Bioplynové stanice - příspěvek k ochraně vod

Společnost VIA, s.r.o., provozuje v Mimoni na Českolipsku jednu z největších bioplynových stanic v ČR. V rámci technického rozvoje financovaného majitelem zařízení se zabýváme energetickým využíváním (prostřednictvím výroby bioplynu) vhodných tekutých a „pastovitých“ biologicky rozložitelných odpadů z komunální, zemědělské i průmyslové sféry.

Termín bioplynová stanice se používá v souladu s nařízením 1774/2002 ES pro zařízení, jehož základem jsou anaerobní reaktory s dalšími pomocnými zařízeními, tj. akumulačními nádržemi, plynojemem, odstředivkou, nádržemi pro předčištění fugátu, kogeneračními jednotkami, zařízením pro využití odpadního tepla atd. V tomto konkrétním případě provádíme úplné vyčištění fugátu aerobními a chemickými procesy společně s městskými odpadními vodami až povolené hodnoty zbytkového znečištění vypouštěného do vodoteče.

Pevný separovaný podíl zpracovaných odpadů je využíván pro výrobu kompostů ve vlastní kompostárně.

Kapacita zařízení

Provozně ověřená kapacita bioplynové stanice:	5.500 m3 bioplynu/den ( tj. cca 11 tun CHSK/den)
Povolené množství zpracovávaných odpadů:	cca 95 tun/den (34.900 tun/rok)
Technicky dosažitelná výroba el. energie:	cca 7000 kWh/den
Smluvně zajištěný odběr el. energie do sítě:	6000 kWh/den
Vlastní spotřeba zařízení (vč. aerobního čištění):	1500kWh/den

Projekt „Rozvoj obnovitelných zdrojů energie“

Majitelem zařízení je Severočeská vodárenská společnost, a.s., která zařízení koupila od zemědělské firmy v roce 2002 (bioplynová stanice byla uvedena do provozu v roce 1994), pro realizaci jedné části dlouhodobého projektu technického rozvoje - „Rozvoj obnovitelných zdrojů energie“. Tento projekt byl koncipován jako rozvojový program v roce 2000 na dobu 10-ti let, zejména k zvládnutí potřebných technologií a jejich organizačně technického a finančního zajištění.

Hlavními cíly projektu je maximálně využívat vhodných (tekutých) biologicky rozložitelných odpadů tak, aby zbytečně nezhoršovaly kvalitu odpadních vod přiváděných na komunální ČOV. Výsledky řešení projektu umožní využít všech získaných poznatků při projektování nových anaerobních reaktorů a jejich rekonstrukcí na stávajících komunálních ČOV, krom jiného minimalizovat v provozu komunálních ČOV spotřebu elektrické energie z vnějších zdrojů.

Dosavadní výsledky

Řešení projektu je rozloženo do dílčích kroků, z nichž se uskutečnily tyto:

1. Intenzifikace výroby bioplynu na ČOV Ústí n/L.
   V roce 2000 bylo zahájeno využívání tekutých odpadů z místní potravinářské firmy v anaerobních reaktorech městské ČOV , což vedlo ke zvýšení výroby bioplynu o cca 50 - 70% a snížilo významným způsobem zatížení aerobní ČOV u producenta, přičemž nedošlo k měřitelnému negativnímu ovlivnění aerobní části městské ČOV.
    

2. Zátěžové testy anaerobních reaktorů Mimoň.
   Zvyšováním zatížení reaktorů koncentrovanými odpady ze zpracování rostlinných olejů jsme ověřili, že reaktory jsou schopny dlouhodobě produkovat 1,6 m³ bioplynu na 1 m³ reakčního objemu a den, aniž se to měřitelně negativně projeví v provozu aerobní a chemické části zařízení.
    

3. Využití biomasy v anaerobních reaktorech Mimoň.
   Při dlouhodobém využívání biomasy (v tomto případě čerstvé trávy) z údržby parkových ploch ve městě a travních ploch v areálu je možno tuto surovinu dávkovat v množství do 10% vstupní CHSK (bilančně), aniž dojde k měřitelnému negativnímu ovlivnění provozu reaktorů a aerobní části zařízení.
   CHSK trávy z údržby parkových ploch bylo cca 150 - 200g na 1 kg zelené hmoty (v závislosti na sušině, která byla v rozmezí 9,5 - 14%), výtěžnost bioplynu pak kolísala v rozmezí 70 - 110 m³ na 1 tunu zelené hmoty. Využívanou biomasu je nezbytné zpracovávat co nejčerstvější.
    

4. Využívání separovaných biologicky rozložitelných komunálních odpadů
   Při využívání vhodných složek separovaného biologicky rozložitelného odpadu v reaktorech Mimoň byla potvrzena ochota producentů odpadů ke spolupráci v dané modelové situaci, kdy sběr separovaných odpadů prováděli přímo pracovníci naší společnosti. Tato činnost se jednoznačně (v malé lokalitě) projevila pozitivně na kvalitě odpadních vod přiváděných na městskou ČOV, kterou naše společnost rovněž provozuje. V této oblasti dochází k dílčí komplikaci nutností dodržovat legislativu ES (např. nařízení č. 1774/2002). Řešením požadavků směrnice ES je připravovaná investice do pasterizační jednotky, která bude využívat odpadní teplo z kogeneračních jednotek.
    

