Solární sušení kalu z odpadních vod – rozumné řešení, pokud je založeno na inteligentním a udržitelném designu

Solární sušení kalů z odpadních vod se stalo všeobecně uznávanou ekologickou a ekonomickou technologií. Aby byla realizace a provoz solárního sušicího zařízení trvale úspěšný, musí být splněny všechny relevantní aspekty: ekonomické a plánovací aspekty, ale také přijetí ze strany provozovatele a veřejnosti.

Jeden ze závodů, který nabízí obojí, dokonalý designový koncept a přejímku, je instalován na čistírně odpadních vod Penzing-Weil u Hornobavorského jezera Ammersee na jihozápadě Mnichova. K této aerobně stabilizované čistírně odpadních vod je připojeno přibližně 8 500 obyvatel. V roce 2008, kdy byla ČČP Penzing Weil požádána o měření PFT, byly zjištěny vysoké koncentrace perfluorovaných tenzidů a náklady na likvidaci vzrostly z 30 000 € na přibližně 100 000 €. Investice do úpravy kalu s cílem snížit roční náklady na likvidaci se proto finančně vyplatily. Proto byla začátkem roku 2010 zahájena výstavba zařízení na úpravu kalu včetně Odvodňování kalu a sušení.

Po dokončení a testovací fázi byl nový závod oficiálně uveden do provozu v červenci 2010. Proces úpravy kalu začíná šroubovým lisem HUBER Q-PRESS® 440. Šnekové dopravníky automaticky přepravují zhutněný kal do skleníku a spouštějí ho na podlahu skleníku. Sestava pro otáčení/přepravu kalu SRT 9 distribuuje a přepravuje kal uvnitř skleníku. Na konci skleníku se vysušený granulovaný kal vysype do skladovacího zásobníku, odkud se 5 až 6krát ročně naloží na nákladní vozidla kolovým nakladačem.

Kolísání účinnosti sušičky mezi létem a zimou je kompenzováno dvěma vyrovnávacími nádržemi na řídké kaly s kapacitou 700 m³. V závislosti na povětrnostních podmínkách přivádí provozovatel kanalizace do sušičky více nebo méně kalu. V HUBER šnekovém lisu lze odvodnit buď přímo řídký kal usazený v sekundárním čističi, nebo předhuštěný kal z nádrží. Provozní program zařízení umožňuje stisknutím tlačítka zvolit, zda má být do šnekového lisu přiváděn přebytečný kal s cca 1 % sušiny nebo staticky zahuštěný kal s cca 3,5 % sušiny.

Tam, kde není k dispozici žádná skladovací kapacita nebo je k dispozici málo místa, lze účinnost solární sušičky zvýšit přidáním odpadního tepla nebo „ekologického tepla“. „Ekologickým teplem“ se v tomto případě rozumí teplo, které se ekologicky vyrábí z čisté odpadní vody pomocí tepelného čerpadla. HUBER Tepelný výměník RoWin zaručuje spolehlivý provoz s nízkými nároky na údržbu. Tento typ výměníku tepla zajišťuje automatické odstraňování řas a dalších znečišťujících látek, které se mohou usazovat na površích výměníku.

Délka skleníku, a tedy i požadovaná plocha sušení, závisí na požadované účinnosti sušení. Požadovaný výkon závisí na výsledcích odvodnění, kterých je šnekový lis HUBER Q-PRESS® navržen k dosažení. Na tomto pozadí byla skleníková hala na WWTP Penzing navržena o několik metrů delší, než je skutečně nutné. Provozovatelé zařízení využívají výslednou zvýšenou kapacitu sušičky ke snížení spotřeby polymeru v odvodňovacím systému a šetří tak ještě více nákladů.

Automatické podávání kalu do skleníku eliminuje potřebu přenosových bodů materiálu a kolových nakladačů a šetří práci a čas obsluhy. Využívají vynikající koncepci manipulace s kalem, která minimalizuje zápach. Přímé podávání a okamžité otáčení kalu v sušičce okamžitě uvede kal do bezpečného, prakticky aerobního stavu, který zajišťuje minimální tvorbu zápachu. Na WWTP Penzing Weil není cítit žádný zápach.

Pro efektivní sušení bez zápachu musí být zvoleny a navrženy dokonale vzájemně sladěné komponenty klimatizační techniky a mechanického zařízení. Systém klimatizace HUBER zahrnuje zkušenosti z provozu, měření ve skleníku a teoretické termodynamické principy. Skleník je vybaven klimatickými snímači, ventilátory a větracími klapkami. Elektrický řídicí systém zajišťuje neustálé udržování ideálního sušicího klimatu uvnitř skleníkové haly monitorováním absorpční kapacity vody vzduchu uvnitř i vně haly a omezením kondenzace. Doba chodu ventilátorů, které přímo provzdušňují kalové lůžko, je řízena podle pracovních cyklů otáčecího stroje (a čerstvě otáčených zón kalového lůžka) a sušicí kapacity vzduchu. Vzduch je v závislosti na požadavcích v různých oblastech sušení kalu veden různě. Řídicí systém samozřejmě vždy upřednostňuje bezpečnost mechanických součástí a ochranu budovy před bouřkou.

