Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 3. szám
Hujbcr Ottó: A szennyvíztelepek karbon lábnyomának csökkentése a rothasztott iszapok szuperkritikus vizes feldolgozásával... 69 Az SCWO technológia veszélyes hulladékok megsemmisítésére, mélyen fekvő extra-nehéz olajok kitermelésére, hagyományos módszerrel kitermelt extra-nehéz olajok szállítást elősegítendő parciális finomítására és a palaolajok és olajpalák hatékony, hidraulikus rétegrepesztést mellőző, kitermelésére használható (Hujber és Poós 2021). Szuperkritikus vizes elgázosítás (SCWG) Ez egy endoterm folyamat, ahol a csőreaktorba hőt kell bevinnünk ahhoz, hogy a folyamat lejátszódjon. A cél, a keletkező generátorgáz hasznosítása, amelynek összetétele 30-40% metán, 8-15% szénmonoxid és 40- 65% hidrogén. A generátorgázok aránya katalizátorok alkalmazásával változtatható, szükség szerint beállítható. A SCWG technológia elsősorban nedves biomaszszák energiahatékony feldolgozására használható úgy, mint lakossági-, és ipari szennyvíziszapok, cukornád törek (bagasse), cukorrépaszelet, gabonatörköly, gyors vágásfordulójú energia ültetvények, a biogáz üzemek rothasztóiból kikerülő rothasztott iszapok stb. (De Blasio és társai 2000). A szennyvíz iszapok SCWG kísérleteinek eredményei A szennyvíz iszapok SCWG technológiával történő feldolgozására egy közismert pilot berendezés készült el, a Karlsruhei Egyetem (KIT) VERENA nevű projektje keretében. Ezt a pilot üzemet nem követte ipari méretű kereskedelmi berendezés, viszont a VERENA pilot üzem működtetése során sok fontos gyakorlati eredmény született (Boukis és társai 2016). Ezek közül a legfontosabbak: • a szennyvíziszap SCW alapú elgázosítása működőképes eljárás; • a szennyvíziszap kigázosítása, illetve a kigázosítás mértéke függ a szennyvíziszap-részecskék méretétől és a szennyvíziszap homogenitásától (a részecskék méretének egyenlő vagy nem egyenlő nagyságától); • ha a szennyvíziszap megfelelő előkészítése, elsősorban a szennyvíziszap oxigén-tartalmának eltávolítása (termikus gáztalanítás), nem történik meg, akkor jelentős lesz a termék-gázok CO2 tartalma (20-30 %); • nem megfelelő szennyvíziszap előkészítés (nem megfelelő aprítás-, és homogenizálás) esetén nagyobb méretű szilárd részek (többnyire koksz darabok) keletkeznek, amelyek a berendezés csöveinek eltömődését, blokkolását okozzák rövid időn belül; • A KIT által a Verena projektnél alkalmazott eljárás és berendezés nem tudja megakadályozni a kigázosítandó elegyben lévő oldatlan szervetlen sók csővezetékben-, elsősorban a reaktor csövei ben, történő kiválását, ami dugulást és ezáltal gyakori üzemzavart okozott. Ez lehet az egyik oka annak, hogy a KIT szuperkritikus vizes elgázosításon alapuló technológiája a piacon nem terjedt el. A felsorolt gyakorlati tapasztalatok egyben jelzik a KIT pilot technológia hiányosságait, és egyértelművé teszik a fenti hiányosságok kiküszöbölése érdekében megoldandó feladatokat. Jelen cikkben bemutatott berendezés és eljárás (SCWG-HU technológia) a fenti hiányosságokat megszünteti. Stabil üzemű, energiahatékony szennyvíziszap feldolgozást tesz lehetővé, ami eredményezheti a jelen technológia gyors piaci térhódítását, használatának széles körben történő elterjedését. A SCWG-HU TECHNOLÓGIA FELÉPÍTÉSE, MŰKÖDÉSE A 3. ábrán látható a SCWG-HU technológia felépítése, melynek működése a következő: a szennyvíziszapot előkészítjük (aprítjuk, előmelegítjük), majd azt 8-10 bar nyomás mellett, 170-190°C-os hőmérsékleten főzzük félórán keresztül autoklávban. A három autokláv közül az egyik tölt, a másik főz, a harmadik ürít, folyamatosan cserélve ezeket a funkciókat. Ezt követően, a főzött iszapot kolloid malomban homogenizáljuk, majd nagynyomású szivattyúval azt szuperkritikus üzemű csőreaktorba juttatjuk. A benne keletkező generátorgázzal működtetett gázfűtésű csőreaktor reaktorcsöveinek hossza a szennyvíziszap teljes elgázosodásához szükséges reakcióidő (3,5-4 perc) alapján kerül meghatározásra. A csőreaktorból kilépő elegyet szeparátorok segítségével szétválasztjuk. A vizet, amely gyakorlatilag desztillált víz, ipari célra (pl. elektromos vízbontó tápvizeként, kazántápvízként stb.) vagy öntözésre használhatjuk, az inert szilárd részeket, miután kivontuk belőle a foszfor vegyületeket, az építőipar hasznosíthatja. A generátorgáz metán és szénmonoxid tartalma gázmotorban használandó fel, melynek segítségével hálózatra adható villamos áram-, és kapcsoltan hő termelhető, amely hőt a technológiában hasznosítunk, csökkentve ezáltal a veszteségeket. A generátorgáz hidrogéntartalma elsősorban széndioxid-metanizációra használható, vagy mint megújuló „zöld” hidrogén, üzemanyag cellákban és közlekedési célú hidrogéngáz hálózatokban hasznosítható. Ez a folyamat, a szuperkritikus csőreaktor üzemét támogató HCS 3 és HCS 5 hőcserélőknek-, valamint a gázmotor hőenergiája iszap-előkészítési folyamatban történő hasznosításának-, és a nyomási energiát hasznosító tárcsás turbinának köszönhetően, jó hatásfokkal üzemel - energetikai hatásfoka jelentősen meghaladja a jelenlegi égetéses rendszerek hatásfokát. A csőreaktor felépítését a 4. ábra mutatja.