5. Využívání odpadů č.kat. 20 01 01 papír a lepenka.
   V anaerobních reaktorech Mimoň byla ověřena možnost využívání tohoto druhu odpadu (ve špatné kvalitě z hlediska recyklace v papírnách) pro výrobu bioplynu. Technické problémy nezpůsobuje převedení odpadu do tekutého stavu, ale separace plastových částí obalů. Výtěžnost bioplynu kolísala mezi 350 - 500 m³ bioplynu na tunu zpracovávaného odpadu.

Dosažené výsledky řešení dílčích etap projektu byly víceméně očekávané a v souladu s údaji v odborné literatuře i se zahraničními zkušenostmi s provozem obdobných zařízení. Při realizaci výše presentovaných dílčích projektů byla prověřena na plnoprovozním zařízení zejména technicko - organizační náročnost využití testovaných odpadů a byly získány konkrétní poznatky pro projekční činnost v souladu s cíly projektu.

Dalšími nezbytnými kroky bude v roce 2005 příprava na splnění podmínek pro certifikaci bioplynové stanice v souladu s nařízením č. 1774/2002 ES, tj. zejména investice do pasterizační jednotky a dalších zařízení s cílem minimalizovat negativní dopady provozu bioplynové stanice na okolí.

Negativní výsledky

Krom výsledků z plánovaných dílčích projektů jsme získali zásadní negativní poznatek s provozem anaerobních reaktorů při vyšším zatížení, tj. potvrzení jejich vysoké citlivosti k inhibičním účinkům reziduí léčiv a dezinfekčních prostředků i dalších látek (např. těžkých kovů), poškozujících kultury mikroorganismů zajišťujících anaerobní procesy v reaktorech.

Vzhledem k závažnosti zjištěných poznatků považujeme za důležité upozornit odbornou veřejnost na důsledky dlouhodobé „chemizace“ životního prostředí, jež může vést až k havárii anaerobních reaktorů.

V listopadu roku 2004 došlo na bioplynové stanicí Mimoň k havárii anaerobních reaktorů způsobené rezidui inhibujících látek ze zemědělských odpadů, což mělo za následek snížení výroby bioplynu na cca 40% běžného stavu.

Při zjišťování příčin havárie byla prokázána přítomnost CTC (tetracyklin hydrochloridu - širokospektrální antibiotikum) a dalších antibiotik penicilinového typu reaktorech v koncentracích těsně nad hranicí stanovitelnosti „potravinářskými“ analytickými metodami a zejména vysokých koncentrací mědi. Měď byla součástí krmiv, kam byla dodávána v ve formě CuSO₄ x 5 H₂O. Obsah mědi ve zpracovávané kejdě, která tvořila cca 60% zpracovávané suroviny kolísal v rozmezí 300 -500 mg/kg sušiny. Obsah zinku (zinek dodávaný do krmiv ve formě ZnO) v kejdě kolísal v rozmezí 900 - 1500 mg/kg sušiny.

Inhibice anaerobních reaktorů byla zřejmě způsobena tím, že aktivní biomasa oslabená přítomností antibiotik nebyla schopna v dostatečné míře zajistit redukci mědi vstupující do reaktorů z části v síranové (rozpustné a toxické) formě na sirník (prakticky nerozpustný).

Potom se tedy mohl projevit inhibiční účinek CuSO₄, zejména na organismy zajišťující acidogenezi vstupních surovin.

Výše uvedený názor potvrzuje i to, že anaerobní reaktory dosáhly v polovině dubna běžného provozního výkonu, když od ledna 2005 došlo ke snížení obsahu mědi v kejdě na cca 100mg/kg sušiny zinku na cca 400 mg/kg sušiny a z původní inhibující vsádky reaktorů bylo postupně obměněno cca 60% obsahu.

Vzhledem k provoznímu charakteru zařízení nejsme schopni dále podrobně „zkoumat“ průběh inhibice anaerobních reaktorů , a proto považujeme za potřebné aby tuto problematiku řešila specializovaná pracoviště. Podrobných provozních údajů je v naší společnosti případně k dispozici dostatek.

Jednoznačným výsledkem analýzy průběhu inhibice reaktorů je nutnost značně posílit popř. přeorganizovat monitorovací systém vstupních surovin na bioplynových stanicích. Vhodným opatřením, které budeme urychleně realizovat, je využívat malý „testovací“ anaerobní reaktor (v měřítku cca 1:1.000) na bioplynových stanicích. Toto řešení může zčásti sloužit i jako levná kontrola dodržování technologických postupů zemědělců a výrobců potravin.

Závěrem

Získané poznatky o průběhu inhibice anaerobních reaktorů budou se značnou pravděpodobností užitečnější, než dosavadní ověření víceméně předpokládaných poznatků o provozu anaerobních reaktorů. Již dnes vysvětlují některé problémy s provozem anaerobních reaktorů i na městských čistírnách odpadních vod - např. nadměrné pěnění.

Zcela nezpochybnitelných závěrem je, že pokud chceme využívat biotechnologie při ochraně životního prostředí, nesmíme zároveň do tohoto prostředí vkládat vysoce stabilní chemické látky se silně baktericidními účinky.

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