„Yep, pachnie mniej więcej tak źle, jak się spodziewałem”. To dziwna rzecz do powiedzenia o miejscu, które było na twojej liście odwiedzin przez jakiś czas, ale to były moje dokładne słowa, kiedy wszedłem do budynku czule znanego jako „stodoła szlamu” w Crossness.
Strona w Thamesmead, południowo-wschodni Londyn, ma długą historię z wodą i odpadami. W latach 1800-tych londyńska rzeka Tamiza była wykorzystywana jako wysypisko wszystkiego (i mam na myśli, wszystkiego) produkowanego w mieście. Rok 1858 przyniósł ze sobą zaskakująco gorące lato, ale nie był to powód do radosnego świętowania. Rzeka, zatopiona w gnijącym jedzeniu, zwierzęcych zwłokach i odchodach, zaczęła śmierdzieć tak bardzo, że miasto dosłownie stanęło. Okres znany obecnie jako „Wielki Smród” przeszedł do historii dopiero wtedy, gdy inżynierowie pod kierownictwem Josepha Bazalgette’a zbudowali w Londynie rozległą podziemną sieć kanalizacyjną, aby wywieźć nieczystości z miasta. A Crossness odgrywało w tym główną rolę – to właśnie tam ogromne maszyny napędzane parą wypompowywały ścieki z kanałów i wypuszczały je nieoczyszczone do rzeki.
stara Crossness Pumping Station nie odgrywa już roli w londyńskiej sieci kanalizacyjnej. Jednak niedawno została starannie przywrócona do dawnej świetności i jest otwarta dla zwiedzających (Image credit: Wikipedia CC)
Na szczęście podejście Londynu do oczyszczania ścieków ewoluowało od czasów Bazalgette’a – ścieki nie są po prostu wyrzucane do dróg wodnych! Aby zrozumieć współczesny proces oczyszczania i zobaczyć, jak się on zmienia, zostałem zaproszony do obejrzenia bardzo imponującego zakładu oczyszczania ścieków Crossness, który jest zarządzany przez Thames Water. Dr Nick Mills i Aurelien Perrault pracują w zespole Wastewater Innovation i oprócz zarządzania dzisiejszymi odpadami, budują oczyszczalnię następnej generacji, która zamieni ścieki w wielki biznes.
Zacznijmy więc od tego, co dzieje się podczas spłukiwania toalety. Wszystko, co opuściło twoje ciało, wszystkie chusteczki i papier, których użyłeś, oraz woda w misce, opuszczają twój dom i dostają się do kanalizacji miejskiej. Tam łączy się z innymi ściekami, a w przypadku Londynu z wodą deszczową, i jest transportowane do oczyszczalni ścieków, takiej jak ta w Crossness. Tam są one przesiewane w celu usunięcia ze ścieków dużych przedmiotów – zazwyczaj są to rzeczy, które nie powinny się tam znaleźć, takie jak pieluchy, prezerwatywy i butelki. Każdy piasek i żwir w wodzie jest również filtrowany na tym etapie, ale w przeciwieństwie do innych rzeczy, jest on oczyszczany i wykorzystywany w projektach budowlanych w innych miejscach. (PS: Opowiedziano mi kilka przerażających historii o innych przedmiotach, które wydostały się z kanalizacji, ale nie będę ich tu powtarzał). Oleje i tłuszcze nie mieszają się z wodą, więc w tym momencie można je również usunąć z powierzchni ścieków.
I dopiero teraz zaczyna się właściwa obróbka. Po pierwsze, przefiltrowane ścieki są gromadzone w ogromnych osadnikach. Tam są delikatnie mieszane, aby dodać tlenu i zachęcić małe cząsteczki zanieczyszczeń (np. kału) do tworzenia większych skupisk zwanych „kłaczkami”. Gdy staną się wystarczająco duże i ciężkie, kłaczki te opadają na dno zbiornika, gdzie tworzą ciemny, lepki materiał zwany szlamem. W ich mieszaniu, zgarniacze popychają osad w kierunku centrum zbiornika, gdzie jest on pompowany do dalszego przetwarzania.
Teraz nieco czystsza, ale wciąż brązowa woda jest przekazywana do tak zwanego „wtórnego oczyszczania”, które na dużą skalę wykorzystuje mikrobiologię. Dodaje się do niej określone gatunki bakterii, które żerują na niebezpiecznych patogenach obecnych w ściekach wypełnionych odchodami. Ponieważ bakterie te są uzależnione od tlenu, w tym samym czasie dodawane jest powietrze, co pozwala im się rozwijać i mnożyć. Kiedy już rozłożą wszystkie patogeny, bakterie wykonają swoją pracę. Woda jest przenoszona do innego zbiornika, gdzie jest filtrowana i dezynfekowana, a następnie jest gotowa do pompowania z powrotem do naszych domów.
