Województwo mazowieckie

Alternatywne źródła energii w mazowieckich oczyszczalniach ścieków
ikonka - drukuj drukuj
  • ikonka 29 maj-30 czerwiec 2015
ilustracja

Zasoby wodne wielkich aglomeracji miejsko-przemysłowych są przeważnie niewystarczające na pokrycie potrzeb każdego z odbiorców wody. Poza tym rosnące ceny paliw kopalnych, coraz większa niepewność ich dostaw oraz polityka energetyczna UE (mająca na celu ograniczenie emisji gazów cieplarnianych) spowodowały, że zaczęto podejmować próby wykorzystania alternatywnych źródeł energii w przemysłowych i komunalnych oczyszczalniach ścieków – również na Mazowszu.

   Warunki klimatyczne w Polsce, zasoby wodne oraz ukształtowanie terenu nie stwarzają zbyt wielu możliwości do pozyskiwania energii odnawialnej i jej wykorzystania. Pomimo tego teoretyczny potencjał energetyczny odnawialnych źródeł energii jest znaczny i w dużym stopniu przekracza aktualne zużycie paliw kopalnych. Wykorzystanie tego potencjału stanowi jednak problem związany z możliwościami technicznymi, urbanistycznymi, demograficznymi i ekonomicznymi. Mimo tego, również ze względu na wymogi Unii Europejskiej, w Polsce coraz częściej wykorzystujemy energie: wiatru, słoneczną, wodną, geotermalną, pochodzącą ze spalania biomasy.

   Najczęściej rozpatrywanymi rodzajami wykorzystania energii odnawialnej dla potrzeb oczyszczalni ścieków jest biogaz powstający podczas fermentacji metanowej, pompy ciepła wykorzystujące ciepło odpadowe ze ścieków oraz generatory elektryczne wykorzystujące energię wiatrową. W mazowieckich oczyszczalniach najbardziej rozpowszechniona jest metoda wykorzystania biogazu, który jest gazem powstającym w wyniku fermentacji beztlenowej osadów ściekowych. Proces ten zachodzi w wydzielonych komorach fermentacyjnych (WKF), w temperaturze 30-35oC, w warunkach mezofilnych, a czas reakcji trwa zazwyczaj od 12 do 36 dni. Podstawowym składnikiem biogazu jest metan (55-80%), resztę stanowi dwutlenek węgla, azot, a także przefermentowany osad. Biogaz o zawartości 65% metanu ma wartość kaloryczną 23 MJ/m3.

   Potencjał techniczny dla wykorzystania biogazu z oczyszczalni ścieków do celów energetycznych jest bardzo wysoki. W Polsce z roku na rok wzrasta liczba przemysłowych i komunalnych oczyszczalni ścieków. Do bezpośredniej produkcji biogazu najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne. Ponieważ oczyszczalnie ścieków mają stosunkowo wysokie zapotrzebowanie własne zarówno na energię cieplną, jak i elektryczną, energetyczne wykorzystanie biogazu z fermentacji osadów ściekowych może w istotny sposób poprawić rentowność ich usług. Z przyczyn ekonomicznych pozyskanie biogazu do celów energetycznych jest uzasadnione tylko w większych oczyszczalniach ścieków, przyjmujących średnio ponad 8 000-10 000 m3 ścieków na dobę.

   Ze względu na średnią dobową ilość oczyszczanych ścieków najkorzystniejsze warunki do produkcji biogazu na Mazowszu posiadają obiekty w Warce, Otwocku, Żyrardowie, Pionkach, Konstancinie-Jeziorna (oczyszczalnia zakładowa), Wołominie, Mińsku Mazowieckim, Płońsku, Ostrołęce (dwa zakłady) oraz oczyszczalnia „Czajka” w Warszawie.

   Przykładem wykorzystania biogazu do oczyszczania ścieków na Mazowszu jest miejska oczyszczalnia ścieków w Grodzisku Mazowieckim, zbudowana w latach 70-tych, przyjmująca ścieki z miasta i gminy Grodzisk Mazowiecki. Średnia dobowa ilość ścieków dopływających do oczyszczalni waha się w zakresie 9 500 m³ - 12 500 m³. Powstające w wyniku oczyszczania ścieków osady (zagęszczony osad wstępny i zagęszczony osad nadmierny) kierowane są do węzła, w którym prowadzony jest proces fermentacji metanowej. W procesie fermentacji oprócz stabilizacji osadów, powstaje biogaz, który jest wykorzystywany w zakładowej kotłowni do centralnego ogrzewania i wytwarzania tzw. ciepła technologicznego. Również oczyszczalnia ścieków „Czajka” w Warszawie korzysta z biogazu jako alternatywnego źródła energii. Jest to jedna z największych oczyszczalni
w Polsce. W 2008 roku podpisano umowę na jej rozbudowę w części ściekowej i przygotowanie osadów do unieszkodliwiania. W rezultacie oczyszczalnia dysponuje najnowocześniejszymi, bardziej wydajnymi i spełniającymi współczesne standardy jakościowe gospodarowania ściekami, urządzeniami i procesami technologicznymi. Oczyszczanie odbywa się poprzez cztery ciągi technologiczne. W układzie technologicznym oczyszczalni znajdą się obiekty i urządzenia gospodarki osadowej, w których osady ściekowe, powstałe w procesie oczyszczania, poddawane są stabilizacji i odwodnieniu. Powstający w ten sposób biogaz jest wykorzystany do produkcji energii cieplnej
i elektrycznej.

