Projekty na snížení spotřeby vody v Plzeňském Prazdroji. Vladimír Šťovíček oddělení Energetiky pivovaru Plzeň

Transkript

1 Projekty na snížení spotřeby vody v Plzeňském Prazdroji Vladimír Šťovíček oddělení Energetiky pivovaru Plzeň

2 Historie vodního hospodářství v Plzeňském Prazdroji Podmínkou pro úspěšný provoz pivovarů je všude na světě dostatek kvalitní vody. Proto pivovary většinou vznikají v oblasti bohatých vodních zdrojů. Plzeň není v tomto ohledu výjimkou. Soutok čtyř řek, stejně jako obrovské podzemní rezervoáry, tvoří jedinečné vodní bohatství Plzeňské pánve. Od založení pivovaru v roce 1842 se pro výrobu piva používala voda říční, od roku 1878 z městské úpravny na Homolce. Začátkem 20. století, po roce 1900, kdy prudce rostl zájem o plzeňské pivo, rozhodlo vedení plzeňského pivovaru o vybudování vlastního vod. hospodářství. 1

3 Využití podzemní vody v pivovaru Plzeň Využívání vlastní podzemní vody při výrobě piva se datuje v Plzeňském Prazdroji již od roku 1905, kdy probíhala také výstavba známé dominanty města Plzně pivovarské vodárenské věže, v níž byly umístěny dvě nádrže jedna pro akumulaci upravené říční vody a druhá pro akumulaci podzemní vody. V tomto roce byl vybudován první vrt HV-1 pro odběr podzemní vody hluboký 83,5 m. V současné době je v provozu 5 vrtů o celkové kapacitě 59 l/s = 212 m 3 /hod. Vodárenská věž Čerpací stanice v Plzni na Roudné Vrt HV1 2

4 Schéma distribuce vody v pivovaru Plzeň Plzeňská teplárenská Úpravna vody RV Prameniště Roudná PITV E F A Sladovna Elektrárna výroba TUV B Centrální stáčírna Simonazzi a KEG C D Varní voda CKT PU Filtrace CKT GA Varna GA Varna PU Vodárna Plzeň HV 3

5 Souhrn Plzeňský Prazdroj za posledních 10 let snížil spotřebu vody ve svých pivovarech z hodnoty 4,5 hl/hl piva na aktuálně méně než 3,0 hl vody/hl piva díky velké škále projektů a iniciativ Současná spotřeba vody (3,0 hl/hl piva) řadí Prazdroj v porovnání celé skupiny ABEG na lepší úroveň než činí spotřeba většiny nadnárodních konkurentů V nejbližší budoucnosti je cílem Plzeňského Prazdroje zlepšení o ~ 0,1 hl/hl piva realizací dalších identifikovaných příležitostí Nicméně vývoj počasí v posledních letech (3 horká léta s minimem srážek v řadě) a celková globální změna klimatu znamená další výzvy: Dostupnost vody (ve specifických lokalitách) Poplatky za odběr vody (potenciálně nová omezení a limity) Otázky, které bude třeba řešit, zahrnují: Do jaké míry se dostupnost vody může stát omezením pro výrobu piva (kde jsme závislí na podzemní vodě)? Jaká úroveň investic by přinesla další krok ke zlepšení spotřeby a jak by to ovlivnilo zvýšení ceny vody? 4

6 Udržitelný rozvoj klíčové oblasti 5

7 Aktuální spotřeba Plzeňského Prazdroje v porovnání v rámci skupiny ABEG a srovnání s hlavními konkurenty Spotřeba v roce 2018 skupiny ABEG CARLSBERG Nyní: 3,4 hl/hl (2015) Cíl: 1,7 hl/hl by MOLSON COORS Nyní: 3,57 hl/hl (2016) Cíl: 2,8 hl/hl by AB INBEV Nyní: 3,14 hl/hl (2016) Cíl: 3,2 hl/hl by 2020 Pivovar Nošovice je leader ve spotřebě vody v rámci skupiny ABEG s 2,51 hl/hl. Pivovar Plzen má v rámci skupiny ABEG nejvyšší spotřebu vody, což je ale na druhé straně způsobeno zejména využitím membránové filtrace piva Norit unikátní technologie ve skupině (spotřeba o 0,3 hl vyšší než křemelinová filtrace) a využitím reverzních osmóz k úpravě vody z vrtů (navýšení spotřeby o 0,1 hl/hl) HEINEKEN Nyní: 3,46 hl/hl (2017) Cíl: 3,5 hl/hl by

