綱要 - sinotech.org.t · [email protected] 資料來源:服務業節能服務網 ISO50001- EnMS能源管理系統 4.4能源規劃 4.4.3 能源審查依據量測與其他數據為基礎，分析能源使用與消耗

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綱要

ISO50001- EnMS能源管理系統

世界相關能耗基線

污水處理相關能耗現況

下水道系統工程節能減碳設計

從下水道系統溫管計畫方向

小結

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資料來源:服務業節能服務網

國際標準化組織(ISO)於2011.06.15公告ISO 50001能源管理系統標準。

為取得最大的節能效益，運用能源管理來統籌節能技術和具經濟效益的執行方法，並高效率協調各項節能工作


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[email protected] 資料來源:服務業節能服務網

ISO50001- EnMS能源管理系統 4.4能源規劃 4.4.3 能源審查

依據量測與其他數據為基礎，分析能源使用與消耗依據能源使用與消耗分析為準，鑑別重大能源使用之區域鑑別、排定優先順序及記錄改善能源績效的機會

4.4.4 能源基線-在先期能源審查時所使用之資訊建立能源基線 4.4.5 能源績效指標-鑑別適合監測與量測其能源績效之能源績效指標。 4.4.6 能源目標、能源標的及能源管理行動計畫

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簡報重點方向

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資料來源: The ISO Survey of Management System Standard Certifications – 2014 Executive summary

ISO50001- EnMS能源管理系統 ISO 50001 發展趨勢


綱要






小結

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世界相關能耗基線台灣每人耗電量

資料來源: The World Water Development Report 2014 -WATER AND ENERGY

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不同來源的水處理能源需求差異


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水處理中收集及處理需求耗能比例

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不同處理程序能源需求差異


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海水淡化不同處理方法耗能需求


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RO海水淡化耗能基線變動狀態


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綱要






小結

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污水下水道建設成果

全國88座(含建設中、8座促參系統)

已完成56座處理廠

設計量約370萬CMD>家庭污水量150萬CMD

二級處理量僅約128.8萬CMD(39%)

北區

大溪

明德南岸

二級處理 (不含初級處理)

活性污泥，30座

氧化渠，11座

TNCU，2座

MBR，1座

生物薄膜，4座

接觸曝氣，8座

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國內污水廠處理規模與用電量關係圖國內外各種二級處理設施單位耗能比較


處理廠規模(CMD)

處理程序

5,000 10,000 50,000 100,000 200,000 500,000

處理單位污水用電量(度/噸)

採標準活性污泥

法處理程序

美國 0.62 0.44 0.30 0.28 0.28 0.27

台灣 0.80 0.64 0.38 0.30 －－

表1 國內處理單位污水用電量與國外比較表資料來源:公共污水處理廠節能計畫,營建署

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國外污水處理廠能源耗用情形


Aeration

54.3 %

Wastewater pumping

14%

Screens, Grid

1.4%

Clarifier

3%

Lighting & Building

8%

Return sludge

pumping & Gravity

thickening

1%

Anaerobic

digesting

14 %

Belt Press

4%

Chlorination

0,3%

Aeration

54.3 %

Wastewater pumping

14%

Screens, Grid

1.4%

Clarifier

3%

Lighting & Building

8%

Return sludge

pumping & Gravity

thickening

1%

Anaerobic

digesting

14 %

Belt Press

4%

Chlorination

0,3%

Source: Water Environment Federation Energy Conservation

Task Force. Energy Conservation in Wastewater Treatment Facilities. 1997

污水處理能耗比例較高項目 •曝氣單元 •泵浦 •厭氧單元

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綱要






小結

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污水處理廠工程節能減碳規劃設計概念

1.節約用水

回收水再利用

減少設備用水

減少冷卻用水

2.降低能耗

節能處理程序

節能設備

節能控制

再生能源

3.減廢

污泥量垃圾量

4.減少用藥量

生物技術

藥劑種類

最佳化藥劑量

污水處理廠節能對策陳立儒整理

水力、排放點

0.合適規模及建築

資源化

適量

減容

分期

綠建築

預防性維護保養

建設期考量


智慧建築

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設施

檢討

採用

之工法採使用

之材料

增加可利用

率

污泥清運

處理之

維護

與維修補強

強化設施

選擇效

益高之設備

增加設施

使用

考量操

作維護

節能評估


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下水道系統工程節能減碳規劃設計參考原則(營建署) (一) 機關辦理下水道系統工程計畫，應配合節能減碳政策要求，將節能

