Šance pro kaly z komunálních ČOV
Zdeněk Valečko Začnu provokativní otázkou. Jsou kaly z komunálních čistíren
odpadních vod prokleté nebo životodárné? Na to asi neexistuje ani jednoduchá ani
jednoznačná odpověď. Důvodem je skutečnost, že ani kaly z ČOV nejsou všechny
stejné. Stejné je u nich pouze jedno, a to skutečnost, že prakticky všechny bez
rozdílu náležejí a priori mezi odpady. Alespoň podle nesmlouvavé dikce zákona o
odpadech č. 185/01 Sb. Přes tento handicap však lze odvodněné kaly smysluplně,
ekologicky přijatelně a dokonce i ekonomicky výhodně využívat. Je ovšem nutné
zvolit ten správný systém. Příroda je nedostižně geniální v tom, že žádnou ze
svých dílčích oblastí působnosti neřeší samostatně, odtržitě od celku. A proto
neprodukuje žádný odpad. Narozdíl od člověka, který ho při své činnosti
produkuje skoro vždy. A proto možná sám sebe někdy v budoucnu pohřbí pod
hromadou vlastních odpadků. Poučil jsem se od přírody a pokusil se řešit problém
kalů jaksi komplexně. Což jinak řečeno znamená, udělat z odpadu - kalů -
\"neodpad\". Jak? Jednoduše. Vytvořením systému, ve kterém bude kalům přiděleno
důležité a nezastupitelné místo. Asi takové, jaké by jim přidělila Matka
příroda, kdyby takový problém musela řešit. To prosím není slovní
ekvilibristika, ale základní idea myšlenky, na jejímž konci je systém
využívající čistírenské kaly, který jsem nazval Ekotriáda. Jak jsem právě
předeslal, nebyl by to systém \"okopírovaný\" od přírody, kdyby řešil \"jenom\"
problém samotných kalů. To dokládá i definice systému Ekotriáda, která by mohla
znít: Využití stabilizovaných čistírenských kalů jako hnojiva pro intenzívní
pěstování fytomasy na nezemědělských pozemcích, a to k produkci bioplynu a
následné kogenerační výrobě energie. Takto komplexně pojatý systém, využívající
výhodně synergického účinku svých jednotlivých dílčích částí, je nejen
ekonomicky výhodný, ale hlavně ekologicky přijatelný. Technologickou podstatu
Ekotriády lze vyjádřit klíčovými slovy: Kaly - fytomasa - bioplyn - energie. A
jaké jsou potřebné základní hmotné předpoklady? Anaerobní stabilizace (AS) na
ČOV - nezemědělské plochy v blízkosti ČOV - místo na skladování fytomasy.
Názorně je tento systém zobrazen na schématu: Přebytečný kal z aerobního
zpracování odpadních vod na komunální čistírně je přiváděn do anaerobní
stabilizace, kde se jeho část přemění na bioplyn. Stabilizovaný kal je po
odvodnění navážen na nezemědělské pozemky, rozprostřen a zaorán do půdy.
Vypěstovaná fytomasa je odvezena do místa skladování, kde se zakonzervuje a
odkud se ve vhodnou dobu použije jako přídavek ke kalům pro anaerobní digesci na
bioplyn. Nerozložený zbytek fytomasy se stává součástí kalů, které jsou po
odvodnění opět použity jako hnojivo pro produkci další fytomasy…. Jaké přínosy
lze očekávat? Zajištění dlouhodobého využívání kalů pro intenzívní pěstování
energetické fytomasy na nezemědělských pozemcích se snadným průběžným
monitoringem škodlivin v kalech, půdě i rostlinách Možnost řízeného zvyšování
sušiny v anaerobní stabilizaci ČOV přídavkem fytomasy na optimální úroveň, a tím
zintenzívnění procesu vlastní stabilizace kalů Zvýšení produkce bioplynu
vzhledem k většímu objemu anaerobně zpracovávané organické hmoty při
kofermentaci kalů s fytomasou Zvýšení kogenerační výroby elektřiny a tepla z
bioplynu z fytomasy, jakožto obnovitelného zdroje energie bez produkce
skleníkových plynů Zvýšená produkce tepla z bioplynu umožňuje přechod na
termofilní proces, a tím zajištění vyšší mikrobiální hygienizace kalů dle nové
legislativy a prohloubení rozkladu organické hmoty přebytečného kalu i fytomasy
Možnost využívání k výrobě bioplynu i některých dalších vhodných
