OCHRONA ŚRODOWISKA – ZAGADNIENIA OPRACOWANE

1.NAJWAŻNIEJSZE POJĘCIA DOT. ODPADÓW

ODPADY to wszystkie przedmioty oraz substancje stałe, a także nie będące ściekami substancje ciekłe powstające w wyniku prowadzonej działalności gospodarczej lub bytowania człowieka i nieprzydatne w miejscu lub czasie, w którym powstały.

Do odpadów zalicza się również osady ściekowe, natomiast nie zalicza się substancji gazowych oraz ścieków.

O zakwalifikowaniu określonych przedmiotów lub substancji do kategorii odpadów decyduje ich przydatność w miejscu i czasie w którym powstały.

ODPADY NIEBEZPIECZNE to odpady, które ze względu na swoje pochodzenie, skład chemiczny, biologiczny, inne właściwości lub okoliczności stanowią zagrożenie dla życia lub zdrowia ludzkiego lub środowiska przyrodniczego. Objęte są listą Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa.

ŚCIEKI to wprowadzane do wód, ziemi lub urządzeń kanalizacyjnych wody zużyte do celów bytowych i gospodarczych, wody pochodzące z zakładów górniczych, wody skażone promieniotwórczo, ciekłe odchody zwierzęce, wody opadowe z terenów zanieczyszczonych. Substancje ciekłe, które nie są wodami ( z wyjątkiem ciekłych odchodów zwierzęcych) należy uznać za odpady.

WYTWÓRCA ODPADÓW to każdy, którego działalność lub bytowanie powoduje powstawanie odpadów, oraz każdy, kto przeprowadza wstępne przetwarzanie, mieszanie i inne działania powodujące zmianę charakteru lub składu tych odpadów.

POSIADACZ ODPADÓW to każdy, kto faktycznie włada odpadami (wytwórca odpadów lub inna osoba fizyczna, osoba prawna lub jednostka organizacyjne); zakłada się, że władający powierzchnią ziemi jest posiadaczem odpadów znajdujących się na nieruchomości.

Wytwórca odpadów jest jednocześnie ich posiadaczem do czasu przekazania odbiorcy.

Składowisko odpadów, potocznie wysypisko śmieci – to zlokalizowany i urządzony zgodnie z przepisami obiekt zorganizowanego deponowania odpadów. Pojęcie składowisko obejmuje również wylewisko odpadów ciekłych, wysypisko odpadów komunalnych, a także zwałowiska mas ziemnych. Składowanie odpadów może odbywać się wyłącznie w miejscu do tego wyznaczonym. Niekiedy w tym samym miejscu prowadzi się też selekcję i częściowy odzysk surowców wtórnych. Właścicielem składowiska jest zazwyczaj miejscowy samorząd terytorialny.

Odzysk odpadów to wszelkie działania, nie stwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania.

Unieszkodliwianie odpadów to poddanie odpadów procesom przekształceń biologicznych, fizycznych lub chemicznych w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska.

2.KLASYFIKACJA ODPADÓW

Klasyfikacja odpadów odzwierciedla genezę ich powstania, właściwości, ekologiczną szkodliwość, użyteczność i masowość ich wytwarzania.

Wg ustawy o odpadach odpady klasyfikuje się w zależności od źródeł powstawania, stopnia uciążliwości oraz zagrożeń dla życia lub zdrowia ludzi oraz dla środowiska.

Podział odpadów wg stopnia szczególnego zagrożenia:

- odpady grożące zakażeniem – zawierające drobnoustroje chorobotwórcze, jaja pasożytów itp.

- odpady grożące skażeniem – zawierające substancje promieniotwórcze,

- odpady szczególnie szkodliwe dla środowiska – zawierające substancje uznane przez ministra zdrowia za trucizny lub środki szkodliwe,

- surowe produkty i inne materiały uznane za nieprzydatne do wykorzystania gospodarczego.

Podział ze względu na właściwości odpadów, głównie udział frakcji organicznej:

- mineralne, zawierające znikomą ilość substancji organicznej (do1%),

- organiczno-mineralne, zawierające 5-50% substancji organicznej,

- organiczne, w których udział substancji organicznej wynosi więcej niż 50%

Oznaczenia – kody odpadów wg Rozporządzenia Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa:

- grupy odpadów (kod 01-20);

- podgrupy odpadów (kod 01 01-20 03)

- rodzaje odpadów (kod 01 01 01-20 03 05)

Kody ułatwiają tworzenie systemów informatycznych dotyczących ilości powstających odpadów.

3. RECYKLING – system cyklicznego, gospodarczego wykorzystywania odpadów jako surowców wtórnych z wyeksploatowanych, wybrakowanych bądź uszkodzonych wyrobów. Możliwość ponownego wykorzystania odpadów wynika z tego, ze są one wykonane z materiałów odnawialnych.

Korzyści ekonomiczne recyklingu:

- dzięki recyklingowi przedłuża się okres eksploatacji wysypisk około 1,5

– 2-krotnie w porównaniu z wysypiskami odpadów nie segregowanych;

- ograniczona przez segregację masa odpadowa zmniejsza co najmniej

1,5 – 2 razy koszty transportu odpadów komunalnych stałych

składanych na wysypisku.

Przedmiotem recyklingu są: złom metali, stłuczka szklana, makulatura, wyroby wycofane z eksploatacji, budowle, urządzenia, maszyny, środki transportu, wyroby wybrakowane nie nadające się do użytku.

Recykling odpadów obejmuje trzy fazy: pozyskiwanie, uzdatnianie i gospodarcze wykorzystanie.

POZYSKIWANIE surowców wtórnych z odpadów poprodukcyjnych i poużytkowych realizuje się przez:

- selektywną zbiórkę;

- skup od ludności, warsztatów rzemieślniczych, jednostek gospodarczych;

- społeczną zbiórkę od ludności;

UZDATNIANIE obejmuje różne operacje: segregowanie, czyszczenie, rozdrabnianie, granulowanie, przetapianie itp. Dalsze operacje uszlachetniające są zależne od rodzaju pozyskiwanych surowców i wykonywane w procesach mechanicznych, chemicznych, termicznych, czy biochemicznych.