減碳理念納入計畫。 (二) 機關辦理下水道工程規劃設計時，應優先評估規劃節能減碳設計或

設備；其評估得參酌節能減碳設計或設備範圍、設置方式及條件規範之規定辦理。

(三) 機關及廠商辦理相關工程規劃設計採用節能減碳設計或設備者，應考量廠址地理環境區位、氣候條件及建物特性等因素，作適當規劃配置。

(四) 辦理工程規劃設計，應綜合考量、評估節能減碳設計或設備，與其他運作設備之相互支援及配合性。

(五) 下水道工程中採用之機電設備及營建材料，應在不違反相關法規原則下儘量採用高效率之設備及具綠色內涵之材料。

(六) 辦理下水道廠站工程規劃設計時，管理大樓部分應符合綠建築之規定，另配合綠色環境需要可規劃景觀或生態池等設施以達減碳之目的。

(七) 工程採用節能減碳系統或設備之規劃者，涉及公共工程專業技師簽證規則所定之簽證範圍者，應辦理技師簽證，以確保工程品質。


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資料來源:污水處理廠節能規劃設計手冊(營建

署)

機械設備

一、電動機(馬達)

•馬達是污水處理廠機械設備的核心，應挑

選高效率馬達或有節能標章認證之產品


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系統改善節能比例

硬體改善

1.使用變速控制 10~50%

2.換用高效率馬達 2~8%

軟體改善

1.傳動效率改善 2~10%

2.系統維護調整與潤滑 1~5%

3.適當規格匹配 1~3%

4.電力品質改善 0.5~3%

5. 適當維修保養 0.5~2%

二、泵浦系統

•泵浦設計需符合處理單元所需揚程與抽水量。

•泵浦設計時應該使得操作點合理地接近最佳效率點為設計依據。

•泵浦節能設計關鍵為儘可能使用最小的電能(或其他能源)來產生軸馬力。

•依據泵浦相似定律，降低轉數可降低揚程及流量，更可減少耗電量。

•泵浦裝設變頻器可依水量變動，調整電動機轉數，可創造節能空間。

馬達選用及系統改善節能潛力分析資料來源歐盟Motor Challenge計畫


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離心式泵浦-控制出口閥 •減量增壓、效率降低變化大

離心式泵浦-變速控制 •減量減壓、效率降低變化小

泵浦-不同控制方式效率不同


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資料來源:污水處理廠節能規劃設計手冊(營建署)

三、鼓風機

• 鼓風機型式須配合風量及操作水位需求選擇

• 由鼓風機的風量及吐出口的壓力可以知道鼓風機效率變化，應設計裝置偵

測儀器，以利運轉情形

• 鼓風機多機連鎖＋變頻為最佳省能設計模式。

• 曝氣方式應滿足曝氣要求即可，過大的曝氣設備無法增加處理效率，徒增

• 電費支出。

四、曝氣系統

• 選擇有效的曝氣方式可增加溶氧效率，節省能源。

曝氣管布置方式

散氣盤型式

• 增加空氣與水接觸面積與時間是提升曝氣效能的途徑。


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鼓風機選用

1.考量分期需求(大小容量選用)

2.合理風量計算

3.考量操作維護需求


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魯式鼓風機 •壓力變動範圍大、量變動小 •變速不會影響供應壓力

