Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 3. szám
49 Melicz Zoltán: A települési szennyvízrendszerek körforgásos gazdaságba történő bekapcsolásának lehetőségeiről A szennyvíz energia tartalmának kinyerése A jelentős környezetterheléssel járó víz- és szennyvízkezelésjelenti az egyik legnagyobb kihívást a körforgásos gazdaság számára, mivel sokféle iparág kapcsolódik össze a települési vízgazdálkodásban (Mauchaufee és társai 2012). Bizonyos esetekben a víz fenntartható kezelése nem elegendő a körforgásos gazdasági célkitűzések eléréséhez, mivel az ipari termelés, a szolgáltatás továbbra is nagy mennyiségű szennyvizet termel, amelyet kezelni kell (Smol és társai 2020). A körforgásos gazdaság stratégiáinak alapelve a kibocsátások csökkentésére, az újrafelhasználás mértékének növelésére és az erőforrások kihasználásának jobb hatékonyságára összpontosít, miközben fellendíti a gazdasági növekedést (Staher és MacArthur 2019), továbbá közvetlenül kapcsolódik a fenntartható hulladék- és erőforrás-gazdálkodáshoz (Blomsma és Brennan 2017). A Veolia által közzétett jelentés (Stanchev és társai 2017) szerint a körforgásos gazdaság adaptációja hozzá kell járuljon a szennyvízrendszerek ellenálló képességének fokozásához is. A víz amellett, hogy erőforrás, szállító közeg is. A háztartások anyagokat, vegyszereket és energiát adnak a vízhez. Ezért a városi vízláncban és különösen a szennyvíz tekintetében sok lehetőség rejlik az erőforrások helyreállítására és a ciklusok bezárására. A szennyvízre sokáig csak mint az emberi egészségre káros anyagra gondoltak és környezeti veszélyt láttak benne, de jelenleg már olyan paradigmaváltást látunk, amely szerint a szennyvíz egy olyan kezelendő hulladék, melyből az anyagok és az energia visszanyerése fontos lenne (Puchongkawarin és társai 2015). Az iszapban rejlő energia kinyerésére számos technikai megoldás létezik, melyeket az /. ábrán mutatunk be. 1. ábra. A szennyvíziszap energetikai hasznosítása (Forrás: Román 2012) Figure 1. Energy recovery from sewage sludge (Source: Román 2012) Biogáz termelés A szennyvíztisztító telepek működtetéséhez felhasznált fajlagos energiaigény nagysága a telep mérete és az alkalmazott technológia függvényében 0,45-1,25 kWh/m3 közötti. Ezt az energiát általában külsőleg juttatják az üzemhez a villamosenergia ellátó hálózatról. Gude (2016) szerint a települési szennyvíz teljes energiatartalma 9,7 kWh/m3 közeli is lehet, ami akár 12-szer nagyobb is lehet, mint amire a tisztítás során szükség van. A szennyvízben és a szennyvíziszapban lévő energia biokémiai (a szennyvízben lévő szervesanyagokból), hő- és helyzeti energia, ami visszanyerhető. A tisztítás során keletkezett (nyers és fölös) iszap a szennyvízben eredetileg jelen lévő energia körülbelül 60% -át foglalja magába, ezért gyakran csak azt használják az energia visszanyerésére, elsősorban nagyobb méretű tisztítórendszerekben, a biogáz hasznosítás révén. Az anaerob rothasztás az egyik legelterjedtebb iszapstabilizációs folyamat a szennyvíztisztításban a nagyobb méretű telepeken. Ez a folyamat képes átalakítani a szennyvíziszapban lévő szerves anyagokat biogázzá, amely metán (50% -70%), szén-dioxid (30% -50%) és más gázok (például nitrogén, hidrogén, kénhidrogén) keveréke. A metánt és a szén-dioxidot, amelyek a biogáz jelentős alkotóelemei, üvegházhatású gáznak tekintik. Azonban a fűtőértékének köszönhetően a biogáz felhasználható villamosenergia termelésre, hőtermelésre, valamint járművekben üzemanyagaként történő felhasználására is. Ennek köszönhetően az anaerob rothasztok alkalmazása rendkívül előnyös környezetvédelmi és energiaellátási szempontból is (Gherghel és társai 2019). Jelen tanulmánykötetben további cikkek mutatják be a szennyvíz karbonlábnyomának csökkentését és energetikai hasznosítását célzó innovációkat. Ilyen pl. a Körkörös gazdaságfejlesztési és dekarbonizációs lehetőségek a power-to-gas technológia magyar szennyvíztisztító telepeken való alkalmazásával (Zavarkó és Csedő 2021), melyben a szerzők bemutatják azt az innovatív technikai megoldást, mely révén többlet energia nyerhető ki a biogázból az iszapkezelés során. A metán kihozatal növelése érdekében különböző iszap előkezelési műveleteket alkalmaznak, melyek a szerves anyagok lebontásának növelését, a hidrolízis sebességének növelését, az iszap viszkozitásának csökkenését (a szivattyúzási költségek csökkentése érdekében) eredményezik (Gherghel és társai 2019). Az alkalmazható előkezelésre sokféle megoldást láthatunk: fizikai módszer az elektromos impulzusokkal történő sejt feltárás, mikrohullámok, ultrahang alkalmazása. Kémiai módszer az ózonozás, a hidrogén-peroxid, nedves levegős oxidációja. Egyéb biológiai módszerek is ismertek, és gyakori a termikus kondicionálás, illetve az előzőek kombinációja. Ezek közül a leggyakrabban fizikai és termikus előkezeléseket alkalmaznak. Utóbbival a metántermelés 51% -os növekedése is elérhető (Ruffino és társai 2015).
