Energian talteenoton potentiaali jäteveden puhdistusprosessissa
Salakari, Jenna (2023)
Salakari, Jenna
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202301301789
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202301301789
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen hidastamiseksi sekä paikallisten, kansallisten ja kansainvälisten hiilineutraaliustavoitteiden saavuttamiseksi uusiutuvan ja hukkaenergian käytön lisääminen on tehokas keino. Yhdyskuntien jätevesissä on paljon energiapotentiaalia, jota pystytään hyödyntämään tuottamalla puhdistamolietteestä biokaasua ja keräämällä jäteveden sisältämä hukkalämpö talteen.
Tämän työn tarkoituksena oli tutkia keskikokoisten suomalaisten jätevedenpuhdistamoiden energiapotentiaalin hyödyntämisastetta ja -tapoja, ja tulosten pohjalta tarkastella Heinolan vesihuoltolaitoksen jätevedenpuhdistamon energiapotentiaalia sekä keinoja sen hyödyntämiseen. Tavoitteena oli lisäksi pohtia, voisiko Heinolan kaupunki hyödyntää jäteveden puhdistusprosessin energiapotentiaalia omien energiatehokkuus- ja hiilineutraaliustavoitteidensa edistämisessä.
Keskikokoisille suomalaisille jätevedenpuhdistamoille toteutettiin kysely käytössä olevista jäteveden puhdistusprosessin energiapotentiaalin hyödyntämiskeinoista. Heinolan kaupungin jätevedenpuhdistamon nykytilanne selvitettiin kirjallisista raporteista, jätevedenpuhdistamon järjestelmädatasta sekä haastattelemalla vesilaitoksen henkilökuntaa. Biokaasun tuotantopotentiaalin arviointiin hyödynnettiin Luonnonvarakeskuksen ylläpitämää biokaasulaskuria. Hukkalämmön määrää arvioitiin kirjallisuuteen pohjautuvien fysiikan laskelmien avulla.
Yleisimmin keskikokoisilla jätevedenpuhdistamoilla hyödynnetään jäteveden energiapotentiaalia lämmön talteenottojärjestelmillä sekä tuottamalla puhdistamolietteestä biokaasua. Lämmön talteenottojärjestelmien avulla on mahdollista kattaa ainakin osa puhdistamon omasta lämpöenergiantarpeesta. Lopullinen hyöty riippuu laitoskohtaisista teknisistä ratkaisuista. Lämmön talteenotto vähentää ulkoisen energian tarvetta, kasvattaa laitoksen energiatehokkuutta sekä pienentää hiilijalanjälkeä. Oma biokaasulaitos ei välttämättä ole keskikokoiselle puhdistamolle kannattava ratkaisu, mutta puhdistamolietteen energiapotentiaali kannattaa hyödyntää biokaasuntuotannossa lähimmällä biokaasulaitoksella. Heinolan jätevedenpuhdistamon energiapotentiaalin arviointi yhdistettynä näihin tuloksiin tuottivat kehittämisehdotuksia, joiden avulla jätevedenpuhdistamo voidaan kytkeä osaksi kaupungin hiilineutraalius-, energiate-hokkuus- ja ilmastotiekartan tavoitteita. To slow down climate change and achieve local, national, and international carbon neutrality targets, increasing the use of renewable and waste energy is an effective tool. There is a high energy potential in municipal wastewater which can be used by producing biogas from sewage sludge and by collecting waste heat from wastewater.
The purpose of this thesis was to explore the degree and methods of medium-sized Finnish wastewater treatment plants (WWTP) for using their wastewater energy potential and assess the energy potential of the Heinola WWTP. The aim was also to consider whether the City of Heinola could use the energy po-tential of the wastewater treatment process to promote its own energy effi-ciency and carbon neutrality objectives.
A survey was conducted for medium-sized Finnish WWTPs to find out the ways in which they used the energy potential of the wastewater treatment pro-cess. The current situation of the municipal WWTP in Heinola was examined from reports, the system data of the WWTP and by interviewing the water plant staff. The production potential of biogas was assessed using the biogas counter maintained by the Natural Resources Institute Finland. The amount of waste heat was estimated using physical calculations based on literature.
