Layman Report sludge2energy: Enerji bakımından bağımsız arıtma tesisine giden yol

Transkript

1 Layman Report sludge2energy: Enerji bakımından bağımsız arıtma tesisine giden yol Termik enerji ve elektrik enerjisi üretmek için desantralize yenilikçi değerlendirme tasarımı sludge2energy - LIFE06 ENV/D/460

2 Önsöz Bu gün arıtma tesisi çamurunun imhası işleminin geleceğinden söz edildiğinde, bölgesel ve bölgeler üstü farklılıklar belirgin olarak fark edilir. "Tarımsal değerlendirme", "termik değerlendirme" ve "fosfor geri kazanımı" gibi konu başlıkları herkesin ağzındadır ve fakat her kes tarafından çok farklı biçimlerde yorumlanmaktadır. Bir çok devletin bakış açısına göre arıtma tesisi çamurunun maddesel olarak değerlendirilmesi önemli bir rol oynayacaktır. Bu durum peyzaj mimarisi için olduğu kadar tarımsal üretim için de geçerlidir. Arıtma çamurunun gübre olarak etkisi ve özellikle fosfor içeriği prensip olarak, tarımsal amaçla kullanılan ortalama bir alanın besin ihtiyacını karşılamaya yeterlidir. Fakat bu durum tersine arıtma çamurunun tarımsal amaçlı olarak değerlendirilmesine çamurun olası ağır metal yükü ve örneğin PFT (perflor tensitler) gibi zararlı organik madde içeriği bakımından bir çok ülke de çok eleştirel bakılmaktadır. Bu ülkelerde bir kaç yıldan beri, ağırlıklı olarak tekli veya birlikte yakma işlevi gören ve kısmen de arıtma çamurundan fosforu geri kazanımına yönelik çözüm yaklaşımlarıyla kombine edilmiş büyük merkezi teknik tesislerde arıtma tesisi çamurunun termik olarak değerlendirilmesine odaklanan tasarımlara (=konseptlere) doğru yönelen belirgin bir eğilim ortaya çıkmıştır. Straubing Arıtma Tesisi'nde ATZ Araştırma Merkezi ile iş birliği yapılarak ve enerjetik bakımdan en uygun değerlendirme yöntemlerinin bulunmasına yönelik arayış sludge2energy-projesiyle sonuçlanmıştır. Bu proje halen HUBER SE tarafından bir AB-Life06 projesi çerçevesinde pilot proje olarak gerçekleştirilmektedir. Bu projenin ana fikri, ısıdan amaca uygun olarak faydalanmayı mümkün kılan; nakliye işlemleri ve buna bağlı emisyonlardan kaçınan ve tesis işletmecileri için atık imha piyasasında bağımsız hareket etme olanağını ve buna bağlı olarak da uzun vadeli maliyet emniyeti sağlayan ve arıtma tesisi çamurunun termik olarak değerlendirilmesine yönelik desantralize bir çözüm geliştirmektir. Bu hedefe yönelik başlama vuruşu 2005 yılında, Sulzbach-Rosenberg'de yerleşik ATZ Araştırma Merkezi tarafından geliştirilen sludge2energyyöntemiyle ve Avrupa Komisyonu LIFE-çevre programı çerçevesinde bu projenin pilot proje olarak AB teşviki almasına yönelik yapılan başvuruyla gerçekleştirilmiştir. Teşvik vaadinin verilmesi ve projenin resmi olarak yılında başlatılmasından sonra detaylı planlama çalışmalarına geçilmiştir. Projenin bu ilk aşamasında nihai tesis tasarımı oluşuncaya tüm yöntemin optimizasyonu çok çalışılmıştır yılının Nisan ayında projenin temeli atılmış; 2009 yılının Aralık ayında sludge2energy, "Fikirler Ülkesi Almanya İnisiyatifi" tarafından"fikirler Ülkesi İçinde Seçilmiş Yer" olarak onurlandırılmıştır 2010 yılında münferit bileşenlerin kurulumu başlamış; test aşamasının bitirilmesinden sonra tesis 2011 yılının Eylül ayından itibaren işletime geçirilmiştir. Projenin hedefi, akıllı süreç teknolojisi ve optimize edilmiş tesis bileşenleri sayesinde, belediye bölgesi içinde oluşan arıtma tesisi çamurunun desantralize ve genelde enerji bakımından bağımsız olarak imhasını mümkün kılmaktır. Bu bağlamda uygulamada zaten kendisini kanıtlamış sistem parçaları amaca uygun olarak yenilikçi bir toplu tasarım ile kombine edilmiştir. Arıtma çamurunun termik olarak değerlendirilmesine yönelten nedenler Günümüzde Almanya'da oluşan arıtma tesisi çamurunun yaklaşık olarak % 53'ü termik işleme alınmaktadır (Bu oran 2007 yılında % 49,4 idi). Yakma işlemi görece yüksek imha maliyetinin yanında en iyi imha güvenliğine sahiptir. Birlikte yakma işlemi bu işlemin maliyet bakımından en avantajlı varyasyonu olurken, tekli yakma işleminde fosfor geri kazanımı olanağı bulunmaktadır. Yakma işleminin lehine olan bir başka faktör de, nakliye, susuzlaştırma ve kurutma işlemleri içine kullanılan enerjinin yakma esnasında yeniden geriye kazanılabilmesidir. Enerji bilançosunda belirleyici olan şey, bir yandan yakma işlemi esnasındaki süreç aşamalarının mümkün olduğunca enerjiden tasarruf edecek biçimde uygulanması, diğer yandan da yakma esnasında açığa çıkarılan enerjinin en uygun biçimde kullanılmasıdır. En ideal durum olarak arıtma çamurunun yakılması pozitif bir enerji bilançosunun otaya çıkmasını ve yine ısı ve elektrik olarak yenilenebilir enerji üretimine çevre dostu bir katkı sağlayabilir.

