BILANS PRODUKCJI OSADÓW W POLSCE I KIERUNKI ZAGOSPODAROWANIA

Transkrypt

1 Konferencja Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie XX Międzynarodowe Targi Maszyn i Urządzeń dla Wodociągów i Kanalizacji WOD-KAN 12 PLANOWANIE GOSPODARKI OSADAMI Z KOMUNALNYCH OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW RELACJA Z PRACY NAD STANDARDEM BYDGOSZCZ, 23.maja 12 ZESPÓŁ DS. STANDARDU OSADOWEGO: HELENA DARUL JASTRZĘBIE ZDRÓJ MACIEJ BIENIOWSKI GRODZISK MAZOWIECKI CEZARY JĘDRZEJEWSKI GDYNIA ANDRZEJ WÓJTOWICZ SŁUPSK XX Międzynarodowe Targi Maszyn i Urządzeń dla Wodociągów i Kanalizacji WOD-KAN 12 Konferencja Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie BILANS PRODUKCJI OSADÓW W POLSCE I KIERUNKI ZAGOSPODAROWANIA BYDGOSZCZ, 23.maja 12 MACIEJ BIENIOWSKI ANDRZEJ WÓJTOWICZ GRODZISK MAZOWIECKI SŁUPSK 1

2 Jednostkowa produkcja osadów w UE i Polsce KRAJ CZŁONKOWSKI DANE ZA ROK PRODUKCJA JEDN. kg/rlm/rok KRAJ CZŁONKOWSKI DANE ZA ROK PRODUKCJA JEDN. kg/rlm/rok Austria 0 29/0* Bułgaria 06 4 Belgia Walonia/Flandria 03/0 7/13 Cypr 06 Dania 02 2 Czechy Finlandia 0 28 Estonia 06 b.d. Francja Węgry Niemcy 06 2 Litwa 06 Grecja Łotwa Irlandia 03 9 Malta b.d. Włochy Polska Luksemburg Rumunia 06 6 Holandia Słowacja 06 Portugalia Słowenia 06 Hiszpania EU12 12 Szwecja RAZEM Wielka Brytania EU *- produkcja z uwzględnieniem przemysłu (szczególnie celuloza i papier) Dane na podstawie Environmental, economic and social impacts of the use of sewage sludge on land Final Report rok Wskaźniki produkcji osadów Ilość osadów uzależniona jest od ładunku wejściowego, procesów oczyszczania ścieków, procesów stabilizacji i odwodnienia; Wskaźniki wg różnych źródeł Produkcja osadu 1 Jednost. produkcja osadów [ton/rok] [kg s.m./rlm x rok] Osad nieustabilizowany (teoretyczna max. produkcja) Osad b. dobrze ustabilizowany (teoretyczna min. produkcja) KPOŚK KPGO ,2 Milieu, WRC, RPA dla KE ,97 Szacowanie przez zespół standaryzacyjny , (1) Wskaźnik ten określono dla 42, mln RLM = 0,936 x 4,4 mln RLM (za KPOŚK) (2) Przyjęto 93,6% stopień oczyszczania 38, mln M + % przemysł = 43,24 RLM Inne wskaźniki produkcji osadów Ankiety z dużych i średnich oczyszczalni w Polsce ~ kg s.m./rlm/rok wg bilansu technologicznego ~ 28 kg s.m./rlm/rok osad surowy ~13-21 kg s.m./rlm/rok osad ustabilizowany problemy interpretacyjne:: Średnia w EU = -22 kg s.m./rlm/rok szacowanie RLM, określenie masy osadów, stopień oczyszczania, forma przetworzenia 2

3 Szacowanie produkcji osadów w Polsce po przeróbce pierwotnej AGLOMERACJA liczba aglomeracji ładunek AKPOŚK udział aglomeracji w ładunku planowany stopień "oczyszczenia" szacowana produkcja jednostkowa szacowana produkcja osadów udział w produkcji osadów RLM szt. RLM % % RLM kg s.m./rlm/rok ton s.m./rok % < b.d % ,3% 82, ,1% ,28% 93, ,61% ,4 > ,26% 13 1 POLSKA % 93,6 14,88 17, ok oczyszczalni w Polsce tylko ok oczyszczalni posiada stabilizację beztlenową z odzyskiem biogazu (<3%); Niemcy 90% w oczyszczalniach > 0tys. RLM i % w oczyszczalniach poniżej 0 tys. RLM 13% 6,1% 34% 6,% 38,% 0,00% osadzie % s.m.org.] zawartość organiki w przefermentowanym [% 0 92, , ,8 osad nieustabilizowany 70 71,2 6, ,13 osad ustabilizowany 3,2 0 48, zawartość organiki w osadzie surowym [% s.m.org] WARUNKI STABILIZACJI: Redukcja > 38% s.m.org. > x d powyżej 6% s.m. org. - osad nieustabilizowany; 6 60 % s.m. org. - osad słabo ustabilizowany; 60-% s.m. org. - osad ustabilizowany; poniżej % s.m. org. - osad bardzo dobrze ustabilizowany EFEKTY STABILIZACJI redukcja końcowej ń masy osadów, nawet powyżej ż 0%, co ma olbrzymi wpływ na koszty dalszej przeróbki z zagospodarowania końcowego osadów; produkcja biogazu, który może zredukować zapotrzebowanie na energię elektryczną oczyszczalni od -0% i w całości zabezpieczyć potrzeby cieplne oczyszczalni; redukcja lub likwidacja oddziaływania odorowego; poprawa podatności na odwadnianie; poprawa właściwości reologicznych osadów; częściowa redukcja patogenów. dodatkowe przychody ze świadectw oraz kofermentacji odpadów biodegradowalnych 3