PRZEKSZTAŁCENIE może odbywać się w:

- zamkniętym, wewnątrzzakładowym obiegu materiałów – odpady wtedy

są ponownie przetwarzane w tym samym zakładzie (np. huta szkła);

- otwartym obiegu materiałów – odpady powstałe/zebrane w jednym

zakładzie przekazywane są do wykorzystania innym podmiotom

gospodarczym (np. stłuczka z szyb trafia do hut szkła).

4.SKŁADOWANIE

SKŁADOWANIE to postępowanie z odpadami, których nie wykorzystano gospodarczo lub nie unieszkodliwiono w inny sposób; polega na bezpiecznym deponowaniu odpadów w miejscach przeznaczonych do tego celu.

SKŁADOWISKO ODPADÓW to zlokalizowany i urządzony zgodnie z przepisami obiekt zorganizowanego deponowania odpadów o znanych właściwościach. Pojęcie składowiska obejmuje pojęcia wysypiska odpadów, wylewiska odpadów ciekłych, zwałowiska mas ziemnych i skalnych.

Wymogi techniczne stawiane wysypiskom:

- systemy zabezpieczania wód gruntowych i powierzchniowych;

- systemy ujmowania i oczyszczania odcieków;

- systemy ujmowania i zagospodarowania biogazu;

- sprzęt technologiczny do formowania i zagęszczania odpadów;

- zaplecze techniczno-sanitarne wysypiska;

- systemy monitoringu wpływu wysypiska na środowisko;

- systemy zabiegów rekultywacyjnych.

METODY SKŁADOWANIA ODPADÓW

Odpady składuje się różnymi sposobami, zależnie od położenia wysypiska w stosunku do rzeźby terenu, kształtu czaszy, rodzaju gruntu, warunków wodnych, warunków dojazdu i wyposażenia obiektu w sprzęt techniczny.

Metody składowania odpadów:

- nasypowa i rowowa – stosowana w przypadku składowania

nadpoziomowego na terenach płaskich;

- pozioma (podłużna) – stosowana w przypadku nieznacznego spadku

terenu;

- poprzeczna stosowana w terenie o znacznych różnicach wysokości ale

łagodnych stokach. Jest to metoda najwłaściwsza dla parowów i

wąwozów (poprzeczne pasy). Wysypiska takie powinny być zapełniane

od górnej do dolnej części;

- kombinowana (złożona) – stosowana w terenach o znacznych

różnicach wysokości i stromych skarpach.

Grubość składowanych warstw odpadów powinna wynosić około 2 m (kilka warstw o miąższości 50-70 cm). Poszczególne warstwy powinny być przykryte warstwą izolacyjną, której grubość zależnie od przeznaczenia wynosi:

- dzienna - około 0,15 m

- międzywarstwowa – około 0,30 m

- zewnętrzna – od 0,5 do 1,0 m.

5.LOKALIZACJA SKŁADOWISK

Przy planowaniu i budowie wysypisk należy uwzględnić obszar ich uciążliwego oddziaływania na otoczenie i środowisko naturalne. W strefie tej powinno być ograniczone użytkowanie terenu, m.in. powinien obowiązywać zakaz stawiania nowych budynków mieszkaniowych, zakaz uprawy roślin przeznaczonych do konsumpcji, zakaz wypasu bydła oraz zbioru runa leśnego.

Szerokość strefy oddziaływania wysypiska na otoczenie zależy od:

- charakteru składowanych odpadów;

- wielkości i formy składowiska;

- rodzaju i szerokości pasa zieleni izolacyjnej;

- technologii składowania.

Składowisk nie można lokalizować na następujących terenach:

- na zboczach dolin rzecznych i w misach jezior;

- na terenach źródliskowych, krasowych, osuwiskowych, w pradolinach rzecznych, wyrobiskach z otwartym zwierciadłem wód podziemnych, na terenach torfowych, bagiennych i zalewowych;

- na gruntach rolnych I-IV klasy botanizacyjnej.

Metody składowania odpadów:

- nasypowa i rowowa - stosowana w przypadku nadpoziomowego składowania na terenach płaskich

- poziomowa (podłużna) - stosowana w przypadku nieznacznego spadku terenu

- poprzeczna - stosowana przy różnicach wysokości podłoża i łagodnych stokach

- kombinowana (złożona) - stosowana na terenie o znacznych różnicach wysokości i stromych skarpach.

6.RODZAJE WYSYPISK

W Polsce odpady składowane są na wysypiskach:

- niezorganizowanych;

- półzorganizowanych;

- zorganizowanych.

WYSYPISKA NIEZORGANIZOWANE – zajmują naturalne zagłębienia terenu lub wyrobiska, bez dodatkowego specjalnego przygotowania. Efekty takiego składowiska to: niekontrolowana emisja gazów do atmosfery, zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podskórnych, zanieczyszczenie otaczających obszarów rozwiewanymi z wysypiska pyłami i odpadami frakcji lekkiej oraz nadmierny rozwój ptactwa i gryzoni.

WYSYPISKA PÓŁZORGANIZOWANE – posiadają geomembrany, stanowiące izolację odpadów od podłoża. Ryzyko dla środowiska przy tego typu wysypiskach to emisja ciekłych i gazowych substancji.

WYSYPISKA ZORGANIZOWANE – posiadają specjalną lokalizację, z uwzględnieniem kryteriów hydrogeologicznych i geotechnicznych. Spełniają odpowiednie wymogi techniczne i są odpowiednio eksploatowane.

7. JAKIE ODPADY MOŻNA/ NIE MOŻNA SKŁADOWAĆ NA SKŁADOWISKACH

Na wysypiskach uporządkowanych można składować:

- odpady bytowo-gospodarcze;

- odpady rolnicze;

- odwodnione osady ściekowe;

- żużel, popiół, klinkier (nie zawierające pierwiastków radioaktywnych) –

odpady te powinno się gromadzić w specjalnie wytypowanym miejscu –

można je wykorzystać na pośrednie warstwy przykrywające);

- gruz budowlany;

- odpady wielkogabarytowe;

Na wysypiskach uporządkowanych zabrania się składowania odpadów:

- zakaźnych;

- płynnych;

- radioaktywnych;

- naftopochodnych;

- toksycznych;

- wybuchowych.

