Suszenie osadów ściekowych – wydajne, niskoemisyjne i zgodne z przyszłymi wymogami prawnymi

Od 1 stycznia 2029 roku rolnicze wykorzystanie osadów ściekowych będzie zabronione dla oczyszczalni o wielkości powyżej 100 000 RLM (równoważna liczba mieszkańców) – od 2032 roku dotyczy to również oczyszczalni powyżej 50 000 RLM. Oczyszczalnie poniżej 50 000 RLM mogą nadal stosować osady w rolnictwie.

Równolegle wchodzi w życie obowiązek odzysku fosforu: oczyszczalnie powyżej 100 000 RLM muszą odzyskiwać fosfor od 2029 roku, a oczyszczalnie powyżej 50 000 RLM od 2032 roku. W przypadku nowych oczyszczalni powyżej 10 000 RLM obowiązek odzysku fosforu również obowiązuje od 2029 roku. Suszenie osadu ściekowego jest tu kluczowym krokiem: stanowi warunek wstępny utylizacji termicznej, z której popiołów spalania można odzyskać fosfor. Dla wielu operatorów utylizacja termiczna będzie w przyszłości główną drogą zagospodarowania osadów – nawet jeśli prawo formalnie dopuszcza inne metody odzysku.

Nie jest możliwe podanie ogólnej kwoty bez konkretnych danych projektowych – wielkość instalacji, przepustowość, dostępne źródło ciepła oraz pożądana docelowa zawartość suchej masy (SM) to decydujące parametry. Dla orientacji: utylizacja termiczna osadów ściekowych kosztuje obecnie operatorów zazwyczaj od 370 do 470 € za tonę suchej masy – są to koszty, które można częściowo zaoszczędzić dzięki własnej suszarni lub zredukować w negocjacjach ze spalarniami, ponieważ wysuszony osad ma znacznie wyższą wartość opałową i pozwala uzyskać korzystniejsze warunki. Do tego dochodzą obniżone koszty transportu dzięki znacznie mniejszej masie po wysuszeniu. W ramach doradztwa projektowego firma STELA przygotowuje indywidualną kalkulację opłacalności – w oparciu o rzeczywistą ilość osadu, dostępne ciepło odpadowe oraz lokalne koszty utylizacji.

Dzięki modułowej konstrukcji suszarnię STELA BTS można dostosować do oczyszczalni różnej wielkości – od mniejszych obiektów komunalnych po dużych operatorów przemysłowych. Ważny warunek: osad ściekowy musi być ustabilizowany, tzn. przed suszeniem musi przejść proces fermentacji beztlenowej. Ustabilizowany osad nie wydziela już istotnych ilości gazów, co znacznie upraszcza ochronę przeciwwybuchową. 

Wejściowa zawartość suchej masy zależy od systemu podawania: suszenie poprzez mieszanie zwrotne jest możliwe już od ok. 10% SM; po mechanicznym odwadnianiu zawartość SM wynosi zazwyczaj od 20 do 30% i jest wtedy podawana za pomocą pompy z matrycą („STELA Matrix Feed”). To, czy bardziej opłacalna jest własna instalacja, czy wspólne rozwiązanie z sąsiednimi oczyszczalniami, zależy od ilości powstającego osadu i lokalnej infrastruktury. Firma STELA doradza operatorom już na tym wczesnym etapie planowania.

Docelowa zawartość SM zależy bezpośrednio od planowanej drogi zagospodarowania: w przypadku współspalania w elektrowniach węglowych lub cementowniach wymagana jest zazwyczaj zawartość SM na poziomie co najmniej 60 do 70%. W przypadku monospalania w kotłach fluidalnych – preferowanej w Niemczech metody, która umożliwia celowy odzysk fosforu z popiołów – dąży się zazwyczaj do zawartości SM na poziomie 80 do 95%. W przypadku pirolizy obowiązują specyficzne wymagania, zależne od producenta instalacji. Współspalanie w elektrowniach węglowych jako długoterminowa droga zagospodarowania jest w średnim okresie ograniczone. Firma STELA projektuje suszarnię pod uzgodnioną docelową zawartość SM i zapewnia jej utrzymanie dzięki automatycznej regulacji pomiaru wilgotności.

