B I O G A Z ZIELONA ALTERNATYWA Prezentacja przygotowana przez uczniów Gimnazjum Nr 2 w Jaworzni pod kierunkiem mgr Renaty Mazur

Skład chemiczny biogazu (w %): CZYM JEST B I O G A Z ? Biogaz – to gaz powstający jako produkt fermentacji metanowej biomasy. Skład chemiczny biogazu (w %): metan CH4 52 - 85 dwutlenek węgla C02 14 -18 siarkowodór H2S 0,08 - 5,5 wodór H2 0 - 5 tlenek węgla CO 0 - 2,1 azot N2 0,6 - 7,5 tlen O2 0 - 1 Biogaz wykorzystywany do celów energetycznych powstaje w wyniku fermentacji: odpadów organicznych na składowiskach odpadów odpadów zwierzęcych w gospodarstwach rolnych osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków Do produkcji energii cieplnej lub elektrycznej może być wykorzystywany biogaz zawierający powyżej 40% metanu.

BIOGAZ Z OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW Potencjał techniczny dla wykorzystania biogazu z oczyszczalni ścieków do celów energetycznych jest bardzo wysoki. W Polsce jest 1759 przemysłowych i 1471 komunalnych oczyszczalni ścieków i liczba ta wzrasta. Standardowo z 1m3 osadu (4-5% suchej masy) można uzyskać 10-20 m3 biogazu o zawartości ok. 60% metanu. Do bezpośredniej produkcji biogazu najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne, które mają zastosowanie we wszystkich oczyszczalniach ścieków komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych. Ponieważ oczyszczalnie ścieków mają stosunkowo wysokie zapotrzebowanie własne zarówno na energię cieplną i elektryczną, energetyczne wykorzystanie biogazu z fermentacji osadów ściekowych może w istotny sposób poprawić rentowność tych usług komunalnych. Ze względów ekonomicznych pozyskanie biogazu do celów energetycznych jest uzasadnione na tylko większych oczyszczalniach ścieków przyjmujących średnio ponad 8 000-10 000 m3/dobę.

JAK POWSTAJE BIOGAZ W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W SITKÓWCE k/Kielc Największa oczyszczalnia komunalna na terenie województwa świętokrzyskiego Oczyszczalnia ścieków w Sitkówce stanowi zespół obiektów i urządzeń służących do mechaniczno – biologicznego oczyszczania ścieków oraz przeróbki i unieszkodliwiania osadów ściekowych.

PRZEBIEG PROCESU OCZYSZCZANIA Oczyszczalnia ścieków w Sitkówce przyjmuje ścieki z Kielc, gminy Sitkówka-Nowiny i zachodniej części gminy Masłów. Przepustowość części wstępnej i osadowo-gazowej oczyszczalni wynosi Qdśr= 72.000 m3/d. Przepustowość części biologicznej wynosi Qdśr= 40.700m3/d. Obecnie do oczyszczalni dopływa Qdśr= 40.000m3/d. W ogólnej ilości ścieków dopływających 85% stanowią ścieki socjalno – bytowe, a 15% ścieki przemysłowe ( głównie przemysł spożywczy i metalurgiczny ). PRZEBIEG PROCESU OCZYSZCZANIA Dopływające grawitacyjnie ścieki kierowane są do części wstępnej, gdzie są mechanicznie podczyszczane na 3 kratach schodkowych, 3 piaskownikach, napowietrzanych z wydzielonym usuwaniem tłuszczu, po których odpływają do pompowni. Ze studni zbiorczej pompowni są przetłaczane do 4 osadników wstępnych. Na kratowni

3 piaskowniki o pojemności całkowitej 2 x 400m3 + 200m3 4 osadniki wstępne o pojemności czynnej 1400m3

Po oczyszczeniu mechanicznym, ścieki przepływają korytem otwartym do oczyszczania biologicznego. Stopień biologiczny oparty jest na metodzie jednostopniowego osadu czynnego pracującego w 2 systemach Komór Napowietrzania, współpracujących z Osadnikami Wtórnymi. W 6 komorach napowietrzania zachodzi proces rozkładu rozpuszczonych w ściekach, złożonych związków organicznych przy udziale mikroorganizmów osadu czynnego. Wymieszane z osadem czynnym ścieki przepływają do 4 osadników wtórnych, gdzie odbywa się proces ich klarowania. Ścieki oczyszczone odpływają z osadników do koryta zbiorczego a dalej do rzeki Bobrzy.

Osady ściekowe jako produkt do produkcji biogazu Osady ściekowe stanowią uboczny produkt oczyszczania ścieków. W ich skład wchodzą cząstki stałe mineralne i organiczne, ciecz osadowa z rozpuszczonymi w niej substancjami oraz pęcherzyki gazów. Osady surowe charakteryzują się dużą zagniwalnością, nieprzyjemnym zapachem oraz znacznym zagrożeniem sanitarnym ze względu na zawartość mikroorganizmów chorobotwórczych. Aby osady mogły być wykorzystane muszą być przetworzone w ciągu osadowym. Przeróbka osadowo - gazowa Ciąg przeróbki osadowej pracuje w oparciu o proces jednostopniowej mezofilnej fermentacji metanowej Jest to skomplikowany proces biochemicznych przemian, przeprowadzanych przez wyspecjalizowane grupy bakterii beztlenowych. W wyniku ich działania złożone związki organiczne takie jak: białka, tłuszcze i węglowodany zostają rozłożone do głównych produktów CO2 i H20 oraz metanu. Fermentacja przebiega w temperaturze 35-37°C przez okres 24 dni. Osad przefermentowany odpływa z komór do zbiornika buforowego w celu odgazowania i uśrednienia, stamtąd jest podawany do odwodnienia i higienizacji. Przetworzony osad jest odwożony na place składowe, poddawany okresowym badaniom fizyko – chemicznym i biologicznym.

W budynku zagęszczaczy Place składowe na przetworzony osad Komory napowietrzania Place składowe na przetworzony osad

B. Ciąg przeróbki gazowej Powstający w wyniku fermentacji gaz nosi nazwę B I O G A Z U Biogaz ujmowany jest w górnej części komór fermentacyjnych. Z 1 kg wprowadzonej suchej masy powstaje 0,33 m3 biogazu, a z 1 kg zredukowanej suchej masy 0,76 m3 . Daje to dobową produkcję na poziomie ok.. 5000 m3. Wartość opałowa zawiera się w granicach 22 - 23 MJ. SKŁAD BIOGAZU METAN (CH4) 63-65% DWUTLENEK WĘGLA (CO2) 33-36% AZOT (N2) 0,5-2,0% TLEN (O2) 0-1,7% WODÓR (H2) 0-1,0% SIARKOWODÓR (H2S) 0,1-0,2%

zbiornik biogazu typu mokrego o pojemności 500 m3 Powstający BIOGAZ podlega przeróbce i wykorzystaniu na ciągu gazowym, w jego skład wchodzą: 4 kolumnowe odsiarczacze z rudą darniową ( wodorotlenek żelaza ) – następuje tu redukcja siarkowodoru zbiornik biogazu typu mokrego o pojemności 500 m3 2 zespoły prądotwórcze złożone z silnika i generatora, produkcja energii elektrycznej 404 kW ( z 1 generatora ), odzysk energii cieplnej 510 kW ( z 1 silnika ) kotłownia gazowa – 2 kotły BUDERUS , każdy o mocy cieplnej 455 kW. W budynku generatorów Zbiornik biogazu

