Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Koncepcja zagospodarowania odpadów ulegających biodegradacji

Opracowali

Agata Janiuk, Rafał Kozłowski

Olsztyn, 2013, Styczeń

Wstęp

Funkcjonująca dotychczas ustawa o utrzymaniu czystości i porządku –w gminach, po kolejnych nowelizacjach, okroiła znacznie odpowiedzialność gmin za gospodarowanie odpadami. Pierwotnie ustawa w brzmieniu z 1996 r. określając obowiązki i zadania gmin wskazywała, że gminy miały tworzyć warunki do wykonywania prac związanych z utrzymaniem czystości i porządku na terenie gminy lub zapewniać wykonanie tych prac przez tworzenie odpowiednich jednostek organizacyjnych, a także obowiązane były zapewnić budowę, utrzymanie i eksploatację własnych lub wspólnych z innymi gminami instalacji i urządzeń do odzysku lub unieszkodliwiania odpadów komunalnych.

Gminy ponadto miały organizować selektywną zbiórkę, segregację oraz magazynowanie odpadów komunalnych, w tym odpadów niebezpiecznych, przydatnych do odzysku. Po nowelizacji z 2006 r., „podstawowym” zadaniem gminy w zakresie gospodarki odpadami było zapewnienie budowy i utrzymanie instalacji i urządzeń do zbierania, transportu i unieszkodliwiania zwłok zwierzęcych lub ich części. Przystępując do Unii Europejskiej Polska zobowiązała się do wprowadzenia szeregu działań zmierzających do uporządkowania gospodarki odpadami, a w szczególności do ograniczenia ilości deponowanych odpadów komunalnych oraz zmniejszenia w kolejnych odstępach czasowych udziału w nich odpadów biodegradowalnych.

Zasady gospodarki komunalnymi odpadami biodegradowalnymi zapisane zostały pierwotnie w dyrektywie „składowiskowej” (dyrektywa Rady 99/31/WE z dnia 26 kwietnia 1999 r. w sprawie składowania odpadów (Dz. U. L 182, 16.07.1999)), następnie zostały wpisane jako cel strategiczny w Krajowym Planie Gospodarki Odpadami 2010 (Uchwała Rady Ministrów Nr 233 z dnia 29 grudnia 2006 r. w sprawie "Krajowego planu gospodarki odpadami 2010" (M. P. z 2006 r., Nr 90, poz. 946). Konkretnego adresata i wykonawcę postanowień dyrektywy i KPGO wskazała nowelizacja z 2005 r. ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach (Ustawa z dnia 29 lipca 2005 r. o zmianie ustawy o odpadach oraz o zmianie niektórych innych ustaw. (Dz. U. Nr 175, poz. 1458).

W ustawie tej zapisano ( art. 16a.4. ), że:

Do obowiązkowych zadań własnych gmin w zakresie gospodarki odpadami komunalnymi należy… zapewnianie warunków ograniczenia masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji kierowanych do składowania:

a) do dnia 31 grudnia 2010 r. - do nie więcej niż 75 % wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji,

b) do dnia 31 grudnia 2013 r. - do nie więcej niż 50 % wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji,

c) do dnia 31 grudnia 2020 r. - do nie więcej niż 35 % wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji w stosunku do masy tych odpadów wytworzonych w 1995 r.

Ustawa wprowadza nowe terminy redukcji odpadów biodegradowalnych, i tak:

1) do dnia 16 lipca 2013 r. - do nie więcej niż 50% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji przekazywanych do składowania,

2) do dnia 16 lipca 2020 r. - do nie więcej niż 35% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji przekazywanych do składowania - w stosunku do masy tych odpadów wytworzonych w 1995 r.

Ponadto, do obowiązkowych zadań własnych gmin ustawa wprowadziła również konieczność osiągnięcia poziomów odzysku i recyklingu odpadów opakowaniowych i zapewnianie budowy, utrzymania i eksploatacji własnych lub wspólnych z innymi gminami lub przedsiębiorcami instalacji i urządzeń do odzysku i unieszkodliwiania odpadów komunalnych albo zapewnienie warunków do budowy, utrzymania i eksploatacji instalacji i urządzeń do odzysku i unieszkodliwiania odpadów komunalnych przez przedsiębiorców.

Pierwszy termin osiągnięcia wyznaczonego limitu redukcji odpadów biodegradowalnych już minął, a w połowie 2013 roku przypada następny etap w którym powinno się osiągnąć nominalną redukcję do 50% odpadów biodegradowalnych, a faktycznie odnosząc się do ich udziału w 1995 r., wynosi to ponad 60% odpadów produkowanych w 2013 r.

Do dnia 16 lipca 2013 r. należy zredukować ilość odpadów ulęgających

biodegradacji deponowanych na składowiskach do 50% wagowo całkowitej

masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji, realnie,

przeliczając to na 2013 r. redukcja wyniesie ponad 60%.

