Szennyvíztisztítás energiafűzzel

Kategória: Agrárenergetika | Szerző: Aranyos Tibor, Tomócsik Attila, Makádi Marianna, Szilágyi János, Kiss Tibor, 2015/01/28

Hazánkban is egyre nagyobb teret nyernek az energetikai céllal termesztett fás szárú ültetvények, amire a svéd energiafűz kiválóan alkalmas Az energiafűz kiváló fűtőértékkel rendelkezik, a betakarítás után előállított szecska égéshője 30 MJ/kg körüli (1. ábra). Az energiatermelés mellett szennyvízkezelésre is alkalmasak az ültetvények, mivel képesek a magas nitrogéntartalom tolerálására és hasznosítására. A speciálisan ilyen célból telepített faültetvények kiváló lehetőséget nyújtanak a szennyvizek és szennyvíziszapok rendszeres, folyamatos fogadására, a képződött biomassza pedig tüzelőanyagként szolgálhat a kistelepülések közintézményei számára. A megtermelt növényi szerves anyag nem a táplálékláncba kerül vissza, így mind a fertőzés, mind a potenciálisan mérgező anyagok továbbvitelének veszélye kiküszöbölhető. A mezőgazdaság – ezen belül a rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények telepítése – számára a szennyvíziszap olcsó és jól hasznosítható tápanyagforrást jelenthet.

A Szabolcs-Szatmár-Bereg megyei Mátészalka határában elhelyezkedő 15 ha összterületű fűzültetvényen kommunális szennyvíziszap hasznosításának lehetőségeit vizsgáltuk a Baross Gábor-pályázat keretén belül. A kísérlet kivitelezésében a Debreceni Egyetem ATK Nyíregyházi Kutatóintézet, a Szalka-Víz Kft., valamint az ültetvény tulajdonosa vettek részt. A projekt célja kommunális fölösiszap kezelésének megoldása megújuló energiaforrásként alkalmazható fűz (Salix viminalis L.) ültetvényen a növények tápanyag- és vízutánpótlására történő felhasználásával (2. ábra), előtérbe helyezve a környezetvédelmi szempontokat, valamint az ültetvényen termelt faanyag energetikai célú hasznosításának vizsgálata és megoldása.

Mátészalkán az iszapkezelés jelenlegi technológiájának célja, hogy a tisztítótelepen keletkező szennyvíziszapot deponálásra, mezőgazdasági felhasználásra vagy egyéb elhelyezésre előkészítse és olyan állapotba hozza, hogy az elhelyezés vagy hasznosítás során minőségét kedvezőtlenül ne változtassa és környezeti ártalmat ne okozzon. Az alkalmazott technológia: a fölösiszap elősűrítése kör alakú ún. pálcás sűrítőben, iszapkondicionálás polielektrolitos iszapkezeléssel, víztelenítés szalagszűrőpréssel, majd érleléssel vagy komposztálással további stabilizálás. Az iszap ezután kerülhet mezőgazdasági felhasználásra.

A fölösiszap sűrítésének célja az iszap szárazanyag-tartalmának növelése, térfogatának csökkentése az iszapvíz gravitációs úton való eltávolításával. A tisztítórendszerből csak fölösiszap (utóülepített) kerül elvételre. Az elősűrítésre normál üzemmódban a kör alakú, radiális átfolyású, kotróval ellátott vasbeton ülepítő műtárgyban, az ún. pálcás sűrítőben kerül sor. A kísérlethez használt szennyvíziszapot itt vettük ki a rendszerből.

Az iszap sűrítése után következik a víztelenítés, melynek célja az iszap víztartalmának csökkentése olyan szintre, hogy az konténerben szállítható legyen, a szállítási költségek minimálisak legyenek, a további feldolgozhatóságra (komposztálás) alkalmas legyen. Mátészalkán ez 10–18% szárazanyagot produkáló szalagszűrőprésekkel van megoldva.