biodegradabilních odpadů za úplatu nejen vylepší ekonomiku provozu ČOV, ale má i
nezanedbatelný přínos pro ochranu životního prostředí Ekologicky optimální
využívání zejména nezemědělských, antropogenně poškozených ploch, včetně ploch
povrchově znečištěných těžkými kovy, ropnými látkami a některými dalšími
škodlivinami Při aplikaci kalů na pozemky bez orniční vrstvy v rámci tohoto
systému lze realizovat plnohodnotnou biologickou rekultivaci těchto ploch bez
potřeby navážky externí ornice Co systém omezuje? Poměr množství přidávané
fytomasy ke kalům pro produkci bioplynu, a to s ohledem na udržení stabilního
anaerobního mikrobiálního procesu; maximální možný poměr je však tak vysoký, že
běžně v praxi nebude zřejmě dosahován Dodržení obsahu sledovaných škodlivin,
zejména těžkých kovů, v půdě Co systém vyžaduje? Instalaci a provozování
zařízení pro úpravu a přidávání fytomasy do stabilizační nádrže Vyřešení
skladování fytomasy; jejíž konzervace (např. senážováním) slouží zároveň jako
její výhodná předfermentace Existenci vhodných pěstebních ploch v přijatelné
vzdálenosti od ČOV Je systém ověřen? Provozně je v ČR ověřen způsob pěstování
energetické fytomasy s využitím kalů jako hnojiva (existuje foto a video
dokumentace) Provozně je v ČR ověřen způsob provedení biologické rekultivace
ukončené divoké skládky s využitím kalů jako hnojiva pro vytvoření orniční
vrstvy bez nutnosti navážky externí ornice (existuje foto a video dokumentace)
Provozně je dlouhodobě (15 let) v SRN ověřeno společné anaerobní zpracování
fytomasy (čerstvé travní hmoty) a přebytečného kalu na komunální ČOV Laboratorně
je v ČR na několika vědeckých pracovištích ověřena technologická výhodnost
kofermentace kalů s fytomasou, včetně fytomasy předfermentované Jak je zajištěna
ochrana životního prostředí? Kaly jsou používány zejména na nezemědělských
plochách a výhradně pro nepotravinářskou a nekrmivářskou produkci a proto
povolený obsah škodlivin v půdě může být limitován \"pouze\" požadavkem zabránit
jejich rozšiřování do okolí; konkrétně lze využít např. limity z metodického
pokynu MŽP Pěstování výkonných energetických plodin vyžaduje vyšší dávky kalů
jako hnojiva, a proto k aplikaci daného množství kalů postačí menší výměra
pěstebních pozemků ve srovnání s jejich použitím v klasickém zemědělství, což
zlevní dopravní náklady i monitoring Využitím speciálních druhů rostlin se
schopností akumulovat do svých tkání škodliviny, zejména těžké kovy, lze řízeně
snižovat obsah těchto škodlivin v půdě (fytoremediace), a to nejen těch, které
jsou do půdy vnášeny s kaly, ale případně také pocházejících z původního
znečištění pozemku Navržené základní schéma Ekotriády lze v praxi modifikovat
podle místních možností a specifických potřeb, například využitím již
existujících nepotřebných staveb, odlišné použití vyprodukované energie, využití
speciálních organických odpadů a podobně. Trocha ekonomické matematiky V odborné
literatuře se dočteme (Prof. Ing. Michal Dohányos, CSc., r. 2002), že zavedením
intenzifikačních faktorů lze při anaerobním rozkladu 1 tuny přivedené sušiny
organické hmoty (fytomasy) vyprodukovat až 600 Nm3 bioplynu s obsahem metanu 66
%, z něhož lze kogenerací vyrobit 1330 kWh elektrické energie a 2054 kWh tepelné
energie (7394 MJ). Vyjádřeno v korunách to představuje příjem za prodej
elektřiny 3325 Kč (cena 2,50 Kč/kWh dle cenového výměru ERÚ) a za teplo 1480 Kč
při uvažované ceně 200 Kč/GJ. Uvedené hodnoty jsou samozřejmě orientační pro
základní ekonomické úvahy o možné rentabilitě případného podnikatelského záměru.
Skutečné hodnoty budou záviset na některých dalších konkrétních podmínkách.
Systém Ekotriáda je chráněn patentovou přihláškou autora tohoto článku.
