MODEL EFEKTYWNEJ GOSPODARKI OSADOWEJ Z WYKORZYSTANIEM KOFERMENTACJI I KOGENERACJI

1. GRUPA WYMIANY DOŚWIADCZEŃ – ZWIĄZEK MIAST POLSKICH SŁUPSK – 14 PAŹDZIERNIKA 2011R Na pomysły wpadamy często. Znacznie rzadziej na rozwiązanie. • Zbigniew Waydyk MODEL EFEKTYWNEJ GOSPODARKI OSADOWEJ Z WYKORZYSTANIEM KOFERMENTACJI I KOGENERACJI na przykładzie oczyszczalni ścieków w Słupsku, Andrzej Wójtowicz

3. PRODUKCJA OSADÓW W OSTATNICH LATACH

7. MODEL EFEKTYWNEJ GOSPODARKI OSADOWEJ Z WYKORZYSTANIEM KOFERMENTACJI I KOGENERACJI KOGENERACJA BIOGAZ CH4 CO2 Wykorzystanie potencjału fermentacji dużych oczyszczalni daje najlepsze efekty ekonomiczne i środowiskowe; Kofermentacja daje możliwości poprawy ekonomicznej modelu – przychody z tytułu zagospodarowania odpadów i wzrostu biogazu; Kogeneracja jest zazwyczaj najbardziej opłacalnym sposobem zagospodarowania potencjału energetycznego osadów; Przy możliwościach wykorzystania energii cieplnej Kogeneracja jest bardzo opłacalna Kompostowanie jest metodą kompatybilną z fermentacją i daje pożądany efekt środowiskowy; METONOGENEZAbakterie metonowe kwas octowy FAZA OCTANOWA H2 CO2 kwasy org. kwas octowy alkohole OSAD PRZEFERMENTOWANY FAZA KWASOWA Bakterie beztlenowe Rozpuszczona substancja organiczna HYDROLIZA Enzymy KOFERMENTACJA Dezintegracja Pasteryzacja Osad wstępny Osad nadmierny Tłuszcze i inne odzwierzęce Osady i inne zewnętrzne KOMPOSTOWANIE NAWÓZ

8. POTENCJAŁ DLA POLSKI • Produkcja osadów surowych: • ok. 28 kg s.m./RLM/rok = 22 kg s.m.org. • 45 mln RLM potencjału ładunkowego • Ilość docelowa osadu surowego 1 260 000 ton s.m. (ok. 6,3 mln ton masy mokrej?) = 990 000 t • Fermentacja: • Redukcja s.m.org z ok. 80% do 55-65% -średnio 60% = 990 000 – 405 000 t s.m.org = 585 000 t s.m.org. możliwej do zredukowania; • Bilans • przyjmując średnio, że 1 kg s.m.org. osadów = ok. 1,6 kg ChZT, z 1 kg ChZT powstaje 0,35 m3N metanu (stechiometria); w warunkach normalnych ciężar właściwy metanu = 0,7168 kg×m-3 = 0,25 kg CH4/kg ChZT; Wartość energetyczna CH4= 50MJ/kg; • 585 000 000 x 1,6 x 0,25 x 50 = 11 700 000 000 MJ = 3 250 000 000kWh/rok • Kogeneracja • Przy max. wskaźniku sprawności na poziomie 0,4% ilość energii elektrycznej potencjalnie możliwej do wytworzenia wynosi 1 300 000 000kWhel. = 148 MW mocy, • Przy średnim rocznym zapotrzebowaniu gospodarstwa domowego na poziomie 4 500 kWh można zaspokoić ok. 290 tys. takich gospodarstw, • Odrębnym zagadnieniem jest potencjał cieplny

