SZENNYVÍZISZAP HASZNOSÍTÁSA Román Pál - Fővárosi Csatornázási Művek Zrt.

Átírás

1 SZENNYVÍZISZAP HASZNOSÍTÁSA Román Pál - Fővárosi Csatornázási Művek Zrt.

2 SZENNYVÍZISZAP ENERGETIKAI HASZNOSÍTÁSA Szennyvíziszap Termikus kezelés Biokémiai stabilizáció Égetés Elgázosítás Pirolízis Mezofil és termofil rothasztás Mezofil és termofil aerob stabilizáció Hőenergia Füstgáz (CO 2, H 2 O) Hamu Szintézisgáz (CO, H 2 ) Hamu Pirolízis gáz, Olaj, TARS, CHAR Biogáz Hőenergia

3 TERMÉKEK ELŐÁLLÍTÁSA SZENNYVÍZISZAPBÓL Termék megnevezése Alapanyag Eljárás Hasznosítás Struvit (MgNH 4 PO 4 x 6H 2 O) Kalcium-foszfát Szennyvíziszap Szennyvíziszap csurgalékvíz Szennyvíziszap égetéséből származó hamu AirPrex NuReSys Pearl Phosnix PHOSPQ Gifhorn Struvia SEPHOS Termokémiai Műtrágya Műtrágya Mosópor Ipari foszfát Vas-foszfát Szennyvíziszap KREPKO Műtrágya Nehézfémek Szennyvíziszap égetéséből származó hamu SEPHOS További kezelés VFA ( Illékony szerves savak ) Szennyvíziszap UTB - RENEW Biopolimer Tisztítószer SRF Szennyvíziszap Komposztálás Tüzelőanyag Mosott homok Csatornaiszap Durva anyag leválasztás Mosás Habbeton Homokpolimer

4 SZENNYVÍZISZAP ENERGETIKAI HASZNOSÍTÁSA AEROB ÉS ANAEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS.

5 AEROB ÉS ANAEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS KOMPLEX SZERVES-ANYAGOK AEROB ÉS ANAEROB LEBONTÁSA Aerob oxidáció C 6 H 12 O 6 +6 O 2 6 CO H 2 O + Hő + Biomassza ΔG = 2871 kj/mól Komplex anaerob lebontás C 6 H 12 O 6 3 CH CO 2 + Hő + Biomassza ΔG = 404 kj/mól Metán aerob oxidációja 3 CH O 2 3 CO H 2 O ΔG = 2467 kj/mól ΔG Gibbs-féle szabadenergia (más néven szabadentalpia) változás Forrás: Öllős Géza Oláh József Palkó György : Rothasztás

6 AEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS Pszichrofil Hőmérséklet:0-20 ºC ( (CAD - Conventional Aerobic Digestion) ( A/AD Aerob/Anoxic Digestion) Mezofil Hőmérséklet:35-40 ºC SNDR (Storage Nitrification Denitrification Reactor) Jellemző üzemi hőmérséklet 35 ºC HASZNOSÍTHATÓ HŐ Termofil Hőmérséklet:55-70 ºC (ATAD -Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion ) HASZNOSÍTHATÓ HŐ Forrás: J.A. Zambrano - Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion: Design of controllers and benchmarking validation. Ph.D. Thesis, University of Navarra, San Sebastian, Spain.

7 AEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS TERMOFIL AEROB STABILIZÁCIÓ ATAD (AUTOTHERMAL THERMOPHILIC AEROBIC DIGESTION ). Az ATAD folyamatban az elősűrített szennyvíziszap levegőzetett, hőszigetelt reaktorokba kerül, ahol a szerves-anyagok mikroorganizmusok által végzett aerob lebontása során hő keletkezik. A technológia autotermikus, egy kilogramm lebontott szerves anyagból hozzávetőlegesen kj hő termelődik. A rektor hőmérséklet ºC. Az ATAD reaktorok üzemének természetes jellemzője a habzás. A vékony, de viszonylag kompakt habréteg elősegíti a hőszigetelést. A habzás kezelésére a gyártók mechanikus vagy hidraulikus habtörőt építenek be minden reaktorba. Az ATAD technológia képes a szennyvíziszapból A osztályú terméket produkálni, ami az USA-ban korlátozás nélkül hasznosítható a mezőgazdaságban. Második generációs reaktorok megjelenése. Ezekre jellemző az egy reaktoros üzem, a redox potenciál és ph alapján szabályozott jó hatásfokú levegőzetés, a hidraulikus habkontroll, valamint a magas ( 60-70%-os ) szerves anyag eltávolítási hatásfok. Forrás: Metcalf& Eddy - Wastewater engineering, Treatment and reuse Fifth Edition, 2013