8 Jak Plzeňský Prazdroj snižoval spotřebu vody za posledních 10 let Spotřeba vody (hl/hl piva) F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 C17 C18 7

9 díky velkému rozsahu aktivit Klíčové akce Modernizace potrubních rozvodů a redukce úniků vody [všechny závody] Optimalizace spotřeby vody na pračkách CO2 [všechny závody] Optimalizace odluhu z chladících okruhů čpavkových kondenzátorů [všechny závody] Optimalizace provozu tunelových pasterů [všechny závody] ( hl/hl) Optimalizace provozu vakuových pump na stáčecích linkách chlazení kaskádovou vodou zachycenou z rinserů [všechny závody] Instalace úsporného typu trysek na myčky lahví [všechny závody] (-0.04 hl/hl) Nový program pro sanitaci membrán filtrace piva Norit tzv. soakflash [Plzen] Retrofit recyklace vody z membránové filtrace piva [Plzen] Optimalizace procesů CIP na CK tancích [Plzen] ( hl/hl) Optimalizace sanitací sudů kyselinou [Plzen] ( hl/hl) Eliminace přebytků teplé užitkové vody z varen [Plzen] Klíčové ukazatele Systémy monitoring a měření spotřeby vody je implementován napříč všemi hlavními výrobními procesy Lidé & organizace V rámci udržitelného rozvoje dochází ke snižování spotřeby vody a energií ve všech pivovarech Spotřeba vody jako součást hodnotících kritérií pro relevantní zaměstnance pivovarů Procesy Kontrola v krátkých intervalech (SIC) spotřeba vody jako denní rutina pro operátory a týdně sledována při hodnocení výkonu všech výrobních oddělení Dlouhodobé plány projekty na snížení spotřeby vody jsou nedílnou součástí při plánování investičních akcí 8

10 Dlouhodobé cíle ve spotřebě vody [hl/hl] C19 C20 C Nosovice Plzen Velke Popovice Saris 9

11 V nejbližší budoucnosti je cílem Plzeňského Prazdroje zlepšení o ~ 0.1 hl/ hl piva realizací dalších identifikovaných příležitostí Country Plant C19 C20 C21 Czech Rep Nosovice 2,53 2,53 2,53 Czech Rep Plzen 3,20 3,15 3,10 Czech Rep Velke Popovice 2,84 2,82 2,80 Czech Rep Saris 2,80 2,79 2,78 CZSK 2,95 2,93 2,88 Klíčové plánované akce: 1. Ultrafiltrační jednotka v Plzni retfrofit stávajícího zařízení na recyklaci vody z posledního výplachu filtrace 0,01hl/hl s posouzením možností recyklovat vodu z dalších procesů 2. Optimalizace procesů CIP na filtraci a CK tancích v Plzni - 0,04hl/hl 3.Náklady na CIP procesy pokračující projekt v Plzni, Velkých Popovicích a Nošovicích zaměřený na úsporu vody při sanitacích 10

12 Konkrétní realizace úsporných projektů zaměřených na spotřebu vody 11

13 Znovuvyužití vody z praní pískových filtrů Motivace - Pro praní pískových filtrů na úpravně vody se využívá koncentrát z reverzních osmóz. Praní filtru následuje po filtračním cyklu filtru po cca 90 hodinách provozu a cca 5000 m 3 zfiltrované vody. Objem prací vody využité pro jedno praní je cca 100 m 3, tedy cca 2 % ze zfiltrovaného množství vody. Voda byla při praní vypouštěna z filtru do venkovní kalové jímky a odtud čerpána společně s kalem do větve E splaškové kanalizace a odtud do městské kanalizace. - Kalová voda z praní filtrů obsahuje velké množství nerozpuštěných látek (až 2000 mg/l) a vysoké koncentrace železa (až 80 mg/l) a manganu (až 10 mg/l), avšak již po 60-ti minutách dochází k výraznému snížení znečištění díky dobré sedimentací kalových částic viz tabulka 1. 12

