Oczyszczalnia Ścieków Płaszów: Działanie i Zastosowane Technologie
- Szczegóły
Oczyszczalnia Płaszów to nowoczesny obiekt, którym miasto Kraków może się pochwalić. Historia Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji sięga 1901 roku. Obecnie, dzięki wdrożeniu nowoczesnych systemów zarządzania i stosowaniu innowacyjnych rozwiązań technologicznych, MPWiK S.A. w Krakowie świadczy wysokiej jakości usługi. Jedną z oczyszczalni ścieków, które zawarte są w infrastrukturze Wodociągów Krakowskich, jest Oczyszczalnia Ścieków Płaszów. Odbiera ona ścieki z obszaru Krowodrzy, Śródmieścia, Nowej Huty oraz Podgórza.
Innowacyjne Systemy Zarządzania
W ramach podnoszenia efektywności produkcji ścieków i przy wsparciu środków krajowych z NCBiR i NFOS podjęto realizację projektu, którego celem było stworzenie pasywnej energetycznie oczyszczalni dzięki wdrożeniu zintegrowanego systemu efektywności energetycznej. Wdrożenie Zintegrowanego Systemu Efektywności Energetycznej opartego o rozwiązania Wonderware pozwoliło przenieść oczyszczalnię na kolejny, wyższy stopień wydajności. System ZSEE powstał w wyniku prac badawczo-rozwojowych zrealizowanych przez Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A. w Krakowie w konsorcjum z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie w ramach projektu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju z 2015 roku, w zakresie programu GEKON - Generator Koncepcji Ekologicznych (umowa nr GEKON2/02/266926/3/2015).
Firma ASTOR wraz z firmą Semako wykonała „Zintegrowany System Efektywności Energetycznej” w oparciu o projekt uzyskany od beneficjentów: MPWiK w Krakowie oraz Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie - Katedry Robotyki i Mechatroniki - będącymi jedynymi właścicielami praw własności intelektualnej do rezultatów projektu. Projekt objął przebudowę obiektów, podłączenie analizatorów energii elektrycznej, podłączenie sygnałów z obiektów, analizę, opracowanie algorytmów sterowania i wizualizację danych. Zakres projektu obejmował zmiany w obiektach takich jak przepompownie, bioreaktory, dmuchawy oraz rozdzielnia główna.
Cele Projektu
Celem w projekcie było zmniejszenie ilości energii elektrycznej, która jest potrzebna do pracy Oczyszczalni Ścieków. Docelowo planowano obniżenie kosztów eksploatacji, a także ograniczenie emisji np. gazów cieplarnianych. Aby zwiększyć efektywność, zostało wprowadzone monitorowanie sprawności układu i optymalizacja regulacji wydajności, aby urządzenia pracowały w preferowanym dla nich zakresie wydajności, a dzięki temu zużycie energii elektrycznej było jak najmniejsze.
Zdiagnozowano następujące wyzwania:
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
- zapewnienie nadrzędnego systemu kontroli i sterowania,
- zapewnienie bezpieczeństwa działania i pewności przetwarzania i gromadzenia danych pomiarowych,
- optymalizacja algorytmów sterowania obiektami.
Zintegrowany System Efektywności Energetycznej (ZSEE)
Zintegrowany System Efektywności Energetycznej to nadrzędny system w stosunku do istniejącego już od kilku lat systemu kontroli i sterowania Oczyszczalni Płaszów. System ma na celu dostarczanie i agregowanie parametrów pracy urządzeń oraz parametrów środowiskowych - opadów czy poziomów wód. Tak zgromadzony zestaw skorelowanych i przetworzonych danych ma pomóc obsłudze podejmować decyzje doboru jak najlepszych parametrów nastawczych urządzeń wykonawczych w kontekście optymalizacji zużycia energii elektrycznej w określonych warunkach.
System zbudowany został tak, aby rozwiązania informatyczne oraz komunikacyjne były kompatybilne z przyjętymi i stosowanymi w Oczyszczalni Ścieków Płaszów standardami. Dodatkowo, ze względu na bezpieczeństwo systemu, pracuje on w środowisku zwirtualizowanym. Takie rozwiązanie zapewnia wiele korzyści, a jedną z nich jest wydłużenie czasu życia instalacji przez uniezależnienie wymagań wersji systemów operacyjnych, oprogramowania, od specyfikacji serwerów.