4 procesy stabilizacji i usuwania wody z osadu mają zasadniczy wpływ na ilość produkowanej masy osadów OSAD SUROWY Z CZĘŚCI ŚCIEKOWEJ OCZYSZCZALNI OSAD PO ZAGĘSZCZENIU X4 OSAD USTABILIZOWANY PO ODWODNIENIU X OSAD PO WYSUSZENIU X 0 OSAD PO SPALENIU X. Produkcja i kierunki zagospodarowania osadów w UE. Państwo Bułgaria Cypr Czechy Estonia Węgry Łotwa Litwa Malta Polska Rumunia Słowacja Słowenia Austria Belgia Dania Finlandia Francja Francja Niemcy Grecja Irlandia Włochy Luksemburg Holandia Portugalia Hiszpania Szwecja UK EU27 suma PRODUKCJA OSADÓW ROLNICTWO Mg s.m./r % 47,000 0, ,000 33, ,000 7,000 80,000,000, ,000 0, , , , , ,000 1,0, ,000, ,000 13, ,00,000 2, , , ,280,000 6,000 1, ,64, SPALANIE % SKŁADOWANIE % > INNE % PRODUKCJA OSADÓW ROLNICTWO Mg s.m./r % 11, , , , , ,000 80,000,000 90,000 2,000 13, , , , , ,000 1,400, ,000, ,000 13, ,00,000 3, , , ,280,000 70, ,640, ,047, SPALANIE SKŁADOWANIE % % > INNE % Źródło : na podstawie Environmental, economic and social impacts of the use of sewage sludge on land Final Report rok 4

5 Zmiana zagospodarowania osadu w Polsce w porównaniu z Niemcami i UE po przeróbce pierwotnej na przestrzeni kilku lat. WSKAŹNIK POLSKA 08 [GUS] POLSKA 1 11 NIEMCY 2 07 NIEMCY 3 11 [DWA] UE 1/27 [Eurostat] RAZEM PRODUKCJA [tys. Mg s.m./rok] m/rok] 67,3 ~ / metody termiczne 1,06% ~3% 49,0% 2% 29%/27% metody biologiczne 43,24% ~3% 0,0% 48% 43%/42% składowanie i inne,70% ~% %/% POLSKA [GUS] 08 NIEMCY [DWA] 07 inne % rekultywacja 19% monospalarnie osadowe 22% rolnictwo 29% magazynowane czasowo 9% składowanie na własnym terenie 9% składowiska 7% rolnictwo % uprawa roślin przeznaczonych do produkcji kompostu % przeształcone termicznie 1% elektrociepłow nie weglowe 23% współspalanie w cementowniach 3% współspalanie w spalarniach odpadów 2% rekultywacja 18% inne metody recykligu 4% Kryteria dopuszczania odpadów o kodach , , , oraz z grupy do składowania na składowisku odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne Lp. Parametr Wartość graniczna 1 Ogólny węgiel organiczny (TOC) % suchej masy 2 Strata przy prażeniu (LOI) 8 % suchej masy 3 Ciepło spalania maksimum 6 MJ/kg suchej masy Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 12 czerwca 07 r. zmieniające rozporządzenie ą w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu 2. Dla odpadów oznaczonych kodem , , , oraz z grupy od dnia 1 stycznia 13 r. stosuje się załącznik nr 4a do rozporządzenia. wg posiadanych informacji w zakresie osadów zakaz składowania będzie utrzymany

6 Procesy przeróbki w gospodarce osadowej Czyje kompetencje na poszczególnych etapach przeróbki? ZAGĘSZCZANIE KONDYCJONOWANIE ODWODNIENIE OCZYSZCZALNIA SUSZENIE PRZERÓBKA PIERWOTNA OSADÓW STABILIZACJA BIOLOGICZNA TERMICZNA PRZERÓBKA BIOLOGICZNA PRZERÓBKA OCZYSZCZALNIA CZY RIPOK? od r. Zabronione SPALANIE INNE TERMICZNE MECHANICZNO-BIOLOGICZNE PRZETWARZANIE ODPADU PRZERÓBKA WTÓRNA OSADÓW HIGIENIZACJA np. kompostowanie KOŃCOWE ZAGOSPODAROWANIE OSADÓW OCZYSZCZALNIA CZY DILER LUB BROKER? SKŁADOWANIE np. popiół, stailizat PRZEMYSŁOWE np. cement ROLNICTWO np. osad ustabilizowany lub kompost PRZYRODNICZE REKULTYWACJA np. osad, stabilizat, preparat nawozowy Różne postacie przetworzenia osadu , *? osad nieustabilizowany osad ustabilizowany susz jako odpad palny Kompost jako nawóz org. PKWIU lub stabilizat , *? popiół 19 12? susz jako paliwo alternatywne 01 popiół z współspalania szkliwo 6

