Teplo z odpadních vod

4. 5. 2016

Příspěvek se zamýšlí nad možnostmi úspor, které přináší energetické plánování a obecně komplexní přístup k řešení energetické optimalizace objektů a budov . Při sledování problematiky, která se zabývá projektováním a následným řízením a provozem budov a objektů, mám pocit, že se na tuto oblast zapomíná a přitom zde leží nejvíce možností, jak šetřit provozní náklady.

Energetická optimalizace, efektivnost a úspory dnes představují palivo budoucnosti. Rostoucí spotřeba energie společně s její vzrůstající cenou vede nutně k optimalizaci využívání dostupné energie a k hledání nových zdrojů energie. Pokud chceme co nejefektivněji využívat vložené energie do procesů v nejrůznějších domech nebo objektech, musíme začít ve větší míře vzniklé odpadní teplo vracet zpět do systémů. Naše společnost se takovými optimalizacemi zabývá - můžeme Vám pomoci s návrhem energetické koncepce projektovaných i stávajících provozů a optimalizujeme v nich energetické potřeby na minimum. Klademe si otázku, jak minimalizovat náklady na energie, kde hledat rezervy.

Synergie a optimalizace technologických procesů

S využitím znalostí nejmodernějších technologií a jejich správného použití lze dosáhnout velmi významných úspor v nejrůznějších oblastech hospodářství. Spousta společností dnes nabízí nejrůznější technologie na využití odpadního tepla nebo technologie s minimální spotřebou, avšak bez kontextu na celkový provoz a potřeby daného objektu, budovy či závodu.

Při optimalizacích technologických procesů např. u ČOV, které jsme prováděli, se ukázalo, že je nutné se k těmto návrhům stavět v kontextu celých systémů, a tedy synergicky řešit nejen vlastní technologii čištění, ale i další procesy související s celým systémem, ovlivňujícím náklady na elektrickou energii, teplo a provozní hmoty. Není možné se zaměřit jen na jednu oblast, protože její optimalizace může poškodit jiné související procesy v objektech, ve výrobě, v provozech i jinde. Příkladem, jak může dopadnout řešení bez synergického přístupu, je jedna rekonstruovaná nejmenovaná ČOV, jejíž spotřeba el. energie je nyní skoro dvojnásobná oproti stavu před rekonstrukcí.

Díky těmto poznatkům se ASIO, spol. s r.o začalo zabývat nejen procesy optimalizace v čištění a úpravě vod, ale i procesy v jiných oblastech průmyslu a zemědělství.

Provozní náklady dnes představují až 50 % životního cyklu stavby a dokonce až 70 % se započtením nákladů na údržbu a opravy. Tady vidíte, že prvotní investice, kterou investor vloží do výstavby, a která představuje zhruba jen 14 % v životním cyklu stavby, není tak důležitá jako správně zvolená technologie a následné provozní náklady.

Velkého významu nabývá v poslední době zpětné využití odpadního tepla, které obsahují technologické procesy v nejrůznějších provozech v hospodářství. Tyto provozy jsou zdrojem velkého množství tepelné energie, která odchází s odpadní vodou, komínem nebo ventilací do ovzduší, a je dnes téměř nevyužívána. Energetická optimalizace všech prvků v systémech a technologických celcích se stává nutností.

Recyklace tepla z odpadní vody a jeho využití

Průmyslová, zemědělská a zpracovatelská výroba, resp. jejich technologické procesy, patří mezi největší „poskytovatele“ odpadního tepla, které odchází jako odpadní a technologické vody, vzduch a spaliny.

Odpadní vody představují velké množství energie, ať už jsou to odtoky z budov, vlastní kanalizační síť, anebo odtoky z čistíren odpadních vod. Potenciál využití představuje recyklaci tepelné energie pomocí nejrůznějších výměníků a následné využití např. v tepelných čerpadlech pro převedení energetického zisku na vyšší tepelnou úroveň. Tepelné výměníky jsou již přímo z výroby zabudované do kanalizačního potrubí. Pomocí takto recyklované energie z odpadních vod se již několik desítek let vytápějí části měst, např. ve Finsku, v Dánsku apod.

Slabým místem recyklace tepla z odpadní vody je a byl vždy výměník, na němž se velmi rychle usazují nečistoty a klesá tak jeho účinnost. Proto jsme se snažili navrhnout systém pro budovy tak, aby byl výměník co nejméně náchylný k usazování, a bude se snadno vyjímat a  čistit. Výsledkem může být řešení znázorněné na níže uvedeném obrázku.

Znovuvyužití vyčištěné šedé vody a příklady realizací

Nové moderní technologie dnes umožňují nejen získávat energii z odpadních vod, ale i recyklovat samotnou odpadní vodu. Ekonomicky nejpřijatelnější řešení je u tzv. šedých vod , tedy vod bez fekálního znečištění, což jsou vody ze sprch, umyvadel, praček, apod. Investičně výhodná řešení se dnes nabízí při rekonstrukcích a nové výstavbě objektů, kde je možné rozdělení odpadů na šedé a splaškové vody s minimálními investičními náklady a maximálně tak využít jak teplo z šedých vod (teploty 25°C, u balneoprovozů až 35°C), tak i vlastní recyklovanou vodu. Vyčištěnou vodu je pak možné použít pro nejrůznější provozní potřeby, které nevyžadují použití pitné vody, např. splachování WC a pisoárů, mytí aut, zálivku zeleně nebo úklidové procesy.

Použité membránové technologie dokonce zbaví tuto vodu i bakteriálního znečištění, neboť otvory v membráně jsou menší než veškeré bakterie, které tedy nemohou projít.

Vzhledem k malé velikosti pórů 0,1 až 0,3 mikronů (0,0001 mm) odstraní membrána až 99,99 % bakterií a 99,7 % virů.

Z referenčních akcí můžeme uvést např. Hotel a vinařství Galant v Mikulově, který získal v roce 2013 Ekologického Oskara za projekt na snížení energetické náročnosti. Vyčištěné šedé vody jsou zde čerpány zpět do akumulace v hotelu a použity na splachování WC a pisoárů. Mimo jiné jedna zajímavost odtud - skleníkové plyny nemusejí být vždy jen odpadem. Při kvašení vína vzniká CO ₂ , který ale v tomto případě není vypouštěn do ovzduší, ale znovu se použije pro potřeby uhličitých koupelí ve wellness programu hotelu a také při dalších procesech vinné výroby.

Další možnou aplikací membrán je recyklace pracích vod filtrace v balneoprovozech, bazénech a aquaparcích. Použití této technologie, např. v  Aquaparku v chorvatské Poreči , představuje denní úsporu až 120 m ³ pitné vody.

Tuto membránovou technologii lze použít i v případech dočištění odpadních vod tam, kde jsou přísnější požadavky na čistotu vypouštěných vod z čistíren odpadních vod.

Závěr

V oblasti úspor nejen elektrické energie a tepla je, dle našeho názoru, zásadní synergický pohled na veškeré technologické procesy a systémy a jejich energetické vyhodnocení. Již dnes se u nás podobným způsobem hodnotí obytné a administrativní budovy – jedná se o tzv. metodiku SBToolCZ, která hodnotí budovy podle určitých kritérií zohledňujících principy udržitelné výstavby. Vychází z  certifikací v USA (LEED) a Británii (BREEAM), které nastavují standard postupů v oblasti navrhování budov.

Environmentální certifikace u budov realizovaných ze státních financí je již povinně požadována např. v Německu nebo v USA. Obdobný přístup k hodnocení, jehož výsledek reprezentuje úroveň kvality předmětné budovy, by byl vhodný nejen pro budovy, ale i pro procesní provozy v celém spektru hospodářství. Hodnocení provozů v širokých souvislostech a jejich následná optimalizace totiž zajistí minimalizaci provozních nákladů s akceptovatelnou ekonomickou návratností a zaručí hospodárnost projektu. Takováto řešení přispějí nejen ke snížení energetické náročnosti provozů, a tedy snížení spotřeb jak elektrické energie, tak i paliv, navíc tím přispějí ke snížení emisí CO ₂ a budou mít příznivý dopad na životní prostředí u nás. Navíc sníží i provozní náklady investorům a majitelům a umožní jim ušetřené finanční prostředky dále investovat.

Ing. Stanislav Piňos
http://www.asio.cz/cz/energie-a-oze

Tento článek byl již v plném znění publikován ve sborníku k semináři ASIO, spol. s r.o. „Čištění průmyslových odpadních vod“.