CZ295342B6 - Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení - Google Patents

Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení Download PDF

Info

Publication number
CZ295342B6
CZ295342B6 CZ2004795A CZ2004795A CZ295342B6 CZ 295342 B6 CZ295342 B6 CZ 295342B6 CZ 2004795 A CZ2004795 A CZ 2004795A CZ 2004795 A CZ2004795 A CZ 2004795A CZ 295342 B6 CZ295342 B6 CZ 295342B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
heat
unit
fluidized bed
sewage sludge
mixture
Prior art date
Application number
CZ2004795A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2004795A3 (cs
Inventor
David Ing. Dytrich
Original Assignee
Trigad S. R. O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trigad S. R. O. filed Critical Trigad S. R. O.
Priority to CZ2004795A priority Critical patent/CZ2004795A3/cs
Publication of CZ295342B6 publication Critical patent/CZ295342B6/cs
Publication of CZ2004795A3 publication Critical patent/CZ2004795A3/cs

Links

Landscapes

  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Stabilizované čistírenské kaly se smísí s městským zeleným odpadem a s lokálně dostupným biologickým materiálem, který je rostlinného a/nebo živočišného původu, přičemž podíl sušiny čistírenských kalů tvoří 20 až 50 % hmotn., vztaženo na sušinu výsledné směsi. Rozdrcená a zhomogenizovaná směs se fermentuje 1 až 5 dnů při teplotě do 55 .degree.C, poté se směs suší, popřípadě granuluje. Směs obsahující 15 až 30 % hmotn. vody se fluidně spaluje, teplo vzniklé při procesu fluidního spalování se předává prostřednictvím termooleje pracovnímu organickému teplosměnnému médiu v organickém Rankinově cyklu k výrobě tepla a elektrické energie. Čistírenské kaly se s výhodou stabilizují ve vyhnívací nádrži, z níž se vznikající bioplyn zachycuje a využívá se k pohonu kogenerační jednotky tj. plynového motoru nebo mikroturbíny. Zařízení obsahuje homogenizační jednotku (1) spojenou přes fermentační linku (2) se sušičkou (3). Sušička (3) je spojena s fluidním kotlem (4) přímo nebo přes granulační linku (9). Fluidní kotel (4) je spojený s první jednotkou na výrobu tepla a elektrické energie, pracující na principu organického Rankinova cyklu. Stabilizovaný čistírenský kal se tvoří ve vyhnívací nádrži, která je s výhodou opatřená druhou jednotkou pro výrobu bioplynu a je propojená s kogenerační jednotkou tvořenou mikroturbínou a/nebo motorem pro výrobu tepla a současně elektrické energie.ŕ

