Energie odpadních vod z ČOV

Snížení energetické náročnosti ČOV

Snížení nákladů za elektrickou energii je dnes hlavní prioritou provozovatelů nejen čistírenských a vodohospodářských společností. Odpadní voda obsahuje organické látky, tepelnou a kinetickou energii, jejíž množství je zhruba 9x vyšší než je potřeba na její čištění. Paradoxně však na čištění odpadní vody energii ještě dodáváme. Přemýšleli jste v této souvislosti o opětovném využití energie z odpadních vod , které znamená výraznou úsporu nákladů?

Čistírny odpadních vod často nejsou v současné době provozovány v optimálním energetickém režimu. Tento režim lze "vyladit" např. optimalizovanou spotřebou jednotlivých elektrických spotřebičů , změnou technologie, nebo využitím tepelné energie pomocí tepelných čerpadel na vytápění objektů či technologických procesů. Možností je i zvýšení produkce bioplynu.

Možnosti energetických úspor na čistírnách

Moderní technologická řešení umožňují využít potenciál energetické úspory hned v několika oblastech:

• optimalizace přístrojového vybavení na čistírně,
• recyklace tepelné energie,
• získávání energie z biomasy,
• využití obnovitelné energie.

Implementací těchto opatření, zajišťujících snížení nároků na elektrickou energii, dosáhnete synergického efektu – zvýší se konečná úspora.

Optimalizace přístrojového vybavení na čistírně

V mnoha provozech je měřena spotřeba a  využití elektrické energie neefektivně. Data jsou sbírána, nicméně se s nimi nepracuje správně. Jejich správné vyhodnocení je však nesmírně důležité pro kontrolu spotřeby elektrické energie celého systému. Pokročilá analytika také dokáže předejít haváriím nebo vzniku provozních rizik . Proto je pro nás odborně provedený energetický audit základem úspěchu celé optimalizace.

Po samotném energetickém auditu následuje analýza výměny spotřebičů za spotřebiče se stejným výkonem, ale nižší spotřebou energie. Při výměně se soustřeďujeme na čerpací stanici a dodávku vzduchu. Výsledným řešením je pak nahrazení stávajících přístrojů nízkoenergetickými spotřebiči s vyšší účinností dle dat z analýzy.

Součástí snížení energetické náročnosti je také optimalizace řídícího procesu. V jeho rámci aplikujeme jednoduché modelovací systémy. Na jejich základě následně upravujeme chod jednotlivých spotřebičů dle skutečné potřeby výkonu pomocí frekvenčních měničů.

Posouzení „životního cyklu zařízení“

Stejně jako každý jiný produkt mají i čerpadla svůj životní cyklus, v rámci kterého se mění investiční náklady a náklady na údržbu. Pro čerpadlo o diskontinuálním chodu a výkonu např.14kW tvoří investiční náklady 40 % (po pětiletém provozu při 1000 provozních hodinách za rok). Po 10 letech tvoří tyto náklady už pouze 25 %. Nejvyšší část nákladů pak tvoří spotřeba elektrické energie , která po pěti letech zaujímá celých 50 % a po 10 letech 63 % nákladů. Na obrázku níže uvádíme srovnání s čerpadlem s kontinuálním chodem.

Recyklace tepelné energie

Zařízení na recyklaci tepelné energie tvoří dvě části. Tepelný výměník a tepelné čerpadlo . Výměník se umisťuje přímo do kanalizace a získává z ní energii (teplo). Obecně lze identifikovat tři místa na kanalizaci, kde lze recyklaci tepla provádět:

• recyklace tepla v přívodní kanalizaci před čistírnou,
• recyklace tepla na odtoku z čistíren odpadních vod,
• recyklace tepla uvnitř budov.

Místa odběru tepelné energie z odpadních vod

Teplo lze odebírat na odtoku z budovy, v kanalizační síti nebo na (za) ČOV. Každé z míst má své specifické podmínky a omezení.

Odběr na odtoku z objektu či přímo v budově je u většiny staveb omezen nerovnoměrným a přerušovaným průtokem. Vhodné využití je tudíž omezeno na objekty s vyšším množstvím odpadní vody, jejíž odtok odpadních vod je v době provozu nepřerušovaný. Jedná se například o potravinářské nebo jiné průmyslové provozy, aqvaparky nebo léčebná zařízení. U mnoha realizací z posledních let je již využití a  obnova tepla z odpadní nebo technologické vody realizováno (v jednodušších případech jen předáním energie přes stěny výměníků).

a. odtok z budovy b. kanalizační stoka c. odtok z ČOV

Obr.1 Lokalizace míst pro možnost odběru tepelné energie z odpadní vody a možný způsob využití tepla pomocí tepelného čerpadla (vytápění, předehřev teplé vody).

Odběr energie z odpadní vody na/za ČOV může být u velikostně odpovídajících čistíren ve vztahu k průtoku relativně bezproblémový. Při odběru na přítoku a vysokém průtoku odpadní vody se ochlazení vody pohybuje pouze v řádu 1K a nemá tak výraznější vliv na technologii čistění. Ochlazení vody za ČOV je pozitivní ve vztahu k tokům, do kterých je voda po procesu čištění odváděna.

Místo odběru tepla lze u ČOV umístit do hlavní trasy nebo bypassu. Vzhledem k umístění ČOV ve vztahu k zástavbě jsou potencionální odběratelé tepla obvykle ve větší vzdálenosti. Areál ČOV mívá stavební objekt, jež je v zimním období vytápěn. První nejjednodušší aplikací by mohlo být nasazení technologie právě za tímto účelem v kombinaci s přípravou TV.

Získávání energie z biomasy

V současné době je přebytečný kal z čistíren odpadních vod považován za odpad, ačkoliv je velice slibným zdrojem energie.

Z energetického hlediska lze využít např. palivový potenciál kalu po jeho vysušení, kdy může nahradit fosilní zdroje. Energetický potenciál kalu závisí na jeho složení a na množství vlhkosti v něm obsažené. Studie ukazují, že obnova energie touto cestou dokáže uspořit 30–40 % spotřebované energie na čistírnách odpadních vod. Vysušený kal má energetický potenciál téměř 13 MJ. Tím se využití energie z kalu odpadních od stává velmi zajímavé.

Kromě využití energie z odpadních vod z ČOV nabízíme řešení i pro využití energie šedých vod a  energie z procesních provozů .