3 sludge2energy-yöntemi hakkında genel açıklama Esasen sludge2energy-yöntemi, arıtma çamurunun kurutulması ile ardıl olarak devreye sokulan tekli yakma işleminin ve gaz türbini yardımıyla bir elektrik üretimi işleminin birbirlerine bağlanmasını temsil etmektedir. Yöntemin ana bileşenleri bir adet bant kurutucu, bir adet mikro gaz türbini ve kurutulmuş çamur için bir ızgaralı yakma sistemidir. Kurutma tesisi olarak yaklaşık 120 süreç sıcaklığına sahip HUBER Bant kurutucu BT plus kullanılmaktadır. Arıtma çamurunun yakılması için HUBER SE, Zauner şirketi ile birlikte ızgaralı yakma sistemine dayalı ve 1 MW termik güce sahip bir yakma yöntemi geliştirmiştir. Bu yöntem hava temizliğinin korunması bakımından 17. Almanya Federal İmisyon Koruma Yönetmeliği'nin (=BimSchV) getirdiği standartları tamamen karşılamaktadır. Mikro gaz türbini olarak Turbec şirketi tarafından üretilmiş 100 kw elektriksek güce sahip T100P model bir gaz türbini kullanılmaktadır. Arıtma çamurunun değerlendirilmesi işleminin amaca uygun son adımı olarak oluşan artık külden fosfor geri kazanımın gerçekleştirilmesi planlama aşamasındadır. Arıtma çamuru % 4 Susuzlaştırma Atık gaz Atık gaz temizleme ünitesi (17.BlmSch V) Artık madde Fltre edilmiş madde Atık gaz Baca gazı yak. % Kurutu %6,5 Kuru -Silosu cul madde Yanma Isı geri kazanımı Gelecekteki Kül Önden ısıtılmış Brülör hava olanaklar: Fosfat geri dönüşümü Kurutma için atık su ısısından faydalanma Sıcak hava Mikro gaz türbini Temiz hava sludge2energy-yöntemi şeması Elektrik üretimi H 2 O Kurutucu için atık ısı H 2 O Termik enerji Fosfor Geri dönüşüm Ham çamur %4 Susuzlaştırıl mış %25-30 Kurutulmuş %65-70 Yanma Kül sludge2energy-yönteminin işlem aşamaları

4 Arıtma çamurunun kurutulması Arıtma çamuru kurutucusu BT plus içinde otalama bir sıcaklık değer aralığında konvektif bir arıtma çamuru kurutması işlemi gerçekleştirilmektedir. Kurulmuş iki bantlı kurutucu içinden geçen süreç havasıyla arıtma çamuru kurutulmakta ve hava su ile yüklenmektedir. Atık hava, bir sonraki aşamada biyolojik olarak temizlenmeden önce, bir yıkayıcı yardımıyla daha da soğutulmakta ve koku oluşturucu maddelerden ve diğer bileşenlerden ayrılmaktadır. Atık hava işlemi Hava Temizliği Teknik Şartnamesi ndeki (TA-Luft) standartlara uygundur. Arıtma çamurunun yakılması ve ısıdan faydalanma Kurutulmuş çamurun termik olarak değerlendirilmesi ızgaralı yakma sistemine sahip bir fırın içinde gerçekleştirilmektedir. Izgaralı yakma işlemi hem yakıt olarak kullanılan maddelerin çeşitliliği bakımından büyük bir esneklik hem de basit ve işletim bakımından güvenli bir işlev avantajı sunmaktadır. Sıkıştırılmış hava yakma işleminden kaynaklanan sıcak atık hava ile ısıtılmaktadır. Daha sonra bu havanın gerilimi mikro türbin içinde alınmakta ve elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Gerilim alınmış sıcak hava yeniden kurutma havasının ısıtılması için ve daha sonra da önden ısıtılmış yanma havası olarak kullanılmaktadır. HUBER Bant kurutucu BT plus Sıcak hava ısı eşanjörü Otomatik kül tahliyesi Arıtma çamurunun yakılması Besleme silosu Katkı silosu Sıcak hava türbini Yakma tesisi Yakma tesisinin şematik betimlemesi Kaynak: Zauner