14 Parametry prací vody Tabulka 1 Kvalita prací vody před a po 60 minutové sedimentaci Ukazatel Hodnota před Hodnota po sedimentací sedimentaci Dusičnany (mg/l) 2,5 2,00 Hořčík (mg/l) 55,6 50,4 Chloridy (mg/l) 144,0 127,0 CHSK Mn (mg/l) 12,8 1,43 KNK4,5 (mmol/l) 4,8 4,55 Vodivost (ms/cm) Mangan (mg/l) 11,8 0,548 Nerozpuštěné látky (mg/l) ,8 ph 7,7 7,8 Sírany (mg/l) 276,0 245,0 Vápník (mg/l) 158,0 141,0 Tvrdost celková (mmol/l) 6,98 5,59 Železo (mg/l) 79,6 1,2 13

15 Schéma původní situace a provedení úprav Úpravna vody Prameniště Roudná Koncentrát z osmóz - Vodojem D2 400 m 3 D2 Pískové filtry Odželezněná voda - Vodojem A 1000 m 3 Sedimentační nádrže DN 50 A Automatický filtr se zpětným proplachem Venkovní kalová jímka 100 m 3 UV lampa DN 50 Odtok do městské kanalizace 14

16 Návratnost akce, realizované úspory Náklady na celou akci činily 916 tis. Kč, měsíční úspora za vypouštění odpadní vody do kanalizace byla 60 tis. Kč (cena 28,74 Kč/m3) + úspora za vodu 29 tis. Kč měsíčně, což je finanční úspora 89 tis. Kč/měsíc a tedy prostá návratnost této investice vychází na necelých 11 měsíců. Fotografie z realizace akce: Čerpadlo řízené FM pro čerpání vody z kalové jímky UV lampa a vodoměr pro měření znovuvyužité vody 15

17 Elektřina - Úprava reverzních osmóz na úpravně vody Na všech 4 jednotkách reverzních osmóz bylo odstraněno menší pomocné čerpadlo a větší čerpadlo bylo opatřeno frekvenčním měničem výrazná úspora elektřiny až 5 MW/týden Původní stav 2 čerpadla bez frekvenčního měniče na každé RO 16

18 Centrální stáčírna rozklíčování spotřeb vody na stáčecích linkách COMBI Linka rozdělení spotřeby vody Ověřená spotřeba linky (za ideálního stavu bez přerušení a při balení 500 ml) COMBI linka - ověřená spotřeba vody v hl/hl (balení 500 ml) - celkem 0,550 hl/hl Plnič COMBI; 0,237; 44% RINSER COMBI; 0,193; 35% LEPIČKY; 0,000; 0% Ostřk lahví COMBI; 0,001; 0% CIP; 0,006; 1% Mazání pásků; 0,023; 4% PASTER COMBI; 0,078; 14% WARMER COMBI; 0,006; 1% ECOLAB centrum RB + COMBI; 0,007; 1% 17

19 Centrální stáčírna rozklíčování spotřeb vody na stáčecích linkách RB Linka rozdělení spotřeby vody Ověřená spotřeba linky (za ideálního stavu bez přerušení a při balení 500 ml) RB linka - ověřená spotřeba vody v hl/hl (balení 500 ml) - celkem 0,869 hl/hl Myčka lahví; 0,367; 41% Plnič RB; 0,167; 19% LEPIČKY; 0,000; 0% RINSER RB; 0,197; 23% Ostřk lahví RB; 0,001; 0% CIP; 0,006; 1% Mazání pásků; 0,023; 3% ECOLAB centrum RB + COMBI; 0,007; 1% PASTER RB; 0,078; 9% Myčka beden; 0,017; 2% WARMER RB; 0,006; 1% 18

20 Snížení spotřeby na centrální stáčírně Využití vody z rinserů realizováno v roce 2012 Rinser zařízení na stáčecí lince pro poslední výplach již umyté láhve, odtékající voda obsahuje minimum nečistot, její další využití na stáčírně však musí být pečlivě zváženo vysoké nároky na kvalitu vody z mikrobiologického hlediska Možným využitím je vakuová pumpa pro plnič lahví vakuum je nutné vytvořit v každé láhvi před jejím naplněním pivem, aby nedošlo ke kontaminaci piva kyslíkem Do oplachu beden Městská voda FILLER PLNIČ Městská voda RINSER T L Akumulační tank Vývěva (Vakuová pumpa) Čistá voda Kaskádová voda Vakuum 19

21 Snížení spotřeby na centrální stáčírně Využití vody z rinserů realizováno v roce 2012 Combi linka rinser 5,8 m 3 /h Akumulační tank + 2 čerpadla RB linka rinser 5,9 m 3 /h Předvýplach 2,10 m 3 /h Výplach 3,8 m 3 /h Výplach 3,15 m 3 /h Předvýplach 2,65 m 3 /h 11,7 m 3 /h Nevyužito 9,4 m 3 /h Centrální mazání 1,4 m 3 /h RB linka warmer 0,2 m 3 /h Combi linka warmer 0,2 m 3 /h Myčka beden 0,5 m 3 /h 20

22 Centrální stáčírna spotřeba vody Využití vody z rinserů Další kroky Redukce spotřeby vody na rinserech nastavení nižšího tlaku vody na vstupech do rinserů potenciálně - 4 m 3 /hodinu Nezbytnou podmínkou - redukce kolísání tlaku na čerpací stanici změkčené vody kolísání i více než o 3 bary instalace vyrovnávacího vzdušníku na výtlak stanice o objemu min. 500 litrů Výkyvy tlaku vody výkyvy tlaku na vstupu do rinseru 21

23 Centrální stáčírna spotřeba vody Využití vody z rinserů Další kroky (na základě zjištěných spotřeb mobilním průtokoměrem) Identifikace dalších spotřebičů použité vody z rinserů - vývěvy plničů RB a Combi linky (2 x 3,25 m 3 /hod) - ostřik lahví (0,03 m 3 /hod) - mazání plechovkové linky (0,02 m 3 /hod) 22

24 Centrální stáčírna spotřeba vody Aktuální stav využití vody z rinserů Combi linka rinser Akumulační tank + 2 čerpadla 3,8 m 3 /h - 2,0 m 3 /h RB linka rinser 3,9 m 3 /h - 2,0 m 3 /h Předvýplach 2,10 m 3 /h Výplach1,8 m 3 /h - 2,0 m 3 /h Předvýplach 1,65 m 3 /h - 1,0 m 3 /h Výplach 2,15 m 3 /h - 1,0 m 3 /h 7,7 m 3 /h - 4,0 m 3 /h Nevyužito 0,25 m 3 /h - 9,16 m 3 /h Centrální mazání 1,4 m 3 /h RB linka warmer 0,2 m 3 /h Combi linka warmer 0,2 m 3 /h Myčka beden 0,5 m 3 /h Combi linka vývěva 3,25 m 3 /h RB linka vývěva 3,25 m 3 /h 23

25 Centrální stáčírna spotřeba vody Využití vody z rinserů Napojení vývěvy plniče RB linky na rozvod použité vody z rinserů - spotřeba 3,25 m 3 /hod, provedeno při odstávce páry a zastavení výroby na stáčírně Svíčkový filtr pro odstranění možných nečistot Místo napojení na původní rozvod vody 24

26 Centrální stáčírna spotřeba vody Oblasti vyžadující zvýšenou pozornost Nastavení průtoku vody do vývěv plničů V případě poruchy regulačního ventilu na vstupu vody do vývěvy plniče významný nárůst spotřeby vody na dané lince. Tento stav zjištěn na RB lince spotřeba vody do vývěvy činila 9,3 m 3 /hod, po regulaci kulovým kohoutem klesla spotřeba na 3,15 m 3 /hod (provoz RB linky 4800 hod/rok tj m 3 ročně). Doporučena pravidelná kontrola nastavení průtoku vývěvou a případně odstranit páku kulového kohoutu, aby nedocházelo k nekontrolovanému otevírání nátoku vývěvy. 25