WYKORZYSTANIE BIOGAZU Wysoka wartość opałowa otrzymywanego biogazu pozwala na jego różnorodne wykorzystanie. Z jego dobowej produkcji aż 90% jest wykorzystywana w zespołach prądotwórczych do produkcji energii elektrycznej i cieplnej, tylko 9,74% jest zużywana przez inne odbiorniki takie jak: kotłownia, kuchenka gazowa lub w przypadku konserwacji silników pochodnia gazu. 1. Silnik gazowy CATERPILLAR Typ G3412 2. Układ cylindrów widlasty (65°) 3. Liczba cylindrów 12 4. Średnica cylindra 137 mm 5. Skok tłoka 152 mm 6. Stopień sprężania 11,3 7. Pojemność 27000 cm3 8. Moc znamionowa 419 kW 9. Prędkość obrotowa znamionowa 1500 l/min 10. Zasada pracy Czterosuw z zapłonem iskrowym Prądnica trójfazowa bezszczotkowa typ SET model 3412 Moc czynna 404 kW Dane techniczne zespołu prądotwórczego

Produkcja biogazu w Oczyszczalni Ścieków w Sitkówce pozwala na ciągłą pracę jednego zespołu, przy zużyciu około 160 m3 biogazu, drugi włącza się okresowo 3-4 godzin w ciągu doby. Sterowanie ich pracą odbywa się w sposób automatyczny i jest uzależnione od ilości gazu w zbiorniku. W okresie 8 lat eksploatacji silników, przy średniej ilości 4450 m3/d biogazu zużytego przez silniki, wyprodukowano 9287 kWh/d energii elektrycznej. Daje to jednostkowe zużycie biogazu potrzebne do wyprodukowania 1 kWh na poziomie 0,48 m3. W tym samym okresie produkcja energii cieplnej wynosiła 13638 kWh/d

Prowadzone na Oczyszczalni Ścieków procesy przeróbki osadów ściekowych pozwalają na: zmniejszenie uciążliwości produkowanych w trakcie oczyszczania ścieków osadów wtórnych powrót do obiegu ekologicznego wytworzonych osadów w postaci naturalnego nawozu organicznego produkcję BIOGAZU o dużych wartościach opałowych Wykorzystanie biogazu jako surowca energetycznego do produkcji energii elektrycznej i cieplnej zagospodarowanie 70% wytwarzanej energii elektrycznej na potrzeby własne, a także sprzedaż nadwyżek do sieci miejskiej odzysk energii cieplnej w ilościach zaspokajających 100% zapotrzebowania oczyszczalni

Składowisko Odpadów w Promniku GAZ WYSYPISKOWY Właściwie zagospodarowane składowisko odpadów komunalnych może stać się źródłem taniej energii odnawialnej - gazu wysypiskowego. Rozkład substancji organicznych przez mikroorganizmy rozpoczyna się w kilka miesięcy po złożeniu odpadów na wysypisku śmieci. Aby przyspieszyć rekultywację i zapobiec unoszeniu się gazów nad terenem wysypiska, powstawaniu nieprzyjemnych zapachów oraz niekontrolowanym samozapłonom gaz powinien być zbierany i odprowadzany. Gaz ten uzyskiwany jest w zasadzie za darmo, a jego wykorzystanie w układzie wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w istotny sposób zwiększa zyskowność wysypiska. Składowisko Odpadów w Promniku Na powstawanie i tempo tworzenia się gazu wysypiskowego ma wpływ wiele czynników, do najważniejszych zalicza się skład, wilgotność, temperaturę, wiek złoża odpadów, nie mniej istotne są również struktura odpadów, technika składowania jak i przykrycie wysypiska. Biogaz o dużej zawartości metanu (powyżej 40%) może być wykorzystany do celów użytkowych, głownie do celów energetycznych lub w innych procesach technologicznych.

W 2002 r w Polsce działało 18 instalacji do wykorzystania biogazu W takich warunkach zasoby metanu możliwe do pozyskania z wysypisk odpadów komunalnych są szacowane na 135-145 mln m3 metanu rocznie, co jest równoważnikiem 5235 TJ. W Polsce zarejestrowanych jest obecnie ok. 700 czynnych składowisk odpadów. Oszacowano, że produkują one rocznie ponad 600 mln m3 metanu. W praktyce zasoby gazu wysypiskowego możliwe do pozyskania nie przekraczają 30-45% całkowitego potencjału powstającego na wysypisku gazu. W chwili obecnej na świecie działa ponad 800 instalacji energetycznego wykorzystania gazu wysypiskowego. W Europie najbardziej zaawansowana jest pod tym względem Wielka Brytania, gdzie w 2000 roku moc zainstalowana wynosiła 292 MW elektrycznych

BIOGAZOWNIE ROLNICZE W gospodarstwach hodowlanych powstają znaczne ilości odpadów, które mogą być wykorzystane do produkcji biogazu. Z 1 m3 płynnych odchodów można uzyskać średnio 20 m3 biogazu, a z 1 m3 obornika – 30 m3 biogazu, o wartości energetycznej ok. 23 MJ/m3. Potencjał biogazu z odchodów zwierzęcych w Polsce wynosi 3310 mln m3, jednak w praktyce instalacje do pozyskania biogazu mają szanse powstać tylko w dużych gospodarstwach hodowlanych.

GAZ WYSYPISKOWY WYTWARZANY NA SKŁADOWISKU ODPADÓW W PROMNIKU Wysypisko w Promniku ma powierzchnię 5,4 ha, obsługuje miasto Kielce oraz gminy: Strawczyn, Piekoszów, Mniów, Miedziana Góra, Zagnańsk, Masłów, Górno, Bodzentyn, Pierzchnica, Morawica, Chęciny i Sitkówka Nowiny. Jest jednym z największych składowisk odpadów komunalnych w województwie świętokrzyskim. Skład odpadów na składowisku jest następujący: Z przeprowadzonych badań składu odpadów komunalnych wynika, że około 70% ogólnej masy odpadów to surowiec nadający się do produkcji paliw alternatywnych. Dziennie trafia na składowisko odpadów w Promniku około 5 ton odpadów. Są one źródłem produkowanego tu biogazu wykorzystywanego na potrzeby składowiska.

Z Promnika płynie prąd ze śmieci... W Promniku od lat istnieje wysypisko śmieci. Przedsiębiorstwo Gospodarki Odpadami wykorzystuje BIOGAZ z góry śmieci do produkcji prądu. Pod koniec października 2003 r wybudowano tu elektrownię w jednej z jego części – na nie używanej już hałdzie odpadów liczącej 800 tys. ton w starej kwaterze. Do produkcji prądu wykorzystywany jest biogaz, którego głównym składnikiem jest metan wydobywający się z hałdy śmieci. W pryzmie powstały 22 studnie, przez które gaz jest pobierany ą potem doprowadzany do agregatów prądotwórczych. Elektrownia ma moc 360 kW. Zapotrzebowanie PGO jest szacowane na 50-60 kW. Prąd jest również sprzedawany zakładowi energetycznemu. INSTALACJA ZBIORNIKA BIOGAZU W PROMNIKU

ZALETY WYKORZYSTANIA BIOGAZU PRODUKOWANIE ZIELONEJ ENERGII WYKORZYSTYWANEJ DO ZASILANIA URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH – ZYSKI FINANSOWE OGRANICZANIE EMISJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH POPRZEZ WYKORZYSTANIE METANU OBNIŻANIE KOSZTÓW SKŁADOWANIA ODPADÓW ZAPOBIEGANIE ZANIECZYSZCZENIU GLEB ORAZ WÓD GRUNTOWYCH, ZBIORNIKÓW POWIERZCHNIOWYCH I RZEK UZYSKIWANIE WYDAJNEGO I ŁATWO PRZYSWAJALNEGO PRZEZ ROŚLINY NAWOZU NATURALNEGO ELIMINACJA ODORU

JAK KORZYSTAĆ Z BIOGAZU? Produkcja energii elektrycznej i cieplnej Paliwo do pojazdów Procesy technologiczne Spalanie w kotłach, jako zamiennik gazu ziemnego BIOGAZ Ciepło do instalacji centralnego ogrzewania Sprzedaż nadwyżek do sieci energetycznych