אנרגיה מתחדשת מעצבת במהירות את הנוף של טיפול במים פסולת, המציע חיסכון בעלויות תפעולי, הטבות סביבתיות ואבטחת אנרגיה. מערכות סינון טריקלינג, טכנולוגיית טיפול ביולוגית בוגרת בשימוש נרחב, אינם יוצאים מן הכלל.כפי ששימושים עומדים בפני מחירי חשמל עולים ותקנות פליטות קפדניות יותר, שילוב מקורות אנרגיה מתחדשים כגון השמש, רוח, ו biogas לתוך פעילות סינון הפך אסטרטגיה אטרקטיבית יותר.

הבנת טכנולוגיית סינון ופרופיל האנרגיה שלה

מסננים טריקו הם כורים ביולוגיים קבועים של סרטים, אשר מסירים חומר אורגני משפכים.שפכים מתפזרים אפילו מעל מיטה של אמצעי תקשורת (רוק, פלסטיק או חומרים סינתטיים) על ידי זרוע מפצה רוטטת.מיקרואורגניזמים המחוברים לתקשורת צורכים אבקות כמו מזרז המים למטה, ואת המלוטש מטופל נאסף בתחתית.

דרישות האנרגיה של צמח סינון פילטר אינן גבוהות כמו אלה של מערכות הפעלה, אך הן עדיין משמעותיות. צרכנים ראשוניים אנרגיה כוללים: FLT:0) - משאבת מים גולמיים ותחנות להרים.FLT:1 - הזרוע המפיצה המסתובבת (לעתים קרובות מופעלת על ידי לחץ הידראולי או מנוע חשמלי).

צריכת אנרגיה אופיינית עבור צמחי סינון מסנן נע בין 0.2 ל- 0.5 קילוואטה למ"ק של מי פסולת מטופלים, בהתאם לגודל הצמח וגורמים ספציפיים לאתר, בעוד נמוך יותר מאשר הפעלה של סלשן, שימוש באנרגיה זה עדיין מייצג עלות תפעולית משמעותית ומקור פליטות גזי חממה כאשר מופעל על ידי חשמל מבוסס דלק מאובנים.

הבנת פרופיל האנרגיה של צמח סינון מסובך היא הצעד הראשון לקראת זיהוי אילו טכנולוגיות אנרגיה מתחדשות יכולות להיות משולבות בצורה יעילה ביותר.

Rationale לאנרגיה מתחדשת בטיפול במים

שינוי מקורות אנרגיה מתחדשת תואם מטרות קיימות גלובליות, מנדט רגולטוריים, ותמריצים כספיים.מדינות רבות מציבות מטרות בעלות פחמן חד תוקפנות, ומגזר המים נמצא תחת לחץ גובר על מנת להפחית את טביעת הרגל פחמן שלה.בנוסף, עלויות החשמל מייצגות לעתים קרובות 15-30% מתקציב התפעולי של כלי שפכים.על ידי יצירת אנרגיה נקייה משלהם, מתקנים יכולים לנעול בעלויות צפויות אנרגיה ולהפחית את החשיפה לקצבי השירות.

(FLT:0) היתרונות של מים ושפכים עבור כ 3–4% מהשימוש בחשמל של האומה, וחלק משמעותי של זה מגיע מדלקים מאובנים. Switch לקיצוץ ישיר של פליטות CO2,2, NOx, תוך צמצום השפעות סביבתיות אחרות הקשורות לייצור אנרגיה.

מעבר למקרה הסביבתי, אנרגיה מתחדשת משפרת את ה-FLT:0resilienceFLT:1 שפכים טיפול הוא שירות קריטי; חומרי חשמל יכולים לגרום לפיצולים לא מטופלים או סגירת צמחים. על פני דור מתחדשים באתר, במיוחד כאשר הם מחוברים לאחסון אנרגיה, יכולים לספק גיבוי במהלך הפרעות רשת, הבטחת הפעלה רציפה.

