nuotekų valymo dumblų (nvd) ir biodegraduojančių atliekų (bda) tvarkymas


Samprata apie nuotekų valymo dumblus (NVD) ir

biodegraduojančias atliekas (BDA)bei jų perdirbimą


NVD bei BDA perdirbimą, gaminant biodujas, skatinantys dokumentai Kyoto protokolas

– Sumažinti šiltnamio dujų (metano) emisiją;– Sumažinti mineralinių kuro išteklių vartojimą.

ES direktyvos ir reglamentai– Baltoji knyga (Plėtoti atsinaujinančių energijos šaltinių vartojimą);– Direktyva 2001/77/EC (Plėtoti elektros energijos gamybą);– Direktyva 2004/8/EC (Plėtoti kogeneracinių įrenginių naudojimą);– Direktyva 1999/31/EB (Mažinti biologiškai degraduojančių atliekų

kiekį sąvartynuose);– Direktyva 96/61/ EC (Mažinti aplinkos taršą, racionaliai naudoti

žaliavas ir išteklius);– Reglamentas 1774/2002/EC (Panaudoti gyvūninės kilmės

atliekas);– Nitratų direktyva 91/676/EEB (Perdirbtos atliekos naudoti laukų

tręšimui).


Nacionaliniai teisės aktai

Energetikos plėtros strategija, Energetikos įstatymas, Elektros energetikos įstatymas;

Lietuvos Respublikos biokuro, biodegalų ir bioalyvų įstatymas;

Atliekų tvarkymo įstatymas; Pažangaus ūkininkavimo taisyklės ir patarimai; Taršos integruotos prevencijos ir kontrolės

taisyklės; Šalutinių gyvūninių produktų tvarkymo taisyklės.


Miesto infrastruktūros atliekos

Nuotekų valymo dumblai;Nuotekų valymo dumblai;

Žalieninės atliekos:Žalieninės atliekos:– žolės, šakos, lapai;

Buitinės organinės atliekos:Buitinės organinės atliekos:– virtuvės atliekos ir kt.


Pramonės ir verslo atliekos

Gamybos atliekos: Gamybos atliekos: – cukraus gamyba;– alaus gamyba;– spirito gamyba;– grūdų, vaisių, daržovių perdirbimas;– žuvies, mėsos, pieno perdirbimas;– viešo maitinimo virtuvių atliekos;– prekybos atliekos.


Žemės ūkio atliekos

Gyvulininkystės atliekosGyvulininkystės atliekos– mėšlas, srutos, veterinarinės

atliekos;

Augalininkystės atliekosAugalininkystės atliekos– šiaudai, pelai, žolės, – netinkami naudoti vaisiai ir

daržovės ar jų dalys.


Nekvalifikuotas NVD ir BDA perdirbimas

Atliekų deginimasAtliekų deginimas

– nenaudojant spec. įrenginių sukeliama:• žala augmenijai ir gyvūnijai,

• didelė tarša CO2, CO ir kt.

Natūrali biologinė atliekų degradacija Natūrali biologinė atliekų degradacija – rūgimas bei puvimas sąvartynuose,

• gruntinio ir paviršinio vandens tarša,

• emisijos CO2, CH4,

• ardomas ozono sluoksnis ir.t.t


NVD ir BDA kompostavimas ir metanizavimas Biodegraduojančių atliekų kompostavimo ir metanizavimopalyginamosios charakteristikos

BDA KOMPOSTAVIMASKOMPOSTAVIMAS METANIZAVIMASMETANIZAVIMAS

Naudojamos atliekosNaudojamos atliekos

Žalienos, medžiai, šakos[draudžiama virtuvės atliekos]

NVD

Virtuvės atliekos, maisto pramonės atliekos, srutos, mėšlas, įvairios

organinės atliekos[draudžiama mediena]

NVD

EmisijosEmisijos CH4 ir CO2 Uždara sistema

Higienizavimo sHigienizavimo sąąlygoslygosGeros higienizavimo sąlygos, jei nėra

maisto atliekųGeros higienizavimo sąlygos ir iš

maisto atliekų

Energijos sunaudojimasEnergijos sunaudojimas Energija naudojama Energija gaminama

Darbo imlumasDarbo imlumas Vidutinis Mažas

KvapaiKvapaiStipriai jaučiamas tiek darbuotojams

tiek gyventojamsMažai, uždara sistema

UUžžimami plotaiimami plotai Dideli Maži

Gaunami produktaiGaunami produktai Kompostinė trąša Elektra, šiluma, trąšos


AEROBINIS perdirbimas (kompostavimas)

Technologiniai procesai:Technologiniai procesai:– Smulkinimas;– Struktūrinės medžiagos įvedimas;– Drėkinimas;– Aeracija;– Maišymas;– Sijojimas.

Gaunami produktai:Gaunami produktai:– Kompostai;– Techninis kompostas.

Emisijos CO2Procesui įgyvendinti reikalingos energijos sąnaudos


ORGANIKOS BALANSAS aerobiniuose procesuose

Organikos Organikos medžiagųmedžiagų

100 100 %%

Biomasė Biomasė ~50 % ~50 %

CO2CO2 ~50 %~50 %


ANAEROBINIS atliekų perdirbimas (metanizavimas)

Technologiniai procesai:Technologiniai procesai:– Perdirbamos masės (substrato) paruošimas;– Biodujų išgavimas;– Gautų biodujų panaudojimas;– Perdirbto substrato panaudojimas.

Gaunami produktai:Gaunami produktai:– Metanas (CH4);– Suskystintos trąšos.

Emisijos minimalios. Procesui įgyvendinti energetinės sąnaudos nereikalingos, nes gaunamas energijos perteklius


ORGANIKOS BALANSAS anaerobiniuose procesuose

Organikos Organikos atliekos atliekos

nuotekosenuotekose

100 100 %%

BiodujosBiodujos

90 - 95 90 - 95 %%

C – junginiai C – junginiai nuotekose ir dumblenuotekose ir dumble

~ 5 – 10%~ 5 – 10%


Organikos balansasanaerobiniuose ir aerobiniuose procesuose

Organikos Organikos medžiagųmedžiagų

100 100 %%

Biomasė Biomasė ~50% ~50%

CO2CO2 ~50 %~50 %Organikos Organikos

atliekos atliekos nuotekosenuotekose

100 100 %%

BiodujosBiodujos

90 - 95 90 - 95 %%

C – junginiai C – junginiai nuotekosenuotekose ir dumbleir dumble ~ 5 – 10%~ 5 – 10%


BIODUJOS

BIODUJŲ IŠGAVIMASBIODUJŲ IŠGAVIMAS– BIOCHEMINIAI PROCESAI

• Hidrolizė;

• Rūgimas (riebiosios rūgštys, propiono, sviesto ir kt.);

• Acetogenozė (acto rūgštis);

• Metanogenozė (metanas).

– TECHNOLOGINIAI PROCESAI

• Temperatūriniai / terminiai režimai:

– Psichrofilinis 15 – 20,0 C;

– Mezofilinis 30 – 37,0 C;

– Termofilinis 55 – 65,0 C.


BIODUJŲ GAMYBOS PRINCIPAI

M M M

MSubstrato padavimas

Seilės

Rijimas

Atrajojimas

RezorbavimasSkrandis

Rezorbavimas žarnyne

Perdirbtas substratas

Prieskrandžiai


NVD ir BDA substratų energetinė vertė

BDA SubstratasSausų medžiagų

kiekis, % (SM %)Dujų išeiga,

m3/kg SM

RiebalaiPieno perdirbimo atliekosDaržovių atliekosAlaus,spirito gamybos atliekosMėsos perdirbimo pramonėSkerdyklosCukraus gamybaBuitinės atliekosGalvijų srutosKiaulių srutosPirminis dumblas Perteklinis dumblas

35 – 7035 – 705 – 155 – 1510 – 1510 – 155 – 205 – 2030 – 4030 – 4020 – 3520 – 3520 – 3020 – 3015 – 4015 – 407 – 107 – 105 – 75 – 7

15-2015-20

20-2520-25

0,8 – 1,250,8 – 1,250,7 – 0,90,7 – 0,90,7 – 0,80,7 – 0,80,35 – 0,40,35 – 0,40,4 – 0,60,4 – 0,60,6 – 0,550,6 – 0,550,35 – 0,40,35 – 0,40,4 – 0,80,4 – 0,80,28 – 0,40,28 – 0,40,3 – 0,550,3 – 0,55

