Održivo upravljanje otpadnim Održivovodama: upravljanje otpadnim primjeri i rješenja iz vodama: rješenja i postojeći slučajevi prakse iz prakse Đukan Mak M.Sc & M.Eng (kandidat) Trier University of Applied Sciences Institute for Applied Material Flow Management mak.dukan@gmail.com Sadržaj prezentacije 1) Održivost trenutnog sustava upravljanja otpadnim vodama 1) Konvencionalna tehnološka rješenja 1) Material Flow Management kao metodologija upravljnja otpadnim vodama 1) Odvajanje vrsta otpadnih voda Što su nutrijenti i zašto su bitni? Nutrijenti Makronutrijenti Dušik (N) Fosfor (P) Kalij (K) Sumpor (S) Magnezij (Mg) Kalcij (Ca) Mikronutrijenti Boron (Bo) Bakar (Cu) Željezo (Fe) Klor (Cl) Magnan (Mn) Molbiden (Mo) Cink (Zn) Source: R. Gensch Izvor: Conradin & Kropac Proizvodnja amonijaka kroz Haber Bosch proces, BASF tvornica, Njemačka Rudnik kalijevih soli (potasium salts) Monte Kali, Heringen, Njemačka Izvor: Armin Kübelbeck, Wikipedia Maroko, najveći svjetski izvoznik fosfora, Bou Crae rudnik fosfora 150 km duga pokretna traka koja prevozi fosfor u Laâyoune Fred Pearce, Phosphate: A Critical Resource Misused and Now Running Low, Yale Environment 360 Otpadne vode su mješavina nutrijenata Volumen vode 97,5% Dušik (N) 87% Postotak [%] Fosfor (P) Kalij (K) 54% 50% 40% 34% 10% 3% Otpadne vode 10% 12% 1,8% 0,8% Urin Fekalije Izvor: Heck Peter, 2011 Vrijednost resursa u otpadnim vodama i koliko plaćamo trenutni sustav zbrinjavanja Resurs Vrijednost P 0,78 €/kg P N 1,02 €/kg N K 0,38 €/kg K Organska materija (COD) 0,08 €/kg COD Procjena troškova zbrinjavanja otpadnih voda 495 Mrd. €/a Vrijednost resursa 44,7 Mrd. €/a Izvor: Heck Peter 2011 Pitka voda služi kao transportno sredstvo za fekalije i urin !! Konvencionalni toaleti koji koriste vodu za ispiranje miješaju otprilike 50 kg fekalija (osoba/godišnje) otprilike 500 l of urine (per person/year) sa otprilike 20 000 l 50 kg 500 L pitke vode 20 000 L Bazirano na prosjeku za toalet koji koristi oko 8 L vode po ispiranju Izvor: Conradin & Kropac Zašto je trenutni sustav upravljanja vodama neodrživ? Nema recikliranja vode Crpljenje podzemnih voda Ispuštanje u vodene tokove Nema recikliranja nutrijenata Osiromašivanje udjela nutrijeneta u tlu Akumulacija nutrijenata Izvor: Conradin & Kropac Uobičajen pristup tretiranja otpadnih voda + Visoki stupanj pročišćavanja voda Velike kapitalne investicije Neprimjetan transport otpadnih voda Ispunjavanje zahtjeva EU Zapošljavanje obrazovanih kadrova Centralno postrojenje za tretman otpadnih voda grada Beča, procesom aktivnog mulja − Pumpanje otpadnih voda velikim udaljenostima Gubitak nutrijenata velike vrijednosti Električna energija za upravljanje pogonom Izgradnja i održavanje mreže kanalizacije Visoki operativni troškovi Instalacija kanalizacijskih cijevi Uobičajen pristup tretiranja otpadnih voda Postupak aktiviranog mulja Što sa muljem? Izvor: Australia and New Zealand Biosolids Partnership Mogući načini korištenja mulja otpadnih voda Usitnjavanje otpada i miješanje sa glinom, mineralima i vapnom ili kemikalijama dostupnim na tržištu Proizvodnja betonskih elemenata (troškovi obrade mulja za uređaj 5000 – 200 000 ES isnose i do 50% ukupnih troškova poslovanja) Ecocycling Poboljšivač tla Sirovi mulj 4,0 – 5,0 MJ/kg pa se ne koristi Zgušnjavanje i dehidracija Termičko Anaerobna stabilizacija Solarna iradijacija 1000 – 1700 kWh/m2 Odvodnjavanje Solarno 100 – 110 l lož ulja/m2 6,63 kWh m3 plina koji sadrži 2/3 metana Bioplin Električna energija Termička oksidacija Digestat Toplinsk a energija Električna energija Odvodnjavanje Pepeo Dodavanje vapna Dodavanje suhog lišća, drvenih otpadaka i piljevine CH4, CO, H2 Ulja, katran Biochar, pepeo Kompost Poljoprivreda Piroliza Odlagalište *CHP - kogeneracija Proizvodnja bioplina iz mulja otpadnih voda Passavant-Roediger GmbH, Shijiazhuang, China Izvor: Vouk, Malus & Tedeschi, 2012 Pravna regulativa korištenja mulja otpadnih voda u Hrvatskoj