אפשרויות אנרגיה מתחדשת עבור פעילות סינון

מספר טכנולוגיות מתחדשות מתאימות היטב לשילוב עם צמחי סינון מסובכים.הבחירה תלויה במיקום האתר, שטח הקרקע או גג זמין, אקלים מקומי, תשתיות קיימות ותקציב ההון.

מערכת צילום: Solar Photovoltaic (PV) Systems

לוחות סולאריים הם הטכנולוגיה המתחדשת הנפוצה ביותר בתחום המים.תחנות טיפול במים בדרך כלל יש גגות גדולים, קרקע פתוחה (למשל, סביב לגוונים או אזורי חיץ), ואזורי חניה שיכולים לארח מערך סולארי.התקדמות ביעילות בלוח ה- PV וירידה בעלויות - מעל 80% בעשור האחרון - הופכת את השמש לקיום מבחינה כלכלית עבור מתקנים רבים.

עבור מפעל סינון מסובך, ניתן להפעיל אנרגיה סולארית בשעות היום של עומסי חשמל כגון משאבה ופיצול תפעול.עם תוספת אחסון סוללות, כוח סולארי ניתן להשתמש בשעות שאינן אור או נמכר בחזרה לרשת באמצעות תוכניות מ"ר רשת.חלק מהשירותים התקינה FLT:0ground- ממונעים בחוות סולאריות 1LT:1 על אתרי קרקעיים או יצירת קרקע צמודים מספיק חשמל 50-100.

מקרה בנקודה: Tulare, California Wastewater Treatment plant התקין מערכת PV של 1.8MW שמש שעומדת ב-100% מהביקוש החשמלי שלה, חיסכון של יותר מ -50,000 דולר בשנה. בעוד המתקן משתמש ב-SECFretre, כלכלה דומה חל על צמחי סינון.מודולים סולאריים דורשים תחזוקה מינימלית ויש להם חיים שימושיים של 25-30 שנים, המציע חיסכון לטווח ארוך צפוי.

שיקולים:0Key:Buildalness, קידוד מעצים או בניינים, והצורך במערכות מופנות וסוללות.The Solar Energy Industries Association (SEIA) מספק משאבים כספיים ומקורות לשימושים.

Wind Energyאינטגרציה

טורבינות רוח יכולות להיות מקור אנרגיה מתחדשת מצוין עבור צמחי סינון מסינון טמונים הממוקמים באזורים עם מהירויות רוח עקביות (Class 3 או גבוה יותר,>6.5 מ'/s) טורבינות בקנה מידה קטן (10–100 קילוואט) ניתן להתקין באתר כדי להשלים את כוח הרשת.

אנרגיית הרוח היא בעלת ערך מיוחד בתקופות הלילה או בחורף כאשר פלט סולארי נמוך.הפילטרים מטריקים לרוץ 24/7, כך שמערכת משולבת של השמש-עוד-wind יכולה לחלק את זמינות האנרגיה.עם זאת, טורבינות רוח דורשות לשבת בזהירות כדי להימנע מתלוננות רעש, ציפורים ואפקטיפטפטפט, והתערבות עם מכ"ם או תעופה. Permitting ו-Conconnection מחקרים הם הכרחיים.

כמה כלי פסולת אירופיים אימצו אנרגיית רוח.לדוגמה, אגודת שפכים של Emschergenossen בגרמניה מפעילה טורבינות רוח מרובות המספקות כוח עבור צמחי הטיפול שלה, כולל מתקני סינון מטריקים בארה"ב, העיר של בוולדר, קולורדו, התקנת רוח של 500 קילוואט במפעל הפסולת שלה כדי להקיש 20% של שימוש בחשמל.

ביוגז מ-Anaerobic Digestion

בעוד מסננים מסובכים עצמם אינם מייצרים ביוגז, צמחי טיפול רבים במים פסולת המשלבים מסננים מטבוליים יש גם מעכלים אנירוביים לטיפול ב-Steudge. Sludge יוצרת ביוגז עשיר מתאן, אשר ניתן לכופף ולהשתמש בהם למנועי דלק, מיקרוטרנים, או רותחים לייצר חשמל וחום משולב (CHP) יכולים להשיג יעילות כוללת של 70–85%.