離心式鼓風機 •壓力及量變動範圍大

曝氣系統控制-鼓風機型式及控制差異


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離心式鼓風機-控制出口閥 •減量增壓

離心式鼓風機-變速控制 •減量減壓

離心式鼓風機-控制進口閥 •減量減壓


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(a) 固定DO設定點+DO回饋控制

(b) 固定DO設定點+DO串級控制 (e) 固定氨氮設定點+氨氮串級控制

曝氣系統控制-曝氣槽DO控制策略

(f) 氨氮串級控制+氨氮前饋控制 (c) 模糊DO控制+固定DO設定點

(d) MPC控制空氣流量


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曝氣設備-散氣盤管


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管線管線設計應減少摩擦水頭損失所造成之壓力降，以提升系統效率。

•管材

•系統水頭

通風空調

•建築空調節能設計手冊

•建築採自然通風設計為優先，再輔以機械送風提供所需通風量。

•優先選擇高 EER 且貼有節能標章之冷氣空調機組。

照明一、廠區照明設計標準

•廠區各作業空間照明設計，應符合照明功率密度基準及照度標準，以確保作業安全。

二、廠區採光規劃節能

•廠房照明應配合廠房設計以自然採光為優先。


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電力系統之節能設計重點變壓器

高效率變壓器-非晶質變壓器

最適運轉容量-負載率

運轉中環境溫度

功率因數

電價誘因、維持電壓穩定

負載設置電容器、自動功因調整

電力監控系統-硬體、軟體配合

配電線路

線路電壓-供電電壓、壓降、平衡

線路負載-平均、減少損失、負載率

供電可靠度- 維持供電穩定

機械搭配

變頻運轉、高效率馬達


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進流抽水站、前理機房、生物處理池、二次沉澱池、消毒池、污

泥處理機房、管理中心、電氣機房等設置多功能集合型數位式電

錶

(一)三相之相電壓(V)。

(二)三相之相電流(A)。

(三)實功率(KW)。

(四)虛功率(KVAR)。

(五)仟瓦時(KWH)，需具有總電能累計值功能。

(六)視在功率(KVA)。

(七)功因(PF)。

(八)頻率(F)。

(九)總諧波失真率(THD)


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http://www.chunde.com.tw/includes/timthumb/timthumb.php?src=upload/cht/product/153_img_1.jpg&h=500&zc=0

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搭配自控監控系統工作站、通訊轉換器等設備將各項數據傳輸至

監控系統，記錄蒐集原始電氣量測訊號資料(Raw Data)，可即時

監看：

(一)總用電需量。

(二)設備分類用電比例圓形派狀圖。

(三)電力諧波(Harmonics)監測頻譜圖(Spectrum) 。

(四)累計耗電度數(kWh)及累計成本(NT$)趨勢圖。

(五)用電度數(kWh) /用電成本(NT$)/運轉積時(Hours)統計報

表。

(六)運轉積時(Running Hours)統計條狀圖。

(七)變頻器的狀態監視


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綱要






小結

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工區工程材料

使用量

碳匯變化量

能資源使用(工區場地、機具設備及辦公室)

外購電力用量

用水量

燃油、氣用量

氣體用量

廢棄物處理

廢水、廢氣量

廢棄物量

工料運輸

施工機具運輸

工程人員運輸

廢棄物運輸

工程建設碳足跡評估範圍

▪ 依據碳足跡評估規範，工程排碳量應計算五類碳排放活動

1 2

3

4

5

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污水處理碳足跡評估考量生命週期

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▪ 污水處理碳足跡評估範圍

考量生命週期碳排放－應包含組織範圍內與上下游溫室氣體排放行為

逸散(池槽)

