Vandens valymo sektorius yra didelių pokyčių įkarštyje ir įgyja vis didesnę reikšmę visame pasaulyje. Vanduo yra vis mažėjantis išteklius ir jo nepakanka ypač skurstančių šalių žmonėms. Didėjanti paklausa iš pramonės, žemės ūkio ir energijos gamybos sektorių lemia vis didesnį trūkumą. Net jei pas mus tokios problemos kaip vandens trūkumas daro nedidelę įtaką, išteklių taupymas ir atsakingas vandens naudojimas yra ateičiai svarbus klausimas. Pagrindinis vaidmuo tenka vandens prieinamumui vandens valymo sektoriuje. Maždaug 80 procentų nuotekų visame pasaulyje vis dar nėra valomos, nors tai dauguma atvejų techniškai yra įmanoma. Ilgainiui yra daug galimybių žymiai sumažinti vandens suvartojimą pramonėje.
Tuo pačiu metu – ypač išsivysčiusiose šalyse – energijos vartojimo efektyvumo klausimas kelia didžiausią susirūpinimą. Nuotekų valymo įrenginiai visų pirma dėl energijai imlių procesų aeracijos rezervuare laikomi energijos „rijikais“. Atsižvelgiant į plataus užmojo kovos su klimato kaita tikslus ir kylančias elektros energijos kainas, vandens valymo energijos vartojimo efektyvumas bus viena pagrindinių ateities temų.Ypač nuotekų valymo įrenginių energetikos technologijos srityje galima pastebėti, kad patikimos technologijos tvariai energijos sąnaudoms mažinti jau egzistuoja ir, valdytojo požiūriu, yra ekonomiškai itin patrauklios. Investicijos į šiuolaikinę vėdinimo technologiją atsiperka labai greitai, ypač senesniuose vandens valymo įrenginiuose ir be didesnių pastangų pagerina nuotekų valymo įrenginių efektyvumą. Vandens valymas ateityje turi didelį potencialą vandens stygiui sumažinti, žaliavoms atsakingai vartoti ir energijos sąnaudoms sumažinti. Energijos gavimas iš nutekamųjų vandenų – tai didelio ateities potencialo pavyzdys.
Viena pagrindinių ateities temų vandens valymo sektoriuje yra energijos vartojimo efektyvumas. Kiekviename nutekamųjų vandenų kubiniame metre yra keturis kartus daugiau energijos, nei kainuoja šių nuotekų valymas – teoriškai nuotekų valymo įrenginys pagamina daugiau energijos nei sunaudoja. Šio svarstymo principas yra paprastas: nutekamuosiuose vandenyse esančios kietosios dalelės, pvz., ekskrementai, tualetinis popierius ar kitos dalelės, biodujų įrenginyje iš esmės gali būti naudojamos elektros energijai ir šilumai gaminti. Šiam procesui naudojamos technologijos jau sėkmingai naudojamos, tačiau vis dar yra didelis plėtros potencialas. Dėl to šiuo metu tiriamos naujos technologijos, kurios yra skirtos nuotekų dumblo deginimui didinti ir išbandomos kaip prototipai.
Vis dar yra nemažai kliūčių, kurias reikia įveikti, kol energijos gamybos iš nutekamųjų vandenų potencialas bus išnaudotas. Vienas iš iššūkių – tai kietųjų dalelių kiekio, kurį iš nutekamųjų vandenų galima pašalinti prieš faktinį nuotekų valymą, žymus padidinimas. Tai gali būti padaryta, pavyzdžiui, pridedant polimerų, kurie skatina dumblo sukritimą.
Ateityje labai svarbus vandens valymo klausimas visų pirma yra energijos vartojimo efektyvumas. Viena vertus, nuotekų valymo įrenginių valdytojai susiduria su vis griežtesniais politikų keliamais aplinkos apsaugos tikslais, kita vertus, naudodami energijos vartojimo efektyvumo priemones jie turi mažinti kylančias elektros kainas. Norint suprasti energetinio efektyvumo svarbą nuotekų valymo įrenginiuose, verta pasidomėti nuotekų valymo įrenginių energijos balansu.
