Anaerobní zpracování organických odpadů a výroba bioplynu

Úvodem k technologii anaerobního zpracování organické hmoty nebude na škodu shrnout stručně teoretický základ celého procesu. Bioplyn vzniká metanogenní fermentací organických látek za přítomnosti vody. Zpracovávaný materiál musí obsahovat dostatečné množství biologicky rozložitelných látek a vodu v množství 60 % nebo větším. V závislosti na konzistenci vstupního materiálu se liší technické řešení, které je jiné u tekutých suspenzí a roztoků (s obsahem sušiny do 18 - 20%) a u tuhých rypných materiálů o sušině 20 - 40%. Během fermentace dochází k rozkladu organických látek až na konečné produkty, kterými jsou methan, oxid uhličitý a voda. Existuje celá řada modelů, kterými lze popsat anaerobní metabolismus, počínaje nejstarším dvoufázovým a konče dnes nejuznávanějším čtyřfázovým modelem. Výsledky z oblasti výzkumu metanogenní fermentace se postupně přenášejí do praxe a proto je možné navrhovat a konstruovat efektivnější a účinnější aparáty a zařízení, které zajišťují efektivitu vložených investičních prostředků až na hranici krátkodobé investiční návratnosti. Ekonomická efektivnost současných bioplynových stanic však musí být postavena na zužitkování všech energií a hmot, které jsou výstupem procesu. Jenom tak lze požadované efektivnosti dosáhnout. Za vzor při výstavbě stanic, ale i dotační politiky slouží dnes už by se dalo říci bioplynu zaslíbené Dánsko a zde postavených 18 centralizovaných bioplynových stanic. Každá slouží jako centrum oblasti zpracování organického odpadu a jeho dalšího využití. Producenti přivážejí organické odpady z okruhu do 15 - 20 km ke zpracování a zároveň si odvážejí již zpracovanou a hygienická nezávadnou kejdu, kterou si poté ukládají do svých menších skladovacích nádrží přímo na farmách. Tito producenti jsou sdruženi v akciových společnostech a veškerý efekt z bioplynových stanic si mezi sebe rozdělují. Celková finanční dotace se pohybuje ve výši 20 - 45% celkového investičního nákladu. V současné době se za využití všech posledních poznatků z výzkumu i provozu navrhují bioplynové stanice pro zpracování organického materiálu nebo odpadu vznikajícího v zemědělství a komunální sféře. Bohužel k významné podpoře tohoto programu dochází prozatím ve velké většině případů pouze v zemích Evropské unie, kde agrární a dotační politika umožňuje výstavbu těchto technologických linek. Věříme, že i u nás postupně nastane situace, kdy budeme moci řešit problémy se zachováním a zlepšením prostředí pro naše příští generace. Technologická a technická řešení včetně dodavatelských kapacit jsou připravena. Naše zkušenosti s řešením problému organického odpadu a výrobou bioplynu jsou především z hlediska finálního dodavatele technologické části, kdy pro konkrétní lokalitu zajišťujeme vývoj, konstrukci a dodávky aparátů, jejich zapojení, vyzkoušení a předání uživateli. Během uplynulých 15 let byly vyvinuty a úspěšně vyzkoušeny bioreaktory různých typů jako technologické srdce celého procesu a systém pro uskladnění a využití bioplynu. Jako konkrétní výstupy našeho dlouhodobého působení v této oblasti můžeme dokumentovat výsledky s provozem bioplynových stanic Šebetov, Trhový Štěpánov a v poslední době především z výstavby bioplynových stanic nebo jejich částí v Německu. Velké množství našich referenčních staveb je rovněž v oblasti anaerobního zpracování komunálních odpadních vod, což je problematika vhodná pro samostatnou přednášku na některém dalším odborném setkání. Vzhledem k zajímavosti našich německých referenčních staveb se zaměříme na velkou bioplynovou stanici Putbus na Rujáně v Německu. Je totiž velice pravděpodobné, že to, co jsme zrealizovali a vyzkoušeli v zahraničí by mohlo být postaveno i v České republice. Tato bioplynová stanice byla uvedena do provozu v květnu 1997 a zpracovává 320 t organického odpadu za den ve složení kejda, kaly z čistírny odpadních vod, odpad ze zpracovny brambor a ze zpracovny ryb. Ve společnosti provozující stanici je sdruženo 11 subjektů. Stát garantuje odběr vyrobené elektrické energie a tepla za předem stanovené ceny na kterých byla propočtena efektivnost celé stavby. Na výstavbě se podílelo konsorcium firem z Dánska, Německa a České republiky, které zároveň garantovaly dosažení projektovaných parametrů. Stanici nyní stručně popíšeme. Příjem surových odpadů a výdej stabilizovaných kalů je situován do uzavřené haly s odsáváním pachů a výfukových plynů nákladních automobilů. Jedná se o tříprostorovou betonovou kruhovou nádrž s homogenizací pomocí ponorných míchadel. Substrát prochází maceračním zařízením a je čerpán přes tepelný výměník do ocelových bioreaktorů. Každý z nich má objem 2100 m3 a je míchán pomaluběžným dvouetážovým míchadlem. Teplota fermentace je 55°C. Poté je vyhnilý kal dopravován přes hygienizační nádrže, kde při teplotě 70°C dojde po 1 hodině zdržení k výraznému snížení patogenních mikroorganismů. Vzniklý bioplyn je biologicky odsířován v koloně se sypanou náplní a poté veden do kogeneračního centra s motorgenerátory Jenbacher 2 x 400 kW elektrického výkonu. Odpadním teplem motorů je ohřívána voda na 90°C a akumulována v zásobníku o objemu 80 m3. Odtud je ohřátá voda vedena 2 km dlouhým horkovodem do městečka Putbus, kde je rozváděna do obytných domů. Ochrana okolí proti nepříjemným pachům je zabezpečena výkonným biofiltrem, do kterého jsou svedeny odplyny ze všech prostor s výskytem pachů. Proto jsou také všechny nádrže zastřešeny. V příloze je uvedeno obecné technologické schéma bioplynové stanice tohoto typu s příslušnou legendou. Jan Kozák a Zdeněk Faikl Zdroj: