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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Zalety prowadzenia procesu pirolizy:1)mniejsza wymywalność metali ciężkich z koksu pirolitycznego zmieszanego z żużlem niż z żużli powstałych po spaleniu w palenisku rusztowym,

wytwarzanie gazu pirolitycznego, który może być spalony w komorze paleniskowej, 2)mniejsza objętość powstających spalin ze spalenia gazu pirolitycznego niż przy termicznym przekształcaniu w piecu/kotle rusztowym/fluidalnym, 3) brak formowania dioksyn i furanów, 4) proces jest dobrze przystosowany do przekształcania frakcji odpadów z dużą zawartością substancji lotnych.

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

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

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

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

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

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

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

- aminokwasy z białek prostych i złożonych.

Faza II - acidogenna (kwaśna)

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

Faza III - octanogenna

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

Faza IV- metanogenna

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

CH₃COOH → CH₄ + CO₂

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

CO₂ + 3H₂ → CH₄ + H₂O

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

większa emisja odorów, większa odporność właściwa osadu.

parametry prowadzenia procesu fermentacji: Technologie przetwarzania odpadów w beztlenowych procesach biologicznych bazują na czterech podstawowych parametrach wynikających głównie ze specyfiki procesu powstawania metanu oraz z wymogów prowadzenia procesów biologicznych w skali technicznej. Są nimi:

wilgotność substratu: → fermentacja mokra i sucha,

temperatura fermentacji: → fermentacja mezofilowa i termofilowa,

stopień fermentacji: → technologie jedno- i wielostopniowa,

przepływ substancji: → ciągła lub okresowa.

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

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

bębnowe.

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

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

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

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