Утайки от ПСОВ

Законът за управление на отпадъците у нас постановява предотвратяване на депониране на утайките от ПСОВ и приоритетно рециклиране и оползотворяване в контекста на йерархията за управление на отпадъците, възприета от екологичната политика в Европейския съюз. Благодарение на оперативна програма „Околна среда“ и „Програма за развитие на селските райони“, в страната ни се финансира изграждането на селищни пречиствателни станции, вследствие на което броят им нарасна значително. Това обаче доведе до тенденция на увеличаване и на утайките от тях, които ако не се управляват адекватно, крият риск за здравето на хората и за околната среда. Тук трябва да се подчертае, че тъй като в страната ни преобладават смесени канализационни системи, в които постъпват освен битови и промишлени отпадъчни води, част от генерираната утайка от ПСОВ се класифицира като опасен отпадък, за който също трябва да се търси адекватно решение.

Използването на органични утайки от отпадъчни води за внасяне в земеделските земи става само след разрешение от специализираните органи на Министерството на земеделието и храните. Според нормативните изисквания утайките от ПСОВ не могат да се използват в земеделието, ако не са предварително третирани и ако представляват опасни отпадъци. Производителите на утайки трябва да ги третират по метод, който осигурява условия за приключване на ферментационния процес, за ограничаване отделянето на неприятни миризми и за предотвратяване разпространението на патогенни организми. Утайките, предназначени за оползотворяване в земеделието, се третират по начин, който да осигури съответствие с микробиологичните и паразитологичните изисквания. След третирането производителите трябва да осигурят и изследвания на утайките по определени показатели в акредитирани лаборатории, резултатите от които се предоставят на потребителите преди доставянето на утайките.

Потребителите на утайки от своя страна също трябва да осигурят пробовземане и изпитване в акредитирани лаборатории на почвата от местата, където ще се оползотворяват утайките, както и да предоставят информация за почвата, включително: почвен тип, обемна плътност, гранулометричен състав и обща порьозност на почвата. Изпитването на почвата се извършва задължително преди първоначалното оползотворяване на утайките, а след употребата им - на всеки 5 години, ако не е предвидено друго в разрешението по Закона за опазване на земеделските земи.

Практиката е показала ползотворното въздействие при използване на утайки за подобряване състоянието на слабо продуктивни земи, тъй като заедно с тях се внасят важни хранителни елементи като азот, фосфор, калий, калций, сяра и магнезий, подобрява се структурата и хранителния режим на почвите. Предварително третираните утайки, например във вид на компост, се използват успешно и за рекултивиране на нарушени терени. Съществуват различни методи на третиране на утайките, така че те да не бъдат влагани в почвите като се избегне риск от замърсяване на повърхностни и подземни води, почви и култури.

Един от вариантите е компостиране - самостоятелно или след включване на утайките като компонент за компостиране към други биологични отпадъци. Това позволява безпроблемно последващо използване на получения продукт „компост” за земеделски и рекултивационни цели, тъй като той е вече обеззаразен и без неприятен мирис. Химичните и физичните свойства на компоста от утайки го правят подходящ за нормализиране на функциите на изтощените почви и за създаване на така наречените рекултивационни слоеве, с които да се покриват закрити депа и минни табани. Образува се ефективна основа, която задържа по-голямо количество валежи и позволява на растенията да пуснат корени. Скоро след това концентрацията на хранителни вещества във филтриращата се вода намалява значително. Компоста може да се приложи и на изоставени промишлени територии, площи с вредни вещества и минни полета.

Друг начин за аеробно преобразуване на утайките е в биобасейни. Микроорганизмите, които се съдържат в утайките се стимулират посредством подавания кислород и почти цялата налична органична материя се превръща в минерални и хумусоподобни крайни продукти. Това става в басейни, които се аерират. Възможно е и стабилизиране в изсушителни полета - естествен метод за бавно обезводняване и стабилизиране на утайките до тяхната минерализация. Те се превръщат в подобна на пръст материя, която се оставя да престои в специални блата или лагуни.

Допълнителна опция за третиране на утайки от ПСОВ е получаване на биохумус с калифорнийски червей. У нас има ферми, използващи оборски тор като субстрат при производството на биохумус с калифорнийски червей. Променящите се условия в областта на животновъдството поставят под въпрос количествата на естествени торове, което пък дава възможност на утайките да се използват смесено с тях или самостоятелно за получаване на подобрители на почвата.

Анаеробно третиране с получаване на метан
Метан от утайки може да се получи при тяхното стабилизиране в метан-танкове и открити изгниватели. В тях активната органична материя намалява обема си в резултат на биологично разграждане в отсъствието на кислород (анаеробно разграждане). Разграждането в метан-танкове се извършва при мезофилен (30-38°C) или термофилен (49-57°C) температурен режим и обикновено продължава 20-30 дена. Като страничен продукт се получава метан (биологичен газ), който може да бъде използван за производството на енергия. Тя, на свой ред, може да послужи за последващо сушене на останалите утайки. Изгнилите утайки вече не миришат, тъй като първоначално съдържащите се в тях органични вещества до голяма степен са разградени. Материалът мирише на почва и следователно се счита за стабилизиран.

Изгнилите утайки обикновено се обезводняват по-лесно, отколкото тези, които не са третирани в метан-танкове. По този начин, след механичното обезводняване, съдържанието на сухо вещество е малко по-високо. Недостатъкът на този процес е, че намалява калоричността на утайките при по-нататъшното им използване за генериране на топлина.

Други методи за получаване на алтернативни горива от утайки
Термичното третиране на утайки с пиролиза и газификация е по-напред в сравнение с третиране на други отпадъци, тъй като утайките са хомогенни. За отпадъци, които не образуват еднородна смес, тези процеси не са така навлезли в практиката. И пиролизата и газифицирането представляват термо-химическо разграждане на термично нестабилни органични вещества при температури по-ниски от тези в инсинераторите (400 - 800°C) в отсъствието на кислород или при наличието на ограничени количества от него. Газифицирането е непълното изгаряне на органична материя с образуването на синтетичен газ и се разглежда като етап след пиролизата. Основната разлика между пиролизата и газифицирането е, че първият процес изисква топлина и се нуждае от външен източник на енергия, за да може да протече.

В газификаторите утайките първо се загряват до около 500°C в отсъствието на кислород. Получените газове, които са богати на енергия, се използват във вторичната горивна камера за производството на пара. След това материалът се изгаря чрез добавяне на контролирани количества кислород. Това е изключително ефективно по отношение на възстановяване на енергията. Получените висококалорични газове могат да се използват за газов двигател, който е свързан с генератор на енергия. Може да се организира и в ко-генерационна система.

Използване на утайките като гориво
Енергийната политика на ЕС насърчава практиките за получаване на енергия от отпадъци. Възможен сценарий за следване на идеята „от отпадъци към енергия” е изгарянето на утайките. Ако утайките имат повече от 35% съдържание на сухо вещество, те отговарят на изискванията за истинско гориво за процесите на изгаряне с цел генериране на енергия и топлина или за вторично гориво в различни пещи за съвместно изгаряне.

Тук преди всичко трябва да отбележим, че съоръженията за такова третиране трябва да отговарят на всички изисквания за комплексно предотвратяване и контрол на замърсяването. Изгарянето на утайки се приема за приемлив подход, ако се установи че вложените разходи ще са рентабилни във връзка с ползите. Като метод на третиране инсинерирането е сред малкото решения, даващи най-големи степени на унищожаване на опасните вещества в утайките и се счита че ще се използва все по-често в световната практика за тази цел.

В същото време това е много скъп начин за оползотворяване на утайките. Освен че обезврежда утайки обаче, той може да генерира енергия. Много често на територията на ПСОВ или в близост до нея се изграждат инсинератори за самостоятелно изгаряне на утайките. Тези инсинератори работят с температури от 850°C до 950°C. След горенето в остатъчния продукт има неорганични замърсители (различни тежки метали). Именно затова този отпадък може да се подложи на пиролиза за енергийно и материално оползотворяване. Предимство на самостоятелното инсинериране е постигане на ниски концентрации емисии. Напоследък като най-рентабилни се очертават инсталациите, в които енергията от изгарянето се оползотворява за едновременно получаване на електричество и топлина.

Може да се използва и съвместно изгаряне на утайките в електроцентрали и промишлени пещи. В повечето случаи няма проблеми при подаването и пренасянето на утайки, както и при самото изгаряне, но всички промишлени процеси трябва да са съобразени с директива 2000/76/EИО, която има за цел да предотврати по-високи специфични емисии от съвместното изгаряне, в сравнение със самостоятелното. Това е основна пречка за редица промишлени инсталации, ако нямат нужните пречиствателни съоръжения.

Постижения от практиката
Преди четири години властите на Хонконг предприеха мащабен проект за изграждане на най-голямата инсталация за третиране на утайките в света. Съоръжението се намира в район Туен Мун.

Съоръжението има капацитет за третиране на утайките от 2000 тона на ден и също така е в състояние да генерира 20MW електричество. След като оползотвори част от енергията за свои цели, обектът ще може да отдава излишък от 2MW, което ще е достатъчно за електроснабдяване на 4000 стандартни семейства. Новият завод ще оползотворява утайките от 11 ПСОВ в Хонконг, като така ще помогне на агломерацията да се справи с нарастващите количества утайки и брой депа.

Използваната технология е инсинериране при 850°C. Има 4 инсталации за изгаряне, групирани в две централи. При изгарянето утайките се превръщат в пепел, димни газове и топлина. Използват се специални пещи с кипящ слой, в които се изпарява цялото съдържание на вода в утайките и се изгарят 90% от оставащия твърд компонент. Надеждната система за пречистване на димните газове включва селективна некаталитична деструкция на азотни окиси, ръкавни филтри и мултициклонни филтри. Постоянно действаща автоматична мониторингова система следи емисиите във въздуха. За посрещане на нуждите от питейна вода действа инсталация за обезсоляване на морска вода с технология на обратна осмоза с производителност 600 куб.м за ден. В допълнение, отпадната вода се рециклира на място с помощта на усъвършенствани процеси преди да се изхвърли в морето.