委外維護修繕工程

能資源用量

廢棄物處理

焚化、掩埋

能資源使用

燃油、氣用量

用水

外購電力用量

氣體用量

耗材運輸

運輸

廢棄物運輸

地理範圍耗材用量

工料用量

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一、使用電力、燃油等能源造成之排放

所有污水處理廠污水輸送、處理程序及單元的動力來源都仰賴電力，所用電力，不論來自火力、水力、核能或再生能源，在其製造、興建及營運過程都產生溫室氣體。

污水處理廠使用石化燃料供廠內人員、物質、交通運輸的使用，在使用過程中即直接產生二氧化碳。

二、各處理流程設施運轉之排放

污水處理過程會直接產生溫室氣體，如生物氧化有機污染物所產生的副產物即有二氧化碳，而污泥厭氧消化過程產物除二氧化碳外，亦會產生甲烷。

由環保署出版之「產業溫室氣體盤查管理技術手冊」，已針對廢水及污泥處理逸散之甲烷訂定排放係數與計算式，可作為溫室氣體排放計算之依據。

在下水道系統工程中節能減碳的對策方向

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三、使用自來水、工業用水、藥品等造成之排放

有關節約用水及降低藥品使用量作法以達到溫室氣體排放之減量，包括處理水有效利用(可降低自來水、工業用水的使用量)，有效管控藥品使用量，實施減量計畫(如消毒設施、污泥濃縮、脫水等之藥品管控，可就藥劑種類、藥品注入率進行檢討，並且針對藥品過量等問題加以管控，實施最佳化藥品量的效果

四、有效利用下水道資源削減之排放量

有效利用下水道資源，以及新能源的開發等，在下水道方面降低使用能源外、另提供這些下水道資源作為其他事業體系利用，如火力發電等之替代燃料，由社會整體共同來達到溫室氣體排放之減量功效。

消化瓦斯、污泥燃料利用、活用下水道設施的「空間資源」，如設置太陽能發電、風力發電等設備、下水處理水熱能利用、下水處理水再利用。

在下水道系統工程中節能減碳的對策方向

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開始

目標設定

基準年溫室氣體排放量的估算、評估目標年溫室氣體排放量的估算

後續暖化防止對策選定策選定

•省能源對策 •處理流程對策 •省資源對策 •下水道資源有效利用對策

削減預測

確認目標是否達成

掌握既有對策

下水道暖化防止計畫實施

計畫推展狀況檢視

下水道建設狀況下水道計畫相關計畫

否

修正

整合性檢討是

PDCA

計畫「檢視」及「計畫‧修正」流程

Do(計畫實施)

Act(處置‧改善 )

Check(計畫檢視)

Plan(計畫策定‧修正)

PDCA循環系統概念

下水道暖化防止計畫策定的基本流程 P-40



再生能源-太陽能公館淨水場

日本淨水場



再生能源-風力



再生能源-小水力發電


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攔污設施

熱交換器熱泵系統

冬季

20˚C

下水

水資源回收中心

10˚C 10˚C

18˚C

32˚C

40˚C

蓄熱槽

熱水

水資源回收中心

夏季下

水 28˚C

35˚C 36˚C

29˚C

17˚C

8˚C

蓄熱槽

冷水

攔污設施

熱交換器熱泵系統

壓縮機

蒸發器

膨脹閥

凝結器

熱泵系統

熱交換器

9 ~ 12 MWth

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再生能源-下水道餘熱回收再利用

資料來源:中興社朱敬平博士



氣沼

資料來源:www.americanbiogascouncil.org

再生能源-沼氣


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參考數據趨勢

P-46

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

2010 2011 2012 2013 2014 2015

單位用電量

KW

H/C

MD

年份

台灣地區污水處理單位用電量趨勢圖

一A

一B

二

1A 二

2A 二

2B 三

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小結-發展中問題

1.能源基線生命週期評估範圍-再生水整合、污泥再利用、上下游新程序發展、新法規限制既有廠延壽更新數據品質(可比較性)、數據量、情境一致性

擴建、增建、更換代操作、契約容量變更

2.省能源技術狹義應用-高效率設備、操作最佳化廣義應用-新能源、可再生能源

3.監控系統軟硬體建置監視範圍?區域、機組控制可及範圍，BEMS(空調、照明、用水)，或與水處理操作程序控制連結不同場交叉分析

4.管理目標類似(綠建築、智慧建築、碳盤查) 管理架構

P-47

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