Odpady przemysłowe, obciążone substancjami toksycznymi, które mogą zahamować lub przerwać procesy naturalnego rozkładu zw. organicznych zawartych w odpadach, należy składować oddzielnie.

8.POWSTAWANIE BIOGAZU

BIOGAZ – jest produktem gazowym powstającym w procesie biotechnologicznym, zwanym fermentacją metanową. Tworzy się

z masy organicznej przy braku dostępu tlenu. Biogaz jest uzyskiwany

w naturalnych procesach w przyrodzie zachodzących w dnach zbiorników wodnych (oceany, jeziora, morza), podczas erupcji wulkanicznych i pęknięć skorupy ziemskiej, w przewodach pokarmowych przeżuwaczy, podczas rozkładu nawozów organicznych (obornika, gnojowicy). Masa organiczna jest prawie w całości przekształcana w biogaz oraz dodatkowo powstaje niewielka ilość nowej biomasy lub ciepła.

Biogaz produkowany jest również w procesach kontrolowanych przez człowieka w celu utylizacji odpadów, bądź też produkowania energii elektrycznej i cieplnej.

Jednym z głównych produktów rozkładu beztlenowego związków organicznych jest metan (50-75%) oraz dwutlenek węgla (25-45%). Oprócz tego w biogazie występuje jeszcze niewielka ilość wodoru, siarkowodoru, amoniaku i innych gazów śladowych. Skład biogazu zależy od zastosowanego procesu biotechnologicznego oraz wykorzystanych substratów. Procentowa zawartość metanu w biogazie świadczy o wartości opałowej tego paliwa. Im większy jest jego udział, tym większa wartość kaloryczna biogazu. Ilość powstającego metanu zależy od składu fermentowanego materiału wsadowego. Obecnie przyjmuje się, że biogaz zawierający 65% metanu ma zwykle wartość kaloryczną 23 MJ/m3;

MECHANIZM PROCESÓW FERMENTACYJNYCH ???

Rozkład beztlenowy odpadów organicznych obejmuje trzy fazy:

- FAZA I – hydroliza związków wielkocząsteczkowych, w której biorą udział bakterie z grupy względnych tlenowców, rozkładające wielocukry, lipidy i peptydy do prostych związków organicznych, rozpuszczalnych

w wodzie; Końcowymi produktami są kwasy organiczne, aldehydy, alkohole, wodór i dwutlenek węgla.

- FAZA II – fermentacja kwaśna, w której następuje obniżenie pH środowiska; biorą w niej udział bakterie kwasotwórcze, wytwarzające wodór; produkty hydrolizy przekształcane są do lotnych kwasów tłuszczowych (głownie octowego, propionowego i masłowego), wodoru i CO2. W fazie tej następuje rozkład białek do prostych kwasów organicznych, merkaptanów i amin, ponadto tworzy się siarkowodór i amoniak (odór na wysypisku).

- FAZA III – właściwa fermentacja metanowa, w której bakterie metanowe przetwarzają produkty poprzednich faz (głównie kw. octowy i związki chemiczne zawierające chlor i wodór) na CH4, CO2 i inne gazy oraz mineralną pozostałość.

9.ODCIEKI Z WYSYPISK

ODCIEK – to woda z opadów atmosferycznych, która przenika przez wysypisko odpadów; to wody powierzchniowe i podziemne dopływające do złoża odpadów oraz woda dostarczona wraz z odpadami, pochodząca z rozkładu substancji organicznych;

Ilość i skład odcieków zależą głownie od:

- rodzaju i stopnia rozdrobnienia odpadów;

- ilości wody infiltrującej;

- wieku wysypiska;

- technik składowania i rekultywacji.

Substancje zawarte w odciekach:

- mogą pochodzić z rozpuszczonych w wodzie składników stałych lub ciekłych – są to zw. organiczne i nieorganiczne, różnorodne, występujące w niewielkich stężeniach;

- mogą być produktami pośrednimi procesów fermentacyjnych (skład odzwierciedla fazę rozkładu odpadów organicznych)

Barwa odcieków: od beżowo-zielonkawej do ciemnobrunatnej i czarnej; zapach siarkowodoru (gnojowicy) lub wód silosowych (kiszonek).

10.KOMPOSTOWANIE

Kompostowanie to naturalna metoda unieszkodliwiania i zagospodarowania odpadów, polegająca na rozkładzie substancji organicznej przez mikroorganizmy.

Kompostowanie jest metodą przeróbki odpadów bazującą na naturalnych procesach biochemicznych, jakie zachodzą w glebie. W sztucznie stworzonych warunkach, w kompostowniach możliwe jest zintensyfikowanie tych procesów i stosunkowo szybkie przekształcenie odpadowej mieszaniny substancji organicznych w kompost.

W wyniku kompostowania, rozkładalne biologicznie składniki odpadów przetwarzane są na CO2, wodę i substancje zawierające kwasy huminowe.

Kompostowanie odpadów jest ważne w ochronie środowiska, gdyż umożliwia:

- eliminację zagrożeń sanitarnych związanych z usuwaniem odpadów;

- eliminację uciążliwych odorów wydzielanych przez łatwo rozkładające się substancje organiczne;

- znaczne zmniejszenie masy i objętości odpadów (z 1 Mg odpadów komunalnych uzyskuje się 0,35-0,50 Mg kompostu);

- ograniczenie powierzchni wysypisk;

- poprawę struktury gleb, wzrost plonów, zmniejszenie zużycia nawozów mineralnych i organicznych oraz zmniejszenie ich wymywania z gleb.

