HU09-0015-A1-2013
„Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása” EEA Grants Norway Grants
IPARI CÉLÚ CSAPADÉKHASZNOSÍTÁS a Gastor Baromfi Kft-nél Dr. Kovács Elza egyetemi docens Debreceni Egyetem MÉK Víz- és Környezetgazdálkodási Intézet
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 HU09-0015-A1-2013
Ipari csapadékvíz-hasznosító rendszer Cél: Élelmiszeripari üzemi csapadékvíz-hasznosító rendszer tervezése K+F+I tevékenység keretében, beruházás megvalósítása, automatizált, vezérelhető, gyűjtő, tároló, előkezelő és elosztó rendszer üzembe helyezése • Jelenlegi ivóvíz minőségű hűtővíz csapadékvízzel való részleges kiváltása • Környezeti előny: csökkentett vízfelhasználás, hőcserélők élettartamának növelése
HU09-0015-A1-2013
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 • Csapadékhasznosítással összefüggő rendszerparaméterek optimalizálása a próbaüzem során. Csapadékvíz-hasznosító rendszer folyamat-monitoringja normál üzemben. • Teljes csapadékvíz-hasznosító rendszer monitoringja, csapadékhasznosító rendszer finomhangolása.
HU09-0015-A1-2013
Projektcélok
Gastor Baromfi Kft. • Vízminőségi igénykritériumok meghatározása. Csapadékvízhasznosító rendszer műszaki tervezése. Monitoring rendszer kiépítése • Csapadékvíz-hasznosító rendszer megépítése • Teljes csapadékvíz-hasznosító rendszer üzembehelyezése, rendszer-monitoring üzembehelyezése, próbaüzem, teljes üzem
HU09-0015-A1-2013
Alternatív hasznosítási pontok Technológiai víz-igény • üres rekeszek mosása (előmosó, főmosó, fertőtlenítő), Bátortrade Kft. biogáz-termelő üzeméből 75 °C hőmérsékletű víz, gázkazánnal ráfűtés • hús-előhűtés: ammóniás hűtési rendszer, (evaporatív kondenzátor) megfelelően kezelt, lágyított víz igény Jelenlegi vízellátás: vezetékes ivóvíz, vízkeménység állandó
HU09-0015-A1-2013
Csapadékvíz-minőség
Változó
BFT
BFT
GMT
GMT
SZT
SZT
Min.
Max.
Min.
Max.
Min.
Max.
*
**
pH
5,6
6,2
5,7
6,3
4,8
5,9
6,5 – 9,5
6,5 - 8
Vezetőkép., uS/cm
25
38
19
50
15
41
<2500
<500
Redoxipotenciál, mV
34
70
27
67
49
112
Keménység, mg/l
18
18
18
36
18
18
BOI5, mg/l
5,0
7,5
4,0
8,5
4,0
16,0
Lebegőanyag, ug/l
79
97
77
125
80
83
Zavarosság, NTU
2,3
3,3
2,1
6,3
2,9
4,2
5 – 35 <4
BFT: baromfifeldolgozó tetőzete; GMT: göngyölegmosó tetőzete; SZT: szabadtéri mintavétel *201/2001. (X.25.) Kormányrendelet; **MSz 12749 szerinti kiváló állapot
• A biogáz hőtartalmának technológiai melegvízként való hasznosításával egybekötött csapadékvíz-hasznosításhoz nem kedvező a hozzákevert csapadékvíz (BOI5) • Az ammónia rendszer vízigényének lágyvízzel történő részleges kiváltása előnyös (párolgási veszteség miatt sókoncentráció-növekedés, vízkőkiválás okozta hőátadási hatásfokromlás)
Csapadékvíz-mennyiség
Évi csapadékmennyiségek átlaga: 50 éves idősor alapján 589,7 mm/év; 100 éves idősor alapján 566 mm/év – havi csapadékátlag 50 mm 100 éves havi csapadékátlagok, valamint ezek százalékos aránya (%) a csapadékmennyiség 100 éves átlagában (Nyírbátor) 75,7
80,0 70,0
61,7
63,5 58,8
60,0
48,1 48,3
(mm)
50,0 40,0
43,3 38,7
35,1
42,7 41,9
31,9
Átlag
30,0
% 20,0 10,0
6,6
6,0
5,4
7,3
10,5 12,8 10,8 10,0
7,2
7,1
0,0
Hónap
Legkevesebb: január-február-március, ez havonta az éves csapadékmennyiség 5,4-6%-a.
