Recyklace energie z odpadní vody v procesu čištění odpadních vod Jan Bartáček Ústav technologie vody a prostředí
Zdroj Energie Zdroj Nutrientů Zdroj Vody Použitá voda (Used Water) Odpadní voda jako zdroj
Tepelná energie Kinetická a potenciální energie Chemická energie Energie obsažen ená v odpadních vodách
Možnost použít tepelná čerpadla a výměníky Důležité umístění Za čistírnou vhodné, pokud je OV dostatečně teplá, nicméně většinou je problematická doprava ke spotřebiteli Před čistírnou Může být problém s ochlazováním vody a následné pomalé biol. procesy U spotřebitele (decentralizovaně) - nejlepší Nejlépe šedé vody (teplé a zředěné) Tepelná energie
Možnost použít tepelná čerpadla a výměníky Důležité umístění www.asio.cz Tepelná energie
V kanalizaci Na čistírně Potřeba spádu Potřeba velkého průtoku (stovky tisíc EO) V ČR ne příliš využívané Potenciáln lní energie
Energie obsažená v organických látkách obsažených v odpadní vodě Nejčastěji vyjadřovaná ve formě chemické spotřeby kyslíku (ChSK v mg/l) Možné zhodnotit převedením na metan 1 kg ChSK ~ 13 MJ (18 kw/1000 EO) Chemická energie V ODPADNÍ VODĚ
ČOV 100 000 EO Vstupující voda 1.8 MW Usazování Mechanicky předčištěná 0.9 MW Aktivace Anaerobní fermentace Odtok 0.1 MW Tepelné ztráty 0.4 MW Přebytečný AK 0.4 MW Odtok 0.1 MW Tepelné ztráty 0.4 MW Vyhnilý kal 0.7 MW Kogenerace Odtok 0.1 MW Tepelné ztráty 0.4 MW Vyhnilý kal 0.7 MW Primární kal 0.9 MW Primární kal 0.9 MW Primární kal 0.6 MW Spotřeba energie na typické ČOV (100 000 EO) ~ 0.35 MW Ztráty, 0.2 MW Teplo, 0.2 MW El. energie, 0.2 MW Je možné dosáhnout el. soběsta stačnosti? Tok energie na ČOV
Spotřeba energie na ČOV Kde je možné šetřit?
Spotřeba energie na velkých evropských čistíren odpadních vod www.veoliavoda.cz Spotřeba energie na ČOV
Kde lze šetřit? Menendez a Veatch, 2010 Spotřeba energie na ČOV
Recyklace energie na ČOV Kde je možné získat více?
Zvýšení separace org. NL na přítoku Vyšší rozložitelnost než AK Možné s koagulací Nedostatek org. látek pro denitrifikaci (?) Optimalizace anaerobní fermentace Optimalizace míchání Termofilní stabilizace Předúprava (dezintegrace) Zvýšen ení produkce bioplynu
ČOV 100 000 EO Vstupující voda 1.8 MW Usazování Mechanicky předčištěná 0.6 MW Primární kal 1.2 MW Aktivace Odtok 0.1 MW Tepelné ztráty Přebytečný 0.25 MW AK 0.25 MW Primární kal 1.2 MW Anaerobní fermentace Odtok 0.1 MW Tepelné ztráty 0.25 MW Vyhnilý kal 0.7 MW Primární kal 0.8 MW Kogenerace Odtok 0.1 MW Tepelné ztráty 0.25 MW Vyhnilý kal 0.7 MW Ztráty, 0.2 MW Teplo, 0.3 MW El. energie, 0.3 MW Tok energie na ČOV
Pražská ÚČOV Průměrné zatížení NL Průměrná produkce bioplynu Jeníček a kol., 2012 Energetická soběsta stačnost
Pražská ÚČOV Jeníček a kol., 2012 Energetická soběsta stačnost
Radikáln lní způsoby šetření energie
Odstraňování dusíku (nitrifikace) spotřebuje většinu dodaného kyslíku Nitritace-Denitritace NH 4+ NO 2- N 2 Úspora kyslíku cca. 25 % Spíše pro koncentrované a pokud možno teplé proudy (kalová voda 20 30 % toku N) Úsporné metody pro odstranění dusíku
Anaerobic Ammonium Oxidation (ANAMMOX) NH 4+ + O 2 NO - NH + 2 4 NH 4+ + NO 2- N 2 Úspora kyslíku cca. 90 % Spíše pro koncentrované a pokud možno teplé proudy (kalová voda 20 30 % toku N) Úsporné metody pro odstranění dusíku
Přímé použití anaerobních reaktorů přímo na splaškovou OV Již rel. běžné v zemích s teplejším klimatem, např. latinská Amerika Problémy Nízká kvalita odtoku při nízké vstupní koncentraci nízká účinnost Nízká teplota pomalé děje Metan v odtoku Dodatečné odstranění nutrientů Využit ití anaerobní fermentace
Anaerobní fermentace pro splaškové vody Využit ití anaerobie Mahmoud a kol. 2002
Anaerobní fermentace pro splaškové vody ANAMMOX Využit ití anaerobie
Pro recyklaci zdrojů obecně jsou výhodné koncentrované (teplé) proudy OV Řešitelné pouze při určitém stupni decentralizace a separace proudů Šedá voda recyklace tepla Černá voda (toalety) recyklace energie a nutrientů Decentralizace
Komplex 32 rodinných domů Separace černé vody Sneek - Nizozemí 24
Sneek - Nizozemí 9-25
Čištění černých vod 26
Hledání rezerv ve stávající lince Optimalizace anaerobního stupně Optimalizace separace primárního kalu Použití nových technologií ANAMMOX Přímé použití anaerobie Rekuperace tepla je možná, ale výhodnější je decentralizovaně Potenciální energie spíše v kanalizaci Recyklace energie z OV - Závěry
Recyklace energie z odpadní vody v procesu čištění odpadních vod Děkuji za pozornost!! Jan Bartáček Ústav technologie vody a prostředí