Νέα μέθοδος για την ενεργειακά αυτόνομη επεξεργασία υγρών αποβλήτων και διαχείριση βιοστερεών.

Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος
Πολυτεχνείο Κρήτης

Περιγραφή έργου

LIFE B2E4SustWWTP
(LIFE16 ENV/GR/000298)

Το LIFE B2E4sustainable-WWTP είναι ένα έργο επίδειξης που στοχεύει στην βελτίωση της απόδοσης του παρατεταμένου αερισμού σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) και στην προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος από τη ρύπανση που προκαλείται από τα απόβλητα των ΕΕΛ. Αυτό θα επιτευχθεί μέσω μιας καινοτόμας διαδικασίας για την αφαίρεση των στερεών πριν από τη δεξαμενή αερισμού, η οποία θα χαρακτηρίζεται από μειωμένες ενεργειακές απαιτήσεις. Επιπλέον, θα προταθεί η αξιοποίηση των παραγόμενων  βιοστερεών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (μέσω της αεριοποίησης), μειώνοντας έτσι περαιτέρω την κατανάλωση ενέργειας της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων και κατά συνέπεια τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια θα είναι επαρκής ώστε να λειτουργεί αυτοσυντηρούμενα όλη η μονάδα.

Συγκεκριμένοι στόχοι

• Βελτίωση της ποιότητας του υδάτινου περιβάλλοντος, ως αποτέλεσμα της βελτιωμένης απόδοσης των υφιστάμενων ΕΕΛ παρατεταμένου αερισμού.
• Επίτευξη της συνολική ενεργειακής αυτονομίας στην πιλοτική μονάδα επεξεργασίας.
• Βελτίωση απόδοσης των εκροών των ΕΕΛ λόγω της εκ των προτέρων απομάκρυνσης μεγάλης ποσότητας TSS και BOD.
• Μείωση ενεργειακών απαιτήσεων των υφιστάμενων ΕΕΛ παρατεταμένου αερισμού.
• Μείωση περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την διαχείριση της ιλύος με την εφαρμογή ενός καινοτόμου συστήματος επεξεργασίας ιλύος που μετατρέπει την ιλύ σε ενέργεια και ελάχιστα στερεά αδρανή απόβλητα.
• Μείωση του αποτυπώματος άνθρακα και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου λόγω της σημαντικής μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων της διαδικασίας σε συνδυασμό με την ανάκτηση της πράσινης ενέργειας από τα βιοστερεά μέσω της αεριοποίησης.
• Αφαίρεση έως και 60% των TSS σε πολύ πρώιμο στάδιο πριν από την δεξαμενή αερισμού.
• Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω αεριοποίησης 100% οργανικού άνθρακα από βιοστερεά, με παράλληλη παραγωγή αποστειρωμένων στερεών απορριμμάτων μικρού όγκου.
• Απόδειξη σκοπιμότητας αποφυγής διάθεσης της ιλύος σε μικρές και μεσαίες ΕΕΛ.
• Ενσωμάτωση της αξιολόγησης του κύκλου ζωής και των περιβαλλοντικών κινδύνων και συμβολή σε νέες μεθόδους επεξεργασίας λυμάτων.
• Παραγωγή νέων, φιλικών προς το περιβάλλον, μεθόδων για την επεξεργασία των αστικών λυμάτων.
• Προώθηση της νέας διαδικασίας στους δήμους, στις βιομηχανίες ύδρευσης και σε επενδυτές εντός Ευρώπης.
• Δυνατότητα εφαρμογής της τεχνολογίας σε άλλες ευρωπαϊκές περιοχές, για χρήση σε αστικά & βιομηχανικά λύματα.

