Klasyfikacja systemów kompostowania wg typu reaktora: 1) Systemy niereaktorowe (otwarte): bez przemieszczania odpadów w złożu – kompostowanie w pryzmach statycznych zadaszonych z regulowanym napowietrzaniem (metoda Komps, Hangar), kompostowanie w pryzmach z napowietrzaniem (typ Heidenheim, Biotank, Gwda), kompostowanie w technologii Brikollare w brykietach). z przemieszczaniem odpadów w złożu – kompostowanie w pryzmach przerzucanych

(metoda Dynacomp, Wendelin), kompostowanie w pryzmach przerzucanych, z napowietrzaniem. 2) Systemy reaktorowe (zamknięte): o przepływie pionowym (wieże)- kompostowanie w wieżach z piętrami, kompostowanie w wieżach bez pięter. o przepływie poziomym (bębny, zbiorniki) – skrzyniowe, kompostowanie tunelowe, kompostowanie komorowe i kontenerowe, kompostowanie

bębnowe.

Systemy niereaktorowe (otwarte):

-kompostowanie bez przemieszczania odpadów

-kompostowanie z przemieszczaniem odpadów

Systemy reaktorowe:

-w reaktorach o przepływie pionowym (wieże)

-w reaktorach o przepływie poziomym (bębny i zbiorniki)

wartość opałowa- jest to ilość ciepła wydzielana przy spalaniu jednostki masy lub jednostki objętości paliwa przy jego całkowitym i zupełnym spalaniu, przy założeniu, że para wodna zawarta w spalinach nie ulega skropleniu, pomimo że spaliny osiągną temperaturę początkową paliwa.

Zgazowanie – proces technologiczny polegający na przeprowadzeniu paliwa stałego lub płynnego o dużej zawartości węgla w paliwo gazowe w wyniku rozkładu termicznego wobec kontrolowanej ilości powietrza lub pary wodnej. W trakcie procesu paliwo ulega częściowemu spaleniu. Zgazowaniu najczęściej poddaje się węgle kopalne, ropę naftową i biomasę.

Fermentacja metanowa jest to zespół beztlenowych procesów biochemicznych, w których wielkocząsteczkowe substancje organiczne (głównie węglowodany, białka i tłuszcze) są rozkładane do alkoholi lub niższych kwasów organicznych oraz metanu, dwutlenku węgla i wody.

biologiczne przetwarzanie odpadów- polega na celowym wykorzystaniu mikrobiologicznych procesów przemiany materii do uzyskania rozkładów lub przekształcenia zawartych w odpadach substancji organicznych w produkty (najczęściej kompost) który można zawrócić do naturalnego obiegu materii. Może być ono prowadzone w warunkach tlenowych (kompostowanie) lub beztlenowych (fermentacja metanowa) a także w procesach będących kombinacją obu tych technologii. Procesy biologicznego przetwarzania odpadów w odróżnieniu od procesów termicznych przebiegają w znacznie dłuższym czasie i w temp. niższej niż 80°C, stąd często nazywa się je procesami zimnymi. Najważniejszą zaletą procesów biologicznych jest nieskomplikowana technologia która charakteryzuje się małą awaryjnością i stosunkowo niskimi kosztami. Duże znaczenie ma też fakt, że w procesach biologicznego przetwarzania odpadów nie powstają niebezpieczne dla środowiska substancje chemiczne oraz nie wydzielają się duże ilości gazów odlotowych.

Piroliza- proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami utleniającymi. Jest procesem wysokotemperaturowym, bezkatalitycznym (katalizator obniża jedynie temperaturę o kilkadziesiąt stopni, więc jest to nieopłacalne).

Biogaz, gaz wysypiskowy - gaz palny, produkt fermentacji anaerobowej związków pochodzenia organicznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego, biomasa) a częściowo także ich rozpadu gnilnego, powstający w biogazowni. W wyniku spalania biogazu powstaje wbrew przekonaniom tyle samo tlenków azotu, co w przypadku spalania paliw kopalnych.

Recykling organiczny – to obróbka tlenowa, w tym kompostowanie, lub beztlenowa odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów, w wyniku której powstaje materia organiczna lub metan.

proces termiczny- to przemiana lub zbiór przemian określonych parametrami termicznymi (p, t, v). Z procesem tym nierozerwalnie związane jest zjawisko przepływu ciepła co pozwala podzielić procesy termiczne na endo-i egzotermiczne, tj. z doprowadzaniem ciepła jak i jego odprowadzaniem. Nie ma i nie może być mowy o wyznaczeniu granicy (temperatury) poniżej której proces nie jest procesem termicznym, a przekroczenie której pozwala uznać proces taki za termiczny.

Niekonwencjonalne źródła energii: siła wiatru, energia słoneczna, zasoby geotermiczne - jest to wykorzystanie energii pozyskiwanej z gorących źródeł i gejzerów, pływy morskie - ich energię wytwarza się dzięki zaporom zamykającym ujście do rzeki zatoki morskiej, energia termoelektryczna - wytwarzana jest dzięki wykorzystaniu różnic temperatur między wodami powierzchniowymi a głębinowymi oceanów, energia biogazów - jest to energia wytwarzana na bazie gnojowicy lub wysypisk śmieci, energia termojądrowa - jest to energia wytwarzana w czasie reakcji spalania wodoru, energia z łupków i piasków bitumicznych - jest to energia produkowana na bazie zawartego w tych surowcach oleju mineralnego, z którego otrzymuje się benzynę i olej opałowy.

Ujęcia wód: podziemnych-ciągi drenażowe, studnie kopane (szybowe), studnie abisynki, studnie głębinowe, powierzchniowych- ujęcia wód źródlanych, ujęcia brzegowe, ujęcia nurtowe, ujęcia jazowe, u. zatokowe, u. wód stojących.

Technologie zmniejszające emisję antropogeniczną CO2 do atmosfery, ze źródeł stacjonarnych: - pierwotne (metoda w której nie dochodzi do emisji), - wtórne (technologie wychwytywania CO₂ z gazów spalinowych i unieszkodliwianie). Wychwyt ze spalin: 1) Etapy: - osuszanie gazów spalinowych, - kompresja, - chłodzenie. Cechy: - nadaje się do strumieni gazu zawierającego więcej niż 90% CO₂, -opłacalne w spalaniu paliwa w czystym tlenie, -kosztowny. 2) Absorpcja w roztworach alkalicznych. Problemy: - reakcja silnie endotermiczna, - konieczność korzystania z alternatywnych źródeł energii. 3) Absorpcja w aminach (monoetanoloaminie). 4) Sorpcja na/w oliwinie: - proces przebiega naturalnie, - wolny proces. 5) Sorpcja na materiałach węglowych. 6) Sorpcja na materiałach zeolitowych: - odporne chemiczne, termiczne. 7) Wychwyt membranowy: materiały (octan celulozy, nanomateriały węglowe, poliimidy, poliwęglany), zalety: niskie koszty obsługi, wysoka cena membran, mogą pracować przy dużych strumieniach gazów, mogą pracować przy wysokiej zawartości CO₂. 8) Metody biologiczne: - tanie, lecz wolne, - algi można przetworzyć na alkohole i węglowodory.

wskaźniki oceny wody: temperatury, oznaczenie barwy, oznaczenie mętności, pomiar przewodności, oznaczenie zapachu, oznaczanie potencjału redox (BZT, ChZT)

systemy oczyszczania spalin ze spalania odpadów: System odpylania spalin (elektrofiltr lub filtry tkaninowe). Układ usuwania gazów kwaśnych. Dozowanie koksu aktywnego (węgla aktywnego). System redukcji tlenków azotu.

Spalanie - reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.

Kwasy fulwowe- org, zw, chemiczne o charakterze kwasowym stanowiące część frakcji organicznej gleby, (obok kwasow humusowych i humin). Zbudowane są z pierścieni aromatycznych zawierających liczne kwasowe grupy funkcyjne(fenole i karboksylowe) i łańcuchy boczne powiazane wiazaniami wodorowymi i silami van der Waalsa.

kwasy huminowe - grupa związków o różnych właściwościach wśród których wyróżnia się: kwasy hymatomelanowe - trudno rozpuszczalne w wodzie zaś łatwo w alkoholu, mają barwę brunatną, występują najczęściej w postaci koloidów, kwasy huminowe brunatne, kwasy huminowe szare.

Zalety:

-niska zawartość sub toksycznych w gazach odlotowych

-nie następuje porywanie cząstek ciała stałego do fazy gazowej

-niska temp procesu powoduje mniejszą korozję urządzeń

-niska temp umożliwia odzyskiwanie materii niezłożonych ze stałych produktów

-łatwiejsza kontrola procesu ze względu na endotermiczny charakter

-duża elastyczność w zakresie składu (stałe, płynne) oraz stosowanej skali (duża, mała)

-możliwość magazynowania produktów i wykorzystania w późniejszym czasie

współczesne technologie termicznej utylizacji odpadów : 1.Piroliza i dopalenie gazów pirolitycznych. Wymaga bardzo dokładnego oczyszczenie spalin od zanieczyszczeń. 2. Spalenie w piecu obrotowym z dopaleniem spalin w termoreaktorze. Wymaga sprawnych systemów odpylających i sprawnego oczyszczenie spalin i ścieków. 3. Spalanie odpadów w piecu z paleniskiem rusztowym stałym lub ruchomym. Bardzo uciążliwe w eksploatacji. Technika stosowana jedynie w dużej skali. Wymaga wielostopniowego systemu oczyszczania spalin. 4.Współspalanie w piecach cementowych. Problematyczne oczyszczenie spalin oraz zanieczyszczenie produktu końcowego. 5. Współspalanie w urządzeniach energetycznych. Problem z oczyszczeniem spalin oraz zwiększeniem się toksyczności popiołów. 6. Spalanie w piecach fluidalnych. Wymaga przygotowania ujednorodnionego materiału do spalania o stabilnej wartości opałowej, sprawnego odpylenia i oczyszczania spalin. 7. Termiczne niszczenie w urządzeniach mikrofalowych. Technologia opracowana głównie dla odpadów szpitalnych i stabilnych termicznie odpadów organicznych - w tym PCBs. 8. Termiczne niszczenie w plazmie. Metoda najwłaściwsza dla wysokotoksycznych odpadów, takich jak np. gazy bojowe, czy bardzo stabilne termicznie trujące związki chemiczne. 9) kompostowanie biomasy jest procesem przerobu frakcji organicznej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego na masę próchniczą w wyniku biorozkładu, proces ten dotyczy głównie odpadów spożywczych. 10) fermentacja beztlenowa biomasy z odzyskaniu biogazu posiada dwie odmiany: mokrą i suchą. 11) procesy termiczne (utylizacja termiczna i mineralizacja) wiążą się z powstawaniem emisji gazowych i oczyszczaniem gazów odlotowych.

procesy biologiczne w kompostowaniu: W kompostowaniu zachodzą równolegle 2 procesy biochemiczne:

* mineralizacji ( utleniania substancji organicznej do dwutlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów, fosforanów i innych składników w najwyższym stopniu utleniania. Są to reakcje egzotermiczne, które wywołują proces samozagrzewania się pryzm)

* humifikacja ( syntezy składników rozkładu w wielocząsteczkowe substancje próchnicze).

Fazy procesu kompostowania: etap 1 (wstępnego kompostowania) trwa do kilku dni, etap niskotemperaturowy- mezofilny lub wzrostu temperatury, obejmuje procesy hydrolizy i utleniania substancji organicznej, następuje szybki rozwój mikroorganizmów, degradujących łatwo degradowaną materię organiczną, etap 2 (intensywnego kompostowania)trwa od kilku dni do kilku tygodni, etap wysokotemperaturowy – termofilny, temp. może osiągać wartość 70-80°C, rozwijają się mikroorganizmy typowo termofilne (bakterie, promieniowce i grzyby) zdolne do degradacji polimerycznej materii organicznej, produktami rozkładu są NH , CO i H O, wysoka temperatura przyspiesza rozkład białek, tłuszczów i złożonych węglowodorów takich

jak celuloza i hemiceluloza. Etap 3 (przemian) trwa od 20 do 35 dni, faza schładzania, w której temp. spada do 40°C, dominują fakultatywne termofile i termotolerancyjne. rozkład opornych substancji chemicznych, zmniejszenie objętości kompostu. Etap 4 (dojrzewania kompostu) trwa nawet kilka miesięcy, formułowanie się kompostu, dominują znów mikroorganizmy mezofilne. Tworzy się stabilny humus, kompost wychładza się.

Czynniki wpływające na przebieg procesu kompostowania: - odpowiedni skład chemiczny materiału wyjściowego, - dobre napowietrzenie materiału w czasie całego procesu, a szczególnie w początkowym okresie, - odpowiednia zawartość wody w kompostowanym materiale, utrzymana przez cały okres procesu, - stosunek C/N materiału wyjściowego, - odpowiednia dla procesu temperatura w masie kompostowej, - utrzymanie odpowiedniego pH w masie kompostowej, -składniki mineralne: fosfor, potas, wapń, siarka, magnez, i tak zwane pierwiastki śladowe, - inne czynniki, np. zawartość soli która utrudnia i spowalnia proces.

1.liczba i rodzaj mikroorganizmów (bakterie, grzyby, promieniowce, pierwotniaki, wrotki)

2.skład chemiczny surowca-obecność substancji pokarmowych (zawartość substancji organicznych, stosunek C/N)

3.stężenie tlenu

4.odczyn środowiska

5. stopień rozdrobnienia materiału (porowatość i wolna przestrzeń powietrzna)

6.wilgotność kompostowanego materiału

7.temperatura

etapy fermentacji metanowej: Faza I – hydrolityczna. Związki organiczne (białka, węglowodany, tłuszcze) podlegają reakcjom hydrolizy przy udziale enzymów bakterii z grupy względnych beztlenowców Streptocoscus, Enterobacterium). Powstają substancje rozpuszczalne w wodzie:

- cukry proste z węglowodanów (celulozy, skrobi, sacharozy, pektyn, hemiceluloz);

- glicerol, cholesterol i wyższe kwasy tłuszczowe (od C15) z tłuszczów, lipidów, trójglicerydów;

- aminokwasy z białek prostych i złożonych.

Faza II - acidogenna (kwaśna)

Produkty hydrolizy przetwarzane są przez fakultatywne bakterie acidogenne do prostych kwasów organicznych (mrówkowego, octowego, propionowego, masłowego, walerianowego, kapronowego), alkoholi (metanolu, etanolu), aldehydów oraz wodoru i dwutlenku węgla. Powstaje również H2S i NH3. Bakterie fazy kwaśnej zużywają przypadkowo wprowadzony do procesu tlen stwarzając dogodne warunki do rozwoju obligatoryjnych beztlenowców.

Faza III - octanogenna

Kwasy organiczne rozkładane są do kwasu octowego dzięki współpracy różnych gatunków bakterii. Methanobacterium suboxydans są odpowiedzialne za rozkład kwasu walerianowego do kwasu propionowego, natomiast Methanobacterium propionicum za rozkład kwasu propionowego do octowego. Rozkład kwasów tłuszczowych, alkoholi oraz kwasów organicznych powoduje uwalnianie wodoru, który działa niekorzystnie na bakterie fazy octanogennej. Niezbędna jest więc symbioza z autotroficznymi bakteriami metanowymi zużywającymi wodór.

Faza IV- metanogenna

Bakterie metanowe przetwarzają produkty poprzednich faz: kwas octowy, dwutlenek węgla i wodór na metan. Zdecydowana większość metanu (72%) powstaje w wyniku rozkładu kwasu octowego przez bakterie heterotroficzne według reakcji:

CH₃COOH → CH₄ + CO₂

Pozostała część (28%) jest produktem redukcji dwutlenku węgla przez bakterie autotroficzne:

CO₂ + 3H₂ → CH₄ + H₂O

Wady i zalety fermentacji mezo- i termofitowej: 1) Zalety Fermentacja mezofilowa: stabilne prowadzenie procesu, małe zapotrzebowanie na energię procesową, Fermentacja termofitowa: wyższy o ok. 10% stopień rozkładu, większa szybkość rozkładu, pełna higienizacja produktu. 2) wady f. mezofilowej: brak pełnej higienizacji produktu, f. termofitowej: wrażliwość na wahania, temperatury i stężenia, czasami mniejsza produkcja energii netto, niekiedy gorsza jakość ferment atu, większa emisja odorów, większa odporność właściwa osadu.

parametry wpływające na przebieg procesu fermentacji:- obecność drobnoustrojów- w beztlenowym metanowym rozkładzie biomasy biorą udział trzy grupy bakterii: kwasowe, octanowe,

metanowe, - wilgotność- wpływa na szybkość biologicznego rozkładu biomasy, wyróżnia się fermentację mokrą, półsuchą i suchą, - temperatura- Wzrost temperatury powoduje przyśpieszenie reakcji hydrolizy oraz wytwarzania metanu, rozróżnia się fermentacje: psycho- (od 5 do 25˚C), mezo-( 25 - 45˚C) i termofilową (50 – 60^oC), - wielkość cząstek materii poddawanej fermentacji- Dzięki rozdrobnieniu materiału można skrócić czas rozkładu, przez co można więc zastosować mniejsze komory fermentacyjne, minusem może być przesuszenie, - odczyn środowiska (pH)- wpływa na wydajność i stabilność tworzenia metanu, - zawartość (stężenie) substancji pokarmowych- Do prawidłowego i całkowitego rozkładu biomasy wymagane są odpowiednie ich proporcje w stosunku do węgla, - zawartość (stężenie) związków toksycznych.