I. Część opisowa

1. Temat i zakres opracowania

Tematem opracowania jest projekt technologiczny zakładu unieszkodliwiania odpadów komunalnych o wydajności 22990 [ton/rok], docelowo 31762,5 [ton/rok] w stanie perspektywicznym, oparty na metodzie pryzm energetycznych.

Zakres opracowania obejmuje:

• charakterystykę danych wyjściowych i uwarunkowań budowy zakładu;

• dobór schematu technologicznego;

• obliczenia i dobór obiektów technologicznych oraz wyposażenia technologicznego;

• wymiarowanie pryzm energetycznych;

• dobór obiektów towarzyszących;

• określenie sposobu zagospodarowania produktów poprocesowych.

2. Opis proponowanej technologii

W przyjętej technologii ZUOK odpady komunalne zmieszane są poddawane biodegradacji w specjalnie do tego celu przygotowanych pryzmach energetycznych, których działanie oparte jest na procesie fermentacji metanowej.

Pryzmy są wyposażone w instalacje odprowadzania odcieku, biogazu,
recyrkulatu - nawadniania oraz podgrzewania recyrkulatu, co pozwala na utrzymanie optymalnych parametrów fermentacji takich jak: wilgotność, temperatura, pH.

Założone sterowanie parametrami procesu technologicznego pozwala na skrócenie procesu unieszkodliwiania odpadów do kilku lat, oraz zintensyfikowanie ujęcia biogazu, umożliwiające jego gospodarcze wykorzystanie poprzez zamianę energii chemicznej na energię cieplną i elektryczną. Energia ta może być wykorzystana pokrycie potrzeb własnych zakładu , a jej nadwyżka może być sprzedawana na zewnątrz, przynosząc wymierne korzyści dla ZUOK. Pozostałe produkty unieszkodliwiania odpadów stanowi gleba poprocesowa, która może być wykorzystana jako kompost do rekultywacji gruntów zdegradowanych oraz pozostałości bezużyteczne nieszkodliwe dla otoczenia, które będą deponowane na składowisku odpadów balastowych (inertnych). Zaproponowana technologia jest zbieżna z założeniami strategii państwa w zakresie energetyki odnawialnej z 15 IX 2000 r. oraz głównymi kierunkami dyrektywy UE w sprawie składowania odpadów, szczególnie w zakresie:

• obowiązku ujęcia i unieszkodliwiania biogazu ze składowiska odpadów dla zmniejszenia ogólnego efektu cieplarnianego;

• ograniczenia składowania na składowisku odpadów biologicznie rozkładalnych;

• zakazu wspólnego składowania z odpadami komunalnymi odpadów niebezpiecznych.

3. Uwarunkowania stosowanych technologicznych pryzm energetycznych

• w strumieniu odpadów kierowanych do pryzm powinny zostać w maksymalnym stopniu wysegregowane odpady niebezpieczne;

• w strefie 500 m od części zakładu na terenie, w której są usytuowane pryzmy nie mogą być zlokalizowane budynki mieszkalne;

• w pobliżu lokalizacji ZUOK powinna przebiegać linia średniego napięcia (w celu sprzedaży energii);

• pożądana obecność odbiorców ciepła;

• pożądana obecność gruntów gliniastych o współczynniku filtracji min
  k < 10-9m/s dla uszczelnienia pryzmy.

4. Założenia projektowe

Prowadzona w pryzmach fermentacja będzie: fermentacją metanową, fermentacją suchą, o wilgotności maksymalnej do 70%, mezofilną, temperatura w zakresie 30 do 35°C, jednostopniową, wszystkie fazy fermentacji zachodzą w jednym reaktorze, okresową, o założonym czasie fermentacji pięciu lat, endotermiczną, wytwarzającą energię i nie wydzielającą wodoru do otoczenia. Przewiduje się formowanie dwóch pryzm w roku. Przez pierwsze pół roku formowana jest jedna pryzma, przez drugie pół roku druga pryzma. Przez pięć lat uformowanych zostanie 10 pryzm . W piątym roku, w drugim kwartale, przewidziano pryzmę zapasową, do której będą składowane odpady dla pryzmy pierwszej, która w tym czasie będzie odbierana.

Zakłada się następujące parametry procesu fermentacji:

• wilgotność 60 - 70%

• temperatura 30 - 350C

• pH 6,8 - 7,4

• C/N 20/30

Dla optymalizacji procesu przewiduje się sterowanie w/w parametrów. Odpady komunalne kierowane do pryzm muszą być w maksymalnym możliwym stopniu pozbawione odpadów niebezpiecznych. Odpady w pryzmach muszą być rozdrobnione do min 100 [mm], zagęszczone na etapie formowania pryzm do 0,8 [Mg/m³], zakładany okres produkcji biogazu pięciu lat. Dla potrzeb projektu przyjęto moc generowaną przez 1 [m³] biogazu 4 [kW].