   Pompa ciepła jest nowoczesnym urządzeniem umożliwiającym wykorzystanie energii cieplnej nagromadzonej w środowisku naturalnym. To urządzenia, w których realizuje się lewobieżny obieg termodynamiczny, pozwalający na przekazywanie ciepła z obszaru o temperaturze niższej (tzw. dolne źródło ciepła) do obszaru o temperaturze wyższej (tzw. górne źródło ciepła). Za pomocą pompy ciepła można czerpać energię z takich źródeł jak: cieki wodne, grunty, powietrze, energia odpadowa z procesów technologicznych (oczyszczalnie ścieków) i uzyskać taki sam efekt, jak przy tradycyjnym ogrzewaniu przy użyciu pieca węglowego, gazowego, czy olejowego. Energia odpadowa z procesów technologicznych jest najbardziej ekonomicznym dolnym źródłem ciepła. Zastosowanie pompy ciepła w zakładach przemysłowych pozwala jednocześnie dostarczyć energię do ogrzewania i obsłużyć procesy chłodnicze. Metoda ta nie jest stosowana na szeroką skalę w oczyszczalniach ścieków na Mazowszu.

   Energia wiatrowa w Polsce rozwija się od niemal 20 lat. Nasz kraj leży w strefie przeciętnych warunków wietrzności dla tego typu energii odnawialnej. Prędkości wiatru osiągają tu poziom 3,5-4,5 m/s. Do bezpośredniego wykorzystania energii wiatru i wytwarzania energii elektrycznej służą różnego rodzaju elektrownie wiatrowe. Instalacje te pozwalają zaoszczędzić minimum 50% rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną, dla celów oświetlenia, ogrzewania, napędów maszyn i urządzeń.

   Dotychczas nie opracowano dokładnej mapy zasobów wietrzności dla Mazowsza. Jednak z analizy dostępnych źródeł wynika, iż najbardziej korzystnym obszarem jest zachodnia i środkowa część województwa - powiaty: płocki, ciechanowski, płoński, grójecki, mławski, garwoliński. W wielu przypadkach, poza wymienionymi obszarami lokalne uwarunkowania terenu mogą także sprzyjać inwestowaniu w energetykę wiatrową. Należy zaznaczyć, iż ten sposób dostarczania energii jest niezwykle korzystny w przypadku lokalizowania oczyszczalni ścieków, gdyż budowane na obrzeżach miast nie będą wymagały dodatkowego źródła energii. Jak dotąd żadna z oczyszczalni na Mazowszu nie korzysta z tego typu rozwiązań. Przykładem wykorzystania turbin wiatrowych na potrzeby oczyszczalni ścieków jest inwestycja w Nowogrodzie (województwo zachodniopomorskie).

Paulina Piekarska

Anna Piórkowska 29-5-2015

Źródła:

  1. Lipnicki Z. (2008): Pompy ciepła w procesie dostarczania energii. Czysta Energia 78 (4), 35,
  2. http://www.mpwik.com.pl
  3. Praca zbiorowa (2001): Techniczne, ekologiczne i ekonomiczne aspekty energetyki odnawialnej (red. Chochowski A.). Wyd. SGGW, Warszawa,
  4. Praca zbiorowa (2008): Zarządzanie w energetyce. Koncepcje, zasoby, strategie, struktury, procesy i technologie energetyki odnawialnej (red. Chochowski A., Krawiec F.). Wyd. Difin, Warszawa.
  5. Opracowanie „Program możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii dla Województwa Mazowieckiego”, na zlecenie Urzędu Marszałkowskiego Województwa Mazowieckiego przez Instytut Energetyki, 2006 r.
  6. http://www.zwik-grodzisk.pl/
Komunikat

Brak komentarzy dla tego wpisu

Fotogaleria

Strona używa cookie

Zamknij

Original text