27. Metody unieszkodliwiania odpadów

Działalność inżynierska w zakresie zagospodarowania odpadów ma dwa pod­stawowe cele:

• regularne usuwanie odpadów z gospodarstw domowych, miast i gmin,

• takie postępowanie z nagromadzonymi odpadami, które nie będzie nieko­rzystnie oddziaływało na środowisko i mieszkańców.

Drugi z wymienionych celów zaczął coraz mocniej docierać do świadomo­ści człowieka dopiero w ostatnich czterdziestu latach. Rozwój tej świadomości prowadzi do tego, że zarówno higiena, jak i ochrona środowiska stają się co­raz ważniejszymi czynnikami. Tym samym przy wyborze systemu postępowa­nia z odpadami rozstrzygający jest obecnie nie tylko aspekt ekonomiczny, ale często pierwszeństwo uzyskują wymagania ochrony środowiska. Pojęcie ogól­ne „gospodarka odpadami" mocno upowszechniło się i w dzisiejszym rozu­mieniu obejmuje sumę wszystkich przedsięwzięć, które zmierzają bądź do za­pobiegania powstawaniu odpadów, możliwie nieuciążliwego ich unieszkodli­wiania, powtórnego lub wielokrotnego użycia, bądź do ostatecznej utylizacji wszystkich rodzajów odpadów, z uwzględnieniem kryteriów ekologicznych i ekonomicznych. Obok przedsięwzięć organizacyjno-strukturalnych i tech­nicznych mających na celu przeróbkę odpadów, przy wyborze sposobu uniesz­kodliwiania odpadów należy brać pod uwagę następujące metody:

• deponowanie odpadów na składowiskach uporządkowanych jako ostatecz­ny sposób zagospodarowania odpadów resztkowych, których dalsze uniesz­kodliwianie jest niewykonalne zarówno z przyczyn ekonomicznych, jak
  i technicznych,

• termiczne unieszkodliwianie odpadów w celu odzysku energii i redukcji
  masy odpadów {recykling energetyczny),

• biologiczne unieszkodliwianie odpadów organicznych mające na celu po­prawę kultury rolnej gruntów (naturalny obieg pierwiastków w przyrodzie),

• fizyko-chemiczne unieszkodliwianie odpadów niebezpiecznych mające na
  celu przekształcenie odpadów niebezpiecznych i reaktywnych w formie or­ganicznej i nieorganicznej do takiego stanu, który pozwoli na nieuciążliwą
  dla środowiska utylizację końcową poprzez surowcowe lub energetyczne
  wykorzystanie, ewentualnie umożliwi bezpieczne składowanie,

• przekształcenie odpadów do postaci surowców pierwotnych lub wtórnych,
  prowadzące do oszczędności surowców naturalnych lub energii (recykling
  surowcowy).

Metody unieszkodliwiania i usuwania odpadów

1. Składowiska uporządkowane

2. Metody termiczne

1. Spalarnie odpadów komunalnych

2. Spalarnie odpadów niebezpiecznych

3. Spalarnie innych rodzajów odpadów

4. Odgazowywanie i zagazowywyanie odpadów

5. Uwodornianie i hydroliza

6. Metody suszenia

3. Metody Biologiczne

1. Kompostowanie

2. Metody beztlenowe

4. Metody fizyczne i chemiczne

1. Destylacja i odparowanie

2. Neutralizacja

3. Detoksykacja

4. Odzysk surowców

5. recykling

I.

Składowiska

Zaletą składowania odpadów jako wyłącznej metody unieszkodliwiania jest wyjątkowa prostota procesu, jaki należy zastosować i wysoka efektywność ekonomiczna rozpatrywana w okresie krótkoterminowym przy niskich na­kładach jednostkowych, które zależnie od usytuowania, wielkości i okresu zorganizowania składowiska kształtują się obecnie w przedziale od 80 do 300 DM/Mg odpadów.

Zbudowane zgodnie z aktualnym stanem techniki składowisko uporządko­wane można eksploatować tak, że uciążliwości dla otoczenia i środowiska z ty­tułu odcieków, uciążliwych zapachów, niebezpieczeństwa pożaru i wybuchowości można wyeliminować w bardzo wysokim stopniu. Jednak mimo to, składowisko w okresie eksploatacji zawsze stanowić będzie uciążliwość dla otoczenia z powodu emisji zapylenia i zagrożenia mikroorganizmami.