Αναμενόμενα αποτελέσματα

1. Βελτίωση της ποιότητας του υδάτινου περιβάλλοντος, λόγω της καλύτερης απόδοσης των υφιστάμενων ΕΕΛ.
2. Μια νέα μέθοδος επεξεργασίας αστικών λυμάτων με καλύτερη απόδοση, σε σύγκριση με τη συμβατική.
3. Παραγωγή σημαντικής ποσότητας πράσινης ενέργειας που μπορεί να καταστήσει τη νέα διαδικασία αυτόνομη και να περιορίσει τη μάζα των βιοστερεών μέσω της αεριοποίησης.
4. 70% μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων, σε σύγκριση με τη συμβατική διαδικασία παρατεταμένου αερισμού.
5. Μείωση του αποτυπώματος άνθρακα κατά περίπου 44 τόνους CO2 ανά έτος από τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και από την παραγωγή πράσινης ενέργειας.
6. Παραγωγή βιοστερεών (περίπου 1 τόνος/ημέρα, σε ξηρή βάση) με χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό και υψηλή χημική ενέργεια, ικανά να παράγουν αέριο σύνθεσης και στη συνέχεια ηλεκτρική ενέργεια.
7. Παραγωγή βιοστερεών με περιεκτικότητα σε στερεά μέχρι 45%, σε σύγκριση με το 5% της πρωτοβάθμιας ιλύος.
8. Πλήρης αποστείρωση των βιοστερεών και μείωση της ιλύος στην ελάχιστη δυνατή περιεκτικότητα σε τέφρα (5-10% σε ξηρή βάση).
9. Μείωση του αποτυπώματος για την απομάκρυνση των πρωτοβάθμιων βιοστερεών, έως και 20 φορές σε σύγκριση με την πρωτοβάθμια καθίζηση.
10. Βελτίωση της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας λυμάτων λόγω χαμηλότερης συγκέντρωσης TSS και BOD.
11. Μεγάλη επιρροή στους ευρωπαϊκούς οργανισμούς ύδρευσης μέσω της εφαρμογής της νέας διαδικασίας για την αύξηση της απόδοσης των υφιστάμενων ΕΕΛ ή την εγκατάσταση της στην ευρεία αγορά σε Ευρώπη και άλλες περιοχές.

Πώς δουλεύει

Μικροκοσκίνιση

Η πρωτοβάθμια καθίζηση είναι το πρώτο βήμα επεξεργασίας σε μια κλασική μονάδα επεξεργασίας λυμάτων για την απομάκρυνση συνήθως περίπου 50-60% των TSS (Total Suspended Solids, Ολικά Αιωρούμενα Στερεά) και 30-40% του BOD (Biochemical Oxygen Demand, Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο). Ο υδραυλικός χρόνος παραμονής για την διαδικασία αυτή τυπικά κυμαίνεται μεταξύ 1,5-2,5 ώρες, άρα καταλαμβάνει ένα σημαντικό μέρος του συνολικού αποτυπώματος των συμβατικών ΕΕΛ και συχνά περιορίζει την πιθανότητα επέκτασης της υδραυλικής δυναμικότητας των υφιστάμενων εγκαταστάσεων, εάν δεν υπάρχει ελεύθερος χώρος. Η περιεκτικότητα της πρωτοβάθμιας ιλύος σε στερεά είναι μεταξύ 3-5% και μετά την αφυδάτωση μπορεί να αυξηθεί μέχρι και στο 20%.
Ωστόσο, σε συστήματα παρατεταμένου αερισμού δεν γίνεται πρωτοβάθμια καθίζηση, άρα τα λύματα εισέρχονται απευθείας στη δεξαμενή αερισμού μετά τις διεργασίες προ-επεξεργασίας. Αυτό έχει δραματική επίπτωση στην κατανάλωση ενέργειας στην δεξαμενή αερισμού, καθώς τα TSS που θα μπορούσαν να έχουν απομακρυνθεί με τον διαχωρισμό, αποδομούνται από αερόβιους μικροοργανισμούς. Έτσι, ο παρατεταμένος αερισμός θεωρείται διαδικασία με υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις και σταδιακά εγκαταλείπεται λόγω κόστους.
Μια εναλλακτική διεργασία για την απομάκρυνση των πρωτοβάθμιων στερεών είναι η χρήση κόσκινου λεπτού πλέγματος (μικροκόσκινο), το οποίο μπορεί να παράγει λάσπη με περιεκτικότητα σε στερεά έως και 45%. Η υψηλή περιεκτικότητα της ιλύος σε στερεά την καθιστά καταλληλότερη για να χρησιμοποιηθεί ως υλικό τροφοδοσίας αεριοποιητή, σε σύγκριση με την πρωτοβάθμια ιλύ (περιεκτικότητα σε στερεά (μετά την αφυδάτωση) περίπου 20%). Η μικροκοσκίνιση απαιτεί το 1/20 της περιοχής που θα καταλάμβανε μία μονάδα πρωτοβάθμιας επεξεργασίας, ενώ η λειτουργία της μπορεί να ακολουθήσει την παροχή.

