Využití bioplynu z odpadních vod je cestou k energetické soběstačnosti
Obor vodního hospodářství není zdaleka jen o dodávkách pitné vody a čištění odpadních vod, ale také o posuzování energetické náročnosti tohoto oboru a plnění legislativních požadavků. S chystanou revizí Směrnice o čištění městských odpadních vod bude do roku 2040 požadováno po čistírnách odpadních vod (dále jen ČOV) dosažení energetické soběstačnosti. Jedním z řešení se ukazují obnovitelné zdroje, v případě ČOV například ve formě využití bioplynu, který vzniká v rámci procesu čištění odpadní vody.
„Projekt membránové separace bioplynu považujeme za završení naší snahy snižovat energetickou náročnost čistírenského provozu, vylepšovat ekonomiku společnosti a zároveň podporovat udržitelný rozvoj a ochranu životního prostředí. Jedná se o příklad, jak dosáhnout energetické soběstačnosti ČOV, který je zároveň v souladu se současnými trendy v zahraničí, tedy transformací čistíren odpadních vod na zařízení na obnovu vodních zdrojů (Water Resource Recovery Facilities, WRRF),“ říká Pavel Policar, předseda představenstva VaK Havlíčkův Brod.
Jak na šetrné čištění odpadních vod? S pomocí kořenových čističek nebo biomembránového reaktoru.
Vyrobený biometan bude dodáván do plynárenské sítě
Technologie membránové separace bioplynu dokáže upravit surový bioplyn na kvalitu zemního plynu – biometanu, jež je následně vtlačován do plynárenské sítě. V současné době probíhá ve VaK Havlíčkův Brod zkušební provoz tohoto zařízení. Tato technologie dokáže zpracovat množství surového bioplynu v rozmezí min. 80 – max. 140 Nm3/h. Množství vyrobeného biometanu, při obsahu CH4 v surovém bioplynu, je cca 60 %, je 50 – 89 Nm3/h.
Zařízení membránové separace bioplynu využívá principu polymerových membrán, která odděluje molekuly CO2 a CH4 na výstupní koncentraci metanu vyšší než 95 %. Vyrobený biometan bude VaK Havlíčkův Brod dodávat do plynárenské sítě za tržní ceny, které odpovídají jeho „zelenému“ původu.
„Ukončení zkušebního provozu očekáváme do konce roku 2023. Nyní ověřujeme funkčnost jednotlivých součástí technologie i funkčnost systému jako celku. Zároveň se odhalují drobné nedostatky, které bychom rádi do konce zkušebního období odstranili. Pro bezproblémový přechod na trvalý provoz membránové separace biometanu potřebujeme nasbírat maximum dostupných dat a zkušeností s jejím provozem,” komentuje Policar.
Biometan jako palivo pro dopravní prostředky? Na tento pohon jezdí MHD již v několika zemích světa.
Technologie si poradí i se zpracováním bioodpadu z firem a domácností
Cílem membránové separace bioplynu je nejen rozšířit možnosti využití bioplynu vzniklého během čištění odpadních vod, ale také snížit produkované emise skleníkových plynů. „Věříme, že takovéto využití bioplynu je v souladu s myšlenkou materiálové transformace a využití obnovitelných zdrojů energie i ve vodním hospodářství. Již delší dobu registrujeme poptávku ze strany municipalit i podnikatelské sféry po možnosti „legálně udat“ zbytkový materiál z výroby potravin a vytříděný odpad z domácností. V zásadě se nejedná o žádnou revoluci, spíše o evoluční vývoj, kdy se připraví technické i legislativní podmínky pro příjem vybraných druhů odpadů k transformaci na ČOV Havlíčkův Brod na obnovitelné zdroje energie, čímž dosáhneme naplnění myšlenky cirkulární ekonomiky. Jedním z našich cílů je nabídnout zákazníkům servis od dodávky kvalitní pitné vody pro výrobu potravin až po likvidaci vyprodukovaných odpadních vod a energeticky využitelných druhů odpadů,” vysvětluje Policar.
Projekt membránové separace bioCNG vyžadoval finanční investici ve výši 45 milionů korun, které poskytla ve formě úvěru Komerční banka. Další zdroje byly čerpány i z dotačních prostředků operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost.
K poslechu: Loopa Vojty Kovala o sběru a využívání kuchyňského odpadu a bioodpadu obecně.
Energetický provoz ČOV pokrývá kogenerace i tepelné čerpadlo
K energetické soběstačnosti a úsporám směřuje VaK Havlíčkův Brod i dalšími projekty, například zapojením tepelných čerpadel do provozu, vlastní fotovoltaickou elektrárnou a také dvěma kogeneračními jednotkami. První kogenerační jednotka byla na ČOV Havlíčkův Brod zapojena již v roce 2001, a to o výkonu 140 kW. Druhá kogenerační jednotka přibyla o 5 let později, a to s výkonem 170 kW. V roce 2010 následovala výstavba fotovoltaické elektrárny o instalovaném výkonu 533 kWp. V tuto chvíli vyrábí kogenerační jednotky i s fotovoltaickou elektrárnou více elektrické energie, než VaK na ČOV Havlíčkův Brod spotřebuje.
„Fotovoltaická elektrárna, jejíž kompletní výroba odchází do elektrické přenosové soustavy, přináší finanční příjem naší společnosti, zatímco kogenerační jednotky a tepelné čerpadlo zajišťují primárně dodávky tepelné a elektrické energie přímo pro ČOV Havlíčkův Brod. Odpadní teplo z kogeneračních jednotek je využíváno hlavně pro ohřev topné vody pro vyhnívací nádrže. Tepelná čerpadla se využívají pro přípravu TUV, vytápění provozní budovy a předehřev dávkovaných materiálů do vyhnívacích nádrží,” shrnuje Policar.
Jak fungují tepelná čerpadla a na co všechno se dají použít?
Budoucnost vodního hospodářství: Řešení vodního stresu a kvality pitné vody
Výzvou vodohospodářského oboru pro následující roky bude dle očekávání VaK Havlíčkův Brod především odstraňování zbytků hormonů a léčiv z odpadních vod či znovuzískávání fosforu z odvodněného kalu. „Očekávám, že již během příštího desetiletí budeme odtékající odpadní vody z vybraných ČOV recyklovat ať už na vodu užitkovou, či přímo na vodu pitnou, jak je to dnes již běžné v zemích s vysokou mírou vodního stresu,” komentuje Policar.
Pro obor vodního hospodářství roste rovněž legislativní tlak na kvalitu pitné vody, a to v postupném rozšiřování seznamu nežádoucích látek v dodávané vodě a zároveň ve formě požadavku na „dokonalejší“ vyčištění odpadních vod. „Již nyní se proto postupně zapojujeme do výzkumných projektů týkajících se analyzování druhů a množství znečišťujících látek v odtékající odpadní vodě. Jako příklad mohu uvést výzkumné práce zabývající se mikroplasty či dlouholetou spolupráci s Výzkumným ústavem bramborářským při určování bezpečné dávky čistírenských kalů pro zemědělské využití, a to z pohledu přenosu znečišťujících látek do pěstovaných plodin,” jmenuje Policar další projekty.