Kontakt

Ekotop
64-920 Piła, ul. Wawelska 25/1
tel. +48 67 215 36 89
fax +48 67 353 30 19
tel. kom. +48 603 363 469
ekotop@ekotop.eu

Forum Eksploatatora 2/2012 - Słoneczne i hybrydowe suszarnie osadów, nasze doświadczenia

Słoneczne i hybrydowe suszarnie osadów – nasze doświadczenia


Dr inż. Roman Sobczyk
Dr inż. Małgorzata Sypuła

Szukanie rozwiązań gospodarki osadami ściekowymi jest aktualnie jednym z ważniejszych zadań większości oczyszczalni ścieków. Organizowane seminaria z tego zakresu zawsze znajdują chętnych, liczących na znalezienie wyjątkowej technologii, umożliwiającej pozbycie się uciążliwego problemu. Jak do tej pory zarówno za granicą, jak i w kraju brak jest „złotego środka” będącego uniwersalnym rozwiązaniem często wstydliwego problemu, z którym podobno większość oczyszczalni w kraju z powodzeniem sobie radzi. Artykuł prezentuje doświadczenia specjalistów z firmy EKOTOP z zaprojektowanych i zrealizowanych słonecznych i hybrydowych suszarni osadów ściekowych.

Jedną z wielu oferowanych przez nas technologii przetwarzania osadów jest suszenie w suszarniach słonecznych, bądź hybrydowych. Ostatnie siedem lat zaowocowało zaprojektowaniem i wdrożeniem wielu rozwiązań tego typu, bazujących wyłącznie na energii słonecznej, bądź wspomaganych innymi, dostępnymi na oczyszczalniach źródłami energii. W ubiegłym roku oferowane przez nas technologie zaprezentowaliśmy w kilku innych krajach w ramach misji handlowych projektu GreenEvo.

Obserwacje rynku wyraźnie wskazują, iż tematyka suszenia osadów z wykorzystaniem energii odnawialnych staje się coraz modniejsza i wzbudza coraz większe zainteresowanie, a fakt, że są to nowości, rodzi wiele wątpliwości i zapytań potencjalnych przyszłych użytkowników takich instalacji. Dlatego też w niniejszym artykule postaramy się kilka z nich wyjaśnić.

Każdy nowy projekt dawał nam większe doświadczenie zarówno w kwestii weryfikacji technologii, doboru urządzeń, jak i przyszłego wykonawstwa. Zaprojektowane przez EKOTOP suszarnie wykorzystują różne przerzucarki osadów i różne systemy suszenia. Mieliśmy okazję zapoznania się z innymi niż projektowane przez nas do tej pory przykładami słonecznych suszarni. Zebraliśmy dziesiątki publikacji z badań i doświadczeń związanych z tą tematyką. Wspólnie z Uniwersytetem Technologiczno - Przyrodniczym w Bydgoszczy przeprowadziliśmy badania nad higienizacją osadów w suszarniach słonecznych typu nawowego.

Celem badań było określenie przydatności technologii słonecznego suszenia do higienizacji komunalnych osadów ściekowych. Przeprowadzona jej walidacja mikrobiologiczna w oparciu o zachowanie się wybranych drobnoustrojów w trakcie procesu, umożliwiła oszacowanie ryzyka kontaminacji środowiska w następstwie zastosowania suszu osadowego do celów nawozowych. Wielosezonowe badania dowiodły, że przyjęty model badawczy oparty o inaktywację wybranych drobnoustrojów patogennych i jaj pasożytów jelitowych pozwala na walidację metody słonecznego suszenia w układzie ciągłym i przewidywania jakości higienicznej uzyskiwanego „produktu” – suszu osadowego.

Stwierdzono, że słoneczne suszenie osadów jest technologią o niskiej skuteczności higienizacji osadów, nie dającą gwarancji uzyskania materiału stabilnego, pozbawionego chorobotwórczych mikroorganizmów wskaźnikowych. W praktyce oznacza to, że nie zapewnia ona odpowiedniego przygotowania osadów do zastosowania w rolnictwie, rozumianym jako uprawa wszystkich płodów rolnych przeznaczonych do bezpośredniego spożycia oraz do produkcji pasz. Również badania przeprowadzone przez innych badaczy potwierdzają brak jednoznacznych, pozytywnych wyników eliminacji szkodliwej mikroflory w poszczególnych porach roku wykonywanych w suszarniach zlokalizowanych w różnych warunkach klimatycznych (Europa, Australia, Ameryka Północna). Jest to bezsporne potwierdzenie, że technologia słonecznego suszenia nie może być uznana za skuteczną technologię higienizacji osadów, bezpieczną dla środowiska.

Suszarnie słoneczne nie załatwiają ostatecznie problemu zagospodarowania osadów. Suszenie osadów to zaledwie zmniejszenie masy i objętości osadu, ale czy tylko tyle? Okazuje się, że jednak nie. Pozbawienie osadów wody, to przede wszystkim zwiększenie zawartości suchej masy, zmniejszenie uciążliwości zapachowej, zdolności do zagniwania, łatwiejszy transport, magazynowanie. Suszenie to stadium przygotowujące osady do energetycznego wykorzystania, jednakże ze względu na niepewność higienizacji, co akcentowaliśmy na wstępie, na pewno nie do rolniczego.

Podczas projektowania pierwszej słonecznej suszarni osadów, która miała funkcjonować jako hybryda słuszne okazało się powiedzenie, że „diabeł tkwi w szczegółach” oraz, że należy rozwiązać i powiązać ze sobą szereg zagadnień począwszy od zagospodarowania terenu, ciągów komunikacyjnych, elektryki, automatyki, konstrukcji, poprzez wentylację, ogrzewaną posadzkę, kwestię pozyskania i dostarczenia ciepła, załadunek i rozładunek osadu, jak również uzyskanie założonego efektu technologicznego. Wbrew pozorom projektowanie słonecznych suszarni nie polega na powielaniu gotowych schematów bądź szablonów. Każdorazowo są to indywidualne rozwiązania ściśle dopasowane do specyfiki danej oczyszczalni (proces technologiczny, układ obiektów, konfiguracja w terenie, warunki gruntowe, klimatyczne i wiele innych). Czynne uczestnictwo w każdym etapie procesu budowlanego, pozwoliło nam uczyć się na własnych błędach i zdobywać bardzo cenne doświadczenie, dzięki czemu każdy kolejny projekt suszarni osadów wyposażany jest przez nas w coraz lepsze i sprawniejsze rozwiązania ułatwiające realizację instalacji, bądź późniejszą eksploatację suszarni.

Równie cenne uwagi zamawiających i spostrzeżenia z eksploatacji zaprojektowanych przez nas obiektów pozwoliły nam na weryfikację i ulepszanie proponowanych przez nas rozwiązań projektowych, jak i wyposażenia suszarni. Standardem przyjętym na oczyszczalniach ścieków stają się urządzenia wykonane ze stali nierdzewnej. Zaletą takich urządzeń jest zdecydowanie dłuższa żywotność i odporność na korozję w środowisku wilgotnym i agresywnym jakim jest oczyszczalnia. Suszarnie słoneczne osadów też należą do obiektów, w których warunki sprzyjają korozji ze względu na wilgotność. Sugerowanie, że suszarnie to obiekty dobrze wentylowane i wyposażanie ich w urządzenia ze stali nierdzewnej jest nadgorliwością, nie do końca jest prawdziwe. Przecież hale suszarnicze przyjmują do suszenia wilgotne osady, które w wyniku kilku-kilkunastodniowego procesu pozbawiane są dziesiątek, o ile nie setek ton wody (z zawartymi w niej różnymi substancjami zwiększającymi agresywność) poprzez jej odparowywanie. Logicznie rzecz biorąc, woda ta zanim wydostanie się na zewnątrz hali, ma kontakt z wnętrzem suszarni i wszystkimi jej urządzeniami. Zatem w praktyce wyposażenie suszarni w urządzenia odpowiedniej jakości może stanowić kluczową rolę na etapie jej funkcjonowania i sprawnej, bezawaryjnej eksploatacji.