11.SUROWCE DO PRODUKCJI KOMPOSTU

Do produkcji kompostu znajdują zastosowanie wszystkie poprodukcyjne i poużytkowe zasoby biomasy zawierające znaczne ilości składników pokarmowych dla roślin;

Surowce w produkcji kompostu:

- wiejskie zasoby masy roślinnej – największe zasoby stanowią niespożytkowane części roślin uprawianych na dużą skalę, do których zalicza się:

a. słomę i plewy żyta, pszenicy, jęczmienia, owsa, rzepaku;

b. liście buraków, kapusty, marchwi;

c. łęty ziemniaczane.

- miejskie zasoby masy roślinnej

a. organiczne odpady bytowo-gospodarcze pochodzenia

biologicznego;

b. zieleń terenów przemysłowych, pasów izolacyjnych oraz parków, skwerów itp.

- przemysłowe zasoby masy roślinnej – odpady pochodzące z przemysłów: rolno-spożywczego, paszowego, drzewnego, celulozowo-papierniczego, włókienniczego, zielarskiego i tytoniowego oraz żywność zdyskwalifikowaną na etapach produkcji, przechowalnictwa i dystrybucji.

-osady z biologicznego oczyszczania ścieków – głównymi źródłami są miejskie oczyszczalnie ścieków; użyteczność kompostu z osadów ściekowych może być ograniczona przez zawartość metali ciężkich;

- geologiczne zasoby surowców do kompostowania – do których zalicza się torfy, muły organiczne, i mineralno-organiczne oraz węgle brunatne; wszystkie rodzaje torfów są doskonałym komponentem surowca kompostowego, ze względu na dużą chłonność. Zasoby torfu w Polsce są duże, jednak jako surowiec do kompostowania znajdują zastosowanie torfy usuwane z miejsc ich zalegania, lub stanowiące odpady pokopalniane i poużytkowe;

- uzupełniające surowce do kompostowania – wiele odpadów zawierających dużą frakcję organiczną może znaleźć zastosowanie do kompostowania lub korygowania składu chemicznego kompostu. Są to m.in.:

a. stałe pozostałości w beztlenowej fermentacji masy roślinnej i gnojowicy;

b. poużytkowe podłoża hodowli roślin i grzybów;

c. poużytkowe płyty wiórowe i trocinowe;

d. fusy z prod. kawy rozpuszczalnej;

e. odchody zwierząt z ogrodów zoologicznych i osiedli miejskich;

f. treść pokarmowa zwierząt rzeźnych;

g. wysoko kaloryczne odpady z przem. rolno-spożywczego, stosowane

do uzyskania wysokich temperatur kompostowanej masy

h. stałe i płynne odpady obfitujące w związki azotu i fosforu.

12.ETAPY PROCESU KOMPOSTOWANIA

Etap I – tzw. faza rozpadu za pomocą bakterii mezofilnych; łatwo rozkładalne substancje organiczne poddane kompostowaniu ulegają rozpadowi na elementy podstawowe. Ten proces dzięki ogromnej aktywności mikroorganizmów, charakteryzuje się uwalnianiem energii w formie ciepła. Intensywny wzrost temperatury wskazuje na dużą aktywność bakterii termofilnych. Przy odpowiedniej masie kompostowany materiał w ciągu kilku dni nagrzewa się do 45-65°C (w pryzmach napowietrzanych nawet do 70°C). Wysoka temperatura jest bardzo ważna w procesie kompostowania, gdyż powoduje obumieranie praktycznie wszystkich organizmów chorobotwórczych oraz nasion i zarodków chwastów. Ten tzw. gorący proces może trwać od trzech do sześciu tygodni w zależności od składu kompostowanego materiału.

Etap II – tzw. przetwarzania. Główną rolę odgrywają grzyby oraz promieniowce (Actinomycetes). Przetwarzają one trudno rozkładalne materiały, takie jak lignina czy celuloza, a następnie zaczynają przemieniać rozłożone białka na azotany. Lignina jest uważana za główny próchnicotwórczy surowiec, ponieważ zawiera części składowe kwasów humusowych. W procesie jej rozkładu powstają fenole, które są utleniane do chinonów. W połączeniu z azotem i w skutek kondensacji chinony tworzą próchnicę. W efekcie następuje spadek temperatury do 30-40°C i kompost zapada się.

Etap III – tzw. faza tworzenia. W tym etapie biorą udział przede wszystkim wije, stonogi i skoczogonki. Szczególnie ważne dla procesu tworzenia kompostu są czerwone dżdżownice kompostowe. Trawiąc materiał organiczny, mieszają go one z substancją mineralną wydalając w formie okruchów lub gruzełków, nadających typowy wygląd dojrzałego kompostu. Całość staje się powoli jednorodna o ciemnym odcieniu – powstaje świeży kompost. Jest to doskonały nawóz. Jednak nadający się w tej formie tylko do rozprowadzania po powierzchni ziemi, ponieważ aplikowanie mało dojrzałego kompostu do gleby może powodować powstawanie niebezpiecznych substancji dla korzeni roślin.

Etap IV – faza dojrzewania. Jest to etap, w którym następuje przechodzenie kompostu świeżego w dojrzały. Okruchy wydalone przez czerwone dżdżownice wiążą skutecznie zakumulowane w nich substancje odżywcze. Powoli dżdżownice kompostowe opuszczają swoje rewiry i na ich miejscu pojawiają się zwykłe dżdżownice, które dzięki trawieniu i ryciu licznych korytarzy rozluźniają materiał, nadając mu wygląd żyznej gleby typu czarnoziem. Jest to dojrzały kompost. Kompost ten jest najbardziej odpowiednim dla wszystkich uprawianych roślin nawozem organicznym. W przeciwieństwie, bowiem do nawozów syntetycznych i obornika, kompost nie stwarza zagrożenia przenawożenia lub zatrucia środowiska.

13.TECHNOLOGIE KOMPOSTOWANIA

Kompostowanie mas roślinnych bez udziału lub w mieszankach z innymi odpadami organicznymi pochodzenia biologicznego może być prowadzone:

- w pryzmach na powierzchni gruntu;

- w małych pojemnikach, zwanych kompostownikami;

- w pryzmach, na placu o utwardzonej powierzchni;

- w kontenerach otwartych i w pryzmach na placach utwardzonych;

- w bioreaktorach (biostabilizatorach) obrotowych i w pryzmach.

