Διάθεση ιλύος βιολογικού καθαρισμού

(1)

Τ εχνο λο γικό Ε κπ α ιδ ευ τικό Ίδ ρ υ μ α Καβάλας Σχολή Τ εχνο λο γικώ ν Εφαρ μογώ ν

Τμήμα Τεχνο λο γία ς Πετρ ελαίου και Φ υσικού Α ερίου

Π τυχιακή Εργασία

ΔΙΑΘΕΣΗ ΙΛΥΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ

Καβάλα Ν οέμβριος 2004

Εφ

Ε ισ ηγητής Καθηγητής:

Δρ. Α χιλλέα ς Χ ρ ισ το φ ο ρ ίδ η ς

Συγγραφέας:

Γ εώ ρ γιο ς Α να σ τό π ο υ λο ς

(2)

«Διάθεση ιλύος βιολογικού καθαρισμού.»

Στους γονείς μου και στην Αρετή.

(3)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1°.

1.1 ΓΕΝΙΚΑ...

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ....

ΙΣΤΟΡΙΚΟ...

ΣΤΑΔΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ...

Blo c kδ ια γρα μ μ αγραμ μ ή ςε π ε ξ ε ργ α σ ία ςα π ο β λ ή τ ω ν...

Ενδεικτικ ήκά τ ο ψητ η ςμ ο ν α δ ο ς...

ΓΡΑΜΜΗ ΙΛΥΟΣ...

Πα χ υ ν τ η ς...

1.3.2 1.3.3

1.3.4 Bl o c kδ ια γρα μ μ αγραμ μ ή ςε π ε ξ ε ργ α σ ία ςιλ υ ο ς ....

ΜΕΤΕΠΕΙΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΑΘΕΣΗ ΤΗΣ ΙΛΥΟΣ...

ΠΑΡΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ...

Επ εξε ργα σίεςτ η ςιλ υ ο ς...

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2°,

2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2 3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3

Εισ α γ ω γ ή...

ΓΕΝΙΚΑ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ...

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ...

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ...

Τ ο ΒΙΟΑΕΡΙΟ...

ΓΕΝΙΚΑ

ΘΕΡΜΙΔΙΚΗ ΑΞΙΑ...

Το ΒΙΟΑΕΡΙΟ ΣΤΗΝ ΕΥΡΩΠΗ ...

Το ΒΙΟΑΕΡΙΟ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ...

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ...

ΓΕΝΙΚΑ Τα ΒΑΚΤΗΡΙΑ...

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΧΩΝΕΨΗΣ...

ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ...

ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΧΩΝΕΨΗ ...

ΑΝΑΕΡΟΒΙΟΙ ΧΩΝΕΥΤΗΡΕΣ...

ΠΡΟ-ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ...

ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ...

ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ Α.Χ...

ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΤΗΣ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΧΩΝΕΨΗΣ ( Α.Χ .)...

(4)

2.5.1 ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ...

2.5.2 ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΚΑΤΑΛΟΙΠΟΥ ΤΗΣ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΧΩΝΕΨΗΣ ...

3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...

3.1.1 ΓΕΝΙΚΑ...

3.1.2 Το ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΕΝΤΑΤΙΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑΣ...

3.2 Εν α π ό θ ε σ ητ η ςιλ υ ο ςσ τ οε λ α φ ο ς...

3.2.1 ΟΡΙΣΜΟΣ...

3.2.2 ΤΡΟΠΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ...

3.2.3 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ...

3.2.4 Επ εξ ε ργα σίαιλ υ ο ς...

3 J ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ...

3.3.1 Επ ιρρο έςσεφ υτάκαιέ δ α φ ο ς...

3.3.2 Επ ιρρο έςστησπο ρά, συγκ ο μ ιδήκαιβ ό σ κ η σ η ...

3.3.3 ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ...

(5)

Εισαγωγή

Το έτος 2006 οι εγκαταοσάσεις βιολογικού καθαρισμού θα εξυπηρετούν το 94,8%

του πληθυσμού της Ελλάδος, με βάση το σχετικό πρόγραμμα που προωθεί το ΥΠΕΧΩΔΕ. Ο τότε υπουργός , δήλωσε στις 30-05-2000, ότι σ συνολικός αριθμός των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων που λειτουργούν ήδη ή κατασκευάζονται ή προτείνεται να κατασκευαστούν, θα ανέρχεται το 2006 σε 475 σε ολόκληρη την Ελλάδα.

Στον δήμο Καβάλας, το πρόβλημα με την διαχείριση των αστικών λυμάτων, ήταν εμφανές πολύ πιο πριν τις εξαγγελίες. Το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε το 1990 με την λειτουργία του Κέντρου Βιολογικού Καθαρισμού στην Άσπρη Άμμο, από την Δημοτική Επιχείρηση Υδρεύσεως και Άποχετεύσεως Καβάλας (στο εξής Δ.Ε.Υ.Ά.Κ.). Μέχρι τότε όλα τα αστικά λύματα καθώς και τα νερά της βροχής, κατέληγαν στον κόλπο της Καβάλας, προκαλώντας ποίκιλλα προβλήματα.

Η εγκατάσταση, έχει σχεδιαστεί για ισοδύναμα πληθυσμό 80.000 καταίκους, με πρόβλεψη επέκτασης για 120.000 κατοίκους. Σήμερα πάντως, το Κέντρο δέχεται περίπου 15.000 m^/d αστικά λύματα. Εξυπηρετώντας 75.000 ισσδύναμσ αριθμό κατοίκων (Ι.Ά.Κ.). Άπό αυτή την τροφοδοσία υπάρχουν δύο ειδών εκροές, μία υγρή και μία στερεή. Στην εργασία αυτή θα ασχοληθούμε με την στερεή εκροή της μονάδος, δηλαδή με την αφυδατωμένη ιλύ που προέρχεται από την περίσσεια της βιολογικής ιλύος. Κύριο αντικείμενο μελέτης είναι οι εναλλακτικές δυνατότητες χρήσης της ιλύος, διότι σήμερα η ιλύς της εγκατάστασης μετά την αφυδάτωση, οδηγείται απλά στον Χ.Υ.Τ.Ά..

Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε τρία βασικά κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφεται εν συντομία η λειτουργία της μονάδος, στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η περίτπωση της αναερόβιας χώνεψης της ιλύος και στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην δυνατότητα χρησιμοποίησης της ιλύος ως λίπασμα (βελτιωτικό) σε αγροτικές και δασικές εκτάσεις.

(6)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1°

(7)

1.1 ΓΕΝΙΚΑ

Το νερό που χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο για οποιαδήποτε χρήση μετατρέπετσι σε απόβλητα, που περιέχουν μεγάλο αριθμό ενώσεων βλαβερών για τον αποδέκτη του, όπως είναι στην περίπτωση της Καβάλας ο κόλπος της.

Η άμεση επίδραση στον αποδέκτη γίνεται φανερή από τις δυσάρεστες οσμές, το χρώμα και τα επιπλέοντα υλικά (λίπη, έλαια, χαρτιά, πλαστικά κ.τ.λ.). Ακόμα μεγάλες ποσότητες ιλύος και άμμου γύρω από τον αγωγό εκβολής νεκρώνουν κάθε είδος ζωής στην γύρω περιοχή.

Οι οργανικές ύλες και η αμμωνία των λυμάτων χρησιμοποιούν το διαλυμένο οξυγόνο του αποδέκτη με αποτέλεσμα τον θάνατο των ψαριών. Από την άλλη το άζωτο και ο φώσφορος λειτουργούν ως λίπασμα στην υποθαλάσσια βλάστηση, προκαλώντας φαινόμενα ευτροφισμού το οποίο συμβάλει και αυτό με την σειρά του στην απορρόφηση του οξυγόνου.

Το αποτέλεσμα είναι νερά υποβαθμισμένης ποιότητας, επιβαρυμένα εκτός των άλλων και με παθογόνα μικρόβια που τα καθιστούν ακατάλληλα για κολύμβηση.

Το βασικό πρόβλημα στην πόλη της Καβάλας ήταν, ότι είχε ένα μεικτό δίκτυο αποχέτευσης το οποίο, διοχέτευε τα νερά της βροχής μαζί με τα αστικά λύματα σε κοινό αγωγό. Για αυτό ακριβώς τον λόγο, άρχισε η κατασκευή νέου δικτύου αποχέτευσης για τον διαχωρισμό των λυμάτων από τα όμβρια. Οι παλαιοί αγωγοί αποχέτευσης, χρησιμοποιήθηκαν στο μεγαλύτερο μέρος τους, για την διοχέτευση των όμβριων υδάτων απ’ ευθείας στην θάλασσα, τα οποία δεν δημιουργούσανε κανένα πρόβλημα, και το νέο δίκτυο ανέλαβε τη συλλογή των αστικών λυμάτων και την διοχέτευσή τους στο χώρο επεξεργασίας τους. Εν συνεχεία ξεκίνησε η μελέτη και η κατασκευή του Κέντρου Επεξεργασίας λυμάτων στην περιοχή της Άσπρης Άμμου, ανατολικά της πόλεως, που επεξεργάζεται και καθαρίζει τα λύματα. Η τελική διάθεση τω ν λυμάτων, απαλλαγμένα πια από τα

(8)

βλαβερά συστατικά τους, γίνεται μέσω ενός υποθαλάσσιου αγωγού που εκβάλει σε απόσταση 960 μέτρων από τις ακτές και σε βάθος 22 μέτρων. Από την άλλη τα στερεά υπολείμματα ύστερα από αφυδάτωση και συμπίεση οδηγούνται προς ταφή στον Χ.Υ.Τ.Α. του δήμου, με φορτηγά.

1.2 ΠΕΡΙΓΡΑ ΦΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑ ΤΑΣΤΑΣΗΣ

1.2.1 Ιστορ ικό

Η εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων της Καβάλας έχει σχεδιαστεί να δέχεται συνολικά 12.000 m^/d (A' Φάση) εξυπηρετώντας ισοδύναμο πληθυσμό ίσο με 80.000 κατοίκους. Σήμερα η εγκατάσταση δέχεται περίπου 15.000 πι^/d αστικά λύματα εξυπηρετώντας 75.000 ισοδύναμους κατοίκους. Σύμφωνα με τον αρχικό σχεδιασμό των έργων η εγκατάσταση προβλέπεται να επεκταθεί μελλονπκά (έργα Β ' Φάσης) ώστε το 2020 να επεξεργάζεται φορτία που αντιστοιχούν σε 120.000 ι.κ. με παροχή ίση με 24.000 m^/d. Στην συνέχεια δίνονται οι παράμετροι σχεδιασμού της υφιστάμενης εγκατάστασης (Α ' Φάση) και της μελλοντικής (Β' Φάση).

Π ίνα κα ς 1: Παράμετροι σχεδιασμού Α ' και Β' Φάσης.

Π α ρ άμετρ οι σ χ εδια σμού Α ' Φάση Β ' Φάση

Ισοδύναμος πληθυσμός 80000 120000

BOD5 (kg/d) 4800 7200

Ν (kg/d) 800 1200

SS (kg/d) 5600 8400

Μέση ημερήσια παροχή (m^/d) 12000 24000

Παροχή αιχμής (m'*/h) 750 1500

Παροχή αιχμής με εισροές όμβριων (m^/h) 1500 3000

(9)

Η εγκατάσταση διαστασιολογήθηκε σύμφωνα με τις ανάγκες της Α ' Φάσης πλην ορισμένων μονάδων που κατασκευάστηκαν εξαρχής για τις ανάγκες και της Β' Φάσης, όπως οι εσχάρες, το κανάλι τύπου Parshall, τα φρεάτια διανομής, τα φρεάτια παράκαμψης, ο παχυντής, η δεξαμενή ομογενοποίησης και οι αγωγοί.

Το σχήμα επεξεργασίας των λυμάτων που εφαρμόζεται στην Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων (στο εξής ΕΕΛ) Καβάλας περιλαμβάνει: συλλογή των αστικών λυμάτων σε κεντρικό αντλιοστάσιο που βρίσκεται εκτός της εγκατάστασης, προσαγωγή των λυμάτων στο φρεάτιο εισόδου, προεπεξεργασία με εσχάρωση, εξάμμωση και απολίπανση και βιολογική επεξεργασία σε οξειδωτικές τάφρους για την απομάκρυνση του οργανικού φορτίου και του αζώτου. Επίσης το 1997 προστέθηκαν στη βιολογική επεξεργασία, 4 αναερόβιες δεξαμενές για την πραγματοποίηση βιολογικής απομάκρυνσης φωσφόρου. Η τελική διάθεση των επεξεργασμένων λυμάτων γίνεται στον κόλπο της Καβάλας μέσω συστήματος υποθαλάσσιου αγωγού και διαχυτήρων.

Τα όρια εκροής της εγκατάστασης βάσει των οποίων σχεδιάσθηκε η εγκατάσταση δίνονται στον πίνακα 2.

Π ίνακας 2: Όρια εκροής της ΕΕΛ Καβάλας.

Π αράμετρ οι Μ έγισ τα ε π ιτρ επ τά ό ρ ια εκ ρ ο ή ς (πΐ9/ΙίΙ)

BOD5 25

SS 30

ΤΝ 8

ΝΗ4-Ν 2

COD 100

Η περίσσεια βιολογική ιλύς αντλείται στον παχυντή και κατόπιν στην δεξαμενή ομογενοποίησης. Εκεί η ιλύς αναμιγνύεται με αέρα και ομογενοποιείται εξασφαλίζοντας έτσι καλύτερη απόδοση στις ταινιοφιλτρόπρεσσες. Η αφυδατωμένη ιλύς, με ποσοστό στερεών περίπου 14% διατίθεται σε ΧΥΤΑ, ενώ

(10)

τα στραγγίδια από την μονάδα αφυδάτωσης, οδηγούνται στο φρεάτιο εισόδου των οξειδωτικών τάφρων.

Η άμμος που συλλέγεται κατά την προεπεξεργασία καταλήγει τελικά σε κοντέϊνερ συλλογής, αφού αφυδατωθεί πρώτα με την βοήθεια ενός αμμοδιαχωριστή, ενώ τα στραγγίδια επιστρέφσυν στον αεριζόμενο αμμοσυλέκτη. Τόσο τα προϊόντα της εσχάρωσης όσο και της εξάμμωσης αποθηκεύονται σε σιλό και στην συνέχεια οδηγούνται στον ΧΥΤΑ. Τα λίπη που διαχωρίζονται στον εξσμμωτή μεταφέρονται στο φρεάτιο συλλογής λιπών και απομακρύνονται με συλλέκτη ιλύος.