9. Powietrze do biofiltra EX Przelew awaryjny i odciąg gazów M M Pomiar poziomu L L Pomiar temperatury T T Zbiornik stal k.o. Mieszadło Zbiornik stal k.o. Pompa 2-4 m3/h Wymiennik M System kontroli ważenie i pomiar poziomu ZOF 75 m3 POMPOWNIA Przepływomierz F M L M WZKF M M M M M M M M M M M M Macerator nożowy Rozdrobnienie < 12 mm Pompa+fal. Q = 18 m3/h 85oC NADZÓR W SYSTEMIE SCADA OCZYSZCZALNI Macerator frezowy 65oC 70oC 50oC Osad do ZKF. Osad przefermentowany „ciepły” WYMOGI KOFERMENTACJI FORMALNE: ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (WE) nr 1069/2009 z dnia 21 października 2009 r. określające przepisy sanitarne dotyczące produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego, nieprzeznaczonych do spożycia przez ludzi, i uchylające rozporządzenie (WE) nr 1774/2002 (rozporządzenie o produktach ubocznych pochodzenia zwierzęcego) – weszło w życie 4 marca 2011 r. - instalacja dla odpadów kategorii 3 TECHNOLOGICZNE: - ze względu na dużą zmienność uwodnienia odpadów poflotacyjnych, a tym samym różne obciążenie masa organiczna komory należy możliwie jak najdokładniej monitorować proces, przyjmując odpowiednie limity dobowe i możliwie jak największa równomierność dozowania. Obciążenie komory nie powinno przekraczać 2,5 -3 kg s.m.org. /m3 x d, przy zapewnionym hydraulicznym czasie retencji HRT = 15 – 25 dób. Dawki tłuszczu powinny być wprowadzane bardzo powoli do komory, zapewniając jak najlepsze wymieszanie.

10. PRZYKŁADOWY BILANS ENERGETYCZNY DLA OS OK. 220 000 RLM Z KOFERMENTACJĄ SUBSTRATEM TŁUSZCZOWYM W ILOŚCI 10% S.M. WEJŚCIOWEJ

11. WSKAŹNIKI TECHNICZNO-EKONOMICZNE DLA PROJEKTU KOGENERACJI – WERSJA BAZOWA ZAŁOŻENIA: CZAS PRACY AGREGATÓW 7500 MG/R; ŚWIADECTWA: ŻŁÓTE– 0,15 ZŁ/kWh, GAZ - 1,3 ZŁ/Nm3; WYNIKI ANALIZ PRZEDSTAWIAJĄ WARIANTY REALIZACYJNE DLA PRZEDSIĘWZIĘCIA WYKORZYSTANIA SKOJARZONEJ PRODUKCJI ENERGII NA TERENIE OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW Z GZ-50 - Inne możliwości 1,73 GWe ENERGIA CZERWONA GAZ ZIEMNY ~ 170 Nm3/h Z GZ-50 - BAZA ŚR. ~ 160 kWe 1,41 GWh/r ~ 50 Nm3/h ~160 kWe ~ 50 Nm3/h ~160 kWe ~ 70 Nm3/h ~230 kWe Z GZ -50 -OCZYSZ. ŚR. ~158 kWe 1,1,73 GWh/r 870 kWe 6,73 GWh/r ENERGIA ELEKTYCZNA Z gazu GZ-50 - 550 kWe Rocznie - 3,59GWe Waukesha H24 Średnio: 320 kWel 500 kWc Waukesha H24 Średnio: 320 kWel 500 kWt Waukesha F18 Średnio: 230 kWel 300 kWt 1300 kWt 9,6 GWh/r NADWYŻKA ~ 1000 kW 6,55 GWh/r ~ 23 500GJ/r ENERGIA CIEPLNA OCZYSZCZ. ŚR. ~ 300 kWt 3,1 GWh/r ~ 75 Nm3/h~160 kWe ~ 75 Nm3/h~160 kWe Inne możliwości ? ENERGIA ZIELONA BIOGAZ 150 Nm3/h FERMENTACJA MEZOFILOWA 5 700 m3 Osad 10 t sm/d Tłuszcze i inne 2,5 t sm/d

15. Podsumowanie • Modele skojarzonej gospodarki odpadowej i energetycznej na dużych i średnich oczyszczalniach (regionalnych) są jednymi z najbardziej efektywnych rozwiązań zarówno w zakresie ekonomicznym jak i środowiskowym (LCA); • Model skojarzony jest rekomendowany w dokumencie referencyjnym BAT Waste Treatments Industries – sierpień 2006 r. • Fermentacja jest jedną z najbardziej efektywnych metod postępowania z osadami na oczyszczalniach > 20 000-30 000 RLM; • Są instrumenty prawne i ekonomiczne wspierające OZE (np. dyrektywa RES, Polityka energetyczna Polski do 2030 r). • Niepewne są docelowe instrumenty rynkowe wspierające OZE w Polsce; • Możliwość wykorzystania ciepła odpadowego daje gwarancję uzyskania korzystnych rezultatów ekonomicznych;