Odpady to każda substancja lub przedmiot należący do jednej z kategori Q1-Q16 których posiadacz pozbywa się – zamierza pozbyć się lub do ich pozbycia jest zobowiązany.
Odpady komunalne to:
-odpady powstałe w gospodarstwach domowych
- odpady niezawierające odpadów niebezpiecznych pochodzące od inych wytwórców odpadów które ze względu na swój charakter lub skład są podobne do odpadów powstających w gospodarstwach domowych.
Źródla odpadów komunalnych:
- gospodarstwo domowe 2/3
- obiekty infrastruktury 1/3 (handel, usługi, rzemiosło, szkolnictwo, …)
Gospodarowanie odpadami
Zbieranie – dzialanie: umieszczanie w pojemnikach, segregowanie, magazynowanie odpadów przed transportem do miejsca odzysku lub unieszkodliwiania.
Transport
Odzysk R1-R14
Unieszkodliwianie D1-D15 -> oraz nadzór nad tymi działaniami i nadzór nad miejscami unieszkodliwiania odpadów.
WYKLADY
W miarę rozwoju gospodarczego i społecznego narodów i państw zmienia się diametralnie (w niektórych regionach bardzo szybko) podejście do problemu odpadów. Są regiony (państwa) w których założono docelowo zupełny zanik składowisk reaktorów. Cel ten ma być osiągnięty przede wszystkim na drodze wyeliminowania z mieszaniny odpadów wszystkiego co jest lub może być po przetworzeniu surowcem wtórnym. Wszystko to co pozostaje w założeniu ma podlegać przetworzeniu do formy mało aktywnej bądź nieaktywnej Biologicznie i chemicznie (biochemicznie).
Takie organizacje w państwie jak unia europejska wyznaczają swoim członkom różne limity czasowe i ilościowe.
System gospodarki odpadami komunalnymi (SGOH)
W układzie planowania przestrzennego głównym decydentem jest gmina. Gminy z reguły są decydujące za wyjątkiem pewnych szczególnych sytuacji jak na przykład ochrona środowiska.
W unii europejskiej w efekcie również w kraju przywiązuje się bardzo dużą uwagę do planowania gospodarki odpadami na szczeblu lokalnym, regionalnym i narodowym.
Efektem tego planowania jest stopniowa realizacja zamiarów.
Centralne organa administracji rządowej tworzą ramy prawne (organizacyjne i finansowe) dla organizowania odpadami wyznaczają preferowane kierunku kredytowania w zgodności z prawami tworzonymi przez unię.
Na szczebu regionalnym gospodarki odpadami określają jednostki administracji samorządowej.
Na szczeblu samorządowym tworzy się również regulacje prawne które powinny być ukierunkowane na następujące cele:
Zmniejszenie ilości wytwarzanych odpadów komunalnych
Wdrążenie recyrkulacji surowców wtórnych lub recyklingu
Tworzenie higienicznych warunków w mieście
Ochronę zdrowia mieszkańców
Poprawa standardów życia
Ochronna środowiska
Lokalne plany gospodarki odpadami tworzone są albo powinny być przez struktury samorządowe
Plany te musza bazować na wiarygodnych danych dotyczących ilościowo jakościowej charakterystyki odpadów oraz prognozie dotyczącej rozwoju miasta.
System gospodarki odpadami komunalnymi, a szczególnie jego element którym jest program inwestycyjny. Projekt inwestycyjny ma doprowadzić do zmniejszenia wpływu odpadów na środowisko.
Selekcje i odzysk surowców wtórnych lub (i) energii.
Zmniejszenie zapotrzebowania na tereny pod wysypiska.
Optymalizacje kosztów transportu i minimalizacje kosztów całkowitych funkcjonowania SGOH.
