Čistenie vody prechádza výraznou premenou a na celom svete nadobúda na význame. Voda je čoraz vzácnejšia komodita. Najmä v chudobnejších krajinách nie je k dispozícii v dostatočnom množstve. Prekážky sú čoraz závažnejšie aj v dôsledku rastúceho dopytu zo strany priemyslu, poľnohospodárstva a výroby energie. Hoci problémy, ako je nedostatok vody, majú v Nemecku len obmedzený význam, zodpovedný prístup k vode, ktorý šetrí jej zdroje, je dôležitou otázkou z hľadiska budúcnosti. Čistenie vody hrá kľúčovú úlohu v otázke dostupnosti vody. Približne 80 percent odpadovej vody na celom svete sa dnes vôbec nespracúva, hoci v mnohých prípadoch by jej čistenie bolo technicky možné. Z dlhodobého hľadiska teda existuje značný potenciál na výrazné zníženie úrovne spotreby vody v priemysle.
Zároveň sa kladie dôraz aj na energetickú účinnosť,najmä v priemyselných krajinách. Z dôvodu procesov v prevzdušňovacích nádržiach, ktoré si vyžadujú veľa energie, sa čistiarne odpadových vôd považujú za skutočných žrútov energie. Na pozadí ambicióznych cieľov v oblasti ochrany klímy a rastúcich cien energie sa energetická účinnosť pri čistení vody stane jednou z hlavných otázok budúcnosti.
Je zrejmé, že najmä v oblasti energetických technológií pre nádrže na čistenie odpadových vôd už spoľahlivé technológie na trvalo udržateľné zníženie spotreby energie existujú a sú veľmi atraktívne pre ich prevádzkovateľov. Investície do modernej technológie vetrania sa veľmi rýchlo vyplácajú a zlepšujú účinnosť čistiarne bez zbytočných výdavkov, najmä v prípade starších čistiarní odpadových vôd. Čistenie vody bude mať v budúcnosti ďalekosiahly potenciál na zmiernenie nedostatku vody, podporu zodpovedného hospodárenia so surovinami a zníženie spotreby energie. Príkladom s veľkým potenciálom do budúcnosti je výroba energie z odpadových vôd.
Jednou z najvýznamnejších tém v oblasti čistenia vody v budúcnosti bude výroba energie z odpadovej vody. Každý kubický meter odpadovej vody obsahuje štvornásobné množstvo energie použitej na čistenie tejto vody. Z čisto teoretického hľadiska by preto mohla čistiareň odpadových vôd vyrábať viac energie, než jej spotrebuje. Princíp tohto tvrdenia je jednoduchý: Pevné látky obsiahnuté v odpadových vodách, ako sú exkrementy, toaletný papier alebo iné častice, možno všeobecne použiť v zariadeniach na spracovanie bioplynu na výrobu elektrickej energie a tepla. Technológie pre tento proces sa už úspešne používajú, ale stále existuje veľa priestoru na ich rozšírenie. Z tohto dôvodu sa v súčasnosti skúmajú a testujú nové technológie zamerané na zvýšenie spaľovania kalov vo forme prototypov. Výsledky sú veľmi nádejné.
Skôr ako sa naplno využije potenciál odpadovej vody pri výrobe energie, je však potrebné prekonať mnohé prekážky. Jednou z výziev je výrazné zvýšenie percenta pevných látok, ktoré sa dajú extrahovať z odpadovej vody pred samotným procesom čistenia. Dá sa to dosiahnuť napríklad pridaním polymérov, ktoré spôsobujú zhlukovanie kalu.
Energetická účinnosť je najdôležitejšou témou v oblasti čistenia vody v budúcnosti. Na jednej strane sa prevádzkovatelia čistiarní odpadových vôd neustále stretávajú s čoraz prísnejšou environmentálnou reguláciou zo strany politikov. Na druhej strane musia zavádzať opatrenia na potlačenie stúpajúcich cien elektrickej energie. Na pochopenie významu energetickej účinnosti v nádržiach na čistenie odpadových vôd pomôže príklad energetickej bilancie čistiarne.
