Вода - енергия и енергия - вода

Доц. д-р инж. Галя Бърдарска работи от 2009 г. в секция „Регионална и секторна икономика” при Института за икономически изследвания на БАН. Има 35-годишна изследователска дейност към Института по водни проблеми на БАН и 2-годишен проектантски опит в областта на пречистването на промишлени отпадъчни води към „Водоканалпроект”, София. От 2000 г. е член на Управителния съвет на Глобално партньорство по водите за Централна и Източна Европа, както и на Камарата на инженерите в инвестиционното проектиране от 2011 г.

            Доц. д-р инж. Галя Бърдарска, Институт за икономически изследвания-БАН   В обръщението си до читателите на Четвъртия световен доклад за водата на ООН (WWDR 4) генералният директор на ЮНЕСКО Ирина Бокова отбелязва, че водата е жизненонеобходима за устойчиво развитие и траен мир. В представените 3 тома на доклада на Шестия световен форум по водите, 12-17 март 2012, Марсилия, се обръща особено внимание на взаимовръзката вода - енергия и съответните рискове при недобро планиране. Международната агенция по енергетика (IEA) предвижда 5% нарастване на използването на биогориво в транспорта на световно ниво до 2030 г. - дневно повече от 3,2 млн. барела. За получаването на тази суровина ще се изразходват между 20 и 100% от общото използвано водно количество в момента за земеделието, ако не се подобри производственият технологичен процес за получаване на биогориво. Посочен е и проблемът, свързан с новия енергиен източник от шистов газ, за чието получаване също се изисква огромно количество вода, и това би могло да е рискова дейност спрямо качеството на природния воден ресурс. И другите източници на енергия и електричество се нуждаят от вода при отделните етапи на получаване: добиване на изходния материал, охлаждане при термичния процес, почистване на съоръженията и натоварване на турбини (таблица 1). Обратната връзка енергия - вода във ВиК сектора е показана в таблица 2. Особено интересна е връзката енергия – вода - енергия, която се прилага при градските пречиствателни станции за отпадъчни води (ГПСОВ) посредством изградените метантанкове за третиране на получените утайки в процеса на пречистване на водата с цел добив на енергия (електрическа и топлинна). В доклада на ООН при напредналите технологии разходът на енергия за третиране на утайките по различни методи достига до 30-80% от общия разход на енергия на ГПСОВ. При използване на метангаз след анаеробно гниене (метантанкове) може да се генерира ел. ток до 50% от енергийния капацитет на ГПСОВ. Теоретически е доказано, че при добре работещи технологии за отстраняване на азот и фосфор до изискуемите норми за съответната категория водоприемник се получава стабилизирана излишна утайка с по-ниско съдържание на органично вещество, което не е достатъчно за ефективната работа на метантанковете. Допълнително ниското органично натоварване на входа на изградените пречиствателни станции за отпадъчни води у нас е предпоставка за недостатъчно количество на постъпващата утайка към метантанковете. Друг проблем при експлоатацията на сложния процес за получаване на ел. енергия от утайките е необходимостта от доставката на скъпо оборудване с гарантирани параметри при българските условия (продължителни студени месеци и необходимост от подгряване на утайките в метантанковете), както и наличието на висококвалифициран персонал. Тези факти би трябвало подробно да се изследват преди изразходването на финансови средства по ОП „Околна среда”, Приоритетна ос 1 „Води” и планираните за изграждане 28 броя пречиствателни станции с анаеробна стабилизация (метантанкове) на утайките от ГПСОВ до края на 2020 г. в проекта за трети национален план за действие по изменение на климата за периода 2013-2020 г., представен за публично обсъждане от МОСВ. Като не добър пример може да се посочи ГПСОВ-Пловдив, пречистваща битови и промишлени отпадъчни води (фиг. 1). Проектът на съществуващата ГПСОВ-Пловдив е изготвен през 1973 г. Станцията е построена в периода 1975-1982 г. и е пусната в експлоатация през декември 1984 г., с изключение на изградените съоръжения за обработка на утайките, т. е. анаеробни изгниватели (метантанкове), газхолдери