27 Centrální stáčírna spotřeba vody Osazení nových vodoměrů pro sledování spotřeb vody na linkách Pro rozdělení spotřeb vody i pro aktuální přehled o spotřebách jednotlivých zařízení stáčírny bylo nutné osadit vodoměry na jednotlivé větve rozvodů vody, jak je zobrazeno na schématu stáčírny. Pořízení a instalace těchto vodoměrů byla realizována v rámci projektu UMIS etapa F11. 26

28 SIC - water Centrální stáčírna spotřeba vody Kontroly významných spotřebičů v krátkých časových intervalech (SIC) Oddělení Detail Centrální stáčírna RB linka Spotřeba vody na myčce lahví SIC je funkční 27

29 Rozklíčování spotřeb Spotřeba vody na stáčírně Simonazzi dle jednotlivých spotřebičů v hl/hl piva 28

30 Rozklíčování spotřeb Spotřeba vody na stáčírně sudů dle jednotlivých spotřebičů v hl/hl piva 29

31 Filtrace NORIT znovupoužití odplyněné vody Popis projektu Denně bylo vypouštěno na filtraci Norit 56 hl varní vody do kanalizace při startu deaerační membránové jednotky před dosažením požadovaných parametrů (vysoká koncentrace kyslíku při startu). Voda byla znovuvyužita pro sanitační procesy (doplňování tanku pro CIP před dosažením parametrů) bez ztrát do kanalizace. Motivace Pro úsporu vody byla instalována potrubní trasa spojující deaerační stanici s akumulačním tankem pro CIP procesy. Přínos projektu Celková finanční úspora ,- Kč/rok (varní voda 15,47 CZK/m 3 + stočné 28,99 CZK/m 3 ). Spotřeba vody pivovaru poklesla o 0,005 hl/hl vyrobeného piva. Úspora m 3 varní vody/rok. Náklady ,- Kč, návratnost 2,5 roku. 30

32 Recyklace vody na filtraci Norit Popis projektu Instalace ultrafiltrační jednotky pro úpravu vratné vody na CIP procesy membránové filtrace NORIT. Kapacita UF jednotky: 3 m 3 /hod recyklované vody, dodavatel ProMinent Součásti technologie - Akumulační tank pro vratnou (recyklovanou) vody: objem 15 m 3 - Aerační věž (odstranění CO2) - Dávkování flokulantu (eliminace organického znečištění TOC parametr) - Dávkování kyseliny a louhu (požadavek hodnoty ph pro pitnou vodu 6,5 9,5) - Ultrafiltrační modul - UV lampa pro dezinfekci upravené vody 31

33 Co tomu předcházelo?? Pilotní testování kvality vody První krok testování úpravy vody na malé TRX pilotní jednotce základní laboratorní analýzy permeátu - vodivost, COD, absorbance při 254 nm, hodnota ph Druhý krok testování úpravy vody na HFC Quickscan pilotní jednotce kompletní chemická a MiBi laboratorní analýza kvality vstupující vody a permeátu TRX pilotní jednotka - kapacita 0,5 litru/hod HFC Quickscan pilotní jednotka kapacita 600 l/hod 32

