A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata - PDF ingyenes letöltés

Szennyvíziszap-hálózat észak-keleti 3. hálózat napi folyamatai a termikus szennyvíziszap-kezelésre Dr. Tammo Rebling Umwelttechnik & ingenieure GmbH Wöhlerstraße 42 30163 Hannover Tel. +49 511 9698500 [email protected]

Umwelttechnik & ingenieure GmbH 1993 óta Waste to Energy google.de 35 alkalmazott Biogáz nemzetközileg aktív Újrahasznosítási koncepciók és tervezési jóváhagyások Üzleti számológép és online eszközök Építésfelügyelet http://www.uigmbh.de/ 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 1

A szennyvíziszap ártalmatlanításának vázlata Németországban Együttégetés Monoégetés Alternatív eljárások Végső összehasonlítás 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap hőkezeléséhez 2

Szennyvíziszap-elhelyezés Németországban A szennyvíziszap-elhelyezés Németországban változik! A "szennyvíziszap-újrafeldolgozás átszervezéséről szóló rendelet" uniós értesítésének várakozási ideje 2016. december 27-én lejárt. A szövetségi kabinet 2017. január 18-án döntött a módosításról. Szavazás a Szövetségi Tanácsban, várhatóan 2017 májusában. A határértékek túllépése esetén a jövőben a mezőgazdasági alkalmazás vagy a tereprendezésben már nem lesz lehetőség. Alternatíva: Termikus eljárások szennyvíziszap-kezelésre 2017.01.19. Folyamat termikus szennyvíziszap-kezelésre 3

[t TM] Szennyvíziszap Szennyvíziszap-elhelyezés Németországban 1995-ben 12% -át termikusan hasznosították 2015-ben. 64% -át termikusan hasznosították 1.200.000 1.100.000 anyag-visszanyerés hővisszanyerése. A 2005. június óta betiltott hulladéklerakó az előkezelés nélküli anyag-visszanyerés nélkül tovább csökken: https://www.destatis.de/ 500 000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 év 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 4

[t TM] szennyvíziszap [t TM] szennyvíziszap 2013 2014 600 000 2015 év 500 000 Adatbázis: https://www.destatis.de/ Monoverbremse együttégetés 2004 ismeretlen 2006 2008 2010 2012 2014 2016 év 19/19/2017 A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 5

A termokémiai folyamatok áttekintése Hőfolyamatok szennyvíziszap kezeléshez Folyadék jelenléte H 2 O Gáznemű H 2 O jelenléte oxigén kizárása l = 0 oxigénhiány 0,2 l 0,5 oxigénfelesleg 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200-900 C> 600 C> 700 C Hidrotermikus karbonizáció (HTC) Vapotermikus karbonizáció (VTC) Pirolízis gázosító égetés Az optimális átalakításhoz szükséges növekvő O 2 és szárazanyag-követelmények 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap hőkezeléséhez 6

A szennyvíziszap termikus kezelésének lehetőségei Szennyvíziszap Iszapkezelés pl. B. víztelenítés, szárítás együttégetéssel egyégetéses alternatív eljárások széntüzelésű erőmű porégetés hulladékégető rostély más üzemek tüzelése pl. B. cementgyár forgókemence z. B. fluidágyas égés, fedélzeti kemence, cikloid kemence, olvasztókemence, forgókemence HTC pirolízis gázosítása 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 7

Együttégető széntüzelésű erőmű A leeresztett és stabilizált szennyvíziszapot Putzmeister szivattyúkkal juttatják a szénmalmokba. Az üzemanyag tömegének legfeljebb 5% -a bizonyított. Példa: Staudinger/Großkrotzenburg erőmű 60 000 t/a-ig TM szennyvíziszap Forrás: Wikipedia Services from u & i for 5. egység: Műszaki előkészítő munka Jóváhagyási pályázat az építéskezeléshez Forrás: http://www.pmsolid.com 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap hőkezeléséhez 9

Szénerőmű együttégetése Az illékony energiák aránya növekszik. 2016-ban csökkent a széntüzelésű erőművek jelentősége Németországban. gyenge terhelésváltozási viselkedés A villamosenergia-termelés 6,5% -os csökkenése Az energiaárak 2023-ig tartó energiaátmenet következtében emelkednek. Ha a visszaesés változatlan marad, akkor az utolsó szénerőmű 2038-ban kikapcsol. 2017.06.01. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 10

