Procedeu de tratare a nămolurilor termice de epurare

Rețea de nămol de canalizare Nord-Est Procesele de 3 zile de rețea pentru tratarea nămolului de canalizare termică Dr. Tammo Rebling Umwelttechnik & ingenieure GmbH Wöhlerstraße 42 30163 Hanovra Tel. +49 511 9698500 [email protected]

Umwelttechnik & ingenieure GmbH din 1993 Waste to Energy google.de 35 de angajați Biogaz activ la nivel internațional Reciclare Concepte și aprobări de planificare Calculator de afaceri și instrumente online Supravegherea construcției http://www.uigmbh.de/ 01/01/2017 Proces pentru tratarea nămolului de canalizare termică 1

Schița eliminării nămolurilor de epurare în Germania Coincinerare Mono-incinerare Procese alternative Comparație finală 19.01.2017 Proces de tratare a nămolului de epurare 2

Eliminarea nămolului de epurare în Germania Eliminarea nămolului de epurare în Germania se schimbă! Perioada de suspendare a notificării UE privind „Regulamentul privind reorganizarea reciclării nămolului de epurare” a expirat la 27 decembrie 2016. Cabinetul federal a decis modificarea pe 18 ianuarie 2017. Votarea în Consiliul federal, așteptată în mai 2017. În viitor, dacă valorile limită sunt depășite, nu va mai fi posibilă aplicarea agricolă sau utilizarea în amenajarea teritoriului. Alternativă: Procese termice pentru tratarea nămolului de epurare 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului de epurare 3

[t TM] Nămol de canalizare Eliminarea nămolului de canalizare în Germania 1995 12% au fost recuperate termic În 2015 64% au fost recuperate termic 1.200.000 1.100.000 recuperare materială recuperare termică Depozitul interzis din iunie 2005 fără prelucrare recuperarea materialului va continua să scadă 1.000.000 900.000 800.000 700.000 600.000 baze de date: https://www.destatis.de/ 500.000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 anul 01/01/2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 4

[t TM] Nămol de epurare [t TM] Nămol de epurare Eliminarea nămolului de epurare în Germania 553.864 252.707 1.200.000 1.100.000 400.115 1.000.000 reciclarea materialelor 269.292 446.871 reciclare termică 250.326 230.581 900.000 431.286 432.516 800.000 700.000 Baza de date: https://www.destatis.de 2013 2014 600.000 2015 an 500.000 Baza de date: https://www.destatis.de/ Co-incinerare Monoverbremse 2004 necunoscut 2006 2008 2010 2012 2014 2016 An 01/01/2017 Proces de tratare a nămolurilor termice de epurare 5

Prezentare generală a proceselor termochimice Procese termice pentru tratarea nămolului de epurare Prezent lichid H 2 O Prezență gazoasă H 2 O excludere oxigen l = 0 deficit de oxigen 0,2 l 0,5 exces de oxigen 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200-900 C> 600 C> 700 C Carbonizare hidrotermală (HTC) Carbonizare vapotermală (VTC) Piroliză Gazificare Combustie Creșterea O 2 și cerințe de materie uscată necesare pentru conversie optimă 19/01/2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de epurare 6

Opțiuni pentru tratarea nămolului de epurare termică Nămol de epurare Tratarea nămolului de ex. B. deshidratare, uscare co-incinerare mono-incinerare procese alternative centrale electrice pe cărbune ardere cu praf incinerare deșeuri grilă ardere alte centrale de ex. B. cuptor rotativ pentru uzina de ciment z. B. Combustie în pat fluidizat, cuptor de punte, cuptor cicloid, cuptor de topire, cuptor rotativ Gazificare piroliză HTC 19/01/2017 Procedeu de tratare a nămolurilor termice de canalizare 7

Opțiuni pentru tratarea nămolului de epurare termică Nămol de epurare Tratarea nămolului de ex. B. deshidratare, uscare co-incinerare mono-incinerare procese alternative centrale electrice pe cărbune ardere cu praf incinerare deșeuri grilă ardere alte centrale de ex. B. cuptor rotativ pentru uzina de ciment z. B. Combustie în pat fluidizat, cuptor de punte, cuptor cicloid, cuptor de topire, cuptor rotativ Gazificare piroliză HTC 19/01/2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de canalizare 8

Coincinerare centrală electrică pe cărbune Entwässerter u. Nămolul stabilizat de canalizare este alimentat în fabricile de cărbune cu ajutorul pompelor Putzmeister. Dovedit până la 5% din masa combustibilului. Exemplu: Staudinger/Großkrotzenburg centrală electrică de până la 60.000 t/a nămol de canalizare TM Sursă: Servicii Wikipedia de la u & i pentru Unitatea 5: Techn

Coincinerarea unei centrale electrice pe cărbune Ponderea energiilor volatile crește. În 2016, importanța centralelor electrice pe cărbune din Germania a scăzut. comportament slab de schimbare a sarcinii Scăderea producției de energie electrică cu 6,5% Prețurile energiei electrice cresc din cauza tranziției energetice până în 2023 Dacă declinul rămâne același, ultima centrală electrică pe cărbune va rămâne offline în 2038. 01/06/2017 19/01/2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 10

Numărul de centrale electrice Co-incinerare Centrale termice pe cărbune Centralele termice pe cărbune ar trebui să fie offline pe termen lung din cauza protecției împotriva vârstei/climatului 11 centrale electrice vor fi închise până în 2019 1 clădire nouă în Datteln (cărbune tare) planificate Pot fi co-incinerate site-urile! 100 80 60 40 20 0 Declin în centralele electrice pe cărbune din Germania 38 58 37 48 2017 2019 Cărbune tare Lignit Bază date Agenția rețelei federale 16 noiembrie 2016; Stare „În funcțiune” 19.01.2017 Proces de tratare a nămolurilor termice de epurare 11

Opțiuni pentru tratarea nămolului de epurare termică Nămol de epurare Tratarea nămolului de ex. B. deshidratare, uscare co-incinerare mono-incinerare procese alternative centrale electrice pe cărbune ardere cu praf incinerare deșeuri grilă ardere alte centrale de ex. B. cuptor rotativ pentru uzina de ciment z. B. Combustie în pat fluidizat, cuptor de punte, cuptor cicloid, cuptor de topire, cuptor rotativ Gazificare piroliză HTC 19.01.2017 Procedeu de tratare a nămolului de epurare

Co-incinerare Incinerarea deșeurilor Arderea predominantă a grătarului (arderea în pat fluidizat) Aprobarea conform celui de-al 17-lea BImSchV Schimbați aprobarea în conformitate cu starea actuală a legii dacă nămolul de canalizare urmează să fie coincinerat. 850 C timp de 2 secunde Exemplu: Construcția unui cuptor cu grătar Decuplarea electricității/căldurii 19.01.2017 Procesul de tratare a nămolului de canalizare termică 13

Co-incinerare Incinerare deșeuri Diferite concepte ale sarcinii nămolului de epurare: Suflați ca praful în camera de ardere, deshidratați, presărați în camera de ardere, deshidratați/uscați Adăugați la gunoi Pericol de incinerare incompletă a nămolului de epurare (diaree de rugină) 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 14

Coincinerare Incinerarea deșeurilor Capacitatea excesivă din 2013 a fost redusă. În prezent, instalațiile de incinerare a deșeurilor sunt foarte bine utilizate: Importuri de deșeuri cu valoare calorică ridicată Situație economică bună Creștere a populației Creșterea prețurilor pentru coincinerare. Modificări neprevăzute! Exemplu: centrală electrică RDF Großräschen 230.000 t RDF/a 102 MW ieșire din u & i: aprobare planificare licitație management construcție 19.01.2017 proces pentru tratarea nămolului termic de canalizare 15