Elementy SGOH:
Wysypisko – do niedawna składowiska odpadów w Polsce były lokalizowane, projektowane i eksploatowane w sposób bardzo niewłaściwy z punktu widzenia obecnej wiedzy i umiejętności. Stanowiły one i często stanowią jeszcze zagrożenie dla środowiska. Wykluczone musza być dla takich celów tereny o uznanych walorach krajobrazowych, sąsiadujące z miastami, tereny oddziałujce na wody powierzchniowe lub podziemnne (a już szczególnie wody stanowiące przyszłe zasoby dla celów gospodarczych). Budowa składowiska musi uwzględniać uszczelnienie dna (współczynnik infiltracji 10 -9m)
Ujmowanie i oczyszczanie odcieków
Ujmowanie i unieszkodliwianie odpadów
Systematyczne monitorowanie
Wykład 2
Eksploatacja składowiska- korzystając ze składowisk które niezależnie od zastosowanych sposobów unieszkodliwiania odpadów będą istniały, musi być realizowane przy przestrzeganiu albo z uwzględnieniem szeregu zasad:
Kontrola jakości i ilości odpadów
Nie mieszanie odpadów (nie dopuszczanie do współskładowania odpadów które mogą ze sobą wchodzić w reakcje – szczególnie niektóre reakcje
Stosowanie zagęszczania kompaktorami (nie mylić ze spychaczem który jest zbyt lekki)
Stosowanie kwaterowego „załadunku”
Stosowanie warstw izolacyjnych pośrednich
Założyć w swoich planach że zapotrzebowanie na składowisko będzie coraz mniejsze co wiąże się z koniecznością spełniania narastających wymogów związanych z ilością odpadów zawracanych do obiektu.
Rekultywacja – przy wyborze lokalizacji i ich budowie oraz późniejszej eksploatacji należy przewidzieć (stworzyć warunki) dla rekultywacji składowiska po zamknięciu
Rozdział odpadów mieszanych- nowoczesna, zintegrowana (złożona z wielu elementów) gospodarka odpadami bezwzględnie związana musi być z odrębnym traktowaniem wydzielanych frakcji.
Każda frakcja musi być poddana odrębnym (różnym) procesom przerobu wstępnego. Czasami będzie to np. : obtapianie fol; rozwłóknianie i przygotowanie wstępne włókien celulozowych;
Podstawowe elementy SGOK to
selekcja odpadów od razu tam gdzie powstają.
termiczne utylizacja odpadów
Zakład – instalacja unieszkodliwiania fermentacją metanową
Zakład selekcji wtórnej
Recyrkulacja – recyrkulacja odpadów minimalizuje szkody ekologiczne. Najbardziej efektywnym sposobem jest selektywne gromadzenie odpadów u źródła połączone z bezpośrednim zaangażowanie mieszkańców i osiedla. Ogólną mase odpadów komunalnych i tych należących od ludności. System ten pozwala zmniejszyć masę odpadów nawet o 40%. Głównie odzyskiwany jest:
Złom
Ferromagnetyki i metale kolorowe
Makulatura
Szkło (tłuczka szklana)
Tworzywa
Kompostowanie- kompost z odpadów może być wykorzystywany do wzbogacania nawozowego zieleni miejskiej, użyźniania nieużytków, warstwy izolacyjne pośrednie. Kompostowanie może być traktowane jako sposób zmniejszenia ilości odpadów organicznych oraz zmniejszenia graniczącego z likwidacją ich reaktywności biologicznej.
Termiczna utylizacja odpadów- trudno wyobrazić sobie nowoczesne SGOK przy najlepszym recyklingu pozostanie 50-60%. Cześć nie będzie podatna na uspokojenie, kompostowanie będzie natomiast podatna na uspokojenie poprzez obróbkę termiczną. Zakład taki będzie nastawiony na odzysk energii w formie nadającej się do zmagazynowania lub nadającej się do natychmiastowego wykorzystania.
Wartość opałowa odpadów jeśli nie będziemy do nich dodawać innego paliwa nie może być mniejsza niż 6000 kJ/Kg.
Wilgoć przy tym nie powinna przekraczać50% a substancji mineralnych nie więcej niż60%.
Obróbka termiczna z ograniczonym dostępem tlenu poza odzyskiem … powodują zmniejszenie objętości masowej o 985-90% a masy o 60-65%
Projektując zakład unieszkodliwiania termicznego w ramach SGOK projektując taki zakład trzeba brać pod uwagę element społeczny i uwarunkowania prawne z tym związane (te które obowiązują są zgodne z unijnymi)
Unieszkodliwianie termiczne rozwija się z dużym powodzeniem w krajach uprzemysłowionych szczególnie europy, Japonii. Austria około 25%; Belgia Francja dania 40%; Luksemburg 80%; Szwecja 50%; Niemcy 35%.
Organizacja budowy i wdrążenia SGOK jest przedsięwzięciem SGOK. Gminy czy inwestorzy często podejmowali decyzje nieprzemyślane o zwiększonych kosztach przy nie optymalnym wykorzystaniu surowców i energii które można w każdej chwili uzyskać. Szanse zwrotu tych decyzji organizacyjno inwestycyjnych często jest dłuższy niż powinien być. Nie rozważne postępowanie ogranicza często możliwość korzystania z funduszy zewnętrznych, krajowych a szczególnie unijnych. Te ostatnie należą do powszechnie dostępnych jeśli spełnimy wszystkie wymogi.
Prawidłowe przygotowana dokumentacja powinna być …
1.inwentaryzacje stanu gospodarki odpadami dla analizy tej gospodarki i strategie gospodarki odpadami w gminie, związku gmin, również w kraju.
Czyli opisany typ zabudowy i funkcje poszczególnych obszarów miasta i charakterystyka źródeł powstawania odpadów
2. charakterystyka jakościowa i ilościowa odpadów (na podstawie badań). Opis próbki dotychczasowego SGOK. Analiza istniejących i potencjalnych miejsc do składowania odpadów (tych które już istnieją a jeżeli chodzi o te co istnieja to branie pod uwage możliwości jakie panują).
3.Analiza możliwości zbytu surowców wtórnych
4.Analiza możliwych i obecnych do uzyskania źródeł finansowania
Analiza tego co wczesniej opisaliśmy :D
W niej musi zostać uwzględniona:
Ocena aktualnego sposobu gromadzenia wywozu i postępowania z odpadami.
Ocena obowiązującego w gminie, jednostce systemu prawnego związanego z gospodarką odpadami.
Ocena sposobu gospodarki odpadami
Propozycja usprawnień obecnego systemu.
Strategia gospodarki odpadami komunalnymi:
Prognoza warunków społecznych i gospodarczych miasta, gmin
Opracowanie wariantów gospodarki odpadami
Porównanie i wybór wariantów i wskazanie optymalnego dla miasta
Wskazanie kredytów
Wykład 3
Unieszkodliwianie termiczne jako element kompleksowej gospodarki odpadami
W krajach europejskich i wielu rozwiniętych i rozwijających się krajach świata coraz większa ilość odpadów unieszkodliwiana jest termicznie. Unieszkodliwianiu temu powinny być poddawane tylko te odpady których nie można wykorzystać w inny sposób. Decyzje o sposobie postępowania powinno podejmować się po:
Selektywnej zbiórce, a wszędzie tam gdzie jej nie ma lub gdzie jest ona ograniczona ilościowo o odzysku wtórnym.
W unieszkodliwianiu termicznym można wyróżnić typowe spalanie (z dużym udziałem powietrza oraz procesy o charakterze pirolizy (przetwarzanie z ograniczonym dostępem lub bez udziału tleny))
Współczesne instalacje do spalania odpadów są tak projektowane że emisje toksycznych związków do atmosfery są minimalne (z powodzeniem spełniają wymogi unijne)
(emisja do powietrza- szczególnie z nadwyżka spalarnie spełniają normy dotyczące dioksan i uranu)
Zalety termicznego unieszkodliwiania:
Zmniejszenie masy odpadów o 65% masy
Ograniczenie kosztów składowania
Szybkie przekształcenie substancji organicznych (zanik składowisk reaktorów)
Uzyskuje się energie cieplną i łatwo wyodrębnia się złom metali
Organizacyjnie jest to metoda najmniej kłopotliwa
Wady:
Przełamanie efektu wewnętrznego ludności
Metody termiczne powinny być stosowane wyłącznie po wydzieleniu surowców wtórnych.
W Polskich regulacjach prawnych w ustawie o odpadach zapisano że kompostowaniu lub termicznemu przekształceniu (powinno być również przekształceniu fermentacje metanową) poddaje się odpady, z których wcześniej wyizolowano wszystko to co nadaje się do wykorzystania.
Zabroniono spalania odpadów na powierzchni ziemi poza obiektami przeznaczonymi do tego celu. A obiekty te mogą być eksploatowane pod warunkiem że nie przekroczą norm emisji zanieczyszczeń .
Udział frakcji podatnej na unieszkodliwianie termiczne w ogólnej masie odpadów komunalnych.
Rozpowszechnienie metod unieszkodliwiania termicznego jest różne w różnych krajach przy czym początkowo metode tą stosowano do odpadów mieszanych. Szczególnie w europie do odpadów w których wyodrębniono frakcje użyteczne.
Japonia 80%
Szwajcaria 80%
Dania 70% ( Szwajcaria i Dania pozostałe zawraca do obiegu)
Wielka Brytania i Hiszpania 20 do 30%
Spalanie na odpowiednich instalacjach lub bez tych instalacji odpadów powoduje bardzo duże zagrożenie. Wydzielają się: chlor, brom, dioksyny, furany, meta ciężkie (metale ciężkie w ziemie reszta w powietrze)
Furany i dioksyny oraz inne chlorowo pochodne powodują zmiany genetyczne i kumulują się w Komorkach.
Wysiłki konstruktorów kanalizacji doprowadziły do powstania rozwiązań które albo zapobiegają i usuwają je ze strumienia gazu spalinowego.
Rozwiązaniem jest:
Wysoka temperatury 900-1200 stopni. Połączona ze stosowaniem substancji proszkowych (węglan wapnia, glinokrzemiany, tlenki glinu) które wiążą chemicznie gazowy fluowodór
Lotne cząstki popiołów zawierające dioksyny można wyłapywać metodami tak zwanymi suchymi (cyklony, elektrofiltry lub metodami mokrymi (skrubery alkaiczne). Różne firmy proponują różne rozwiązania co inwestora musi szczególnie obchodzić. Dla inwestora ważny jest koszt przedsięwzięcia, koszt i gwarancje dotyczące wykorzystania inwestycji.
Nowoczesne spalarnie emitują poniżej 0,1 mg/m3 ITEQ (international toxic equival)
Spalarnia odpadów komunalnych o przerobie rocznym 100000 mg wytwarza z każdego mg280 żużlu kg 28kg pyłów z mikrofiltrów 25 kg gipsu, z filtra mokrego w którym stosowane jest wapno 450 kg ścieków 28 kg złomu i 2 kg szlamu z zawartością toksyn.
Otrzymywane żużle pyły i gips zawierają metale ciężkie
Wymienione wcześniej rzeczy wytwarzane z odpadów są ze scalane cementem i jako bloki składowane na składowisku. Szlam z toxynami jest spalany w specjalnym piecu a pozostałość składana w mogiewnikach.
Te rozwiązania nie są rozwiązaniami od dzisiaj uważanymi za optymalne.
Uzyskiwana energia i uzyskiwane ciepło wykorzystywane jest do produkcji energii. Koszty utrzymania spalarni w 95% są pokrywane tą drogą.
Wykład
Przykłady rozwiązań ograniczających emisje szkodliwe
Firma BABCOK proponuje rozwiązanie (instalacje hagremera) polegające na współpracy reaktora termicznego z urządzeniem schładzającym oraz dodatkowym obiegiem dla gazów reakcyjnych
W ramach propozycji Var|ahren –skomplikowany układ unieszkodliwiania gazów
Firma termo – metoda themoselect- w technologi tej stosuje się tak zwane zgazowanie (zgazowanie łączy się z pyrolizą (spalanie z pełnym dostępem tlenu natomiast pyroliza jest działanie wysoką temperatura bez dostawy tlenu lub z niewielką dostawa i dlatego część się tylko spali a reszta zamieni w węglowodory))
proces rozpoczyna się zagęszczaniem odpadów w prasie (taka jak do prasowania złomu)
utworzone pkiety podawane są do kanału w którym w temperaturze 600 stopni C nastepuje skoksowanie (i odparowanie wody) (skoksowanie- obróbka węgla bez dostępu powietrza. Węgiel władowany do pieca koksowniczego bez dostępu tlenu. Dzięki temu pozbywa się wszystkiego co nie jest czystym węglem) w efekcie uzyskuje się węgiel w którym są obecne substancje mineralne i pozostałości metali. Materiał ten brykietuje się (poprzez sprasowanie).
Te rozgrzane brykiety przechodzą do reaktora gdzie w temp. 200 stopni C z pełnym dostępem tlenu zostają spalone (usunięty węgiel)
Pozostałe składniki (cząstki mineralne, metali, …) ulegają stopieniu i uzyskują postać surówki. W formie granulatu może być wykorzystywany do budowy dróg lub jako domieszka do betonu.
Metale ciężkie w odpadach komunalnych są wtopione w materiał mineralny i są bardzo trudno wypukiwalne przez wodę.
Wysoka temperatura eliminuje związki organiczne w tym dioksyny i furany
Uzyskiwany jest gaz o temperaturze 1200 stopni C który jest uderzeniowo chłodzony do około 100 stopni C co jest jednym z czynników zapobiegających odtwarzaniu się dioksan i furanów. Dalsze chłodzenie (w wymiennikach ciepła) powiązane jest z kąpielami usuwającymi ewentualne ślady metali ciężkich.
W fazie końcowej stosowany jest węgiel aktywny
Firma elharyz- główny proces utylizacji następuje w złożu fluidalnym w gazie (mieszanina wodoru i azotu) proces ten odbywa się w module o zdolności przerobowej 170 mega gramów na rok Mg/rok zakładając że metoda jest wykorzystywan do odpadów z dużym lub nawet z 100% udziałem chlorowodorów.