Pravilnik o načinima i uvjetima odlaganja otpada, kategorijama i uvjetima rada za odlagalište otpada (NN 117/07) (stupa na snagu 2017. godine) - Odlaganje mulja na odlagalištima nije dopušteno - Zabranjen prihvat komunalnog otpada ukoliko mu masa biorazgradive komponente premašuje 35% ukupne mase - Ukupni organski ugljik (TOC) ne smije prelaziti 5% mase suhe tvari Pravilnik o gospodarenju muljem iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda kada se mulj koristi u poljoprivredi (NN 38/08) - Dopušteno je godišnje koristiti najviše 1,66 tona suhe tvari mulja po hektaru poljoprivrednog tla Koja je trenutna praksa korištenja mulja u Hrvatskoj? Sirovi mulj Zgušnjavanje i dehidracija Zagrebački pročišćivač otpadnih voda Anaerobna stabilizacija Bioplin Električna energija Digestat Toplinsk a energija cca 56000 tona godišnje Odvodnjavanje Skladiištenje U Zagrebu ne postoji dugoročno rješenje za zbrinjavanje mulja Trenutno rješenje - Zbrinjavanje na privremenom odlagalištu unutar prostora uređaja Maksimalni kapacitet do 2013. (Kocks Consult GmbH, 2010) Predloženo rješenje - - Mono termička obrada mulja i korištenje ostataka pri izgaranju u niskogradnji (šljaka) te obrada pepela (korištenje fosfata u poljoprivredi) Predviđeno Nacrtom plana gospodarenja otpadom grada Zagreba (2009), koji nije usvojen kao Plan gospodarenja otpadom Odgoda gradnje postrojenja na 2015. Jedino preostalo rješenje je odvoz mulja na vanjsku lokaciju Izvor: Vouk, Malus & Tedeschi, 2012 U Zagrebu ne postoji dugoročno rješenje za zbrinjavanje mulja “Godišnji troškovi odvoza mulja, primjerice u Mađarsku, iznosili bi okvirno oko 10% troškova izgradnje postrojenja za monotermičku obradu mulja” Izvor: Vouk, Malus & Tedeschi, 2012 Material Flow Management #1 Upoznavanje sustava: Material Flow Analysis #2 Optimizacija sustava: Traženje sistemskih rješenja 26.11.2012 Izvor: Heck Peter 2011 MFM pristup: odvajanje vrsta otpadnih voda Sadrži 80% dušika (N), 50% Sadrži više of 60% Sadrži više of 60% teških fosfora (P) i 60 kalija (K) koje metala osoba izluči tijekom godine energetske vrijednosti Individualni tok Urin Fekalije Sanitarna voda Kišnica Metoda Urine diverting toilet/urinali bez vode Anaerobna metoda, sušenje i kompostiranje Močvarna polja/tehnologija membrana Infiltracija Proizvod Prirodno gnojivo Bioplin i gnojivo Navodnjavanje Navodnjavanje Izvor: Peter Heck, 2011 Odvajanje vrsta otpadnih voda je vrlo aktualna tema u svijetu . . . “Reinvent the toilet” Izvor: Munch & Winker, 2009 Zašto separirati urin od fekalija i vode? Urin sadrži većinu nutrijeneta otpadnih voda ali manje od 1% ukupnog volumena 80% N (urea) 50% P 60% K 0.8 – 1.5 L po osobi na dan 550 L/cap godišnje 4kg N/cap/a 0.36 kg P/cap/a 1.0 kg K/cap/a Izvor: Munch & Winker, 2009 Zašto separirati urin od fekalija? 1.5 L urina na dan 1m⌃2 zemlje po sezoni 1ha zemlje 15000 l urina ili 105 kg N/ha 1.5 L urina 10.5 g N Zašto separirati urin od fekalija? Vrijednost dušika 2000 ljudi 8000 EUR/god 73ha po sezoni 10000 ljudi 40000 EUR/god 365ha po sezoni 1.02 EUR/kg N Urine-diversion dehydration toilets (UDDT) Diverzija svih tekućina kako bi se fekalije održale suhim Fekalije se pohranjuju u poseban spremnik ispod toaleta Dodavanjem piljevine, vapna, suhe zemlje itd. smanjuje se vlažnost fekalija i povećava PH – odumiranje patogena Unutra: urin i fekalije Van: gnojivo, kompost Ili dodatak zemlji Izvor: UDDT, Sustainable Sanitation and Water Management Urine-diversion dehydration toilets (UDDT) Izvor: Itchom and Sacher Urine-diversion flush toilet (UDFT) Sličan izgleda kao i normalan toalet osim što UDFT sadrži posebnu pregradu koja izdvaja urin od fekalija Urin se sprema u poseban spremink dok se fekalije ispiru vodom te odlaze u kanalizaciju Odvodnja fekalija putem gravitacije ili vakum sustava Unutra: urin i fekalije Van: smeđa voda (fekalije i voda) i urin Izvor: UDDT, Sustainable Sanitation and Water Management Urine-diversion flush toilet (UDFT) Fekalije i “siva voda” Tretman Urin Spremnik za urin Skladištenje urina radi sterilizacije Gnojidba Izvor: DecRen Water Consult Izvor: Richert et al., 2009 Testiranja urina kao gnojiva u Europi Usjev i opis Zemlja Rezultat Švedska (1997 – 1999) Efekt dušika u urinu odgovara 90% iste količine amonijevog nitrata Njemačka (2004) Efekt dušika u urinu bolji od onog u mineralnom gnojivu (MG) Kupus Finska (2007) a) Isti efekt kao MG kada su korišteni pri količini od 180 kg N/ha b) bolja otpornost na nametnike i c) ista kvaliteta usjeva Poriluk Švedska (2002) a) Povećanje prinosa 3 puta b) Ista efikasnot N upotrebe kao i kod MG Nordijska klima (2007) a) Prinos isti ili maljo bolji od MG b) Bez razlike u okusi između krastavaca uzgojenig MG i urinom Ječam Ječam Krastavac Urinali bez vode Bez ikakve konzumacije vode Vrlo jednostavno čišćenje zbog površinskog premaza koji odbija vodu Poseban “čep”tj. Ecotrap. koji se nalazi unutar urinala spriječava neugodne mirise i potiskuje urin u odvod Izvor: UDDT, Sustainable Sanitation and Water Management Ecotrap tehnologija Izvor: Waterless.com Blueseal je tekućina koja ima manju gustoću od urina Isto kao ulje na vodi, Blueseal stvara površinski sloj unutar Ecotrapa Time onemogućuje neugodnim mirisima da prodiru u toalet te potiskuje urin u odvod Uštede vode i povrat investicije PARAMETRI Urinali: 1 Korisnika/dan: 100 Dana u tjednu: 7 INVESTICIJA Urinal: 285 EUR Instalacija: 100 EUR Ecotrap/god: 50 EUR NAPOMENA: Sustav ne uzima u obzir upotrebu urina Izvor: Preuzeto od Zero Flush Urinals Povrat investicije ovisi o efikasnosti sustava kojeg se zamjenjuje i broju korištenja ! *ova kalkulacija se bazira na pretpostavkama koje se mogu razlikovati od slučaja do slučaja Prednosti separacije urina i fekalija 1) Uštede vode 2) Proizvodnja organskog gnojiva Tretman pohrane u spremniku u periodu od 1 – 6 mjeseci ili direktna upotreba ako nema nikakvog miješanja sa fekalijama Izvor: Munch & Winker, 2009 Djelomična zamjena za umjetna gnojiva Izvor: Gensch, 2008 Izvor: Munch & Winker, 2009 Prednosti separacije urina i fekalija 3) Uštede energije Otpadne vode sadrže manje nutrijenata i patogena – potrebno manje kisika prilikom biološkog tretmana Manje vode u sustavu – manje energije za pumpanje vode Izvor: Munch & Winker, 2009 Nedostaci separacije urina i fekalija 1) Spremnost ljudi da promijene navike 2) Potreba za dodatnim održavanjem 1) Viši inicijalni troškovi investicije Izvor: Munch & Winker, 2009 Nedostaci separacije urina i fekalija 4) Urin kao takav je manje efikasno gnojivo od umjetnih gnojiva Sadržaj urina naspram umjetnih gnojiva Urin N: P2O5 : K2O – 0.7 : 0.15 : 0.22 Umjetno gnojivo N: P2O5 : K2O – 21 : 46 : 0 Urin sadrži varijabilne kombinacije nutrijenata Zaključak 1) Konvencionalna rješenja zahtijevaju efikasno korištenje mulja otpadnih voda 2) Otpadne vode su mješavina nutrijenata, koji se mogu koristiti u poljoprivredi 3) Odvajanjem otpadnih voda postižu se uštede energije i efikasnije korištenje i recikliranje vode i nutrijeneta Literatura • • • • • • Conradin K., Kropac M., Linking up Sustainable Sanitation, Water Management and Agriculture, Sustainable Sanitation and Water Management Itchon G., Sacher N., Use of Dehydrated Faeces, Sustainable Sanitation and Water Management Heck P., Regional Material Flow Management, Beppu, Japan, 2011 Münch E., Winker M., Technology review of urine diversion components, Die Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit, 2011 Richert A., Gensch R., Jönsson, H., Stenström, TA, Dagerskog, Linus, Practical Guidance on the Use of Urine in Crop Production, EcoSanRes Programme, Stockholm Environment Institute Vouk D., Malus D., Tedecshi S., Problematika dispozicije mulja s uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, Gospodarenje otpadom Varaždin, 2012 Hvala na pažnji ! Održivo upravljanje otpadnim vodama: rješenja i postojeći slučajevi iz prakse
© Copyright 2024 Paperzz