Srdcem solární sušičky jsou mechanické součásti zařízení pro otáčení a přepravu kalu. Sestava otáčení kalu se skládá z rotující dvojité lopaty, která se sama táhne skleníkem podél řetězů. Zatímco se lopatka otáčí a současně se pohybuje dopředu, kal se provzdušňuje, otáčí, granuluje a přepravuje. Když se na konci haly dostane sestava pro otáčení/přepravu kalu, každé jednotlivé granulátové zrno kalu je provzdušněno. Tento cyklus se obvykle provádí každou hodinu. Ve fázi podávání se kal ve vlhkých zónách v přední části obrací a provzdušňuje po celé šířce skleníku dokonce každých 20 minut. Při opětovném stohování celého kalového lůžka je spolehlivě udržován kvaziaerobní stav kalu a jsou dosaženy optimální předpoklady pro sušení.

Další výjimečnou vlastností systému HUBER SRT je nepřetržité zpětné míchání kalu. Dvojitá lopatka se také používá k přesunu kalu z jednoho místa na druhé. Zpětné míchání suchého granulátu do kalového přívodu zvyšuje suchý zbytek na 40 % přímo po podávání. Při této hladině suchých reziduí jsou zastaveny všechny biologické aktivity s intenzivním zápachem. Kal s obsahem sušiny 40 % je navíc pórovitější, snadněji se suší, méně pastovitý, a proto se snáze zpracovává mechanicky, takže je zaručena dlouhá životnost použité technologie. Na druhé straně kalového lůžka, na suché straně, vytváří kontinuální zpětné míchání opačný efekt. Zóna, ve které granulát velmi vyschne, je velmi krátká. Jedná se o zónu, ve které je suchý materiál vystaven mechanickému namáhání s následným vznikem prachu. Kalové lůžko, které vzniká v celé délce skleníkové haly efektem zpětného míchání, se vyznačuje velmi dlouhou základní sušicí plochou, kde se suchý zbytek pomalu zvyšuje z 40 % na 60 %. Toto je oblast, kde probíhá skutečný proces sušení. Požadovaného suchého zbytku obvykle 80 až 85 % sušiny je dosaženo pouze v posledních 10 až 15 m kalového lůžka.

Vzhledem k tomu, že obraceč kalu přepravuje a přemisťuje kal ve svých lopatách, umožňuje volitelně odebírání sušeného granulátu na stejné straně příčky skleníkové haly, kde je mokrý kal přiváděn. Šnekové dopravníky mohou být vybaveny mřížovým krytem pro vypouštění granulátu do podzemního dopravníku. Například je možné postavit skleník v ohraničené oblasti pozemku ČSÚ, aniž by bylo nutné vybudovat další silnici a druhou dopravní plochu na druhém konci skleníku. V ČČP v Penzingu bylo však zvoleno konvenční řešení s přívodem a odvodem kalu na opačných koncích skleníku. Tato varianta designu byla smysluplnější vzhledem k již existujícím stavbám na tomto místě.

Provozovatelé čistírny odpadních vod v Penzingu si mohou vybrat mezi automatickým nakládáním kalu nebo volitelně pomocí kolového nakladače, ale podle vedoucího závodu Markuse Kellera tuto možnost nevyužívají. Stačí stisknout tlačítko a obraceč kalu bude pracovat s hromadou kalu vytvořenou kolovým nakladačem. Nepřetržité automatické podávání zajišťuje, že šnek okamžitě podá nahromaděné množství kalu po čtvrt hodině. Jak je popsáno výše, jedná se o lepší konstrukční řešení pro minimální tvorbu zápachu. Pokud je však sušený kal stabilizovaný a dobře odvodněný, není nutně nutné automatické podávání. Sestava obraceče kalu se pohybuje po prefabrikovaných betonových dílech při jízdě skleníkovou halou. Konstrukce skutečné sušicí plochy na ČČP v Penzingu připomíná normální silnici. Prefabrikované betonové díly přebírají funkci obrubníku silnice, prostor mezi nimi je pokryt asfaltem. Základ je odolný proti mrazu a je téměř bez statického zatížení strojem a kalem. Optimální podpora obsluhy během fáze spouštění zařízení a poté je zajištěna připojením dálkového ovládání. Elektrický řídicí systém zaznamenává příslušné parametry a prostřednictvím zabezpečeného internetového připojení je kdykoliv zpřístupňuje odborníkům v německé centrále společnosti HUBER. V reálném čase jsou přenášeny také provozní stavy, jako je celková výška kalového lůžka nebo aktuálně probíhající provozní cyklus.

Elektronické komponenty, které mají být instalovány přímo na sestavu otočného zařízení, byly omezeny na minimum. Na sestavě pojezdového obraceče není namontována žádná řídicí skříňka, ale pouze o něco větší uzavřená svorkovnice. Většina potřebných řídicích komponent je integrována do hlavní rozvodné skříně, která je instalována v chráněné oblasti sušicí haly. Jejich expozice okolním podmínkám je tak výrazně snížena, což umožňuje snadnou údržbu a dlouhou životnost výrobku. Systém instalovaný ve skleníku o délce 100 m a šířce 10 m na ČČP v Penzingu je solární aktivní sušič HUBER SRT 9. Volitelně jsou k dispozici systémy pro šířku skleníku 7 m a 12 m.

Solární sušení je nejekologičtějším řešením pro sušení kalů z odpadních vod. Kromě ekonomických přínosů dosažených snížením objemu odpadního kalu, který má být zlikvidován, se také snižuje dopad na životní prostředí: K odstraňování kalu je zapotřebí méně nákladních vozidel, což vede ke snížení emisí oxidu uhličitého. Vysoký obsah suchých zbytků v suchém granulátu zlepšuje tepelnou hodnotu likvidovaného materiálu. Nabízí provozovatelům zařízení různé možnosti likvidace, aby získali větší nezávislost při likvidaci kalu.