The most common ways used in medium-sized WWTPs to benefit from the energy potential of wastewater included heat recovery systems and the pro-duction of biogas from sewage sludge. Heat recovery systems often covered at least part of the WWTPs’ own heat energy consumption. The definite bene-fit depends on the technical solutions at the site. Heat recovery reduces exter-nal energy demand, increases plant energy efficiency, and reduces carbon footprint. The biogas plant is not necessarily a viable solution for a medium sized WWTP, but the energy potential of sewage sludge should be utilized in biogas production at the nearest biogas plant. The assessment of the energy potential of the Heinola WWTP combined with these results produced devel-opment proposals for integrating the WWTP into the objectives of the city’s carbon neutrality, energy efficiency and climate road map.
Tämän työn tarkoituksena oli tutkia keskikokoisten suomalaisten jätevedenpuhdistamoiden energiapotentiaalin hyödyntämisastetta ja -tapoja, ja tulosten pohjalta tarkastella Heinolan vesihuoltolaitoksen jätevedenpuhdistamon energiapotentiaalia sekä keinoja sen hyödyntämiseen. Tavoitteena oli lisäksi pohtia, voisiko Heinolan kaupunki hyödyntää jäteveden puhdistusprosessin energiapotentiaalia omien energiatehokkuus- ja hiilineutraaliustavoitteidensa edistämisessä.
Keskikokoisille suomalaisille jätevedenpuhdistamoille toteutettiin kysely käytössä olevista jäteveden puhdistusprosessin energiapotentiaalin hyödyntämiskeinoista. Heinolan kaupungin jätevedenpuhdistamon nykytilanne selvitettiin kirjallisista raporteista, jätevedenpuhdistamon järjestelmädatasta sekä haastattelemalla vesilaitoksen henkilökuntaa. Biokaasun tuotantopotentiaalin arviointiin hyödynnettiin Luonnonvarakeskuksen ylläpitämää biokaasulaskuria. Hukkalämmön määrää arvioitiin kirjallisuuteen pohjautuvien fysiikan laskelmien avulla.
Yleisimmin keskikokoisilla jätevedenpuhdistamoilla hyödynnetään jäteveden energiapotentiaalia lämmön talteenottojärjestelmillä sekä tuottamalla puhdistamolietteestä biokaasua. Lämmön talteenottojärjestelmien avulla on mahdollista kattaa ainakin osa puhdistamon omasta lämpöenergiantarpeesta. Lopullinen hyöty riippuu laitoskohtaisista teknisistä ratkaisuista. Lämmön talteenotto vähentää ulkoisen energian tarvetta, kasvattaa laitoksen energiatehokkuutta sekä pienentää hiilijalanjälkeä. Oma biokaasulaitos ei välttämättä ole keskikokoiselle puhdistamolle kannattava ratkaisu, mutta puhdistamolietteen energiapotentiaali kannattaa hyödyntää biokaasuntuotannossa lähimmällä biokaasulaitoksella. Heinolan jätevedenpuhdistamon energiapotentiaalin arviointi yhdistettynä näihin tuloksiin tuottivat kehittämisehdotuksia, joiden avulla jätevedenpuhdistamo voidaan kytkeä osaksi kaupungin hiilineutraalius-, energiate-hokkuus- ja ilmastotiekartan tavoitteita.
The purpose of this thesis was to explore the degree and methods of medium-sized Finnish wastewater treatment plants (WWTP) for using their wastewater energy potential and assess the energy potential of the Heinola WWTP. The aim was also to consider whether the City of Heinola could use the energy po-tential of the wastewater treatment process to promote its own energy effi-ciency and carbon neutrality objectives.
A survey was conducted for medium-sized Finnish WWTPs to find out the ways in which they used the energy potential of the wastewater treatment pro-cess. The current situation of the municipal WWTP in Heinola was examined from reports, the system data of the WWTP and by interviewing the water plant staff. The production potential of biogas was assessed using the biogas counter maintained by the Natural Resources Institute Finland. The amount of waste heat was estimated using physical calculations based on literature.
The most common ways used in medium-sized WWTPs to benefit from the energy potential of wastewater included heat recovery systems and the pro-duction of biogas from sewage sludge. Heat recovery systems often covered at least part of the WWTPs’ own heat energy consumption. The definite bene-fit depends on the technical solutions at the site. Heat recovery reduces exter-nal energy demand, increases plant energy efficiency, and reduces carbon footprint. The biogas plant is not necessarily a viable solution for a medium sized WWTP, but the energy potential of sewage sludge should be utilized in biogas production at the nearest biogas plant. The assessment of the energy potential of the Heinola WWTP combined with these results produced devel-opment proposals for integrating the WWTP into the objectives of the city’s carbon neutrality, energy efficiency and climate road map.