Maždaug 10 200 Vokietijoje įrengtų nuotekų valymo įrenginių iš viso per metus apytiksliai sunaudojama 4 400 gigavatvalandžių (GWh) elektros energijos – tai atitinka specifinį 35 kWh / GE suvartojimą per metus. Nuotekų valymo įrenginiai iš viso sunaudoja 0,7 % dalį energijos Vokietijoje.
Beveik visuose nuotekų valymo įrenginiuose nustatyta, kad aeracija yra bene svarbiausias vartotojas. Jei įrenginiams su aerobiniu dumblo stabilizavimu reikia 60–80 % bendro suvartojamos elektros energijos kiekio, įrenginiams, kuriuose dumblas pūdomas, energijos vis dar reikia apie 50 %. Yra ir kitų energijos vartotojų, tačiau jų svarba neprilygsta aeracijos proceso svarbai. Svarbiausių elektros energijos vartotojų apžvalga:
Pažvelgus į vidutinį šių įrenginių energijos suvartojimą, matyti, kad yra didelis potencialas mažinant energijos poreikį, ypač aeruojant aeracijos rezervuarą ir nuolat veikiančiose siurblių stotyse, pvz., padavimo įrenginyje, tarpiniuose keltuvuose ar vidiniame cirkuliacijos procese. Visų pirma aeracijos rezervuarų aeravimas vaidina svarbų vaidmenį, todėl vėliau šis aspektas dar kartą bus išsamiai aptariamas.
Nuotekų dumblo arba rūgimo metu išsiskiriančių dujų naudojimas energijai ir šilumai gauti bei efektyvumo didinimas aeracijos rezervuaruose nėra vienintelės priemonės, kurios bus ateityje naudojamos vandens valymo sektoriuje. Daugiau galimybių yra, pavyzdžiui, integruojant atsinaujinančiųjų išteklių energijos šaltinius į nuotekų valymo įrenginio energetinę sistemą.
Pavyzdžiui, vietoje nuotekų valymo įrenginių galima įdiegti saulės elementus arba vėjo jėgainių įrangą, kad būtų dar labiau padidinta sava energijos gamybos dalis bendrai suvartojamos elektros energijos kiekyje. Šiuo atveju, žinoma, būtina turėti omenyje, kad šioms priemonėms taikomos tos pačios ribinės sąlygos, kaip ir kitose vietose, ir kad ekonominis investicijų perspektyvumas priklauso nuo vyraujančių sąlygų, pvz., vietinės saulės spinduliuotės ir vėjo poveikio.
Saulės energijos kolektorių naudojimas šilumai gaminti ypač svarbus ir sistemose, kuriose nėra nuosėdų pūdymo, tačiau ateityje tikėtina, kad tai atliks antraeilį vaidmenį. Aerobinį dumblą stabilizuojančiuose įrenginiuose vasaros metu paprastai būna šilumos perteklius, o tai reiškia, kad šiems nuotekų valymo įrenginiams tokia priemonė neturi jokios įtakos. Kitų energijos vartojimo efektyvumo projektavimo priemonių tikslas – nuotekų valymo įrenginio įtekančiame ir ištekančiame sraute naudoti hidroenergiją. . Tačiau šio principo galimybės dėl esamo mažo kritimo aukščio taip pat yra ribotos, o energijos gamyba yra visiškai neproporcinga išlaidoms.
Ypač naudojant didesnius įrenginius, deginančius nuotekų dumblą, norint toliau tolesniam didinti vartojimo efektyvumą, vertėtų naudoti nuogriebas kaip kurą iš atliekų. . Tačiau šios technologijos galimybes riboja naudojami nuotekų nuogriebų plautuvai, kurie mažina nuotekų atliekas.
Priemonės biologinės aeracijos srityje dėl didelių energijos sąnaudų yra ypač patrauklus būdas ekonominiam efektyvumui padidinti. Kadangi priklausomai nuo nuotekų valymo įrenginio, 60–80 % viso energijos reikia aeracijai, aeracijos procesas ateityje turės ypatingą reikšmę vandens valymo sektoriuje.