1.2.2 Στάδια επ εξεργασίας

1.2.2.1 Επε£εονασία λυυάτων

Η γραμμή επεξεργασίας λυμάτων περιλαμβάνει;

1. Έργα εισόδου.(Πρωτοβάθμια επεξεργασία).

• Φρεάτιο εισόδου - παράκαμψης των έργων προεπεξεργασίας.

• Εσχάρωση.

• Αεριζόμενο εξαμμωτή.

• Βοηθητικό εξοπλισμό που αφορά τα παραπάνω, όπως κτίριο φυσητήρων, συγκρότημα διαχωρισμού της άμμου και συστήματα μεταφοράς.

• Μετρητή παροχής σε κανάλι τύπου Parshall.

• Φρεάτιο παράκαμψης της βιολογικής επεξεργασίας.

2. Οξειδωτικές τάφρους όπου επιτελείται:

• Αερισμός.

• Νιτροποίηση.

• Απονιτροποίηση.

3. Δευτεροβάθμια καθίζηση, με δύο κυκλικές δεξαμενές ακτινικής ροής με μηχανικούς σαρωτές.

(11)

4. Αντλιοστάσιο διάθεσης των επεξεργασμένων λυμάτων.

Η γραμμή επεξεργασίας ιλύος περιλαμβάνει:

• Αντλιοστάσιο ανακυκλοφορίας και περίσσειας ιλύος.

• Πάχυνση.

• Ομογενοποίηση.

• Αφυδάτωση.

Παρακάτω περιγράφεται αναλυτικά το στάδιο επεξεργασίας ιλύων που μας ενδιαφέρει.

1.2.3 B lo ck διά γραμμα γραμμής επ εξεργα σ ία ς α π ο βλή τω ν

ΑΚ,-νΤΕΡΓΑΓΤΑ ΑΠΟΒ.\ΗΤΑ

,_______ i

I

---

ΠΡΩΤΟΒΑΘΜΙΛ ΕΠΕΞΕΡΓ.νΣΙλ

ψ. ---

}—

I ΤΡπΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓ.ΛΠΑ

i

I Α Π Ο .\γΛ ί\Ν 1 Η

I ΑΙ.ΑΘΕΣΗ ~

ΓΡΑΜΜΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΠΑΐ;

L w o i:

Σ χή μ α 1. Ό πως φαίνεται η διαδικασία επεξεργασίας των λυμάτων ακολουθεί μια πορεία που σε τρία από τα πέντε στάδια παράγεται ιλύ. (Πηγή Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε.)

(12)

1.2.4 Ε νδεικτική κάτοψη της μονάδος

Σχήμα 2. Κάτοψη μονάδας επεξεργασίας λυμάτων. (Λευκωσία Κύπρου 2002)

1. Κτίριο εισόδου, αυτόματες καθαριζόμενες σχάρες.

2. Αεριζόμενος αμμοσυλλέκτης και λιποσυλλέκτης.

3. Αγωγός μέτρησης ροής.

4. Φρεάτιο διανομής λυμάτων.

5. Δεξαμενές πρώτης καθίζησης (πρωτοβάθμια επεξεργασία).

6. Δεξαμενές αερισμού (βιολογική επεξεργασία).

7. Φρεάτιο διανομής.

8. Δεξαμενές δεύτερης καθίζησης (δευτεροβάθμια επεξεργασία).

(13)

9. Δεξαμενή εκροής.

10. Αντλιοστάσιο ιλύος.

11. Αντλιοστάσιο ιλύος.

12. Δεξαμενή συμπύκνωσης ιλύος.

13. Χωνευτές ιλύος.

14. Δεξαμενή αποθήκευσης ιλύος.

15. Εγκατάσταση αφυδάτωσης ιλύος.

16. Δεξαμενή αποθήκευσης γκαζιού.

17. Κτίριο χλωρίωσης.

18. Φίλτρα άμμου (τριτοβάθμια επεξεργασία).

1.3 Γραμμή ιλύος

1.3.1 Παχυντής 1.3.1.1 Διαστάσειο

Η μονάδα της πάχυνσης αποτελείται από μία κυκλική δεξαμενή συνολικού όγκου 350 ιπ^ και επιφάνειας 113 . Η περίσσεια ιλύς παραμένει στην μονάδα πάχυνσης για τέσσερις περίπου ημέρες και στην συνέχεια αντλείται μέσω (1+1) αντλίας στην δεξαμενή ομογενοποίησης με συγκέντρωση στερεών 4% περίπου.

1.3.1.2 Πεοινοαιρή λειτουονίαο

Η ιλύς εισρέει στον παχυντή μέσω μιας ειδικής διάταξης, η οποία αντιστρέφει την ροή της και ελαπώνει την ταχύτητά της. Τα μεγαλύτερα σωματίδια καθιζάνουν και το μερικά καθαρό νερό υπερχειλίζει στον περιφερειακό υπερχειλιστή και οδηγείται πίσω στο αντλιοστάσιο ιλύος.

Στο κέντρο του παχυντή είναι βυθισμένο ένα υποστύλωμα, στο οποίο έχει συνδεθεί ένα ξέστρο. Το ξέστρο κινείται από ένα κινητήρα με μειωτήρα, ο οποίος

(14)

κινεί δύο ρόδες που ακουμπούν στην περιφέρεια του παχυντή και είναι εφοδιασμένο με διάταξη ανάδευσης του τύπου των κατακόρυφων ράβδων.

Η ιλύς, με την βοήθεια του ξέστρου, που βρίσκεται στον πυθμένα του παχυντή, οδηγείται στο φρεάτιο, που βρίσκεται στο κέντρο του παχυντή. Από το φρεάτιο η ιλύς οδηγείται στο αντλιοστάσιο, το οποίο είναι ενοποιημένο στην κατασκευή του παχυντή. Από εκεί με τις αντλίες οδηγείται στο επόμενο στάδιο επεξεργασίας, το στάδιο της ομογενοποίησης.

1.3.2 Δ εξαμενή ομο γενο π ο ίη σ ης

1.3.2.1 Διαστάσειο

Η δεξαμενή ομογενοποίησης είναι κυκλική συνολικού όγκου 225 ιπ^ ενώ ο χρόνος παραμονής της ιλύος σε αυτήν δεν υπερβαίνει τις δύο ημέρες. Η ιλύς από την δεξαμενή ομογενοποίησης οδηγείται μέσω (2+1) αντλιών δυναμικότητας 22 m^/h έκαστη, στο κτίριο της αφυδάτωσης.

1.3.2.2 ί

Στην δεξαμενή ομογενοποίησης η ιλύς γίνεται ομογενής, με την βοήθεια του αέρα. Ο αέρας εισρέει στην δεξαμενή μέσω διάταξης διαχυτήρων, η οποία βρίσκεται στο κέντρο και κοντά στον πυθμένα της. Η διάταξη τω ν διαχυτήρων τροφοδοτείται με αέρα από δύο φυσητήρες οι οποίοι λειτουργούν περιοδικά σύμφωνα με την ρύθμιση ενός χρονοδιακόπτη.

Οι φυσητήρες (ένας σε λειτουργία και ένας εφεδρικός), είναι τοποθετημένοι σε κτίριο δίπλα στη δεξαμενή ομογενσποίησης και ο αέρας μέσω σωλήνων, φτάνει στην διάταξη των διαχυτήρων. Στσ ίδιο κτίριο με τους φυσητήρες βρίσκονται και οι τρεις αντλίες για την άντληση της ιλύος στις ταινιοφιλτρόπρεσσες. Μία αντλία για κάθε ταινιοφιλτρόπρεσσα και μία εφεδρική.

(15)

1.3.3 Αφυδάτω ση

1.3.3.1 Δ ιαστάσεκ

Η συμπυκνωμένη ιλύς σε ποσοστό μέχρι και 4%, οδηγείται από τον ομογενοποιητή μέσω άντλησης στην μονάδα αφυδάτωσης. Η μονάδα αυτή βρίσκεται σε κτίριο όπου είναι εγκατεστημένες;

• Δύο ταινιοφίλτρόπρεσσες δυναμικότητας 20 ιπ^ /h έκαστη.

• Έ νας ελικοειδής οριζόντιος μεταφορέας ιλύος συνολικού μήκους 7,6 m και απόδοσης 6 ιπ^ /h.

• Έ νας ελικοειδής μεταφορέας ιλύος (25° κλίση) συνολικού μήκους 5,9 m και απόδοσης 6 /h.

• Έ να ς ελικοειδής μεταφορέας ιλύος (25° κλίση) συνολικού μήκους 3,9 m και απόδοσης 6 /h.

1.3.3.2 Πεοινοαφή λειτουονίαο

Η κάθε ταινιοφιλτρόπρεσσα είναι μία πλήρης μονάδα, ειδικά σχεδιασμένη για την αφυδάτωση της ιλύος από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων και είναι εφοδιασμένη με όλα τα όργανα ώστε να λειτουργεί αυτόματα.

Αποτελείται από δύο μεταφορικές ταινίες από συνθετικές ίνες, που βρίσκονται η μία πάνω στην άλλη. Η ιλύς, μετά την προσθήκη του κροκιδωτικού, τροφοδοτείται συνεχώς ανάμεσα στις δύο ταινίες. Οι ταινίες διέρχονται από ένα σύστημα περιστρεφόμενων κυλίνδρων και επιτελούν ταυτόχρονα την λειτουργία της μεταφοράς, συμπίεσης και στραγγίσματος της ιλύος.

Η απομάκρυνση του νερού γίνεται σε τρεις ζώνες. Στην πρώτη ζώνη, το νερό διηθείται λόγω της βαρύτητας, στην δεύτερη λόγω συμπίεσης και στην τρίτη λόγω της διατμητικών δυνάμεων που αναπτύσσονται καθώς μειώνονται τα κενά μεταξύ των κυλίνδρων, διαμέσου των οποίων διέρχονται οι ταινίες.

14

(16)

Τέλος, η αφυδατωμένη ιλύς αποκολλάται με κατάλληλο μηχανισμό απόξεσης και μέσω τριών μεταφορέων ιλύος, οι οποίοι είναι εν σειρά, μεταφέρεται στα δύο μεταφερόμενα δοχεία που είναι τοποθετημένα σε γειτονικό ειδικό χώρο. Ο τελευταίος μεταφορέας μπορεί να περιστρέφει πάνω από τα δοχεία, ώστε να είναι δυνατή η εναλλαγή μεταξύ των δύο δοχείων.

Η ομαλή λειτουργία των ταινιοφιλτροπρεσσών απαιτεί συνεχή καθαρισμό των ταινιών με νερό. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται επεξεργασμένα λύματα, τα οποία όμως έχουν υποστεί διύλιση μέσω δύο φίλτρων που είναι ενσωματωμένα στους σωλήνες τροφοδοσίας. Τα φίλτρα αυτά είναι εν παραλλήλω και απομονώνονται με βαλβίδες, έτσι ώστε όταν καθαρίζεται το ένα φίλτρο, το νερό να περνάει από το άλλο.

Παρακάτω ακολουθούν μερικές ενδεικτικές τιμές της συγκεντρώσεως στερεών στην ιλύ.

«Διάθεση ιλύος βιολχηακού καθαρισμού.»

Π ίνακας 3; Μέσες τιμές συγκέντρωσης στερεών στην παχυμένη και αφυδατωμένη ιλύς.

Έ τ ο ς Στερεά π α χ υ μ έ ν η ς ιλ ύ ο ς (%) Στερεά α φ υ δ α τω μ ένη ς ιλύ ο ς (%)

1991 1,99 15,0

1997 3,17 16,3

1998 3,00 17,5

1999 2,15 14,0

2000 2,10 12.2

(17)

1.3.4 B lock διάγραμμα γραμμής επ εξεργα σ ία ς ιλύος

Σ χήμα 3. Η ιλύς ακολουθεί μία πορεία τριών σταδίων πριν την τελική της διάθεση, ενώ σε δύο από τα στάδια υπάρχει αναρροή προς επαναεπεξεργασία.

ΑΚΑΤΕΡΓΑΣΤΗ ΙΛΥΣ

ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΧΤΑ

ΟίΥΝΣΗ

ΑΦΥΔΑΤΩΣΗ

— I—

ΓΡ.ΑΜΚΙΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΙΛΥΟΣ

(18)

1.4 Μετέπειτα επεξεργασίες και διάθεση της ιλύος

1.4.1 Παρούσα κατάσταση

Στο παρών, η εγκατάσταση αποθηκεύει την αφυδατωμένη και επεξεργασμένη πια ιλύς, σε αποθηκευτικό χώρο για λίγες ώρες και κάθε μέρα φορτώνεται σε ένα φορτηγό του δήμου Καβάλας. Το φορτηγό αυτό μεταφέρει την ιλύς προς τον Χ.Υ.Τ.Α. του Δήμου Καβάλας προς ταφή.

Εκεί δημιουργεί επιπλέον προβλήματα στην ήδη βεβαρημένη κατάσταση του χώρου, αφού συμβάλει και αυτή στην περιβαλλοντική καταπόνηση. Επίσης, τα μεταφορικά έξοδα της ιλύς καθώς και το κόστος ταφής επιβαρύνουν την εγκατάσταση.

Σε κάθε Χ.Υ.Τ.Α., έτσι και σε αυτόν του Δήμου Καβάλας, υπάρχει το φαινόμενο της αναερόβιας αποικοδόμησης των οργανικών υλικών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή αέριων ρύπων. Κατά κύριο λόγο παράγεται μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα σε ποσοστό 40-60% και 60-40% αντιστοίχως. Αν και τα δύο αέρια είναι αδρανή, θεωρούνται ότι συμβάλλουν και αυτά στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Επίσης, υπάρχει και ορατός κίνδυνος για έκρηξη σε περίπτωση διαρροής του βιοαερίου σε συνδυασμό με υψηλές θερμοκρασίες.