Istnieje możliwość łączenia modułów jeżeli istnieje istnieje potrzeba.
Cząstki chlorowanych wodorów czy materiałów je zawierających wprowadzne są do złoża fluidalnego o temperaturze 900 stopni C. przebywają tam 20 sekund co wystarcza do całkowitego rozkład oraz dehydroganelizacji (zastąpieniu atomów tlenu przez atomy wodoru)
E efekcie powstają proste węglowodory.
Powinna być wykorzystywana przede wszystkim do odpadów toksycznych lub z dużym udziałem materiałów toksycznych.
Uwolniony chlor tworzy kwas solny. Tlen który mógł występować w tych odpadach wiązany jest z wodorem (powstaje woda)
Z mieszaniny gazów opuszczających złoże wypukiwany jest HCL. HCL jest neutralizowany czyli zamieniny w sól. Uzyskane węglowodory są spalom.
Ta instalacja dopuszcza na bardzo duże ilości chlorowanych węglowodorów.
Każda substancj zawierająca dioksan, furany może być unieszkodliwiona
Firm … adoworzenie tej instalacji do miejsca gdzie zgromadzone duże ilości tych materiałów
Przykłądy odpadów które powinny być unieszkodliwiane w instalacjach takich jak wyżej opisane:
Odpady żywic fenolowych
Poliestrowych i poliuretanowych tych żywic
Warstwy lakiernicze
Smary i oleje
Tworzywa sztuczne
Różnego typu szlamy z zakładów chemicznych
Również zaolejona lub skażona ziemia
Wiury metalowe
Zaolejone czyściwo
Zużyty węgiel aktywny
Odpady komunalne w których zachodzi podejrzenie że jest udział tych odpadów
Unieszkodliwianie odpadów komunalnych w Lionie
Odpady komunalne są unieszkodliwiane przy równoczesnym wykorzystaniem energi cieplnej i płukaniem dymnym.
Odpady podawane do zbiornika przenoszone są do kosza zsypowego a potem do zagęszczacza (prasa) z tamtąd wyrusza na ruszt gdzie nastepuje spalanie. Ruszt jest dośc specyficzny bo prenty są ruchome. W efekcie w trakcie spalania nie dochodzi . zapobiega zalepianiu się szczelin, wyżuca w góre rozrzażone masy.
Proces spalania kończy się na ¾ długości rusztu. Ruch prętów powoduje nie spadanie. Na ostatnim odcinku następuje stopienie i kruszenie pozostałości (popiuł jest co innego żużel jest co innego).
Żużel ma użytkowe znaczenie w budownictwie- rozkruszony
Dymy poddawane są procesom oczyszczania w tym usunięcia pyłków oraz procesów usuwających chlor oraz usunięcia metali ciężkich
Faza1 następuje – odpylanie
Faza 2 kwas chlorowodorowy i fluorowodorowy są neutralizowane metodą mokrą. Tlenkiem wapiennym. Metale zatrzymywane są w części jako pył a częściowo usuwane w puszce
Gorące dymy podawane są do Klugera gdzie przechodzą przez serie ekranów utworzonych z drobnych kropelek wody zawierających mleczko wapienne. W tej fazie elementy kwaśne są neutralizowane a metale i ciężkie pyły wychwytywane. Następnie z dymem są podawane do separatorium (rodzaj wirusa) gdzie drobiny wody są usuwane. Pozostałe i tak oczyszczone podawane są do komina.
Proces ten z dużym naddatkiem spełnia normy europejskie emisja gazu i pyłów. Spełnia również inne normy w zakresie zanieczyszczenia wód. Ten proces został uznany jako najlepszy w europie.
Spalanie odpadów w cementowni:
Coraz częściej odpady podejrzane o uciążliwość spala się w cementowniach. Mogą być tam spalane zarówno zwykłe odpady komunalne a także przemysłowe i niebezpieczne. Potwierdzono możliwość spalania chlorowanych wodorów aromatycznie SEB chlorow… , freony (zanieczyszczony, mieszany), pozostałości rozpuszczalników lub farb, z regeneracji rozpuszczalników, zużyte oleje. 90-99% jest usuwane zanieczyszczeń. Naprzykład metale śladowe wiążą się z substancja i wbudowywuje się ja w fundamenty. gorzej wbudowywuje się talk i rtęć.
Najnowsze cementownie: malogorz, nowiny 2, strzelcy …, mają możliwości utylizacji dużych ilości odpadów.