SUSZENIE OSADÓW HYBRYDOWE?



Podobne dokumenty
osadów ściekowych w Polsce Marek Jerzy Gromiec Wyższa Szkoła Ekologii i Zarządzania

Energetyczne wykorzystanie odpadów z biogazowni

Szanse i metody zagospodarowania osadów ściekowych zgodnie z wymogami środowiskowymi

SUSZARNIE SOLARNE OSADÓW ŚCIEKOWYCH W POLSCE

Dr Sebastian Werle, Prof. Ryszard K. Wilk Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Techniki Cieplnej

Suszarnie solarne w przeróbce osadów i odpadów komunalnych Jak wybrać najlepszą technologię

Najnowsze technologie eksploatacji urządzeń grzewczych

OSADÓW ŚCIEKOWYCH. Zbigniew Grabowski. Warszawa r. IV Forum Gospodarka osadami ściekowymi

Kontrakt 3 Budowa suszarni osadów na terenie Oczyszczalni Ścieków w Opolu, cz. B

(12) OPIS OCHRONNY WZORU PRZEMYSŁOWEGO

Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność energetyczną budynku

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

Osady ściekowe jako substraty dla nowych produktów. Prof. dr hab. inż. Małgorzata Kacprzak

POTENCJAŁ WYKORZYSTANIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH NA CELE ENERGETYCZNE W WOJEWÓDZTWIE POMORSKIM

Nowa rola gospodarki wodno-ściekowej w rozwoju miast i ograniczaniu zmian klimatycznych

BIOLOGICZNE OCZYSZCZALNIE ŚCIEKÓW PROJEKTOWANIE BUDOWA SERWIS

Wienkra: Hydro Kit - Moduł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej dla systemów MULTI V

Zasada działania jest podobna do pracy lodówki. Z jej wnętrza, wypompowywuje się ciepło i oddaje do otoczenia.

Niskoemisyjne kierunki zagospodarowania osadów ściekowych. Marcin Chełkowski,

Proces Innowacji. Emilia den Boer Ryszard Szpadt Politechnika Wrocławska. Urząd Marszałkowski Dolnego Śląska. Wrocław, 23 listopad 2011

Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

Mechaniczno biologiczne metody przetwarzania odpadów (MBP) technologie wykorzystania

Specjalista w chłodnictwie, wentylacji i trójgeneracji Na rynku od 1989 roku.

BEZTLENOWE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZETWÓRSTWA ZIEMNIAKÓW Z WYKORZYSTANIEM POWSTAJĄCEGO BIOGAZU DO PRODUKCJI PRĄDU, CIEPŁA I PARY

Zagospodarowanie osadów ściekowych

Program priorytetowy NFOŚiGW Zagospodarowanie osadów ściekowych

r. GRANULACJA OSADÓW W TEMPERATURZE 140 O C

Spotkanie Eksploatatorów dotyczące wytwarzania energii w kogeneracji na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec.

Wykorzystanie OBF do produkcji biogazu na przykładzie oczyszczalni ścieków w Płońsku.

1. Stan istniejący. Rys. nr 1 - agregat firmy VIESSMAN typ FG 114

CASE STUDY. Wykorzystanie ciepła odpadowego w zakładzie wytwórczym frytek. Źródła ciepła odpadowego w przemyśle dla agregatów chłodniczych

Projekt założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe gminy miejskiej Mielec Piotr Stańczuk

II Forum Ochrony Środowiska Ekologia stymulatorem rozwoju miast Warszawa lutego 2016 roku

Od uwęglania wysegregowanych odpadów komunalnych w wytwórniach BIOwęgla do wytwarzania zielonej energii elektrycznej

Czym w ogóle jest energia geotermalna?

TECHNOLOGIA FERMENTACJI FRAKCJI MOKREJ (BioPV)

Doświadczenia z eksploatacji suszarni osadów na oczyszczalni ścieków w Kłodzku

Oddział Cukrownia Werbkowice

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Programu Operacyjnego Pomoc Techniczna

Każdego roku na całym świecie obserwuje się nieustanny wzrost liczby odpadów tworzyw sztucznych pochodzących z różnych gałęzi gospodarki i przemysłu.

Dezintegracja osadów planowane wdrożenia i oczekiwane efekty

PRODUKCJA GAZU W PRZEDSIĘBIORSTWIE WOD - KAN

WYSOKOTEMPERATUROWE ZGAZOWANIE BIOMASY. INSTYTUT BADAWCZO-WDROŻENIOWY MASZYN Sp. z o.o.

Krajowy Program Gospodarki Odpadami

Wykorzystanie ciepła odpadowego w firmie POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ W MAŁYCH I ŚREDNICH PRZEDSIĘBIORSTWACH. Przewodnik przedsiębiorcy

Działanie 4.1 Rozwój Infrastruktury do Produkcji Energii ze Źródeł Energii

Oczyszczanie ścieków miejskich w Bydgoszczy

Zespół C: Spalanie osadów oraz oczyszczania spalin i powietrza

BUDOWA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW I SIECI KANALIZACJI SANITARNEJ W MIEJSCOWOŚCI WIELOPOLE SKRZYŃSKIE W RAMACH PARTNERSTWA PUBLICZNO PRYWATNEGO (PPP).

P R Z E W I D Y W A N A C H A R A K T E R Y S T Y K A E K O N O M I C Z N O - E N E R G E T Y C Z N A Dla projektu budynku jednorodzinnego - "AGATKA"

Jerzy Żurawski Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel ,

Energia z odpadów komunalnych. Karina Michalska Radosław Ślęzak Anna Kacprzak

Emisja pyłu z instalacji spalania paliw stałych, małej mocy

Niezależność energetyczna JSW KOKS S.A. w oparciu o posiadany gaz koksowniczy

HYDROLIZA TERMICZNA. Osad do odwodnienia. Biogaz WKF. Osad do odwodnienia. Generator pary/kocioł parowy. Odwodniony osad: 15-20% s.m.


ZINTEGROWANA GOSPODARKA ODPADAMI KOMUNALNYMI WOJEWÓDZTWO ŚLĄSKIE MIEJSCOWOŚĆ TŁO PRZEDSIĘWZIĘCIA

Konferencja Ku zrównoważonej przyszłości

SYNERGIA DZIAŁANIA BRANŻY WODNO-KANALIZACYJNEJ, ODPADOWEJ I ENERGETYCZNEJ MOTOREM ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU MIASTA TYCHY

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Dobry Klimat dla Dolnego Śląska

Skojarzone układy Hewalex do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i ogrzewania budynku

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

Jakość energetyczna budynków

Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień/ II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki/praktyczny)

Spółka Wodno-Ściekowa Złota Struga Dyrektor Mgr inż. Czesław Krywiński. Złota Struga ze słońcem w tle

Oczyszczalnia Ścieków WARTA S.A.

Stan zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

WNIOSEK O WYDANIE POZWOLENIA NA WPROWADZANIE GAZÓW LUB PYŁÓW DO POWIETRZA

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

Rozwój j MŚP P a ochrona środowiska na Warmii i Mazurach

Kursy: 12 grup z zakresu:

BADANIE PARAMETRÓW PROCESU SUSZENIA

Stosowanie środków oszczędności energii w przemyśle drzewnym

Praktyczne uwarunkowania wykorzystania drewna jako paliwa

Wyzwania w gospodarce odpadami komunalnymi w świetle strategii wyznaczonej w krajowym planie gospodarki odpadami

Gospodarka osadami ściekowymi Sewage sludge management

Gruntowy wymiennik ciepła GWC

Odnawialne Źródła Energii (OZE) PREZENTACJA DLA MIESZKAŃCÓW GMINY ZIELONKI

Piec nadmuchowy na gorące powietrze

S Y S T E M Y S P A L A N I A PALNIKI GAZOWE

woj. kujawsko-pomorskie

Gospodarka osadami ściekowymi. Sewage sludge management

ANEKS do koncepcji rozbudowy i modernizacji oczyszczalni ścieków w TOLKMICKU

Proekologiczne odnawialne źródła energii / Witold M. Lewandowski. - Wyd. 4, dodr. Warszawa, Spis treści

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Wyzwania w gospodarce odpadami komunalnymi w świetle strategii wyznaczonej w Krajowym Planie Gospodarki Odpadami

Ekonomiczna analiza optymalizacyjno porównawcza możliwości wykorzystania systemów alternatywnych zaopatrzenia w energię i ciepło

Załącznik nr 6. Producent/ Dostawca oferowanych urządzeń. Obiekt referencyjny nr 2. Urządzenia oferowane/ nazwa. Obiekt referencyjny nr 1

CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKU

Regionalny zakład przetwarzania odpadów

Konsultacja zmian dla Programu Priorytetowego NFOŚiGW Czysty Przemysł

Wpływ dodatku biowęgla na emisje w procesie kompostowania odpadów organicznych

Kocioł na biomasę z turbiną ORC

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII W POLSCE

Sposoby ogrzewania budynków i podgrzewania ciepłej wody użytkowej

MODERNIZACJA SYSTEMU WENTYLACJI I KLIMATYZACJI W BUDYNKU ISTNIEJĄCYM Z WYKORZYSTANIEM GRUNTOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA

Pompy ciepła

Podsumowanie i wnioski

Transkrypt:

SUSZENIE OSADÓW HYBRYDOWE? dr hab. inż. Zofia Sadecka, prof. UZ Uniwersytet Zielonogórski STRESZCZENIE Coraz większe zainteresowanie termicznymi metodami suszenia osadów ściekowych wymusza szukania rozwiązań spełniających wymagania technologii BAT. Energię promieniowania słonecznego można efektywnie wykorzystać do suszenia osadów ściekowych. Wybór suszenia hybrydowego powinien opierać się na rzetelnych nakładach inwestycyjnych i kosztach eksploatacyjnych z uwzględnieniem metody ostatecznego zagospodarowania wysuszonych osadów. WSTĘP Na podstawie prognoz szacuje się, że ilości osadów ściekowych, które zostaną wytworzone w Polsce na przestrzeni od 2010 do 2018 wzrosną od 612,8 tys. ton s.m. do 706,6 tys. ton s.m. (Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2010, 2006 [2]. Dominującym kierunkiem zagospodarowania osadów ściekowych jest ich składowanie. Na rys. 1 przedstawiono strukturę gospodarki osadami ściekowymi [1,2]. do rekultywacji terenów 31,1% 13,8% w rolnictwie do uprawy roslin 21,9% przekształcone termicznie składowanie 12,9% 14,5% 4,2% magazynowane czasowo inne 1,6% 86 Rys. 1. Zagospodarowanie osadów ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków w Polsce (dane na podstawie KPGO 2010) Z punktu widzenia zobowiązań wynikających z wprowadzania prawa wspólnotowego,

III Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Metody zagospodarowania osadów ściekowych Chorzów, 13-14 lutego 2012 r. przedstawiona struktura zagospodarowania osadów w Polsce jest niekorzystna. Głównym problemem jest praktycznie brak instalacji do termicznego przekształcania osadów ściekowych oraz wciąż wysoki odsetek składowanych osadów. odpadów Konsekwencją wynikającą z implementacji Dyrektywy 99/31/EC w sprawie składowania (Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dn. 7 IX 2005r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczenia odpadów do składowania na składowisku danego typu, Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dn. 12 VI 2007), jest wprowadzenie od dnia 1 stycznia 2013r. zakazu składowania między innymi osadów ściekowych posiadających parametry przewyższające wartości graniczne, które przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Kryteria dopuszczania osadów ściekowych do składowania na składowisku odpadów innych niż niebezpieczne Parametr Wartość graniczna Ogólny węgiel organiczny (TOC), % s.m. 5 Strata przy prażeniu (LOI), % s.m 8 Ciepło spalania, MJ/kg s.m. 6 Najistotniejszym z punktu widzenia energetycznego jest graniczna wartość ciepła spalania, która ograniczy możliwość składowania osadów nieprzetworzonych na składowisku innym niż składowisko odpadów niebezpiecznych. Na rys.2 przedstawiono optymistyczne czekające nas zmiany w strukturze odzysku i unieszkodliwiania osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków w perspektywie do 2018r., ale należy zaznaczyć, że priorytetowym sposobem postępowania z osadami jest ich wykorzystanie w sposób nie powodujący negatywnego oddziaływania na ludzi i środowisko. Rys.3. Zmiany w strukturze odzysku i unieszkodliwiania osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków w perspektywie do 2018 r. 87

W większości polskich oczyszczalni ścieków [3] podstawowym ciągiem przeróbki osadów jest: zagęszczanie, stabilizacja (beztlenowa, tlenowa, chemiczna), odwadnianie, higienizacja. W ostatnich latach zwraca się uwagę na stosowanie ciągu umożliwiającego usuwanie wody z osadów w procesach: zagęszczanie, odwadnianie, suszenie i spalanie. Ciąg technologiczny procesów przeróbki osadów zależy od ilości osadów, ich charakterystyki oraz metod ostatecznego zagospodarowania. Znane i stosowane technologie mechanicznego odwadniania osadów ściekowych pozwalają na ich odwodnienie do max. 30% s.m. Wydzielenie większej ilości wody strukturalnie związanej z osadem jest możliwe wyłącznie w procesach suszenia. Techniczne granice stosowania poszczególnych etapów odwadniania osadów związane z usuwaniem wody wolnej, półzwiązanej i molekularnej przedstawiono na rys.4. Rys.4 Krzywa uwodnienia i objętości osadów ściekowych [4] Osady, pomimo znacznej zawartości substancji organicznych, dają się spalać bez paliwa wspomagającego tylko wtedy, gdy są odpowiednio wysuszone do określonego poziomu zawartości wilgoci. Istotnym problemem takiego rozwiązania jest jednak fakt, że suszenie jest najbardziej energochłonnym procesem spośród wszystkich procesów odwadniania osadu. Wybór instalacji do suszenia osadów jest trudny i powinien być poprzedzony wnikliwą analizą techniczno-ekonomiczną, uwzględniającą koszty inwestycyjne, eksploatacyjne oraz występujące zagrożenia. Suszenie osadu jest procesem złożonym, a przy wykorzystaniu zewnętrznych źródeł energii (olej opałowy, gaz ziemny) kosztownym [4,5,12]. Koszt wysuszenia 1m 3 osadu o uwodnieniu 80% do uwodnienia 10% wynosi od 150 do 280zł. 88

III Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Metody zagospodarowania osadów ściekowych Chorzów, 13-14 lutego 2012 r. Ilość energii potrzebnej do suszenia osadu zależy od: uwodnienia osadu odwodnionego, końcowego, założonego uwodnienia suszu, rozwiązań technicznych suszarni, typu urządzenia, sposobu odzysku ciepła i rozwiązań doprowadzenia mediów grzewczych, Ponieważ w osadach ściekowych woda występuje w formie związanej, przy jej odprowadzaniu część energii zostaje przeznaczona na przemiany fizyczno-chemiczne związków, co powoduje zwiększenie energochłonności procesu suszenia. Przy pełnym wysuszeniu osadu średnie zapotrzebowanie na ciepło w zależności od rozwiązań konstrukcyjnych i parametrów instalacji, wynosi od 0,6 do 1,2 kwh/kg. FAZY PROCESU SUSZENIA W literaturze przedmiotu rozróżnia się proces suszenia całkowitego, w którym uzyskiwana zawartość s.m. wynosi powyżej 85% oraz suszenie częściowe, w którym zawartość s.m. jest niższa niż 85%. Proces suszenia przebiega etapami (rys. 5) [4]: 1. suszenie wstępne podczas którego temperatura osadów wzrasta do stałej wartości, 2. suszenie zasadnicze (suszenie ze stałą prędkością), w którym prędkość odparowania wody z powierzchni cząstek jest w zasadzie niezależna od rodzaju osadów. Jest to najdłużej trwająca faza, której czas zależy od różnicy wilgotności panującej na powierzchni mokrej cząstki i w fazie gazowej oraz ilości wody niezwiązanej, zawartej wewnątrz cząstki, 3. suszenie końcowe - okres, w którym suszenie zachodzi ze zmniejszającą się prędkością prowadzącą do osiągnięcia uwodnienia równowagowego, zależnego od temperatury suszenia oraz wilgotności powietrza. Rys.5 Fazy procesu suszenia [4,14] 89

Techniki suszenia osadów w zależności od temperatury w jakiej prowadzony jest proces dzielą się na: suszenie niskotemperaturowe temp. procesu do 60 0 C suszenie średniotemperaturowe temp. procesu 60-130 0 C suszenie wysokotemperaturowe temp. procesu 130-500 0 C Instalacje niskotemperaturowe charakteryzują się wyższą energochłonnością w stosunku do instalacji średnio i wysokotemperaturowych. Wynika to z konieczności ogrzania znacznych ilości powietrza (powyżej 1 kwh/kg). Przetłaczanie dużych objętości powietrza powoduje też większe, w porównaniu z innymi metodami, zużycie energii elektrycznej. Niewątpliwą zaletą instalacji niskotemperaturowych jest: - możliwość wykorzystania ciepła odpadowego, - brak konieczności oczyszczania powietrza odlotowego, - możliwość suszenia osadu o wysokim uwodnieniu, - łatwe włączanie i wyłączanie instalacji, co umożliwia bezpośrednią współpracę instalacji z urządzeniami do odwadniania. Urządzenia niskotemperaturowe charakteryzują się małą wydajnością parowania, zajmując duże powierzchnie i mogą być stosowane na średnich oczyszczalniach ścieków. Instalacje średnioi wysokotemperaturowe posiadają porównywalne współczynniki energochłonności oraz wysoką wydajność parowania. Instalacje te pracują w sposób ciągły. Cechą charakterystyczną osadów ściekowych jest występowanie podczas suszenia fazy kleistej pojawiającej się przy stężeniu suchej masy 40-50%, i dlatego większość instalacji do suszenia wysokotemperaturowego wymaga wprowadzenia osadów o stężeniu suchej masy powyżej 50%. Wymagane stężenie suchej masy w osadzie uzyskuje się poprzez recyrkulację osadu wysuszonego (w postaci suchej, pylistej) i wymieszanie z osadem odwodnionym. Termiczne procesy suszenia nie są obojętne dla środowiska i wiążą się z powstawaniem odorów, które muszą zostać ujęte zatrzymane w instalacji biofiltrów. Ponadto procesowi suszenia termicznego towarzyszy zagrożenie wybuchem pyłów i samozapłon. Wymienionych wad można uniknąć stosując procesy suszenia niskotemperaturowego. TECHNOLOGIE BAT W SUSZENIU OSADÓW Dokonując wyboru technologii termicznego przetwarzania należy kierować się zasadą BAT, determinującą wybór technologii odpowiadającej najwyższemu dostępnemu poziomowi techniki i inżynierii ochrony środowiska. Proces suszenia może być ekonomicznie uzasadniony jeżeli nie obciąży znacząco kosztów oczyszczania ścieków. Powinien być więc realizowany: z wykorzystaniem niekonwencjonalnych źródeł energii, z wykorzystaniem energii słonecznej (w suszarniach słonecznych); z wykorzystaniem ciepła z nadwyżek biogazu w oczyszczalniach ze stabilizacją osadów w procesie fermentacji metanowej; wykorzystaniem paliw tańszych niż olej opałowy czy gaz ziemny. 90

III Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Metody zagospodarowania osadów ściekowych Chorzów, 13-14 lutego 2012 r. Zazwyczaj stosowanymi źródłami energii do suszenia są: para wodna, biogaz, gaz ziemny, olej opałowy czy ciepło odpadowe. Kryterium rozróżniającym proces suszenia jest rodzaj stosowanej suszarni: 1. do suszenia wyłącznie częściowego, 2. do suszenia w zakresie od częściowego do całkowitego bez mieszania produktu wysuszonego z mokrym, 3. do suszenia całkowitego z mieszaniem produktu wysuszonego z mokrym. Istnieje wiele rozwiązań technicznych stosowanych w suszarniach osadów. Instalacje te różnią się układem dostarczenia ciepła, przygotowania osadów do suszenia i systemem oczyszczania gazów. Główny podział suszarek oparty jest na sposobie przenoszenia ciepła do cząstek suszonego osadu. W oparciu o ten aspekt dokonano podziału suszarek na dwa podstawowe typy [4,14]: - konwekcyjne (bezpośrednie), w których czynnik grzewczy styka się bezpośrednio z materiałem poddawanym suszeniu, - kontaktowe, w których substancja transportująca ciepło jest oddzielona ogrzewaną powierzchnią od suszonego materiału. Wyróżnia się również suszarnie promiennikowe wykorzystujące proces przenoszenia ciepła, za pomocą promieniowania elektromagnetycznego lub promieniowania podczerwonego. SUSZARNIE SŁONECZNE I HYBRYDOWE SUSZARNIE SOLARNE Główne różnice w instalacjach suszarniczych, dotyczą przede wszystkim typu przewracarek osadów i systemów wentylacji. Konstrukcje tuneli suszarniczych są podobne. Przy wymaganiu większej wydajności procesu suszenia lub ograniczenia niekorzystnych dla suszenia solarnego warunków pogodowych można zastosować, poza energią promieniowania słonecznego, ciepło ze źródeł zewnętrznych. W suszarniach słonecznych można wykorzystywać [4,6,8,13]: - podgrzewanie powietrza wentylacyjnego, - ogrzewanie podłogowe, - promienniki podczerwieni. W przypadku wprowadzenia dodatkowego ogrzewania hali suszarniczej energia do osadów jest przekazywana podobnie jak w przypadku typowych suszarni termicznych poprzez konwekcję (nadmuch ciepłego powietrza) lub kontakt z ciepłą powierzchnią (ogrzewanie podłogowe). Zjawisko konwekcji towarzyszy zwykłemu suszeniu solarnemu (omywanie osadu nagrzanym od słońca powietrzem). Źródłami wytwarzania ciepła technologicznego dla suszenia osadów mogą być m.in. - biogaz, w oczyszczalniach prowadzących stabilizację beztlenową osadów, - ciepło z chłodzenia biogazowych agregatów prądotwórczych, - oraz pompy ciepła, dla których dolnym źródłem są ścieki oczyszczone. Najtańszym paliwem jest biogaz. Na potrzeby suszenia można wykorzystać niezagospodarowane nadwyżki ciepła z chłodzenia agregatów prądotwórczych lub nadwyżki biogazu niewykorzystane do celów technologicznych. 91

WYSOKOTEMPERATUROWE ŹRÓDŁO CIEPŁA PROMIENNIKI PODCZERWIENI Promieniowanie podczerwone emitowane przez promiennik przetwarza się w ciepło po dotarciu do powierzchni złoża. Ocenia się [ 4, 14], że promienniki podczerwieni stanowią najefektywniejszy sposób wspomagania energii promieniowania słonecznego. Straty ciepła przez pokrycie suszarni przy ich zastosowaniu są mniejsze niż przy ogrzewaniu powietrza wentylacyjnego. Ogrzewanie za pomocą promienników jest bardzo zbliżone do ogrzewania słonecznego. Ciepło z promiennika dostarcza się przede wszystkim tam, gdzie jest najbardziej potrzebne, np. do powierzchni złoża, z której odparowuje woda z osadów. Promienniki mogą być zasilane biogazem, gazem ziemnym lub olejem opałowym. Instalacje technologiczne suszarni z promiennikami, powinny spełnić kilka wymagań: intensywność przegarniania winna być uzależniona od: natężenia promieniowania słonecznego oraz etapu suszenia (średniej wilgotności złoża). Relatywnie dużą intensywność przegarniania należy stosować w pierwszym okresie suszenia, przy dużym natężeniu promieniowania słonecznego. Intensywności mieszania winna być zmniejszana w okresach niskich temperatur zewnętrznych (np. pora nocna), a zmiana intensywności przegarniania na zapobiegać schłodzeniu złoża i pogorszeniu warunków odparowania wody. Dane literaturowe podają, że najbardziej racjonalne w suszarniach osadów są promienniki rurowe z palnikami zasilanymi biogazem lub gazem ziemnym. OGRZEWANIE PODŁOGOWE JAKO NISKOTEMPERATUROWE ŹRÓDŁO CIEPŁA Grzejnik podłogowy może być zasilany wodą o temperaturze 90 C lub 50 C (np. pompa ciepła, chłodzenie agregatów). Ogrzewanie podłogowe jest efektywnym sposobem dostarczania ciepła do bardzo uwodnionych osadów [6,7,8,9]. Osady w stanie mazistym dobrze przylegają do podłoża i mają wysoki współczynnik przewodności cieplnej. Dzięki temu możliwe jest przekazanie do osadów stosunkowo dużych mocy cieplnych. W wyniku usuwania wody z granulatu następuje spadek ich przewodności cieplnej, co powiększa opór wnikania ciepła do osadów. Granulacja złoża zmniejsza powierzchnię jego kontaktu z podłożem. W konsekwencji złoże może zaabsorbować mniej ciepła niż w przypadku osadów mazistych. Maleje też efektywność działania grzejnika podłogowego. Efektywność działania grzejnika podłogowego jako niskotemperaturowego źródła ciepła jest więc ograniczona do pierwszego okresu suszenia. Po zgranulowaniu osadów przy zmniejszającym się współczynniku przewodzenia ciepła i powierzchni kontaktu złoża z podłożem, taki sposób dostarczania ciepła nie jest efektywny. W ciągu nocy ogrzewanie podłogowe stanowi jedyne źródło ciepła. Profil temperatury wzdłuż głębokości złoża wykazuje najwyższe wartości w warstwach przydennych, a najniższe w warstwach powierzchniowych. W związku z tym intensywność pracy przerzucarki powinna być w tych okresach duża. W ciągu dnia warstwy denne podgrzewane są za pomocą systemu podłogowego, zaś warstwy wierzchnie promieniowaniem słonecznym. Praca przerzucarki powinna być dostosowana do aktualnego stosunku mocy obydwu źródeł. 92

III Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Metody zagospodarowania osadów ściekowych Chorzów, 13-14 lutego 2012 r. PODGRZEWANIE POWIETRZA WENTYLACYJNEGO Podgrzewanie powietrza wentylacyjnego może być stosowane zarówno dla suszenia osadów znajdujących się w formie mazistej jak i po ich zgranulowaniu. Warunkiem efektywnego wykorzystania ciepła jest odpowiednio zaprojektowana instalacja wentylacyjna. Zaleca się stosowanie układów z recyrkulacją. Recyrkulujące w suszarni powietrze pozostaje dłużej w kontakcie z powierzchnią złoża, co pozwala ograniczyć strumień ogrzewanego świeżego powietrza nawiewanego do suszarni. SUSZARNIE SŁONECZNE W POLSCE - KOSZTY INWESTYCYJNE I EKSPLOATACYJNE Suszenie słoneczne wydaje się być najprostszą i najtańszą w eksploatacji technologią obniżenia uwodnienia osadów ściekowych. Największą zaletą tych rozwiązań jest niskie zużycie energii (na przewracarkę i wentylatory rzędu 22kW). Wybór dodatkowego zewnętrznego źródła ciepła jest związany ze wzrostem zarówno kosztów inwestycyjnych jak i eksploatacyjnych. W Polsce oddano do eksploatacji 8 suszarni słonecznych [5-14]: 1. w Rzeszowie oddana do użytku w 2004r., z dodatkowym wykorzystaniem ciepła odpadowego, 2. w Skarżysko Kamienna oddana do użytku 2005r., z dodatkowym zewnętrznym źródłem energii biogaz, ciepło odpadowe, 3. w Iławie, hale wyposażone dodatkowo w ogrzewanie podłogowe, dla którego źródłem energii są pompy ciepła, 4. w Myszkowie, 2009r.- hale wyposażone dodatkowo w ogrzewanie podłogowe z pompami ciepła, 5. w Kłodzku, 2010r.- hale wyposażone dodatkowo w ogrzewanie podłogowe z pompami ciepła, 6. w Wieruszowie, 2010r.- dodatkowy kocioł opalany węglem lub gazem ziemnym, 7. w Kozienicach - typowa suszarnia solarna, 8. w Żarach, 2009r., - typowa suszarnia solarna. Do wspomagania procesu suszenia ciepło odpadowe wykorzystują suszarnie: Rzeszów, Skarżysko Kamienna i częściowo Iława, natomiast obiekty Kłodzko, Myszków, Iława bazują na ogrzewaniu podłogowym z pompami ciepła, a w Wieruszowie uruchomiono wyłącznie na potrzeby suszenia osadów dodatkowy kocioł opalany węglem. Dwie suszarnie w Kozienicach i w Żarach są typowymi suszarniami solarnymi, w których osady są suszone wyłącznie energią słoneczną. Porównanie kosztów budowy suszarni solarnej z hybrydowymi przedstawiono w tabeli 2. 93

Tabela 2. Porównanie kosztów budowy suszarni solarnej z hybrydowymi Obiekt / rok budowy Liczba i powierzchnia hal suszarniczych Zastosowana technologia Słoneczna suszarnia 1 hala suszarnicza o suszenie energią słońca osadów ściekowych w wymiarach + ogrzewanie podłogowe Iławie, 2007 12 x 128 m zasilane pompami ciepła Słoneczna suszarnia 3 hale suszarnicze o suszenie wyłącznie osadów ściekowych w wymiarach energią słoneczną Żarach, 2009 12 x 116 m Słoneczna suszarnia 1 hala suszarnicza o suszenie energią słońca osadów ściekowych w wymiarach + ogrzewanie podłogowe Myszkowie, 2009 12 x 116 m zasilane pompami ciepła Całkowity koszt inwestycji, PLN (*) 3.500.000,00 5.688.090,87 3.766.941,00 Podstawowym wskaźnikiem oceny efektywności suszarni są jednostkowe koszty wysuszenia 1tony (1 m 3 ) odwodnionych osadów na które składają się m.in.: koszty paliw lub energii cieplnej; koszty energii elektrycznej, koszty obsługi; amortyzacja urządzeń jako pochodna nakładów inwestycyjnych i inne koszty.; Porównanie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych oraz efektywności suszenia osadów w wybranych suszarniach w Żarach i Kłodzku przedstawiono w tabeli 3. Tabela 3. Porównanie kosztów eksploatacji suszarni hybrydowej z suszarnią solarną [13]. Suszarnia Żary Kłodzko Projektowa wydajność suszarni 3574 ton/rok 1300 ton/rok i zakładane efekty suszenia 19 min. 70% s.m. 25 min. 60% s.m. Całkowita czynna powierzchnia 3797 m 2 885 m 2 suszenia Źródło energii i moc termiczna brak, suszenie pompy ciepła ogrzewania podłogowego osadów wyłącznie 3 x 70 kw (210 kw) energią słoneczną Masa odparowywanej wody 2604 ton/rok 758 ton/rok Średnie całkowite zużycie 13,8 kwh/t H20 27,5 kwh/th 2 0 (11 zł./th 2 0) energii elektrycznej oraz koszty (5,5zł/tH 2 0) 363,9 kwh/th 2 0 (147,9zł/tH 2 0) suszenia na tonę odparowywanej wody bez i z włączonym ogrzewaniem podłogowym Całkowity koszt inwestycji ok. 5,7 mln zł ok. 5 mln zł 94

III Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Metody zagospodarowania osadów ściekowych Chorzów, 13-14 lutego 2012 r. Roczny koszt amortyzacji w przeliczeniu na 1 t odparowywanej wody Możliwość wprowadzania do suszarni stałej masy osadów przez cały rok 109 zł/th 2 O 330 zł/th 2 O Tak niezależnie od Brak z uwagi na wymóg suszenia osadów pogody w cienkiej warstwie ZAMIAST PODSUMOWANIA Osady ściekowe postrzegane są coraz częściej jako potencjalny surowiec wtórny, dlatego coraz częściej podejmuje się próby wdrożenia metod termicznych do ich końcowej przeróbki. Ilość paliwa niezbędnego do wysuszenia tony osadu do 90% s.m. zestawiono w tabeli 4. Tabela 4. Zapotrzebowanie paliwa do suszenia osadów ściekowych w nowoczesnych suszarkach z odzyskiem ciepła [ 4,14] Zawartość s.m. w osadzie Wartość energetyczna Ilość paliwa do poddawanym wysuszeniu do Rodzaj paliwa kj/kg wysuszenia 1 t osadu 90 % s.m. Olej opałowy 42 000 55-60 kg 20 Gaz ziemny 29 000 75-85 Nm 3 Biogaz 23 000 105-115 Nm 3 Olej opałowy 42 000 40-45 kg 35 Gaz ziemny 29 000 60-65 Nm 3 Biogaz 23 000 80-86 Nm 3 Energię promieniowania słonecznego można efektywnie wykorzystać do suszenia osadów ściekowych eliminując lub znacząco ograniczając ciepło ze spalania paliw, czy też wykorzystywać energię elektryczną i ciepło produkowane z biogazu na inne potrzeby oczyszczalni ścieków. Jak podają dane literaturowe efektywne wykorzystanie energii promieniowania słonecznego w warunkach polskich jest od kwietnia do października, a prowadzenie procesu suszenia w warunkach zimowych wymaga zasilania suszarni w ciepło ze źródeł zewnętrznych. W literaturze brak jest rzetelnie przedstawionych bilansów energetycznych większości suszarni hybrydowych. Należy więc postawić pytania: - czy jest konieczność suszenia osadów do 90% s.m.? - czy założona efektywność suszenia jest zsynchronizowana z metodą ostatecznego zagospodarowania wysuszonych osadów? - czy ponoszone koszty zewnętrznych źródeł ciepła nie należałoby ograniczyć tylko do okresu obniżonej efektywności suszarni solarnej?. 95

LITERATURA 1. Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych, Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2006r; z późniejszymi zmianami; 2. Uchwała nr 217 Rady Ministrów z 24 grudnia 2010r. w sprawie Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2014. Monitor Polski. Nr 101, poz.1183. 3. Bień J.B., Bień J.D., Wystalska K.,: Problemy gospodarki osadowej w ochronie środowiska. Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa. 1998 4. Praca zbiorowa pod kierunkiem Janosz-Rajczyk M.: Komunalne osady ściekowe - podział, kierunki zastosowań oraz technologie przetwarzania, odzysku i unieszkodliwiania. Praca zrealizowana ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na zamówienie Ministra Środowiska. Częstochowa, 2004r. 5. Suszyński A.: Zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych w Polsce. Forum Eksploatatora. 2/2011. 6. Szczygieł J., Szwarc W., Krawczyk P.: Technologia słonecznego suszenia osadów ściekowych. Czysta Energia. 11/2005. 7. Sobczyk R., Sypuła M.: Doświadczenia z eksploatacji suszarni osadów na oczyszczalni ścieków w Kłodzku. Forum Eksploatatora. 2/2011. 8. Sobczyk R., Sypuła M.: Zastosowanie układów hybrydowych wykorzystujących odnawialne źródła energii do suszenia osadów. Forum Eksploatatora. 1/2010. 9. Sobczyk R., Sypuła M.: Suszarnie osadów zasilane energią niekonwencjonalną. Forum Eksploatatora. 3/2010. 10. Sobczyk R.: Suszarnia osadów ściekowych w Kłodzku oddana do eksploatacji. Forum Eksploatatora. 4/2010. 11. Sobczyk R.: Sprawniejsze i mniej awaryjne rozwiązania dla słonecznych suszarni osadów. Forum Eksploatatora. 3/2009. 12. Trojanowska K.: Solarne suszarnie osadów ściekowych. Przegląd Komunalny 4/2011 13. Trojanowska K.: Słońce górą. Wodociągi i Kanalizacja. 2011. s.28-31. 14. Krawczyk P. i in.: Suszarnia słoneczna osadów ściekowych realizacja projektu i wstępne doświadczenia eksploatacyjne.2009. 96