Nowoczesne metody zwiększenia produkcji biogazu z komunalnych osadów ściekowych Andrzej LEWICKI Poznań 12.10.2106 r.

Osad ściekowy jako substrat biogazowy Duża dostępność (500 tys. Mg s.m.) Problem z metalami ciężkimi (duże miasta) Ustawa o składowaniu

Statystyki Według danych Głównego Urzędu Statystycznego (GUS) z 2014 r. w Polsce istnieje 3264 komunalnych oczyszczalni ścieków. Obsługują one ponad 26,4 miliona mieszkańców (czyli ok. 68,6% wszystkich mieszkańców Polski) i oczyszczają 756 898 tys. m3 ścieków komunalnych. Według założeń aktualizacji Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2014 z października br. zakłada się, że każdego roku ilość komunalnych osadów ściekowych w przeliczeniu na suchą masę będzie wzrastała o około 2–2,5%

Osad ściekowy - problematyka Wydzielana przez bakterie z rodzaju Zoogloea wydzielina stanowi swego rodzaju barierę ochronną trudną do rozłożenia przez inne bakterie w tym bakterie fermentacji metanowej. Bakterie z rodzaju Zoogloea [Kocwa-Haluch i Woźniakiewicz, 2011]

Pracownia Ekotechnologii Badania biogazowe zgodne z normą DIN 38 414 oraz VDI 4630

BTP2-control

Hydroliza kwaśna osadów ściekowych

Liza hydrotermalna osadów ściekowych Stanowisko badawcze do HTL [dr Tadeusz Zimiński]

Zmiana oporu na mieszadle w takcie hydrolizy enzymatycznej osadu ściekowego w porównaniu do próby kontrolnej Compound Ethanol Enzyme (CEE) Specyfikacja: pH: 2.0-6.0 Temperatura: 30-40°C. Dawkowanie: 0,08-0,2 kg na tonę surowca

Wydajność biogazowa osadu ściekowego poddanego różnym hydrolizom Substrat/metoda Metan skumulowany [m3·Mg-1 s.m.o.] Odchylenie standardowe σ Wydajność w porównaniu do kontroli (kontrola = 100%) Osad ściekowy zmieszany (kontrola) 100,63 3,2 100,0 Osad ściekowy zmieszany po hydrolizie kwaśnej - Osad ściekowy zmieszany po HTL 129,0 4,1 Osad ściekowy zmieszany po hydrolizie enzymatycznej 129,80 4,0 129,4

Wydajność biogazowa osadu ściekowego poddanego różnym hydrolizom

Kalkulacje ekonomiczne Monografia pod redakcją naukową Roberta Szulca i Jacka Dacha

Obliczenia parametrów instalacji o mocy 1 MWe, dla substratu własnego, wsparcie OZE - certyfikaty 368 PLN·MWh-1, przy zastosowaniu różnych technologii OS* OS HTL** OS HE*** Masa substratu Mg 695000 540000 Całkowita objętość wytworzonego metanu m³ 2313617 2319754 2325375 Całkowita objętość wytworzonego biogazu 3725631 3676314 3720600 Ilość wytworzonej energii elektrycznej MWh 8486 8509 8529 Ilość wytworzonej energii termicznej 9547 9572 9596 GJ 34844 34936 35021 Moc elektryczna biogazowni MW 1,00 Moc termiczna biogazowni 1,12 0,63 Liczba osób zatrudnionych osób 4 Koszty instalacji PLN 16 000 000 20 000 000 18 000 000 Przychód 2 972 309 2 980 193 2 987 415 Koszty 1 708 887 1 713 176 4 957 104 ZYSK DLA INWESTORA 1 263 422 1 267 018 -1 969 689

Obliczenia parametrów instalacji o mocy 1 MWe, dla substratu własnego, wsparcie OZE - Aukcje: 335 PLN·MWh-1, przy zastosowaniu różnych technologii OS* OS HTL** OS HE*** Masa substratu Mg 695000 540000 Całkowita objętość wytworzonego metanu m³ 2313617 2319754 2325375 Całkowita objętość wytworzonego biogazu 3725631 3676314 3720600 Ilość wytworzonej energii elektrycznej MWh 8486 8509 8529 Ilość wytworzonej energii termicznej 9547 9572 9596 GJ 34844 34936 35021 Moc elektryczna biogazowni MW 1,00 Moc termiczna biogazowni 1,12 0,63 Liczba osób zatrudnionych osób 4 Koszty instalacji PLN 16 000 000 20 000 000 18 000 000 Przychód 2 700 780 2 707 944 2 714 506 Koszty 1 708 887 1 713 176 4 957 104 ZYSK DLA INWESTORA 991 893 994 768 -2 242 598

Wskaźniki ekonomiczne Osad ściekowy zmieszany NPV IRR O 0 C 368 2 144 074,28 zł 22% O 0 C 368 - HTL -844 429,40 zł 11% O 0 C 335 - hydroliza enzymatyczna -1 770 865,53 zł 9% O 0 C 335 740 340,88 zł 17% O 0 C 335 - HTL -2 248 162,79 zł 7% O 0 C 368 - hydroliza enzymatyczna -2 465 692,64 zł

Wnioski Efekt poszczególnych rodzajów hydrolizy związany jest z rodzajem zastosowanego substratu. Technologia efektywna względem jednego substratu nie zawsze jest skuteczna w przypadku innego. Najwyższy wzrost wydajności metanowej substratu zaobserwowano przy zastosowaniu hydrolizy enzymatycznej osadów ściekowych (29,4%). Przy wykorzystaniu osadów ściekowych na cele biogazowe, koszty wynikające z wdrożenia i eksploatacji badanych technologii hydrolizy pogarszają bilans ekonomiczny instalacji gdyż, są one wyższe aniżeli generowane przychody.

Andrzej LEWICKI alewicki@up.poznan.pl Nowoczesne metody zwiększenia produkcji biogazu z komunalnych osadów ściekowych Andrzej LEWICKI alewicki@up.poznan.pl