Od otpadnih voda do bioplina

Povezani članci

• Evropski parlament rezolucijom traži od BiH da zaštiti Unu i Sutjesku
• Amazonska prašuma mogla bi postati savana
• Subvencije za fosilna goriva rekordnih 7.000 milijardi dolara
• EU želi natjerati modne kompanije da proizvode izdržljiviju odjeću koja se može reciklirati
• GREEN FEST Međunarodni festival zelene kulture: Predstavljamo revijalani filmski program
• U kojim evropskim zemljama je najbolji kvalitet vode za kupanje?

Energetsko srce Centralnog uređaja za pročišćavanje otpadnih voda grada Zagreba čini bioplinsko postrojenje iz kojeg se u kogeneraciji proizvodi čak 70% električne energije za potrebe velikog pogona na Žitnjaku, iz kojeg u Savu izlazi pročišćena voda. Od oko 0,4 milijuna kubičnih metara mulja, nastalog u procesu pročišćavanja vode prošle godine proizvedeno je oko 6 milijuna kubičnih metara plina s udjelom metana oko 60%.

Centralni uređaj za pročišćavanje otpadnih voda Grada Zagreba (CUPOVZ) na zagrebačkom Žitnjaku “dom” je jednog od tek nekoliko bioplinskih postrojenja u Hrvatskoj, jedinog koje kao sirovinu koristi primarni i sekundarni mulj nastao obradom otpadnih voda. Naime, primarni mulj najbogatiji je organskim i anorganskim česticama koje se nalaze u otpadnim vodama i ima veliku kalorijsku vrijednost koju je poželjno iskoristiti za proizvodnju energije. Betonski bioreaktori – digestori, skriveni iza srebrnim metalom obloženih stožaca najljepša su građevina na lokaciji pročistača, svojevrstan zaštitni znak cijelog postrojenja, koje se zahvaljujući vlastitoj proizvodnji energije može pohvaliti da je na pragu postizanja energetske samodostatnosti. Čak 70% vlastitih potreba za električnom energijom taj veliki pogon uspijeva podmiriti vlastitom proizvodnjom u bioplinskom postrojenju, a viškove isporučuju u mrežu. 

Pogled na spremnike za bioplin i digestore

U zapadnim zemljama ovakvi uređaji nisu rijetkost, a naša novinarska ekipa imala je prilike bolje se upoznati s uređajem za pročišćavanje otpadnih voda i postrojenjem za proizvodnju bioplina na toj lokaciji. Da bi se razumio kontekst procesa proizvodnje bioplina nužno je za početak razumjeti kako se dolazi do sirovine, dakle, kako izgleda proces pročišćavanja vode. Uređaj za pročišćavanje otpadnih voda metropole izgrađen je u fazama od 2004. do 2007. koncesijskim modelom za razdoblje od 28 godina, do 2028., a koncesijski partneri Vodoprivrede Zagreb su njemačke tvrtke WTE Wassertechnik i RWE Aqua, koje su osnivači tvrtke Zagrebačke otpadne vode d.o.o. koja rukovodi pogonom. Uređaj je načinjen za kapacitet od 1,2 milijun ekvivalent stanovnika, a sastoji se od mehaničkog dijela i biološkog dijela uređaja s obradom mulja. Proces pročišćavanja otpadnih voda kontinuirani je proces koji se odvija cjelodnevno, sedam dana tjedno, svaki dan u godini. Na mehaničkom djelu uređaja izdvaja se kruti i čvrsti otpad, te pijesak i mast. Sakupljena mast tretira se na biološkom dijelu uređaja unutar obrade mulja (tj. unutar digestora), te služi kao prihrana u anaerobnoj digestiji pri proizvodnji bioplina. Biološki dio uređaja zasniva se na tehnologiji „aktivnog mulja“ a jedinstvena tehničko-tehnološka cjelina dijeli se na dvije linije: linija vode i linija mulja (obrada mulja). Liniju vode čine prethodni taložnici, biospremnici i naknadni taložnici. Pomoću prethodnih taložnika izdvajaju se suspendirane čestice koje se kao primarni mulj odvode na daljnju obradu unutar obrade mulja. Tako pročišćena otpadna voda dolazi do razdjelne građevine unutar koje se miješa s povratnim muljem iz naknadnih taložnika te uvodi u biospremnike (bazene) na biološku obradu aktivnim muljem. U te velike betonske bazene na otvorenom upuhuje se kisik, te se tako vrši razgradnja organskih tvari u otpadnoj vodi. Mješavina otpadne vode i aktivnog mulja odvodi se na naknadne taložnike unutar kojih aktivni mulj kao sediment pada na dno naknadnog taložnika, a obrađena otpadna voda se sustavom internih odvodnih kanala vraća u sustav javne odvodnje grada Zagreba tj. u Glavni odvodni kanal (GOK). Putem GOK-a pročišćene se otpadne vode odvode u prirodni prijemnik, rijeku Savu. 

Naknadni taložnici

No, da se vratimo na liniju za obradu mulja koji je glavni energent za bioplinsko postrojenje. Sedimentirani aktivni mulj se iz naknadnih taložnika odvodi do razdjelne građevine aktivnog mulja te se kao jedan dio u obliku povratnog mulja vraća u biospremnike, dok se drugi dio aktivnog mulja iz razdjelne građevine kontinuiranim odvođenjem, kao višak mulja, izvlači iz linije vode te odvodi na dodatnu obradu unutar obrade mulja. U sklopu linije za obradu mulja ključnu ulogu igra bioplinsko postrojenje, sagrađeno 2007. godine.