As impressive as the water-cleaning process is, for me, the sludge is a lot more interesting. Jak już wspomniałem w poprzednim poście, miasta takie jak Sztokholm wykorzystują go jako źródło paliwa dla pojazdów, ale nie jest to jedyna możliwość. Prześledźmy, co dzieje się po tym, jak osad opuszcza osadniki. Na tym etapie, osad jest w większości płynny – w rzeczywistości, Aurelien powiedział mi, że zazwyczaj tylko około 3% objętości jest wykonane z ciał stałych. Zanim więc dojdzie do jakiejkolwiek poważniejszej obróbki, trzeba wysuszyć mieszaninę. Robią to za pomocą wirówek, które szybko wirują, wymuszając przepływ substancji stałych w jednym kierunku, a cieczy w drugim. Po zmniejszeniu objętości cieczy (zawartość substancji stałych wynosi obecnie około 16%), osad jest gotowy do wprowadzenia do instalacji hydrolizy termicznej (THP). (CONTINUED…)
Równiny, w Waszyngtonie DC (Image credit: Wikipedia CC)
THP najpierw gotuje osad pod wysokim ciśnieniem, a następnie gwałtownie go dekompresuje. Połączenie tych dwóch etapów sterylizuje osad, a także sprawia, że jest on łatwiejszy do rozkładu. THP w Crossness to imponujący widok – kilka potężnych stalowych silosów, promieniujących ciepłem. „Tradycyjnie, sektor ten składał się z betonowych rur i ogromnych zbiorników,” powiedział Nick, „Stajemy się o wiele bardziej podobni do procesów inżynierii chemicznej.”
Po obróbce w THP, osad jest gorący – gdzieś w okolicach 160°C – więc zanim przejdzie dalej, jest schładzany do 40°C. Wtedy jest gotowy na spotkanie z nową klasą mikroorganizmów – bakteriami beztlenowymi – w komorze fermentacyjnej. Bakterie te mogą rozkładać osad i wytwarzać metan jako produkt uboczny. Gaz ten jest kierowany do elektrociepłowni i instalacji chłodniczej, która składa się z trzech silników o mocy 2MW. Wytwarza on energię elektryczną – wystarczającą do zasilania całego zakładu – oraz ciepło, które jest wykorzystywane do produkcji pary potrzebnej w THP. Tak, oczyszczalnia ścieków jest również zasilana ściekami. Jak wyjaśnił Nick, stał się on również znacznie bardziej wydajny. „Kiedyś do przetwarzania osadów w tym miejscu używaliśmy 16 komór fermentacyjnych. Teraz, dzięki THP, potrzebujemy tylko sześciu, aby poradzić sobie z tą samą objętością”
Podróżując po ogromnym terenie w chłodny, bezwietrzny jesienny dzień, w powietrzu unosił się jedynie delikatny zapach ścieków. Jednak gdy weszliśmy do ciepłego pomieszczenia stodoły osadowej, sytuacja uległa zmianie. Śmierdziało. Wiedziałem, że zbliżamy się do końca procesu oczyszczania, ale zanim otworzyliśmy drzwi stodoły, udaliśmy się na górę do kolejnego ogromnego pomieszczenia – to tutaj bogaty w składniki odżywcze, przefermentowany osad jest wysyłany, zanim będzie gotowy do użycia w innym miejscu. W pomieszczeniu dominowało kilka ogromnych maszyn, z których jedna była właśnie serwisowana, co pozwoliło mi zobaczyć mechanizm znajdujący się w środku. Kiedy wspomniałam Aurelien’owi, że wygląda znajomo, powiedział: „Zostały one po raz pierwszy opracowane do użytku w branży cydru, do oddzielania miazgi od płynu”. Te maszyny do odwadniania mechanicznie suszą sterylny osad poprzez ciągłe obracanie i prasowanie go. Ciecz jest przepuszczana przez membrany w celu jej dalszego oczyszczenia, a substancje stałe są zrzucane do stodoły poniżej. W ciągu najbliższych dwóch lat, po uruchomieniu naszego nowego zakładu, 50% naszych osadów będzie poddawane tego typu procesowi”, powiedział Nick, „co odpowiada odpadom wytwarzanym przez 7,5 miliona ludzi”.”
(Image credit: L. Winkless)
Ostatnim przystankiem mojej wycieczki była sama stodoła. Wewnątrz ogromnej przestrzeni koparka wjeżdżała i wyjeżdżała z wnęk w stodole, za każdym razem wracając do czekającej ciężarówki, aby załadować czysty, suchy szlam. Większość z nich trafia na tereny rolnicze – jest to doskonały nawóz. Ale tuż za stodołą robotnicy budowlani kopali fundamenty pod kolejny etap rozwoju Crossness; zakład zaawansowanego odzysku energii, który będzie wykorzystywał część osadu i wydobywał z niego jeszcze więcej wartości!
Zamiast spalać go w spalarni, Nick i jego zespół budują zakład pirolizy. Piroliza wykorzystuje rozkład termiczny do przekształcenia części materiału stałego w gaz; zazwyczaj jest to mieszanina tlenku węgla, metanu i wodoru (prawie w równych częściach). Paliwo to może być następnie wykorzystane w elektrociepłowni zakładowej do produkcji energii elektrycznej. Łącząc THP, zrównoważone suszenie termiczne i pirolizę, zespół Crossness wierzy, że może prawie podwoić współczynnik konwersji ścieków na energię elektryczną, a to może sprawić, że staną się eksporterami netto energii elektrycznej.
Badania wspierane przez brytyjski Departament Energii & Climate Change wykazały, że jeśli to połączone podejście zostanie wdrożone w całej Wielkiej Brytanii, osady ściekowe mogą generować dodatkowe 1 310 GWh odnawialnej energii elektrycznej każdego roku. Jeśli czegokolwiek nauczyłem się podczas mojej wizyty w Crossness, to tego, że aby oczyszczanie wody i odpadów było naprawdę przyszłościowe, musi być samowystarczalne – prawdziwy recykling energii i materiałów. And it looks like Crossness is well on its way to achieving that.