OZE w Gdańsku

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.