A jelenleg alkalmazott iszapkezelési technológia (gépi víztelenítés, deponálás, a pálcás sűrítőben naponta képződött sűrítendő iszapra vonatkoztatva) kb. 1600 Ft/m3 költséget jelent. Amennyiben a pálcás sűrítőben keletkezett iszap közvetlenül sűrítés nélkül kerül 2–3 km-en belül kiszállításra, minimális energiaköltség mellett csak a szállítási költség merül fel, melynek nagysága 800 Ft/m3. A kétfajta megoldás között mintegy 50%-os költségkülönbség mutatkozik a közvetlen kiszállítás javára, tehát gazdaságossági szempontból a szennyvíziszap energiafűz ültetvényen történő kezelése jobb megoldást jelent a jelenleg alkalmazott technológiánál.

Ehhez kapcsolódó további gazdasági és társadalmi előnyök:

• megújuló energiaforrás felhasználása energiatermelésre (fűtés),
• a fűtési költségek csökkenése,
• kedvezőtlen adottságú területek mezőgazdasági hasznosítása,
• munkahelyteremtés (fűzültetvény művelése).

Az energiafűz-termesztés szennyvíztisztítással történő összekapcsolását az alábbi szempontok és megállapítások figyelembevételével javasoljuk elvégezni:

1. A kijuttatott mennyiséget a rendeletek a szennyvíziszap összes nitrogéntartalma alapján szabályozzák: alapesetben a maximális kijuttatható adag 170 kg N/ha/év, amely nem kedvezőtlen adottságú térségek nem nitrátérzékeny területein maximum 300 kg N/ha/év, melyből max. 220 kg/ha lehet a szerves eredetű nitrogén (4/2004. (I.13.) FVM rendelet).
2. Mivel a szennyvíziszap kijuttatását a N-terhelés alapján számítjuk, az iszap összetételétől és a talaj tápanyagtartalmától függően kálium- vagy foszforpótlásra szükség lehet.
3. Nitrátérzékeny, Natura 2000 alá besorolt területekre nem lehet szennyvíziszapot hasznosító fűzültetvényt tervezni.
4. A leginkább költséghatékony megoldás, ha a fűzültetvény közvetlenül a szennyvíztisztító telep mellett van, és a szennyvíziszapot nyomócsővezetéken juttatják ki a növényre.
5. A szennyvíziszap hasznosulását a kijuttatás időpontja és a felhasznált mennyiség határozza meg. A kijuttatást több – legalább két – részletre elosztva kell elvégezni. Ekkor a növény hatékonyan felveszi (a talajt ezzel „megtisztítja”) az iszap tápanyag- és toxikuselem-tartalmát.
6. A kijuttatást az előző okból a vegetációs periódus első kétharmadára kell ütemezni, amikor a növény még nagyon intenzíven nő.
7. A növény szennyvíztisztításra és energetikai hasznosításra való alkalmassága függ a fűz fajtájától is. Külön kiemeljük a bálázó betakarítógép használatát (3. ábra), melynek során az elkészült bála természetes úton szárad, megtakarítva a szárítási költséget (és energiát).
8. Az energetikai vizsgálatok alapján a fűzvesszők alkalmasak kazánban történő elégetésre, de a hamuban lévő magasabb Cu-, Se- és Cd-tartalom miatt a hamut csak „hígítva”, más anyaggal keverve célszerű kijuttatni tápanyag-utánpótlási céllal.

Összegzésként tehát elmondhatjuk, hogy az energiafűz termesztése változatos gazdasági lehetőségeket rejt magában. Megoldásként szolgálhat egy-egy kistelepülés szennyvíztisztítási problémáira, s emellett a települések közintézményeinek energiaszükségletét biztosíthatja környezetkímélő módon, helyi munkaerő alkalmazásával.

A kísérletek az NKTH támogatásával (BAROSS_EA07-EA_KOZKFI_07-2008-0061 számú pályázat) valósultak meg.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai