Iszapkezelés és hasznosítás lehetőségei, a szennyvíztisztítás megújuló energiaforrásai.

Iszapkezelés és hasznosítás lehetőségei, a szennyvíztisztítás megújuló energiaforrásai. Gilián Zoltán üzemmérnökség vezető FEJÉRVÍZ Zrt. 1

Mi is az a szennyvíziszap?? hulladék? nyersanyag? energiahordozó? tápanyagforrás? veszélyes anyag? 2

Áttekintő 1. A szennyvíziszap keletkezése 2. A Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia 3. Szabályozási háttér 4. Termodinamikai aspektusok 5. Az iszapgazdálkodás rendszere - iszapkezelés - iszaphasznosítás és ártalmatlanítás 3

1. A szennyvíziszap keletkezése Ipari szennyvíz (elő)tisztító művek:? - különféle technológia függő iszapok (a 28/2004. (XII. 25.) KvVM rend. 1. sz. melléklet III. rész 37 fejezetben rögzít technológiai határértékeket) Kommunális szennyvíztisztító telepek: - nyersiszap (primer iszap) - fölös iszap (0,6 0,9 kg sza/kg BOI 5 ) 4

Nyersiszap - előülepítőkben leválasztott iszap 5

Fölösiszap - utóülepítőkben leválasztott, fölös eleveniszap 1. Oxidáció: S COHNS + O 2 CO 2 + H 2 O + NH 3 + energia 2. Szintézis: S COHNS + P + NH 3 B C5 H 7 NO 2 + CO 2 + H 2 O 3. Endogén légzés: B C5 H 7 NO 2 + 5O 2 5CO 2 + 2H 2 O + NH 3 + energia 4. Nitrifikáció: NH + 4 + 2O 2 2H + - + H 2 O + NO 3 5. Denitrifikáció: NO 3 - + C org + 2H + 1/2N 2 + H 2 O + CO 2 6

2. Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia a Kvassay Jenő Terv Nemzeti Vízstratégia megvalósítását szolgáló szakterületi stratégia (az 1403/2017. (VI. 28.) Korm. határozat): - a részletes helyzetelemzés és helyzetértékelés; - a fejlesztés során megvalósítandó célok rögzítése; - a beavatkozások területének és eszközeinek meghatározása; - a megvalósítás személyi, tárgyi, szakmai, anyagi és szervezeti feltételei - a Stratégia megvalósítása, monitoring rendszere és az értékelés alapelvei. A Stratégia kiterjed a 25/2002. (II. 27.) Korm. Rendeletben szereplő - 602 db 2000 LE feletti, és - 236 db 2000 LE alatti szennyvíztisztító telepekre és településekre. A Stratégia a Nemzeti Környezetvédelmi Program IV. egyik intézkedésének megvalósítását is jelenti. 7

ezer Szennyvízelvezetés - tisztítás Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia 2018-2023. A magyarországi összes szennyvíztisztító telep 2013. évi biológiai terhelése: 8 750 148 LE, az keletkezett iszaptömeg 179 378 t sza /év = 20,5 kg sza /LE év Célállapot a ma ismert 599 db agglomeráció távlati terhelése: 12 214 124 LE, az ebből keletkező iszaptömeg 250 389 t sza /év. 300 Keletkező iszap (t sza /év) 250 200 150 100 50 0 2013 2016 2023 2027 8

3. Szabályozási háttér 1. Általános jogszabályi alapok: - a környezet védelmének általános szabályairól szóló 1995. évi LIII. tv. - a vízgazdálkodásról szóló 1995. évi LVII. tv. - a hulladékról szóló 2012. évi CLXXXV. tv. - a felszín alatti vizek minősége védelmének szabályairól szóló 219/2004. (VII. 21.) Korm. rend. - a felszíni vizek minősége védelmének szabályairól szóló 220/2004. (VII. 21.) Korm. rend. - a vízszennyező anyagok kibocsátásaira vonatkozó határértékekről és alkalmazásuk egyes szabályairól szóló 28/2004. (XII. 25.) KvVM rend. - a földtani közeg és a víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről és a szennyezések méréséről szóló 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM- FVM rendelet - a felszíni víz vízszennyezettségi határértékeiről és azok alkalmazásának szabályairól szóló 10/2010. (VIII. 18.) VM rend. 9