7 Schemat procesowy dróg wyjścia osadu do środowiska ZMIANA KWALIFIKACJI KODU ODPADU INSTALACJA [MBP] POZA OCZYSZCZALNIĄ OSAD SUROWY Z OCZYSZCZALN UNIESZKODLIWIANIE D ODPAD PRZERÓBKA OSADU NA OCZYSZCZALNI INNY SUROWIEC LUB ODPAD SPOPIELENIE D MBP POZA OCZYSZCZALNIĄ SUROWIEC PRODUKT UBOCZNY ART. 6 RDO RYNEK UTRATA STATUSU SKŁADOWANIE D1, D ODZYSK ODPADU KOMPOST JAKO LUB 01, R NAWÓZ ORANICZNY R3 SPALANIE Z ODZYSKIEM R1? 19 02, PRZEMYSŁ R 19 02,19 12, ROLNICTWO R REKULTYWACJA R , Drogi wejścia osad do instalacji i wyjścia osadu do środowiska są znane, dzięki czemu można zrobić modelowanie Kierunki zagospodarowania osadów Elektrociepłown ie Alternatywne Spalarnie termiczne odpadów Cementownie Monospalarnie Bezpośrednio rolnictwo Bezpośrednia rekultywacja Kompostowanie MBP TENDENCJE W UE B0% : T0% w zakresie metod biologicznych: rolnictwo - bezpośrednie wykorzystanie ustabilizowanego osadu do nawożenia gleb; rekultywacja - przywracanie lub nadanie nowych wartości użytkowych gruntom zdegradowanym lub zdewastowanym; kompostowanie - nawożenia gleb spełniające kryteria dla nawozów organicznych; MBP obróbka mechaniczno-biologiczna w celu przygotowania osadów do odzysku lub unieszkodliwienia w formie stabilizatu; w zakresie metod termicznych: monospalarnie - spalanie lub spopielania w instalacjach termicznego przekształcania dedykowanych dla osadów ściekowych; współspalanie: w energetyce (elektrowniach, elektrociepłowniach, kotłowniach itp.) - współspalanie z innymi paliwami w celu wytwarzania energii elektrycznej lub/i cieplnej; w spalarniach odpadów współspalanie z innymi odpadami w instalacjach termicznego przekształcania; w cementowniach - wykorzystanie właściwości paliwowych osadów w instalacjach zapewniających pełny recykling mineralny osadów - np. do produkcji cementu lub wyrobów budowlanych; alternatywne metody termiczne - wykorzystanie osadu do produkcji paliw w procesach takich jak pyroliza, quasipyroliza, zgazowanie, itp. składowanie -składowanie stabilizatu lub popiołu na składowiskach odpadów obojętnych i innych niż niebezpieczne lub innych form przetworzenia osadu na składowiskach odpadów niebezpiecznych. inne, alternatywne metody o ile spełniają kryteria bezpiecznego końcowego zagospodarowania osadów lub produktów jego przetworzenia;. 7

8 Przepisy prawne Jakość osadów lub ich produktów przetworzenia; Zasady i hierarchia postępowania z odpadami; Emisje przemysłowe, aspekty społeczne i środowiskowe; Ryzyka i odpowiedzialność; Ekonomia: Koszty i przychody bezpośrednie i pośrednie; Instrumenty wspierające: inwestycyjne, podatkowe, emisyjne; Kompetencje; Efekt skali i synergii; Technika: BAT; Dostępne rozwiązania i ich efektywność; Uwarunkowania lokalne, Przygotowanie zawodowe personelu; ekonomia prawo technika XX Międzynarodowe Targi Maszyn i Urządzeń dla Wodociągów i Kanalizacji WOD-KAN 12 Konferencja Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie PRZYSZŁOŚĆ METOD BIOLOGICZNYCH ANDRZEJ WÓJTOWICZ SŁUPSK BYDGOSZCZ, 23.maja 12 8

