ZPRACOVÁNÍ KALŮ. Obsah KALOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ VYUŽITÍ KALŮ. Kalové hospodářství. Dosazovací nádrže. Dosazovací nádrže

Transkript

1 Obsah ZPRACOVÁNÍ KALŮ KALOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ VYUŽITÍ KALŮ doc. Ing. Jaroslav Pollert, Ph.D. 7. hodina Kalové hospodářství Zahušťování Stabilizace Zpracování ČOV praxe, příklad technologického schématu velké ČOV, zkušenosti dle technologických částí Dosazovací nádrže 3 Dosazovací nádrže Kalové hospodářství Kaly, které nelze využívat v zemědělství, se zneškodňují skládková-ním, spalováním nebo jinými způsoby. Mezi kaly určené ke sklád-kování též patří i vytěžené shrabky, plovoucí látky, štěrk, písek, sedimenty z biologických dočišťovacích nádrží. Kal se hygienicky zpracovává nezávadným způsobem - zahušťováním - aerobní nebo anaerobní stabilizací (vyhníváním) - odvodňováním, vysoušením nebo jinými způsoby. Kalová voda uvolněná ve všech způsobech zpracování se musí odvádět zpět do čistícího procesu - FUGÁT.

2 Zahušťování Má následovat bezprostředně po jeho separaci. Obvykle se zahušťuje směsný surový kal. V čistírnách pro > 00 tisíc EO je vhodné zahušťovat primární a sekundární kaly odděleně. Primární kal má zpravidla zrnitou strukturu a je tvořen NL, které prošly lapákem písku a česlemi. Obsahuje značné množství koloidních látek, má schopnost vázat vodu a udržovat ji (špatně odvodňuje). Sekundární kal má vločkovitou strukturu a je ovlivněn čistícím zařízením v němž vznikl: kal z biologických filtrů se liší od z aktivačních nádrží. Kal se zahušťuje sedimentací, flotací, odstředěním, cezením, vysoušením a dalšími způsoby. Zahušťovací nádrže U čistíren do 500 EO s aerobní stabilizací se používají ZN místo kalových polí nebo pro úsporu jejich plochy. Slouží k uskladnění kalů před jejich odvozem v tekutém stavu (uskladňovací nádrže). U čistíren nad 500 EO slouží k zahuštění kalů před jejich následnou anaerobní stabilizací, popř. pro oddělenou aerobní stabilizaci v tzv.uskladňovací provzdušované nádrži. Gravitační zahušťování v jedné nádrži se nemá kombinovat s uskladňováním v anaerobních podmínkách. Nádrže se budují železobetonové nebo ocelové. Střední doba zdržení v přerušovaně provozovaných zahušťovacích nádržích je přímo závislá na jakosti a teplotě (pro primární a směsný surový kal < 6 h, pro přebytečný aktivovaný kal < hod). Střední doba v UsN pro oddělenou aerobní stabilizaci je 3-4 hod. Při zahušťování aktiv. flotací je střední doba zdržení 0,5 hod. Zahušťovací nádrže Stabilizace je snížení obsahu organických látek v do takové míry, že už kal nepodléhá intenzivnímu rozkladu. Aerobní stabilizace : mikrobiální rozklad organického podílu sušiny v aerobních podmínkách při provzdušování. Anaerobní stabilizace (vyhnívání, anaerobní fermentace): mikrobiální rozklad organického podílu sušiny v anaerobních podmínkách za současného vzniku bioplynu. Vyprodukovaný kal se stabilizuje aerobní nebo anaerobní stabilizací. Aerobní stabilizace může probíhat jako součást čistícího procesu simultánně nebo je oddělená. U čistíren < 0 tisíc EO se dává přednost aerobní stabilizaci, u čistíren větších se dává přednost anaerobní stabilizaci. Dokonalá vyhnívání je podmíněno intenzivní činností anaerobních mikroorganismů- je třeba zabezpečit míchání (přirozené, přidávaná ostrá pára, čerpadly, míchací zařízení). Mícháním se též rozrušuje kalová vrstva při hladině. Vyhřívání se uskutečňuje: systémem potrubí s horkou vodou, ohříváním ve výměníku tepla, ostrou parou, topnými tělesy. Za vyhnívacího procesu se z kalové vody odděluje tzv. kalová voda, která je v prostoru nádrže nežádoucí a musí být odstraněna. Odvádí se do aktivačních nádrží. Anaer. stabilizace se doporučuje navrhovat jako dvoustupňová, v oddělených, uzavřených, stabilizačních nádržích s jímáním bioplynu. První stupeň je míchaný a vyhřívaný, druhý míchaný a vyhřívaný na vyšší teplotu. V prvním stupni se střední doba zdržení liší teplotou - při 40 o C nemá být kratší než dní, při 33 o C nemá být kratší než 8 dní. Vyhnívací nádrže existují s pevným, nebo s plovoucím stropem. Obecné aspekty produkce bioplynu Výhody Produkce bioplynu Energetické využití Snížení provozních nákladů Velké snížení organické sušiny Odstranění zápachu Částečná hygienizace Možnost dalšího využití Nevýhody Vysoké investiční náklady Dlouhá doba zdržení Horší kvalita kalové vody Vyšší citlivost na změny podmínek