KOMPOSTOWANIE W PRYZMACH NA POWIERZCHNI GRUNTU – to kompostowanie tzw. naturalne, które jest procesem jedno lub dwuetapowym.

Kompostowanie jednoetapowe jest wówczas, gdy masa odpadów nie jest wstępnie kompostowana w urządzeniach typu biostabilizator; proces taki trwa od 3 do 7 miesięcy.

Proces dwuetapowy – po kompostowaniu wstępnym otrzymuje się tzw. kompost grzejny, który w drugim etapie dojrzewa w pryzmach w warunkach naturalnych. W tym procesie dojrzewanie trwa 8-12 tygodni.

Podczas kompostowania w warunkach naturalnych odpady układa się w pryzmy o przekroju poprzecznym w kształcie równoramiennego trapezu;

Wymiary pryzm są różne w zależności od technologii unieszkodliwiania odpadów;

W przypadku pryzm nie napowietrzanych powinny mieć one wymiary: 1,5–2 m wysokość, szerokość podstawy 3-6 m, szerokość górna 1,5–2 m, długość pryzm dowolna, najczęściej 30-60 m. Przygotowaną mieszaninę odpadów pozostawia się w pryzmie do czasu spadku jej temp. wewnętrznej; następnie przesypuje, w celu odpowiedniego napowietrzenia;

Przerzucanie powtarza się do czasu uzyskania gotowego kompostu;

Przy kompostowaniu w warunkach normalnych wymiary rozdrobnionych odpadów powinny wynosić 25-40 mm;

Plac kompostowania powinien spełniać następujące wymogi:

- podłoże równe lub z niewielkim spadkiem;

- duża strefa ochrony sanitarnej, pasy zieleni niskiej i wysokiej jako osłony;

- poziom wody gruntowej na głębokości co najmniej 1,5-2 m.;

- melioracja terenu drenażem przyjmującym odcieki z kompostowni lub drenaż opaskowy, zabezpieczający przed napływem wód gruntowych z przyległego terenu i chroniący wody gruntowe przed odciekami;

- skanalizowanie terenu kanalizacją deszczową.

Frakcja przeznaczona do kompostowania jest usypywana na podłożu utwardzonym w stos, gdzie poprzez przewracanie intensyfikuje się proces.

Fermentacja tlenowa trwa około 10-12 dni (temp. 60-70°C); następnie temperatura spada do 45°C i rozpoczyna się proces fermentacji beztlenowej, która trwa 6-8 tyg., nie wymaga dostarczania tlenu.

Kompostowanie w warunkach sztucznych np. w komorach, na płytach fermentacyjnych, w bioreaktorach obrotowych to tzw. kompostowanie dwustopniowe.

Kompostowanie dwustopniowe podzielone jest na dwie fazy:

- pierwsza dynamiczna zachodzi w zamkniętych bioreaktorach,

- druga statyczna – w napowietrzanych pryzmach.

Dynamika wzrostu temperatury w bioreaktorach dynamicznych (zamkniętych) biomasy jest wyższa, niż w komorach otwartych i w pryzmach, zatem faza intensywnego kompostowania jest krótsza.

Wydzielone ciepło (temperatura w bioreaktorze dochodzi do 70°C) przyśpiesza rozwój odpowiednich mikroorganizmów mezofilnych i termofilnych.

W tej temperaturze następuje higienizacja nierozkładalnych części, takich jak plastiki, metale, kamienie itp.

Po procesie biostabilizacji masę kompostową – tzw. kompost grzejny – układa się w pryzmach na polu kompostowym, gdzie następuje drugi stopień technologiczny, stabilizacja kompostu.

Obrotowe bębny kompostowe tzw. biostabilizatory nadają się szczególnie do kompostowania wstępnego. Zapewniają one dobrą homogenizację i dobre mechaniczne przetwarzanie odpadów.

14.KOMPOST ŚWIEŻY

Kompost świeży powstaje w procesie krótkiego czasu rozkładu substancji organicznych. Przyjmując, że został on odkażony oraz pozbawiony dużych części zanieczyszczających.

Jego walory odżywcze w stosunku do roślin są dużo gorsze niż kompostu dojrzałego.

Kompost świeży charakteryzuje się dużą zawartością substancji organicznych, ale z powodu obecności w nim jeszcze substancji rozkładalnych stanowi zagrożenie bakteriologiczne.

W kompoście tym mogą dalej zachodzić procesy gnilne spowodowane np. nieprawidłowymi warunkami składowania lub nawilżania, a także w wyniku braku dostępu tlenu.

W przypadku kompostu świeżego wymagane jest, aby stosunek węgla organicznego do azotu w materiale przeznaczonym do procesu kompostowania wynosił 30:1.

Im mniejszy jest stosunek węgla organicznego do azotu, jako wynik utlenienia się węgla do dwutlenku węgla, tym większy mamy stopień rozkładu biologicznego lub dojrzałości kompostu

KOMPOST DOJRZAŁY

Kompost dojrzały jest to kompost, który otrzymujemy z kompostu świeżego w wyniku drugiej fazy rozkładu, aż do prawidłowej jego jakości.

Stosunek węgla organicznego do azotu powinien być znacznie mniejszy niż w kompoście świeżym i wynosić 18:1.

Dobry kompost powinien nie tylko mieć odpowiednią ilość substancji organicznych, ale także powinien zawierać wystarczającą ilość substancji przyswajalnych przez rośliny – pierwiastków podstawowych i śladowych.

Gdy wzrasta stopień dojrzałości, wzrasta również stopień humifikacji kompostu. Wobec tego zwiększa się procentowy udział substancji humusowych w ogólnej masie martwych organicznych składników gleby.

Aktywność biologiczna kompostu ujawnia się obok aktywności fizycznej i chemicznej. Wytwarzanie jednorodnego produktu, który charakteryzuje się wysoką jakością jest konieczne z punktu widzenia długookresowego jego stosowania.

Uzyskanie kompostu o określonej jakości jest procesem rozciągniętym w czasie. Na otrzymanie jakościowo najlepszego produktu potrzebny jest okres co najmniej 4 tyg. Rzeczywisty czas kompostowania licząc od zgromadzenia materiału wyjściowego do otrzymania kompostu dojrzałego, wynosi najczęściej od ośmiu do dwunastu tygodni

15. PIROLIZA

Piroliza (odgzowanie) to endotermiczny proces transformacji substancji organicznych, odbywający się w temperaturze 200 - 800°C, w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu lub przy pomijalnie małej jego obecności.

Celem pirolizy jest zmniejszenie objętości i ciężaru odpadów, przy jednoczesnym zmagazynowaniu ich wartości kalorycznej w produktach rynkowych (gaz i koks).

W zależności od stosowanej temperatury wyróżniamy pirolizę nisko – i wysokotemperaturową. Przy zastosowaniu pirolizy niskotemperaturowej odpady są poddawane obróbce w temp. 450-500°C, natomiast piroliza wysokotemperaturowa najczęściej prowadzona jest w temperaturze 700-800°C. W temperaturach niższych (około 250°C) zachodzi proces odgazowania - usunięcia części lotnych z odpadów.

Skład i ilość produktów pirolizy zalezą od rodzaju odpadów, ich właściwości fizyczno-chemicznych oraz temperatury procesu.

W procesie pirolizy masa odpadów zostaje przekształcona w:

-Fazę gazową – tzw. gaz pirolityczny (wytlewny), który zawiera głównie CO2, CO, CH4, H2, wyższe alifatyczne węglowodory, parę wodną, smołę wytlewną oraz składniki nieorganiczne, tj. H2S, HCl, HF, HCN, NH3 i inne.

Smoła pirolityczna zawiera węglowodory wielopierścieniowe i związki aromatyczne – możliwość powstawania dioksyn i furanów.

Gaz pirolityczny zawiera również pył o wysokiej zawartości metali ciężkich – konieczność odpylania gazu w zakresie wysokich temperatur.

-Fazę stałą, tzw. koks pirolityczny, substancje obojętne oraz pyły ze znaczną zawartością metali ciężkich;

-Fazę płynną, którą stanowią kondensaty wodne i oleiste, składające się z mieszaniny olejów i smół, wody oraz składników organicznych (kwasy i alkohole).

-Wzajemne proporcje poszczególnych faz zależą, podobnie jak skład gazu, od temperatury procesu pirolizy. Największy i niemal niezależny od temperatury udział ma faza płynna (około 60%). W miarę wzrostu temperatury wzrasta udział fazy gazowej, a maleje stałej.

-Wartość opałowa gazu pirolitycznego pochodzącego z odgazowania odpadów komunalnych to 12 – 16 MJ/m3 (max. przy procesie prowadzonym w temperaturze 700°C.

16.SPALANIE

Spalanie to proces termiczny przebiegający powyżej temperatury zapłonu substancji organicznych i przy określonym nadmiarze tlenu.

Jest to proces nakładających się na siebie kolejno różnych zjawisk i zakresów spalania. Najpierw następuje osuszenie odpadów, ich odgazowanie, zgazowanie, a następnie właściwe spalanie oraz ewentualne dopalenie nie spalonych całkowicie produktów.

Suszenie odpadów – to intensywne odparowanie powierzchniowo i higroskopijnie związanej wilgoci. Proces nie wymaga dostarczenia tlenu i przebiega w temperaturze 100-250°C, a strumień ciepła doprowadzany do suszonego materiału pochodzi z jego konwekcyjnej wymiany. Większy udział wilgoci przedłuża ten proces.

Produktami po spaleniu są dwutlenek węgla i para wodna.

Pozostałością po spaleniu odpadów są substancje mineralne:

- żużel i popiół 38-40% wag.

- złom metali 2-5% wag.

- popioły lotne 5-8% wag.

17.WYMAGANIA DOTYCZĄCE PROCESU TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW

Podczas termicznego przekształcania odpadów minimalna temperatura w komorze spalania nie może być niższa niż:

- 1100°C – dla odpadów zawierających powyżej 1% związków chlorowcoorganicznych przeliczonych na chlor;

- 850°C – dla odpadów zawierających do 1% związków chlorowcoorganicznych na chlor.

Proces należy prowadzić w sposób zapewniający utrzymywanie gazów spalinowych w komorze spalania przez co najmniej 2 sekundy przy zawartości tlenu 6%

Przekształcenie termiczne odpadów powinno zapewniać odpowiedni poziom ich przekształcenia, wyrażony jako maksymalna zawartość nieutlenionych związków organicznych, której miernikiem mogą być oznaczane zgodnie z Polskimi Normami:

- całkowita zawartość węgla organicznego w żużlach i popiołach paleniskowych nie przekraczająca 3% lub

- udział części palnych w żużlach i popiołach paleniskowych nieprzekraczający 5%.

18.ZAGROŻENIA ZWIĄZANE ZE SPALANIEM ODPADÓW I SPOSOBY ZAPOBIEGAZNIA

Do zagrożeń występujących w procesie termicznej metody utylizacji odpadów należą takie substancje jak:

- popiół;

- ścieki;

- dioksyny;

- wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA);

- metale ciężkie;

- kwaśne deszcze.

POPIÓŁ – dla prawidłowo pracującej spalarni popiół jest biologicznie sterylny i składa się głównie z mineralnych tlenków z zawartością metali ciężkich determinowaną głównie rodzajem utylizowanego odpadu. Popiół lotny zatrzymywany przez elektrofiltry może zawierać dioksyny.

ŚCIEKI – ze spalarni odpadów nie stanowią poważnego problemu z powodu ich niewielkiej ilości. Zawierają metale ciężkie, sole nieorganiczne, kwasy i zasady oraz mają podwyższoną temperaturę.

DIOKSYNY i WWA – powstają podczas spalania odpadów i drewna, które zachodzi w obniżonej temperaturze, poniżej 800°C, lub w procesie, w którym odpady przebywają zbyt krótko w strefie paleniska. Znaczne ilości WWA można usunąć poprzez dopalanie odpadów w komorze dopalania w temperaturze nie niższej niż 1200°C.

METALE CIĘŻKIE – mogą być obecne we wszystkich rodzajach odpadów. Intensywność parowania metali i ich związków w piecu zależy od takich czynników jak: temperatura, warunki redox, obecność halogenków. Ze względów fizykochemicznych najbardziej szkodliwe są kadm i rtęć oraz ich związki. Mimo stosowania systemów filtrowania gazów odlotowych z dodatkiem siarczku sodu lub węgla aktywnego metale te najczęściej wykrywa się w gazach odlotowych.

KWAŚNE DESZCZE – odpady zawierające często w swoim składzie Cl, F, S i N, w formie połączeń organicznych, bądź w postaci prostych soli. Pierwiastki te w temperaturze płomienia tworzą gazowe produkty: HCl, HF, SO2, i NOx, które powodują korozję instalacji. Wszystkie gazy emitowane do atmosfery przyczyniają się do powstawania kwaśnych deszczów ze wszystkimi negatywnymi konsekwencjami dla środowiska.

Do oczyszczania gazów spalinowych stosuje się sorbenty w postaci tlenku i wodorotlenku wapnia oraz wodorotlenku sodu.

W bezpiecznym ekologicznie procesie utylizacji termicznej należy przestrzegać:

- właściwej selekcji odpadów;

- homogenizacji i rozdrobnienia;

- określenia składu jakościowo-ilościowego wsadu do pieca;

- czasu wygrzewania;

- składu atmosfery gazowej w piecu;

- dodatków poprawiających całkowitość spalania.

19.ODPADY ORGANICZNE

Do odpadów organicznych zaliczamy stałe lub płynne masy, które zawierają powyżej 50% składników organicznych w przeliczeniu na suchą masę.

Odpady zawierające 5-50% składników organicznych są odpadami mineralno-organicznymi.

W Polsce w ciągu roku powstaje około 162 mln ton wszystkich odpadów organicznych, łącznie z odpadami bytowymi. Udział odpadów z produkcji zwierzęcej w całkowitej masie odpadów organicznych wynosi 70%, odpadów z prod. Ziemniaków, zbóż, warzyw i owoców – około 21%. Odpady bytowe stanowią 3,6% masy odpadów organicznych, osady ściekowe około 2%, a odpady organiczne pozostałych źródeł około 3,4%.

Podział odpadów organicznych na grupy:

- odpady przetwórstwa surowców zwierzęcych;

- odpady przemysłu drobiarskiego;

- odpady przemysłu mleczarskiego;

- osady ściekowe.

20.OSADY ŚCIEKOWE

Osady ściekowe są produktem oczyszczania ścieków i powstają na skutek szeregu procesów fizycznych, fizyczno-chemicznych i biologicznych zachodzących w oczyszczalniach ścieków.

Wg definicji zaproponowanej przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) osadem ściekowym nazywamy mieszaninę wody i ciał stałych oddzielonych z różnych typów wody w rezultacie procesów naturalnych lub sztucznych.

W Polsce produkcja osadów ściekowych nie jest objęta statystyką, jednak szacuje się, że ilość osadów ściekowych wynosi 413-450 tys. ton suchej masy rocznie.

Osady ściekowe, ze względu na swój skład chemiczny i mikrobiologiczny, są odpadem trudnym do zagospodarowania. W zależności od ilości i jakości powstających osadów oraz warunków lokalnych stosuje się następujące metody postępowania:

- składowanie na wysypiskach;

- unieszkodliwianie metodami termicznymi;

- wykorzystanie przyrodnicze;

- zrzucanie do morza.

21.ODPADY PRZEMYSŁOWE

Odpady przemysłowe są to nieużyteczne substancje powstające w procesach wydobywczych i produkcyjnych różnych gałęzi przemysłu. Stanowią one ponad 90 % całej ilości odpadów. Ich skład jest z reguły bardziej jednorodny niż odpadów komunalnych i zależy od miejsca powstawania.

Największym producentami odpadów są następujące gałęzie przemysłu:

- przemysł wydobywczy (generuje ponad 60 % masy odpadów) –

mineralne surowce odpadowe, skały płonne, muły powęglowe i inne

odpady powstające przy płukaniu i oczyszczaniu kopalin;

- przemysł energetyczny (ponad 15 % odpadów) - lotne popioły oraz

żużle;

- przemysł hutniczy;

- przemysł chemiczny;

- przemysł drzewno-papierniczy;

- przemysł rolno-spożywczy;

- przemysł budowlano-remontowy.

22.MINERALNE SUROWCE ODPADOWE

Mineralne surowce odpadowe (MSO) to odpady stałe, powstające w procesach wydobycia, wzbogacania i przetwarzania kopalin.

Głównymi źródłami MSO są górnictwo i energetyka.

Struktura odpadów powstałych przy wydobyciu surowców mineralnych to:

- surowce skalne – około 38%;

- węgiel kamienny – około 36%;

- węgiel brunatny – około 18%;

- rudy metali nieżelaznych – około 8%;

- surowce chemiczne (siarka, sól) – około 2,2%.

Mineralne surowce odpadowe stanowią około 90% wszystkich odpadów poprodukcyjnych.

MSO dzieli się na cztery grupy:

- kopaliny towarzyszące – potencjalne surowce mineralne występujące w złożu kopaliny głównej, dla których istnieją techniczne i technologiczne warunki do selektywnej eksploatacji;

- odpady górnicze – skały pochodzące z robót górniczych i przygotowawczych, udostępniające złoże kopaliny głównej w kopalniach głębinowych lub odkrywkowych.

-odpady przeróbcze – materiał skalny wydobyty wraz z urobkiem i oddzielany w procesach wzbogacania kopaliny głównej;

- odpady wtórne przetwórcze – pozostałości po przetwórstwie kopaliny głównej, powstające w procesach wytwarzania produktów handlowych (np. odpady energetyczne, żużle techniczne).

ODPADY GÓRNICTWA WĘGLA KAMIENNEGO

Skład tych odpadów jest zróżnicowany i zależy od warunków geologicznych eksploatowanego złoża.

Wśród tych odpadów wyróżnić można:

- odpady wydobywcze - stanowiące około 20% ogólnej masy;

- odpady przeróbcze (gruboziarniste, drobnoziarniste i flotacyjne) – stanowiące około 80% ogólnej masy, powstające w trakcie sortowania, płukania i flotacji węgla.

Zastosowanie tego typu odpadów:

- do produkcji cementu, klinkieru, ceramiki budowlanej i kruszyw, ściennych elementów betonowych;

- nawożenia i melioracji gleby;

- neutralizacji ścieków i odpadów;

- odzyskiwania koncentratów metali (Al, Fe, Ti, Ge, Ga) oraz węgla;

- robót inżynierskich i rekultywacyjnych;

23.ODPADY ENERGETYCZNE

Z wytwarzaniem energii elektrycznej i cieplnej łączy się zawsze wytwarzanie odpadów. Ich ilość oraz jakość determinowana jest sposobem uzyskania energii oraz stosowanych surowców, jak również zależna jest od wielkości produkcji.

Najwięcej odpadów powstaje w energetyce zawodowej — ze względu na węglową strukturę wytwarzania energii. Odpadami tymi są stałe produkty spalania, takie jak żużel i popiół (odpady paleniskowe), oraz produkty odsiarczania spalin.

Ze względu na wielkość ziaren odpady energetyczne dzieli się na:

- popioły lotne – pozostałość po spaleniu węgla w kotłach energetycznych wychwycona z dynamicznego ciągu spalin przez urządzenia odpylające. Do tej grupy zaliczane są również pyły (popioły) dymnicowe, czyli pozostałości po spaleniu węgla w kotłach energetycznych z paleniskiem rusztowym, odkładające się samoistnie w urządzeniach i przewodach spalin;

- żużle – pozostałość po spaleniu węgla w kotłach energetycznych, opadająca na dno paleniska lub pozostająca na ruszcie paleniska i odprowadzana na zewnątrz.

W zależności od rodzaju paliwa węglowego rozróżniamy odpady:

- z węgla kamiennego: popiół (PK), żużel (ŻK);

- z węgla brunatnego: popiół (PB), żużel (ŻB).

W zależności od typu używanego kotła, popioły lotne i żużle klasyfikuje się następująco:

A) popioły i żużle z węgla kamiennego:

- przy użyciu kotła z paleniskiem rusztowym:

- popiół dymnicowy;

- żużel paleniskowo-rusztowy;

- przy użyciu kotła z paleniskiem pyłowym:

- żużel granulowany;

- przy użyciu kotła z komorą topienia:

- popiół lotny;

- żużel topiony;

- przy użyciu kotła z paleniskiem cyklonowym:

- popiół lotny;

- żużel topiony;

B) popioły i żużle z węgla brunatnego:

- przy użyciu kotła z paleniskiem pyłowym:

- popiół lotny;

- żużel granulowany.

Skład chemiczny popiołów jest bardzo zróżnicowany w zależności od rodzaju spalanego węgla, technologii spalania, miejsca poboru popiołu, rodzaju transportu oraz sposobu składowania. Popioły posiadają makroskładniki (w ilości poniżej 1%) oraz mikroskładniki (także w ilości poniżej 1%).

W zależności od składu chemicznego popioły i żużle klasyfikuje się w oparciu o moduł tlenkowy (MT):

(SiO2 + Al2O3) : (CaO + MgO + Fe2O3)

na trzy rodzaje:

- popioły i żużle krzemianowo-węglanowe, gdzie MT ≤ 2,0;

- popioły i żużle krzemianowe, gdzie MT = 2,0-6,0;

- popioły i żużle krzemianowo-glinowe, gdzie MT≤ 6,0.

Wielkość ziaren popiołów, określana pozostałością na sicie 0,063mm, stanowi podstawę podziału na trzy klasy:

- I klasa – popioły o pozostałości mniejszej niż 30% wag.;

- II klasa - popioły o pozostałości 30-50% wag.;

- III klasa - popioły o pozostałości 50-70% wag.

Klasyfikacja żużli w zależności od wielkości ziarna:

- I klasa – drobne, o największej średnicy do 5 mm;

- II klasa – średnie, o największej średnicy do 40 mm;

- III klasa – grube, o największej średnicy do 120 mm.

Struktura popiołów: budowa agregatowa, skomplikowana powierzchnia zew., zróżnicowana porowatość i wytrzymałość.

Właściwa gęstość popiołów 2,00-2,40 g/cm3.

Maksymalna pojemność wodna popiołów to 65-124% objętości, z czego około 20% to woda, która w procesie rekultywacji biologicznej składowisk jest dostępna dla roślin.

pH popiołów zasadowe, pH=8-12, związane z obecnością wodorotlenków metali alkalicznych.

Duża rozpuszczalność popiołów i wymywalność składników. Pierwiastki śladowe występują głownie w formie tlenkowej, zatem słabo rozpuszczalnej.

Popioły lotne zawierają głownie SiO2, Al2O3, tlenki Ca, Mg, Fe oraz C, oprócz tego znaczne ilości S, Na, K, Mn, Zn, i niewielkie ilości Mg, Ni, Pb, Co, Mn. Prawie zupełnie nie zawierają N, natomiast P w formie mało dostępnej dla roślin.

GOSPODARCZE WYKORZYSTANIE POPIOŁÓW I ŻUŻLI

Zagospodarowanie popiołów i żużli to:

- wykorzystanie przemysłowe jako surowca wtórnego (do prod. Ceramiki budowlanej, betonów, cementu itp.);

- wykorzystanie do niwelacji terenu, rekultywacji, wypełnienia podziemnych wyrobisk itp.

- wykorzystanie popiołów do składowania skojarzonego, np. składowanie odpadów powęglowych wspólnie z odpadami energetycznymi, które zapobiega zapaleniu hałd.