9 Hierarchia postępowania z osadami interpretacja wg RDO zapobieganie Produkty uboczne Art.,6 RDO - nawóz organiczny, produkt budowlany? Głęboka stabilizacja, ew. higienizacja i odwodnienie ponowne użycie Problematyczne z def. z RDO (ale patrz przygotowanie do ponownego ) Ponowne wykorzystanie osadu w rolnictwie - Art. 14 DoOŚK? recykling Recykling organiczny - rolnictwo (bezpośrednio lub poprzez np. kompostowanie) Recykling mineralny - odzysk fosforu, cementownie? inne metody odzysku Spalanie z odzyskiem energetycznym, efektywność energetyczna >6% MBP, odzysk poza instalacjami + R14, R1? unieszkodliwianie Spopielanie Składowanie jako stabilizat lub popiół lub D stabilizacja, higienizacja bezpośrednio do rolnictwa rekultywacji kompostowanie cementownie odzysk MBP spalanie z odzyskiem spopielanie składowanie Kierunki biologiczne wymagają odpowiedniej jakości osadów lub produktów ich przetworzenia, Metody biologiczne są tańsze niż metody termiczne; Kryteria wykorzystania biologicznego osadów są znacznie bardziej restrykcyjne, niż dla metod termicznych Jakość osadów się poprawia; Nie wszystkie osady komunalne w Polsce nadają się do rolnictwa i rekultywacji; Osad surowy (nieustabilizowany) jest zabroniony, ale czy słusznie (derogacje w dyrektywnie osadowej dla oczyszczalni <000 RLM, iniekcja do gleb art.6a) prace nad rewizja dyrektywy osadowej; Stabilizacja z głęboką redukcją patogenów (warunki higienizacji klasa A) daje najwięcej możliwości zagospodarowania przyrodniczego; Kompostowanie umożliwia zmianę statusu z odpadów na nawóz end of waste citeria 9

10 zaawansowane metody stabilizacji z elementem higienizacji Brak Salmonelli spp w 0 g,redukcja Escherychia Coli przynajmniej na poziomie z 6log do mniej niż * 2 JTK/g ENV.E.3/LM Working Document on Slugde 3rd draft [Bruksela, 00 r.] konwencjonalne metody stabilizacji osadu osad po obróbce powinien osiągnąć redukcję przynajmniej do 2 log JTK/g Escherychia Coli; katalog zastosowań metody zaawansowane metody konwencjonalne pastwisko tak tak, głęboka iniekcja i zakaz wypasu przez 6 kolejnych tygodni rośliny pastewne, paszowe tak tak, zakaz żniw przez 6 kolejnych tygodni podczas rozprzestrzeniania grunty orne, użytki orne tak tak, głęboka iniekcja i natychmiastowa orka rośliny i warzywa w bezpośrednim kontakcie z glebą tak nie, zakaz zborów przez 12 kolejnych miesięcy rośliny i warzywa w bezpośrednim kontakcie z glebą jedzone surowe tak nie, zakaz zbiorów przez miesięcy drzewa owocowe, winnice, szkółki leśne tak tak, głęboka iniekcja i zakaz wprowadzania do obrotu publicznego przez miesięcy parki, tereny zielone, ogródki, place użyteczności publicznej tak, pod warunkiem że osady są ustabilizowane i nie powodują odorów nie lasy nie nie rekultywacja gruntów tak tak, zakaz dostępu dla użytku publicznego przez miesięcy Czynnik Materiał wejściowy Użycie Monitoring Propozycja systemu trójwarstwowego ustalenia limitów dla osadów i bioodpadów na podst. Working Document Sludge And Biowaste "produkt" jakościowy kompost/materiał przefermentowany (End of Waste) Odpady z segregowanego źródła Nie ograniczone Tylko na etapie wytwarzania minimalnekryteria jakościowe dla osadów i bio odpadów Wszystkie odpady biodegradowalne (włączając komunalny osad ściekowy)* Dozwolone użycie w rolnictwie, za wyjątkiem gleb narażonych na wysokie ryzyko zanieczyszczenia W czasie wytwarzania i używania na gleby, także okresowe monitorowanie gleb poniżej limitów jakości Wszystkie odpady biodegradowalne * Możliwość użycia na glebach nie przeznaczonych do rolniczego wykorzystania, do rekultywacji lub w celach budowlanych Nie uregulowane na poziomie EU, pozostawione krajowym regulacjom Przepisy w sprawie kryteriów EoW dla Regulacje: Zmieniona dyrektywa osadowa pozostawione krajowym regulacjom bioodpadów * należy zapewnić, aby osady i bioodpady były pozbawione jak tylko jest to możliwe materiałów nieorganicznych (np. metalu, plastiku, szkła)

11 TERMIKA OSAD O ZAGROŻONEJ JAKOŚCI OSAD SUROWY OSAD O NIEZAGROŻONEJ JAKOŚCI MECHANICZNO-BIOLOGICZNE PRZETWARZANIE HIGIENIZACJA KLASA A STABILIZACJA BIOLOGICZNA KLASA B REKULTYWACJA OGRANICZONA SKŁADOWANIE NAWÓZ PRZYRODNICZE BEZ OGRANICZEŃ ROLNICTWO Z OGRANICZENIAMI REKULTYWACJA Metody biologiczne (poza MBP) wymagają dobrej jakości osadów, nie wszystkie osady nadają się do metod biologicznych; MBP jest biologiczną alternatywą dla osadów o pogorszonej jakości (możliwość synergii ze zmieszanymi odpadami komunalnymi); Limity dla metali ciężkich (mg na kg suchej masy) w osadach ściekowych wykorzystywanych do celów rolniczych Wskaźnik Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn WWA Osady w UE 3 1, , b.d. Dyrektywa b.l. 86/278/EEC Rozporządzenie b.l. osadowe UE średnia b.d. UE max b.d. UE min 1 0, 40 0, b.d. UE mediana 1 12, b.d. Propozycja KE (1) statystyka t t z krajów członkowskich ł ki UE -na podstawie danych z Tab. 1 Załącznikał 1 Working document sludge and biowaste - za: Millieu, WRc and RPA, za SEDE and Andersen, 02 and Alabaster and LeBlanc, 08; (2) Tab. 2 - Working document sludge and biowaste, 21 september, Brussels (3) Średnia zawartość metali ciężkich w osadach wykorzystanych w UE -za Millieu/WRc/RPA Environmental, economic and social impacts of the use of sewage sludge on land - Final Report - rok b.l = bez limitu; b.d. = brak danych Wlk. Brytania - limity dla metali ciężkich dotyczą tylko gleb 11