8 AEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS TERMOFIL AEROB STABILIZÁCIÓ - ATAD Jellemző biokémiai folyamatok ATAD reaktorban mikroaerob körülmények között: C 5 H 7 NO O 2 4CO 2 + H 2 O + NH 4 HCO 3 4CH 2 NH 2 COOH + 4H 2 O 3CH 3 COOH + 2(NH 4 ) 2 CO 3 CH 3 COOH + 2O 2 2CO 2 + 2H 2 O A sejtanyagot C 5 H 7 NO 2 formula a proteint 4CH 2 NH 2 COOH formula prezentálja VFA koncentrációk az ATAD reaktorban mikroaerob körülmények között (Levegőhozam 0,126 V/V/h) Forrás: Metcalf& Eddy - Wastewater engineering, Treatment and reuse Fifth Edition, 2013 Chu, A., Mavinic, D.S., Kelly, H.G., Ramey, W.D. - Volatile fatty acid production in thermophilic aerobic digestion of sludge,1997

9 AEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS MEZOFIL AEROB STABILIZÁCIÓ SNDR (STORAGE NITRIFICATION DENITRIFICATION REACTOR). A mezofil aerob iszapstabilizáció szintén autotermikus technológia, ami önállóan, vagy más aerob/anerob mezofil/termofil rendszerekkel sorba kapcsolva működhet. Jelenleg a legkorszerűbb eljárás a szerves anyag lebontáson kívül nitrogén eltávolítást is megvalósító, a Thermal Process Systems, Inc (USA) által kifejlesztett SNDR (Storage Nitrification Denitrification Reactor) technológia. Jellemzően ATAD reaktor vagy rothasztás után sorba kapcsolva alkalmazzák. A szakaszos levegőztetésű, 35 o C körüli üzemi hőmérsékletű reaktor típus csökkenti a szennyvíziszap szervesanyag-tartalmát. A mezofil hőmérsékleti tartomány a nitrogéneltávolítási folyamatokhoz optimális. A redox potenciál és ph alapján vezérelt nitrogénciklus jelentősen csökkenti az iszap-víztelenítés szűrletvizének NH 4 + koncentrációját. Forrás:

10 AEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS MEZOFIL AEROB STABILIZÁCIÓ SNDR ELJÁRÁS C 5 H 7 NO O 2 4CO 2 + H 2 O + NH 4 HCO 3 NH O 2 NO H + + H 2 O C 5 H 7 NO 2 + 7O 2 5CO 2 + 3H 2 O+ HNO 3 C 5 H 7 NO 2 + 4NO 3 5CO 2 + 2N 2 + NH 3 + 4OH - C 5 H 7 NO ,5 O 2 10 CO 2 + N H 2 O A nitrifikáció hőmérsékletfüggő, minden 7 o C hőmérséklet növekedés a nitrifikációs sebesség megduplázódását eredményezi. A nitrifikáció ugyanakkor a mezofil tartomány felső határánál (40 41 o C) leáll. Forrás: Metcalf& Eddy - Wastewater engineering, Treatment and reuse Fifth Edition, 2013

11 AEROB BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁS HŐENERGIA HASZNOSÍTÁS - THERMSOLAER RENDSZER ATAD ThermAer ATAD után kapcsolt SNDR reaktor A keletkezett hőenergia hasznosítása: iszapszárítás Forrás:

12 SZENNYVÍZISZAPOK BIOKÉMIAI STABILIZÁLÁSA ANAEROB ELJÁRÁSOK Hideg rothasztás Mezofil rothasztás Hőmérséklet:30-38 ºC BIOGÁZ Termofil rothasztás Hőmérséklet:50-57 ºC BIOGÁZ Forrás: Metcalf& Eddy - Wastewater engineering, Treatment and reuse Fifth Edition, 2013

13 ANAEROB ROTHASZTÓK MAGYARORSZÁGON Név Kép Reaktor térfogat Üzemi hőmérséklet Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telep (18 168) m 3 Termofil C Debreceni Szennyvíztisztító Telep (15 000) m 3 Mezofil 35 C Győri Szennyvíztisztító Telep (7 500) m 3 Mezofil C Észak-Budapesti Szennyvíztisztító Telep Dél-Budapesti Szennyvíztisztító Telep Szegedi Szennyvíztisztító Telep Miskolci Szennyvíztisztító Telep (24 000) m 3 Mezofil C 4 x (13 600) m 3 Mezofil 35 C (8 000) m 3 Mezofil C (7 800) m 3 Mezofil C Pécsii Szennyvíztisztító Telep (7 800) m 3 Mezofil C