Platforma Systemowa Wonderware
Aplikacja oparta jest o Platformę Systemową Wonderware. Wybór tego rozwiązania dobrze współgra z charakterem instalacji Zintegrowanego Systemu Efektywności Energetycznej dzięki obiektowemu modelowaniu instalacji technologicznych. W aplikacji odwzorowano technologiczne obiekty, przez co dostarczane dane są zawsze umiejscowione kontekstowo, co pozwala na spójną prezentację danych bieżących oraz alarmów, a także, analizując dane historyczne, wpływu czynników zewnętrznych na poziom zużycia energii elektrycznej.
Zastosowanie pakietu oprogramowania Platformy Systemowej Wonderware podyktowane było także względami doboru elastycznej architektury rozwiązania oraz dbania o bezpieczeństwo systemu. Wdrożenie środowiska domenowego Windows Active Directory, z którym Platforma Systemowa Wonderware natywnie się integruje i które wykorzystuje, pozwala uzyskać centralnie zarządzany, bezpieczny dostęp do aplikacji, stosować reguły uprawnień i kontrolować dostęp do systemów operacyjnych, stacji operatorskich oraz danych. Takie środowisko domenowe może służyć także jako szkielet informatyczny dla pozostałych, pracujących już lub nowoprojektowanych instalacji.
W systemach, gdzie decyzje podejmuje się na podstawie danych historycznych dla długich okresów czasu, bardzo ważnym aspektem jest wydajny system akwizycji, przechowywania i udostępniania danych. Platforma Systemowa Wonderware posiada wbudowaną, wydajną i skalowalną przemysłową bazę danych historycznych Wonderware Historian z wbudowanymi mechanizmami na potrzeby raportowania danych procesowych w czasie. Narzędzia do analizy danych historycznych Historian Client, integrując się z używanym na co dzień pakietem Microsoft Excel, stanowią efektywne narzędzie dla technologów.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Do prezentacji danych dla operatorów oraz technologów wybrano Wonderware InTouch w technologii usług terminalowych. Z punktu widzenia technologów oraz nadzoru, umożliwia ona szybkie reagowanie poprzez zdalny dostęp z każdego typu urządzenia - smartfonu, tabletu czy komputera przenośnego - w każdym miejscu i każdym momencie poprzez wykorzystany firmowy VPN. Wartości danych prezentowane są liczbowo na wykresach lub w postaci stosu wykresów, dając możliwość porównywania kilku różnych wartości na wykresach w jednym układzie współrzędnych. Dodatkowo dostępne są też raporty, które pokazują dobowe, tygodniowe, miesięczne i roczne zużycie energii elektrycznej, czy też przepływy ścieków.
Funkcjonalności Systemu
Interfejs Zintegrowanego Systemu Efektywności Energetycznej składa się z trzech bloków. Pierwszy blok zawiera menu aplikacji. Drugi blok zawiera tabelę alarmów i nawigację między elementami aplikacji. Trzeci blok to ekran synoptyczny, w którym wyświetlane są dane.
Wizualizacja Zużycia Mocy
Przykładem jest wybór ekranu zawierającego bilans mocy chwilowej za pomocą kliknięcia przycisku „Moce” z menu aplikacji. Centralną część ekranu stanowi wykres kołowy przedstawiający graficznie bilans mocy chwilowej dla Oczyszczalni Ścieków Płaszów. W górnej części diagramu wizualizacyjnego, nad wykresem kołowym, przedstawione zostały chwilowe moce pobierane z sieci elektroenergetycznej. Z lewej strony oraz poniżej wykresu, zgrupowano dane na temat wartości chwilowych mocy oddawanych przez własne źródła energii elektrycznej, tj. turbiny gazowe, jednostki kogeneracyjne, generator termoelektryczny, panele fotowoltaiczne oraz turbinę wodną.
Zintegrowany System Efektywności Energetycznej umożliwia także porównanie danych pochodzących z farmy fotowoltaicznej - czyli energii własnej Oczyszczalni Ścieków Płaszów - z trzech wybranych lat. Poza tym Zintegrowany System Efektywności Energetycznej wizualizuje, które obiekty znajdują się w stanie optymalnym (praca/postój), a których stan powinno się zmienić.