Zhruba 10 200 čistiarní odpadových vôd v Nemecku spotrebuje ročne približne 4 400 gigawatthodín (GWh) elektrickej energie. To zodpovedá špecifickej spotrebe 35 kWh/ekvivalent populácie za rok. Čistiarne odpadových vôd sú teda stále zodpovedné za asi 0,7 % energie, ktorá sa v Nemecku spotrebuje.
Ukazuje sa, že hlavným spotrebiteľom energie takmer všetkých čistiarní odpadových vôd s kalovými procesmi je jednoznačne prevzdušňovanie. Kým percento energie, ktorú spotrebujú čistiarne s aeróbnou stabilizáciou kalu, sa pohybuje medzi 60 a 80 %, v čistiarňach s vyhnívaním kalov je to stále okolo 50 %. Energiu navyše spotrebúvajú aj ďalšie procesy, ktoré nie sú také významné ako kalový proces. Stručný prehľad hlavných odberateľov energie:
Pohľad na priemernú spotrebu energie týchto čistiarní naznačuje, že najväčší potenciál na zníženie spotreby energie spočíva v prevzdušňovaní prevzdušňovacích nádrží a v neustále pracujúcich čerpacích staniciach, napríklad na vstupnom, strednom zdvíhacom mechanizme a v internej recirkulácii. Prevzdušňovanie prevzdušňovacích nádrží hrá najdôležitejšiu úlohu, a preto sa na tento krok podrobne pozrieme neskôr.
Zvyšovanie energetickej účinnosti prevzdušňovacích nádrží a používanie kalov alebo vyhnívacích plynov na výrobu energie a tepla nie sú jediné opatrenia na ceste k čisteniu vody v budúcnosti. Ďalší potenciál spočíva, napríklad, v integrácii obnoviteľných zdrojov energie do energetických systémov čistiarní odpadových vôd.
Možnosťou je, napríklad, inštalácia solárnych článkov alebo veterných turbín v areáli čistiarne odpadových vôd, ktoré vylepšia pomer generovanej energie k celkovej spotrebe energie. Zároveň treba, samozrejme, pamätať na to, že tieto opatrenia podliehajú rovnakým obmedzeniam ako v iných závodoch a ziskovosť investície závisí od prevládajúcich podmienok, akými sú miestne slnečné a veterné podmienky. Aj keď je využitie slnečných kolektorov na výrobu tepla osobitne zaujímavé pre čistiarne bez vyhnívania kalu, tento prístup bude v budúcnosti pravdepodobne hrať iba podriadenú úlohu. Čistiarne so stabilizáciou aeróbneho kalu majú zvyčajne už v lete k dispozícii prebytok tepla a toto opatrenie by teda bolo pre tento typ čistiarne odpadových vôd zbytočné. Ďalšie opatrenia na zabezpečenie energeticky účinného čistenia vody v budúcnosti sa snažia využiť vodnú energiu na vstupoch a výstupoch čistiarní odpadových vôd. Tento prístup má však iba obmedzený potenciál, pretože dostupná výška pádu je nízka a množstvo vyrobenej energie sa nevyrovná vynaloženému úsiliu a nákladom.
Najmä v prípade väčších čistiarní so spaľovaním kalov sa odporúča ako ďalší zdroj paliva na zvýšenie energetickej účinnosti použiť zvyšky z hrablice. Potenciál tejto technológie však obmedzuje použitie pračiek zvyškov z hrablice, ktoré redukujú hromadenie zvyškov.
z dôvodu vysokej spotrebe energie. V závislosti od čistiarne odpadových vôd predstavuje proces prevzdušňovania 60 až 80 % z celkovej energetickej potreby, a preto je prevzdušňovanie pre čistenie v budúcnosti zvlášť dôležité.