Specyficzne uwarunkowania niektórych oczyszczalni pozwalają na wykorzystanie innych dostępnych źródeł darmowej energii do wspomagania suszenia osadów w suszarniach słonecznych. Pierwsza z opracowanych przez nas instalacji hybrydowych w Iławie posiada ogrzewaną posadzkę zasilaną ciepłem ze spalania biogazu, ciepłem uzyskiwanym z pompy ciepła, ciepłem z układu chłodzenia kogeneratora. Projekt w pierwotnym kształcie zakładał również sprzężenie układu z baterią kolektorów słonecznych. Sam fakt, że suszarnia wyposażona została w ogrzewaną posadzkę umożliwia zamienne wykorzystywanie dostępnych w danym momencie źródeł. W przypadku jej braku wykorzystanie wspomagania wymagałoby doposażenia suszarni w dodatkowe instalacje do ogrzewania powietrza w hali. Staramy się przekonywać potencjalnych inwestorów do realizacji suszarni wyposażonych w ogrzewanie podłogowe, nawet wtedy kiedy oczyszczalnia nie posiada na dzień dzisiejszy możliwości produkcji „taniego ciepła”. Na etapie realizacji suszarni jest to zaledwie niewielki, dodatkowy koszt izolacji termicznej posadzki i układu rur grzejnych, co w całokształcie inwestycji oznacza zaledwie kilkuprocentowe zwiększenie kosztów. Wprowadzenie takiego systemu ogrzewanej posadzki w późniejszym etapie może okazać się bardzo kosztowne, o ile w ogóle technicznie będzie możliwe. W przypadku wspomagania suszenia ogrzewaną posadzką należy jednak pamiętać o tym, że sprawdzonym i jedynym sposobem skutecznego wykorzystania tego układu jest suszenie cienkowarstwowe. Załadunek osadów grubymi warstwami, szczególnie w okresach zimowych, bez możliwości szybkiego dogłębnego mieszania składowanego złoża doprowadzić może do ich zagnicia i wydzielania odorów, co stanowić będzie przyczynę uciążliwości zapachowych terenu oczyszczalni, jak i jej najbliższego sąsiedztwa.

Z pełną odpowiedzialnością możemy również powiedzieć, że w przypadku ogrzewanej posadzki nie dochodzi do przyklejania, przypiekania czy przypalania się osadów. Opinie o rzekomym spiekaniu osadów, czy przypalaniu ich do posadzki w suszarniach wyposażonych w ogrzewanie podłogowe są mocno przesadzone i niepoparte żadnymi przykładami. W załączeniu pokazujemy kilka fotografii z suszarni posiadających ogrzewanie podłogowe. Trudno doszukać się tu przyklejonego osadu, a jest on raczej w formie luźnych granulek.