Είτε εναποτίθεται εκεί η ιλύς είτε όχι, το παραπάνω φαινόμενο θα υφίσταται στον Χ.Υ.Τ.Α. και σε πολλές περιοχές της Ελλάδας λειτουργούν εγκαταστάσεις συλλογής και αξιοποίησης του παραγόμενου βιοαερίου. Παρόλα αυτά η ιλύς με πολύ υψηλό οργανικό φορτίο καθώς και περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα, πρέπει να χρησιμοποιείται ή να επεξεργάζεται περαιτέρω. Παρακάτω εξετάζονται κάποιες περιπτώσεις επεξεργασίες της ιλύος. Εν συνεχεία θα εξεταστούν εκτενέστερα, οι δύο περιπτώσεις που κατά την άποψη μου είναι οι βιοσιμώτερες και οι πιο περιβαλλοντολογικά καθαρές.

(19)

1.4.2 Επεξεργασίες της ιλύος 1.4.2.1 Γ ενικά

Ως μετέπειτα επεξεργασίες ορίζονται οι κατεργασίες εκείνες που εφαρμόζονται κυρίως για την επίτευξη / προώθηση των διάφορων εναλλακτικών λύσεων της τελικής διάθεσης, εξαρτώνται δε κυρίως από την στόχευση της εφαρμογής της ιλύος στο έδαφος ως βελτιωτικό υλικό ή όχι.

Διακρίνονται σε δύο ευρείες κατηγορίες:

1. Διεργασίες μετατροπής με ή χωρίς αξιοποίηση στις οποίες ανήκουν επεξεργασίες, που στοχεύουν στη μείωση του όγκου προς τελική διάθεση ή ακόμα στην ανάκτηση συστατικών και ενέργειας . Χαρακτηριστικές είναι:

> η αποτέφρωση ή συναποτέφρωση (με απορρίμματα, σε κλίβανο τσιμέντου)

> η υ γρή οξείδω ση (μέθοδ ος ΖίιπιτίθΓπιαη)

> η πυρολυτική αεριοποίηση (gasification)

> η κομποστοποίηση, αυτοτελώς ή μαζί με απορρίμματα ή άλλα στερεά απόβλητα

2. Μέθοδοι ελεγχόμενης διάθεσης (τελική διάθεση) όπως :

> διάθεση στη θάλασσα (απαγορεύεται πλέον σε κλειστές θάλασσες)

> διάθεση σε χώρους ταφής με ή χωρίς άλλα στερεά απόβλητα

> διάθεση σε τέλματα (λίμνες οξείδωσης «Lagoons»)

> χρήση στην ανάκτηση και βελτίωση εδαφών ή καμένων δασών

> χρήση σαν υλικό επικάλυψης χώρων ταφής κ.ά.

Παρακάτω, παρουσιάζονται συνοτπικά οι κυρίως εφαρμοζόμενες τεχνολογικές μέθοδοι.

(20)

Η αποτέφρωση ή καύση εμπεριέχει θερμική ξήρανση που ακολουθείται από πλήρη αποτέφρωση των οργανικών συστατικών της ιλύος. Χρησιμοποιούνται κυρίως δύο τύποι εγκαταστάσεων :

> αποτεφρωτές ρευστοστερεάς κλίνης

> αποτεφρωτές πολλαπλών εστιών, ενώ αναφέρονται και αποτεφρωτές τύπου ηλεκτρικού κλιβάνου (ΗΠΑ).

Τα βασικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της καύσης συνοψίζονται ακολούθως;

Π ίνα κα ς 4: Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα καύσης.

Π λεο νεκτή μ α τα Μ ειονεκτήμα τα

> Μείωση του όγκου κατά 95%+

> Καταστροφή μικροοργανισμών.

> Μείωση ταξικών ουσιών.

> Δυνατότητα ανάκτησης ενέργειας από τα αέρια της καύσης με την παραγωγή ατμού σε ατμολέβητες.

> Υψηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας.

> Υψηλές ανάγκες συντήρησης και απαιτήσεις σε εξειδικευμένο προσωπικό

> Αέρια ρύπανση, που απαιτεί εξειδικευμένη κα υψηλής τεχνολογίας και κόστους επεξεργασίας καυσαερίων.

1.4.2.3 Συναποτέωοωση

Συναποτέφρωση ιλύος είναι δυνατόν να γίνει σε εγκαταστάσεις αποτέφρωσης δημοτικών αποβλήτων ή σε άλλες θερμικές εγκαταστάσεις που εξασφαλίζουν τα περιβαλλοντικά όρια επεξεργασίας αέριων ρύπων. Αν και είναι δυνατόν να εφαρμοστεί και σε μηχανικά μόνο αφυδατωμένη ιλύ, γενικά προτιμάται η

(21)

προηγούμενη ξήρανση, που της αποδίδει θερμικά χαρακτηριστικά παραπλήσια με τα υπόλοιπα (βασικά) καύσιμα.

1.4.2.4 Υνοή ο£είδωση

Στοχεύει στην άμεση οξείδωση των οργανικών συστατικών της ανεπεξέργαστης ιλύος σε υγρό περιβάλλον, με υψηλές θερμοκρασίες και πίεση. Κύριο πλεονέκτημα της μεθόδου αποτελεί η αποστείρωση του τελικού προϊόντος, ζήτημα σημαντικό σε περιπτώσεις π.χ. απόβλητων νοσοκομειακών μονάδων.

Στα μειονεκτήματα συγκαταλέγονται η υψηλή ενεργειακή κατανάλωση, οι υψηλές δαπάνες συντήρησης, το υψηλό δυναμικό διάβρωσης του εξοπλισμού και η δυσοσμία στην ατμόσφαιρα.

1.4.2.5 Κουποστοποίπση

Αποτελεί τεχνική περαιτέρω σταθεροποίησης, με μεσόφιλη κυρίως αερόβια αποδόμηση των απολειπόμενων οργανικών ενώσεων, προς παρασκευή εμπορεύσιμου εδαφοβελτιωτικού υλιού (humus). Εφαρμόζεται κυρίως η συν- κομποστοποίηση με το οργανικό κλάσμα των δημοτικών απορριμμάτων και λειοτεμαχισμένα αποκόμματα κήπων δενδροστοιχιών (ροκανίδι), που αποφέρει ένα ελέγξιμο μίγμα βιο-υλικών ως προς επιθυμητές παραμέτρους, τόσο στην διαδικασία όσο και στο τελικό προϊόν ( υγρασία, πορώδες, λόγος C/N, θρεπτικά).

1.4.2.6 Λίυνεο ιλύοο (lagoons)

Είναι συνήθως χωμάτινες δεξαμενές στις οποίες επιτυγχάνεται αφυδάτωση 20-80% της χωνεμένης ιλύος, με παράλληλη αναερόβια σταθεροποίηση.

Περιλαμβάνουν φρεάτια για την αφαίρεση και απομάκρυνση του

20

(22)

διαχωριζόμενου επιφανειακού υγρού. Απαιτούν έκταση περί τα 0,3 με 0,5 ανά ισοδύναμο κάτοικο και βάθος άνω των 3 m. Εφόσον η επεξεργασία τω ν λυμάτων περιλαμβάνει και δευτεροβάθμιο βιολογικό καθαρισμό, οι λίμνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά και ως εγκαταστάσεις τριτοβάθμιου καθαρισμού των λυμάτων (λίμνες σταθεροποίησης). Οι υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος που επικρατούν στην Ελλάδα ευνοούν την εφαρμογή των λιμνών ιλύος, ως λύση τελικής συμπύκνωσης και σταθεροποίησης, τουλάχιστον σε μικρές (μη εντασσόμενες) εγκαταστάσεις.