Szabályozási háttér 2. Mezőgazdasági hasznosítás jogszabályi alapjai - a termőföld védelméről szóló 2007. évi CXXIX. tv. - az élelmiszerláncról és hatósági felügyeletéről szóló 2008. évi XLVI. tv. - a szennyvizek és szennyvíziszapok mezőgazdasági felhasználásának és kezelésének szabályairól szóló 50/2001. (IV. 3.) Korm. rend. - a termésnövelő anyagok engedélyezéséről, tárolásáról, forgalmazásáról és felhasználásáról szóló 36/2006. (V. 8.) FVM rend. - a talajvédelmi terv készítésének részletes szabályairól szóló 90/2008. (VII. 18.) FVM rend. 3. Erdészeti hasznosítás jogszabályi alapja - az erdőről, az erdő védelméről és az erdőgazdálkodásról szóló 2009. évi XXXVII. tv. (a termékkomposzt kivételével kategorikusan tiltja!) 10

Szabályozási háttér 4. Energetikai hasznosítás jogszabályi alapjai - az energiaadóról szóló 2003. évi LXXXVIII. tv. - a távhőszolgáltatásról szóló 2005. évi XVIII. tv. - a villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI. tv. - a megújuló energia közlekedési célú felhasználásának előmozdításáról és a közlekedésben felhasznált energia üvegházhatású gázkibocsátásának csökkentéséről szóló 2010. évi CXVII. tv. 5. Fenntartható foszforhasználat jogszabályi alapja - COM/2013/0517 számú konzultációs közleménye 11

4. Termodinamikai aspektusok A nyugatias modernitás közgazdasági elmélete a szakadatlan gazdasági növekedést és ennek nyomán az élet anyagi feltételeinek javulását, mint legfőbb lényeget, az emberi társadalmak legfőbb célját tételezi. Ennek alapján úgy tűnhet, hogy a modern ember a semmiből teremt anyagot, és a cselekvéssorát a végtelenségig képes ismételni. Tisztán fizikai szemszögből: a gazdasági folyamat pusztán részfolyamat, melynek kijelölhetők a határvonalai, amelyen keresztül anyagot és energiát cserél az univerzum többi részével. A (nem ortodox) közgazdász szerint: a gazdasági folyamatba értékes természeti erőforrások lépnek be, és értéktelen hulladék kerül ki belőle. Termodinamikai megközelítésben: az anyag és az energia alacsony entrópiájú állapotban lép be a gazdasági folyamatba, és magas entrópiájú állapotban hagyja el azt. 12

Termodinamikai aspektusok A termodinamika 2. fő tétele (entrópia) a nem hozzáférhető energia mértéke egy zárt termodinamikai rendszerben, amely úgy függ össze a rendszer állapotával, hogy a mértékében bekövetkező változás a szerint az abszolút hőmérsékleten vett hőnövekmény rátájának változása szerint alakul, amelyen elnyelődik. - hozzáférhető (szabad) energia - rendezett - nem hozzáférhető (kötött) energia - rendezetlen Egy zárt rendszer entrópiája (a kötött energia mennyisége) folyamatosan növekszik, azaz a zárt rendszer rendezettsége fokozatosan rendezetlenségbe fordul. Az entrópiát a rendezetlenség mértékeként is definiálják. 13

Termodinamikai aspektusok Az entrópia szempontjából bármilyen biológiai, vagy gazdasági vállalkozás költsége mindig nagyobb, mint a létrehozott termék értéke. Termodinamikai nézőpontból tehát bármely gazdasági tevékenység szükségszerűen deficitet eredményez. A gazdasági folyamat szilárdan kötődik egy olyan anyagi alaphoz, amely egyértelműen korlátoknak alávetett ez a szabadon hozzáférhető energia. Miért folytatódik egy ilyen végkimenetű gazdasági modell? Ok: a gazdasági folyamatok igazi végterméke nem pusztán hulladékok anyagi folyama, hanem egy nem anyagi jellegű áramlás: az élet anyagi és szellemi élvezete. (A körforgásos gazdaság, mint a környezetszennyezési problémákra adott új válasz csak látszólagos, az alapvető problémát érintetlenül hagyó önámítás.) 14