Zapewnienia nt. możliwości suszenia osadów wyłącznie energią słoneczną (dzięki efektowi cieplarnianemu) przez cały rok do stałego poziomu nawet 90% suchej masy są również mocno przesadzone. Uzyskanie takiego, a nawet wyższego stopnia wysuszenia osadów w miesiącach letnich (czerwiec, lipiec, sierpień) jest jak najbardziej możliwe. Biorąc pod uwagę pozostałe miesiące roku jest to bardzo wątpliwe i nigdy jak do tej pory nie osiągalne w żadnej ze znanych nam, funkcjonujących suszarni słonecznych. Operowanie pojęciem „średnia ważona” niestety nijak ma się do gwarancji uzyskania tak wysokiego poziomu suchej masy na przestrzeni każdego miesiąca roku wyłącznie dzięki efektowi cieplarnianemu, nawet przy przewymiarowanym ciągu technologicznym i wyjątkowo sprzyjającym klimatycznie roku. Przedstawianie suchej masy osadów za pomocą średniej ważonej możliwe byłoby do przyjęcia jeśli wszystkie wagi w poszczególnych miesiącach byłyby równe. Wówczas średnia ważona jest równa średniej arytmetycznej. W innym przypadku dane, którym przypisano większe wagi mają większy udział w określeniu średniej ważonej niż dane, którym przypisano mniejsze wagi i to już można uznać jako świadomą manipulację w celu przedstawienia problemu w odpowiednim, korzystnym dla siebie świetle. Pamiętajmy, że słoneczne suszarnie to nie przemysłowe instalacje gwarantujące uzyskiwanie stałego efektu. Ich funkcjonowanie uzależnione jest od warunków pogodowych, zwłaszcza w przypadku kiedy mamy do czynienia ze słabo odwodnionymi czy nieustabilizowanymi osadami. Nieprawdą jest, że suszarnia słoneczna bazująca wyłącznie na efekcie cieplarnianym gwarantowała będzie nieprzerwanie w ciągu roku stały poziom wysuszenia osadów. Brak dodatkowego systemu wspomagającego bądź utrzymującego suszenie w ciągu całego roku powoduje, że wahania suchej masy uzyskiwanego osadu będą znaczące. Szczególnego znaczenia nabiera to zimą. Osady magazynowane w suszarniach stanowiących „magazyn osadów” po prostu zamarzają w okresie niskich temperatur i praktycznie nie ulegają suszeniu. Gruba warstwa magazynowanych osadów uniemożliwia skuteczne odparowywanie z niej wody, a ich wierzchnia warstwa, która odbiera wilgoć od warstw niższych szybko zamarza uniemożliwiając pracę przerzucarki. Inaczej rzecz się ma w suszarniach ze wspomaganiem procesu ogrzewaną podłogą, w których osady suszone są cienką warstwą, a dodatkowo zastosowana została funkcja recyrkulacji osadu polegająca na mieszaniu suchego osadu z wilgotnym zadanym na początek układu. Opisywaliśmy tę sytuację w artykule o suszarni w Kłodzku. Wprowadzane osady o zawartości 76% wody mieszane są z osadami suchymi z końca hali o zawartości zaledwie 24% wody dzięki czemu na początku układu suszenia mamy osad już wstępnie mniej wilgotny, a co najważniejsze o strukturze gruzełkowatej. Praktycznie jest to rozściełany cienką warstwą osad o konsystencji ziemistej, z której woda swobodnie odparowuje i jak pokazała ubiegłoroczna i tegoroczna zima umożliwia nieprzerwane funkcjonowanie suszarni. W takich szczególnych warunkach rola ogrzewanej posadzki, czy jakiegokolwiek innego systemu dodatkowego ogrzewania jest nie do przecenienia. Tegoroczna zima, z wyjątkowo niskimi temperaturami, również tym razem nie zatrzymała suszarni osadów w Kłodzku, umożliwiając nieprzerwane prowadzenie procesu. Pomimo, że hala suszarni nie jest obiektem dobrze zabezpieczonym przed ucieczką ciepła z jej wnętrza, to zaprojektowana technologia suszenia z odpowiednią przerzucarką zapewniającą recyrkulację osadów i dodatkowym źródłem ogrzewania podłogi, uniemożliwia zamarzanie suszonych osadów, a proces przebiega nieprzerwanie.

Na podsumowanie
Słoneczne suszarnie umożliwiają zmniejszenie masy i objętości mechanicznie odwodnionych osadów. Suszenie takie jest suszeniem niskotemperaturowym prowadzonym w układzie ekstensywnym, wymagającym właściwej powierzchni hal suszarniczych, gwarantujących odpowiednią przepustowość niezależnie od pory roku. Praktyka eksploatacyjna pokazuje jak ważne jest doświadczenie przy projektowaniu tego typu instalacji. Uzyskiwanie stałych w ciągu całego roku, wysokich wartości suchej masy granulatu wymaga właściwego prowadzenia procesu oraz zaangażowania dodatkowego wspomagania suszenia poprzez dostarczanie ciepła ze źródeł zewnętrznych.
Osady po wysuszeniu mogą być współspalane lub spalane. Suszenie osadów z myślą o wykorzystaniu w rolnictwie nie powinno być traktowane jako priorytet ze względu na brak pewności higienizacji suszu. Suszarnie słoneczne mogą stanowić ciekawą alternatywę jako instalacje do wstępnego przygotowania osadów do współspalania. Należy jednak pamiętać, że wysuszone osady nie są traktowane w myśl obowiązujących przepisów jako biomasa i nadal pozostają odpadami, których zagospodarowanie podlega zapisom ustawy o odpadach.



Informacja o nowych zasadach dotyczących cookies

ZAMKNIJ

Na naszej stronie stosujemy pliki cookies w celu zapewnienia jej prawidłowej funkcjonalności. Informujemy, że te pliki są przechowywane w Twoim urządzeniu, z którego ta strona jest wyświetlana. Więcej informacji na ten temat można znaleźć tutaj. W każdej chwili możesz dokonać zmian dotyczących tych plików w swoim urządzeniu.