14 KO-SZUBSZTRÁT ROTHASZTÁS Biogáz Kogenerációs kiserőművek Szennyvíziszap Magas szerves anyag tartalmú hulladék Hő Villamos áram Iszap víztelenítés Mezofil rothasztók A Ko-szubsztrát rothasztás az a folyamat amikor energiában gazdag szerves hulladékokat pl. zsírok,olajok, állati hulladékok és ételmaradék adunk a szabad kapacitással rendelkező szennyvíztelepi rothasztókba. Az alap szubsztrát biztosítja az alapvető tápanyagokat (N, P) és mikroelemeket (Ca, Fe, Mg, Mn, Co stb.). Forrás: Öllős Géza Oláh József Palkó György : Rothasztás

15 HULLADÉKFOGADÓ ÁLLOMÁSOK Zalaegerszegi szennyvíztisztító telep Dél-pest, Miskolc, Pécs szennyvíztisztító telep Miskolc szennyvíztisztító telep ECRUSOR Észak-pesti szennyvíztisztító Telep Észak-pesti szennyvíztisztító Telep Dél-pesti szennyvíztisztító Telep Forrás:Boda János - Iszapkezelés és biogáz hasznosítás a nagy szennyvíztisztító telepeken

16 BIOGÁZ HASZNOSÍTÁS LEHETŐSÉGEI Felhasználás kazánban (H 2 S leválasztása, vízmentesítés), felhasználás gázmotorban vagy mikroturbinában (H 2 S és sziloxánok leválasztása, vízmentesítés), felhasználás tüzelőanyag-cellában (H 2 S, halogének, sziloxánok és CO 2 leválasztása, vízmentesítés), betáplálás a földgázhálózatba (H 2 S, halogének, sziloxánok,co 2 és NH 3 leválasztása, vízmentesítés), gépjármű üzemanyagként történő felhasználás. Forrás: Dr. Szunyog István- A biogáz hasznosítása, FARMAGAS Szakmai Továbbképzési Konferencia 2010

17 BIOGÁZ HASZNOSÍTÁS KOGENERÁCIÓS KISERŐMŰVEKBEN Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep 1 PC. JENBACHER JMS 316 GS-B/N.LC Biogáz ÁRAM 835 kw HŐ 935 kw 2 PCS. CATERPILLAR G3516A Biogáz ÁRAM 1100 kw HŐ 1245 kw ÁRAM Biogáz 1100 kw HŐ 1245 kw

18 HŐENERGIA HASZNOSÍTÁSA Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep TECHNOLÓGIAI CÉLRA ( ROTHASZTÓ, BIOLÓGIAI KÉNTELENÍTŐ FŰTÉSE ) ÉPÜLETEK FŰTÉSE ( 90/70 C HŐFOKLÉPCSŐ ) HASZNÁLATI MELEGVÍZ ELŐÁLLÍTÁSA( 50/10 C HŐFOKLÉPCSŐ ) ÉPÜLETEK LÉGKONDICIONÁLÁSA ADSZORBCIÓS HŰTŐGÉP ALKALMAZÁSÁVAL ( ELŐKÉSZÍTETT BERUHÁZÁS )

19 VILLAMOS ENERGIA KITÁPLÁLÁLÁS (kwh) Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. Észak-pesti Szennyvíztisztító Telep

20 TERMÉKEK ELŐÁLLÍTÁSA SZENNYVÍZISZAPBÓL

21 STRUVIT (MgNH 4 PO 4 x 6H 2 O) ELŐÁLLÍTÁSA Fotó: Román Pál

22 STRUVIT (MgNH 4 PO 4 x 6H 2 O) OKOZTA ÜZEMELTETÉSI PROBLÉMÁK A foszfor és magnézium döntő része a szennyvíztisztításánál, a biológiai foszforeltávolítás során a fölös iszapba, azzal pedig az iszaprothasztóba kerül. A rothasztóban a fölös iszap hidrolízisekor a foszfor és magnézium gyakorlatilag teljes mennyisége visszaoldódik, majd a körülményeknek megfelelően az ugyanott felszabaduló ammóniával Struvit vegyületet (Magnézium- ammónium-foszfát ) képez az alábbi egyenlet szerint: Mg 2+ + NH PO H 2 O = Mg NH 4 (PO 4 ) x 6H 2 O A struvit (MgNH 4 PO 4 x 6H 2 O) fehér, kristályos anyag. A rothasztóban vagy utána, az iszapot és iszapvizet szállító csövek falán is kiválhat, sőt dugulást is okozhat. MAP képződés szabályozására számos eljárás ismert: -Al 2 (SO 4 ) 3, FeCl 3 adagolása -Inhibitor adagolása -ph szabályzás -Szabályozott kristályosítás, termék előállítása Forrás: Metcalf& Eddy - Wastewater engineering, Treatment and reuse Fifth Edition, 2013

23 STRUVIT (MgNH 4 PO 4 x 6H 2 O) OKOZTA ÜZEMELTETÉSI PROBLÉMÁK

24 STRUVIT (MgNH 4 PO 4 x 6H 2 O) ELŐÁLLÍTÁSA Technológiai folyamat A ph érték szabályozása. ( ph 9 ) Vegyszer adagolással ( Ca(OH) 2, NaOH, Mg(OH) 2 ) Levegőbefúvatással, kihajtva a víz szén-dioxid tartalmát. Magnézium adagolása Mg(OH) 2, MgCl 2 Az adagolással 1,3-as magnézium/foszfor mólarányt kell elérni. MAP kikristályosítása A kristályosító reaktor henger alakú, melybe kristálygócnak szemcsés anyagot adagolnak. Ez általában kvarc, szilícium homok, antracit, magnézium salak vagy agyag. Számos reaktorban azonban ma már kristálymagként visszaforgatott apró struvit kristályokat használnak, ezzel a technológia olcsóbbá, a termék pedig tisztábbá válik.

25 STRUVIT ELŐÁLLÍTÁSA Gifhorn AirPrex Forrás: Metcalf& Eddy -Wastewater engineering, Treatment and reuse, Fifth Edition 15-4/

26 STRUVIT ELŐÁLLÍTÁSA AirPrex Pearl Struvia Forrás: Metcalf& Eddy -Wastewater engineering, Treatment and reuse, Fifth Edition 15-4/

27 KALCIUM-FOSZFÁT ÉS NEHÉZFÉMEK ELŐÁLLÍTÁSA SEPHOS ELJÁRÁS Forrás: IWAR- P-recovery from sewage sludge and sewage sludge ashes

28 KALCIUM-FOSZFÁT ÉS MAGNÉZIUM-FOSZFÁT ELŐÁLLÍTÁS TERMOKÉMIAI ELJÁRÁS Forrás: IWAR - P-recovery from sewage sludge and sewage sludge ashes

29 VFA ( ILLÉKONY SZERVES SAVAK ) ÉS MŰTRÁGYA ELŐÁLLÍTÁS UTB-RENEW ELJÁRÁS Forrás:

30 VFA ( ILLÉKONY SZERVES SAVAK ) ÉS MŰTRÁGYA ELŐÁLLÍTÁS UTB-RENEW TERMÉKEK Forrás:Taxner, Gy. : ATAD-AEROTHERM, MHT előadás,2016

31 SZENNYVÍZ ISZAPBÓL SRF ( SOLID RECOVERED FUEL) SZILÁRD ÚJRAHASZNOSÍTOTT TŰZELŐANYAG ELŐÁLLÍTÁSA Solid Recovered Fuel / Szilárd Újrahasznosított Tüzelőanyag Calorific value /Fűtőérték : 6-9 MJ/kg 31

32 ISZAPBÓL SRF (SZILÁRD ÚJRAHASZNOSÍTOTT TŰZELŐANYAG) ELŐÁLLÍTÁSA Zöld hulladék Darálás Keverés Prizma építés Szennyvíziszap Rostálás A komposzt 6-10 hét alatt elkészül Átkeverés néhány naponként 32

33 MOSOTT HOMOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS HASZNOSÍTÁSA MOSOTT HOMOK CSATORNA ISZAP CSATORNA HÁLÓZAT TISZTÍTÁS CSATORNAISZAP FOGADÓ HOMOKPOLIMER HABBETON TÖLTŐANYAG

34 Fogadó bunker Csigák Durva anyag leválasztó Elfolyó tisztított víz CSATORNA ISZAP FOGADÓ ÁLLOMÁS FOLYAMATÁBRA Homok szivattyúk Mosott homok Homokmosó Homokfogó

35 ÉMI-TÜV termék engedély: - Adalékanyag habbetonhoz - Töltőanyag MOSOTT HOMOK HASZNOSÍTÁSA

36 Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!