Ecoforum Lviv - 2015. Презентація M.Gromiec

1. Prof. Marek Gromiec
Konferencja LVIV 2015
Kierunki zagospodarowaniaKierunki zagospodarowania
komunalnych osadów ściekowych-komunalnych osadów ściekowych-
odzysk energii i zasobówodzysk energii i zasobów

2. Oprócz tradycyjnej roli systemów wodno-ściekowych jaką jest oczyszczanie
ścieków i przeróbka osadów
nowa rolą staje się produkcja zasobów oraz energii.
W zakresie produkcji zasobów:
- produkcja wody,
- produkcja wodoru,
- produkcja azotu,
- produkcja fosforu,
- produkcja plastyków, itp.
W zakresie produkcji energii:
- odzysk energii ze ścieków w systemach kanalizacyjnych
- odzysk energii z osadów ściekowych

3. Zużycie energii w systemach wodno-ściekowych
Współzależności między energią a wodą występują
jako:
- zależność energia- woda, wykorzystanie wody dla energii,
- zależność woda- energia, wykorzystanie energii dla wody,
występują w całej gospodarce:
- komunalnej,
- przemysłowej,
- rolnej,
Ale nie zawsze są przedmiotem całościowych analiz,
lecz będą stawały się coraz ważniejsze,
szczególnie w gospodarce wodno- ściekowej.

4. Zużycie energii w przedsiębiorstwach wod-kan
Średnie wartości wskaźnika energochłonności
procesu odbioru i oczyszczania ścieków wynoszą:
- 0,84 kWh / m3
dla przedsiębiorstw 20-100 tys. mieszkańców,
- 0,62 kWh / m3
dla przedsiębiorstw pow.100 tys. mieszkańców.
 Wskaźnik energochłonności wyznacza ilość energii
na jednostkę zafakturowanych ścieków.
 Koszty energii mogą stanowić nawet 30% kosztów
eksploatacji i utrzymania w ruchu systemów oczyszczania
ścieków.
 Zużycie energii dotyczy transportu ścieków do oczyszczalni,
oczyszczania ścieków i przeróbki osadów, odprowadzania
ścieków do odbiornika.

5. Oszczędności energii w systemach ściekowych
Podstawową metodą analityczną oceny zapotrzebowania na
energię są audyty energetyczne, które pozwalają na ocenę
całkowitego zapotrzebowania na energie danego systemu, jak
też ustalenie najistotniejszych procesów i operacji pod
względem energetycznym.
Istotne jest wykonanie tzw. analizy kosztowej cyklu życia,
przydatnej przy ocenie składników oczyszczania ścieków.
Ocena sprawności energetycznej do opracowania programu
oszczędności energii oczyszczalni ścieków. Oszczędności
energii w oczyszczalniach związane są z usprawnieniem lub
wymianą urządzeń energochłonnych oraz z wprowadzeniem
systemów sterowania/ automatyzacji monitoringu i kontroli.

6. Optymalizacja przeróbki osadów ściekowych
Wskazane jest przeprowadzenie analiz optymalizowania
ciągów technologicznych gospodarki osadowej, co pozwoli
na wybór optymalnego rozwiązania dla danej oczyszczalni.
Istotnym jest wybór rozwiązań posiadających sprawdzone w
praktyce referencje i konieczne jest przeprowadzenie badań
pilotowych, które pozwalają na wprowadzenie innowacyjnych
i wysokosprawnych rozwiązań, przykładowo:
- zagęszczania i odwadniania osadów ściekowych,
- hydrolizy termicznej przed komorami fermentacyjnymi,
- kofermentacja osadów ściekowych z odpadami,
- oczyszczanie odcieków z odwadniania osadów ściekowych.

7. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

8. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

9. • Zwiększenie podatności osadów na fermentację poprzez
destrukcję struktur komórkowych (dezintegracja)
• Wstępne przetworzenie osadów poprawiające późniejsze ich
odwadnianie, oraz zapewniające higienizację
• Zwiększenie obciążenia komór fermentacji poprzez zwiększenie
stopnia zagęszczenia osadu podawanego do komór z jednoczesną
poprawą efektywność mieszania w komorach fermentacyjnych,
• Zwiększenie efektywności procesu fermentacji, wpływa na
zwiększenie biogazu i stopień rozłożenia substancji stałych
• Zwiększenie stopnia rozkładu osadu = zmniejszenie jego ilości do
przeróbki w dalszych etapach obróbki (odwadnianie i suszenie).
System Hydrolizy Termicznej

10. Komory fermentacyjne
Komory fermentacji są urządzeniami do przeprowadzenia biochemicznego
rozkładu substancji organicznych zawartych w osadach ściekowych.
Wydzielone komory fermentacyjne (WKF) można podzielić na: zamknięte i
otwarte.
Wydzielone komory fermentacyjne zamknięte to komory przykryte
zawsze ogrzewane z mieszaniem osadu, mogą być komorami fermentacji
mezofilowej (o temp. 27-35 0
C) lub termofilowej (o temp. 50-55 0
C).
Wydzielone komory fermentacyjne to otwarte komory nie mające
przykrycia o fermentacji mezofilowej, ale nie ogrzewane (temp. 10-15 0
C),na
ogół nie mieszane lub z mieszaniem mało intensywnym (przepompowywanie
osadu).
Otwarte komory fermentacyjne ze względu na niską temperaturę i brak
mieszania są większe w przeliczeniu na jednostkę masy osadu.
Należy wprowadzić zachętę finansową do ich zamianę komór otwartych na
komory zamknięte.

11. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

12. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

13. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

14. MECHANICZNE ODWADNIANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH
Wirówka
dekantacyjna
Prasa
komorowa

15. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

17. W reaktorze Pearl powstaje wysokiej jakości
nawóz o powolnym działaniu
Nawóz fosforowo-azotowo-magnezowy
5-28-0 +10%Mg
Powolnie uwalniający się nawóz o zwiększonej efektywności

18. OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

19. Optymalizacja ciągu technologicznego gospodarki osadowej to
proces złożony, który poprzedzony głęboką analizą poszczególnych
elementów i poparty praktycznym doświadczeniem pozwoli wdrożyć
najlepsze rozwiązanie dla każdej oczyszczalni indywidualnie.
Suszenie osadów Spalanie osadów ze skratkami
SUSZENIE I SPALANIE OSADÓW

20. SCHEMAT PRZYKŁADOWEJ OCZYSZCZALNI

21. Przykład modernizacji linii osadowej na
miejskiej oczyszczalni ścieków
Zastosowanie agregatów kogeneracyjnych do
wytwarzania skojarzonej energii elektrycznej i cieplnej.
Usprawnienie procesu fermentacji z zastosowaniem
instalacji hydrolizy termicznej.
Umożliwienie kofermentacji odpadów organicznych
(jako opcja).
Zmodernizowanie węzła odwadniania osadów
ściekowych w celu poprawy skuteczności odwadniania.
Zastosowanie suszenia osadów ściekowych
( jako opcja).

22. Przykładowe efekty modernizacji linii ściekowej
na miejskiej oczyszczalni ścieków
 Zwiększenie stopnia odwodnienia osadów ściekowych z 18% s.m. do 28-
30% i związana z tym redukcja objętości osadów.
 Zmniejszenie dawki polielektrolitu do odwadniania osadów ściekowych z
13,7g/kg s.m. do 8,0 g/kg s.m.
 Zwiększenie stopnia rozkładu w procesie fermentacji z 40% do 56% i
zmniejszenie końcowej ilości osadów o 18%.
 Zmniejszenie ilości osadów do poziomu 480 ton s.m./rok.
 Zwiększenie produkcji biogazu o 30-40%.
 Wytworzenie energii elektrycznej z przeróbki własnych osadów do poziomu 2
000 kWh/d.
 Ograniczenie zapotrzebowania na energię na cele własne do wysokości 50%
obecnego zużycia, a w przypadku kofermentacji nawet do 100%.
 Sterylizacja osadów ściekowych , zapewniająca bezpieczeństwo sanitarne
bez dodatkowego wapnowania.
 Uzyskanie bezpiecznego pod względem sanitarnym produktu nawozowego.

23. Korzyści środowiskowe i ekonomiczne
Wzrost sprawności energetycznej systemów wodno-ściekowych może
spowodować spadek zanieczyszczenia powietrza poprzez zmniejszenie
zużycia paliw konwencjonalnych, jak też redukcję gazów cieplarnianych.
W kraju istnieją tysiące oczyszczalni ścieków, a na świecie istnieją ich
setki tysięcy, a których większość zasilana jest energią z paliw kopalnych,
w tym z węgla.
Przykładowo, w USA zużycie energii elektryczne na komunalne
oczyszczalnie stanowi 5,4% całkowitego krajowego zużycia energii i może
wzrosnąć o 20% w ciągu następnych 20 lat.
W Polsce, należy wykonać bilans energetyczny dla oczyszczalni ścieków
i oszacować korzyści działań optymalizacyjnych i innowacyjnych, tym
bardziej, że zużycie energii przez tą branżę będzie rosło.

24. Podsumowanie
Systemy ściekowe zaczynają być spostrzegane nie tylko w tradycyjnej roli
jaką jest oczyszczanie ścieków i przeróbka osadów ściekowych, ale również
w nowej roli związaną z produkcją zasobów i energii.
Systemy ściekowe mogą nie tylko być konsumentem dużych ilości, ale
również produkować energię na potrzeby własne, a nawet do różnych
celów dla użytkowników zewnętrznych.
Oczyszczalnie ścieków mogą stać się producentem wielu cennych zasobów,
z których najcenniejszym jest woda, a inne zasoby to między innymi wodór,
związki biogenne, szczególnie fosfor.
Należy dodać, że Amerykańska Federacja Środowiska Wodnego uznała
ścieki i osady za nowe źródła energii odnawialnej, co stało się bodźcem
do wielu rozwiązań innowacyjnych w tym zakresie.
Zagospodarowanie osadów ściekowych jest konieczne ze względów
sanitarnych i innych, ale winno być rozwiązywane z punktu widzenia
pozyskiwania energii z osadów ściekowych uznanych za biomasę.

25. c.d. Podsumowanie
Konieczne jest wsparcie innowacyjnych rozwiązań technologicznych
dotyczących osadów ściekowych w ramach Programu Operacyjnego
Infrastruktura i Środowisko 2014-2020 przez możliwość uzyskiwania
dodatkowych punktów.
Należy wprowadzić zachęty ekonomiczne dla modernizacji istniejących
otwartych wydzielonych komór fermentacyjnych.
Rozwiązywanie problemu osadów ściekowych łączy się z możliwościami
zwiększenia efektywności energetycznej systemów ściekowych.
Powyższe działania przynoszą korzyści o charakterze środowiskowym i
ekonomicznym, w tym spadek zanieczyszczenia powietrza związanego ze
zmniejszeniem zużycia paliw konwencjonalnych oraz redukcja gazów
cieplarnianych.