Šance pro kaly z komunálních ČOV

Začnu provokativní otázkou. Jsou kaly z komunálních čistíren odpadních vod prokleté nebo životodárné? Na to asi neexistuje ani jednoduchá ani jednoznačná odpověď. Důvodem je skutečnost, že ani kaly z ČOV nejsou všechny stejné. Stejné je u nich pouze jedno, a to skutečnost, že prakticky všechny bez rozdílu náležejí a priori mezi odpady. Alespoň podle nesmlouvavé dikce zákona o odpadech č. 185/01 Sb.

Přes tento handicap však lze odvodněné kaly smysluplně, ekologicky přijatelně a dokonce i ekonomicky výhodně využívat. Je ovšem nutné zvolit ten správný systém.

Příroda je nedostižně geniální v tom, že žádnou ze svých dílčích oblastí působnosti neřeší samostatně, odtržitě od celku. A proto neprodukuje žádný odpad. Narozdíl od člověka, který ho při své činnosti produkuje skoro vždy. A proto možná sám sebe někdy v budoucnu pohřbí pod hromadou vlastních odpadků. Poučil jsem se od přírody a pokusil se řešit problém kalů jaksi komplexně. Což jinak řečeno znamená, udělat z odpadu - kalů - "neodpad". Jak? Jednoduše. Vytvořením systému, ve kterém bude kalům přiděleno důležité a nezastupitelné místo. Asi takové, jaké by jim přidělila Matka příroda, kdyby takový problém musela řešit. To prosím není slovní ekvilibristika, ale základní idea myšlenky, na jejímž konci je systém využívající čistírenské kaly, který jsem nazval Ekotriáda.

Jak jsem právě předeslal, nebyl by to systém "okopírovaný" od přírody, kdyby řešil "jenom" problém samotných kalů. To dokládá i definice systému Ekotriáda, která by mohla znít: Využití stabilizovaných čistírenských kalů jako hnojiva pro intenzívní pěstování fytomasy na nezemědělských pozemcích, a to k produkci bioplynu a následné kogenerační výrobě energie. Takto komplexně pojatý systém, využívající výhodně synergického účinku svých jednotlivých dílčích částí, je nejen ekonomicky výhodný, ale hlavně ekologicky přijatelný. Technologickou podstatu Ekotriády lze vyjádřit klíčovými slovy: Kaly - fytomasa - bioplyn - energie. A jaké jsou potřebné základní hmotné předpoklady? Anaerobní stabilizace (AS) na ČOV - nezemědělské plochy v blízkosti ČOV - místo na skladování fytomasy.

Názorně je tento systém zobrazen na schématu: Přebytečný kal z aerobního zpracování odpadních vod na komunální čistírně je přiváděn do anaerobní stabilizace, kde se jeho část přemění na bioplyn. Stabilizovaný kal je po odvodnění navážen na nezemědělské pozemky, rozprostřen a zaorán do půdy. Vypěstovaná fytomasa je odvezena do místa skladování, kde se zakonzervuje a odkud se ve vhodnou dobu použije jako přídavek ke kalům pro anaerobní digesci na bioplyn. Nerozložený zbytek fytomasy se stává součástí kalů, které jsou po odvodnění opět použity jako hnojivo pro produkci další fytomasy….

Jaké přínosy lze očekávat?

• Zajištění dlouhodobého využívání kalů pro intenzívní pěstování energetické fytomasy na nezemědělských pozemcích se snadným průběžným monitoringem škodlivin v kalech, půdě i rostlinách
• Možnost řízeného zvyšování sušiny v anaerobní stabilizaci ČOV přídavkem fytomasy na optimální úroveň, a tím zintenzívnění procesu vlastní stabilizace kalů
• Zvýšení produkce bioplynu vzhledem k většímu objemu anaerobně zpracovávané organické hmoty při kofermentaci kalů s fytomasou
• Zvýšení kogenerační výroby elektřiny a tepla z bioplynu z fytomasy, jakožto obnovitelného zdroje energie bez produkce skleníkových plynů
• Zvýšená produkce tepla z bioplynu umožňuje přechod na termofilní proces, a tím zajištění vyšší mikrobiální hygienizace kalů dle nové legislativy a prohloubení rozkladu organické hmoty přebytečného kalu i fytomasy
• Možnost využívání k výrobě bioplynu i některých dalších vhodných biodegradabilních odpadů za úplatu nejen vylepší ekonomiku provozu ČOV, ale má i nezanedbatelný přínos pro ochranu životního prostředí
• Ekologicky optimální využívání zejména nezemědělských, antropogenně poškozených ploch, včetně ploch povrchově znečištěných těžkými kovy, ropnými látkami a některými dalšími škodlivinami
• Při aplikaci kalů na pozemky bez orniční vrstvy v rámci tohoto systému lze realizovat plnohodnotnou biologickou rekultivaci těchto ploch bez potřeby navážky externí ornice

Co systém omezuje?