5. Dane wyjściowe

5.1. Ilość odpadów komunalnych

• dla 2002 r. - 22990 [Mg/rok]

• dla 2022 r. - 31762,5 [Mg/rok]

5.2. Jakość odpadów komunalnych

Do pryzmy będą kierowane odpady komunalne pozbawione odpadów niebezpiecznych oraz odpady zielone, biofrakcja, osady ściekowe, odpady z przemysłu owocowo-warzywnego, browarniczego i rzeźni.

5.3. Gęstość nasypowa odpadów komunalnych

• 0,55 [Mg/m3 ]

5.4. Ilość odpadów balastowych po procesie fermentacji

• dla 2002roku 11954,8 [Mg/a]

• dla 2022 roku 16516,5 [Mg/a]

5.5. Potrzeby energetyczne zakładu

• energii elektrycznej 100 [kWh]

• energii cieplnej 50 [kWh]

Lata	Prognozowana produkcja biogazu [m3/h]	Prognoza produkcji [kWh]		Proponowane zespoły prądotwórcze [kW]		Zapotrzebowanie zakładu w energię [kWh]		Nadwyżka energi [kWh]		Roczna ilość energii [MWh]	Przychód ze sprzedaży [tys zł] przy cenie jednostkowej 25 gr/1kWh
				energia elektryczna	energia cieplna	moc elektryczna	moc cieplna	elektryczną	cieplną			elektryczną	cieplną
2002	148	226,2	350,6	1x260	1x403	100	50	126,2	300,6	1105,5	276,4
2003	298	452,4	701,2	2x260	2x403	100	50	352,4	651,2	3087	771,8
2004	410	624	967,2	3x260	3x403	100	50	524	917,2	4590,2	1147,6
2005	492	748,8	1160,6	3x260	3x403	100	50	648,8	1110,6	5683,5	1420,9
2006	542	821,6	1273,5	4x260	4x403	100	50	721,6	1223,5	6321,2	1580,3
2007	560	852,8	1321,8	4x260	4x403	100	50	752,8	1271,8	6594,5	1648,6
2008	570	863,2	1338	4x260	4x403	100	50	763,2	1288,0	6685,6	1671,4
2009	580	884	1370,2	4x260	4x403	100	50	784	1320,2	6867,8	1717
2010	590	894,4	1386,3	4x260	4x403	100	50	794,4	1336,3	6958,9	1739,7
2011	600	915,2	1418,6	4x260	4x403	100	50	815,2	1368,6	7141,2	1785,3
2012	610	925,6	1434,7	4x260	4x403	100	50	825,6	1384,7	7232,3	1808,1
2013	620	946,4	1466,9	4x260	4x403	100	50	846,4	1416,9	7414,5	1853,6
2014	630	956,8	1483	4x260	4x403	100	50	856,8	1433,0	7505,6	1876,4
2015	640	977,6	1515,3	4x260	4x403	100	50	877,6	1465,3	7687,8	1921,9
2016	650	988	1531,4	4x260	4x403	100	50	888	1481,4	7778,9	1944,7
2017	660	998,4	1547,5	4x260	4x403	100	50	898,4	1497,5	7870	1967,5
2018	670	1014	1571,7	5x260	5x403	100	50	914	1521,7	8006,6	2001,7
2019	680	1027	1591,8	5x260	5x403	100	5	927	1541,8	8120,5	2030,1
2020	690	1053	1632,1	5x260	5x403	100	50	953	1582,1	8348,3	2087,1
2021	700	1066	1652,3	5x260	5x403	100	50	966	1602,3	8462,2	2115,5
2022	710	1079	1672,4	5x260	5x403	100	50	979	1622,4	8576	2144

Tabela 1. Obliczenia wielkości nadwyżki energii i przychodów ze sprzedaży

Przyjęto agregat prądotwórczy o mocy silnika 260 [kW] :

• moc cieplna 403 [kW]

• zużycie biogazu 171 [Nm³/h]

Dla prawidłowej pracy silnika jego wydajność nie może być mniejsza niż 60 % i większa niż 100 % wydajności nominalnej.

*100% = 87 %
*100% = 89 %

*100% = 87 %
*100% = 91 %

*100%=80%
*100% = 92 %

*100%=96%
*100% = 94 %

*100%=79%
*100% = 95 %

*100%=82%
*100% = 96 %

*100%=83%
*100% = 78 %

*100% = 85 %
*100% = 79 %

*100% = 86 %
*100% = 81 %

*100% = 88 %
*100% = 82 %

*100% = 83 %

6. Wydajność zakładu

Przyjmuje się równą prognozowanej jakości odpadów w poszczególnych latach:

• dla 2002roku 22990 [Mg/a]

• dla 2022 roku 31762,5 [Mg/a]

7. Schemat funkcjonalny unieszkodliwiania odpadów metodą pryzm energetycznych

22990 [Mg/a]

31762,5

148

710

6437,2

8893,5

11954,8

16516,5

7.1. Opis schematu funkcjonalnego ZUOK

Schemat funkcjonalny obejmuje: przyjmowanie, rejestrację, ważenie odpadów za pośrednictwem wagi samochodowej o nośności 40 ton. Składowanie odpadów na placu przyjęcia, skąd po mechanicznym usunięciu odpadów wielkogabarytowych i niebezpiecznych, są transportowane za pomocą ładowarki do pryzm. Pojemność łyżki ładowarki 3 [m³], przed ułożeniem odpadów w pryzmie mamy sekcje rozdrobnienia odpadów poniżej 100 [mm] za pomocą rozdrabniarki o wydajności 14 [m³/h]. Formułowanie odpadów zmieszanych w pryzmach energetycznych o łącznej powierzchni 124760,63[m³] i biofiltr o powierzchni 8,04 [m²]. Rozbiórka pryzm po pięciu latach koparką, przesiewanie zawartości pryzmy za pomocą przesiewarki lub sita obrotowego, którego zadaniem jest segregacja zawartości pryzm na glebę poprocesową (frakcja do 60 [mm]) i balast (powyżej 60 [mm]). Deponowanie balastu w ilości 11954,8 [Mg/a] na składowisko. Zagospodarowanie biogazu w ilości 148 [m³/h], w ciągu technologicznym obejmującym stację ujmowania biogazu (pochodnia) o wydajności710 [m³/h], biofiltr o powierzchni 8,04 [m²], bioelektrownie o mocy 260[kW].

8. Projektowany bilans strumieni odpadów

8.1. Strumień odpadów przywożonych do ZUOK

Wyszczególnienie	Jednostka	2002	2007	2012	2017	2022
Odpady komunalne zmieszane	[Mg/a]	22990	25183,125	27376,25	29569,375	31762,5

8.2. Strumień odpadów poprocesowych

Wyszczególnienie	Jednostka	2002	2007	2012	2017	2022	Uwagi
Biogaz	[m3/h]	148	560	610	660	710	20%
Gleba poprocesowa	[Mg/a]	6437,2	7051,28	7665,35	8279,43	8893,5	28%
Balast	[Mg/a]	11954,8	13095,23	14235,65	15376,08	16516,5	52%

9. Dobór podstawowych obiektów technologicznych

9.1. Pryzmy energetyczne

Tabela 2. Obliczenie pojemności pryzm

Lata	Strumień odpadów Mg/rok	Ilość odpadów kierowana do 1 pryzmy [Mg/rok]	Objętość odpadów kierowanych do 1 pryzmy [m3/rok]	Objętość warstw przesypkowych [m3]	Pojemność 1 pryzmy [m3]
2002	22990	11495	20900	3135	24035
2003	23428,625	11714,31	21298,75	3194,81	24493,56
2004	23867,25	11933,63	21697,5	3254,63	24952,13
2005	24305,875	12152,94	22096,25	3314,44	25410,69
2006	24744,5	12372,25	22495	3374,25	25869,25
2007	25183,125	12591,56	22893,75	3434,06	26327,81
2008	25621,75	12810,88	23292,5	3493,88	26786,38
2009	26060,375	13030,19	23691,25	3553,69	27244,94
2010	26499	13249,5	24090	3613,5	27703,5
2011	26937,625	13468,81	24488,75	3673,31	28162,06
2012	27376,25	13688,13	24887,5	3733,13	28620,63
2013	27814,875	13907,44	25286,25	3792,94	29079,19
2014	28253,5	14126,75	25685	3852,75	29537,75
2015	28692,125	14346,06	26083,75	3912,56	29996,31
2016	29130,75	14565,38	26482,5	3972,38	30454,88
2017	29569,375	14784,69	26881,25	4032,19	30913,44
2018	30008	15004	27280	4092	31372
2019	30446,625	15223,31	27678,75	4151,81	31830,56
2020	30885,25	15442,63	28077,5	4211,63	32289,13
2021	31323,875	15661,94	28476,25	4271,44	32747,69
2022	31762,5	15881,25	28875	4331,25	33206,25

Wymiary pryzm:

• pojemność jednej pryzmy: V= 24035

• wartość dopuszczalna: + 2 % = 24515,7 [m³]

• szerokość: S = 50 [m]

• długość D = 70 [m]

• wysokość H = 4 [m]

• wysokość h₁ = 3,6 [m]

• szerokość s₁ = 8 [m]

• V₁=S*D*H= 1400 [m³]

• V₂=0,5*s₁*H*D*2 = 2240 [m³]

