Bendras susidarančio dumblo kiekis Europos šalyse vis didėja, o pagal ES reikalavimus nuo 2015 metų nuotekų dumblo nebegalima išvežti saugoti į sąvartynus, tad ieškoma efektyvių būdų jį apdoroti. Europos šalių praktika rodo, kad racionaliausia susidarantį dumblą naudoti dirvoms tręšti arba jį deginant išgauti energiją. Augantis visuomenės susirūpinimas nuotekų dumble esančių potencialiai toksiškų medžiagų neigiamu poveikiu žmonių sveikatai ir aplinkai lėmė, kad kai kurios šalys (Nyderlandai, Šveicarija, Austrija, dalis Belgijos) dumblo panaudojimą kaip trąšą žemės ūkyje uždraudė. Dėl galimos nepalankios visuomenės nuomonės, konkuravimo su kitomis žemės ūkyje naudojamomis organinėmis trąšomis ir vis didesnio susidarančio dumblo kiekio, dumblo panaudojimo žemės ūkyje tvarumas ateityje kelia abejonių, todėl yra ieškoma kitų šios atliekos utilizavimo būdų. Nuotekų dumblas didele dalimi yra organinė medžiaga, jai degant išsiskiria šiluma, todėl dumblo deginimas energijai išgauti laikomas perspektyviausia jo apdorojimo alternatyva.
Didžiosiose Lietuvos vandenvalos sistemose visuotinai taikomos šiuolaikiškos nuotekų valymo sistemos, analogiškos ES šalių valymo sistemoms. Plačiai naudojamas anaerobinis nuotekų dumblo apdorojimas, kurio metu dumblas yra pūdomas išgaunant biodujas. LEI mokslininkų atlikti tyrimai rodo, kad Lietuvos vandenvalos įrenginiuose susidarančio dumblo sudėtis ir metalų bei mineralų koncentracijos nežymiai skiriasi nuo ES šalių vidurkio. Didžiųjų Lietuvos miestų nuotekų dumble visų metalų koncentracijos bei dumblo peleningumas yra didesni nei mažųjų miestų vandenvalos sistemose dėl didesnio gyventojų skaičiaus ir aukštesnio pramonės išvystymo lygio. Šiluminius dumblo parametrų skirtumus taip pat lemia gyventojų skaičius ir pramonės išvystymo laipsnis, bet didžiausios įtakos vis dėlto turi taikoma nuotekų apdorojimo technologija. Visa tai turi būti vertinama pasirenkant dumblo terminio apdorojimo ir emisijų mažinimo technologijas.
Viena iš tokių dumblo terminio apdorojimo technologijų yra jo dujinimas. Taikant šią technologiją, iš dumblo terminio skaidymo metu išskiriamas vertingas produktas – degiosios dujos, kurios gali būti panaudojamos šilumos ir elektros gamybai. Matydama galimą sprendimą nuotekų dumblo utilizavimo problemai spręsti, grupė Lietuvos energetikos instituto mokslininkų 2012 m. inicijavo projektą „Inovatyvios terminio skaidymo technologijos sukūrimas ir pritaikymas vandenvalos nuotekų dumblo utilizavimui (INODUMTECH)“. Projektas susilaukė Europos socialinio fondo agentūros pritarimo – jam buvo skirtas ES finansavimas. Šio projekto pagrindiniai vykdytojai yra Lietuvos energetikos instituto (LEI) Degimo procesų laboratorijos vadovas dr. Nerijus Striūgas, Plazminių technologijų laboratorijos vadovas dr. Vitas Valinčius, Šiluminių įrengimų tyrimų ir bandymų laboratorijosvadovas dr. Nerijus Pedišius ir Branduolinės inžinerijos laboratorijos vyresnysis mokslodarbuotojas dr. Robertas Poškas.
Svarbiausias projekto tikslas – inovatyvios terminio skaidymo technologijos sukūrimas ir pritaikymas vandenvalos nuotekų dumblui utilizuoti. Pasak vieno iš projekto iniciatorių dr. N.Striūgo – projektas tiesiogiai siejasi su atliekų utilizavimu, atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo plėtra ir Europos Sąjungos pagrindiniais energetikos ir aplinkosaugos politikos tikslais – mažinti atliekų susidarymą, didinti energijos tiekimo saugą bei sumažinti oro taršą.
Tvarus ciklas
„Nuotekų valymo įmonėse saugiai deginant mechaniškai nusausintą ir džiovintą nuotekų dumblą išskiriamas šilumos kiekis yra pakankamas dumblo džiovinimui. Iš principo įmanoma užtikrinti save palaikantį dumblo degimo procesą, kai deginame iki 25-30 proc. drėgmės turintį dumblą.“ – dr. N.Striūgas.
Vandenvalos įmonėse nuotekų dumblo sausinimui taikomi mechaniniai ir terminiai metodai. Terminiam dumblo džiovinimui dažniausiai naudojamos gamtinės dujos, o džiovinant dumblą suvartojami dideli gamtinių dujų kiekiai. LEI mokslininkų grupė sukūrė tokią nuotekų dumblo utilizavimo sistemą, kurioje, sausintas nuotekų dumblas aukštoje temperatūroje suskaidomas ir išskiriamos išvalytos nuo teršalų generatorinės dujos. Gautos dujos gali būti naudojamos dumblo džiovinimo technologijoje kaip alternatyva gamtinėms dujoms. Taip sukuriamas tvarus ciklas, kur didžioji dalis energijos „sugrąžinama“. ES valstybių patirtis rodo, kad dumblo terminis skaidymas arba deginimas gali būti saugus ir tvarus dumblo tvarkymo būdas. Taikant šią technologiją vandenvalos įmonėse ypač sumažėtų tarša ir kaštai, susiję su dideliu dumblo kiekio transportavimu į galutinio panaudojimo ar saugojimo vietas.