Termodinamikai aspektusok Környezetszennyezések ellenére továbbra sem látjuk be a gazdasági folyamat alapvetően entropikus természetét. A körforgásos gazdaság, a tiszta, és a zöld energia vallása hódít. Az ember nem férhet hozzá a szabad energia minden lehetséges formájához. Az ember által hozzáférhető szabad energia két különböző forrásból származik: - az első forrás egy állomány (a földi készlet) - a második forrás egy áramlás (napsugárzás) Míg készlet fölött csaknem teljes uralommal rendelkezik ember, nincs hatalma a napsugárzás felett. A jövő napsugárzását sem tudja most felhasználni. A készlet is a nap sugárzásából halmozódott fel, ám a földi készlet csak néhány napnyi napfény energiáját képes nyújtani. Forrás: Prof. Dr. Bogár László, Entrópia, gazdaság, energetika 2017.02.14. in. Birodalmak alkonya 15

iszapgazdálkodás Szennyvízelvezetés - tisztítás 5. Az iszapgazdálkodás rendszere sűrítés stabilizálás iszapkezelés víztelenítés iszap szállítás szárítás komposztálás iszap mezőgazdasági hasznosítás komposzt mezőgazdasági hasznosítás iszaphasznosítás- és ártalmatlanítás outputok szállítása rekultivációs hasznosítás energetikai hasznosítás Forrás: Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia lerakás 16

iszapgazdálkodás Szennyvízelvezetés - tisztítás Iszapkezelés sűrítés stabilizálás iszapkezelés víztelenítés iszap szállítás szárítás komposztálás iszap mezőgazdasági hasznosítás komposzt mezőgazdasági hasznosítás iszaphasznosítás- és ártalmatlanítás outputok szállítása rekultivációs hasznosítás energetikai hasznosítás Forrás: Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia lerakás 17

Iszapsűrítés A sűrítés célja: a szárazanyag tartalom növelése az egyes műtárgyak terhelésének csökkentése érdekében. Nyersiszap: gravitációs sűrítés T=30-40 h, 18

gravitációs sűrítő metszete Iszapsűrítés, 19

Iszapsűrítés Fölösiszap: kémiai kondicionálást követően gépi sűrítés - dobsűrítő - csigás sűrítő - sűrítő asztal, 20

Iszapsűrítés sűrítőasztal elvi kialakítása, 21

iszapgazdálkodás Szennyvízelvezetés - tisztítás Iszapkezelés sűrítés stabilizálás iszapkezelés víztelenítés iszap szállítás szárítás komposztálás iszap mezőgazdasági hasznosítás komposzt mezőgazdasági hasznosítás iszaphasznosítás- és ártalmatlanítás outputok szállítása rekultivációs hasznosítás energetikai hasznosítás lerakás 22

Iszapstabilizáció Az iszapstabilizáció célja: az iszap rothadó képességének csökkentése vagy gátlása, a patogének elpusztítása, a vízteleníthetőség javítása. 1.) Kémiai kondicionálás: - szerves vegyszerek (polielektrolitok) - szervetlen vegyszerek (vasii-szulfát, vas-klorid, nátrium-aluminát, alumínium-klorid, mész, stb.) (A további iszapkezelési és/vagy hasznosítási technológia függvénye), 23

2.) Aerob iszapstabilizáció: 2.1 szimultán (totáloxidációs) T<20 C, iszapkor=25 d 2.2 szeparált (thermofil) T= 55~70 C /ATAD (Autothermal Thermophilic Aerob Digestion)/ hosszú tartózkodási idő, nagy energiaigény 1 kg SZA ~ 20.000 KJ hő 2.3 komposztálás Iszapstabilizáció, Forrás: http://thermalprocess.com/media/ 24