Składowiska można scharakteryzować zaieżnie od ich formy, lokalizacji i warun­ków topograficznych, a dalej od techniki składowania i sposobu eksploatacji.

Składowiska w zależności od formy podzielono na:

• składowiska w wyrobiskach zamkniętych,

• składowiska w wyrobiskach otwartych,

• składowiska oparte o zbocze naturalne, składowisko dostokowe,

• składowiska w doiinach i kotlinach,

• składowiska nadpoziomowe.

Składowisko w wyrobiskach zamkniętych wyróżnia się tym, że jego podłoże znajduje się poniżej poziomu otaczającego terenu. Regułą w takich sytuacjach są strome skarpy, które trudno jest uszczelnić. Kolejnymi wadami składowania w wyrobiskach jest konieczność stałego wypompowywania wód odciekowych spod składowiska i możliwość niekontrolowanej penetracji gazu wysypiskowego przez ściany boczne do atmosfery.

Składowiska w wyrobiskach otwartych tworzy się przy zboczach wykopów, co oznacza, że jest ono otwarte co najmniej z jednej strony. Podłoże wyrobiska ma najczęściej spadek w kierunku tej otwartej strony. Dzięki temu odprowa­dzanie odcieków może odbywać się w sposób naturalny po tej pochyłości.

W przeciwieństwie do składowisk w wyrobiskach, które wypełniają miejsca po wcześniejszej działalności człowieka, polegającej na wydobyciu żwiru, kamienia lub gliny, składowisko naturalne lub w naturalnych dolinach i kotli­nach oznacza zmiany form krajobrazowych. Jednakże w aspekcie dostępności, eksploatacji, możliwości uszczelnienia i niezawodności odwadniania, tego typu formy deponowania mają wyraźną przewagę nad składowiskami w wyrobiskach.

Składowisko nadpoziomowe z powodu uwarunkowań topograficznych i hydrologicznych jest jedyną możliwą formą składowania w wielu regionach Republiki Federalnej Niemiec. Łatwa kontrola podłoża składowiska, powstają­cych gazów, bezpieczna eksploatacja i możliwość kontroli zmian w długim okresie doprowadził)' do tego, że składowiska nadpoziomowe umocniły swoją pierwszoplanową pozycję.

Sposoby eksploatacji:

Organizacja deponowania odpadów na składowisku odbywa się zgodnie z uzy­skanym pozwoleniem wynikającym z uzgodnionego programu, który powi­nien być rejestrowany i stale nadzorowany. Forma wypełniania składowiska i rodzaj, ewentualnie jakość składowanych odpadów umożliwiają podział skła­dowisk według sposobów eksploatacji na następujące grupy:

• składowisko z zagęszczaniem,

• składowisko do deponowania odpadów biologicznie przetworzonych,

• składowisko odpadów zbelowanych,

• składowisko obojętnych odpadów jednorodnych,

• składowisko odpadów niebezpiecznych.

Na składowisku z zagęszczaniem gromadzone są z reguły nieprzetworzone odpady komunalne, które usypuje się warstwami o grubości od 0,3 do 2,0 m i następnie zagęszcza. Zadaniem eksploatacyjnym na składowisku z zagęszcza­niem jest osiągnięcie możliwie najwyższej efektywności zagęszczania przy mi­nimalnym wykorzystaniu sprzętu.

W przypadku składowisk do deponowania odpadów biologicznie przetworzo­nych i składowisk odpadów zbelowanych konieczne jest określone wstępne przy­gotowanie odpadów przed ich składowaniem. Na składowiskach odpadów prze­tworzonych odpady są składowane w dwóch lub trzech etapach, które wyróżniają się następującymi cechami:

• wstępne przygotowanie odpadów (np. przez rozdrabnianie) oraz ewentualne wymieszanie z osadami ściekowymi,

• kompostowanie przygotowanego materiału w luźnych warstwach o grubo­
  ści max. 2 m przez okres 4 do 6 tygodni

• ułożenie prze kompostowali ego materiału i normalne zagęszczenie lub za­
  stosowanie materiału po wymaganym przekompostowaniu jako warstw
  przykrywających lub rekultywacyjnych

Wymagania odnośnie lokalizacji

Wybór lokalizacji składowiska miał i ma nadal istotne znaczenie nie tylko w aspekcie spełnienia wymagań technicznych, ale i uniknięcia zagrożenia dla środowiska i zdrowia ludzi.

Świadomość długoterminowego oddziaływania składowiska na środowisko doprowadziła w połowie lat osiemdziesiątych do stworzenia „koncepcji wielu barier". Ponieważ żaden system uszczelnień nie jest w sta­nie wyeliminować emisji zanieczyszczeń z wnętrza składowiska „ w nieskoń­czenie długim przedziale czasu", wprowadzono jako barierę II stopnia lokali­zację składowiska. Szczególnie należy tu mieć na uwadze warunki geologiczne i hydrogeologiczne.

Zgodnie z postanowieniami zawartymi w Ustawie o Odpadach lokalizację składowiska należy dobrać tale, by już na podstawie specyficznych cech geologicz­nych, hydrogeologicznych i geotechnicznych gruntów zredukować do minimum możliwość rozprzestrzeniania się uciążliwości. Dodatkowo należy zachować mi­nimalną strefę ochronną 300 m od najbliżej położonego terenu mieszkalnego, aby uniknąć bezpośredniego oddziaływania eksploatacji składowiska na mieszkańców.

Znajdujące się bezpośrednio pod składowiskiem i w jego bezpośrednim otoczeniu podłoże naturalne powinno oddziaływać jako bariera geologiczna i spełniać następujące warunki:

• posiadać miąższość kilku metrów,

• wykazywać słabą przepuszczalność skały luźnej lub zwartej,

• wykazywać właściwości zatrzymywania substancji szkodliwych.

Jeśli miąższość bariery geologicznej w obszarze składowiska i jego sąsiedz­twie jest mniejsza od 3 m, należy zastosować dodatkową warstwę korygującą.

II.

Metody termiczne

Do metod termicznych w technologii przeróbki odpadów zalicza się: spalanie odpadów, pirolizę (odgazowanie/zgazowanie), uwodornianie i suszenie. Bez wątpienia najważniejszą metodą termiczną jest obecnie spalanie odpadów.

W nowoczesnym systemie gospodarki odpadami, technologii spalania przy­pada zadanie takiego przetworzenia resztkowych odpadów nie nadających się już do wykorzystania, aby:

• uczynić odpady resztkowe obojętnymi, przy minimalizacji emisji gazów od­lotowych i odcieków,

• zniszczyć szkodliwe zanieczyszczenia organiczne lub doprowadzić do zatężenia szkodliwych zanieczyszczeń nieorganicznych,

• zmniejszyć przeznaczone do składowania ilości odpadów pierwotnych,
  szczególnie ich objętość,

• wykorzystać wartości opałowe odpadów resztkowych jako wyraz poszano­wania pierwotnych źródeł energii,

• przetworzyć pozostałości w użyteczne surowce wtórne dla oszczędności pozostałych surowców pierwotnych (obieg materii).

Powyżej podane punkty każdy może sobie uporządkować według własnych priorytetów gospodarki odpadami. Optymalne rozwiązanie, mające szansę być formalnie uznanym, przyszłościowym rozwiązaniem utylizacji odpadów reszt­kowych powinno przede wszystkim spełniać trzy pierwsze postulaty. Należy przy tym zwracać szczególną uwagę, żeby metody utylizacji odpadów resztko­wych miały możliwości realizacji na dużą skalę, to znaczy gwarantowały mini­mum bezpieczeństwa przy usuwaniu.

Ważną zasadą jest przekształcanie odpadów resztkowych w odpady obojęt­ne, do czego zalicza się zarówno niszczenie, jak i zatężanie zanieczyszczeń szkodliwych. Przy tym pojęcie obojętny należy rozumieć jako neutralny pod względem emisji do otoczenia. Jeśli przedstawione w następnych punktach metody nie spełniają tego kryterium, oznacza to, że nie są one wła­ściwe do unieszkodliwiania odpadów resztkowych do formy. Z tego właśnie powodu najważniejszym kryterium oceny odpadów jest zdolność ich przekształcania w odpady.