12 PASTERYZACJA > 70 o C przez min., następnie stabilizacja mezofilowa przez min. 12 dób; przykłady procesy omówione w rozdziale HYDROLIZA TEMPERATUROWA wysokie ciśnienie, temperatura 160 o C, przez ok. min., przykłady procesy omówione w rozdziale SUSZENIE TERMICZNE > 90% s.m., min. temp. osadu 80 o C (nie czynnika grzewczego), aktywność wody ~0,9 TERMICZNE PRZEKSZTAŁACANIE każda metoda spełniająca warunki termicznego przekształcenia w konsekwencji daje stabilny sanitarnie produkt lub odpad HIGIENIZACJA KLASA A FERMENTACJA TERMOFILOWA WSPOMAGANA FERM. MEZOFILOWA AUTOTERMICZNA STABILIZACJA TLEN. min. C przez 12- dób zazwyczaj daje efekt higienizacji lecz zalecany system porcjowy (batch) h bez zasilania surowym osadem poza wspomaganiem pasteryzacją i hydrolizą wysokotermiczną możliwość modyfikacji poprzez fazowanie procesu: najpierw C przez 7 dni, następnie 3 C przez - dni (z rozdziałem lub bez na fazę kwaśną i metanową), zasilanie procesu w systemie porcjowym; pojawiają się nowe metody typu spalanie pod powierzchnią cieczy(submarged combustion) lub hydroliza enzymatyczna, które wymagają jeszcze badań tlenowa stabilizacja termofilowa w temperaturze przynajmniej C przez h w systemie batch KOMPOSTOWANIE WAPNOWANIE PROMIENIOWANIE BETA PROMIENIOWANIE GAMMA pryzma przerzucana (zalecana dla osadów ustabilizowanych) C przez min. 2 tygodnie min. -krotne przerzucanie (lub 6 C przez 1 tydzień, 2-krotne przerzucanie), dla nieustabilizowanych zalecany system dwustopniowy, warunki higienizacji osiągane już w pierwszej fazie w reaktorze temp.>60 C przez 1 tydzień. ph powyżej 12 i utrzymanie temperatury przynajmniej przez 2 h lub utrzymanie ph powyżej 12 przez 3 miesiące, technologia daje wątpliwy wynik sanitarny > 1.0 megarada w temperaturze pokojowej (ok. C). > 1.0 megarada w temperaturze pokojowej (ok. C). ok. 90 obiektów recyklingu organicznego w Polsce [KPGO, Niemcy ok ] KOMPOSTOWNIE OSADOWE W POLSCE ok. 40 kompostowni posiada decyzję odpadową na kompostowanie osadów Stargard Szczeciński Sianów Swarzewo Hel Słupsk Czarnówko Gdańsk Kościerzyna Tczew Chojnice Świecie Braniewo Elbląg Giżycko Ełk Sokółka ok. kompostuje osady w skali technicznej ok. 17 kompostowni posiada zezwolenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi na dystrybucję Wardyń Gryfino Piła Wąbrzeźno Inowrocław Hryniewice ok. można kwalifikować jako good practice Trzebień Brześć Kujawski Rumiane k Płock Suchy Las Konin Jarocin Orli Staw Łódź Zielonka Warszawa Garwolin Brzeźnica rozwój kompostowni wymaga silnego wsparcia i działań w skali regionalnej, obecnie słaba reprezentacja (EoW, ECN, itp.) zasady kontrolowanego (lub certyfikowanego) kompostowania jako warunek jakości kś kompostu Jelenia Góra Mysłakowice Janczyce Piekary Dąbrowa Nowa Sarzyna Śląskie Górnicza Zabrze Leżajsk Tarnów Świętochłowice Kraków Bielsko Brzeszcze Zalesiany Biała Nowy Sącz Żywiec Krosno kompost z udziałem osadów ściekowych może być poszukiwanym produktem na rynku Rekomendacja: osad z małych i średnich oczyszczalni, duże w rejonach czystej zlewni kanalizacyjnej 12

13 XX Międzynarodowe Targi Maszyn i Urządzeń dla Wodociągów i Kanalizacji WOD-KAN 12 Konferencja Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie PRZYSZŁOŚĆ METOD TERMICZNYCH W ZAGOSPODAROWANIU OSADÓW ŚCIEKOWYCH BYDGOSZCZ, 23.maja 12 CEZARY JĘDRZEJEWSKI - GDYNIA PROGNOZY KPGO 14 W ZAKRESIE METOD ZAGOSPODAROWANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH 13