Avantaje de ansamblu asupra coincinerării - distrugerea poluanților organici - este posibilă utilizarea energetică - utilizarea sistemelor existente - nu este necesară o uscare completă de la aproximativ 20% DM. Conținutul posibil P trebuie retras înainte de incinerare - Poluarea mediului pe rute lungi de transport - Dezvoltarea incertă a capacităților Nu este previzibilă o coincinerare sigură și pe termen lung! 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 16

Avantaje de ansamblu asupra coincinerării - distrugerea poluanților organici - este posibilă utilizarea energetică - utilizarea sistemelor existente - nu este necesară o uscare completă de la aproximativ 20% DM Dezavantaje - utilizarea nutrienților/P- recuperarea din cenușă nu este posibilă - coincinerarea în viitor numai pentru nămolurile cu P- scăzut Conținutul posibil P trebuie retras înainte de incinerare - Poluarea mediului cu rute de transport lungi - Dezvoltarea incertă a capacităților Nu este previzibilă o coincinerare sigură pe termen lung! Teze: Nu vor exista noi capacități de coincinerare în viitor! Până în 2026, capacitățile existente vor scădea cu aproximativ 40% (Langenohl 2015) 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 17

Opțiuni pentru tratarea nămolului de epurare termică Nămol de epurare Tratarea nămolului de ex. B. deshidratare, uscare coincinerare mono-incinerare procese alternative centrale electrice pe cărbune ardere praf incinerare deșeuri grilă ardere alte centrale de ex. B. cuptor rotativ pentru uzina de ciment z. B. Combustie în pat fluidizat, cuptor de punte, cuptor cicloid, cuptor de topire, cuptor rotativ Gazificare piroliză HTC 19.01.2017 Procedeu de tratare a nămolului de canalizare termică 18

Mono-incinerare a nămolului de epurare 75% din plante au tehnologie staționară în pat fluidizat eficient și fiabil testat timp de peste 30 de ani Principiul procesului utilizând exemplul incinerării nămolurilor de epurare în Karlsruhe: pre-tratare a nămolului de epurare în mai multe etape Mono-incinerare într-un cuptor cu pat fluidizat staționar Curățarea gazelor de ardere 01/19/2017 Proces pentru tratarea nămolului de epurare 19

Monoincinerarea nămolului de epurare Aprobare conform 17 BImSchV. Gama de ieșire între 4.000 și 95.000 t DM/a. Nisip fluidizat inert ca stocare a căldurii, puls și schimbător de căldură cu combustibil. Calitatea necesară a nămolului de epurare pentru arderea autotermală fără aditivi: putere calorică mai mică:

4.500 kj/kg DM: 40-50% P recuperare posibilă din cenușă: concentrație P aprox. 4-15% masă Sursă: Eisenmann 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de epurare 20

Incinerarea mono a nămolurilor de epurare Volumul total al nămolului de epurare în Germania în 2013 62% 38% Capacități disponibile în instalațiile de incinerare mono Lipsa capacităților în instalațiile de incinerare mono Estimare de Langenohl (KA62.2015): În 2026 va exista o lipsă de capacități în mono incinerare între 400.000 și 700.000 t DM/a. Aceasta corespunde la 21 de plante cu o capacitate de 33.000 t DM/a. 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 21

Privire de ansamblu asupra mono-incinerării avantaje dezavantaje - distrugerea poluanților organici - este posibilă utilizarea energetică - o bună planificare a securității pentru operatorii stațiilor de epurare - recuperarea P din cenușă - recuperarea P din cenușă este complexă din punct de vedere tehnic - cale de eliminare cost-eficientă eficientă economică de la o dimensiune de expansiune de aproximativ 30.000 t DM/a (1, 5 milioane PE) - extinderea capacităților este posibilă doar pe termen lung Planificare, aprobare și construcție 8-10 ani 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de canalizare 22