3 První fáze (kyselé kvašení) - trvá asi 7 dnů - snižuje se ph (až pod 5) následkem rozkladu uhlohydrátů. Zároveň probíhá změna složitějších organických hmot, zvláště bílkovin. Vytváří se těkavé organické kyseliny a oxid uhličitý. Po.fázi se přidává vápenné mléko (aby se snížilo ph) a vyhnilý kal jako očkovací materiál. Druhá fáze (metanová) - rozkládají se či odbourávají hlavně těkavé organické kyseliny a jiné složité organické látky. Metanový rozklad příznivě probíhá v neutrálním nebo slabě alkalickém prostředí. K rozběhnuté.fázi lze pak přidávat přesně stanovené množství čerstvého. Anaerobní stabilizace se uskutečňuje ve třech pásmech teplot: psychrofilní (6-6 o C), mezofilní (7-33 o C) a termofilní (asi do 55 o C) organických látek při anaerobním zpracování Rozdělení zpracování Typ zpracování Rozpětí teplot Ideální teplota psychrofilní 0-7 C Méně než 5 C mezofilní 5-50 C Méně než 45 C (4 C) termofilní 5-70 C Více než 45 C (55 C) Mezofilní Termofilní Teplota C 0 6 6,6 3 37, Doba potřebná na zpracování - dny Složení bioplynu Anaerobní zpracování Výhřevnost 7 5 MJ/m 3 Methan CH % Oxid uhličitý CO 30-35% voda HO sulfan HS Amonik, N, H mastné kyseliny Vyhnívací nádrže ČOV kalové hospodářství, úpravy kalů Zahušťování snaha o co nejvyšší zahuštění, u ČOV s výrobou bioplynuna 6% primárníi přebytečný kal, správná funkce předzahušťovacíchnádržía vhodná instrumentacefungujícími sondami obsluhasi rychle zvykne je používat, pokud fungují dobře a zlepšují informovanost přebytečný kal se také zahušťuje strojně na odstředivkách(možno instalovatlysatecna lyzaci rozbíjení apod.), zahušťovacístolici, zahušťovací rotačnístolici apod., někdy se zahušťuje bez flokulantu zvyšuje se trend termické lyzace nejen přebytečného, ale i primárního kdy se kal zahušťuje až na 5% a následně se papiňákuje při 8 atm a 80 C 30 min. Tvorbabioplynuve Vn se ptom zvyšuje i o 30%. Klesne produkce a ušetří se i nan jeho likvidacia spotřebě flokulantuna jeho odvodnění. Odvodňování důležitá optimalizace dávkování flokulantu odstředivky, kalolisy, pásovélisy, z menších ČOV se kal vyváží na větší čím obsahuje kal více organickýchlátek, tím je dávka flokulantuvyšší (důležitářádná funkce vyhnívacíchnádrží) nyní se prosazují metodysledovánísušiny na vstupu nebo komplexní automatickésystémy řízení dávkováníflokulantudo odstředivekaj. typů odvodňovacíchzařízení 8 3

4 ČOV kalové hospodářství, úpravy kalů, u nás zatím max mech. lyzace + aplikace termická modifikovaná ČOV kalové hospodářství, vyhnívací nádrže - ČOV > EO Různétvary nádrží. Nejčastěji válcové s kuželovýmvrchlíkem a dnem, v zahraničí ivelkévejcovité nádrže o objemu až m 3, ( 6 tisíc) míchání recirkulací, míchání biopl. může způsobit pěnění + problém někdy s ucpáváním trysek, tlakové mechanické míchání ROTAMIX systém se musí dobře optimalizovat účinné - velká spotřeba elektřiny, mechanické míchání s dodatečnýmí deflektory a změnou polohy míchadel je velmi perspektivní i pro dávkování externího substrátu ovšem pozor na nadbytek dusíku, který se pak vrátí do AN vývin bioplynu lze zvýšit dalším substrátem, výhoda oddělené dávkovací nádrže, případně před dávkování nejprve řádně smíchat s kalem proces se intenzifikuje lyzací, řádně hustým kalem na vstupu (6%), řádným mícháním, přechodem na termofilii (z 37 na 55 C) bioplyn se někde odvodňuje i aktivně nejprze ochlazení s následným ohřevem, důležité u termofilního plynu Vzrůstádůležitostzískávání energiez klade se vyššídůraz natutočásttechnologie diskuse zastánců spalování, vyhnívání, kombinace i s pyrolýzou, včetně sušeníení a jeho dalším využití cementárny, elektrárny 9 ČOV kalové hospodářství, vyhnívací nádrže, využítí 3D simulací a modelování pro nalezení nejlepšího způsobu míchání ČOV bioplyn, energocentrum Produkce bioplynu v průběhu roku, týdne a svátků, kopíruje produkci obyvatel (letní pokles i o 30 %) U ČOV s výrobou bioplynu se bioplyn spaluje v kotelně zdroj tepla pro ohřev před VN, nyní často pouze doplňkový zdroj tepla kogeneracích hlavní zdroj tepla a elektřiny z bioplynu,v poslední době jsu někde problémy se silikony v bioplynu (rozvoj silikonové chemie), řešení vymývání rozpouštědly, vymražováním, v praxi nejčastěji sorbce na aktivním uhlí objevuje se i spalování bioplynu v palivových článcích - mají své + a - spalování v hořácích čím méně tím lépe většinou se vyplatí všechen bioplyn spalovat v kogeneracích a VN dotápět zemním plyn spalovaným v kotelně prosazuje se online přepočet na normokubíky pro přesnější bilance bioplynu U dobře optimalizovaných ČOV je produkce vlastní elektrické energie na úrovni 65 85%, někdy při dovozu externího substrátui 00% Odvodňování a vysoušení vyhnilého Vyhnilý kal je černá tekutá hmota s pachem po dehtu. Lze jej dobře odvodňovat. I po vyhnití obsahuje velké množství hnojivých látek. Pro využití jsou nebezpečné těžké kovy. Kalová pole: slouží k odvodnění vyhnilého nebo aerobně stabilizova-ného po předchozím zahuštěním tak, aby ho bylo možno dále zpracovávat nebo odvážet dopravními prostředky k dalšímu využití. Dají se použít pro malé čistírny odpadních vod pro EO. Vakuové filtry: válce potažené filtrační tkaninou. Válce se otáčejí v nádobách korytového tvaru, naplněných kalem. Kal se uchycuje na tkanině, z níž je odsávána voda. Odvodněná vrstva se seškrabuje ve vrstvách 4-0 mm, padá na transportéru dopravuje se do zásobníku. Kal lze zbavit vody i odstředivkami. Vysoušení a odvodnění lze zintenzivňovat přidáváním vápna nebo chloridu železitého. Zpracování 4

5 ČOV bioplyn, energocentrum 6 ČOV bioplyn, energocentrum kogenerace + palivový článek + pásové sušení špagety (fluidní granule) 7 5