Recyklace odpadních vod a kalů na plantáži RRD v Enköpingu

V Enköpingu, městě ve středním Švédsku s přibližně 20.000 obyvateli, byl v roce 2000 zaveden nový systém využívání odpadních vod. Kalová voda zředěná vyčištěnou odpadní vodou je recyklována tím způsobem, že pohnojí 76 ha vrbové plantáže rychle rostoucích dřevin (RRD). Takto je odpadní voda upravena před tím, než je vypuštěna do přilehlých vodních toků, plantáž zde pracuje jako jakýsi "zelený filtr". Vyprodukovaná dřevní biomasa je vykoupena místní elektrárnou s kombinovanou produkcí tepla a elektřiny, čímž se pokryje poptávka po energii v okrese. Popel ze spalování biomasy (společně se splaškovými kaly) je také recyklován opětovným použitím jako hnojivo. Vlastník půdy je zodpovědný za technologii pěstování a za údržbu zavlažovacího systému. Přidružené čištění odpadních vod a finanční zisky také slouží jako významní činitelé při snižování nákladů na provoz plantáže.

Plantáž RRD je umístěna v rovině s méně jak 2 m odchylkou převýšení. Půda je jemně jílovitá. Průměrná roční teplota stanoviště je 6°C, během zimy je půda obyčejně zmrzlá. Vegetační období začíná v pozdním dubnu až časném květnu a pokračuje do konce srpna, resp. začátku září. Průměrný roční úhrn srážek je 521 mm.

Pole bylo osázeno řadou vrbových řízků běžně používaných a licencovaných ve Švédsku, největší podíl měl kultivar Tora. Řízky jsou sázeny speciálními sázecími dvouřádkovými stroji. Vzdálenost mezi dvouřádky je 1,5 m, v rámci řádků 0,75 m. Vzdálenost mezi rostlinami v řádku je přibližně 60 cm a hustota plantáže je cca 15.000 rostlin/ha. Sklizeň probíhá každé 2-3 roky v závislosti na růstu biomasy.

Obr. 1: Systém využívání odpadních vod na plantáži v Enköpingu / Švédsko

Směs kalové vody vzniklé ze sušení kalů a vyčištěná odpadní voda z místní čistírny odpadních vod (ČOV) je v zimě načerpána do izolované zásobníkové nádrže a užívána k závlaze během léta (květen až září). Vzdálenost mezi ČOV, zásobníkovou nádrží a polem je pouze 200 – 300 m. Čerpací systém přivádí odpadní vody z ČOV do nádrže.

Odpadní voda ze splaškových kalů (supernatant) je skladována v nádrži během zimy (sedimentace pevných látek, snížení počtu patogenů). Tato voda tvoří jen 1% z celkového průtoku v rámci ČOV, ale obsahuje přibližně 25% obsahu dusíku, který se do ČOV dostává s koncentrací do 800 mgN/l. Od května do září je supernatant zřeďován vyčištěnou odpadní vodou přitékající z ČOV a 76 ha plantáže vrb je jím zavlažováno s využitím kapkových zavlažovačů umístěných v každém dvouřádku. Zatížení je přibližně 300 mm/ha na rok s přibližným využitím 200-250 kg N a 7-10 kg P. Celkové množství aplikované vody na celé plantáži je 200.000 m³/rok (z toho 20.000 tvoří supernatant), obsahující 30 t dusíku a 1 t fosforu, které by se jinak usadily v okolní řece.

Obr. 2: Zásobníková nádrž odpadních vod v Enköpingu

Sklizená biomasa se zpracovává v místní elektrárně a získané teplo se využívá k lokálnímu vytápění s dodávkou 55 MW tepelné energie. Vzniklá pára ze spalovacího procesu se turbínou využívá k produkci elektřiny o dodávce 22 MW. Popel, vzniklý ze spalování, se smísí s vyhnilým kalem z ČOV a aplikuje se jako hnojivo na plantáže vrb v sousední obci. Pro sklizeň se využívají speciálně konstruované stroje. Nejčastější je metoda štěpkování díky nejnižším nákladům, štěpka je dopravována na přívěsný zásobovací vůz.

Plantáže vrb zavlažované odpadní vodou poskytují větší výnos než plantáže nezavlažované a současně není potřeba anorganických hnojiv, čímž se snižují náklady. Biomasa se využívá jako tuhé biopalivo pro potřeby města a pro výrobu tepla a elektřiny.

Provozní výdaje celého systému s čištěním odpadních vod zahrnují obhospodařování vrbové plantáže, transport odpadní vody a kalů, údržbu zásobníkové nádrže a potrubní sítě a kontrolu. Magistrát pokryl všechny investiční náklady nezbytné k vybudování nádrží a závlahových systémů. Zisky jsou generovány vyšší produkcí biomasy a poplatkům za recyklaci odpadních vod.

Článek byl uveřejněn v rámci projektu BIOPROS.

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