Suszarnia BTS jest modułowo dostosowywana do różnych konsystencji osadu: osady płynne można przetwarzać już od zawartości SM ok. 10% poprzez mieszanie zwrotne, osady pompowalne i formowalne od ok. 20% za pomocą pompy z matrycą („STELA Matrix Feed”), a osady stałe i grudkowate od ok. 40% za pomocą podwójnego ślimaka rozdzielającego. Zawartość SM określa, jaki procent osadu stanowi faktycznie substancja stała; reszta to woda. Docelową wilgotność po suszeniu można indywidualnie ustawić w zależności od drogi zagospodarowania. W przypadku utylizacji termicznej poprzez spalanie lub pirolizę dąży się zazwyczaj do zawartości suchej masy na poziomie 80 do 95%.

Niskotemperaturowe suszarnie taśmowe, takie jak STELA BTS, pracują z temperaturami procesowymi poniżej 120 °C. Daje to dwie istotne korzyści w porównaniu z metodami wysokotemperaturowymi: emisje są znacznie niższe, a ryzyko wybuchu spowodowane gazami lotnymi w procesie suszenia jest znacznie zredukowane. Suszarnie bębnowe wymagają znacznie wyższych temperatur, co zwiększa zużycie energii i sprawia, że oczyszczanie powietrza wylotowego jest technicznie bardziej skomplikowane i kosztowne.

Ponieważ suszarnia BTS pracuje w niskich temperaturach i przy zminimalizowanych ilościach powietrza wylotowego, niezbędna instalacja oczyszczania powietrza jest od początku mniejsza niż w przypadku metod wysokotemperaturowych. W zależności od wymagań lokalizacyjnych i warunków pozwolenia stosuje się wielostopniowe płuczki powietrza wylotowego, biofiltry lub rozwiązania kombinowane. Znacznie zredukowana ilość powietrza wylotowego obniża zarówno koszty inwestycyjne, jak i bieżące koszty eksploatacji systemu oczyszczania powietrza.

Firma STELA Laxhuber zakłada, że suszony będzie wyłącznie przefermentowany osad ściekowy. Przefermentowany osad nie wydziela już istotnych gazów, dlatego główny nacisk w ochronie przeciwwybuchowej kładzie się na emisję pyłów. Dlatego system BTS jest projektowany i produkowany zgodnie z kompleksową koncepcją ochrony przeciwwybuchowej, która spełnia wymagania dotyczące ochrony przed wybuchem pyłu. Suszarka jako całość nie jest certyfikowana oddzielnie; ryzyko wybuchu jest oceniane w ramach oceny ryzyka CE i adresowane poprzez koncepcję ochrony.

Tak. Osady przemysłowe z przemysłu papierniczego, przetwórstwa spożywczego lub przemysłu chemicznego mogą wykazywać silnie zróżnicowane wartości pH, skład substancji stałych oraz zawartość substancji szkodliwych. Właściwości te wpływają na dobór materiałów, konstrukcję taśm procesowych oraz niezbędną obróbkę powietrza wylotowego. Firma STELA przeprowadza dla każdego przypadku zastosowania indywidualne próby suszenia i dostosowuje instalację precyzyjnie do specyficznych właściwości osadu.

Modułowa konstrukcja BTS umożliwia precyzyjne dopasowanie do rzeczywistego zapotrzebowania na przepustowość – od kompaktowych pojedynczych instalacji dla mniejszych oczyszczalni ścieków po wielostopniowe systemy o wysokiej wydajności dla dużych operatorów przemysłowych. Późniejsze zwiększenie wydajności jest zasadniczo możliwe, co zwiększa bezpieczeństwo inwestycji i pozwala na stopniowe skalowanie.

Fosfor jest surowcem skończonym i niezbędnym dla rolnictwa. Podczas termicznego wykorzystania wysuszonego osadu ściekowego fosfor koncentruje się w popiele ze spalania i może być stamtąd celowo odzyskiwany. Suszenie jest zatem technicznym warunkiem wstępnym dla zamkniętych obiegów fosforu. W Niemczech rozporządzenie o osadach ściekowych (AbfKlärV) zobowiązuje operatorów większych oczyszczalni ścieków od 2029 lub 2032 roku do odzysku fosforu – inwestycja w instalację suszącą jest zatem również decyzją bezpieczną pod względem regulacyjnym w przyszłości.