Čistiarne odpadových vôd môžu slúžiť ako elektrárne

Prevádzka čistiarní odpadových vôd vyžaduje obrovské množstvo elektriny. Tepelná energia je tiež potrebná na predhrievanie kalu a niekedy aj na vysušovanie vylúhovaného kalu.

Napríklad Americký inštitút pre výskum elektrickej energie (EPRI) uviedol, že čistiarne odpadových vôd predstavujú 0,8 % celkovej spotreby elektrickej energie v USA. Celková spotreba ČOV v EÚ zodpovedá celkovej spotrebe energie v Srbsku.

V typickej ČOV je 25 až 40 percent prevádzkových nákladov spôsobených spotrebou elektrickej energie. Až potom nasledujú výdavky na chemikálie, likvidáciu, údržbu a personál.

Elektrina je potrebná najmä na prevzdušňovanie zmiešaných kvapalín (55-70 %), primárne a sekundárne usadzovanie s čerpaním kalov (15,6%) a odvodňovanie kalu (7%). Celková hodnota sa pohybuje v rozmedzí približne od 0,3 do 2,1 kWh na meter kubický vyčistenej vody.

Na druhej strane však môže byť vstupná organická hmota obsiahnutá v odpadovej vode využitá ako zdroj energie. Organické látky sa získavajú ako kal, ktorý vyhníva vo veľkých miešacích nádržiach (anaeróbny digestor) na výrobu bioplynu. 

Jeho dostupnosť na mieste predstavuje skvelú príležitosť pokryť významný podiel tepelnej a tepelnej náročnosti ČOV. Najmä bioplyn môže byť účinne premenený na elektrickú energiu (a teplo) prostredníctvom vysokoteplotných generátorov palivových článkov.

Nezanedbateľné nie je ani množstvo vznikajúcej tepelnej energie, najmä v prípade neoptimalizovaných zariadení. Veľká časť tepelnej energie je zachytená vo vnútri prívodu odpadovej vody do ČOV a je zvyčajne nevyužitá. Najmä v chladných klimatických podmienkach by sa tento teplotný rozdiel mohol použiť ako zdroj pre tepelné čerpadlo. Ďalším potenciálnym zdrojom je spracovaný kal vychádzajúci z anaeróbneho digestora, ktorý má zvyčajne teplotu 36 °C (tzv. mezofilný digestor).

Ideálnym počiatočným východiskovým bodom pre identifikáciu potenciálnych úspor je tzv. benchmarking, čiže hodnotenie ekonomickej výkonnosti ČOV. Dostupné metodiky zahŕňajú niektoré štatistické a analytické kalkulácie (čiastkové ukazovatele, celková produktivita faktorov, model najmenších štvorcov (OLS), upravený model najmenších štvorcov (COLS), analýza stochastického ohraničenia (SFA), analýza obohatených dát (DEA) porovnávajúce vstupy a výstupy).

Jedným z významných faktorov je aj veľkosť ČOV a nároky na jej čistenie. Spotreba jednotky energie klesá asymptoticky so vzrastajúcou veľkosťou zariadenia a zvyšuje sa tým, že požiadavky na odpadové vody stúpajú.

V prípadovej štúdii z roku 2016 z Írska sa napr. uvádza, že ČOV s kapacitou 4.000 m³/d spotrebováva 0,591 kWh/m³, zatiaľ čo závod s kapacitou 378.500 m³/d spotrebuje 0,272 kWh/m³ . Okrem toho, ak sa vykoná pokročilá nitrifikácia na najmenšej ploche, spotreba energie sa zvýši z 0,591 na 0,780 kWh/m³.

Rovnako keď ČOV pracujú pri vstupnej záťaži nižšej, ako ich skutočná kapacita, začína sa zvyšovať špecifická spotreba energie.

Skvelým príkladom efektívneho hospodárenia zo susedného Rakúska je ČOV v Strass im Zillertal severovýchodne od Innsbrucku. Toto zariadenie poskytuje čistenie odpadových vôd pre 60 000 - 250 000 obyvateľov (v závislosti od turistickej sezóny) a má stanovené kritéria na odstraňovanie organických látok a dusíka. 

Výroba elektrickej energie generátormi poháňanými bioplynom bola v roku 2005 8 890 kWh / deň. Výsledkom mnohých opatrení sa percento energetickej sebestačnosti neustále zlepšovalo z 49 % v roku 1996 na 108 % v roku 2005.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.