Ξήρανση

Ο ξηραντής του έργου βασίζει τη λειτουργία του στην ταυτόχρονη ανάδευση και παροχή θερμού αέρα σε ιλύες. Ο θερμός αέρας παράγεται από τον αεριοποιητή. Ειδικοί αγωγοί μεταφοράς και ταυτόχρονης συνεχούς ανάδευσης εξασφαλίζουν τη σταθερότητα του υλικού στη ροή θερμού αέρα σε όλη τη διαδρομή των 12 μέτρων, 2 γραμμές ξήρανσης x 6 m η κάθε μία. Πριν από το τέλος κάθε γραμμής, αναρροφάται υγρός αέρας από το κύκλωμα αναρρόφησης. Σε κάθε γραμμή εισάγεται ζεστός και ξηρός αέρας από το σύστημα διανομής θερμού αέρα. Το κύκλωμα αναρρόφησης εκκενώνεται σε κυκλώνα για να δεσμεύσει πτητικά και ελαφρά σωματίδια. Η έξοδος της δεύτερης γραμμής, η οποία θα ήταν η τελική έξοδος του κατεργασμένου υλικού, αναμιγνύεται με το υλικό που συλλέγεται από τον κυκλώνα και κατόπιν οδηγείται στον αεριοποιητή.

Αεριοποίηση

Το αέριο προϊόν αεριοποίησης (κύριες ενώσεις: CO, H2 και μικρές ποσότητες CH4), γνωστό ως αέριο σύνθεσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για την παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. Η θερμική ενέργεια θα μπορούσε να ανακτηθεί και να χρησιμοποιηθεί για να ξηραθούν εν μέρει τα βιοστερεά πριν από την αεριοποίηση. Τα βιοστερεά που παράγονται από την μικροκοσκίνιση έχουν μεγάλες δυνατότητες αεριοποίησης και παραγωγής αερίου σύνθεσης. Η πλήρης ξήρανση των βιοστερεών δεν είναι απαραίτητη, καθώς η βέλτιστη περιεκτικότητα σε υγρασία για την αεριοποίηση είναι μεταξύ 15-20%. Τα βιοστερεά που παραμένουν στο μίγμα πρέπει να σταθεροποιηθούν, ώστε ο λόγος C/O κοντά στο 1/1. Αυτή η αναλογία είναι υπέρ του άνθρακα, ο οποίος απαιτεί υγρασία για την παροχή επιπλέον οξυγόνου.
Η αεριοποίηση είναι μια πολύ πιο αποτελεσματική διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς αποδίδει περίπου το 190% της ενέργειας που θα μπορούσε να παραχθεί από τη διεργασία αναερόβιας χώνευσης, χρησιμοποιώντας σχεδόν το 100% του άνθρακα της λάσπης, ενώ η αναερόβια χώνευση χρησιμοποιεί μέχρι 50-60%. Η αεριοποίηση είναι προτιμότερη όταν η περιεκτικότητα σε βιοστερεά είναι υψηλή (η περίπτωση του LIFE B2E4sustainable-WWTP μετά την προ-επεξεργασία με μικροκοσκίνιση). Η αναερόβια χώνευση είναι πιο ευνοϊκή για βιοστερεά με μεγάλο ποσοστό υγρασίας (80%), αλλά τα υπολείμματα της περιέχουν ένα σχετικά μεγάλο κλάσμα οργανικής ύλης που απαιτεί περαιτέρω επεξεργασία.

οι συνεργάτες μας

τοποθεσία έργου & συνεργατών
11-09-2018

Οι συνεργάτες του LIFE επισκέφθηκαν τον αεριοποιητή του έργου.

11-09-2018

Συνάντηση LIFE με εκπρόσωπο της NEEMO-οικονομικός & διαχειριστικός έλεγχος.

τελευταία νέα από το ημερολόγιο του έργου

Μετάβαση στο ημερολόγιο του έργου
Powered by HOTSoft.gr - websites, mobile apps & networks