0,4-0,60,4-0,6

0,35-0,50,35-0,5


Viešo maitinimo VIRTUVIŲ ATLIEKŲ energetinė vertė

10 kg10 kg

Virtuvės Virtuvės atliekųatliekų

1,5 m1,5 m33

Biodujų Biodujų

1 m1 m33

Gamtinių Gamtinių dujųdujų

1 l1 l

Dyzelino Dyzelino

10 km10 km

AutomobiliuAutomobiliu


BIODUJŲ ĮRENGINIAI LIETUVOJE

ŽŪŽŪB „VyB „Vyččia“ia“

UAB „LekUAB „Lekėčėčiai“iai“ Utenos miesto Utenos miesto

nuotekų valymo įrenginiainuotekų valymo įrenginiai

Kauno miesto Kauno miesto nuotekų valymo įrenginiainuotekų valymo įrenginiai

NUOTEKNUOTEKŲŲDUMBLASDUMBLAS

SPIRITASSPIRITAS

AB „SEMA“AB „SEMA“

SRUTOSSRUTOS ir kiti BDAir kiti BDA

IŠRIŠRŪŪGOS GOS

UAB „Rokiškio sūris“UAB „Rokiškio sūris“


Biodujų įrenginių skaičiaus augimas Vokietijoje 1992 - 2005 metais

139 159 186 274370 450

617

8501050

1650

1840

2222

3022

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

Bio

du

jų į

ren

gin

ių s

kaič

ius

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2004 2005

Metai


BIODUJŲ KOKYBĖ IR ENERGETINĖ VERTĖ PRIKLAUSOMAI NUO SUBSTRATO SUDĖTIES

BDA SubstratasStechiometrinStechiometrinėėbiodujbiodujųų išeiga išeiga,,

mm33/kg SM/kg SM

Metano kiekis Metano kiekis BiodujoseBiodujose,,

%%

RiebalaiRiebalai

BaltymaiBaltymai

AngliavandeniaiAngliavandeniai

1,4

0,6 – 0,9

0,7 – 0,8

80 – 90

75 – 80

50 – 60


Biodujų ir gamtinių dujų sudėties ir energetinės vertės palyginimas

DujDujų ų sudėtissudėtis BIODUJOSBIODUJOS GAMTINGAMTINĖĖSSDUJOSDUJOS

SudSudėėtis,tis,%%

METANASMETANASETANASETANASANGLIES DVIDEGINISANGLIES DVIDEGINISKITOSKITOS

6565--

343411

969622

0,30,31,71,7

ŠiluminŠiluminė vė vertertė,ė,MJ/NmMJ/Nm33

24,5-27,624,5-27,6 35,8-39,935,8-39,9

TankisTankis,,Kg/NmKg/Nm33

1,151,15 0,730,73

1 m1 m3 3 BIODUJŲBIODUJŲ = 24,5 MJ = 6,8 kwh = 2 kwh = 24,5 MJ = 6,8 kwh = 2 kwh ELEKTROSELEKTROS – 3,4 kwh – 3,4 kwh ŠILUMOSŠILUMOS


Kinietiškas bioreaktorius su fiksuotų kupolu

1 - biomasės surinkimo ir sumaišymo talpa; 2 - bioreaktorius; 3 - perdirbtos biomasės pašalinimo talpa; 4 - biodujų surinktuvas; 5 - biodujų vamzdis; 6 - reaktoriaus dangtis; 7 - nuosėdų surinktuvas; 8 - nuosėdų pašalinimo vamzdis; 9 - žemės paviršiaus jygis, 10 - biomasės lygis.


APDOROTI SUBSTRATAI

(TRĄŠOS)

HIGIENIZATORIUS

BLOKAS ŠILUMOS-ELEKTROS GAMYBAI

SIURBLYS

ŠILDYMAS

ŠILUMOS PANAUDOJIMAS

SIU

RB

LYS

90° VANDUOSIURBLYS

METATENKAS

DUJOSIŠLEIDIMAS

SIURBLYS

Maišyklė

VALDYMO BLOKAS

SIURBLYS

DOZATORIUS

SMULKIŲ ATLIEKŲSMULKINIMAS-DOZAVIMAS

KOMPIUTERINISVALDYMAS

SIURBLYS

SIURBLYS

SKLENDĖS

SKYSTŲ ATLIEKŲREZERVUARAS

SKYSTŲ ATLIEKŲREZERVUARAS

RAUGINIMAS-BRINKINIMAS

Maišyklė

Maišyklė


Lietuvos vidutinio dydžio skerdyklos biodujų gamybos potencialo skaičiuotė (10 t atliekų