• V₃=0,5*s₁*H*S*2 = 1600 [m³]

• V₄=0,5*S*h₁*D = 6300 [m³]

• V_c=V₁+V₂+V₃+V₄ = 24140 [m³]

9.2. Plac przyjęcia odpadów

Zakładam dobowy czas przyjmowania odpadów:

V = 22990/0,55 = 41800 [m³]

V - objętość odpadów

Przy założonej wysokości składowania:

h = 1,2 [m]

260 - liczba dni pracy zakładu w roku [d]

1,5 - współczynnik zwiększający rezerwę terenu na powierzchnię komunikacyjną

F = (V/(h*260))*1,5

F = 41800/(1,2*260)*1,5 = 200,96 [m²] ≅ 201 [m²]

Przyjęto wymiary placu odpadów: 12 [m] x 10 [m]

Wydajność rozdrabniarki:

Q = V/260*7

gdzie: V - objętość odpadów:

260 - liczba dni pracy zakładu w roku [d]

t - czas pracy rozdrabniarki: h = 7 [h]

Q = 41800/260*7 = 23 [m³/h]

Zastosowano rozdrabniarkę typu Husmann HL II 1417, o wydajności z zakresu 4 do 30 [m³] na godzinę (ponad 20 ton).

Urządzenia w zakładzie posiadają objętość:

• rozdrabniarka - 14 [m³]

• kompaktor - 40 [m³]

• ładowarka - 3 [m³]

Rozdrabniarka ta rozdrabnia:

• odpady wielkogabarytowe

• odpady przemysłowe

• odpady gospodarcze

• odpady biologiczne

• odpady drewniane

• odpady rozbiórkowe

• palety

Charakterystyka rozdrabniarki typu Husmann HL II 1417 :

• zabudowa : kontenerowa, hakowa

• moc silnika: 272 [kW]

• stopień rozdrabniania - regulowany 100- 300 [mm]

• waga: 14 [ton]

• max wysokość wyrzutu odpadów: 3200 [mm]

• wysokość dolnej części wsypu: 1700x1400 [mm]

• wysokość górnej części wsypu: 5200x2300 [mm]

• wysokość wsypu 2600 [mm]

Wymiary maszyny:

• długość - 7820 [mm],

• szerokość - 2340 [mm],

• wysokość - 2650 [mm]

• rodzaj napędów - diesel

9.3. Składowisko odpadów balastowych

V= 20 lat*a/0,8[m³],

V skł bal. = (20*14235,65)/0,8 = 355891,25 [m³]

F=V/h

Powierzchnia odpadów balastowych wyniesie: F=
=88972,81 [m²]

• h -wysokość składowania odpadów [m]

• a - ilość balastu na rok 2012 w [Mg/a]

• V - objętość składowania odpadów balastowych [m³]

9.4. Plac przesiewania zawartości pryzm

F = 18000 [m²] = 1,8 [ha]

9.5. Stacja ujmowania biogazu

Zaprojektowano stację o wydajności maksymalnej 710 [m³/h]

9.6. Dobór pochodni

Przyjęto pochodnię o wydajności maksymalnej 710 [m³/h]

Warunki pracy pochodni:

• zawartość CH4 powyżej 25%

• czas spalania mniejszy od 0,6 sekund

• temperatura spalania wyższa od 800oC

9.7. Biofiltr

Dopuszcza się wydajność 30 - 90 [m³/m²h]

F = 710/90 = 7,89 [m²]

Przyjęto 2 biofiltry o średnicy ф1,8 o powierzchni 5,085 [m²]