и вакуумфилтри. ГПСОВ-Пловдив има общо 3 анаеробни изгнивателя, които не се използват за стабилизиране на утайката. Един от тях е напълно унищожен след трагичен случай. Изграждането на нови анаеробни изгниватели за утайка на ГПСОВ-Пловдив, включително бетонна конструкция, подходящо оборудване и инфраструктура, като част от проекта „Техническа помощ за подготовка на интегрирани водни мерки за градовете Пловдив и Добрич (EuropeAid/124488/D/ SV/BG)”, е основната причина община Пловдив през лятото на 2011 г. да организира обсъждане. Тъй като Пловдив попада в списъка на МОСВ за чувствителните зони, се налага технологичната схема по пътя на водата да се допълни с денитрификация и отстраняване на фосфора. Предоставените данни за качеството на смесените отпадъчни води на входа на ГПСОВ-Пловдив показват ниско органично натоварване, което би затруднило работата на метантанковете. Средните месечни стойности на биологически потребния кислород (БПК5) през цялата 2010 г. са под 100 мг О2/л, а на съдържанието на азот (N) - под 35 мг/л (фиг. 2, 3). За правилното протичане на денитрификацията съотношението БПК5:N трябва да бъде по-голямо от 3,5-4,0. В периода 2008-2010 г. съотношение на входа на ГПСОВ-Пловдив средно е 3,08. При условие че след първичното утаяване БПК5 намалява с 20%, а азотът с 5% (съгласно немските норми ATV), то на входа на биологичното стъпало на ГПСОВ-Пловдив това съотношение ще бъде 2,6. Тази ниска стойност предполага допълнителни разходи за дозиране на реагенти (метанол) при денитрификация. Спирането на промишленото замърсяване на отпадъчните води с метали на ГПСОВ-Пловдив (таблица 3) позволява да се приложат други, по-малко скъпи технологии за третиране на утайките, с по-бързо и несложно строителство и значително по-ниски експлоатационни разходи. В този случай не е необходимо и запазването на първичните утаители от старата технология, необходими за производството на утайки за метантанковете, но отнемащи органичното вещество, необходимо за последващото биологично пречистване на отпадъчните води. Със средства от европейските фондове и от държавния бюджет се изградиха редица нови и се реконструираха действащи пречиствателни станции за отпадъчни води Една от ефективно работещите пречиствателни станции за отпадъчни води е ПСОВ-Троян, което става след допълване на механичното с билогично стъпало за пречистване на битовите отпадъчни води от града и силно замърсените води от промишлеността (Лесопласт и др.). На 17.06.2011 г. официално се открива интегрираният басейн за нитрификация/денитрификация и отстраняване на фосфора. Без прилагане на реагенти за отстраняване на фосфора е постигнато високо качество на пречистване на смесените отпадъчни води (БПК5 - 8 мг/л, ХПК - 50 мг/л,общ азот - 10 мг/л, общ фосфор - 1,3 мг/л и неразтворени вещества - 10 мг/л), което ще подобри екологичния статус на р. Осъм. С прилагането на повърхностни самопромиващи се плаващи дифузьори се отстраняват експлоатационните проблеми при масово прилаганите дънни неподвижни дифузьори - спиране на процеса за почистване на запушените дънни дифузьори. Допълнително целият процес в ПСОВ-Троян за пречистването на 29 000 куб. м отпадъчни води в денонощие при натоварване, отговарящо на 80 000 еквивалент жители, е автоматизиран, лесен за експлоатация и с ниски разходи на ел. енергия. Данните сочат, че не са много обектите, които отговарят по всички показатели за пречистване на отпадъчните води или осигуряват ефективно натоварване на построените метантанкове и когенератори за производство на ел. енергия от утайките на ГПСОВ. Обикновено нападките са към строителните организации, изградили обекта. След това ВиК операторите на тези станции плащат санкции, засега само на местните контролни органи (РИОСВ). А всички подводни камъни са заложени още в процеса на проектиране. Проблемът би се отстранил, ако проектирането и изграждането до ключ на пречиствателните станции за отпадъчни води се възложат на едно юридическо лице с добре работещи станции за пречистване на отпадъчни води както у нас, така и в чужбина. Дългите засега процедури спират не само усвояването на средства, но и подпомагат размиването на отговорности.