8,2
8,2
Csapadékvíz-mennyiség Csapadékeloszlás, szélsőséges csapadékesemények
Az eltérés jellege
kiugró magas
kiugró alacsony
Az eltérés sorrendje
év
Csapadék (mm)
1
2001
2
Az eltérés jellege
Az eltérés sorrendje
év
Csapadék (mm)
115
1
1974
233
1897
86
2
1965
204
3
1962
86
3
1953
190
4
1988
76
4
1973
168
5
1987
69
5
1954
164
1
1903
0
1
1950
9
2
1974
1
2
1931
11
3
1973
3
3
1968
13
4
1953
3
4
2000
20
5
1950
3
5
1994
24
kiugró magas
kiugró alacsony
Mennyiségi vízigény Tetőfelületek nagysága 7402 m2, lefolyási tényező: 0,9; azaz 3767 m3/év csapadékmennyiség gyűjthető • göngyölegmosás technológiai melegvíz-igénye: 64m3/nap, éves szinten 16%-a lehet biztosítható az összegyűjthető csapadékmennyiséggel a folyamatos vízáramhoz való hozzákeverés aránya a rendelkezésre álló csapadékmennyiségtől függ • evaporatív kondenzátorok vízigénye: 2400 l/h térfogatáram, éves hűtővíz-igény 9500 m3 párolgási veszteség 20%, víz-visszaforgatás nincs 40%-a váltható ki csapadékvízzel
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 m3 víz • szabad tározókapacitás V = 7,8 m3 • 21,6 m3 vizet kell átemelni 36 l/s vízszállító képességű szivattyúteljesítmény szükséges szervesanyag-feldúsulás megelőzése: diffúzor 40 m3/h légkompresszor-kapacitás (p = 10 bar) szükséges
Méretezés
csapadékgyûjtõ
Plan: 01
2015.05.26. Legend
0.076
0.098 0.001
WS PF 1 WS PF 2 WS PF 4
0.137
Ground 0.051 0.001
Bank Sta 0.02
0.032 0.023
• • • • • •
0.170
vízszállító képesség és a vízsebesség zárt csatornák vízszállításának meghatározása hidraulikai modellezés keresztszelvény méretezése nyomóvezeték méretezése gépegységek méretezése 0.001 0.001
– típusjavaslatok (teljesítmény, telepítés, karbantartás): • FLYGT CP3127 típusú búvárszivattyú • JÄGER típusú diffúzor • Aerzen GM típusú légkompresszor 0.152
0.089
Műszaki terv
• A csapadékvíz standard minőségi jellemzői közül az összes sótartalom, a BOI és a pH értékek térnek el a jelenlegi technológiai vízhez képest. • Ha a csapadékvizet jellemző savas kémhatást csak a széndioxid okozza, az diffúzorral kezelhető. • A levegőztetés a csapadékvíz BOI-tartalmát is csökkenti, ami esetenként eléri 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 állnak. • A csapadékvíz-gyűjtő hálózatban modell-szimulációk alapján a rendszerben kockázatos hidraulikai tartományok nem alakulnak ki.
Környezeti teljesítmény
BAT, ipari hűtőrendszerek • • • • • • • • • • • •
a rendelkezésre álló hűtőközeg mennyisége, minősége és költségei rendelkezésre álló hely (berendezések alapterülete, magassága, súlya) a vízminőségre és a vízi élőlényekre gyakorolt hatás a levegő minőségére gyakorolt hatás meteorológiai körülmények vegyi anyagoknak a vízbe bocsátása hő- és zajkibocsátás az épület illeszkedése a környezetbe a hűtőrendszerek, szivattyúk, csővezetékek és a vízkezelés tőkeköltsége a szivattyúk és a vízkezelés működési költsége a javítás és karbantartás éves költsége működési paraméterek (minimális élettartam, évi üzemórák száma, átlagos terhelés)
Környezeti teljesítmény
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
Környezeti teljesítmény
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
Környezeti teljesítmény
•
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
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
Beruházás megvalósult, próbaüzem, monitoring folyamatban. e-mail:
[email protected] HU09-0015-A1-2013