Privire de ansamblu asupra mono-incinerării avantaje dezavantaje - distrugerea poluanților organici - este posibilă utilizarea energetică - o bună planificare a securității pentru operatorii stațiilor de epurare a apelor uzate - recuperarea P din cenușă este posibilă - recuperarea P din cenușă este complexă din punct de vedere tehnic - cale de eliminare costisitoare eficiență economică de la o dimensiune de expansiune de aproximativ 30.000 t DM/a (1, 5 milioane PE) - extinderea capacităților este posibilă doar pe termen lung. Planificarea, aprobarea și construirea tezelor de 8-10 ani: Noua construcție de instalații de mono-incinerare este necesară pentru securitatea eliminării pe termen lung! Un blocaj de eliminare este o oportunitate pentru proceduri alternative! 19 ianuarie 2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 23

Opțiuni pentru tratarea nămolului de epurare termică Nămol de epurare Tratarea nămolului de ex. B. deshidratare, uscare co-incinerare mono-incinerare procese alternative centrale electrice pe cărbune ardere cu praf incinerare deșeuri grilă ardere alte centrale de ex. B. cuptor rotativ pentru uzina de ciment z. B. ardere în pat fluidizat, cuptor de punte, cuptor cicloid, cuptor de topire, cuptor rotativ Gazificare piroliză HTC 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de epurare 24

Prezentare generală a proceselor termochimice Procese termice pentru tratarea nămolului de epurare Prezent lichid H 2 O Prezență gazoasă H 2 O excludere oxigen l = 0 deficit de oxigen 0,2 l 0,5 exces de oxigen 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200 900 C> 600 C> 700 C Carbonizare hidrotermală (HTC) Carbonizare vapotermală (VTC) Piroliză Gazificare Incinerare 19.01.2017 Proces de tratare a nămolurilor termice de epurare 25

Proces alternativ Carbonizare hidrotermală HTC (HTC) pentru producția de produse asemănătoare cărbunelui. Cerințe: reactor etanș la gaz, lichid H2O,

200 C Nu este necesară o uscare prealabilă! Materie solidă HTC Rebling, 2015 Intrare- nămol Rebling, 2015 Rebling, 2015 Ieșire- fază lichidă nămol Rebling, 2015 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 26

Proces alternativ Carbonizare hidrotermală HTC (HTC) pentru producția de produse asemănătoare cărbunelui. Cerințe: reactor etanș la gaz, lichid H2O,

200 C Nu este necesară o uscare prealabilă! Rebling și colab. 2015 HTC Solid Rebling, 2015 O ușoară exotermicitate susține procesul: stufuri aproximativ -700 J/g nămol de canalizare aprox -200 J/g intrare nămol de ieșire nămol fază lichidă Rebling, 2015 01/01/2017 Proces pentru tratarea nămolului de canalizare termică 27

Metodă alternativă Disertare HTC Rebling, 2016 Întreruperea structurii celulare (hidroliză) CambiTHP -> Dezintegrare HTC -> Carbonizare După HTC, drenabilitatea a îmbunătățit mult. Este posibilă atât utilizarea materialului (de ex. HMF, bioplasticele), cât și utilizarea energetică. Cererea chimică de oxigen (COD) în faza lichidă este foarte mare; Înainte de a intra în stația de epurare, tratamentul este necesar! Randamente mari de gaz posibile prin reducerea COD! Informații suplimentare la http://www.uigmbh.de/ 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului de canalizare termică 28

Proces alternativ HTC Avalon Industries AG (fost AVA-CO 2) TerraNova Energy http://terranova-energy.com/ http://terranova-energy.com/ Uzină comercială din China cu 14.000 t/a în funcțiune de la 1 decembrie 2016 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 29

Proces alternativ Uzină pilot HTC a proiectului de cercetare „HTC în Saxonia Inferioară” Universitatea Ostfalia Wolfenbüttel 19 ianuarie 2017 Proces pentru tratarea nămolului de canalizare termică 30