Potenciálnímu zájemci o realizaci nabízím spolupráci a další důležité informace
a know-how podepřené několikaletými zkušenostmi a také případnou participaci na
patentových právech, a to včetně zahraničních. Autor je zároveň registrovaným
patentovým zástupcem. Vzhledem k několika pozitivním vlivům Ekotriády na ochranu
životního prostředí lze při její realizaci počítat s podporou formou dotace nebo
zvýhodněné půjčky. Zdroj: CZ BIOM - www.biom.cz [http://www.biom.cz]
Zdeněk Valečko
Začnu provokativní otázkou. Jsou kaly z komunálních čistíren odpadních vod prokleté nebo životodárné? Na to asi neexistuje ani jednoduchá ani jednoznačná odpověď. Důvodem je skutečnost, že ani kaly z ČOV nejsou všechny stejné. Stejné je u nich pouze jedno, a to skutečnost, že prakticky všechny bez rozdílu náležejí a priori mezi odpady. Alespoň podle nesmlouvavé dikce zákona o odpadech č. 185/01 Sb.
Přes tento handicap však lze odvodněné kaly smysluplně, ekologicky přijatelně a dokonce i ekonomicky výhodně využívat. Je ovšem nutné zvolit ten správný systém.
Příroda je nedostižně geniální v tom, že žádnou ze svých dílčích oblastí působnosti neřeší samostatně, odtržitě od celku. A proto neprodukuje žádný odpad. Narozdíl od člověka, který ho při své činnosti produkuje skoro vždy. A proto možná sám sebe někdy v budoucnu pohřbí pod hromadou vlastních odpadků. Poučil jsem se od přírody a pokusil se řešit problém kalů jaksi komplexně. Což jinak řečeno znamená, udělat z odpadu - kalů - \"neodpad\". Jak? Jednoduše. Vytvořením systému, ve kterém bude kalům přiděleno důležité a nezastupitelné místo. Asi takové, jaké by jim přidělila Matka příroda, kdyby takový problém musela řešit. To prosím není slovní ekvilibristika, ale základní idea myšlenky, na jejímž konci je systém využívající čistírenské kaly, který jsem nazval Ekotriáda.
Jak jsem právě předeslal, nebyl by to systém \"okopírovaný\" od přírody, kdyby řešil \"jenom\" problém samotných kalů. To dokládá i definice systému Ekotriáda, která by mohla znít: Využití stabilizovaných čistírenských kalů jako hnojiva pro intenzívní pěstování fytomasy na nezemědělských pozemcích, a to k produkci bioplynu a následné kogenerační výrobě energie. Takto komplexně pojatý systém, využívající výhodně synergického účinku svých jednotlivých dílčích částí, je nejen ekonomicky výhodný, ale hlavně ekologicky přijatelný. Technologickou podstatu Ekotriády lze vyjádřit klíčovými slovy: Kaly - fytomasa - bioplyn - energie. A jaké jsou potřebné základní hmotné předpoklady? Anaerobní stabilizace (AS) na ČOV - nezemědělské plochy v blízkosti ČOV - místo na skladování fytomasy.
Názorně je tento systém zobrazen na schématu: Přebytečný kal z aerobního zpracování odpadních vod na komunální čistírně je přiváděn do anaerobní stabilizace, kde se jeho část přemění na bioplyn. Stabilizovaný kal je po odvodnění navážen na nezemědělské pozemky, rozprostřen a zaorán do půdy. Vypěstovaná fytomasa je odvezena do místa skladování, kde se zakonzervuje a odkud se ve vhodnou dobu použije jako přídavek ke kalům pro anaerobní digesci na bioplyn. Nerozložený zbytek fytomasy se stává součástí kalů, které jsou po odvodnění opět použity jako hnojivo pro produkci další fytomasy….
Jaké přínosy lze očekávat?
Zajištění dlouhodobého využívání kalů pro intenzívní pěstování energetické fytomasy na nezemědělských pozemcích se snadným průběžným monitoringem škodlivin v kalech, půdě i rostlinách
Možnost řízeného zvyšování sušiny v anaerobní stabilizaci ČOV přídavkem fytomasy na optimální úroveň, a tím zintenzívnění procesu vlastní stabilizace kalů
Zvýšení produkce bioplynu vzhledem k většímu objemu anaerobně zpracovávané organické hmoty při kofermentaci kalů s fytomasou
Zvýšení kogenerační výroby elektřiny a tepla z bioplynu z fytomasy, jakožto obnovitelného zdroje energie bez produkce skleníkových plynů
Zvýšená produkce tepla z bioplynu umožňuje přechod na termofilní proces, a tím zajištění vyšší mikrobiální hygienizace kalů dle nové legislativy a prohloubení rozkladu organické hmoty přebytečného kalu i fytomasy
Možnost využívání k výrobě bioplynu i některých dalších vhodných biodegradabilních odpadů za úplatu nejen vylepší ekonomiku provozu ČOV, ale má i nezanedbatelný přínos pro ochranu životního prostředí
Ekologicky optimální využívání zejména nezemědělských, antropogenně poškozených ploch, včetně ploch povrchově znečištěných těžkými kovy, ropnými látkami a některými dalšími škodlivinami
Při aplikaci kalů na pozemky bez orniční vrstvy v rámci tohoto systému lze realizovat plnohodnotnou biologickou rekultivaci těchto ploch bez potřeby navážky externí ornice
Co systém omezuje?