Terminio skaidymo technologija vandenvalos nuotekų dumblo utilizavimui
LEI darbuotojai sukūrė 100kW galios dujinimo proceso eksperimentinį laboratorinį įrenginį (įrenginio principinė schema pateikta paveiksle). Įrenginį sudaro trys pagrindinės dalys. Pirmoji – dujinimo reaktorius, kuriame 800 – 1000 °C temperatūroje vyksta terminis dumblo ir jo mišinių skaidymas. Antroji įrenginio dalis – Plazminių technologijų laboratorijos sukurtas plazmocheminis reaktorius. Šiame įrenginyje aukštos temperatūros (2500 – 3000 °C) plazmos srautas susimaišo su generatorinių dujų srautu ir aktyvioje plazminėje aplinkoje neutralizuojami esantys teršalai. „Dumblo atliekose esančias chloro organines medžiagas deginant nepakankamai aukštoje temperatūroje, gali susidaryti ir patekti į aplinką ypatingai kenksmingų medžiagų – dioksinų ir furanų, kurie žymiai nuodingesni už pirminę apdorojamą medžiagą. Kad to neįvyktų, dumblo deginimo procesą reikia vykdyti ne žemesnėje kaip 1300 laipsnių temperatūroje, tam sukūrėme šį plazmocheminį reaktorių“ – sako Plazminių technologijų laboratorijos vadovas Dr. Vitas Valinčius.
Trečioji dumblo utilizavimo eksperimentinio laboratorinio komplekso dalis – moderni dūmų valymo įranga. „Mūsų laboratorijoje sukurti šiuolaikiniai elektrostatiniai filtrai, kurie pajėgūs sugaudyti net mažiausias kietąsias daleles. Tada pilnai išvalyti dumblo deginimo ir visai neteršiantys gamtą produktai gali būti naudojami energetiniams tikslams,“ – pasakojo dr. Robertas Poškas.
Eksperimentinių tyrimų metu gautos naujos mokslinių tyrimų žinios apie generuotų dujų sudėtį, kaloringumą ir jų fizikines savybes, skystųjų produktų kiekį ir sudėtį, kietųjų medžiagų likutį ir jo sudėtį, sunkiųjų metalų esančių nuotėkų dumble pasiskirstymą dujinimo produktuose, įvertintas galimas toksiškų medžiagų buvimas ir jų neutralizavimo klausimas. Nustatytas įvairios sudėties sausinto nuotėkų dumblo su mediena mišinių dujinimo dėsningumas ir optimalios sąlygos, kurioms esant su sukurtu prototipu galima gauti kaloringiausias dujas. Surastos technologijos konstravimo ypatybės, valdymo savybės.
Lietuvos energetikos instituto mokslininkų sukurta technologija susilaukė ir tarptautinio susidomėjimo. 2015 m. birželio 1-4 d. Vienoje vykusioje 23 tarptautinėje konferencijoje „Europos biomasės konferencija ir paroda“ (European Biomass Conferenceand Exhibition) pristatę projektą lietuvių mokslininkai džiaugėsi sulaukę nemažai dėmesio. Technologija bei atlikti tyrimai taip pat pristatyta ir kitose aukšto lygio tarptautinėse konferencijose. Tyrimų tema tarptautinėse konferencijose viso skaityta 13 pranešimų.
Ieško komercinių partnerių
Energetikos instituto mokslininkai pasiryžę toliau plėtoti projektą ir gerinti jų sukurto modelio parametrus. „Šiuo metu ieškome partnerių su kuriais kartu galėtume toliau tobulinti technologiją. Ieškoma įmonių- partnerių tolimesniam technologijos vystymui, su kuriomis bendradarbiaujant sukurtą maketą galima būtų paversti komerciniu įrenginiu. Technologiją komercializavus, ją galima taikyti kiekvienoje vandenvalos įmonėje, kurioje kaip atlieka gaunamas sausintas nuotekų dumblas.“ – apie projekto ateities perspektyvas kalbėjo dr. N.Striūgas.
Mokslinis projektas „Inovatyvios terminio skaidymo technologijos sukūrimas ir pritaikymas vandenvalos nuotekų dumblo utilizavimui“ administruojamas Europos socialinio fondo agentūros (pagal Žmogiškųjų išteklių plėtros veiksmų programą; Veiksmų programos prioritetas: tyrėjų gebėjimo stiprinimas; Veiksmų programos prioriteto priemonė: aukšto tarptautinio lygio mokslinių tyrimų skatinimas; Nr. VP1-3.1-ŠMM-10-V; Projekto kodas: VP1-3.1-ŠMM-10-V-02-009). Projektui skirtas 0,65 mln. eurų finansavimas. Projekto pradžia 2013 m., pabaiga 2015 m.