Erőművek száma együttégetés széntüzelésű erőművek A széntüzelésű erőműveknek hosszú távon offline állapotba kell kerülniük az életkor/klímavédelem miatt. 11 erőmű leáll 2019-ig. 1 új épület tervezett Dattelnben (kőszén) tervezett Potenciális együttégető helyek megszűnnek! 100 80 60 40 20 0 Németországban a széntüzelésű erőművek visszaesése 38 58 37 48 2017 2019 Kőszén-lignit Adatbázis Szövetségi Hálózati Ügynökség 2016. november 16 .; "Működésben" állapot 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 11

Együttégetés Hulladékégetés Túlnyomórészt égetés (fluid ágyas égetés) Jóváhagyás a 17. BImSchV szerint. A szennyvíziszap együttégetéséhez a törvény jelenlegi állása szerint módosítani kell az engedélyt. 850 C 2 másodpercig Példa: Rácsos kemence építése Áram/hő leválasztása Elektromos szennyvíziszap-kezelés folyamata 19/19/2017

Együttégetés Hulladékégetés A szennyvíziszap feladat különböző fogalmai: Szárítsuk szárazra, mint por az égéstérbe, dehidratáljuk és szórjuk az égéstérbe 2017.01.19. A szennyvíziszap termikus kezelésének folyamata 14

Együttégetés Hulladékégetés 2013-tól csökkent a többletkapacitás. Jelenleg a hulladékégető erőművek nagyon jól vannak kihasználva: Magas fűtőértékű hulladékimport Jó gazdasági helyzet Népességnövekedés Az együttégetés árainak emelkedése. Előre nem látható változások! Példa: RDF erőmű Großräschen 230 000 t RDF/102 MW th teljesítmény az u & i-ból: terv jóváhagyási pályázat építésirányítás 2017.01.19. Eljárás szennyvíziszap kezelésére 15

Az együttégetés előnyei - a szerves szennyező anyagok megsemmisítése - energetikai felhasználás lehetséges - a meglévő rendszerek használata - nincs szükség teljes szárításra kb. 20% DM-től Hátrányok - tápanyagok felhasználása/P- hamuból történő visszanyerés nem lehetséges - együttégetés a jövőben csak alacsony P-tartalmú iszap esetén Lehetséges P tartalmat az égetés előtt vissza kell vonni - Környezetszennyezés hosszú szállítási útvonalakon - A kapacitások bizonytalan fejlődése Nincs előrelátható hosszú távú és biztonságos együttégetés! 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 16

Az együttégetés előnyei - a szerves szennyező anyagok megsemmisítése - energetikai felhasználás lehetséges - a meglévő rendszerek használata - nincs szükség teljes szárításra kb. 20% DM-től Hátrányok - tápanyagok felhasználása/P- hamuból történő visszanyerés nem lehetséges - együttégetés a jövőben csak alacsony P-tartalmú iszap esetén Lehetséges P tartalmat az égetés előtt vissza kell vonni - Környezetszennyezés hosszú szállítási útvonalakon - A kapacitások bizonytalan fejlődése Nincs előrelátható hosszú távú és biztonságos együttégetés! Tézisek: A jövőben nem lesz új együttégető kapacitás! 2026-ig a meglévő kapacitások kb. 40% -kal csökkennek (Langenohl 2015) 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 17

A szennyvíziszap termikus kezelésének lehetőségei Szennyvíziszap Iszapkezelés pl. B. víztelenítés, szárítás együttégetéssel egyégetéses alternatív eljárások széntüzelésű erőmű porégetés hulladékégető rostély más üzemek tüzelése pl. B. cementgyár forgókemence z. B. fluid ágyas égés, fedélzeti kemence, cikloid kemence, olvasztókemence, forgókemence HTC-pirolízis-gázosítás 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 18

A szennyvíziszap egyszemélyes elégetése Az üzemek 75% -ánál helyhez kötött fluid ágyas technológiát alkalmaznak, hatékonyan és megbízhatóan tesztelve több mint 30 éven keresztül. Folyamatelv a szennyvíziszap-elégetés példáján Karlsruhe: Többlépcsős szennyvíziszap előkezelés

A szennyvíziszap egyszeri elégetése Jóváhagyás a 17. BImSchV szerint. Kibocsátási tartomány 4000 és 95 000 t DM/a között. Inert fluidizált homok, mint hőtároló, impulzus és hőcserélő üzemanyaggal. Szükséges szennyvíziszap-minőség autoterm égéshez adalékanyagok nélkül: alacsonyabb fűtőérték:

4500 kj/kg DM: 40-50% P visszanyerése hamuból lehetséges: P koncentráció kb. 4-15 tömeg% Forrás: Eisenmann 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap hőkezeléséhez 20

A szennyvíziszap egyszemélyes elégetése A szennyvíziszap teljes mennyisége Németországban 2013 62% 38% A monoégető művekben rendelkezésre álló kapacitások A monoégető művek kapacitásának hiánya Becslés: Langenohl (KA62.2015): 2026-ban 400 000 és 700 000 t DM/év között hiányzik a monoégetés kapacitása. Ez 21 üzemnek felel meg, 33 000 t DM/év kapacitással. 2017.01.19. A szennyvíziszap termikus kezelésének folyamata 21

Az egyégetéses áttekintés előnyei hátrányok - szerves szennyező anyagok megsemmisítése - energetikai felhasználás lehetséges - jó tervezési biztonság a szennyvíztisztító telep üzemeltetői számára - lehetséges a hamuból való P visszanyerése - a hamuból származó P visszanyerése technikailag bonyolult - költségigényes ártalmatlanítási út gazdasági hatékonyság kb. 5 millió PE) - a kapacitás bővítése csak hosszú távon lehetséges Tervezés, jóváhagyás és kivitelezés 8-10 év 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 22

Az egyégetéses áttekintés előnyei hátrányok - szerves szennyező anyagok megsemmisítése - energetikai felhasználás lehetséges - jó tervezési biztonság a szennyvíztisztító telep üzemeltetői számára - lehetséges a P visszanyerése hamuból - a P hamuból történő visszanyerése technikailag bonyolult - költségigényes ártalmatlanítási út költséghatékonyság kb. 5 millió PE) - a kapacitás bővítése csak hosszú távon lehetséges Tervezés, jóváhagyás és kivitelezés 8-10 év tézisek: A hosszú távú ártalmatlanítás biztonsága érdekében szükség van egymonégető művek új építésére! Az ártalmatlanítás szűk keresztmetszete lehetőséget kínál az alternatív eljárásokra! 2017. január 19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 23

A szennyvíziszap termikus kezelésének lehetőségei Szennyvíziszap Iszapkezelés pl. B. víztelenítés, szárítás együttégetéssel egyégetéses alternatív eljárások széntüzelésű erőmű porégetés hulladékégető rostély más üzemek tüzelése pl. B. cementgyár forgókemence z. B. fluid ágyas égés, fedélzeti kemence, cikloid kemence, olvasztókemence, forgókemence HTC pirolízis gázosítása 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 24

A termokémiai folyamatok áttekintése Hőfolyamatok szennyvíziszap-kezeléshez Folyadék jelenléte H 2 O Gáznemű H 2 O jelenléte oxigén kizárása l = 0 oxigénhiány 0,2 l 0,5 oxigénfelesleg 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200 900 C> 600 C> 700 C Hidrotermális karbonizáció (HTC) Vapotermikus karbonizáció (VTC) Pirolízis-gázosítás égetése 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 25

Alternatív eljárás HTC hidrotermális karbonizáció (HTC) szénszerű termékek előállításához. Követelmények: gáztömör reaktor, folyékony H 2 O,

200 C Nincs szükség előzetes szárításra! HTC szilárd anyag Rebling, 2015 bemenő iszap Rebling, 2015 Rebling, 2015 output iszap folyékony fázis Rebling, 2015 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap hőkezeléséhez 26

Alternatív eljárás HTC hidrotermális karbonizáció (HTC) szénszerű termékek előállításához. Követelmények: gáztömör reaktor, folyékony H 2 O,

200 C Nincs szükség előzetes szárításra! Rebling és mtsai. 2015 HTC Solid Rebling, 2015 Enyhe exotermicitás támogatja a folyamatot: nádas kb. -700 J/g TM szennyvíziszap kb. -200 J/g TM bemeneti iszap kimeneti iszap folyékony fázis

Alternatív módszer HTC Dissertation Rebling, 2016 A sejtszerkezet megbomlása (hidrolízis) CambiTHP -> Dezintegráció HTC -> Karbonizáció A HTC után nagymértékben javult a lefolyhatóság. Anyag (pl. HMF, bioműanyagok) és energetikai felhasználás egyaránt lehetséges. A kémiai oxigénigény (COD) a folyékony fázisban nagyon magas; A szennyvíztisztítóba való belépés előtt tisztítás szükséges! Nagy COD-hozam lehetséges a COD csökkentésével! További információ: http://www.uigmbh.de/ 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 28