• Poměr množství přidávané fytomasy ke kalům pro produkci bioplynu, a to s ohledem na udržení stabilního anaerobního mikrobiálního procesu; maximální možný poměr je však tak vysoký, že běžně v praxi nebude zřejmě dosahován
• Dodržení obsahu sledovaných škodlivin, zejména těžkých kovů, v půdě

Co systém vyžaduje?

• Instalaci a provozování zařízení pro úpravu a přidávání fytomasy do stabilizační nádrže
• Vyřešení skladování fytomasy; jejíž konzervace (např. senážováním) slouží zároveň jako její výhodná předfermentace
• Existenci vhodných pěstebních ploch v přijatelné vzdálenosti od ČOV

Je systém ověřen?

• Provozně je v ČR ověřen způsob pěstování energetické fytomasy s využitím kalů jako hnojiva (existuje foto a video dokumentace)
• Provozně je v ČR ověřen způsob provedení biologické rekultivace ukončené divoké skládky s využitím kalů jako hnojiva pro vytvoření orniční vrstvy bez nutnosti navážky externí ornice (existuje foto a video dokumentace)
• Provozně je dlouhodobě (15 let) v SRN ověřeno společné anaerobní zpracování fytomasy (čerstvé travní hmoty) a přebytečného kalu na komunální ČOV
• Laboratorně je v ČR na několika vědeckých pracovištích ověřena technologická výhodnost kofermentace kalů s fytomasou, včetně fytomasy předfermentované

Jak je zajištěna ochrana životního prostředí?

• Kaly jsou používány zejména na nezemědělských plochách a výhradně pro nepotravinářskou a nekrmivářskou produkci a proto povolený obsah škodlivin v půdě může být limitován "pouze" požadavkem zabránit jejich rozšiřování do okolí; konkrétně lze využít např. limity z metodického pokynu MŽP
• Pěstování výkonných energetických plodin vyžaduje vyšší dávky kalů jako hnojiva, a proto k aplikaci daného množství kalů postačí menší výměra pěstebních pozemků ve srovnání s jejich použitím v klasickém zemědělství, což zlevní dopravní náklady i monitoring
• Využitím speciálních druhů rostlin se schopností akumulovat do svých tkání škodliviny, zejména těžké kovy, lze řízeně snižovat obsah těchto škodlivin v půdě (fytoremediace), a to nejen těch, které jsou do půdy vnášeny s kaly, ale případně také pocházejících z původního znečištění pozemku

Navržené základní schéma Ekotriády lze v praxi modifikovat podle místních možností a specifických potřeb, například využitím již existujících nepotřebných staveb, odlišné použití vyprodukované energie, využití speciálních organických odpadů a podobně.

Trocha ekonomické matematiky

V odborné literatuře se dočteme (Prof. Ing. Michal Dohányos, CSc., r. 2002), že zavedením intenzifikačních faktorů lze při anaerobním rozkladu 1 tuny přivedené sušiny organické hmoty (fytomasy) vyprodukovat až 600 Nm³ bioplynu s obsahem metanu 66 %, z něhož lze kogenerací vyrobit 1330 kWh elektrické energie a 2054 kWh tepelné energie (7394 MJ). Vyjádřeno v korunách to představuje příjem za prodej elektřiny 3325 Kč (cena 2,50 Kč/kWh dle cenového výměru ERÚ) a za teplo 1480 Kč při uvažované ceně 200 Kč/GJ.

Uvedené hodnoty jsou samozřejmě orientační pro základní ekonomické úvahy o možné rentabilitě případného podnikatelského záměru. Skutečné hodnoty budou záviset na některých dalších konkrétních podmínkách.

Systém Ekotriáda je chráněn patentovou přihláškou autora tohoto článku. Potenciálnímu zájemci o realizaci nabízím spolupráci a další důležité informace a know-how podepřené několikaletými zkušenostmi a také případnou participaci na patentových právech, a to včetně zahraničních. Autor je zároveň registrovaným patentovým zástupcem.

Vzhledem k několika pozitivním vlivům Ekotriády na ochranu životního prostředí lze při její realizaci počítat s podporou formou dotace nebo zvýhodněné půjčky.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu