ENERGIE Z ODPADNÍCH VOD

Transkript

1 ENERGIE Z ODPADNÍCH VOD Pavel Jeníček VŠCHT Praha, Ústav technologie vody a prostředí

2 Cesty k produkci energie z OV Kinetická energie (mikroturbiny) Tepelná energie (tepelná čerpadla, tepelné výměníky) Chemická energie (přeměna organického znečištění vod)

3 Průmyslové odpadní vody Koncentrace Teplota Objem Přímé anaerobní čištění Splaškové odpadní vody Koncentrace Teplota Objem Anaerobní stabilizace kalů

4 Cesty k co největší energetické soběstačnosti městských ČOV 1. optimalizace celkové spotřeby energie při čištění odpadních vod A v budoucnu další spotřebiče jako: membránová filtrace AOP sorpce Water Environment Federation. (2009). Manual of practice (MOP) no. 32

5 Cesty k co největší energetické soběstačnosti městských ČOV 2. Produkce energie - použití nebo intenzifikace určité varianty anaerobní technologie anaerobní čištění o.v. kofermentace kalů s externími substráty intenzifikace anaerobní stabilizace kalů

6 Energie v odpadních vodách 120 g CHSK / (PE.d) ~ 170 kwh / (PE.rok) ČOV obvykle získá jen < 10 % jako el.energii Typický příklad transformace energie odpadních vod (CHSK) při jejich aerobním čištění doplněném anaerobní stabilizací kalu (adaptováno podle Cornel et al., 2012)

7 Energie v odpadních vodách 120 g CHSK / (PE.d) = 170 kwh / (PE.d) z toho ČOV obvykle vyprodukuje < 10 % el.energie a ČOV obvykle spotřebuje % el.energie kwh/(pe.d)

8 Nové koncepty čištění odpadních vod - Využití přímého anaerobního čištění i pro splaškové vody - Vysokozatěžované systémy (AB proces) - Maximalizace produkce primárního kalu - Autotrofní odstraňování dusíku -

9 Optimalizace technologie zpracování kalů - zlepšení účinnosti primární sedimentace, - zahušťování aktivovaného kalu, - dezintegrace aktivovaného kalu, - optimalizace provozní teploty, - optimalizace míchání anaerobních reaktorů. - Dostáváme se k produkcím energie z bioplynu ~ 20 kwh/(pe.rok)]

10 Vývoj specifické produkce bioplynu

11 ÚČOV Praha bilance CHSK růst autotrofních mikroorganismů oxidace primární 63 sedimentace aktivace 6 přítok přebytečný aktivovaný kal 20 odtok primární kal 57 anaerobní stabilizace 50 bioplyn stabilizovaný kal 27

12 ÚČOV Praha bilance CHSK růst autotrofních mikroorganismů oxidace primární 63 sedimentace aktivace 6 přítok přebytečný aktivovaný kal 20 odtok primární kal 57 anaerobní stabilizace 50 bioplyn stabilizovaný kal 27 tedy 42 % obvykle cca 25 %

13 ÚČOV Praha bilance CHSK růst autotrofních mikroorganismů oxidace primární 63 sedimentace aktivace 6 přítok přebytečný aktivovaný kal 20 odtok primární kal 57 anaerobní stabilizace 50 bioplyn tedy 47,5 % obvykle cca 35 % stabilizovaný kal 27

14 Srovnání energetické bilance na vybraných ČOV typická ČOV (Cornel, 2011) typická ČOV (Lazarova, 2012) Wolfgangsee (Nowak, 2011) Praha oxidace N,C + odtok 43 % 53 % 38 % 36 % stabilizovaný kal 31 % 21 % 24 % 23 % bioplyn 26 % 26 % 38 % 42 %

15 Srovnání spotřeby a produkce energie na vybraných ČOV [kwh/(pe.rok)] spotřeba na aeraci a míchání nádrží Skandinávie Strass Wolfgangsee (Balmer, 2000) (Nowak, 2011) (Nowak, 2011) Praha - 9,1 11,5 18,9 ostatní spotřeba - 10,8 7,7 11,3 specificka spotřeba elektřiny specificka produkce elektřiny Celková bilance ,9 19,2 30,2 18,6-19,8 21,4 20,6 23, až

16 Srovnání spotřeby a produkce energie na vybraných ČOV [kwh/(pe.rok)] spotřeba na aeraci a míchání nádrží Norsko Strass Wolfgangsee (Balmer, 2000) (Nowak, 2011) (Nowak, 2011) Praha - 9,1 11,5 18,9 ostatní spotřeba - 10,8 7,7 11,3 specificka spotřeba elektřiny specificka produkce elektřiny Celková bilance ,9 19,2 30,2 18,6-19,8 21,4 20,6 23,5 / 25,4* až /- 4.6* * teoretické hodnoty pro případ, že veškerý produkovaný bioplyn bude využit k produkci elektrické energie

17 ÚČOV Praha energetická soběstačnost

18 ZÁVĚR Chemická energie vázaná v organickém znečištění splaškových odpadních vod je několikanásobně vyšší, než energie potřebná pro její efektivní vyčištění. Anaerobní stabilizace kalů dokáže část této energie transformovat do bioplynu. Optimalizace anaerobní stabilizace za současné minimalizace spotřeby energie při čištění odpadních vod může být cestou k energetické soběstačnosti ČOV.

19 DĚKUJI ZA POZORNOST Pavel Jeníček VŠCHT Praha, Ústav technologie vody a prostředí