Zasada ta obowiązuje również, choć w nieco złagodzonej postaci, wobec kry­terium „redukcji objętości", jeśli metoda utylizacji odpadów resztkowych nie wy­wołuje wyraźnego zmniejszenia objętości, jest ona przydatna tylko warunkowo.

W przeciwieństwie do wymienionych wyżej, dwa następne punkty „odzysk energii" i „wytworzenie surowców wtórnych, nadających się do sprzedaży" mają znaczenie drugorzędne. Natomiast kryteria te mogą być pomocne przy wyborze optymalnego rozwiązania spośród metod gwarantujących zobojętnie­nie i zmniejszenie objętości odpadów (kryterium pomocnicze).

Poza dwoma kryteriami podstawowymi i dwoma pomocniczymi oraz ich dyspozycyjnością należy jeszcze uwzględniać następujące punkty:

• bezpieczeństwo eksploatacji,

• wysokość nakładów inwestycyjnych,

• zapotrzebowanie terenu,

• możliwą, ewentualnie uzasadnioną ekonomicznie wydajność.

W procesie pirolizy odpady organiczne przekształcane są przez rozkład ter­miczny przy zamkniętym dostępie powietrza w produkty przydatne do składo­wania, ale zawierające jeszcze nośniki energii. Piroliza odpadów resztkowych znajduje się jeszcze stale w stadium badań, gdyż znaczna ilość problemów po­zostaje nadal nie rozwiązana. Pomimo tego, niektóre procesy stanowiące kom­binację pirolizy i spalania wysokotemperaturowego, jak np. metoda Schwell--Brennverfahren (wytlewanie-spalanie) firmy KWU stopniowo osiągają dojrza­łość rynkową.

Z kolei uwodornianie znajduje zastosowanie przede wszystkim przy uzdat­nianiu i gospodarczym wykorzystaniu odpadów rafineryjnych i ewentualnie odpadów z tworzyw sztucznych. W tym kontekście należy wymienić instalację doświadczalną Veba w Bottrop do przerobu pozostałości rafineryjnych i two­rzyw sztucznych, o wydajności 200 000 Mg/a.

Z kolei proces suszenia znajduje powszechne zastosowanie przy uzdatnia­niu osadów z oczyszczalni ścieków.

Udział instalacji do spalania odpadów w procesie wytwarzania energii, w aspekcie oszczędności pierwotnych nośników energii, wynosi 0,46% i jest zdecydowanie niski.

W krajach Unii Europejskiej w roku 1990 tylko 18% powstających odpadów komunalnych utylizowano w instalacjach do spalania z odzyskiem energii.

W Polsce powstaje rocznie 56 milionów m3 osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków o zawartości 5% suchej masy, z czego min m3/r jest spalane w urządzeniach specjalnie przeznaczonych do tego. Przeważające ilości osadów ściekowych spalane są w piecach półkowych.

Przy spalaniu w piecach półkowych osadu ściekowego o uwodnieniu przeprowadza się go najpierw przez strefę suszenia z temperaą poniżej 100°C, zanim zostanie ostatecznie spalony. Strefa suszenia obejmuje większe pięć półek. Dopiero niżej następuje spalanie. W tym rozwiązaniu, ptzyczyn konstrukcyjnych i z powodu niskiej temperatury topnienia popiołu,rży ograniczyć temperaturę spalania do 1000°C. Wprawdzie punkt topnienia większości składników popiołu zawiera się w przedziale 1200-1400°C, to jednak niektóre składniki, jak NaCl, Na2CO3 lub Na2SO4 wykazują dużo niższa temperaturę topnienia - 700-850°C. W niektórych przypadkach wymagane jest zatem podwyższenie temperatury topnienia, co można osiągnąć przez „odchu­dzenie" spalanych osadów, dodając wapno lub glinę. Dopalanie lotnych składni­ków odpadów i spalin jest bezwzględnie konieczne w aspekcie spełnienia wyma­gań 17. BImSchY Może to odbywać się poprzez proces zewnętrzny lub jako proces zintegrowany.

Inną metodę spalania osadów ściekowych można zaobserwować następnie w tym rozwiązaniu, w kotle na dwa rodzaje paliwa ma być spalany osad ściekowy wraz z węglem. W celu zagwa­rantowania pełnej termicznej utylizacji osadu, obok spalania w kotle węglo­wym, możliwe jest alternatywne współspalanie osadów w kotle opalanym padami komunalnymi.

