Szennyvíztisztító Üzem, mint Energiacentrum

Élővizeink szennyezettsége a világ minden táján jelentős környezetvédelmi problémát jelent. A fő szennyező források az ipar, a mezőgazdaság, valamint a városi tevékenység. Élővizeink védelme érdekében a leginkább alkalmazott technológia a szennyvíztisztítás, melynek fő célja a szennyezőanyagok környezetbe kerülésének megakadályozása. A szennyvíz megtisztítása jelentős energiaigénnyel járó folyamat – a Debreceni Vízmű Zrt. üzemeltetésében lévő Debrecen Városi Szennyvíztisztító Üzem naponta 22 MWh villamos energiát használ fel, ez közel annyi, mint 4 000 háztartás napi fogyasztása-, azonban a környezetre káros szerves anyagok célszerű felhasználásával igen fontos termék, megújuló energia állítható elő. A szennyvízkezelés termékeként keletkező magas szervesanyag-tartalmú szennyvíziszap, illetve a városi és ipari szerves hulladékokból származó anyag együttes anaerob fermentációjából biogáz állítható elő, melynek felhasználásával igen jelentős mértékben csökkennek a szennyvíztisztítási folyamatok energiaköltségei.

A Debreceni Vízmű Zrt. üzemeltetésében lévő Debrecen Városi Szennyvíztisztító Üzem biológiai reaktorai Debrecen és négy szomszédos település (Ebes, Hajdúsámson, Mikepércs, Sáránd) szennyvizeinek tisztítását végzi. A tisztítótelep hidraulikai kapacitása napi 60 000 m³, míg a szervesanyag terheléssel kifejezett kapacitása 675 000 Lakos Egyenérték. A tisztított szennyvíz mennyisége eléri az éves 15 millió m³-es mennyiséget.

A szennyvíz tisztítása során egy év alatt 30 000 m³-nél is több víztelenített szennyvíziszap keletkezik. A szennyvíz tisztítása során keletkező iszap mellett egyéb folyékony szerves hulladékok együttes hasznosítását végzik a Debreceni Vízmű Zrt. szakemberei. A hasznosítási tevékenység során előállított biogáz olyan megújuló energiaforrás, mely az évmilliók alatt képződő fosszilis tüzelőanyagokkal szemben alig több, mint 3 hét alatt előállítható. A biogáz előállítása egy olyan körültekintően szabályozott technológia, amelyben baktériumok végzik a szerves anyagok lebontását, légköri oxigéntől mentes környezetben, ideális hőmérsékleten és megfelelő átkeverés mellett. A szerves anyag átalakulása, redukciója több lépcsőben megy végbe, mely folyamatok mindegyikét különböző baktériumcsoportok végzik.

A Debreceni Vízmű Zrt szakemberei mezofil hőmérsékletű, anaerob fermentorokban végzik a szervesanyag bontását, mely egy lebontó baktériumok szimbiotikus kapcsolatán keresztül lejátszódó biokémiai folyamat.

Hidrolitikus baktériumok bontják a nagy molekulájú szerves vegyületeket extracelluláris enzimeik segítségével, mely eredményeként rövid szénláncú zsírsavak, szén-dioxid és hidrogén gáz keletkezik. Ezt követően a baktériumok egy másik csoportja a rövid szénláncú zsírsavakat alakítja át szerves savakká, többnyire ecetsavvá. Végül a metanogén baktériumok állítják elő ecetsavból és hidrogénből a biogázt.

A Debreceni Vízmű Zrt. Debrecen Városi Szennyvíztisztító Üzemében 2019-ben elkészült egy olyan új folyékony hulladék fogadó és adagoló állomás, amelynek segítségével megoldható a magas szervesanyag-tartalmú ipari oldószer hulladékok szakszerű hasznosítása. A beruházás eredményeként az előállítható biogáz mennyisége olyan mértékben növelhető, hogy a rendelkezésre álló fermentor tornyok kapacitását a segítségével akár az elérhető maximális szintre lehet emelni.

A 3 darab szennyvíziszap fermentor torony megtáplálása a 4-5%-os sűrített, kevert (nyers és fölös) iszaptartályból történik. A 2 db 4 500 m³ és az 1 db 6 000 m³ térfogatú tornyok iszapkezelő kapacitása 37,5 tonna iszap-szárazanyag/nap. A tornyokban a mezofil technológiára jellemző, 36-38 °C körüli a hőmérséklet. A technológiához kapcsolódó külső és belső keverők segítségével 2-3 óra alatt teljes átkeverés érhető el, így intenzív kapcsolat alakul ki a lebontó baktériumok és a biogáz alapanyagként szolgáló szerves anyag között. A fermentor tornyokra feladásra kerülő szennyvíziszaphoz a biogáz termelés fokozása érdekében magas szerves anyag tartalmú oldószer, valamint vas-klorid hatóanyag tartalmú kémiai kezelőszer kerül adagolásra, mely utóbbi a szerves anyagokból felszabaduló kén megkötéséért felel. A hidraulikus tartózkodási idő 21 nap, az iszapterhelés 2 kg szerves szárazanyag/m³/nap. A szervesanyag-lebontás hatásfoka átlagosan eléri a 40%-t. A folyamat révén keletkező biogáz mennyisége éves szinten a 4 millió m³ mennyiséget is átlépi, melynek metán koncentrációja átlagosan eléri a 64%-t. A biogáz online mennyiségmérőn, valamint metán és kén-hidrogén mérőberendezésen halad keresztül, így mindig pontosan nyomon követhető a képződő biogáz mennyisége mellet a minősége is, így az esetlegesen változó kén-hidrogén koncentráció estén gyors ütemben optimalizálható a vas-klorid felhasználás.

A szennyvíziszap fermentor tornyok gázdómjából elvezetett biogáz először egy vízöblítéses kavicsszűrőn kerül tisztításra, majd a szűrt biogáz két egyenként 1000 m³ térfogatú átmeneti tárolóba kerül. A gáztárolókból a tovább áramló biogázt a kiserőművi hasznosítást megelőzően harmatpont alá hűtik víztartalmának kondenzálása érdekében.

A biogázt 4 db Jenbacher gyártmányú, 1 790 kW együttes elektromos teljesítményű gázmotor-generátor gépegységben villamos energia, és kapcsolt hőenergia előállításra tudja az üzem felhasználni.

Az iszapkezelési és biogáz hasznosítási technológia főbb előnyei közé tartozik, hogy

A Debreceni Vízmű Zrt. az elmúlt években elvégzett technológiai fejlesztések és rendszer optimalizációk segítségével a termelt biogázból képes a tisztítótelep átlagos villamos energia igényének közel a 120%-át, hőenergia igényének pedig akár a 150%-át is biztosítani. A többlet hőenergia, mely a városi távhő rendszeren keresztül kerül értékesítésre, 2020-ban több mint 191 debreceni család éves hőenergia igényét tudta fedezni, míg az értékesített villamos energia mennyisége megközelítőleg 375 család éves fogyasztását volt képes fedezni.

A Debreceni Vízmű Zrt. céljai között szerepel az általa nyújtott szolgáltatások folyamatos fejlesztése és a társadalmi szerepvállalásának erősítése. A biogáz üzem kiépített kapacitása lehetővé teszi a szennyvíziszap kezelése mellett, hogy a régió különböző ipari tevékenységet folytató üzemei, a biológiai úton bontható hulladékaikat, melléktermékeiket korszerű módon hasznosíthassák.