14 A Podział metod termicznego przekształcania osadów ściekowych Osady odwodnione Monospalanie Suszenie Współspalanie Procesy alternatywne złoża fluidalne piece rusztowe piece obrotowe piece półkowe w cementowniach z odpadami komunalnymi w energetyce cieplnej z innymi paliwami mokre utlenianie technologie pirolityczne technologie plazmowe zgazowanie Skala redukcji masy dla przykładowego osadu o początkowej zawartości suchej masy 16% i udziale części organicznych w osadzie 6% podczas suszenia i spalania 14

15 Monospalanie osadów ściekowych schemat procesowy do suszarki odzysk ciepła odzysk ciepła oczyszczanie spalin osad podsuszony czynnik suszący Spalanie osadów ściekowych autotermiczność wartość opałowa [kj/kg s.m.] zawartość suchej masy 1

16 MONOSPALARNIE OSADOWE W POLSCE Gdynia Gdańsk Szczecin ( Pomorzany ) Bydgoszcz Zielona Góra spalarnie osadów ściekowych spalarnie osadów ściekowych w budowie Olsztyn Łomża Warszawa ( Czajka ) Łódź Kielce Kraków Potencjał monospalarni już istniejących i w budowie/rozruchu ponad Mg s.m./rok. Wartość opałowa osadu zależna od zawartości części organicznych i wody: 11 MJ/ kg s.m. (ustabilizowany); 16 MJ/kg s.m. (surowy). Rekomendowana technika spalania: w złożu fluidalnym [wg BAT WI 0]. Produkt finalny: popioły lotne ( ), możliwa kwalifikacja do odpadów niebezpiecznych ( *). Technologia (raczej) dla dużych oczyszczalni. MONOSPALARNIE OSADOWE W POLSCE Oczyszczalnia Wydajność Mg s.m./rok Gdynia Łomża 1.00 Olsztyn Szczecin Łódź Kraków Bydgoszcz.000 Zielona Góra Kielce Warszawa ( Czajka ) Gdańsk Charakterystyka instalacji suszarka a bębnowa, piec fluidalny, filtr workowy + skruber, własne składowisko popiołu suszarka taśmowa, piec rusztowy, multicyklon + płuczka fluidalna suszarka cienkowarstwowa, piec rusztowy, cyklon + filtr workowy suszarka taśmowa, piec rusztowy, cyklon + filtr workowy; 2 linie podsuszanie (suszarka dyskowa), piec fluidalny, multicyklon + filtr workowy; 2 linie; własne składowisko popiołu podsuszanie (suszarka dyskowa), piec fluidalny, multicyklon + elektrofiltr + filtr workowy; zestalanie pozostałości podsuszanie (suszarka dyskowa), piec fluidalny, reaktor półsuchy + filtr workowy + SCR suszarka cienkowarstwowa, piec rusztowy, cyklon + filtr workowy podsuszanie (suszarka dyskowa), piec fluidalny, cyklon + filtr workowy podsuszanie (suszarka dyskowa), piec fluidalny, multicyklon + filtr workowy + SCR; produkcja EE (turbina parowa); zestalanie pozostałości; dwie linie podsuszanie (suszarka dyskowa), piec fluidalny, 2x filtr workowy; zestalanie pozostałości Stan obiektu eksploatacja od 1998 r. eksploatacja od 08 r. eksploatacja eksploatacja eksploatacja eksploatacja eksploatacja eksploatacja eksploatacja rozruch rozruch 16