W rozwiązaniu tym osad będzie najpierw suszony (90-95% suchej masy. a dopiero później dodawany wraz z węglem kamiennym do młyna węglowe­go. Dalsze suszenie mieszanki paliwowej odbywać się będzie podczas procesu mielenia, w wyniku doprowadzenia gorącego powietrza z podgrzewacza po­wietrza. Gorące powietrze służyć będzie równocześnie jako medium transpor­towe zmielonego pyłu węglowego, który będzie wdmuchiwany bezpośrednie do kotła i tam spalany.

Osady ściekowe najlepiej jest spalać w piecach fluidalnych. Przykład spala­nia w warstwie fluidalnej jako metody utylizacji osadu ściekowego przedsta­wia instalacja Chonju-Paper w Korei Południowej, która została oddana do eksploatacji w lecie Instalacja została zrealizowana zgodnie z zasadą konwencjonalnego, stacjonarnego złoża fluidalnego. Jednakże z po­wodu niskiej wartości opałowej osadu trzeba jako paliwo dodatkowe dodawać korę.

Dla dna dyszowego wybrano konstrukcję, która umożliwia eliminację nie­palnych, obcych zanieczyszczeń bez konieczności przerwy w eksploatacji. Przy używaniu kory jako paliwa dodatkowego takie zabezpieczenie jest konieczne, ponieważ z korą mogą często dostawać się do reaktora duże zanieczyszczenia typu kamienie, czy złom żelazny. Popiół odprowadza się ze złoża. Zanieczysz­czenia obce są eliminowane, a odsiany popiół jest zawracany do złoża fluidal­nego. Godna uwagi jest względnie duża zawartość chlorków, która narzuca konieczność zastosowania płuczki do oddzielenia powstającego kwasu solnej go. Aby utrzymać na stałym poziomie stężenie zanieczyszczeń w obiegu wód płuczących, część wody wr postaci ścieków, odprowadza się do oczyszczalni.

Współspalanie odpadów komunalnych i osadów ściekowych jest rozwiązaniem korzystnym z wielu względów, jednym z najważniejszych jest sensowne wykorzystanie energii zawartej w odpadach do suszenia osadów, do cze;: energia cieplna jest potrzebna w ciągu całego roku. Przy wspólnym spalania odpadów i osadów ściekowych w piecu półkowym nie jest konieczne wstępne przygotowanie. Podobnie wygląda sytuacja przy spalaniu w piecu obrotowym.

Przy projektowaniu instalacji do spalania odpadów komunalnych często od razu przewiduje się wariant spalania osadów. Koncepcję taką można rozwiązać na dwa sposoby:

• współspalanie osadów z oczyszczalni ścieków w spalarni odpadów,

• spalanie osadów z oczyszczalni ścieków w oddzielnej instalacji.

Spalanie w dużych paleniskach

Spalanie drewna w dużych instalacjach zapewnia przy odpowiednich rozwią­zaniach technicznych całkowite spalanie i minimalizację uciążliwości dla śro­dowiska poprzez zainstalowane urządzenia do oczyszczania spalin. W takiej sytuacji możliwe jest również spalanie zanieczyszczonych odpadów drewna.

W dużych instalacjach spala się drewno głównie w postaci rozdrobnionych polan, ponieważ są one łatwe do składowania i zautomatyzowanego podawania do pieca. Istnieją dwa sposoby spalania drewna. Albo drewno jest całkowicie spalane w komorze paleniskowej, albo w pierwszym stopniu następuje tylko jego zgazowanie, po którym spalane są gazy. W największej w Europie sortowni odpadów komunalno podobnych w Berlinie przewidziano spalanie drewna w złożu fluidalnym bez wstępnego przygotowania. Energia odzyskiwana ze spa­lania drewna pokrywa zapotrzebowanie energetyczne sortowni [4.92],

Pozostałości podprocesowe

W wyniku oczyszczania spalin powstają obok popiołu (1 do 5% masy wsadu) również pyły z filtrów, które muszą być unieszkodliwiane odpowiednio do zawartych w nich zanieczyszczeń. Ponieważ dokładna specyfikacja tych zanie­czyszczeń możliwa jest tylko przy znacznych nakładach na ich analizę, należy w tym przedmiocie oczekiwać wyraźnego uporządkowania.

III.

Odgazowanie i zgazowanie odpadów (piroliza)

Piroliza jest znana jako jedna z technologii. Rozwój tej metody i jej zastosowa­nie do utylizacji odpadów został wywołany wadami towarzyszącymi techno­logii konwencjonalnego spalania odpadów.

W aspekcie utylizacji odpadów komunalnych oczekuje się od pirolizy m.in. następujących zalet :

• prostej technologii, która pozwoli ekonomicznie eksploatować również in­
  stalacje o małej wydajności, do ok. 10 Mg/h,

• możliwości odzysku energii i surowców pierwotnych,

• podatności na składowanie produktów przydatnych energetycznie

• elastyczności w sytuacjach zróżnicowanego i zmieniającego się składu od­
  padów,

• daleko idącego ograniczenia uciążliwości i zagrożeń dla środowiska.

Przy odgazowaniu i zgazowaniu odpadów zakłada się osiąganie efektów podobnych, jak przy spalaniu. Oczekuje się znacznej redukcji objętości odpa­dów i przekształcenia ich w taką postać, w której składowanie odbywać się będzie bez wyraźnego negatywnego oddziaływania na otoczenie.

W przypadku konwencjonalnego procesu spalania poszczególne procesy jednostkowe: suszenie, zgazowanie i spalanie (dopalanie produktów gazo­wych) odbywają się w jednej komorze. W przypadku pirolizy niektóre z tych. procesów jednostkowych mogą być prowadzone w wydzielonych reaktorach, aby odgazowanie i zgazowanie stało się samodzielnym procesem przekształca­nia odpadów.

Metody suszenia

Największe znaczenie mają metody suszenia podczas przeróbki osadów ście­kowych. Ponadto wybór metody zależy od tego, czy osady wydzielają silne nieprzyjemne zapachy, czy też są całkowicie obojętne pod tym względem, jak np. osady z papierni. W odniesieniu do osadów wydzielających nieprzyjemne zapachy zaleca się metody suszenia pośredniego, np. w warstwie zawieszonego osadu z obiegiem oparów. W metodzie tej odparowana woda ulega kondensa­cji, a czynnik fluidyzacyjny (przegrzana para) odprowadzany jest do obiegu czynnika technologicznego. Przez to uciążliwości zapachowe eliminuje się w dużym stopniu.

Termiczne suszenie osadów ściekowych należy rozumieć wyłącznie jako I-wszy etap utylizacji osadów.

Zależnie od uwarunkowań lokalnych wybór sposobu suszenia może być dokonany na podstawie :

• możliwości zaopatrzenia w energię i jej ceny,

• lokalizacji,

• wielkości obiektu,

• sposobu wykorzystania wysuszonego osadu.

Do suszenia osadów zastosowanie mogą znaleźć tylko takie metody, które spełniają następujące kryteria:

• minimalizują uciążliwość dla środowiska przez ograniczenie wszy;
  form emisji,

• dobry produkt z punktu widzenia końcowej wilgotności i granulacji, prorokuje daleko idące wykorzystanie,

• wysoką jakość produktu przy niskiej energochłonności, magają niewielkiego personelu, niskich kosztów utrzymania ruchu i nadzoru

• wymagają małych nakładów inwestycyjnych.

Przez wysuszenie osadu świeżego lub przefermentowanego otrzymuje się

się nadający się do składowania lub wykorzystania rolniczego. Suszenie

wymaga zużycia nośnika energii: oleju opałowego, gazu ziemnego lub biogazu

atrakcyjne tylko wtedy, jeśli mamy do dyspozycji wystarczające ilości fermentacyjnego lub ciepła odpadowego z instalacji do spalania osadów bądź odpadów.

Zależnie od sposobu doprowadzania ciepła rozróżnia się zasadniczo nastę­pujące sposoby suszenia i urządzenia do prowadzenia procesu:

1. Suszenie przeponowe:

• suszarka cienkowarstwowa,

• suszarka talerzowa,

• suszarka ze złożem fluidalnym,

Suszenie konwekcyjne:

• suszarka bębnowa,

• suszarka fluidalna,

• suszarka półkowa,

• suszarka taśmowa.

Podczas suszenia osadów ściekowych ulatnia się z nich nie tylko woda, ale

też inne składniki lotne. Gazy, które nie ulegają kondensacji z parą wodną można pozbawić zapachu przez współspalanie w wytwornicach ciepła. Z kolei osad surowy można ogrzewać ciepłem, uwalniającym się przy kondensowaniu oparów. Takie niskotemperaturowe kondycjonowanie osadu oszczędza flokulanty i poprawia stopień odwadniania.

W klasycznym procesie suszenia przewagę uzyskały suszarki przeponowe d konwekcyjnymi, podczas gdy te ostatnie często występują w połączeniu ze spalaniem wysuszonego osadu fekalnego. w piecach półkowych lub ośrodkowych).

III.

Metody biologiczne

Biologiczne metody przeróbki odpadów bazują na rozkładzie substancji orga­nicznych przez zespoły mikroorganizmów. Rozkład ten prowadzi do zmniej­szenia pierwotnej ilości substancji organicznych i może następować w procesie kompostowania z doprowadzeniem powietrza lub przez produkcję biogazu bez dostępu powietrza.

Cel metod biologicznych można z jednej strony określić jako przygotowanie do wykorzystania gospodarczego, z drugiej strony jako metodę utylizacji. Gromadzo­ne oddzielnie odpady organiczne stanowią duży potencjał do gospodarczego wykorzystania, który może być spożytkowany w instalacjach do kompostowania lub fermentacji, lub w układach połączonych. Stosując metody biologiczne do uty­lizacji odpadów resztkowych pozostałych po oddzieleniu surowców wtórnych można osiągnąć, jako alternatywa do spalania, tak zwane zimne ich zobojętnianie zanim zostaną przeznaczone do składowania.

Metody kompostowania

Kompostowanie, podobnie jak składowanie i spalanie należy do klasycznych metod przeróbki odpadów. Jest to metoda uzasadniona z punktu widzenia ekologii, ponieważ składniki organiczne odpadów, których udział stanowi około 40% masy odpadów komunalnych są ponownie wprowadzone do natu­ralnego obiegu materii. W porównaniu z innymi metodami zagospodarowania odpadów kompostowanie prowadzi tylko do niewielkich uciążliwości dla śro­dowiska.

Obok kompostowania odpadów komunalnych, w kompostowniach można przerabiać w sposób zdecentralizowany odpady roślinne i inne organiczne po­chodzące z rolnictwa, ogrodnictwa i z własnych ogródków. W istocie rzeczy, kompostowanie zdecentralizowane, przede wszystkim w gęsto zabudowanych rejonach miejskich, nie może zastąpić technologicznej przeróbki w kompo­stowniach. Natomiast rozwiązanie takie narzuca się na terenach rolniczych.

Podstawy procesu kompostowania

Uwarunkowania materiałowe

Odpady przeznaczone do kompostowania powinny składać się w przewadze z biodegradowanych substancji organicznych i zawierać możliwie małe ilości zanieczyszczeń szkodliwych. Najważniejsze grupy odpadów przydatnych do kompostowania to:

• biologiczne {gromadzone selektywnie odpadki kuchenne i ogrodowe),

• Odpad z ogrodów i parków,

• komunalnopodobne odpady z przemysłu i rzemiosła,

• odpady z kuchni,

• organiczne pozostałości przemysłu spożywczego, oczyszczalni ścieków.

• Osad z oczyszczalni ścieków.

Mieszanie

Urządzenia mieszające do homogenizacji materiału wyjściowego są interesujące przede wszystkim przy kompostowaniu zmieszanych odpadów komunalnych.