Bazeni za biološku obradu otpadne vode metodom aktivnog mulja

Statično zgusnuti primarni mulj kao i strojno zgusnuti višak mulja crpe se preko zasebnih sustava u poseban spremnik s miješalicom unutar kojeg se uvode i izdvojene masti iz procesa mehaničke obrade vode. Tako pripremljena smjesa muljeva tj. sirovi mulj uvodi se preko izmjenjivača topline u digestore na truljenje s ciljem stabilizacije mulja i iskorištenja organske tvari za proizvodnju bio plina. Bioplinsko postrojenje ima instaliranu snagu od 2,5 do 3 MW. Na lokaciji su četiri digestorska spremnika, svaki volumena 8750 m³, koji se doziraju sirovim muljem u količini od oko 400 m³ po digestoru na dan.

Spremnici za bioplin

Stabilizacija mulja provodi se kontinuiranim procesom anaerobne mezofilne digestije, što podrazumijeva anaerobnu razgradnju muljeva pomoću anaerobnih mikroorganizama (dominantne su metanogene bakterije) na temperaturama od oko 37°C. Zagrijavanje mulja vrši se provođenjem sirovog mulja kroz sustav toplinskih izmjenjivača, a toplina potrebna za rad sustava grijanja dobiva se iz kogeneracijskog postrojenja.

S visine od 25 metara pruža se lijep pogled na grad

Tijekom stabilizacije mulja unutar digestora dolazi do razgradnje organske tvari i produkcije bioplina. Količina sirovog mulja za 2013. kretala se oko 0,4 milijuna m³, s udjelom organske tvari u suhoj tvari oko 60%, dok je količina nastalog plina te godine bila oko 6 milijuna m³, s udjelom metana od oko 60%. Proizvedeni bioplin pročišćava se preko pješčanih filtara kako bi se uklonio višak vlage, te se sakuplja u spremnike plina, odakle se odvodi na spaljivanje unutar kogeneracijskog postrojenja za proizvodnju električne i toplinske energije. Uobičajen režim rada je da se plin po mogućnosti maksimalno troši u vrijeme više dnevne tarife (kad je cijena električne energije skuplja). Kogeneracijsko postrojenje sastoji se od dva plinska motora i dva plinska kotla te sustava za hlađenje plinskih motora. Plinski motori pogonske snage 1,3 MW pokreću generatore za proizvodnju električne energije a toplinska energija dobivena hlađenjem plinskih motora koristi se u procesu zagrijavanja sirovog mulja. Plinski kotlovi ujedno su rezervni sustav grijanja odnosno dogrijavanja sirovog mulja. Cijelo postrojenje ima mogućnost otočnog rada.

Blok elektrana

Za jedan kubik utrošenog plina dobiva se oko 2,3 kWh električne energije, odnosno za proizvodnju 1 kWh potrebno je oko 430 litara plina. U trenutku našeg posjeta dnevno se proizvodilo 15.000 m³ plina, a prosječna proizvodnja u 2013. godini iznosila je 18.000 m³ dnevno. “Tvrtka ZOV status povlaštenog proizvođača električne energije stekla je 1. ožujka 2012. Tijekom prošle godine proizvedeno je 13.200 MWh električne energije, a samo u četiri mjeseca ove godine proizvedeno je 5.100 MWh električne energije. U satima kada postrojenje troši manje od vlastite potrebe za električnom energijom, tada se višak proizvedene električne energije predaje u HEP-ovu mrežu”, naglašava Andrija Oštrić, direktor ZOV – Upravljanje i pogon.

Spremnici za plin dodatno služe za amortiziranje dnevnih oscilacija u okviru proizvodnje plina, kao i u cilju održavanja minimalnog volumena za slučaj proizvodnje struje tijekom otočnog rada. Prije spaljivanja unutar kogeneracijskog postrojenja analizira se sastav bio plina radi podešavanja parametara rada plinskog motora. U slučaju da potrošači ne preuzmu bioplin, kao i u slučaju maksimalne razine napunjenosti unutar spremnika za plin, plinska baklja koja je instalirana kao sigurnosni uređaj automatski se pali. Cijelo postrojenje ima mogućnost otočnog rada. No, što se događa s muljem koji je trulio u spremnicima?

Na samom vrhu digestora zadnjih nekoliko godina svoj dom pronašli su sokolovi i vrane

Stabilizirani mulj iz procesa anaerobne digestije odvodi se na gravitacijsko zgušnjavanje unutar naknadnih zgušnjivača, nakon čega se dodatno strojno dehidrira i kondicionira sa živim vapnom pri čemu se uništavaju svi mikroorganizmi. Tako obrađeni mulj se trenutno odlaže na deponij u sklopu pogona, s tendencijom da jednog dana bude spaljen u spalionici otpada koja tek treba biti izgrađena. Iako bi se očekivalo da je obrada vode prljav i smrdljiv posao, na lokaciji pročistača nema neugodnih mirisa, a isto je i s bioplinskim postrojenjem. Atraktivno “obučeni” digestori su međusobno povezani veznim mostom, a na vrhu jednoga nalazi se vidikovac s odličnim pogledom na grad. Na vrhu digestora na visini od 25 metara, ispod rešetaka po kojima se hoda, na cijevima svoja su gnijezda savile dvije obitelji sokola i vrana koje na tom neobičnom mjestu polažu jaja i odgajaju mladunce već par godina. Za njihov mir i sigurnost nježno se brinu zaposlenici pogona za obradu mulja, dodajući tako još jednu humanu notu tom ekološki neophodnom postrojenju kojim se grad Zagreb ima razloga ponositi.