Blog

Kalové hospodárstvo často predstavuje až 40 % prevádzkových nákladov ČOV. Pri jeho potenciálne nebezpečnom zložení môžeme očakávať potláčanie tradičných spôsobov nakladania s kalmi a následné zvýšenie cien za externé spracovanie. V tom prípade bude snaha čistiarní o čo najmenšiu produkciu kalu. Čo tak zníženie množstva kalu o 90 %?

Solárne sušiarne kalov z ČOV

Veľmi ekologickým prístupom a energeticky nenáročným je sušenie už zahusteného kalu (sušina 15 – 30 %).

Dodávatelia technológií solárnych sušiarní hovoria, že sušinu kalu možno takýmto spôsobom zvýšiť z 20 % po mechanickom odvodnení (lis, odstredivka a i.) na sušinu až 75 – 85 %.

V ekonomickom meradle to znamená 4-krát menšie náklady za vývoz a externé spracovanie kalu na skládke, v spaľovni alebo kdekoľvek inde.

Princíp a aplikácie

Princípom je rovnomerné rozloženie kalu pozdĺž budovy, ktorej steny a strechy sú vyložené sklom. Pravidelné miešanie je podmienkou rýchlejšieho sušenia a rovnako aj potláčania tvorby zápachu v miestach, kde by kal mohol začať zahnívať.

Aplikácie tohto typu sú realizované pre obce od 2 500 EO (ekvivalentných obyvateľov) až po mestá s veľkosťou 100 000 EO. Primerané k tomu sú, samozrejme, veľkosti zastavaných plôch, ktoré sú pomerne veľké – od niekoľko sto metrov štvorcových po 7 000 m2. Čistiarne takýchto rozmerov produkujú približne 1 000 – 10 000 ton sušiny kalu za rok.

Zabezpečenie stability procesu

Keďže je tento proces závislý na ročnom období, počasí a slnečných dňoch, je možné systému pomôcť. Väčšie čistiarne spracovávajú kal aj anaeróbnym spôsobom, z čoho získavajú energeticky bohatý bioplyn.

Ten sa často využíva v kotloch alebo na kogeneračných jednotkách, kde sa vyrába elektrická energia a teplo. Časť tepla sa využíva na vyhrievanie vyhnívacej nádrže, časť na vykurovanie budov a prebytočné teplo sa marí. Tento nadbytok tepla by sa dobrým spôsobom dal využiť na dodatočné sušenie odvodneného kalu.

Hlavnou hnacou silou pre tieto technológie a snahu znížiť množstvá kalov sú nasledovné:

• legislatíva (európska, slovenská)

• prítomnosť potenciálne nebezpečných látok v kaloch

• hypotetické zvýšenie cien za zneškodnenie kalu.

Pásové sušiarne kalu z ČOV

Ďalšou, už komplikovanejšou, technológiou sú pásové sušiarne.

Aplikácie sú opäť rôzne – od menších miest po mestá s veľkosťou 130 000 EO. Redukcia objemu kalu môže byť 4- až 5-násobná a redukcia hmotnosti 7- až 8-násobná, čo je dôsledkom zvýšenia sušiny z 20 % až na 90 %.

V ekonomickom meradle to opäť znamená 4- až 8-krát menšie náklady za vývoz a externé spracovanie kalu.

Výhody, princíp, aplikácia

Výhodou oproti solárnym sušiarňam kalu je vyšší výkon, respektíve účinnosť sušenia, a približne 10-krát menej zastavanej plochy. Ďalšou výhodou je, že tento materiál má výhrevnosť blízku hnedému uhliu a je možné ho použiť na spoluspaľovanie.

Dôležitá je rovnomerná distribúcia kalu pozdĺž pásu. Sušenie prebieha v jednej zóne s nižšou teplotou (cca 90 °C) alebo v dvoch zónach s nižšou a vyššou teplotou (cca 90 °C, 140 °C).

Spotreba energie na 1 kilogram odparenej vody je 0,080 – 0,085 kWh. Napríklad, ak vaša čistiareň produkuje 5 000 m3 odvodneného kalu za rok, budete potrebovať približne 3 000 MWh tepla ročne.

Prečo sušiť kal z ČOV?

Termálne spracovanie kalov z čistiarní odpadových vôd je zaujímavé z hľadiska nasledujúcich bodov:

• v dôsledku prítomnosti ťažkých kovov a farmaceutických výrobkov v kaloch a možnosti kontaminácie pôdy alebo podzemných vôd týmito látkami je už v niektorých európskych krajinách zakázaná aplikácia kalov na poľnohospodárske pôdy,

• potenciálne zvýšenie ceny za tradičné spôsoby spracovanie kalov,
   

• kal je spracovávaný na mieste vzniku, čím sa šetria financie a príroda v dôsledku nadbytočného transportu a emisií CO2,
   

• diskutované je spätné získavanie minerálov, napríklad fosforu, z kalov vznikajúcich na čistiarňach odpadových vôd,
   

• v súčasnosti existuje viacero priemyselných odpadových vôd a priemyselných kalov, ktoré sú definované kvôli zloženiu ako nebezpečný odpad. Znížiť množstvo kalov je v tomto prípade viac ako žiaduce a technológie sušenia kalov by mohli výrazne pomôcť zredukovať prevádzkové náklady takémuto podniku.

Nahradenie aeróbneho procesu anaeróbnym

Zaujímavou alternatívou by bolo uprednostnenie anaeróbneho predčistenia odpadových vôd pred aeróbnym čistením.

Hlavný rozdiel je v zastúpení baktérií, podieľajúcich sa na čistení vôd. Anaeróbne baktérie rastú veľmi pomaly, a preto priamy dôsledok tohto procesu je produkcia menšieho množstva kalu.

Ďalšou výhodou je získavanie energeticky bohatého bioplynu obsahujúceho metán. Tento plyn sa dá využiť v kotloch alebo na kogeneračných jednotkách.

Kogeneračné jednotky okrem produkcie elektrickej energie vyrábajú aj horúcu vodu, ktorá sa dá využiť napríklad aj vo vyššie uvedených technológiách. Nevýhodou anaeróbneho procesu je potreba systém ohrievať.

Obsah rôznych látok v kale a vývoj legislatívy v Európskej únii je však jednoznačne hnacím motorom pre efektívnejšiu prácu v kalovom hospodárstve na čistiarňach odpadových vôd. Hoc ešte tento tlak nie je výrazný, nie je nezmyselné študovať alternatívy v tejto časti čistenia odpadových vôd.

Autor: Ing. Matúš Palguta, chemický technológ, Hydrotech