Description

Oblast techniky
Vynález se týká likvidace čistírenských kalů a jejich energetického využití. Dále se týká technologického zařízení, které umožňuje energetické využití čistírenských kalů.
Dosavadní stav techniky
Kaly z čistíren odpadních vod představují celosvětově závažný problém pro životní prostředí. Z celkového vyprodukovaného množství kalů v Evropské Unii se podstatná část, asi 40 %, ukládá na skládky, protože nevyhovuje limitním hodnotám rizikových prvků, 37 % se využívá k přímé aplikaci v zemědělství, 15 % se spaluje, 4 % se ukládají v jiné formě, 6 % se převádělo do moře (zákaz od roku 1999) a pro 2 % existují jiné způsoby využití, jako například solidifíkace a následné spalování. Vzhledem k legislativním úpravám v Evropské Unii lze očekávat, že od roku 2005 nebude možné skládkovat odpady s vyšším podílem organické složky a nebude možné je využívat pro přímou aplikaci v zemědělství.
Počítá se též s rozšířenou možností využití čistírenských kalů v lesnictví a k sanaci půdy. Budou však současně zavedeny přísnější limity pro obsah těžkých kovů jako jsou olovo, zinek, kadmium, měď, nikl, kobalt, chrom, rtuť, arsen molybden a pro obsah určitých organických sloučenin, například polychlorovaných bifenylů nebo dioxinů.
Další zpracování nebo likvidace kalů anaerobním nebo aerobním rozkladem, mechanickým odvodňováním nebo spalováním představují až 50 % nákladů na čistění komunálních vod.
Dalším problémem je hledání a využití obnovitelných surovin jakožto zdroj energie. Řeší se možnosti spalování a likvidace čistírenských kalů ve směsi s hnědým uhlím či další biomasou. Problémem těchto řešení je vysoký obsah škodlivin v emisích a vysoké náklady.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob energetického využívání čistírenských kalů podle vynálezu, který spočívá v tom, že se stabilizovaní čistírenské kaly smísí s městským zeleným odpadem a s lokálně dostupným biologickým materiálem, který je rostlinného a/nebo živočišného původu, je odpadem a/nebo produktem zemědělství a/nebo průmyslu, přičemž podíl sušiny čistírenských kalů tvoří 20 až 50 % hmotn., vztaženo na sušinu výsledné směsi, rozdrcená a zhomogenizovaná směs se fermentuje 1 až 5 dnů při teplotě do 55 °C, poté se směs suší, směs obsahující 15 až 30 % hmotn. vody se fluidně spaluje, teplo vzniklé při procesu fluidního spalování se předává prostřednictvím termooleje pracovnímu organickému teplosměnnému médiu v organickém Rankinově cyklu k výrobě tepla a elektrické energie.
Směs obsahující 15 až 30 % hmotn. vody se před fluidním spalováním granuluje. Čistírenské kaly se s výhodou stabilizují ve vyhnívací nádrži, z níž se vznikající bioplyn zachycuje a využívá se k pohonu kogenerační jednotky tj. plynového motoru nebo mikroturbíny.
Bioplyn se spaluje se vzduchem předehřátými spalinami. Spaliny pohání plynový motor nebo mikroturbínu a získává se elektrická energie. Spaliny procházející mikroturbínou předávají své teplo jednak vzduchu pro spalovací proces a do procesu sušení zfermentované směsi, nebo se teplo spalin využije k ohřevu vyhnívací nádrže nebo při fermentaci.
-1 CZ 295342 B6
Zařízení k provádění způsobu energetického využívání čistírenských kalů podle vynálezu spočívá v tom, že obsahuje homogenizační jednotku navazující na fermentační linku a sušičku. Sušička je propojena s fluidním kotlem, který je spojen s první jednotkou na výrobu tepla a elektrické energie, pracující na principu organického Rankinova cyklu.
Sušička je s výhodou s fluidním kotlem spojena přes granulační linku, kde se sušená směs granuluje pro lepší spalování ve fluidním kotli.
Stabilizovaný čistírenský kal se tvoří ve vyhnívací nádrži, která je s výhodou opatřená druhou jednotkou pro výrobu bioplynu a je propojená s kogenerační jednotkou tvořenou mikroturbínou a/nebo motorem pro výrobu tepla a současně elektrické energie. Kogenerační jednotka je s výhodou propojena se sušičkou, fermentační linkou a s vyhnívací nádrží.
Kogenerační jednotka je s výhodou propojena též s první jednotkou na výrobu tepla a elektrické energie, pracující na principu organického Rankinova cyklu. Fluidní kotel umožňuje spalovat palivo při nižších teplotách a tak se netvoří oxidy dusíku NOX, dioxiny a furany a zároveň dochází k dokonalému vyhoření paliva díky tomu, že se pohybuje ve vznosu a je obaleno přebytkem kyslíku.
Použití termooleje jako teplosměnného média, ohřívaného pouze na teplotu 300 °C, umožňuje provoz kotlů bez tlaku a vysokých teplot, bez kontrolních přístrojů, používaných u parních kotlů a bez povinnosti pravidelných kontrol, což především znamená nižší pořizovací cenu kotle a zároveň nižší náklady na provozní údržbu.
Teplo vyrobené ve fluidním kotli spalováním biomasy je termoolejovým okruhem přivedeno na výpamík organického Rankinova cyklu (ORC-zařízení). Ve výpamíku se odpařuje pracovní teplosměnné organické médium (silikonový olej) při nízkých teplotách a tlacích. Páry pracovního teplosměnného organického média se potom rozpínají až do vakua vpomaloběžné protitlaké turbíně, která pohání generátor. Za turbínou umístěný regenerátor předá část zbytkového tepla pracovnímu teplosměnnému organickému médiu a následným zkapalněním v kondenzátoru přejde kondenzační teplo do topného okruhu. Cirkulace ORC se uzavře po zvýšení tlaku a předehřátí pracovního teplosměnného organického média v regenerátoru a jeho přivedením zpět na výparník.
Celková účinnost ORC procesu (bez fluidního kotle) činí 97 %, z toho je 79 % přivedeného tepla předáno dálkovému vytápění.