5 Enerji bilançosu Yaklaşık nüfus faktörü eşdeğerine ( EWG) sahip Straubing Arıtma Tesisi'nin güncel kurulum büyüklüğüne göre günlük m 3 atık su işlenmektedir. Bir anaerob çamur işlemi ve santrifüjler yardımıyla gerçekleştirilen susuzlaştırma işleminden sonra bu miktar, yıllık ortalama % 28 ila 29 kuru madde içeriğine sahip yaklaşık ton çamur miktarına karşılık gelmektedir. Yaklaşık 525 kg/saat kurutulmuş arıtma çamurundan yakma işlemi sonrası yaklaşık 250 kg/saat kül çıkmaktadır. Bir enerji bilançosunun düzenlenmesinde en temel husus kurutulmuş çamurun termik enerji içeriğidir. %65 Kuru artık madde olacak biçimde kurutulmuş çamur kalorifik değer bakımından linyit kömürü ile kıyaslanabilir ve kwh enerjiye sahiptir. Uygun bir kazan etki derecesi dikkate alındığında bundan yaklaşık 800 kwh termik enerji kazanılmaktadır. Mikro gaz türbini içindeki başkaca termik kayıplar düşüldükten sonra kurutma işlemi için etkin olarak yaklaşık 700 kwh termik enerji geriye kalmaktadır. Kurutma işleminin termik enerji ihtiyacı yaklaşık 565 kwh olduğu düşünüldüğünde kullanılabilir bir termik enerji fazlalığı söz konusudur. kurutma tesisinin işletimi için gerekli olan elektrik enerjisi tüketimi yaklaşık 40 kwh dır. Mikro gaz türbini ile elde edilebilen yaklaşık 80 kwh elektrik enerjisiyle kıyaslandığında arıtma çamuru yakma tesisinin işletimi için yaklaşık 40 kwh bir enerji kullanılabilir durumdadır. Bu durum yakma işleminin elektrik tüketimi için yeterlidir. sludge2energy Proje bilgileri Talepte bulunan: HUBER SE Proje ortakları: ATZ Entwicklungszentrum, TURBEC R&D AB Projek süresi Açık hava türbini süreci Baca gazı 440 C 1 bar Arıtma çamuru Yüksek performans ısı eşanjörü Isı geri kazanımı Brülör Kül 200 C 800 C 4,5 bar 4,5 bar Baca gazı 880 C 1 bar Sıcak hava 550 C 1 bar Hava 15 C 1 bar sludge2energy-sürecinde enerjiden faydalanma

6 Genel görünüm Fiili enerji bilançosu kuşkusuz ancak bir kaç ay sonra tesisin işletiminin düzenlenebileceğini göstermektedir. Güncel durumda Straubing lokasyonunda bant kurutucu, yakma ünitesi ve mikro gaz türbininden oluşan bir kombinasyon ile enerji bakımından bağımsız bir arıtma çamuru yakma işlemi gerçekleştirilebilmektedir. Bu bağlamda enerji tasarrufu için önemli bir yaklaşım, bant kurutucunun enerjetik bakımdan optimizasyonu ve yakma işleminden çıkan atık ısının mümkün olduğunca en iyi biçimde kullanılmasıdır.. Arıtma tesisi içinde mekansal koşullar mevcuttur ve Straubing lokasyonunda uygulanan termik arıtma çamuru imha işlemi yakın bir gelecekte bir başka yenilikçi yöntem ile tamamlanacaktır. sludge2energy-yöntemi hakkındaki diğer bilgileri internet adresinde bulabilirsiniz. Daha sonra Straubing arıtma tesisinde arıtma çamurunun desantralize tekli yakma işlemi teorik olarak bir adım ileri götürülerek halen arıtma çamuru külünden fosfos geri kazanımına yönelik olası bir yöntem üzerinde çalışılmaktadır. silosu yak. % HUBER Bant kurutucu BT plus Elektrik kazanımı Biyofiltre Yıkayıcı Yakılacak çamur yaklaşık % 65 Kuru madde Atık ısıdan faydalanma Atık hava işlemi Kül tahliyesi (başlangıçtaki hacmin 1/8'i) Gaz türbini Yakma Straubing'deki arıtma tesisinde bulunan termik arıtma çamuru değerlendirme sistemi HUBER SE Industriepark Erasbach A1 D Berching Telefon: Faks: info@huber.de Internet: Teknik değişiklik yapma hakkı saklıdır. 0,1 / Layman Report sludge2energy Türkiye Temsilcimiz: Arasya Atık Su Arıtma ve Kurutma Sis. A.Ş. Bağdat Cad.Öncü Sok. Büyükhanlı Konutları B1 Blok Suadiye/İstanbul-Türkiye Tel.: Fax info@arasya.com.tr