9.8. Bioelektrownia

Tabela 3. Obliczanie ilości biogazu produkowanego przez pryzmę energetyczną

	Ilość odpadów		Obliczenie energii strumienia gazu generowanego przez pryzmy energetyczne									Produkcja	energii	Ilość
Lata	kierowanych					[MWh]						[MWh]		biogazu
	do 1 pryzmy [Mg/a]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	półroczna	roczna	[m3/h]
2002	11495	1724,25										1724,25	5172,75	148
	11495	1724,25	1724,25									3448,5
2003	11714,31	1149,5	1724,25	1757,15								4630,9	10444,2	298
	11714,13	1149,5	1149,5	1757,15	1757,15							5813,3
2004	11933,63	826,13	1149,5	1171,43	1757,15	1790,04						6730,25	14377,45	410
	11933,63	826,13	826,13	1171,43	1171,43	1790,04	1790,04					7647,2
2005	12152,94	574,75	826,13	878,57	1171,43	1193,36	1790,04	1822,94				8293,22	17232,46	492
	12152,94	574,75	574,75	878,57	878,57	1193,36	1193,36	1822,94	1822,94			8939,24
2006	12372,25	287,36	574,75	585,72	878,57	895,02	1193,36	1215,29	1822,94	1855,84		9308,85	18987,31	542
	12372,25	287,36	287,36	585,72	585,72	895,02	895,02	1215,29	1215,29	1855,84	1855,84	9678,46
2007	12591,56	1888,73	287,36	292,86	585,72	596,68	895,02	911,47	1215,29	1237,23	1855,84	9766,2	19620,14	560
	12591,56	1888,73	1888,73	292,86	292,86	596,68	596,68	911,47	911,47	1237,23	1237,23	9853,94
2008	12810,88	1259,16	1888,73	1921,63	292,86	298,34	596,68	607,65	911,47	927,92	1237,23	9941,67	19971,07	570
	12810,88	1259,16	1259,16	1921,63	1921,63	298,34	298,34	607,65	607,65	927,92	927,92	10029,4
2009	13030,19	944,37	1259,16	1281,09	1921,63	1954,53	298,34	303,82	607,65	618,61	927,92	10117,12	20321,96	580
	13030,19	944,37	944,37	1281,09	1281,09	1954,53	1954,53	303,82	303,82	618,61	618,61	10204,84
2010	13249,5	629,58	944,37	960,82	1281,09	1303,02	1954,53	1987,43	303,82	309,31	618,61	10292,58	20672,9	590
	13249,5	629,58	629,58	960,82	960,82	1303,02	1303,02	1987,43	1987,43	309,31	309,31	10280,32

Tabela 3. Obliczanie ilości biogazu produkowanego przez pryzmę energetyczną (cd.)

2011	13468,81	314,79	629,58	640,54	960,82	977,26	1303,02	1324,95	1987,43	2020,32	309,31	10468,02	21023,74	600
	13468,81	314,79	314,79	640,54	640,54	977,26	977,26	1324,95	1324,95	2020,32	2020,32	10555,72
2012	13688,13	2053,22	314,49	320,27	640,54	651,51	977,26	993,71	1324,95	1346,88	2020,32	10643,45	21374,63	610
	13688,81	2053,22	2053,22	320,27	320,27	651,51	651,51	993,71	993,71	1346,88	1346,88	10731,18
2013	13907,44	1368,81	2053,22	2086,12	320,27	325,75	651,51	662,48	993,71	1010,16	1346,88	10818,91	21725,55	620
	13907,44	1368,81	1368,81	2086,12	2086,12	325,75	325,75	662,48	662,48	1010,16	1010,16	10906,64
2014	14126,75	1026,61	1368,81	1390,74	2086,12	2119,01	325,75	331,24	662,48	673,44	1010,16	10994,36	22076,44	630
	14126,75	1026,61	1026,61	1390,74	1390,74	2119,01	2119,01	331,24	331,24	673,44	673,44	11082,08
2015	14346,06	684,41	1026,61	1043,06	1390,74	1412,68	2119,01	2151,91	331,24	336,72	673,44	11169,82	22427,38	640
	14346,06	684,41	684,41	1043,06	1043,06	1412,68	1412,68	2151,91	2151,91	336,72	336,72	11257,56
2016	14565,38	342,2	684,41	695,37	1043,06	1059,51	1412,68	1434,61	2151,91	2184,81	336,72	11345,28	22778,28	650
	14565,38	342,2	342,2	695,37	695,37	1059,51	1059,51	1434,61	1434,61	2184,81	2184,81	11433
2017	14784,69	2217,7	342,2	347,69	695,37	706,34	1059,51	1075,95	1434,61	1456,54	2184,81	11520,72	23129,16	660
	14784,69	2217,7	2217,7	347,69	347,69	706,34	706,34	1075,95	1075,95	1456,54	1456,54	11608,44
2018	15004	1478,47	2217,7	2250,6	347,69	353,17	706,34	717,3	1075,95	1092,4	1456,54	11696,16	23480,04	670
	15004	1478,47	1478,47	2250,6	2250,6	353,17	353,17	717,3	717,3	1092,4	1092,4	11783,88
2019	15223,31	1108,85	1478,47	1500,4	2250,6	2283,5	353,17	358,65	717,3	728,27	1092,4	11871,61	23830,95	680
	15223,31	1108,85	1108,85	1500,4	1500,4	2283,5	2283,5	358,65	358,65	728,27	728,27	11959,34
2020	15442,63	739,23	1108,85	1125,3	1500,4	1522,33	2283,5	2316,39	358,65	364,13	728,27	12047,05	24181,81	690
	15442,63	739,23	739,23	1125,3	1125,3	1522,33	1522,33	2316,39	2316,39	364,13	364,13	12134,76
2021	15661,94	369,62	739,23	750,2	1125,3	1141,75	1522,33	1544,26	2316,39	2349,29	364,13	12222,5	24532,74	700
	15661,94	369,62	369,62	750,2	750,2	1141,75	1141,75	1544,26	1544,26	2349,29	2349,29	12310,24
2022	15881,25	2382,19	369,62	375,1	750,2	761,17	1141,75	1158,2	1544,26	1566,19	2349,29	12397,96	24883,66	710
	15881,25	2382,19	2382,19	375,1	375,1	761,17	761,17	1158,2	1158,2	1566,19	1566,19	12485,7