Efekty i Oszczędności
Projekt składa się z kilku przedsięwzięć, których zadaniem jest wytwarzanie energii elektrycznej, ograniczenie zużycia energii elektrycznej oraz optymalizacja pracy oczyszczalni. Przy zachowaniu wszystkich parametrów technologicznych uzyskaliśmy wysoką pasywność obiektu, co pozwoli na ograniczenie zakupów energii elektrycznej u dostawców, dając wymierne korzyści finansowe. W obiekcie pracują pompy pierwszego i drugiego stopnia. Zainstalowane są 3 pompy o mocy 160 kW oraz 7 pomp o mocy 132 kW. Zwykle pracuje ich sześć. Według przewidywań, wprowadzone modyfikacje przyniosą oszczędności na poziomie 15%. Rocznie daje to ok. 1000 MWh oszczędności w zużyciu energii elektrycznej. W przypadku dmuchaw zmiana sposobu sterowania pracą reaktorów pozwoli na uzyskanie oszczędności w zużyciu energii elektrycznej na poziomie 20%. W oczyszczalni zamontowanych jest sześć dmuchaw o mocy 400 kW.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Efektem wdrożonego rozwiązania dla Oczyszczalni Ścieków Płaszów jest zatem optymalna praca urządzeń, co przekłada się na niższe koszty użycia energii elektrycznej. Ponadto kontrola urządzeń umożliwia szybką diagnostykę, a archiwizacja danych pozwala na porównywanie określonych stanów urządzeń.
| Element | Moc | Oszczędności |
|---|---|---|
| Pompy | 160 kW (3 szt.) i 132 kW (7 szt.) | 15% (ok. 1000 MWh rocznie) |
| Dmuchawy | 400 kW (6 szt.) | 20% |
Modernizacja i Hermetyzacja Oczyszczalni
Zarząd Wodociągów Miasta Krakowa podpisał umowę z Narodowym Funduszem Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na realizację projektu wartego ponad 200 milionów złotych. Największym przedsięwzięciem w ramach projektu będzie hermetyzacja oczyszczalni ścieków Płaszów i Kujawy. Prace obejmą również przyłączenie do systemu kanalizacyjnego 600 domów oraz modernizację lokalnej oczyszczalni w Wadowie.
W ramach projektu za ponad 200 milionów złotych przebudowana zostanie cała część mechaniczna oczyszczalni - ta, która jako pierwsza „przyjmuje” to, co płynie w ściekach. - Przykryjemy ją i zainstalujemy nowoczesne stacje dezodoryzacyjne, które usuną z powietrza wszystko, co brzydko pachnie - tłumaczy Ziętara. To nie są kosmetyczne zmiany. Prezes podaje obrazowy przykład: - Mamy piaskownik z początku lat dwutysięcznych, który nie nadaje się do przykrycia. Musimy go przebudować od zera. Osadniki, to ogromne zbiorniki, każdy o wewnętrznej średnicy 46 metrów. Po obrysie może być nawet 50 metrów.
Choć całość zakończy się dopiero w 2028 roku, część efektów powinniśmy poczuć wcześniej. - Przykrycie niektórych obiektów już w trakcie prac przyniesie ulgę - zapewnia prezes. Ale zanim to nastąpi, trzeba będzie jeszcze przez rok wybierać wykonawców, a potem kolejne dwa lata realizować wszystkie etapy.
Inwestycje w Odnawialne Źródła Energii
Minister Klimatu i Środowiska przy wsparciu NFOŚiGW jako Operator Programu Środowisko, Energia i Zmiany Klimatu informuje o zawarciu umowy na dofinansowanie projektu „Modernizacja gospodarki elektroenergetycznej, cieplnej i biogazowej na terenie Oczyszczalni Ścieków Płaszów w Krakowie przy ul. Kosiarzy 3”. Całkowity koszt projektu to przeszło 12 mln zł. Celem projektu jest przede wszystkim poprawa jakości powietrza poprzez zwiększenie produkcji energii ze źródeł odnawialnych (biogaz) dzięki zastosowaniu nowych modułów kogeneracyjnych. W wyniku podjętych działań system ciepłowniczy ma stać się „systemem efektywnym”, tj. zgodnie z Dyrektywą 2012/27/UE wykorzystującym do produkcji ciepła co najmniej 50% energii ze źródeł odnawialnych oraz ciepło odpadowe.
Powstający w oczyszczalni biogaz był dotychczas magazynowany w dwóch zbiornikach. Z uwagi na ich uwarunkowania konstrukcyjne, zbiorniki cylindryczne mogły pracować w zakresie od 70 do 100 proc. napełnienia, co ograniczało możliwość wykorzystania produkowanego biogazu. Dzięki wymianie zbiorników cylindrycznych na zbiorniki sferyczne, możliwa jest praca w zakresie od 20 do 100 proc. Zainstalowane jednostki kogeneracyjne pokrywają ok. 50 proc. zapotrzebowania oczyszczalni na energię elektryczną i w 100 proc. zapotrzebowanie na ciepło.
Działania modernizacyjne podjęto, aby w pełni sprostać wymogom Dyrektywy 2012/27/UE, która zakłada powstanie systemu, który wykorzystuje do produkcji ciepła co najmniej 50 proc.
tags: #oczyszczalnia #ścieków #płaszów #działanie #i #technologie