Alternatív eljárás HTC Avalon Industries AG (korábban AVA-CO 2) TerraNova Energy http://terranova-energy.com/ http://terranova-energy.com/ Kereskedelmi üzem Kínában, 14 000 t/év üzemben 2016. december 1. óta 2017.01.19. A szennyvíziszap termikus kezelésének folyamata 29

Alternatív folyamat HTC kísérleti üzeme a "HTC Alsó-Szászországban" kutatási projektben Ostfalia Egyetem Wolfenbüttel 2017. január 19. A szennyvíz iszap hőkezelésének folyamata 30

A termokémiai folyamatok áttekintése Hőfolyamatok szennyvíziszap kezeléshez Folyadék jelenléte H 2 O Gáznemű H 2 O jelenléte oxigénkizárás l = 0 oxigénhiány 0,2 l 0,5 oxigénfelesleg 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200–900 C> 600 C> 700 C Hidrotermikus karbonizáció (HTC) Vapotermikus karbonizáció (VTC) Pirolízis-gázosítás Égetés 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap kezelésére 31

Alternatív folyamatpirolízis További oxigén nélküli pirolízis (l = 0) Hőellátásra van szükség! Az égési vagy elgázosítási hőmérsékletekkel szemben a szerves vegyületek (belső) bomlása hőkezeléssel szennyvíziszap> 50% DM pirolízis l = 0, termékgáz CO, H 2, C n H m 400-900 C hamu (P-vel együtt) műtrágyaként 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 32

Alternatív pirolízis eljárás PYREG példa: Hivatkozás: Linz-Unkel szennyvíztisztító telep 30 000 PE víztelenítés és szárítás 85% feletti DM szintetikus gáz felhasználásával az égéstérben FLOX égő FLOX égő használata a dörpeni hulladéklerakóban http://www.pyreg.de/

650 C termék: P-tartalmú szén Szolgáltatások az u & i-nél: Terv jóváhagyása Pályázat Építésirányítás 2017.01.19 Folyamat szennyvíziszap kezelésére 33

Alternatív pirolízis eljárás EISENMANN példa: Pirobustor: Bemenet: 90% DM szárított kétlépcsős eljárás: pirolízis P-tartalmú hamu maradékként történő elégetése Referencia: ARA Pustertal, Olaszország 2006 óta

550 kg/h 300-350 C 600-650 C http://www.eisenmann.com/ 2017/19/19 Folyamat szennyvíziszap kezelésére 34

Hőfolyamatok összehasonlítása Hőanyagok elégetése Alternatív folyamatok Mit-Mono- HTC pirolízis Mezőgazdaság Destruction org. Szennyező anyagok +++ +++ ++ ++ - Energikus felhasználás +++ +++ +++ +++ - Anyagfelhasználás + + +++ +++ +++ P visszanyerés - ++ ++ ++ +++ Tervezési biztonság - ++ + + - Tapasztalat az üzemeltetésről +++ +++ + + +++ Ártalmatlanítási költségek [/ t FS] 50-130 a 80-120 a

65 b 8-45 a Piaci adatok: UBA, 2013; nem ellenőrzött gyártói információk: b Eisenmann GmbH és PYREG; c TerraNova Energy 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 36

65 b 8-45 a Piaci adatok: UBA, 2013; nem ellenőrzött gyártói információk: b Eisenmann GmbH és PYREG; c TerraNova Energy tézis: Az alternatív folyamatok képesek felszámolni a szennyvíziszap-elhelyezés rését! 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 37

Alternatív folyamatok kidolgozása http://www.bine.info 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap hőkezeléséhez 38

Összefoglalás és kitekintés A szennyvíziszap termikus kezelésére újonnan épített üzemekre van szükség az ártalmatlanítás biztonsága érdekében! Műszaki "know-how" elérhető! A körültekintő, helyfüggő tervezés előfeltétele a költségek minimalizálása érdekében! https://www.openpm.info 2017.01.19. Folyamat szennyvíziszap termikus kezelésére 39

http://www.sueddeutsche.de/ 2017.01.19. A szennyvíz termikus iszapkezelésének folyamata 40

Umwelttechnik & ingenieure GmbH Energiával teli ötletek! Ötletkoncepció Tervezés Kivitelezés 2017.01.19. A szennyvíziszap hőkezelésének folyamata 41