10. Dobór wyposażenia technologicznego

Przez pierwsze pięć lat potrzebna jest:

• ładowarka o pojemności łyżki 3 [m³],

• kompaktor - 40 ton nacisku

• rozdrabniarka - przepustowość 14 [m³/h]

• Po okresie pięciu lat będziemy potrzebować do wcześniejszego wyposażenia:

• koparkę

• sito obrotowe

11. Schemat technologiczny

11.1.Opis przyjętych rozwiązań techniczno-technologicznych

a) Ciąg związany z fermentacją metanową

Działanie pryzm energetycznych jest oparte na beztlenowym procesie fermentacji metanowej. Technologia pryzm energetycznych należy do metod biologicznych przeróbki odpadów, wykorzystujących w sposób celowy mikrobiologiczne procesy przemiany materii dla uzyskania rozkładu i przekształcenia zawartych w odpadach substancji organicznych w produkty, które można zawrócić do naturalnego obiegu materii w postaci biogazu zawierającego 40-65% CH₄ i stanowiącego wysoko energetyczne paliwo, które może być wykorzystane do produkcji energii w sposób przyjazny dla środowiska.

Przywożone odpady, po rozdrobnieniu w rozdrabniarce ustawionej każdorazowo przy formułowanej pryzmie, są kierowane taśmociągiem, będącym wyposażeniem rozdrabniarki, do pryzmy, gdzie składowane są na uszczelnionym podłożu wyposażonym w drenaż odcieków i następnie zagęszczane w kompaktorach. Uformowana pryzma zostanie termicznie izolowana warstwą 30[cm] słomy i uszczelniona od góry gliną (60 cm) dla odcięcia dopływu powietrza i stworzenia odpowiednich warunków dla fermentacji metanowej.

Na przebieg fermentacji metanowej w pryzmie bezpośredni wpływ mają:

• temperatura

• wilgotność

• pH

• stosunek C/N

• skład odpadów (duża zawartość frakcji organicznej, brak odpadów niebezpiecznych)

• stopień rozdrobnienia odpadów i ich zagęszczenie

• stopień uszczelnienia pryzmy

Dla stworzenia optymalnych warunków fermentacji, pryzma wyposażona będzie:

• w rozbieralną instalację nawilżania, podgrzewanym odciekiem, ułożonym w warstwie gliny i zaizolowany termicznie, składającą się z poziomych przewodów rozprowadzających oraz pionowych przewodów nawilżających

• w rozbieralną instalację biogazu ułożoną na warstwie gliny i składająca się z poziomych przewodów rozprowadzających oraz pionowych przewodów ujmujących gaz

• nie rozbieralny drenaż odprowadzający odciek, umieszczony w możliwie najniższej części pryzmy, do studzienki technologicznej, która umożliwi pomiar temperatury odcieku i odcięcie instalacji w pryzmie od instalacji technologicznej w przypadku rozbierania pryzm

b) Instalacja nawilżająca

Przewidziane nawilżanie pryzm, recyrkulowanym odciekiem po jego poprzednim podgrzaniu do temp. 40 ^oC. Rozprowadzenie recyrkulatu po powierzchni pryzmy przewodami poziomymi z rur PE o
φ 25[mm], 20[mm], 15[mm], nawilżającymi przewodami pionowymi, szczelinowymi, owiniętymi geowłókniną dla zabezpieczenia przed zamuleniem o φ 15[mm].

c) Drenaż odcieków

Drenaż odcieków φ 160[mm] zlokalizowano w warstwie dennej, zastosowano rury z PE o wysokiej gęstości PEHD, szczelinowe. Drenaż ten musi być odporny na podwyższoną temperaturę i oddziaływanie różnych związków chemicznych oraz na dodatkowe obciążenia i deformacje wynikające z osiadania podłoża lub składowania odpadów.

Po pięciu latach w pryzmie nie zachodzi już fermentacja w związku z czym rozbiera się zawartość pryzm za pośrednictwem przesiewarki, która segreguje pozostałość pryzmy na 2 frakcje:

• ziemia poprocesowa (frakcja do 60 [mm]) w ilości 3570 [ton/rok] (28%); może być wykorzystana jako kompost do rekultywacji zdegradowanych gruntów

• balast (frakcja powyżej 60 [mm]) w ilości 6630 [ton/rok] (52%), kierowany jest na składowisko odpadów

d) Ciąg związany z zagospodarowaniem biogazu

Przewidziano instalację odgazowywania po powierzchni pryzmy przewodami pionowymi o φ 40 (przewody owinięte geowłókniną) i przewodem zbiorczym o φ 110.