מערכות ביוגז-ל-אנרגיה הן אטרקטיביות במיוחד משום שהן הופכות מוצר פסולת למשאב יקר, להפחית את פליטות המתאן (גז חממה חזק), ומספקות מקור כוח מתחדש בסיסי אמין שאינו תלוי במזג האוויר.

עבור פילטר צמחי ללא עיכול אנאירובי, נתיב חלופי הוא לפסולת מזון משותפת או מזון אורגני אחר כדי להגביר את ייצור הביוגז.תוכנית AgSTAR של EPA מציעה הדרכה על פיתוח פרויקט ביוגז. באזורים רבים, פרויקטים ביוגז זכאים לתעודות אנרגיה מתחדשות (RECs) ותמריצים מס.

כוח הידרו (Micro-Hydro)

צמחי טיפול במים יש זרימה עקבית של מים, הן ברווחה הקרובה והן את השחרור היוצא.במקום קיימים הבדלים משמעותיים בגובה (למשל, במפלת הצמח או במערכת האיסוף), טורבינות מיקרו-hydro יכולות לייצר חשמל ללא עלויות דלק.זהו צורה יעילה מאוד של אנרגיה מתחדשת - באופן חד-משמעי של יעילות של 50–70% - עם טביעת רגל מינימלית.

מתקני מיקרו-hydro דורשים ניתוח הידראולי זהיר כדי להבטיח כי הראש (ירידה מילולית) ואת שערי זרימה הם מספיקים. ⁇ ⁇ (למשל, פרנסיס, קפלן, או זרימת צלב) תלוי בתנאי האתר. מספר שירותים בצפון מערב האוקיינוס השקט ובאירופה התקנת מערכות מיקרו-hydro על תקלות קלות טיפול, יצירת 50-200 קילוואט של כוח מתמשך.

אפילו כמויות קטנות של הדור הידרואלקטרי יכולות להדוף חלק משמעותי של אנרגיה שואבת של צמח סינון יתר על כן, ניתן לשלב את כוח הידרואלקטרי עם השמש או הרוח כדי ליצור תיק אנרגיה מתחדשת מגוון.

היתרונות של שימוש באנרגיה מתחדשת

אימוץ אנרגיה מתחדשת עבור פעילות סינון מסנן מניב מגוון רחב של הטבות, מחסכון מבצעי ישיר לשיפור יחסי הקהילה.

  • (FLT:0) אספקת פליטות גזי חממה.FLT:1 כל קילוגרם של השמש, הרוח, או חשמל גזי גז מקטין חשמל מתחנות כוח דלק מאובן, חיתוך פחמן דו חמצני ופליטות אחרות. לדוגמה, מערכת שמש של 500 קילוואט יכולה להסתער כ-300 טון של CO2 בשנה.
  • (FLT:0) הוצאות תפעוליות לאורך זמן.I.veFLT:1) לאחר ההשקעה הראשונית בבירה, מערכות אנרגיה מתחדשת יש הוצאות הפעלה נמוכות מאוד.פאנלים סולאריים טורבינות רוח אין עלות דלק ותחזוקה מינימלית.ניתוחי עלות מחזור חיים לעתים קרובות מראים תקופות של 5-12 שנים, ואחריו עשרות שנים של כוח חופשי ביסודו.
  • (FLT:0)Enhances אנרגיה עצמאות.FLT:1 ב-site הדור מפחית את ההסתמכות על הרשת ומבודד צמחים ממחירי חשמל עולים.חלק מהמתקנים להשיג מעמד אנרגיה של אפס, ומייצרים כמות גדולה של כוח ככל שהם צורכים יותר משנה.
  • (FLT:0) ,Supports Sustainable Development יעדי פיתוח בר-קיימא.FIRLT:1 , אנרגיה נקייה מתיישרת עם SDG 7 (אנרגיה נקייה), SDG 13 (Climate Action), ו- SDG 6 (Clean Water and Sanitation) היא מציגה מחויבות של שירות לדיבר סביבתי.
  • (FLT:0)Generates הכנסות זרמי הכנסות.FIRLT:1) באמצעות מדח רשת, הזנת מכסים, או מכירת RECs, מערכות אנרגיה מתחדשות יכולות ליצור הכנסה נוספת. חלק מהשירותים זכאים גם עבור זיכויי מס השקעה (ITC) או זיכויי מס ייצור (PTC) זמינים בארה"ב.
  • (FLT:0) שיפור יחסי הקהילה.FLT:1 , לעתים קרובות רואים צמחי פסולת כמו התחייבויות סביבתיות. ⁇ סולרי, טורבינות רוח, או מתקני ביוגס CHP יכולים לשפר את תדמיתו הירוקה של הצמח לשרת ככלי חינוכי.