Poměr množství přidávané fytomasy ke kalům pro produkci bioplynu, a to s ohledem na udržení stabilního anaerobního mikrobiálního procesu; maximální možný poměr je však tak vysoký, že běžně v praxi nebude zřejmě dosahován
Dodržení obsahu sledovaných škodlivin, zejména těžkých kovů, v půdě
Co systém vyžaduje?
Instalaci a provozování zařízení pro úpravu a přidávání fytomasy do stabilizační nádrže
Vyřešení skladování fytomasy; jejíž konzervace (např. senážováním) slouží zároveň jako její výhodná předfermentace
Existenci vhodných pěstebních ploch v přijatelné vzdálenosti od ČOV
Je systém ověřen?
Provozně je v ČR ověřen způsob pěstování energetické fytomasy s využitím kalů jako hnojiva (existuje foto a video dokumentace)
Provozně je v ČR ověřen způsob provedení biologické rekultivace ukončené divoké skládky s využitím kalů jako hnojiva pro vytvoření orniční vrstvy bez nutnosti navážky externí ornice (existuje foto a video dokumentace)
Provozně je dlouhodobě (15 let) v SRN ověřeno společné anaerobní zpracování fytomasy (čerstvé travní hmoty) a přebytečného kalu na komunální ČOV
Laboratorně je v ČR na několika vědeckých pracovištích ověřena technologická výhodnost kofermentace kalů s fytomasou, včetně fytomasy předfermentované
Jak je zajištěna ochrana životního prostředí?
Kaly jsou používány zejména na nezemědělských plochách a výhradně pro nepotravinářskou a nekrmivářskou produkci a proto povolený obsah škodlivin v půdě může být limitován \"pouze\" požadavkem zabránit jejich rozšiřování do okolí; konkrétně lze využít např. limity z metodického pokynu MŽP
Pěstování výkonných energetických plodin vyžaduje vyšší dávky kalů jako hnojiva, a proto k aplikaci daného množství kalů postačí menší výměra pěstebních pozemků ve srovnání s jejich použitím v klasickém zemědělství, což zlevní dopravní náklady i monitoring
Využitím speciálních druhů rostlin se schopností akumulovat do svých tkání škodliviny, zejména těžké kovy, lze řízeně snižovat obsah těchto škodlivin v půdě (fytoremediace), a to nejen těch, které jsou do půdy vnášeny s kaly, ale případně také pocházejících z původního znečištění pozemku
Navržené základní schéma Ekotriády lze v praxi modifikovat podle místních možností a specifických potřeb, například využitím již existujících nepotřebných staveb, odlišné použití vyprodukované energie, využití speciálních organických odpadů a podobně.
Trocha ekonomické matematiky
V odborné literatuře se dočteme (Prof. Ing. Michal Dohányos, CSc., r. 2002), že zavedením intenzifikačních faktorů lze při anaerobním rozkladu 1 tuny přivedené sušiny organické hmoty (fytomasy) vyprodukovat až 600 Nm3 bioplynu s obsahem metanu 66 %, z něhož lze kogenerací vyrobit 1330 kWh elektrické energie a 2054 kWh tepelné energie (7394 MJ). Vyjádřeno v korunách to představuje příjem za prodej elektřiny 3325 Kč (cena 2,50 Kč/kWh dle cenového výměru ERÚ) a za teplo 1480 Kč při uvažované ceně 200 Kč/GJ.
Uvedené hodnoty jsou samozřejmě orientační pro základní ekonomické úvahy o možné rentabilitě případného podnikatelského záměru. Skutečné hodnoty budou záviset na některých dalších konkrétních podmínkách.
Systém Ekotriáda je chráněn patentovou přihláškou autora tohoto článku. Potenciálnímu zájemci o realizaci nabízím spolupráci a další důležité informace a know-how podepřené několikaletými zkušenostmi a také případnou participaci na patentových právech, a to včetně zahraničních. Autor je zároveň registrovaným patentovým zástupcem.
Vzhledem k několika pozitivním vlivům Ekotriády na ochranu životního prostředí lze při její realizaci počítat s podporou formou dotace nebo zvýhodněné půjčky.
Zdroj: CZ BIOM - www.biom.cz
Sdílet článek na sociálních sítích