17 Monospalanie osadów ściekowych wybrane problemy Koszty inwestycyjne 8 mln zł/(1.000 Mg s.m./rok) Koszty eksploatacyjne (bezpośrednie, operacyjne bez kosztów pracowniczych, amortyzacji, kosztów serwisu, remontów itp..) ) wg kontraktu na jedną z nowych dużych spalarni spalanie spalanie wraz z zestalaniem/zagospodarowaniem popiołu 90 zł/mg odwodnionego 160 zł/mg odwodnionego 400 zł/mg s.m. 7 zł/mg s.m. Niezawodność urządzeń, ą prawidłowo dobrana wielkość instalacji,, właściwie określone parametry osadu, odpowiednia technologia oczyszczania spalin Ograniczanie strat, wykorzystanie wszystkich strumieni energii Klasyfikacja otrzymywanych przy oczyszczaniu spalin pozostałości Zestalanie/odbiór odpadów uzasadnienie, technologia, koszty Suszenie osadów ściekowych energochłonność Procesowi suszenia mogą być poddawane osady komunalne zarówno surowe, jak i ustabilizowane. Osady przeznaczone do suszenia powinny być wjaknajwyższym stopniu odwodnione mechanicznie, gdyż zawartość wody ma ogromny wpływ na ilość energii, jaką należy dostarczyć do ich wysuszenia, np. do wysuszenia 1 tony osadów o zawartości % s.m. należy dostarczyć 60 70% więcej energii niż do wysuszenia do tego samego poziomu 1 tony osadów o zawartości 3% s.m. Woda komórkowa (związana biologicznie) Woda międzycząsteczkowa (wolna) Teoretyczne zapotrzebowanie na energię cieplną potrzebną do odparowania wody (przy normalnym ciśnieniu) wynosi 627 kwh/mg H2O, czyli ok MJ/Mg H2O (co jest równoważne spaleniu ok. 0 m³ typowego oczyszczalnianego biogazu, niespełna 70 m³ sieciowego gazu wysokometanowego lub ponad 0 kg oleju opałowego). Dodatkowo należy pamiętać o energii potrzebnej do podgrzania odparowywanej następnie wody (wrazzpozostałą suchą częścią osadu). Wpraktycenależysię liczyć ze średnim zapotrzebowaniem ciepłanapoziomie kwh/mg H2O.Narzeczywistą energochłonność iszybkość procesu ma wpływ również wiele innych czynników, jak: temperatura, wilgotność, prędkość i kierunek przepływu nośnika ciepła, wielkość odkrytej powierzchni osadu, czas przetrzymania w suszarni, sposób mieszania i utrzymania osadów w kontakcie z czynnikiem grzewczym, straty w instalacji itd. Instalacje oszczędne w zakresie zużycia energii cieplnej wyposażane są w układy odzysku ciepła ze skraplania usuwanej z obiegu pary wodnej, odprowadzanego do kanalizacji kondensatu oraz ze schładzania suszu bądź powietrza odlotowego do innych potrzeb oczyszczalni ścieków (najczęściej podgrzewania osadu podawanego do fermentacji i potrzeb socjalnych), bądź (co jest trudniejsze) do własnych potrzeb suszarni. Inaczej mówiąc instalacje te są źródłem ciepła niskotemperaturowego; zwykle jest to woda (ścieki) o temperaturze C. Woda porowa Woda kapilarna 17

18 Modelowa suszarnia osadów ściekowych 1. Duża efektywność energetyczna procesu 2. Możliwości wykorzystania jak najtańszego źródła energii 3. Możliwości wykorzystania energii odpadowej z suszarni w innych obiektach oczyszczalni lub w samej suszarni W związku z tym sugerowane jest: wykorzystanie suszenia nisko lub średniotemperaturowego (umożliwiającego zasilanie typowym czynnikiem grzewczym o temperaturze ok. 90 C, bądź spalinami np. z kogeneracji) przynajmniej w jednym ze stopni procesu (przy układach dwustopniowych) wyposażenie suszarni w układy odzysku ciepła ze skraplania usuwanej z obiegu pary wodnej i schładzania odprowadzanego do kanalizacji kondensatu, oraz z ewentualnego schładzania suszu bądź powietrza odlotowego PRZYKŁAD 0.00 RLM oczyszczalnia z dobrze funkcjonującą fermentacją, produkująca 16 Mg osadu ustabilizowanego/db (24% sm);produkcja biogazu ok 80 m 3 /h 16 Mg osadu ustabilizowanego/db (24% s.m.); produkcja biogazu ok. 80 m /h suszarnia: 900 kwh t /Mg H2O, 60 kwh e /Mg H2O, zasilająca ciepłem odpadowym 0% potrzeb fermentacji kogeneracja: 186 kw e /266 kw t (serwis 0,04 zł/kwh e ) konieczność spalania gazu ziemnego 37 m 3 /h (cena netto 1,0 zł/m³) koszt roczny gazu ziemnego ponad zł/rok zysk z kogeneracji (zielone certyfikaty) blisko zł/rok ewentualny przychód ze sprzedaży suszu (przy cenie zł/mg suszu) ponad zł/rok SUSZARNIE OSADOWE W POLSCE Koszalin Suwałki Iława Grudziądz Szczecin ( Zdroje ) Lubawa Białystok Toruń Włocławek Poznań Warszawa ( Południe ) Grodzisk Piaseczno Mazowiecki Żary Żagań Kozienice Bełchatów Lublin Wrocław Radom Świdnica Strzelin Częstochowa Skarżysko Kamienna Opole Stalowa Wola Myszków Kłodzko Kędzierzyn Koźle Ruda Śląska Tarnów Rzeszów suszarnie termiczne osadów ściekowych Żywiec suszarnie termiczne z problemami Krosno suszarnie termiczne w budowie suszarnie słoneczne osadów ściekowych suszarnie słoneczne w budowie W ciągu lat powstało lub na ukończeniu jest ok. 1 suszarni termicznych i suszarni solarnych. Suszenie jest potencjalnie najdroższym (obok spalania) procesem w gospodarce osadowej. Podstawowy kierunek wykorzystania suszu to współspalanie w cementowniach. W przyszłości również w energetyce zawodowej (zbyt niski standard techniczny instalacji oczyszczania spalin w elektrociepłowniach i elektrowniach utrudnia ten kierunek współspalania wraz ze wzrostem wymagań dla energetyki może on stać się realny) lub regionalnych spalarniach odpadów. Rekomendacje średnie i duże oczyszczalnie 18