יתרונות אלה מורכבים כאשר טכנולוגיות מתחדשות מרובות משולבים.מערכת היברידית - פתור במהלך היום, רוח בלילה, ביוגז או הידרו כוח כמו עומס בסיס - יכול לספק אנרגיה מתחדשת עגולה-השעון, למקסם את החיסכון ולהפחית את טביעת הרגל פחמן של המתקן.

אתגרים נוספים

למרות היתרונות ברורים, יש לטפל כמה מחסומים כדי להבטיח פרויקטים אנרגיה מתחדשת מוצלחים במפעלי סינון.

עלויות ההשקעה של FLT:0 (ההשקעה ב-FLT:1, ⁇ השמש, טורבינות רוח ומערכות ביוגז דורשות הון גבוה יותר.עם זאת, אפשרויות מימון בשפע: מענקים ממשרדי אנרגיה ממלכתיים, USDA כפריים פיתוח, ו- EPA של מדינת מים נקייה מעורבב קרן (CWSRF) יכולים לעזור להסכמי רכישה של צד שלישי, המאפשרים שירותים לרכישת חשמל לתקני אשראי מ-USS ללא תשלום מ-S.

(FLT:0)Space ו- siting אילוצים.FLT:1 מטאטא צמחים לעתים קרובות יש אדמה פתוחה מוגבלת, במיוחד באזורים עירוניים. גג השמש הוא נקודת התחלה טובה, אבל אם יש צורך יותר, קרקע מחוץ לאתר או כפול שימוש יישומים (למשל, קנופי שמש על מגרשי חניה) ניתן לשקול.

(FLT:0Technicalמומחיות ואישור.FIRLT:1) עיצוב ושילוב מערכות אנרגיה מתחדשת דורש ידע מיוחד.שירות צוות עשוי לדרוש הכשרה או תמיכה יועצים. Interconnection לרשת החשמל כרוך במשא ומתן שימושי וציות לסטנדרטים טכניים.

(FLT:0Variable Energy פלט.FLT:1ture ורוחות הם לסירוגין.מערכת אחסון סוללות הופכת להיות יותר זולה ויכולה לאחסן אנרגיה עודף לשימוש במהלך תקופות הדור הנמוך. Alternatively, צמחים יכולים להשתמש ברשת כגיבוי, אבל זה מקטין את עצמאותו ועלול לעכב את עלויות הביקוש.ביוגאס ו הידרו כוח לספק כוח מוצק, מה שהופך אותם לשלימים יקרי ערך.

[התגברות על אתגרים אלה היא אפשרית בתכנון זהיר.כלים רבים לנווט בהצלחה אותם; משאבים כמו FLT:0EPA של אנרגיה יעילות עבור תוכנית מים UtilitiesscioFLT:1 ואת ה-FLT:2 National Renewable Energy Laboratory (NREL)FLT 3: להציע סיוע טכני ומחקרי מקרה.