per dieną) 270 darbo dienų Atliekų

pavadinimas Skerdyklos

atliekos Kraujas Riebalai

Skrandžio turinys

Viso

Atliekų sudėtis, % 35.0 % 20.0 % 15.0 % 30.0 % 100.0 %

% pagal SM 34 % 11 % 44 % 12 %

Faktinas svoris, t 945 540 405 810 2 700

% SM 25 % 14 % 76 % 10 % 25.9 %

SM, t 236 74 309 81 700

DM/SM 98 % 95 % 97 % 91 % 96.5 %

DM, t 232 71 299 74 675


Dujų gavybos išeiga

Atliekų

pavadinimasSurauginimo

laipsnis

CH4

gavyba, m3

CO2

gavyba, m3

Biodujų gavyba,

m3

Skerdyklos atliekos

58 % 77 932 34 686 112 618

Kraujas 57 % 22 501 10 218 32 719

Riebalai 66 % 167 225 78 694 245 919

Skrandžio turinys

63 % 22 682 16 279 38 962

Viso 62.0 % (67.5 %) (32.5 %) 430 218


Bioreaktoriaus talpos nustatymas:Mezofilinis procesas:

Bendras perdirbamas

substrato kiekis reaktoriuje, t/m.

Substrato SM,%

Išlaikymo laikas, d.

Organinė apkrova,

Kg DM/m3d

Darbo

dienų / m.

8747 8.0 22.0 3.5 365

Plovimo vanduo naudojamas procese: 6047 t/m

Skerdyklos atliekų kiekis per metus: 2700 t

Hidraulinio reaktoriaus talpa skaičiuojant pagal ekspoziciją: 527 m3

Hidraulinio reaktoriaus talpa skaičiuojant pagal organinę apkrovą: 528 m3


DM Surauginimo laipsnis:

Maksimalus: 430 m3 CH4/ biodegraduojančios žaliavos

tonai

Prognozuojamas: 390 m3 CH4/ biodegraduojančios

žaliavos tonai

90.7 % Potencialo procentas

56.2 % bDM surauginimo laipsnis

Biodujų pagamintas kiekis: 390 076 m3

Metano pagamintas kiekis: 263 250 m3/v

Biodujų pagamintas kiekis: 439 t

Gaunamas: 430 218 m3 teorinis maksimalus biodujų kiekis/m.

49 m3/val., maksimalus biodujų kiekis/ val.

44.5 m3/biodujų/val., faktinis laukiamas našumas


Bendras energijos kiekis gaunamas iš

biodujų:2633 MWh/m.

Elektros gavyba90 kW

2 164 kWh/d

Šilumos gavyba180 kW

4 327 kWh/d

Specifinis biodujų svoris:

1.13 kg/m3


Krekenavos agrofirmos

BIODEGRADUOJANČIŲ ATLIEKŲ PERDIRBIMO

ENERGETINIS EFEKTYVUMAS

Padavimas kiaulių srutos; pašarų likučiai (grūdų likučiai, usputz); skerdyklos atliekos ir 2,3 kat. šalutiniai gyvuniniai produktai.

Proceso pakopos

Higienizavimas, paruošimas, rūgimas.

Išeiga

9 000 m3 biodujų per dieną

220 m3 irimo atliekų per dieną

Per dieną pagaminamas biodujų kiekis

9 000 m3 biodujų (metano kiekis jose 64%)

Atitinka kasdeniniam naudojimui skirtą energijos ekvivalentą

57 000 kWh

arba 5 400 l dyzelio

Biodujų naudojimas•Garų katile (pakeičia 2 mln. l dyzelio per metus)•Kogeneratoriuje kurio el. pajegumas 900 kW

per metus 7 600 MWh elektros energijos per metus 11 000 MWh šiluminės

energijos


APLINKOS VADYBOS IR AUDITO APLINKOS VADYBOS IR AUDITO INSTITUTASINSTITUTAS

Direktorius Dr. Rimantas BUDRYS

Dėkoju už dėmesį!

AVAIAVAI

nuotekų valymo dumblų (nvd) ir biodegraduojančių atliekų (bda) tvarkymas

Documents