Przy kompostowaniu odpadów biologicznych można ich używać równomiernego przemieszania z dodatkami strukturalnymi. W rachubę wcho­dzą urządzenia do mieszania długotrwałego (zbiorniki z mieszaniem, bębny obrotowe i młyny kulowe) oraz do mieszania krótkotrwałego (mieszadło ło­patkowe o podwójnym wale i mieszadła z dwoma ślimakami na jednym wale). Wytworzenie jednorodnej, homogenicznej mieszaniny przy krótkotrwały— mieszaniu zachodzi tym lepiej, im bardziej homogeniczne są mieszane składni­ki. Ujednorodnienie składu może nastąpić albo w wyniku segregacji wstępne i separacji, albo przez mieszanie długotrwałe. Bęben obrotowy zapewnia dobie wyniki uśredniania przy czasie przetrzymania produktu wynoszącym ok. 1 ga­dziny i obrotach w zakresie 13-15 obr./min. Przy zastosowaniu dynamiczne^: kompostowania wstępnego materiał poprawiający strukturę dodaje się bezpośrednio do bębna kompostującego. Przy młynach kulowych dobry efekt zmieszania w bębnie o czasie przebywania 10-15 minut musi być wspomaga-; przez recyrkulację pozostałości z sita, co pozwala osiągnąć dobre rezultat], Mieszadło łopatkowe o podwójnym wale może zapewnić dobre wyniki po jego właściwym dostosowaniu do podlegających wymieszaniu komponentów Urządzenia te są dość czułe na zmiany wilgotności i konsystencji odpadów Jako optymalną graniczną zawartość wody uznano wilgotność mieszanin

0 wartości 55%. O przydatności eksploatacyjnej mieszadła z podwójnym smakiem na jednym wale brak na razie konkretnych informacji. Efekt wymieszania w młynach udarowych jest niezadowalający

Technologia kompostowania

Surowiec przeznaczony do kompostowania po wstępnym rozdrobnieniu powiększenia powierzchni właściwej jest kompostowany wstępnie. Dalej ten rozdrabnia się ponownie i przesiewa. Powstający produkt, tak kompost świeży, jest zdezynfekowany, ale jeszcze nadal biologicznie przetwarzaj Materiał ten zazwyczaj doprowadza się do drugiej fazy, w wyniku kompostu świeżego po ponownym przesianiu otrzymuje się kompost dojrzał Tlenowy rozkład biologiczny jest zasadniczym procesem w każdej kompo­stowni. Przy prowadzeniu procesu kompostowania powinny być następujące wymagania:

• przyspieszenie procesu przez optymalizację warunków rozkładu,

• sterowanie procesem w kierunku tlenowym,

• kontrola emisji.

Metody beztlenowe

Urządzenia wytwarzające biogaz stosowano tylko w gospodarstwach rolnych do przetwarzania odchodów zwierzęcych. Obecnie ich zastosowanie są również do beztlenowej stabilizacji osadów ściekowych w miejskich oczyszczalniach ścieków i do oczyszczania ścieków silnie zanieczyszczonych związkami organicznymi. Organiczne frakcje odpadów komunalnych jeśli były przetwarzane biologicznie, to tylko w warunkach tlenowych, głównie przez kompostowanie. Po osiągnięciu wyraźnego postępu w dziedzinie oczyszczania ścieków w wyniku opracowania na początku lat osiemdziesiątych wydajnego reaktora beztlenowego, rozpoczął się rozwój produkcji biogazu z odpadów

stałych i półpłynnych. W porównaniu do kompostowania fermentacja wymaga znacznie mniej miejsca, nie powoduje emisji zapachów, natomiast zapewnia zysk energetyczny i elastyczne możliwości realizacyjne.

Sukces zastosowania technologii biogazu zależy od uwzględnienia zróżnicowania lokalizacji odpadów. Obecnie powstaje 10 milionów ton rocznie organicznych odpadów poprodukcyj­ne w przemyśle spożywczym i w przemyśle napojów).

Kompostowanie tych odpadów bezpośrednio u ich wytwórców jest wykluczone częściowo przez dużą zawartość wody i częściowo przez wysokie zapotrzebowanie powierzchni. Spalanie prowadziłoby wprawdzie do niezwykle wielkiej redukcji objętości, jednakże pod warunkiem wysokich nakładów i technicznych i energetycznych. Beztlenowe przemiany w miejscu powstawania narzucają się jako ekonomiczne rozwiązanie dla producentów, ze względu na niewielkie zapotrzebowanie i redukcję objętości przy równoczesnym wytwarzaniu energii.

Atrakcyjna siała się również dla mieszkańców fermentacja odpadów biologicznych gospodarstw domowych w aspekcie pozyskiwania energii i unikania uciążliwości zapachowych. Po obszernych badaniach naukowych w latach osiemdziesiątych wystarczająco udowodniono techniczne możliwości wykonania komór fermentacyjnych odpadów stałych. Różne koncepcje urządzeń a stadium instalacji pilotowych i pracują skutecznie w skali pełno technicznej.

---