3.) Anaerob iszapstabilizáció: (fermentáció) - mezofil T=33-37 C tartózkodási idő ~20 d - thermofil T= 50-55 C tartózkodási idő 10 ~ 12 d A fermentáció fő folyamatai: - hidrolízis - savképződés - acetogenezis (CH 3 COOH, CO 2, H 2 ) - metanogenezis (CH 4 ) Iszapstabilizáció Probléma: a főág N terhelése ~15%-kal nő, C:N arány tovább romlik, 25

Iszapvíztelenítés 1.) Természetes víztelenítés: (szikkasztás) t min =1/2 év; szag. 18 ~ 22% 2.) Gépi víztelenítés: (kémiai kondicionálást követően különféle gépi berendezésekkel) szalagszűrő prés (tetszőleges LE) 16 24 % sza. kedvező beruházási kts. gyors indítás és leállítás alacsony zajszint kedvező karbantartási költségek alacsonyabb szárazanyag tartalom szag-és páraterhelés a gépházban, 27

kamrás szűrőprés (25.000 LE fölött) 28 35 % sza. nagy beruházási kts. szakaszos üzem nagy helyigény magas élőmunka igény szagterhelés a gépházban Iszapvíztelenítés, 28

Centrifuga (10.000 LE fölött) 20 25 % sza. nagy beruházási kts. folyamatos üzem kis helyigény nagy zajszint villamos energia igény > Iszapvíztelenítés, 29

Csigás prés (tetszőleges LE) 22 26 % sza. nagy beruházási kts. folyamatos üzem kis helyigény alacsony zajszint villamos energia igény << Iszapvíztelenítés, 30

1.) Szolár szárítás: -t nyári =21 d; t téli =90 d -sz.a. télen 40 ~ 50% -sz.a. nyáron 60 ~ 80% 2.) Termikus szárítás: - dobszárító - fluidágyas szárító - Dry-Vac (tetszőleges sz. a.) Iszapszárítás Forrás: http:///, 32

Komposztálás - nyitott prizmás T=33 37 C; tartózkodási idő ~20 d Lazítóanyagok: mezőgazdasági hulladék, egyéb keverőanyag V víz =50~60%, 34

Komposztálás zárt cellás - T= 50 55 C - tartózkodási idő 10 ~ 12 d - szemipremeábilis membrán - 0,3 μm pórusok - biológiailag inert - kémiai- és hő rezisztens - klór- és nehézfém mentes Forrás: ProfiKomp Környezettechnika Zrt., 35

Komposztálás nádas komposztálás (új technológia) - tartózkodási idő 2 év - iszapkoncentráció 2% TS - 0,25 0,5 m 2 /LE - egyenletes iszapfelhordás csővezetéken - 10 nádszál/m 2 Forrás: Dr, Patziger Milkós: Iszapkezelés, 36

iszapgazdálkodás Szennyvízelvezetés - tisztítás Iszaphasznosítás és ártalmatlanítás sűrítés stabilizálás iszapkezelés víztelenítés iszap szállítás szárítás komposztálás iszap mezőgazdasági hasznosítás komposzt mezőgazdasági hasznosítás iszaphasznosítás- és ártalmatlanítás outputok szállítása rekultivációs hasznosítás energetikai hasznosítás lerakás 37

Szennyvíziszap hasznosítás / ártalmatlanítás Magyarországon, 2013. Forrás: Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia 38

Szennyvíziszap hasznosítás / ártalmatlanítás Magyarországon, 2013. Forrás: Szennyvíziszap Kezelési és Hasznosítási Stratégia 39

Szennyvíziszap hasznosítás / ártalmatlanítás Európában, 2015. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% No data: Belgium, Denmark, Estonia, Greece, Spain, France, Italy, Latvia, Netherlands, Austria, Portugal, Finland, UK, Iceland, Switzerland, Turkey Forrás:/ec.europa.eu/eurostat/data/database; code: env ww spd 40

Szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása A szennyvíziszap (és komposzt) hulladékstátusa alapján, az 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet kritériumai szerint: Magyarországon a konkrét talaj- és talajvíz vizsgálatok által kizárt területek figyelembe vételével kb. 1,2 mha alkalmas szennyvíziszap elhelyezésre. Ez a nagyságrend évi 5 6 mt sza iszap elhelyezését is lehetővé tenné (a várható távlati mennyiség 20-szorosa). A szennyvíziszap nem használható fel olyan talajon, amely: - ph < 5,5; - szélsőséges mechanikai összetételű; - a termőréteg vastagsága < 60 cm; - a talajvíz évi átlagos szintje > 150 cm és legmagasabb átlaga < 100 cm; - felszíne fagyott, vagy hóval borított; - vízzel telített. 42

Szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása Forrás: http://portal.nebih.gov.hu/ 43

Szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása A mezőgazdaságban hasznosított szennyvíziszap mennyisége ma nagyságrenddel alacsonyabb az erre alkalmas földterületekhez képest. A kihelyezési lehetőségek tartaléka jelentős, DE: - agrártámogatási rendszer 2021 után? - társadalmi szemléletváltás? - nehézfémek, gyógyszermaradványok? 1 t sza. 999 975 g hasznos (+inert) és 25 g veszélyes (+fertőző) anyag 99,9975% 0,0025% Forrás: Padra István (Bácsvíz Zrt.) Tapasztalatok a komposztálás optimalizálásával és a termék felhasználásával Kecskeméten 44

Szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása A szennyvíziszap (és komposzt) mezőgazdasági elhelyezés potitív hatásai: - makro- és mikrotápelemek talajba juttatása; - a talaj szerves anyag tartalmának növelése; - a talaj adszorpciós kapacitásának növelése; - talajfizikai tulajdonságok javítása; - a talaj vízgazdálkodás kedvező változása Lehetséges kedvezőtlen hatások: - toxikus nehézfémek feldúsulása; - szerves szennyezők (ásványiolaj tartalom) hatásai; - gyógyszermaradványok; - egyéb szerves anyagok. 45

Szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása Az 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet rögzíti: - mezőgazdasági területen csak e rendeletnek megfelelő szennyvíz, szennyvíziszap és komposzt helyezhető el; - a mezőgazdasági elhelyezés engedélyhez kötött tevékenység; - adott területen legfeljebb ötéves időtartamra engedélyezhető; - az engedély iránti kérelemhez talajvédelmi terv benyújtása szükséges; - mely talajtípusokon nem lehetséges a kihelyezés. 46

Iszap komposzt mezőgazdasági hasznosítása Szennyvíziszap - 75 85% szerves anyag - 5,0 5,5% nitrogén - 1,5% foszfor - kolloid méretű szerves anyag Homoktalajokra javasolt nagyobb dózisban. Komposzt - 50% szerves anyag - 2% nitrogén - 2% < foszfor Kötött talajokra javasolt. segíti a víz befogadását, kész humusztartalommal bír., 48

Iszap komposzt mezőgazdasági hasznosítása A szennyvíziszap komposzt termékstátusa alapján, a 36/2006. (V. 18.) FVM rendelet kritériumai szerint: hulladék státusát elveszítve, termésnövelő anyaggá minősíthető. A szabadon felhasználható, termék minőségű komposzt e rendeletben meghatározott minőségi követelmények megfelelően: - nem tartalmaz a rendeletben meghatározott toxikus anyagot; - TPH max. = 100 mg/kg sza. Az Evt. 63 (2) módosítása szerint a hulladék státust elhagyó szennyvíziszap komposzt felhasználható erdő telepítéskor, kultúr- és faültetvény természetességi állapotú erdők felújításakor. 49