תחזית לעתיד ומגמות מתפתחות

המומנטום לקראת אנרגיה מתחדשת בטיפול במים פסולת הוא מאיץ.כמה מגמות מתעוררות יאפשרו עוד יותר לסינון צמחים להפוך לתקני אנרגיה חיובי או אפס נטו.

(FLT:0) קידום אחסון אגירת (FLT):1 העלות של אחסון סוללות ליתיום-יון ירד על ידי יותר מ 80% מאז 2010 כי אחסון הופך זול יותר, אנרגיית השמש והרוח ניתן לשלוח צפוי, גם בשעות הערב השיא כאשר הביקוש לסנן עשוי להיות גבוה סוללות אחסון מימן הם אפשרויות לטווח ארוך יותר על האופק.

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ואופטימיזציה של אנרגיה.FLT:1 אלגוריתמי למידת מכונות יכול לנתח נתונים בזמן אמת מחיישנים על משאבות, מנועים, ודור מתחדשים כדי לייעל את השימוש באנרגיה.לדוגמה, מהירות הזרוע המפיצה או קצב השיקום ניתן להתאים להתאמה עם ייצור סולארי, צמצום רכישות רשת.

(FLT:0) גידול עם מיקרו-צמחים חכמים.BuildFLT:1 צמחי מים שפכים יכולים לשמש כלקוחות עוגן עבור מיקרו-צמחים מקומיים הכוללים דור מתחדשים, אחסון ותחנות טעינה לרכב חשמלי.זה משפר חוסן ויכול לספק כוח חירום למתקני הקהילה הקריטיים.

(FLT:0)ביוגאס שדרוג גז טבעי מתחדש (RNGIRLT) 1 במקום לשרוף ביוגז במנוע CHP, צמחי טיפול יכולים לשדרג אותו ל-RNG איכותיים, אשר ניתן למכור כדלק רכב או מוזרק לתוך רשת גז טבעי. RNG יכול לייצר הכנסות נוספות באמצעות תקני דלק נמוך (LCS) אשראי במדינות כמו קליפורניה ו אורגון.

(FLT:0)-digestion ושיקום משאבים.Build.veFLT:1) הוספת פסולת מזון, שומנים, שמנים, ורווחה (FOG) לעיכולים אנירוביים יכולים להגביר את ייצור הביוגז על ידי 50-20%.זה הופך את הצמח למרכז אנרגיה מתחדש, ומייצר הרבה יותר אנרגיה ממה שנדרש עבור תהליך סינון.

תמיכה במדיניות תמשיך למלא תפקיד.מדינות רבות בארה"ב יש תקני תיק מתחדשים (RPS) שמניעים את הביקוש לאנרגיה נקייה, וכמה מציעים תמריצים ספציפיים לפרויקטים של מתקני מים.תוכנית הפעולה של האיחוד האירופי גם מעודדת שימוש במים ושיקום אנרגיה.

מסקנה

הרמוניזציה מקורות אנרגיה מתחדשת מציעה מסלול משכנע כדי להפוך את פעולות סינון יותר בר קיימא, עלות יעילה, וחזור.שמש, רוח, ביוגז, ומיקרו-hydropower יכול להיות מותאם לפרופיל האנרגיה הספציפי של כל צמח, צמצום הוצאות תפעוליות והשפעות סביבתיות תוך שיפור האבטחה.ההשקעה הראשונית והמכשולים הטכניים הם אמיתיים, אבל עם מערך גדל והולך של כלי מימון, סיוע טכני, ירידה בעלויות הטכנולוגיה, לעומת יותר מאי פעם.

כלי שפכים אשר מאמצים אנרגיה מתחדשת היום יהיו יותר ממוצבים כדי לעמוד בדרישות רגולטוריות עתידיות, להסתגל לשינוי האקלים, ולהפגין מנהיגות במערך הסביבתי הקהילתי של הקהילה.הפילטר המזעזע - טכנולוגיה בת מאה שנים - יכול להיות מודרני עם אנרגיה נקייה לשרת את הצרכים של עתיד מים בר קיימא.