34 Ultrafiltrace výsledky pilotního testu Sample No Parameter Units Limits (Drink water - Czech law) CCT PU CIP A CCT GA CIP Simonazzi bottling hall Norit CIP Norit CIP (2nd repeating after caustic cleaning) Central CIP Central bottling hall Amonnia ions (as NH4+) mg / l 0,500 0,050 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 Amonnia ions (as N-NH4+) mg / l 0,039 < 0,039 < 0,039 < 0,039 < 0,039 < 0,039 < 0,039 Colour mg / l Pt 20,00 3,22 < 1,68 < 1,68 4,15 < 1,68 7,78 1,80 Nitrates (as NO3) mg / l 50,00 25,20 19,30 6,67 36,50 44,10 29,00 27,10 Nitrates (as N-NO3) mg / l 5,7 4,4 1,5 8,2 10,0 6,6 6,3 Nitrites (as NO2) mg / l 0,500 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 < 0,03 Nitrites (as N-NO2) mg / l < 0,009 < 0,009 < 0,009 < 0,009 < 0,009 < 0,009 < 0,009 TIN (Total inorganic nitrogen) mg / l < 5,743 < 4,410 < 1,555 < 8,297 < 10,015 < 6,602 < 6,489 Phosphorus total mg / l 0,100 28,000 0,590 0,060 0,030 < 0,02 0,120 < 0,02 Magnesium (Mg) mg / l ,11 10,61 9,40 6,97 12,74 6,60 4,38 Chlorides (Cl) mg / l 100,00 73,30 73,30 69,90 68,50 71,20 81,60 69,90 COD by Mn mg O 2 / l 3,00 4,72 1,30 4,52 2,26 2,02 1,15 10,00 Total alkalinity mmol / l 5,68 < 0,72 < 0,72 < 0,72 < 0,72 2,08 1,32 Conductivity ms/m 125,00 62,80 37,90 34,20 41,70 44,10 55,20 33,40 Manganese (Mn) mg / l 0,050 < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,020 < 0,01 < 0,01 < 0,01 Suspended solids mg / l < 1,46 < 1,46 < 1,46 < 1,46 < 1,46 < 1,46 < 1,46 ph 6,5-9,5 3,16 4,42 6,46 4,83 4,02 9,87 5,71 Total dissolved inorganic salts mg / l Total dissolved solids mg / l Sulphates (SO 4 2- ) mg / l 250,0 112,0 56,5 70,4 39,8 72,2 49,1 27,8 Calcium (Ca) mg / l ,70 27,80 27,40 31,00 30,70 29,60 13,22 Total Hardness mmol / l 2,0-3,5 1,060 1,130 1,070 1,060 1,290 1,010 0,510 Odour stupeň Turbidity ZFn 5,00 0,37 < 0,1 0,37 < 0,1 < 0,1 < 0,1 1,86 Iron (Fe) mg / l 0,200 0,020 < 0,02 < 0,02 0,020 < 0,02 < 0,02 < 0,02 Absorbance 254 nm < 0,01 0,027 0,029 0,029 0,020 0,035 0,031 Free chlorine mg / l 0,30 0,03 0,02 0,10 0,02 0,03 0,02 0,08 33

35 Recyklace vody na filtraci Norit Recyklace vratné vody ze sanitačních procesů pomocí ultrafiltrace. Využití této ultrafiltrační jednotky také pro recyklaci vody z tzv. soakflushů poslední výplach filtračních membrán na pivo. Membránové jednotky filtrační linka 1 a 2 Ultrafiltrační jednotka Voda pro CIP procesy Přímé čerpání vody na základě měření tlaku v potrubí za filtrační jednotkou a kroku proplachu v receptu soakflushe Buffer tank pro ultrafiltrační jednotku Nádrž pro CIP vodu 34

36 Costs and Savings Recyklace vody na filtraci Norit Výsledky po 1 roce provozu Množství vstupující vody na úpravu = 7035 m 3 Množství vody po úpravě = m 3 (úspora vody) = 115 m 3 /týden Kapacita UF jednotky 357 m 3 /týden = jen 32 % využití Spotřeba vody pro provoz UF jednotky = 15 % = 85 % účinnost Investiční náklady ,- Kč Úspora vody = 5980 m3/rok Finanční úspora 5980 m3 * 50,4 Kč = Kč Návratnost = 5,8 roku (při 100 % využití kapacity = návratnost 1,8 roku) Provozní náklady (není zahrnuta vlastní spotřeba vody) = 6,77 Kč/m 3 Položka hodnota jednotky Cena za Cena za 1 m3 jedn. vyčištěné vody Spotřeba vody 0,15 m 3 /m 3 upravené vody 50,4 Kč* 7,56 Kč* Spotřeba elektřiny 0,9 kwh/m 3 upravené vody 2,40 Kč 2,16 Kč Spotřeba chem. látek FeCl 3 (40%) 0,02 kg / m 3 upravené vody 4,60 Kč 0,01 Kč NaOH (50%) 0,05 kg / m 3 upravené vody 7,40 Kč 0,37 Kč H 2 SO 4 (40%) 0,01 kg / m 3 upravené vody 1,50 Kč 0,015 Kč NaClO (15%) 0,01 kg / m 3 upravené vody 3,80 Kč 0,038 Kč Maintenance Kč/rok Kč 4,18 Kč 35

37 Děkuji za pozornost. 36