, muuttamalla pumppujen pyörimisnopeutta sekä ohittamalla pumppaamoita ja muuttamalla niitä paineenkorotuspumppaamoiksi.
Myös korroosio ja laitteiden kuluminen ovat työn kannalta merkittävässä asemassa, sillä laitteiden hyötysuhteiden laskeminen ja käyttöiän lyheneminen heikentävät suoraan energia- ja kustannustehokkuutta. Koorroosion hallintaratkaisuissa tutkittiin korroosiota kestävien laitteiden hankinnan ja korroosiota vähentävien kemikaalien syötön vaikutusta kustannuksiin.
Tulosten perusteella haponkestävien pumppujen suosiminen on kustannustehokkuuden kannalta järkevää vain jos normaalien pumppujen käyttöikä jää alle viiden vuoden. Kemikaalisyötön kannalta kustannuslaskelmat eivät ole täydellisiä, sillä viemärissä muodostuvan sulfidin määrää ei voitu määrittää tarkasti. Edullisimmiksi kemikaalivaihtoehdoiksi voitiin kuitenkin määrittää rauta- ja nitraattiyhdisteet, joista esimerkkeinä toimivat rauta(III)sulfaatti ja natriumnitraatti.
Tässä työssä tarkasteltiin vaihtoehtoja paineviemärin energia- ja kustannustehokkuuden kehittämiseksi ja arvioitiin niiden soveltuvuutta ja hyötyvaikutuksia eri tilanteissa. Hyötyvaikutusten ohella arvioitiin ratkaisuiden toteutuskelpoisuutta investointikustannuksien ja investointien takaisinmaksuaikojen perusteella. Tarkastelu tehtiin Hangon vesi- ja viemärilaitoksen 21 kilometriä pitkälle Lappohja-Suursuo siirtolinjalle.
Paineviemärin energia- ja huoltokustannukset aiheutuvat lähes täysin pumpuista, jonka vuoksi kehittämisratkaisut painottuivat pumppujen mitoitukseen ja ajotavan optimointiin, joiden vaikutuksia tutkittiin sekä teoreettisesti laskemalla että mallinnusohjelman avulla. Energia- ja kustannussäästöjä saavutettiin pumppujen uudelleenmitoituksella, muuttamalla pumppujen pyörimisnopeutta sekä ohittamalla pumppaamoita ja muuttamalla niitä paineenkorotuspumppaamoiksi.
Myös korroosio ja laitteiden kuluminen ovat työn kannalta merkittävässä asemassa, sillä laitteiden hyötysuhteiden laskeminen ja käyttöiän lyheneminen heikentävät suoraan energia- ja kustannustehokkuutta. Koorroosion hallintaratkaisuissa tutkittiin korroosiota kestävien laitteiden hankinnan ja korroosiota vähentävien kemikaalien syötön vaikutusta kustannuksiin.
Tulosten perusteella haponkestävien pumppujen suosiminen on kustannustehokkuuden kannalta järkevää vain jos normaalien pumppujen käyttöikä jää alle viiden vuoden. Kemikaalisyötön kannalta kustannuslaskelmat eivät ole täydellisiä, sillä viemärissä muodostuvan sulfidin määrää ei voitu määrittää tarkasti. Edullisimmiksi kemikaalivaihtoehdoiksi voitiin kuitenkin määrittää rauta- ja nitraattiyhdisteet, joista esimerkkeinä toimivat rauta(III)sulfaatti ja natriumnitraatti.