19 SUSZARNIE OSADOWE I CEMENTOWNIE W POLSCE Szczecin ( Zdroje ) Żary Żagań Koszalin Świdnica Poznań Wrocław Strzelin Odra Kłodzko Górażdże suszarnie termiczne osadów ściekowych suszarnie termiczne z problemami suszarnie termiczne w budowie suszarnie słoneczne osadów ściekowych suszarnie słoneczne w budowie Kujawy Opole Kędzierzyn Koźle Grudziądz Toruń Włocławek Warta Iława Bełchatów Lubawa Warszawa ( Południe ) Grodzisk Mazowiecki Skarżysko Kamienna Piaseczno Radom Kozienice Częstochowa Nowiny Rudniki Małogoszcz Ożarów Myszków Ruda Śląska Żywiec Górka Tarnów Nowa Huta cementownie Krosno Suwałki Rejowiec Fabryczny y Stalowa Wola Rzeszów Białystok Lublin Chełm Podstawowy kierunek wykorzystania suszu to współspalanie w cementowniach. Obecny potencjał cementowni to ok ton s.m. osadów i może być zwiększony niewielkimi nakładami. Cena ok. 0 zł/tonę suszu pokrywa zazwyczaj niewielką część kosztów eksploatacyjnych i koszt transportu do cementowni. Dodatkowe korzyści (dla cementowni) zerowa emisja CO 2 i możliwa kwalifikacja jako OZE rekomendacja dla wzbogacania suszu kwalifikowanego jako odpad palny (19 02 ) do paliwa alternatywnego (19 12 ). Koszalin Trójmiasto Suwałki SUSZARNIE OSADOWE I SPALARNIE KOMUNALNE W POLSCE Szczecin Grudziądz Iława Szczecin ( Zdroje ) Bydgoszcz Toruń Toruń Lubawa Białystok Żary Żagań Poznań Wrocław Świdnica Strzelin Kłodzko Opole Warszawa Włocławek Białystok Warszawa ( Południe ) Konin Grodzisk Piaseczno Mazowiecki Łódź Kozienice Bełchatów Lublin Radom Częstochowa Skarżysko Kamienna Stalowa Wola Myszków Śląsk Spalarnie odpadów komunalnych to projekty w początkowej fazie realizacji Kędzierzyn Koźle Ruda Śląska Tarnów Rzeszów Kraków suszarnie termiczne osadów ściekowych Żywiec suszarnie termiczne z problemami suszarnie termiczne w budowie Tarnów Krosno suszarnie słoneczne osadów ściekowych spalarnie odpadów komunalnych planowane suszarnie słoneczne w budowie 19

20 SUSZARNIE OSADOWE W POLSCE Miasto Ilość osadów Mg s.m./a Charakterystyka Stan obiektu 2 stopniowa (dyskowa + taśmowa), granulat przewidziany Warszawa ( Południe ) do spalania w OŚ Czajka eksploatacja od 06 r. Poznań pionowa talerzowa, granulat współspalany eksploatacja od 08 r. Radom taśmowa, granulat współspalany, planowana spalarnia eksploatacja od 09 r. Ruda Śląska taśmowa, granulat do produkcji paliw alternatywnych eksploatacja od 09 r. pionowa talerzowa granulat wykorzystywany przyrodniczo, Białystok eksploatacja od 08/ r. próby współspalania Włocławek taśmowa, granulat do produkcji paliw alternatywnych eksploatacja od 09 r. Częstochowa pionowa talerzowa, granulat współspalany eksploatacja od 09 r. Grudziądz taśmowa granulat wykorzystywany przyrodniczo, planowane współspalanie Lublin fluidalna, próby współspalania Tarnów Grodzisk Mazowiecki, Piaseczno, Świdnica Wrocław, Opole, Toruń, Koszalin, Suwałki Rzeszów (!), Iława, Kozienice, Myszków, Żary, Kłodzko, Żagań, Lubawa Bełchatów, Krosno, Strzelin taśmowa, plany współspalania suszu z odpadami komunalnymi suszarnie termiczne "z problemami" suszarnie termiczne planowane/w budowie suszarnie słoneczne suszarnie słoneczne planowane/w budowie eksploatacja od 09 /11 r. trudna eksploatacja od 08 r. eksploatacja okresowa od 08 r. Suszenie termiczne osadów ściekowych wybrane problemy Koszty inwestycyjne: 6 mln zł/(mg H2O /h) 3 mln zł/(1.000 Mg s.m./rok) Koszty eksploatacyjne (nośników energii) 0 zł/mg odwodnionego ( zł/mg s.m.) Niezawodność i trwałość urządzeń, bezpieczeństwo instalacji Efektywność energetyczna wykorzystanie wszystkich strumieni energii (w tym: odpadowej), powiązanie (energetyczne) z innymi obiektami oczyszczalni (np. fermentacja, kogeneracja), sąsiednimi idi izakładami przemysłowymi, ograniczanie strat Odbiór suszu osadowego bliskość odbiorcy, odpowiednie warunki kontraktowe Skuteczne rozwiązanie problemów odorowych