Ak chceme pochopiť, prečo prevzdušňovacie nádrže spotrebúvajú toľko energie, musíme sa pozrieť na procesy v biologickom čistiacom systéme. Prevzdušňovacie nádrže zbavujú mechanicky predbežne očistenú odpadovú vodu organických látok, ako sú fosforečnany a zlúčeniny dusíka. Za tento rozklad sú zodpovedné mikroorganizmy, ako sú baktérie v prevzdušnenom kale.
Prvým krokom pri biologickom odstraňovaní fosfátov z odpadovej vody je udržanie nízkeho obsahu kyslíka v prvej časti nádrže. Následne sa prostredníctvom stlačeného vzduchu do odpadovej vody privedie veľké množstvo kyslíka. Baktérie sa vďaka kyslíku rýchlo množia a keď sa fosfáty spoja s rozpusteným zrážadlom, viažu sa na biologický kal. Kal sa potom rozloží v nádržiach na sekundárnu úpravu a môže sa priviesť späť do prevzdušňovacích nádrží alebo do systému na spracovanie kalu. Tento proces pri zavádzaní veľkého množstva stlačeného vzduchu využíva veľké množstvo energie.
Výzvou pre prevzdušňovaciu technológiu je hlavne zabezpečenie dodávky vzduchu podľa spotreby tak, aby dokázala pracovať s nezanedbateľnými výkyvmi profilov zaťaženia a rôznymi úrovňami kontaminácie. Staršie čistiarne odpadových vôd sú často vybavené dúchadlovými technológiami, ktoré vždy poskytujú rovnaké množstvo kyslíka bez ohľadu na stav dodávky, aj keď to nie je vždy potrebné. Úlohou je teda na jednej strane implementovať prevzdušňovanie na základe spotreby a na druhej strane čo najúčinnejšie zásobovať rozpätie čiastočného zaťaženia záťažového profilu.
Pri efektívnom privádzaní energie do prevzdušňovacích nádrží sa spoločnosť AERZEN spolieha na portfólio produktov, ktoré tvorí jedna alebo viacero technológií dúchadiel implementovaných podľa individuálnych požiadaviek každej čistiarne odpadových vôd. Tento prístup pomáha dosiahnuť maximálnu účinnosť a plne využiť potenciál úspor.
Portfólio tvoria Turbodúchadlá, objemové dúchadlá a kompresory s rotačnými piestami. Výhody sú jednoznačné: Každá z týchto technológií má individuálne výhody a silné stránky, ktoré sa dajú prispôsobiť jednotlivým požiadavkám. Napríklad turbodúchadlá majú pôsobivú energetickú účinnosť z hľadiska konštrukcie. Rotačné piestové stroje vynikajú možnosťami nastavenia a takmer nemennou účinnosťou pri čiastočnom zaťažení. Kompresor s rotačnými piestami spája ako hybrid výhody technológie dúchadla a kompresora do jedného systému. V závislosti od použitia je vhodné zvoliť pre konkrétny prípad kombináciu rôznych technológií alebo najúčinnejšiu technológiu. Zároveň je možné inštalovať nielen rôzne technológie, ale aj rôzne veľkosti. Ďalší potenciál úspor možno dosiahnuť, ak sa tento prístup skombinuje s inteligentným globálnym riadiacim systémom.
Skúsenosti ukazujú, že s optimalizovaným prevzdušňovaním možno dosiahnuť výraznú úsporu energie. Napríklad po inštalácii turbodúchadla a hybridu Delta od spoločnosti Aerzen sa čistiarni odpadových vôd Rheda-Wiedenbrück podarilo ročne ušetriť 40 000 EUR v nákladoch na energiu.
STRÁNKY NA TÉMU ODPADOVEJ VODY:Úprava vody a čistenie odpadovej vody | Výkony prevádzkovateľov čistiarní odpadových vôd | Prípadové štúdie | Performance³ | Wastewater treatment guide | Kalkulačka výkonu