Výhodou řešení podle vynálezu je, že se kaly z čistírenských odpadních vod využívají jako alternativní zdroj energie ve formě paliva, které vyhovuje emisním limitům. Smísením kalů s biomasou, jejich dezintegrací a fermentací se získá vyhovující palivo. Fluidní spalování s olejovým termálním cyklem navazujícím na organický Rankinův cyklus umožňuje nejen optimalizaci energeticky náročných procesů přípravy směsi biomasy s kalem, jeho fermentaci a sušení ale je schopné dodávat energii i do veřejné sítě v podobě tepla nebo elektrické energie.
Příklady provedení
Linka podle vynálezu zpracuje 2700 tun čistírenského kalu o sušině 24 % hmotn., 1200 tun dřevní štěpky o sušině 70 % hmotn., 2000 tun pomerančové kůry o sušině 30 % hmotn. a 1000 tun zeleného odpadu o sušině 40 % hmotn. ročně.
Na obr. 1 je znázorněno schéma zařízení.
Zařízení sestává se z vyhnívací nádrže 6, do níž se přivádí kal z čističky odpadních vod. Z vyhnívací nádrže 6 se přebytečný kal přivádí do homogenizační jednotky 1 spojené přes fermentační
-2I linku 2 se sušičkou 3. Ze sušičky 3 se směs- palivo dále zpracovává do formy granulí na granulátoru a dopravuje k fluidnímu kotli 4. Kotel 4 je spojený přes olejový výměník s první jednotkou 5, pracující na principu organického Rankinova cyklu.
Vyhnívací nádrž 6 je opatřena druhou jednotkou 7 pro výrobu bioplynu, která je propojena s kogenerační jednotkou 8 tvořenou mikroturbínou pro výrobu tepla a/nebo elektrické energie.
Kogenerační jednotka 8 je propojena se sušičkou 3, fermentační linkou 2 a s vyhnívací nádrží 6 a dále může být propojena i s první jednotkou 5, pracující na principu organického Rankinova cyklu.
Sušička 3 je s fluidním kotlem 4 spojena přes granulační linku 9.
Čistírenský kal se stabilizuje ve vyhnívací nádrži 6. Stabilizovaný čistírenský kal se mísí s dřevní štěpkou, pomerančovou kůrou a zeleným odpadem v homogenizační jednotce 1. Dezintegrovaná homogenní směs o vlhkosti cca 60 % hmotn. je soustavou dopravních pásů dopravována do fermentační linky 2 tvořené žlaby a tam je postupně vrstvena a překopávána. Ihned je bez jakýchkoliv dalších přísad zahájen proces fermentace. Směs se postupně zahřívá spalinami z kogenerační jednotky 8 až na teplotu 55 °C a současně dochází k vývoji vodní páry. Po 2 až 5 dnech se směs po fermentaci suší. Poté dochází ke granulaci, při níž odchází dalších 10% vlhkosti ze směsi a palivo se tvarově stabilizuje pro kvalitní vyhoření ve fluidním kotli. Směs obsahující 15 až 30 % hmotn. vlhkosti se spaluje přímo ve fluidním kotli 4.
Hmotnost vstupujících surovin je 6900 tun, z toho je 3935 tun vody. Během fermentace se ztratí 1035 tun vody. Během granulace 587 tun vody a během sušení 1869 tun vody.
K fermentaci a při granulaci se spotřebuje 153 439 kWh a k sušení 4397 GJ. Získá se 3410 tun biopaliva, jehož vlhkost je 15 % hmotn. a výhřevnost 11 GJ/t.
Průmyslové využití
Způsob energetického využívání čistírenských kalů podle vynálezu lze využít při likvidaci komunálních odpadů.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob energetického využívání čistírenských kalů, vyznačující se tím, že se stabilizované čistírenské kaly smísí s městským zeleným odpadem a s lokálně dostupným biologickým materiálem, který je rostlinného a/nebo živočišného původu, je odpadem a/nebo produktem zemědělství a/nebo průmyslu, přičemž podíl sušiny čistírenských kalů tvoří 20 až 50 % hmotn., vztaženo na sušinu výsledné směsi, rozdrcená a zhomogenizovaná směs se fermentuje 1 až 5 dnů při teplotě do 55 °C, poté se směs suší, směs obsahující 15 až 30 % hmotn. vody se fluidně spaluje, a teplo vzniklé při procesu fluidního spalování se předává prostřednictvím termooleje pracovnímu organickému teplosměnnému médiu v organickém Rankinově cyklu k výrobě tepla a elektrické energie.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že směs obsahující 15 až 30 % hmotn. vody se před fluidním spalováním granuluje.
    -3 CZ 295342 B6
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pracovním organickým teplosměnným médiem je silikonový olej.
  4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že čistírenské kaly se stabilizují ve vyhnívací nádrži, z níž se vznikající bioplyn zachycuje a stává se pohonným médiem kogenerační jednotky k výrobě tepla a elektrické energie.
  5. 5. Zařízení kprovádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje homogenizační jednotku (1) spojenou přes fermentační linku (2) se sušičkou (3), která je připojena k fluidnímu kotli (4), fluidní kotel (4) je spojen s první jednotkou (5) na výrobu tepla a elektrické energie pracující na principu organického Rankinova cyklu.
  6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že vyhnívací nádrž (6), která je zdrojem stabilizovaného čistírenského kalu pro homogenizační jednotku (1), je opatřena druhou jednotkou (7) pro výrobu bioplynu, která je propojena s kogenerační jednotkou (8), tvořenou mikroturbínou nebo motorem pro výrobu tepla a/nebo elektrické energie.
  7. 7. Zařízení podle nároků 5a 6, vyznačující se tím, že kogenerační jednotka (8) je propojena se sušičkou (3) a/nebo s fermentační linkou (2) a/nebo s vyhnívací nádrží (6).
  8. 8. Zařízení podle nároků 6 a 7, vyznačující se tím, že kogenerační jednotka (8) je propojena s první jednotkou (5) na výrobu tepla a elektrické energie, pracující na principu organického Rankinova cyklu.
  9. 9. Zařízení podle nároků 5až8, vyznačující se tím, že sušička (3) je s fluidním kotlem (4) spojena přes granulační linku (9).
CZ2004795A 2004-07-08 2004-07-08 Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení CZ2004795A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2004795A CZ2004795A3 (cs) 2004-07-08 2004-07-08 Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2004795A CZ2004795A3 (cs) 2004-07-08 2004-07-08 Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ295342B6 true CZ295342B6 (cs) 2005-07-13
CZ2004795A3 CZ2004795A3 (cs) 2005-07-13