Wykorzystanie biogazu związane jest z zawartością metanu oraz ilości biogazu:

• zawartość metanu 0-25% → biogaz kierowany jest na 1 biofiltr o _Ø1,6 [m] i powierzchni 8,04[m²]

• zawartość metanu 25-45% → pochodnia, o wydajności maksymalnej 710 [m3/h] w czasie mniejszym od 0,6 [s] i temperatury wyższej od 800 ^oC

• zawartość metanu powyżej 45% → generator, dobrano agregat prądotwórczy mocy 260 [kW]

12. Sterowanie procesami technologicznymi

12.1. Sterowanie parametrami pracy pryzm

Na przebieg fermentacji metanowej w pryzmie bezpośredni wpływ mają:

• temperatura 30 - 35 oC

• wilgotność- 40 -70%

• pH 6,8 - 7,4

• C/N 20 - 30

Sterowanie w/w czynników odbywa się za pomocą czujników, urządzeń pomiarowych i sterujących. Czujniki umieszczone są w pryzmie, mierzą one temperaturę i wilgotność, dane przekazują do sumatora i dalej do regulatora. Regulator decyduje o tym czy należy zwiększyć bądź zmniejszyć dopływ odcieku (który ma za zadanie nawilżanie i podgrzewanie pryzm) czy też zwiększyć lub zmniejszyć jego temperaturę poprzez zawór regulacyjny.

Sprawą priorytetową jest utrzymanie w pryzmie odpowiedniej wilgotności. Jeżeli wilgotność jest za duża a temperatura za mała, wówczas zmniejsza się ilość dopływającego odcieku, podwyższając jego temperaturę. Regulowanie i pomiar pH odbywa się w przepompowni, za pomocą sondy. Jeżeli odczyn odcieku jest niski wówczas włącza się pompa, która doprowadza mleko wapienne (jest ono przygotowywane w zbiorniku mleka wapiennego) w celu neutralizacji pH.

12.2. Sterowanie przepływem biogazu

Biogaz może mieć różną zawartość metanu lub też może zdarzyć się, że jego ilość będzie zróżnicowana. W związku z tym będzie on kierowany za pomocą czujników na biofiltr (B), pochodnię (P), generator (G), co przedstawia tabela poniżej.

Zawartość CH4 [%]	Zawartość biogazu, przepływ [m3/h]
		0 - 51,3	51,3 - 102,6	> 102,6
0-25	B	B	B
25-45	B	P	P
>45	B	P	G

13. Charakterystyka elementów wyposażenia ZUOK

13.1. Obiekty towarzyszące

Dla prawidłowego funkcjonowania zakładu przewidziano następujące obiekty towarzyszące:

• budynek socjalno-techniczny

• budynek administracyjno techniczny

• waga samochodowa

• brodzik dezynfekcyjny

• myjnia sprzętu ciężkiego

• garaż na sprzęt technologiczny

• kompaktor

• koparka

• wiata na odpady niebezpieczne

• magazyn smarów i olejów

• agregatorownia

• stacja TRAFO

13.2. Infrastruktura techniczna

Zakład będzie wyposażony w:

• sieć wodociągową

• kanalizację sanitarną, deszczową i technologiczną

• instalacje C.O.

• ogrodzenie

13.3. Zieleń

Zakład będzie otaczał pas 10 [m] zieleni, wysokiej tj.: topola, klon, robina oraz zieleni niskiej: krzew, śliwa, tarnina.

14. Wpływ ZOUK na środowisko

14.1. Potencjalne źródła uciążliwości i zastosowane rozwiązania techniczne

Projektując ZUOK należy pamiętać o tym, aby zastosować takie rozwiązania, które zminimalizują wpływ zakładu na środowisko, a mianowicie:

Pryzmy energetyczne

Kontrola dowożonych do składowiska odpadów, eliminująca przyjmowanie odpadów innych niż komunalne. Dzienne działki dla składowania odpadów, które są zagęszczane i przykrywane przysypką izolacyjną, sposób formułowania przekrycia - po wypełnieniu części dennej od czoła ku końcowi pryzmy od jej końca następuje składowanie odpadów z jednoczesnym formowaniem wierzchowiny i sukcesywnym przykrywaniem pryzmy w miarę zapełniania jej odpadami.

Szczelne podłoże z geomembrany i szczelne przykrycie pryzmy w okresie pięciu lat jej pracy. Zorganizowany i kontrolowany odzysk biogazu, ujęcie odcieku i zawracanie go do obiegu. Sposób rozbiórki pryzmy - zastosowanie odsysania gazów z pryzmy, które następnie zostaną skierowane na biofiltr, zieleń izolacyjna.