Norėdami suprasti didelių energijos sąnaudų aeravimo rezervuare priežastį, trumpai apžvelgsime biologinio valymo įrenginio procesus. Aeracijos rezervuare iš mechaniškai iš anksto išvalytų nuotekų pašalinamos ištirpusios organinės medžiagos bei fosfatai ir azoto junginiai. Šį skaidymą atlieka mikroorganizmai, pvz., bakterijos, aktyvusis dumblas.
Kad būtų galimas pirmasis biologinio fosfatų pašalinimo etapas iš nuotekų, pirmoji rezervuaro dalis yra palaikomas deguonies trūkumas. Tada į nuotekas paduodama ypač daug deguonies pučiant suslėgtąjį orą. Naudojant deguonį bakterijos greitai dauginasi ir, papildomai naudojant ištirpusį nusėdinimo agentą, skatina fosfato jungimąsi prie biologinio dumblo. Tada biologinis dumblas nusėda antriniame nusodintuve ir gali būti transportuojamas į aeracijos rezervuarą arba į dumblo tvarkymo rezervuarą. Didelės šio proceso energijos sąnaudos yra susijusios su didelio suslėgtojo oro kiekio padavimu.
Pagrindinis aeravimo technologijos uždavinys yra susitvarkyti su dideliais apkrovos svyravimais ir kintančiu nešvarumo lygiu tiekiant poreikius atitinkantį oro kiekį. Senesniuose nuotekų valymo įrenginiuose dažnai įrengiamos orpūčių technologijos, kurios, nepaisant poreikių, visada tiekia vienodą deguonies kiekį – nors tai nėra visada būtina. Todėl, viena vertus, iššūkis yra įdiegti poreikius atitinkančią aeraciją ir, kita vertus, kiek galima efektyviai valdyti dalinius apkrovos diapazonus.
Įmonė AERZEN, siekdama sutaupyti energijos aprūpinant aeracijos rezervuarą, siūlo produktus, kuriuos sudaro viena ar kelios pūtimo technologijos ir kurie naudojami atsižvelgiant į individualius atitinkamos nuotekų valymo įrenginių poreikius. Dėl tokios praktikos pavyksta nuolat pasiekti įmanomą geriausią efektyvumą ir optimaliai naudotis taupymo galimybe.
Rinkinį sudaro Turbininis ventiliatorius, Rotacinė stūmoklinė orpūtė ir Rotorinis kompresorius . Akivaizdūs pranašumai: kiekviena technologija turi savo pranašumų ir stipriųjų pusių, kurios atitinkamai gali būti pritaikytos prie individualių reikalavimų. Pavyzdžiui, turbininės orpūtės išsiskiria itin dideliu energetiniu efektyvumu projektavimo taške, rotacinės stūmoklinės orpūtės pranašumas yra valdymo diapazonas ir beveik pastovus efektyvumas dalinės apkrovos srityje. Rotorinis kompresorius – hibridas – apjungia vienoje sistemoje orpūtės ir kompresoriaus technologijų pranašumus. Priklausomai nuo naudojimo, prasminga rinktis įvairias technologijas arba atitinkamai efektyviausią technologiją. Gali būti įdiegtos ne tik įvairių technologijų, bet ir įvairių konstrukcinių dydžių. Jei ši metodika dar susiejama su išmaniuoju tinklo valdymu, atsiranda kitų energijos taupymo galimybių.
Praktika rodo: energijos taupymas užtikrinant optimalią aeraciją yra žymus. Pavyzdžiui, Rėdos-Vydenbriuko nuotekų valymo įrangoje įdiegus AERZEN turbininę orpūtę ir „Delta Hybrid“buvo sutaupyta 40 000 eurų per metus.
TEMOS „NUOTEKŲ VALYMAS“ PUSLAPIAI:
Vandens ir nuotekų apdorojimas | Paslaugos nuotekų valymo įrenginių naudotojams | Paskirties pavyzdžiai | „Performance³“ | Nuotekų apdorojimo vadovas | Efektyvumo skaičiuotuvas