Family

ID=34706118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2004795A CZ2004795A3 (cs) 2004-07-08 2004-07-08 Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2004795A3 (cs)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ297578B6 (cs) * 2005-07-19 2007-01-10 Trigad S. R. O. Způsob energetického využití čistírenskýchkalů
US20220178610A1 (en) * 2020-09-21 2022-06-09 Brian James Biomass dryer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ297578B6 (cs) * 2005-07-19 2007-01-10 Trigad S. R. O. Způsob energetického využití čistírenskýchkalů
US20220178610A1 (en) * 2020-09-21 2022-06-09 Brian James Biomass dryer

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2004795A3 (cs) 2005-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2005304556B2 (en) Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
CN203791331U (zh) 一种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统
CN103240264B (zh) 兼具沼气与活性炭生产的低排放固体有机废弃物处理系统
CN101746941A (zh) 一种城市污水厂脱水污泥生物干化处理方法
CN103934254B (zh) 一种水泥窑协同处理城市生活垃圾的系统及方法
RU2010109199A (ru) Топливо, способ и установка для получения тепловой энергии из биомассы
CN102374539A (zh) 生活垃圾处理用新型热解炉以及使用其的垃圾处理系统
CN205279039U (zh) 一种污泥与生物质混合燃烧发电系统
US20120200092A1 (en) Systems and Methods for Processing Municipal Wastewater Treatment Sewage Sludge
CN103990643A (zh) 一种生物质废弃物低温湿热碳化处理技术和装置
CN114075025A (zh) 一种热水解结合厌氧消化处理污泥的系统和方法
CN114075026A (zh) 一种处理污泥及有机废弃物的系统和方法
JP7261802B2 (ja) 汚泥の酸化とその後の水熱炭化
CN202297333U (zh) 脱水干化低温热解处理污泥装置
CN201964422U (zh) 生活垃圾处理用新型热解炉以及使用其的垃圾处理系统
CN101056968B (zh) 淤浆脱水和将生物固体转化成可再生燃料的方法
CN109385287B (zh) 一种基于生物干化和自清洁热解技术的有机垃圾全组分资源化处理工艺
CZ295342B6 (cs) Způsob energetického využívání čistírenských kalů a zařízení
CN114075024A (zh) 一种厌氧消化协同水泥窑处理污泥的系统和方法
CN114212960B (zh) 一种基于热水解预处理的污泥干化碳化处理系统及方法
JP2005305314A (ja) 固形物を含む廃液の処理システム
CN114075022A (zh) 一种协同水泥窑热解处理污泥及有机废弃物的系统和方法
CN101397503A (zh) 利用生活垃圾制备无烟炭的方法
CN212451107U (zh) 一种污泥生物干化-热解集成装置
CN111533405B (zh) 一种污泥生物干化-热解集成装置与方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20210708