Metody gromadzenia odpadów stałych, stosowane technologie i procesy unieszkodliwiania odpadów komunalnych i przemysłowych

Odpady są to zużyte przedmioty oraz substancje stałe i ciekłe powstające w związku z bytowaniem człowieka lub działalnością gospodarczą, nieprzydatne w miejscu i czasie w którym powstały i uciążliwe dla środowiska.

KLASYFIKACJA ODPADÓW:

1. Podział encyklopedyczny:

• odpady użytkowe tzn. nadające się do wykorzystania jako materiał wyjściowy do produkcji innych wyrobów

• odpady nieużytkowe nie nadające się do zastosowania w produkcji a jedynie jako surowce wtórne do przeróbki lub unieszkodliwiania

2. Podział odpadów ze względu na możliwości ich wykorzystania:

• odpady przejściowe-pozostałości poprodukcyjne, które mogą być ponownie użyte w danym lub innym obiegu produkcyjnym po nieznacznych procesach przetwórczych

• odpady końcowe tzn. nadające się tylko do unieszkodliwiania

3. Podział odpadów ze względu na pochodzenie:

• odpady komunalne tzn. pochodzące z gospodarstw domowych ulic, placów, zakładów usługowych ,rzemieślniczych

• odpady przemysłowe tzn. pochodzące z technologicznych procesów produkcyjnych wraz z odpadami bytowo gospodarczymi z terenu zakładów przemysłowych

• rolnicze tzn. pochodzące z zakładów rolniczych a w szczególności z dużych ferm hodowlanych

4. Podział odpadów według dominującego składnika:

• mineralne

• niemetaliczne

• metaliczne

• komunalne

5. Podział ze względu na szkodliwość:

• odpady nieszkodliwe (ok.80%)

• odpady częściowo szkodliwe (ok.18%)

• odpady specjalne tzn. szczególnie niebezpieczne i groźne dla środowiska (ok. 0,5%)

Odpady komunalne to odpady powstające w gospodarstwach domowych a także odpady nie zawierające odpadów niebezpiecznych, pochodzących od innych wytwórców odpadów, które ze względu na swój charakter lub skład są podobne do odpadów powstających w gospodarstwach domowych (Dz.U. z 2001 r. Nr 62, poz. 628)

Odpady komunalne stałe (OKS) są bardzo zróżnicowane pod względem składu fizycznego i chemicznego. Zależy on głównie od wyposażenia budynków w urządzenia techniczno-sanitarne (głównie sposobu ogrzewania), rodzaju zabudowy, stopy życiowej mieszkańców. Najczęściej odpady komunalne w Polsce zawierają ok. 40-50% substancji organicznych.

Składniki zawarte w odpadach komunalnych, głównie organiczne, ulegają przemianom biochemicznym i oddziałują na środowisko poprzez produkty rozkładu: dwutlenek węgla, amoniak, siarkowodór, metan, azotany, azotyny, siarczany i inne. Odpady komunalne stwarzają zagrożenie dla środowiska także ze względu na możliwość skażenia powietrza, wód gruntowych, i powierzchniowych mikroorganizmami chorobotwórczymi, dla których stanowią pożywkę. Ponadto na wysypiskach odpadów komunalnych panują dobre warunki dla żerowania much, gryzoni i ptaków, które mogą przenosić na inne tereny zarazki chorób, np.: duru brzusznego, paraduru, tężca, czerwonki.

Charakterystyka odpadów komunalnych stałych (OKS)

Do najważniejszych niekorzystnych cech odpadów komunalnych zalicza się:

• Znaczną zmienność ilościowo-jakościową w cyklu wieloletnim, rocznym i w poszczególnych porach roku,

• Dużą niejednorodność składu surowcowego (morfologicznego) i chemicznego stałych odpadów komunalnych, zarówno w postaci mieszanej ( bez selektywnej zbiórki), jak i pozostałości po selektywnej zbiórce lub mechanicznym sortowaniu,

• Potencjalne zagrożenie zakażeniem (higieniczno-sanitarnym) związane z obecnością drobnoustrojów chorobotwórczych w:

-mieszanych odpadach komunalnych,

-selektywnie gromadzonej frakcji mokrej lub w odpadach kuchennych,

-ciekłych odpadach komunalnych (z osadników gnilnych, w osadach ściekowych i innych odpadach z oczyszczania ścieków),

• Niestabilność, podatność na zagniwanie i wydzielanie uciążliwych odorów frakcji organicznej (mokrej) zawartej w odpadach , zarówno w miejscu powstawania, gromadzenia, jak i podczas utylizacji lub unieszkodliwiania,

• Obecność odpadów niebezpiecznych, tj. chemikaliów domowych, przeterminowanych leków, zużytych świetlówek, baterii itp.

• Zanieczyszczenie poszczególnych składników odpadów komunalnych (frakcji, surowców, materiałów) substancjami niebezpiecznymi organicznymi i nieorganicznymi (głównie metalami ciężkimi ) , co generalnie wynika z niskiej jakości materiałów stosowanych w gospodarce, niskiego stopnia przetworzenia i oczyszczenia surowców, przestarzałych technologii przemysłowych oraz zanieczyszczenia środowiska w Polsce, głównie na skutek emisji przemysłowych pyłów i gazów do powietrza atmosferycznego i gleb (opad pyłów).

Analizując odpady komunalne (w Polsce) jako potencjalne źródło surowców wtórnych można w nich wyróżnić cztery zasadnicze grupy:

• Traktowane realnie jako surowce wtórne produkty niekonsumpcyjne, takie jak papier, tworzywa sztuczne, szkło, metale, tekstylia, stanowiące ok. 30% masy odpadów,

• Rzadko traktowane jako surowce wtórne odpady kuchenne z przygotowania posiłków, resztek pożywienia itp., stanowiące ok. 50% masy odpadów.

• Nie rozważane na ogół jako potencjalne surowce wtórne odpady paleniskowe z ogrzewania sezonowego mieszkań, głównie popiół i żużel, stanowiące do 20% masy odpadów,

• Inne odpady o wątpliwej wartości surowcowej, występujące sporadycznie lub nieprzydatne do recyklingu ze względu na bezpieczeństwo ekologiczne, np. chemikalia i pozostałości z porządków domowych.

Informacja dotycząca ilości odpadów, jakie powstają na terenie miasta, dla którego projektuje się zakład unieszkodliwiania, stanowi podstawową wielkość wyjściową i należy ją określić możliwie najściślej. Sprawą istotną dla zamierzonej inwestycji jest opracowanie prognozy nagromadzenia odpadów na okres, w którym obiekt ma spełnić swoje zadania.

Wartość ta jest często określana przez zleceniodawcę, a więc przedsiębiorstwo zajmujące się usuwaniem odpadów w mieście. Trzeba tu powiedzieć, że w obecnie istniejących zakładach unieszkodliwiania (tj. wysypiskach) rzadko stosuje się ważenie przywożonych odpadów.

Zmierzone wskaźniki nagromadzenia odpadów są zróżnicowane, podobnie jak inne właściwości technologiczne. Dla trzech wymienionych charakterystycznych środowisk w miastach mają one średnie wartości.

Odpady przemysłowe stanowią ponad 90% całkowitej ilości odpadów powstających w Polsce.

Odpady przemysłowe to uboczne produkty działalności człowieka, powstające na terenie zakładu przemysłowego i niepożądane w miejscu ich powstawania. Są szkodliwe lub uciążliwe dla środowiska. Zalicza się do nich oleje, opakowania, żużel i popiół, odpady mineralne, odpady metaliczne. Mają bardziej jednorodny skład niż odpady komunalne. Najwięcej odpadów wytwarzają: energetyka, górnictwo i przemysł metalurgiczny Są to przede wszystkim:

• odpady górnicze, głównie skalne, z kopalń podziemnych i odkrywkowych;

• szlamy poflotacyjne i odpady popłuczkowe przetwórstwa węglowego, siarkowego,
  miedziowego i cynkowo-ołowiowego;

• popioły lotne i żużle z elektrowni i elektrociepłowni.

Podział odpadów przem. według dominującego składnika:

• metaliczne zagospodarowane prawie w 100%,

• mineralne wykorzystywane rezerwa dla przemysłu budowlanego i rolnictwa,

• niemetaliczne, należą tu: odpady przemysłu spożywczego(kości, tłuszcze),

• produkcji rolno-hodowlanej (słoma zbożowa, słoma roślin oleistych, włosie, pierze),

• przemysłu chemicznego: tworzywa sztuczne, guma, odpady petrochemiczne),

• przemysłu materiałów budowlanych (stłuczka szklana),

• przemysłu lekkiego (włókno, skóra, tekstylia),

• przemysłu drzewnego i papierowego,

• komunalne.

Stosunkowo niski poziom technologiczny większości krajowych zakładów przemysłowych, brak środków finansowych na zagospodarowanie odpadów, nie­spójna polityka ekologiczna państwa oraz słaba świadomość społeczeństwa były dotychczas przyczyną powstawania znacznych ilości odpadów.

O ilości i składzie odpadów przemysłowych można wnioskować już na pod­stawie profilu danej gałęzi przemysłu lub rodzaju i wielkości produkcji, postępu technicznego, stopnia rozwoju gospodarki odpadami. Największa masa odpadów powstaje z wydobycia i uzdatniania kopalin. Specyficzną grupę odpadów przemysłowych stanowią odpady niebezpieczne. Odpady niebezpieczne stanowią ok. 3,5% masy odpadów przemysłowych.

Unieszkodliwianie odpadów przemysłowych w Polsce prowadzone jest obecnie na stosunkowo małą skalę i odbywa się przede wszystkim w instalacjach przemysłowych pracujących na potrzeby zakładów - właścicieli tych instalacji. Wolny rynek usług w tym zakresie dopiero powstaje. Z ogólnej masy wytworzonych odpadów przemysłowych w 1997 r. unieszkodliwiono jedynie ok. 0,3 min ton (0,2%). Wskaźnik ten utrzymuje się na podobnym poziomie od kilku lat. Natomiast w grupie odpadów niebezpiecznych unieszkodliwia się nieco ponad 0,2 min ton, co stanowi ok. 5,2% tych odpadów wytworzonych w 1997 roku.

Wykorzystanie surowców odpadowych stale wzrasta i jest spowodowane:

• wzrastającym zapotrzebowaniem na surowce oraz coraz większymi trudnościami w ich pozyskiwaniu ze źródeł naturalnych,

• znacznym zmniejszeniem zużycia energii przy procesach technologicznych, np. uzyskanie stali ze złomu wymaga o 75% mniej energii niż z rudy żelaza,

• wprowadzenie ponownie do działalności gospodarczej surowców odpadowych wiąże się z niskimi kosztami (gromadzenia, transportu, wstępnej przeróbki).

Kierunki wykorzystania odpadów to: produkcja celulozy, papieru, opakowań, węgli drzewnych, płyt pilśniowych Furfurolu, kalafonii, wypełniaczy, proszków polerskich, wytop żelazostopów itp.

Wszystkie odpady przemysłowe z uwagi na określone kierunki zagospodarowania przyrodniczego, dzieli się na:

• masy mineralne - zawierające znikome części substancji organicznej, wykazujące słabą
  aktywność biologiczną,

• masy organiczno-mineralne - w których silnie rozproszone kaloidy organiczne są
  zespolone z koloidami mineralnymi tworząc kompleks organiczno-mineralny (zawierają 1-
  15% substancji organicznej).

• masy organiczne - w których zawartość substancji mineralnej może być duża (nawet do
  85%), lecz substancja organiczna decyduje tu o właściwościach całej masy.

Przydatność odpadów przemysłowych do zagospodarowania przyrodniczego jest ograniczona. Oprócz zawartości części organicznych, wyznaczają ją właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne substancji budującej odpad, a wśród nich przede wszystkim: -skład granulometryczny,

• wielkość i charakter zasolenia,

• zawartość substancji toksycznych tzw. „czarnych" oraz radioaktywnych.

Sortowanie może być ręczne lub mechaniczne, oba te sposoby mogą być połączone ze sobą. Celem sortowania odpadów jest odzysk np. papieru, szkła, tworzyw sztucznych, metali.

Wybór techniki sortowania zależy od:

1. jakości dostarczonych odpadów

2. ukierunkowaniu selekcji np. na biotynę, surowce wtórne.

Mechaniczne sortowanie odpadów komunalnych może być stosowane w celu:

1. wydzielania z odpadów poszczególnych składników użytkowych w celu ich dalszej przeróbki

2. wydzielania z odpadów mieszanych w celu ich dalszego wykorzystania w postaci przetworzonej np.

- przy sortowaniu na mokro odpadów papierowych otrzymujemy pulpę papierową, z której następnie można produkować karton lub papę.

Procesy jednostkowe mechanicznego sortowania odpadów można podzielić na 4 podstawowe grupy:

1. procesy, w których uzyskuje się zwiększenie powierzchni właściwej odpadów np. rozdrobnienie,

2. procesy, w których uzyskuje się zmniejszenie powierzchni właściwej odpadów np. zagęszczenie, prasowanie,

3. procesy rozdzielania odpadów według wielkości ziaren- przesiewanie,

4. procesy sortowania według rodzaju materiału np. magnetyczne wydzielanie metali.

Zalety sortowania odpadów komunalnych:

• odzysk tych składników, na które jest zbyt,

• zmniejszenie ilości odpadów wymagających unieszkodliwienia, a przez to ograniczenie rozbudowy istniejących lub budowy nowych zakładów unieszkodliwiania pomimo wzrostu nagromadzenia odpadów,

• zmianę składu odpadów tak aby można zwiększyć wydajność zakładów unieszkodliwiania.

Najprostszą metodą postępowania z odpadkami jest po prostu wyrzucenie ich na wysypisko.

Na wysypiskach uporządkowanych można składować :

• odpady bytowo-gospodarcze

• odpady rolnicze

• odwodnione osady ściekowe

• żużel, popiół, klinkier (nie zawierające pierwiastków radioaktywnych)

• gruz budowlany

• odpady wielkogabarytowe

Natomiast zabrania się składowania odpadów:

• powstających w wyniku prac naukowo-badawczych, rozwojowych lub działalności dydaktycznej, które nie są zidentyfikowane i których oddziaływanie na środowisko jest nieznane

• opon i ich części, z wyłączeniem opon rowerowych i opon o średnicy zewnętrznej większej niż 1400mm

• zakaźnych(medycznych i weterynaryjnych), płynnych, radioaktywnych, naftopochodnych, toksycznych

• o właściwościach wybuchowych, żrących, utleniających, łatwopalnych

Jednak wielkie hałdy śmieci na wysypisku są nieestetyczne, a ich sąsiedztwo jest szkodliwe dla zdrowia. Dlatego też, odpady poddawane są procesom unieszkodliwiania czyli przekształcenia biologicznego, fizycznego lub chemicznego w celu doprowadzenia ich do stanu , który nie stwarza zagrożeń dla życia lub zdrowia ludzi oraz dla środowiska.

Dwiema głównymi metodami zmniejszania objętości zajmowanej przez śmieci są proszkowanie i spalanie.

PROSZKOWANIE to proces mechaniczny, w którym odpady są zgniatane i mielone. Duże maszyny proszkujące potrafią przerobić w ciągu godziny do 70 ton śmieci.

SPALANIE to inaczej termiczne przekształcanie odpadów. Spalanie śmieci w temperaturze pomiędzy 750 a 1000 stopni C w specjalnym piecu jest najskuteczniejszą metodą zmniejszania ich objętości, tak więc w wyniku spalania objętość odpadów redukuje się do około 10%, a ich masę do około 35% wartości początkowej.

Ponadto osiąga się:

• termiczną destrukcję i redukcję substancji szkodliwych zawartych w odpadach,

• neutralizację stałych i gazowych produktów spalania,

• pozyskanie energii zawartej w odpadach.

Największą wadą spalania odpadków jest to, że przy okazji produkuje się poważne ilości sadzy i dymu, które są niekorzystne dla środowiska. Doświadczenia najnowocześniejszych spalarni odpadów komunalnych wykazały, że możliwe jest prowadzenie procesu spalania tak, aby nie stanowił on zagrożenia dla środowiska. W tym celu określono następujące wymagania:

• odpowiedni strumień, właściwa temperatura oraz aktywny sposób rozdziału powietrza pierwotnego, wysoko wzbogaconego tlenem,

• zapewnienie odpowiedniego wymieszania spalonej masy, co gwarantuje udział nie spalonych części w żużlu,

• ukształtowanie przestrzeni komory paleniskowej (zapewniającej właściwe wymieszanie niedopalonych spalin i powietrza wtórnego), aby w najbardziej niedogodnych warunkach pracy temperatura spalin wynosiła co najmniej 850 stopni, a czas przebywania spalin w tej temperaturze był odpowiednio długi (więcej niż 2 sekundy), przy minimalnej zawartości tlenu 6%, z automatyczną kontrolą przebiegu procesu za pomocą kamery termowizyjnej,

Oprócz wyżej wymienionych działań, niezbędnym warunkiem dla zachowania bezpieczeństwa dla środowiska podczas eksploatacji spalin, jest zastosowanie wysokosprawnego węzła oczyszczania oraz neutralizacji gazów spalinowych.

Dlatego też nowoczesne wymogi stawiane procesowi termicznego przekształcania odpadów wymuszają nie tylko dobór technologii do przewidywanego rodzaju spalanych odpadów, ale i pełną kontrolę procesu oraz wyposażenie w urządzenia do przerobu i unieszkodliwiania stałych i ciekłych produktów spalania (żużli, pyłów, popiołów, pozostałości poreakcyjnych).

Termiczne przekształcenie odpadów może być prowadzone w:

• instalacjach z paleniskami rusztowymi,

• piecach obrotowych,

• instalacjach do spalania, w różnych odmianach warstwy fluidalnej,

• układach z wykorzystaniem procesu quasi-pirolizy.

Natomiast tradycyjne i tanie unieszkodliwianie odpadów niebezpiecznych, takie jak bezpośrednie wypełnianie terenu czy gromadzenie odpadów w zbiornikach retencyjnych, są obecnie coraz częściej zastępowane ponownym wykorzystaniem, obróbką chemiczną, fizyczną czy biologiczną oraz spalaniem.

Do spalania odpadów niebezpiecznych stosuje się cztery podstawowe konstrukcje urządzeń:

• komory spalania z wtryskiwaniem odpadów ciekłych,

• piece obrotowe z dopalaczem,

• piece trzonowe,

• komory spalania ze złożeniem fluidalnym.

Doskonale wiemy, że odpady były, są i będą i możemy w życiu codziennym przyczynić się tylko do redukcji zanieczyszczeń, poprzez sortowanie śmieci i rezygnację z kupowania żywności w dużych, nierozkładalnych opakowaniach, co pozwoli na istotne ograniczenie śmieci.

Obecnie coraz większe znaczenie ma współspalanie odpadów w paleniskach przemysłowych:

• elektrowni i elektrociepłowni,

• cementowni,

• przemysłów, w których występują procesy wysokotemperaturowe.

Celem procesów współspalania jest pozyskiwanie energii zawartej w odpadach, dzięki czemu

osiąga się korzyści wynikające z oszczędności na pierwotnych nośnikach energii.

Cementownie stanowią jedne z najważniejszych zakładów mogących być potencjalnymi zakładami przetwórstwa odpadów. Wynika to z faktu, że w Polsce praktycznie nie istnieją profesjonalne zakłady unieszkodliwiania odpadów i wy-budowane specjalnie do tego celu. Jednocześnie w naszym kraju istnieje kilkanaście cementowni, które eksploatują piece pracujące w temperaturze ok. 1400 oC. Jest to temperatura umożliwiająca rozłożenie praktycznie wszystkich substancji i związków chemicznych. Oznacza to skuteczną i absolutną likwidację wszelkich odpadów oraz wbudowanie ich w strukturę krystaliczną klinkieru, szczególnie metali ciężkich. Wszystko to powoduje, że w piecach cementowych można unieszkodliwiać skutecznie prawie wszystkie odpady organiczne oraz nieorganiczne zawierające metale ciężkie.

8