Célterület: felhagyott hulladéklerakók, szénerőművi zagyterek, bányaterületek. 800 1 000 ha területen lehetséges rekultivációs célú (R3,R10) felhasználás, 1 500 t sza /ha kihelyezési dózissal. A rekultivációs célra hasznosítható iszaptömeg 1 200 ~ 1 500 et sza A timföldgyári hulladéklerakók sérült területeinek rekultivációja 10 15 éves távlatban befejeződik, ezért hosszú távon a szennyvíziszapok rehabilitációs célú felhasználása csökkenni fog. Legjelentősebb hasznosító telephelyek: Rekultivációs hasznosítás - Székesfehérvár, Téglaipari Kft. telephely; - Várpalota, erőművi zagytér; - Lőrinci, erőművi zagytér; - Dorog-Kesztölc, pernyehányó; - Ajka, erőművi zagytér. 51

Energetikai célú hasznosítás A szennyvíz eredeti energiatartalma az eleveniszapos tisztítás során gyakorlatilag felére csökken. A maradék fél résznek azután ismét fele nyerhető ki a rothasztás metántermékébe. A komposztálásnál ezután a rothasztott iszap maradék szerves anyagának (energia) ismét fele megy veszendőbe az oxidációval (CO 2 ), pontosabban kevesebb, mint fele, mert a hővé alakuló energia végül is a komposzt szárítása révén részben hasznosul. Forrás: Dr. Kárpáti Árpád: Lakossági szennyvíziszapok és rothasztásuk tapasztalatai, in MaSZeSZ Hírcsatorna, 2018. III., 53

1.) Égetési célú hasznosítás: Akkor indokolt, ha anyagában történő hasznosítás (mezőgazdasági vagy rekultivációs) nem lehetséges. Iszap égetés mellett póttüzelésre is szükség lehet, a hőenergia jelentős mértékben a szárításra fordítódik, a víztartalom elpárologtatása miatt kisebb hőmennyiség marad. Megoldandó feladat a maradó salak elhelyezése! Hasznosító telephelyek: Energetikai célú hasznosítás - Mátrai Erőmű (15 et sza /év); 2010/75/EU: 2020-ig nem éget hulladékot, ezért eddig csak biomassza (pl. minősített szennyvíziszap komposzt) égetés történt. - három cementgyár: Vác, Beremend, Királyegyháza - néhány veszélyes hulladék égető; - egy kisebb szennyvíziszap égető (Eger, 1 500 t sza /év). További lehetőség: Vértesi Erőmű?, 54

2.) Biogáz hasznosítás: Energetikai célú hasznosítás 1 kg lebontott szerves anyag 850 ~ 950 l biogáz A biogáz összetétele: - CH 4 66% - CO 2 33% - O 2 ; N 2 ; H 2 S, egyebek ~ 1% (H 2 S akár 6.000 ppm) A biogáz fűtőértéke: - 5,5 6,5 kwh/nm 3-18,9 22,3 MJ/Nm 3 (városi gáz ~ 34,4 MJ/Nm 3 ) Hasznosítási lehetőségek: a) hőenergia előállítás b) villamos energia termelés c) jármű üzemanyag előállítás, 55

Energetikai célú hasznosítás a) Hőenergia előállítás biogáz kazánnal:, Forrás:/http://miho.hu/biogaz-hasznositas 56

Energetikai célú hasznosítás b) Villamos energia termelés biogáz motorral:, Forrás:/Debreceni Szennyvíztisztító Telep, Boda János 57

318/2013. (VIII. 28.) Korm. rendelet a hulladéklerakási járulék megfizetéséről és felhasználásának céljáról; A járulék mértéke a 2012. évi CLXXV Tv. 68. (2) szerint: Nem kell járulékot fizetni: Lerakás 6 000 Ft/t 5 000 LE szennyezőanyag terhelést meg nem haladó szennyvíztisztító telepen képződött szennyvíziszap esetén (ha a szennyezőanyag tartalma az 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendeletben foglalt határétékeket meghaladja és emiatt a mezőgazdasági célú hasznosítás nem lehetséges. Nem preferált!, 59

Köszönöm a megtisztelő figyelmet! Gilián Zoltán üzemmérnökség vezető FEJÉRVÍZ Zrt. 60