Prezentare generală a proceselor termochimice Procese termice pentru tratarea nămolului de epurare Prezent lichid H 2 O Prezență gazoasă H 2 O excludere oxigen l = 0 deficit de oxigen 0,2 l 0,5 exces de oxigen 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200-900 C> 600 C> 700 C Carbonizare hidrotermală (HTC) Carbonizare vapotermală (VTC) Piroliză Gazificare Incinerare 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de epurare 31

Piroliza procesului alternativ Piroliza fără oxigen suplimentar (l = 0) Este necesară furnizarea de căldură! Contrar temperaturilor de ardere sau gazeificare 400-900 C descompunerea compușilor organici (interni) utilizare termică nămol de epurare> 50% DM piroliză l = 0, produs gaz CO, H 2, C n H m 400-900 C cenușă (incl. P) ca îngrășământ 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 32

Proces alternativ de piroliză Exemplu PYREG: Referință: stație de epurare Linz-Unkel 30.000 PE deshidratare și uscare la peste 85% DM utilizarea gazului de sinteză în camera de ardere Arzător FLOX Utilizarea unui arzător FLOX la depozitul de deșeuri Dörpen http://www.pyreg.de/

650 C Produs: cărbune care conține P Servicii de către u & i: aprobare de planificare Licitație Managementul construcțiilor 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolului termic de epurare 33

Proces alternativ de piroliză Exemplu EISENMANN: Pirobustor: Intrare: 90% DM proces uscat în două etape: piroliză Incinerare Cenușă care conține P ca reziduu Referință: ARA Pustertal, Italia din 2006

550 kg/h 300-350 C 600-650 C http://www.eisenmann.com/ 19.01.2017 Proces de tratare a nămolurilor termice de canalizare 34

Opțiuni pentru tratarea nămolului de epurare termică Nămol de epurare Tratarea nămolului de ex. B. deshidratare, uscare co-incinerare mono-incinerare procese alternative centrale electrice pe cărbune ardere cu praf incinerare deșeuri grilă ardere alte centrale de ex. B. cuptor rotativ pentru uzina de ciment z. B. Arderea în pat fluidizat, cuptor de punte, cuptor cicloid, cuptor de topire, cuptor rotativ Gazificare piroliză HTC 19.01.2017 Procedeu de tratare a nămolurilor termice de epurare 35

Compararea proceselor termice Arderea materialelor termice Procese alternative Piroliza Mit- Mono-HTC Agricultură Distrugere org. Poluanți +++ +++ ++ ++ - Utilizare energetică +++ +++ +++ +++ - Utilizare materială + + +++ +++ +++ Recuperare P - ++ ++ ++ +++ Securitatea planificării - ++ + + - Experiență din exploatare +++ +++ + + +++ Costuri de eliminare [/ t FS] 50-130 a 80-120 a

65 b 8-45 a Date de piață: a UBA, 2013; Informații necontrolate despre producător: b Eisenmann GmbH și PYREG; c TerraNova Energy 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 36

65 b 8-45 a Date de piață: a UBA, 2013; informații despre producător neconfirmate: b Eisenmann GmbH și PYREG; c Teza TerraNova Energy: Procesele alternative au potențialul de a reduce decalajul în eliminarea nămolului de canalizare! 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de epurare 37

Dezvoltarea proceselor alternative http://www.bine.info 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 38

Rezumat și perspectivă Pentru a asigura securitatea eliminării, sunt necesare instalații noi pentru tratarea nămolului termic de canalizare. „Know-how-ul” tehnic este disponibil! Planificarea atentă, dependentă de locație, este o condiție prealabilă pentru a minimiza costurile! https://www.openpm.info 19.01.2017 Proces pentru tratarea nămolurilor termice de canalizare 39

http://www.sueddeutsche.de/ 19.01.2017 Procedeu de tratare a nămolurilor termice de epurare 40

Umwelttechnik & ingenieure GmbH Idei pline de energie! Idea Concept Planning Construction 01/01/2017 Proces pentru tratarea nămolului de canalizare termică 41