(23)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2°

(24)

2.1 Εισαγωγή

2.1.1 Γενικά

Στο παρών κεφάλαιο θα ασχοληθούμε με την αξιοποίηση της ιλύος, προς παραγωγή βιοαερίου. Η ιλύς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη βιοκαυσίμου. Ανήκει στην κατηγορία της βιομάζας και είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, αφού το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από την καύση του βιοαερίου, δεν επιβαρύνει επιπρόσθετα το περιβάλλον διότι είναι αυτό που έχει κατακρατηθεί από τα φυτά κατά την διάρκεια της φωτοσύνθεσης.

2.1.2 Ο ρισμοί 2.1.2.1 Βιουά^α

Γενικά με τον όρο βιομάζα εννοούμε τα προϊόντα και τα κατάλοιπα φυτικής, ζωικής και δασικής παραγωγής, τα παραπροϊόντα που προέρχονται από τη βιομηχανική επεξεργασία αυτών, τα αστικά λύματα και τα σκουπίδια. Αναερόβια χώνευση της βιομάζας είναι ουσιαστικά η βακτηριακή αποδόμηση σύνθετων οργανικών μορίων σε πιο απλά μόρια -μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα-, η οποία γίνεται σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου. Η αναερόβια χώνευση της βιομάζας διαρκεί από δύο τρεις εβδομάδες και γίνεται σε τρεις θερμοκρασιακές ζώνες που κυμαίνονται μεταξύ των 20 και 55 βαθμών Κελσίου. Συνήθως αποφεύγεται η αποθήκευση του παραγόμενου βιοαερίου, γιατί απαιτεί μεγάλους αποθηκευτικούς χώρους και κοστίζει αρκετά. Αντίθετα, χρησιμοποιείται συνήθως αμέσως για την παραγωγή ενέργειας.

Από βιομάζα (π.χ. καύση απορριμμάτων ζωικής προέλευσης) είναι δυνατό να παραχθεί θερμότητα ικανή να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των αναγκών μικρών βιομηχανικών ή βιοτεχνικών μονάδων ή για την τηλεθέρμανση κτιρίων μέσω ενός μικρού δικτύου τηλεθέρμανσης.

(25)

Επίσης, από ζωικά υπολείμματα είναι δυνατή η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για τις λειτουργικές ανάγκες μιας μικρής παραγωγικής μονάδας.

Ενδιαφέρον παρουσιάζει η καλλιέργεια ενεργειακών φυτών όπως της αγριοαγκινάρας με σκοπό την παραγωγή βιοκαυσίμων ( π.χ. βιοαιθανόλη).

Τα υπολείμματα ξύλου, των βιομηχανιών επεξεργασίας ξύλου, μπορούν να αξιοποιηθούν ενεργειακά όπως και τα αστικά απορρίμματα. Σε μεγάλες ευρωπαϊκές πόλεις όπως η Βιέννη, η Φρανκφούρτη και η Κολωνία λειτουργούν εργοστάσια ηλεκτρικής ενέργειας με καύσιμη ύλη τα σκουπίδια των κατοίκων τους. Η ολική ποσότητα στερεών απορριμμάτων στις ΗΠΑ από το 1970 έως 1994 αυξήθηκε κατά 70%, αλλά την ίδια περίοδο το ποσοστό απορριμμάτων που ανακυκλώθηκε ή λιπασματοποιήθηκε αυξήθηκε από 7% στο 23%.

Η βιομάζα είναι ένα καύσιμο φιλικό προς το περιβάλλον καθώς δεν συμμετέχει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου ενώ ταυτόχρονα μειώνει την κατανάλωση συμβατικών καυσίμων σε εθνικό επίπεδο με προφανή οφέλη για την χώρα. Η βιομάζα για παραγωγή θερμότητας προέρχεται από διαφορετικές πηγές όπως καυσόξυλα, δασικά υπολείμματα, γεωργικά υπολείμματα π.χ. άχυρο από την παραγωγή σιτηρών, υπολείμματα από αγροτικές εργασίες π.χ. σοδειές που έχουν υποβληθεί σε επεξεργασία ή σοδειές που καλλιεργούνται για να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα.

Η ενέργεια της βιομάζας, είναι κυρίως ηλιακή ενέργεια, που κατακρατήθηκε από τα φυτά κατά την διάρκεια της φωτοσύνθεσης και εν συνεχεία αποθηκεύτηκε σε χημική μορφή. Συνήθως, αποθηκεύεται με την μορφή υδατανθράκων αλλά και μερικές φορές σε μόρια υδρογονανθράκων. Όλα τα καύσιμα που προέρχονται από την βιομάζα, χαρακτηρίζονται ως βιοκαύσιμα, αν και η βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατευθείαν ως καύσιμο, όπως για παράδειγμα τα καυσόξυλα.

Το παρακάτω διάγραμμα, δείχνει τον κύκλο του άνθρακα.

(26)

Σχήμα 4. Ο Κύκλος του άνθρακα.

Ο κύκλος του άνθρακα είναι η αρχή πίσω από την τεχνολογία της βιομάζας.

Καθώς τα δέντρα και τα φυτά αναπτύσσονται απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και το αποθηκεύουν.

Απελευθερώνεται όταν

καταστρέφεται το δέντρο ή οι εγκαταστάσεις, φυσική αποσύνθεση ή καύση.

Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρακας στα καύσιμα βιομαζών δεν συμβάλλει στις εκπομπές αερίου θερμοκηπίου.

2.1.3 Τεχνολογίες βιομάζας

Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την αξιοποίηση της βιομάζας είναι:

1. Η καύση. Είναι η πιο ανεπτυγμένη και διαδεδομένη τεχνολογία για ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας τόσο στον Ελληνικό χώρο όσο και διεθνώς. Η ΕΕ έχει χρηματοδοτήσει σημαντικό αριθμό προγραμμάτων που έχουν σχέση με τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας λεβήτων καύσης βιομάζας ή με τη μικτή καύση σε μεγάλες ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες.

2. Η π υρόλυση. Βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό επίπεδο. Η βιομάζα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες απουσία αέρα, χωρίς να καεί για παραγωγή στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων (ξυλάνθρακα, βιοαέριο και αέρια χαμηλής και μέσης θερμογόνου δύναμης). Τα προϊόντα της πυρόλυσης όπως είναι τα υγρά καύσιμα (αιθανόλη, βιοντήζελ κ.ά.) μπορούν να αντικαθιστούν εν μέρει το πετρέλαιο ή τη βενζίνη.

(27)

3. Η αερ ιο π ο ίη σ η . Βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό επίπεδο. Παράγονται αέρια χαμηλής και μέσης θερμογόνου δύναμης.

4. Η α να ερόβια χώ νευση. Τα απορρίμματα και τα διάφορα λύματα με αναερόβιες διαδικασίες παράγουν βιοαέριο κυρίως που αποτελείται από μεθάνιο (και διοξείδιο του άνθρακα (COa)) μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπως το φυσικό αέριο για θέρμανση και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

5. Η α λκο ο λική ζύμωση. Ο κύριος τρόπος παραγωγής βιοαιθανόλη είναι η ζύμωση των αμυλούχων, κυταρρινούχων και σακχαρούχων συστατικών για παραγωγή βιοαιθανόλη και ο διαχωρισμό της από τα λοιπά συστατικά με απόσταξη. Σακχαρούχα και αμυλούχα φυτά με βιοχημικές μεθόδους παράγουν υγρά καύσιμα (βιοαιθανόλη, ...).

6. Η μετεσ τερ ο π ο ίη σ η . Ο κύριος τρόπος παραγωγής βιοντήζελ είναι η μετεστεριποίηση των ελαίων. Ελαιούχα φυτά, ζωικά λίπη, χρησιμοποιημένα λάδια και προϊόντα σφαγίων με χημικές μεθόδους παράγουν βιοντήζελ.

2.1.4 Πλεονεκτήματα

Ορισμένα πλεονεκτήματα που καθιστούν τη βιομάζα ελκυστική πηγή ενέργειας είναι:

1. Η καύση της βιομάζας έχει μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα (C 02) δεν συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου - επειδή οι ποσότητες του διοξειδίου του άνθρακα (COz) που απελευθερώνονται κατά την καύση της βιομάζας δεσμεύονται πάλι από τα φυτά για τη δημιουργία της βιομάζας.

2. Η μηδαμινή ύπαρξη του θείου στη βιομάζα συμβάλλει σημαντικά στον περιορισμό των εκπομπών του διοξειδίου του θείου (SOz) που είναι υπεύθυνο για την όξινη βροχή.

3. Εφόσον η βιομάζα είναι εγχώρια πηγή ενέργειας, η αξιοποίησή της σε ενέργεια συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα και βελτίωση του εμπορικού ισοζυγίου, στην εξασφάλιση του ενεργειακού εφοδιασμού και στην εξοικονόμηση του συναλλάγματος.

26

(28)

4. Η ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας σε μια περιοχή, αυξάνει την απασχόληση στις αγροτικές περιοχές με τη χρήση εναλλακτικών καλλιεργειών (διάφορα είδη ελαιοκράμβης, σόργο, καλάμι, κέναψ □ ) τη δημιουργία εναλλακτικών αγορών για τις παραδοσιακές καλλιέργειες (ηλίανθος κι ά), και τη συγκράτηση του πληθυσμού στις εστίες τους, συμβάλλοντας έτσι στη κοινωνικο-οικονομική ανάπτυξη της περιοχής.

Μελέτες έχουν δείξει ότι η παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων έχει θετικά αποτελέσματα στον τομέα της απασχόλησης τόσο στον αγροτικό όσο και στο βιομηχανικό χώρο.

«Διάθεση ιλύος βιολχιγικού καθαρισμού.»

2.1.5 Μ ειονεκτήματα

Δυσκολίες στην ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας:

1. Ο αυξημένος όγκος και η μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα δυσχεραίνουν την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας.

Η μεγάλη διασπορά και η εποχιακή παραγωγή της βιομάζας δυσκολεύουν την συνεχή τροφοδοσία με πρώτη ύλη των μονάδων ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας.

Βάση των παραπάνω παρουσιάζονται δυσκολίες κατά τη συλλογή, μεταφορά, και αποθήκευση της βιομάζας που αυξάνουν το κόστος της ενεργειακής αξιοποίησης.

. Οι σύγχρονες και βελτιωμένες τεχνολογίες μετατροπής της βιομάζας απαιτούν υψηλό κόστος εξοπλισμού, συγκρινόμενες με αυτό των συμβατικών καυσίμων.

2.

3.

(29)

2.2 Το βιοαέριο 2.2.1 Γενικά

Η ιλύς λοιπόν που παράγεται από την Μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων του δήμου Καβάλας, είναι ένα είδος βιομάζας, το οποίο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη παρασκευής βιοκαυσίμου. Δηλαδή, είναι δυνατή η παραγωγή βιοαερίου.

Το βιοαέριο αποτελεί μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, Αποτελείται τυπικά, από 65% μεθάνιο και 35% διοξείδιο του άνθρακα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας και ως καύσιμο για μηχανές εσωτερικής καύσης. Ένα κυβικό μέτρο βιοαερίου υποκαθιστά 0,66! ντίζελ ή 0,75!

πετρελαίου ή 0,85 κ. κάρβουνου. Παρακάτω φαίνεται η τυπική σύσταση του βιοαερίου.

Π ίνα κα ς 5: Σύνθεση και βασικά χαρακτηριστικά βιοαερίσυ (Πηγή: “ Integrated Solid W aste Manageπιenf G. Tchobanoglou, H. Theisen, S.Vigil.)

Σ υ σ τα τικ ό Π εριεκτικότητα (% κ.ο., επ ί ξηρού)

Μ εθάνιο 45-60

Δ ιο ξείδ ιο του άνθρακα 40-60

Ά ζω το 2-5

Ο ξυγό νο 0.1-1.0

Σ ο υ λφ ίδ ια , Μ ερκαπ τάνες κτλ. 0.0-1.0

Α μ μ ω ν ία 0.1-1.0

Υ δ ρ ο γό νο 0.0-0.2

Μ ο νο ξείδ ιο του άνθρακα 0.0-0.2

Ιχ ν ο σ το ιχ εία 0.01-0.6

(30)

Σύμφωνα με στοιχεία που παρουσιάστηκαν σε ημερίδα του Κ.Α.Π.Ε. (Κέντρο Ανανεώ σιμω ν Πηγών ενέργειας) οι σημαντικότερες μονάδες βιοαερίου στην Ελλάδα είναι οι ακόλουθες:

Π ίν α κ α ς 6: Παραγωγή βιοαερίου στην Ελλάδα (Πηγή: Κ.Α.Π.Ε. -2 0 0 2 )

Πρώτη ύλη Παραγωγή

βιοαερίου m^/ημέρα

Ηλεκτρική Ισχύς M W

Αέριο χωματερής Α. Λιόσια Αττικής 184.000 Αέριο χωματερής Ταγαράδες,

Θεσσαλονίκη 1.200

Ιλύς Βιολογικού καθαρισμού

Ψυτάλλεια Αττικής Ιλύς Βιολογικού καθαρισμού

Ηράκλειο Κρήτης

Ιλύς Βιολογικού καθαρισμού

2.2.2 Θ ερμιδική αξία

Η θερμιδική αξία του βιοαερίου είναι αμέσως ανάλογη με την ποσότητα του μεθανίου που περιέχει, (όσο περισσότερο μεθάνιο, τόσο περισσότερο ανσφλέξιμο είναι το βιοαέριο). Αυτό οφείλεται στο ότι αέρια, εκτός του μεθανίου, είναι είτε μη αναφλέξιμα, είτε υπάρχουν σε τόσο μικρές ποσότητες που είναι ασήμαντα. Στον παρακάτω πίνακα, φαίνεται η θερμιδική αξία του βιοαερίου σε σχέση με άλλα αναφλέξιμα αέρια που χρησιμοποιούνται στις μέρες μας ή ήταν ευρέω ς διαδομένα στο παρελθόν. Σημειώνεται ότι η σύνθεση αλλά και η θερμιδική αξία του βιοαερίου εξαρτάται από την θερμοκρασία κατά την διάρκεια της χώνεψης καθώς και από την ποιότητα της πρώτης ύλης (βιομάζας).

(31)

Π ίνα κα ς 7: Θερμιδική αξία του βιοαερίου και άλλων κύριων αέριων καυσίμων.

(Πηγή; “Methane Digesters for fuel gas and fertilizers” by L. John Fry Santa Barbara California)

Α έρ ιο Καύσιμο Θ ερμιδική Αξία (KJ / Φωταέριο

15786-18610 Βιοαέριο

20094 - 26062 Μεθάνιο

33372 - 39799 Φυσικό αέριο

39093-81930 Προπάνιο

81930-96797 Βουτάνιο

107991 -126602

2.2.3 To βιοαέριο στην Ευρώττη

Τις δύο τελευταίες δεκαετίες στη δυτική Ευρώπη, το συνεχώς διογκούμενο πρόβλημα της διάθεσης των απορριμμάτων, η αναζήτηση εναλλακτικών ενεργειακών πόρων καθώς επίσης και η περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση του κόσμου, ανέδειξαν την παραγωγή βιοαερίου ως μια οικονομικά αποδεκτή και φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία.

Στις μέρες μας η εφαρμογή της επεκτείνεται από πολύ μικρές κτηνοτροφικές μονάδες μέχρι πολύ μεγάλα συγκροτήματα βιολογικής επεξεργασίας. Στην Ευρώπη λειτουργούν περισσότερες από 700 μονάδες βιοαερίου οι οποίες επεξεργάζονται ζωικά απόβλητα ή εφαρμόζουν συνδυασμένη χώνευση διαφόρων αποβλήτων γεωργικής προέλευσης. Μεγαλύτερη ανάπτυξη παρατηρείται στην κεντρική και βόρεια Ευρώπη και ειδικότερα στη Δανία και τη Γερμανία. Στις συγκεκριμένες χώρες βρίσκεται το 70% των μονάδων της Ευρώπης και αφορά κυρίως μικρές κτηνοτροφικές μονάδες. Η έντονη ανάπτυξη μονάδων βιοαερίου στις χώρες αυτές οφείλεται στη μεγάλη συγκέντρωση ζωικού κεφαλαίου ανά μονάδα επιφάνειας. Η ανάτττυξη της κτηνοτροφίας οδήγησε στην παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων ζωικών αποβλήτων και τη δημιουργία

(32)

δυσεπίλυτων προβλημάτων ως προς την επεξεργασία και τη διάθεση τους στο περιβάλλον. Στις περιπτώσεις αυτές η ανάπτυξη των τεχνολογιών βιοαερίου προσέφερε σειρά από πλεονεκτήματα και περιβαλλοντικά οφέλη όπως:

• εξοικονόμηση χρημάτων για τους αγρότες

• βελτιωμένη απόδοση της λίπανσης

• μικρότερες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου

• οικονομική και περιβαλλοντικά αποδεκτή ανακύκλωση αποβλήτων

• μειω μένες οχλήσεις λόγω οσμών και παρουσίας μυγών

• δυνατότητες μείωσης παθογόνων οργανισμών

Μια εγκατάσταση παραγωγής βιοαερίου δεν παρέχει μόνο τη δυνατότητα αξιοποίησης του ενεργειακού δυναμικού του βιοαερίου, αλλά συμμετέχει παράλληλα και στη συνολική επεξεργασία των αποβλήτων της γεωκτηνοτροφικής δραστηριότητας που τα παράγει, μειώνοντας το ρυπαντικό τους φορτίο, και μάλιστα του πιο βεβαρημένου κλάσματος, σε ποσοστό πάνω από το 50%.

2.2.4 Το βιοαέριο στην Ελλάδα

Στην Ελλάδα υπάρχουν ορισμένες μονάδες παραγωγής βιοαερίου (βλέπε Πίνακα 4), και έχουν ως βασικό σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για την κάλυψη ιδίων αναγκών. Δηλαδή, το βιοαέριο που παράγουν χρησιμοποιείται αποκλειστικά και μόνο για να λειτουργεί η μονάδα, ενώ σε συνθήκες αυξημένου φόρτου, η μονάδες χρησιμοποιούν και ηλεκτρισμό του δικτύου.

Το μεγάλο ενδιαφέρον των επενδυτών για το βιοαέριο διαφαίνεται και στις αιτήσεις που έχουν υποβληθεί στη Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (ΡΑΕ), όπου έχουν ήδη εγκριθεί δέκα αιτήσεις για άδειες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συνολικής εγκατεστημένης ισχύος 48MW, με καύση βιοαερίου από επεξεργασία αγροτοβιομηχανικών οργανικών αποβλήτων, αστικών λυμάτων και από Χώρους

(33)

Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ) με την τεχνολογία της Αναερόβιας

Χώνευσης. Πρόκειται για τις ακόλουθες;

Π ίνα κα ς 8: Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από καύση βιοαερίου.

ΕΠΩΝΥΜΙΑ ΝΟΜΟΣ ΙΣΧΥΣ(Μνν)

Α. ΖΑΧΑΡΟΠΟΥΛΟΣ ΛΑΚΩΝΙΑΣ 3

Α. ΖΑΧΑΡΟΠΟΥΛΟΣ ΠΡΕΒΕΖΗΣ 4

ENVITEC ΑΡΓΟΛΙΔΟΣ 3

ΕΥΔΑΠ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗΣ 0,92

ΕΥΔΑΠ ΠΕΙΡΑΙΑΣ 11,4

ΔΕΥΑ ΠΑΤΡΑΣ ΑΧΑΙΑΣ 0,9

ΔΕΥΑ ΡΟΔΟΥ ΔΩΔΕΚΑΝΗΣΟΥ 0.5

ΔΕΥΑ Α. ΛΙΟΣΙΩΝ ΑΤΤΙΚΗΣ

Δ. ΑΤΤΙΚΗΣ 13,5

ΤΟΜΗ ΑΤΕ Δ. ΘΕΡΜΗΣ 8

ΤΟΜΗ ΑΤΕ Δ. ΚΕΡΚΥΡΑΙΩΝ 2,71

2.3 Παραγωγή βιοαερίου 2.3.1 Γενικά

Ό π ω ς έχει προαναφερθεί, το βιοαέριο παρασκευάζεται από την αναερόβια χώνεψη της οργανικής ύλης. Η ύλη αυτή μπορεί να είναι είτε τα στερεά απορρίμματα των Χ.Υ.Τ.Α., είτε η επεξεργασμένη αφυδατωμένη ιλύς των μονάδων επεξεργασίας αστικών λυμάτων, όπως είναι η Ε.Ε.Λ. του Δήμου Καβάλας, είτε συνδυασμός και των δύο. Και στις τρεις περιπτώσεις η οργανική ύλη αποικοδομείται κατά τον ίδιο τρόπο. Παρακάτω παρουσιάζεται σχηματικά η αναερόβια αποικοδόμηση της οργανικής ύλης από μικροοργανισμούς που ονομάζονται βακτήρια και θα συζητηθούν παρακάτω.

(34)

Σχήμα 5. Στάδια και διεργασίες αποικοδόμησης.

1ΙΕΡΓ.\ΙΙ,Λ ΠΡΟΪΟΝΤΑ

A^tcup0(ic; cfvii^icE;

μ ;

flvvf

> - c

>-c

Σε γενικές γραμμές τα στάδια είναι τα εξής:

> Υδρολυτική αεροβική αποικοδόμηση.

> Υδρόλυση και Ζύμωση.

> Ακετογένεση.

> Μεθανογένεση.

> Οξείδωση.