GIWK WSPIERA ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII
Instalacja do odzysku energii i ciepła z biogazu – produktu ubocznego w
procesie oczyszczania
ścieków.
Gdańska Infrastruktura Wodociągowo-Kanalizacyjna Sp. z o.o. jest
właścicielem Oczyszczalni Ścieków
Gdańsk Wschód. Na terenie obiektu oczyszczanie ścieków prowadzone jest
w procesach
mechanicznych, biologicznych i chemicznych, w wyniku których powstaje
produkt uboczny zwany
osadem ściekowym. Dla celów stworzenia możliwości dalszego
zagospodarowania, osad wymaga
odseparowania od fazy ciekłej i doprowadzenia do stanu niestanowiącego
zagrożenia dla środowiska,
czyli tzw. stabilizacji. Oddzielanie osadu następuje w procesie
sedymentacji, czyli grawitacyjnego
osiadania zawiesiny cząstek stałych, które w tym wypadku odbywa się w
specjalnym zbiorniku
zwanym komorą sedymentacyjną. Zbierająca się na dnie zbiornika
zawiesina osadu stanowi materiał
o wysokiej zawartości związków organicznych, których niekontrolowany
rozkład stanowi zagrożenie
dla środowiska, stąd konieczne jest przeprowadzenie stabilizacji osadu,
czyli pozbawienie go
substancji organicznych podatnych na rozkład biologiczny. Jedną z
najstarszych metod stabilizacji
stosowaną z powodzeniem na Oczyszczalni Gdańsk Wschód jest beztlenowy
rozkład osadu
(fermentacja metanowa) prowadzący do wytworzenia tzw. biogazu. Rozkład
prowadzony jest
w komorach fermentacyjnych, z których powstający gaz jest odprowadzany
na zewnątrz. Emisja
biogazu do atmosfery szkodzi środowisku, gdyż główny składnik biogazu –
metan (55 – 70%) należy
do grupy gazów powodujących tzw. efekt cieplarniany. W niewielkim
stopniu metan wpływa również
na degradację ozonosfery. Dlatego, najbardziej powszechnie stosowaną
przez oczyszczalnie ścieków
metodą prowadzącą do ograniczenia emisji biogazu, jest jego spalenie w
tzw. pochodni gazowej.
Takie postępowanie uznawane jest jednak za niezbyt racjonalne, gdyż z
uwagi na duża zawartość
metalu, surowiec ten może być wykorzystywany jako odnawialne źródło
energii elektrycznej
i cieplnej.
W celu racjonalnego i ekologicznego zagospodarowania biogazu, na
terenie oczyszczalni w Gdańsku
powstała instalacja wykorzystująca biogaz do wytwarzania energii,
działająca jako tzw. system
kogenereacyjny nazywany w skrócie, do angielskiej nazwy, CHP (Combined
Heat and Power plant).
Instalacja składa się z następujących, zintegrowanych ze sobą elementów:
turbosprężarki, silnika
spalinowego, generatora prądu oraz systemu odzysku ciepła ze spalin,
obiegu chłodzenia silnika,
generatora i układu smarowania. Początkowym etapem procesu jest
wymieszanie biogazu
z powietrzem w celu wytworzenia mieszaniny o właściwościach
wybuchowych. W wyniku działania
turbosprężarki mieszanina ulega sprężeniu, co powoduje wzrost jej
ciśnienia, a w konsekwencji
wzrost właściwości samozapalnych, gdyż w wyniku sprężenia znacząco
podnosi się temperatura
mieszaniny. Samozapłon następuje w komorze spalania silnika połączonego
z turbosprężarką,
powodując w ten sposób ruch tłoków w cylindrach silnika. Ruch ten,
zwany posuwisto – zwrotnym,
jest zamieniany w cylindrze na ruch obrotowy wału korbowego silnika,
który wprawia w ruch
generator prądu (alternator).
Całość systemu zarządzana jest przez elektroniczny system sterowania,
co gwarantuje bezpieczną,
niezawodną oraz efektywną pracę urządzenia.
Ciepło wytwarzane w wyniku pracy silnika, odbierane jest poprzez
wymienniki ciepła z oleju
smarnego stosowanego w układzie smarowania silnika, płaszcza
chłodzącego obiegu chłodzenia
silnika i generatora oraz w wyniku chłodzenia gazów spalinowych, i
pozyskiwane jest w postaci ciepłej
wody o temperaturze od 50 do 95°C.
Energia elektryczna wytworzona w wyniku pracy instalacji CHP zostanie
wykorzystana do pracy
Instalacji Termicznego Przekształcania Osadów Ściekowych (ITPO), a jej
nadmiar sprzedany do
przemysłowej sieci energetycznej. Ciepło natomiast będzie
wykorzystywane na potrzeby oczyszczalni
ścieków.
Całkowita sprawność/wydajność urządzenia szacowana jest na około 82%,
przy czym wydajność
elektryczna wynosi 40,5%.
 | |
| Rys.: Schemat instalacji CHP. |
Produkcja w kogeneracji to równoczesne wytwarzanie ciepła i energii
elektrycznej w trakcie tego
samego procesu technologicznego. Ze względu na wysoką skuteczność w
ograniczaniu emisji
produktów spalania do atmosfery, promowanie kogeneracji o wysokiej
sprawności stanowi priorytet
Unii Europejskiej.