Plac przyjęcia odpadów

• ogrodzenie trwałe, betonowe wokół placu składowania

• uszczelnienie podłoża geomembraną

• zorganizowany odbiór ewentualnych odcieków do zbiornika odcieków

• zieleń izolacyjna

• utrzymanie czystości placu

Emisja ze spalania biogazu z generatora i pochodni

Zastosowane zespoły prądotwórcze wyprodukowane przez PZL-Wola spełniają normy UE w zakresie odprowadzania spalin do atmosfery. Pochodnia będzie używana jedynie w sytuacjach awaryjnych, bariera zieleni izolacyjnej.

Hałas

Izolacja akustyczna, pas zieleni ochronnej.

15. Zagospodarowanie produktów poprocesowych

Produkty poprocesowe	2002 rok	2022 rok
Biogaz [m^3/h]	148	710
Ziemia poprocesowa [Mg/a]	6437,2	8893,5
Balast [Mg/a]	11954,8	16516,5

Ziemia poprocesowa może być wykorzystana jako kompost do rekultywacji zdegradowanych gruntów, natomiast balast kierowany jest na składowisko odpadów. Biogaz powstający w pryzmach energetycznych zawierający maksymalnie do 85% metanu jest wysoko energetycznym paliwem , który może być wykorzystywany do produkcji energii oraz do ogrzewania pomieszczeń. Biogaz ten nie jest szkodliwy dla środowiska.

16. Wnioski

Omówiona technologia unieszkodliwiania odpadów komunalnych w pryzmach energetycznych polega na przyśpieszonym (z ok. 5 do 25 lat) w stosunku do składowiska standardowego beztlenowym rozkładzie odpadów. Przy czym w okresie 5-letnim pozyskuje się metan o wydajności około 10-krotnie większej niż w przypadku składowisk tradycyjnych.

Po procesie fermentacji metanowej zachodzącej w pryzmach odzyskujemy z odpadów biogaz, natomiast resztę stanowią kompost i balast, który można unieszkodliwiać poprzez spalanie lub składowanie.

Zaletą tego systemu jest wielokrotnie wykorzystywanie (co 5 lat) powierzchni eksploatacyjnej oraz pozyskiwanie i wykorzystywanie energii zawartej w odpadach w postaci biogazu. Wytwarzana energia elektryczna może być sprzedawana miejscowemu zakładowi energetycznemu jest to najpowszechniejszy sposób zagospodarowania gazu wysypiskowego. Gaz ten może być wykorzystany do produkcji ciepła, następnie przesyłany do osiedlowej sieci ciepłowniczej lub wykorzystywany na miejscu do celów grzewczych. Wśród innych zastosowań znajduje się opalanie pieców do wypalania cegieł i cementu oraz do suszenia wyrobów glinianych i betonowych, produkcja pary i ciepłej wody technologicznej, ogrzewanie szklarni , gospodarstw rybnych itp.

Wadą jest brak sprawdzenia eksploatacyjnego przyjętych założeń oraz wątpliwość o jakości i przydatności kompostu z rozbiórki pryzm przetwarzających w zasadzie całość zmieszanych odpadów łącznie z odpadami problemowymi i nierozkładalnymi.

Technologia pryzm energetycznych powinna być wyposażona w odpowiednio zaprojektowane instalacje ujmowania biogazu i odcieków. Biogaz może ulegać migracji poza teren wysypiska, odbywającą się pod powierzchnią terenu, wtedy należy zapobiegać temu poprzez zastosowanie barier fizycznych. Należy również monitorować uwalnianie się tego gazu do atmosfery, silniki, generatory i pochodnie nie mogą powodować nadmiernego zanieczyszczania środowiska i również muszą być monitorowane .

Odciek powstający w złożu odpadów musi być kontrolowany i oczyszczany w celu zapobiegania zanieczyszczeniu wód gruntowych.

14

Odpady inertne na składowisko

Ziemia poprocesowa

Spalenie biogazu w agregatach - odzysk energii

Do atmosfery przez biofiltr

Rozbiórka pryzm wraz z przesiewem ich zawartości

Spalenie w pochodni

Fermentacja metanowa odpadów zagęszczonych w 2 pryzmach

Ujęcie biogazu

Rozdrabnianie odpadów rozdrabniarką

wydajności 14 [m³/h]

Deponatory

Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych

Składowanie na placu przyjęcia o powierzchni F =201 [m²]

Przyjmowanie, ważenie i rejestracja

Odpady komunalne

zmieszane

Odpady

niebezpieczne

Potrzeby własne

0,5 m

Sprzedaż

nadwyżki

energii

Do rekultywacji terenów

Do dalszego unieszkodliwienia

specjalistycznego

---