Dodatkowo, dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy (ramowa) (Dz. Urz. UE L 312 z 22.11.2008, str. 3), wprowadziła nowe wymagania dotyczące ponownego wykorzystania i recyklingu odpadów, wpisane do ustawy o utrzymaniu czystości i porządku w gminach. Do tej pory obowiązek zbierania z rynku odpadów opakowaniowych przypadał na producentów towarów w opakowaniach, gminy miały stworzyć warunki do selektywnej zbiórki odpadów i ich segregacji.

Ustawa z dnia 1 lipca 2011 r. o zmianie ustawy o utrzymaniu czystości i porządku w gminach oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. nr 152, poz. 897) wprowadziła nie tylko obowiązek selektywnego zbierania odpadów; art.3 ust 2 stanowi, że gminy:

 ustanawiają selektywne zbieranie odpadów komunalnych obejmujące co najmniej następujące frakcje odpadów: papieru, metalu, tworzywa sztucznego, szkła i opakowań wielomateriałowych oraz odpadów komunalnych ulegających biodegradacji, w tym odpadów

opakowaniowych ulegających biodegradacji;

 tworzą punkty selektywnego zbierania odpadów komunalnych w sposób zapewniający łatwy dostęp dla wszystkich mieszkańców gminy, w tym wskazują miejsca, w których mogą być prowadzone zbiórki zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego pochodzącego z gospodarstw domowych;

 zapewniają osiągnięcie odpowiednich poziomów recyklingu, przygotowania do ponownego użycia i odzysku innymi metodami oraz ograniczenia masy odpadów komunalnych legających biodegradacji przekazywanych do składowania; ale także zgodnie z art. 3b ustawy gmina jest obowiązana osiągnąć do dnia 31 grudnia 2020 r.:

1) poziom recyklingu i przygotowania do ponownego użycia następujących frakcji odpadów komunalnych: papieru, metali, tworzyw sztucznych i szkła w wysokości co najmniej 50% wagowo,

2) poziom recyklingu, przygotowania do ponownego użycia i odzysku innymi metodami innych niż niebezpieczne odpadów budowlanych i rozbiórkowych w wysokości co najmniej 70% wagowo.

Do dnia 31 grudnia 2020 r. poziom recyklingu i przygotowania do ponownego użycia papieru, metali, tworzyw sztucznych i szkła powinien wynieść co najmniej 50% wagowo, a odpadów budowlanych i rozbiórkowych co najmniej 70% wagowo.

Obowiązek zapewnienia wymaganego poziomu odzysku i w szczególności recyklingu odpadów opakowaniowych i poużytkowych spoczywa na producentach towarów w opakowaniach. Wprowadzenie poziomów recyklingu dla wybranych frakcji odpadów (w zasadzie opakowaniowych) w wysokości co najmniej połowy ich udziału w odpadach, zmusi gminę do radykalnych działań w zakresie organizacji segregacji u źródła. W odpadach komunalnych pochodzących z dużych miast udział papieru wynosi około 20%, w odpadach z terenów wiejskich około 12%, tworzyw sztucznych odpowiednio do miejsca wytwarzania - 15% i 11% szkła – 10% i 8% oraz metalu – 5% i 4%. Oznacza to, że w obszarach miejskich trzeba będzie wysegregować około 25% odpadów surowcowych, a w obszarach wiejskich około 17% z całej masy odpadów.

Zasadniczą rolę będzie odgrywała kampania edukacyjna skierowana do mieszkańców, bowiem powodzenie w osiągnięciu wyznaczonych limitów recyklingu będzie głównie zależało od postawy mieszkańców. Ze względu na efektywność działania systemu segregacji odpadów opakowaniowych i zbieżność interesów celową wydaje się współpraca zarówno z producentami towarów w opakowaniach, jak i organizacjami odzysku, a ze względu na wymaganą sprawozdawczość także współpraca z punktami skupu surowców wtórnych odbierających odpady poużytkowe od mieszkańców i innymi pomiotami odbierającymi odpady surowcowe.

Ponadto, od 2013 r., zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu (Dz. U. Nr 186, poz. 1553) nie będzie można deponować na składowiskach odpadów zawierających więcej niż 5% węgla organicznego i posiadających ciepło spalania powyżej 6 MJ/kg. Odpady komunalne muszą więc być przetworzone w instalacjach w sposób zapewniający możliwość końcowego unieszkodliwiana na składowisku.

Od 01.01.2013 r., nie będzie można deponować na składowiskach odpadów zawierających więcej niż 5% węgla organicznego i posiadających ciepło spalania powyżej 6 MJ/kg.

Dyrektywa „ramowa” Nr 2008/98/WE w sprawie odpadów wyznaczyła hierarchię postępowania z odpadami, która ma na celu zapobieganie powstawaniu odpadów oraz gospodarowanie odpadami. Zasadniczymi działaniami są: zapobieganie powstawaniu odpadów, przygotowanie ich do ponownego użycia, recykling, inne metody odzysku odpadów, np. odzysk energii, oraz jako działanie finalne – składowanie opadów. Jest to metoda finalnego unieszkodliwiania odpadów po zastosowaniu wcześniejszych działań, i powinna być traktowana jako ostateczność. Większość działań chociaż zapisana w ustawach i rozporządzeniach zgodnie z prawem, a także w kolejnych planach gospodarki, miała niewielkie szanse powodzenia z uwagi na brak instrumentów do ich realizacji.

Zasadniczym problemem w realizacji zadań gospodarki odpadami jest w pierwszym etapie redukcja ilości odpadów biodegradowalnych kierowanych do składowania, a następnie selektywna zbiórka odpadów surowcowych na wymaganych poziomach. W zależności od metody redukcji odpadów biodegradowalnych, zakłady zagospodarowania odpadów będą wyposażone w instalację termiczną lub mechaniczno – biologiczną Dla wypełnienia przewidzianych prawem celów, niezbędne jest więc stworzenie takiego modelu gospodarowania odpadami, który byłby efektywny środowiskowo, ekonomicznie i organizacyjnie.

Zgodnie z krajowy planem gospodarki odpadami, podstawą gospodarki odpadami komunalnymi mają stać się regionalne zakłady zagospodarowania odpadów o przepustowości wystarczającej do przyjmowania i przetwarzania odpadów z obszaru zamieszkałego przez minimum 150 tys. mieszkańców, spełniające w zakresie technicznym kryteria najlepszej dostępnej techniki. Zakłady te powinny zapewniać, co najmniej następujący zakres usług:

 mechaniczno - biologiczne lub termiczne przekształcanie zmieszanych odpadów komunalnych i pozostałości z sortowni,

 składowanie przetworzonych zmieszanych odpadów komunalnych,

 kompostowanie odpadów zielonych,

 sortowanie poszczególnych frakcji odpadów komunalnych zbieranych selektywnie.

W przypadku aglomeracji lub regionów obejmujących powyżej 300 tys. mieszkańców preferowaną metodą zagospodarowania zmieszanych odpadów komunalnych będzie ich termiczne przekształcanie, natomiast dla mniejszych rejonów metody mechaniczno - biologiczne.

W powiecie nr 31 gospodarka odpadami komunalnymi w zakresie ich gromadzenia i wywozu jest na bardzo niskim poziomie. Na terenach wiejskich gromadzenie odpadami odbywało się dotychczas w sposób niezorganizowany. Nie stosowano żadnego sprzyjającego systemu gospodarowania odpadami ani nie działało żadne przedsiębiorstwo które obsługiwało by mieszkańców wsi.

Obecnie system gospodarki odpadami na tym terenie był objęty programem sprowadzającym się głównie do ich składowania a posiadał on następujące wady:

-brak zakładu unieszkodliwiania odpadów spełniającego aktualne normy,

-przekroczenie maksymalnej pojemności składowiska wyznaczanej przez normy,

-brak możliwości unieszkodliwiania odpadów biologicznych,

-minimalna wydajność składowiska i duża szkodliwość dla środowiska.

Zakres opracowania

-Obliczenie prognozowanych ilości odpadów powstających na terenie powiatu miejskiego i terenach wiejskich,

-Obliczenie prognozowanych ilości odpadów zagospodarowanych poza kwaterą składowania,

-Obliczenie prognozowanych ilości odpadów zagospodarowanych przez składowanie,

-Opracowanie koncepcji zagospodarowania odpadów ulegających biodegradacji,

Cel

Celem jest opracowanie koncepcji zagospodarowania odpadów ulegających biodegradacji na okres 15 lat

System Herhof

Jednym z procesów dwuetapowego kompostowania jest technologia Herhoff. Kompostowaniu podlegają odpady kuchenne ulegające biodegradacji i odpady zielone. Kompostowaniu poddawane będą:

-odpady zielone z parków i zieleńców

-odpady roślinne z ogródków przydomowych i działek

-odpady pochodzenia roślinnego z cmentarzy

-odpady biologiczne domowe

-odpady z gospodarstw rolniczych i leśnictwa

Technologia Herhoff składa się z następujących elementów:

-Budynek kompostowni z bioreaktorami typu Herhof wraz z urządzeniami technologicznymi i zapleczem,

-Wiata ze stanowiskami:

• Magazynowania wsadu

• Składowania materiału strukturalnego

• Dojrzewania kompostu

-Plac magazynowania kompostu,

-Kanalizacja deszczowa i sanitarna

-Wyposażenie technologiczne

Przebieg produkcji kompostu:

-selektywna zbiórka odpadów organicznych w systemie pojemników do kompostowania

-dostarczenie odpadów do kompostowania

-homogenizacja masy wsadowej (w rozdrabniarce następuje rozdrobnienie i wymieszanie odpadów organicznych i materiału strukturalnego)

-załadunek bioreaktora przy pomocy ładowarki

Przebieg produkcji kompostu:

-Intensywny przebieg procesu kompostowania w bioreaktorze sterowany i kontrolowany elektronicznie:

• Faza nagrzewu

• Główna faza rozkładu

• Faza higienizacji

• Faza ochładzania

-Dojrzewanie końcowe, składowanie na powierzchni placu

-Przesiewanie

Parametry technologiczne procesu kompostowania w bioreaktorze Herhof’a:

- Stosunek węgla do azotu (C/N) (25÷35) : 1

-Porowatość kompostowanego materiału 25-35%

-Zawartość wody w kompostowanym materiale 55-65%

-Ciężar nasypowy wsadu 450÷650 kg/mᵌ

-Straty technologiczne masy wsadu 30-40%

-Ciężar nasypowy kompostu 450÷550 kg/mᵌ

-Czas kompostowania w bioreaktorze 7-11 dni

Parametry techniczne bioreaktora Herhof:

-Wydajność 1200-1400 Mg/a

-Waga masy kompostowanej (wsadu do bioreaktora) max 35Mg

-Czas pracy bioreaktora 50 tygodni/rok (35÷40 wsadów)

-Pojemność bioreaktora 60mᵌ

Wymagana powierzchnia dla każdego bioreaktora 400m²

Prognozowane zmiany ilości mieszkańców w powiecie X w latach 2012-2027

	Liczba mieszkańców powiatu X w kolejnych latach
	2012
Miasto	310000
Wieś	24000
Razem	334000

W tabeli nr 1 wyznaczamy ilość mieszkańców miast i wsi w określonych latach. Dane te będą potrzebna do dalszego liczenia np. procentowego udziału poszczególnych grup odpadów w całkowitym strumieniu odpadów powstających w powiecie lub do obliczenia masy odpadów powstających na terenie powiatu. Przykładowe obliczenia:

M_n=310000∙(1+0,0072)⁵=321322

Prognozowane wartości wskaźników nagromadzenia wytwarzanych odpadów w latach 2012-2027

Lp	Odpad	Miasto [kg/Mg]	Wieś [kg/Mg]
		2012-16	2017-21
1	Odpady kuchenne ulegające biodegradacji	89,7	89,7
2	Odpady zielone	17,3	17,2
3	Papier i tektura (nieopakowaniowe)	12,2	12,1
4	Opakowania z papieru i tektury	40,6	38,6
5	Opakowania wielomateriałowe	5,7	5,5
6	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	52,6	50,6
7	Opakowania z tworzyw sztucznych	17,1	17,3
8	Tekstylia	16,5	16,2
9	Szkło (nieopakowaniowe)	2,3	2,1
10	Opakowania ze szkła	26,5	26,1
11	Metale	11,8	11,9
12	Opakowania z blachy stalowej	5,2	5,2
13	Opakowania z aluminium	1,2	1,2
14	Odpady mineralne	14,4	14,3
15	Drobna frakcja popiołowa	50,5	51
16	Odpady wielkogabarytowe	21	22,2
17	Odpady budowlane	40	40
18	Odpady niebezpieczne	3,1	3,1
19	Razem	427,7	424,3

W tej tabeli wyznaczamy prognozowane wartości wskaźników nagromadzenia wytwarzanych odpadów. Wyniki te wykorzystujemy do liczenia masy odpadów powstających na terenie powiatu.
Przykładowe obliczenia:

X₁=88,4+($\frac{88,4*1,5}{100}$) 89,7

Lp	Odpad	Miasto [kg/Mg]	Wieś [kg/Mg]	Razem
		2012	2017	2022
1	Odpady kuchenne ulegające biodegradacji	27404	28404,9	29442,2
2	Odpady zielone	5270	5462,5	5662,0
3	Papier i tektura (nieopakowaniowe)	3720	3855,9	3996,7
4	Opakowania z papieru i tektury	11842	12274,5	12722,8
5	Opakowania wielomateriałowe	1674	1735,1	1798,5
6	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	15500	16066,1	16652,9
7	Opakowania z tworzyw sztucznych	4991	5173,3	5362,2
8	Tekstylia	4991	5173,3	5362,2
9	Szkło (nieopakowaniowe)	682	706,9	732,7
10	Opakowania ze szkła	8060	8354,4	8659,5
11	Metale	3627	3759,5	3896,8
12	Opakowania z blachy stalowej	1581	1638,7	1698,6
13	Opakowania z aluminium	372	385,6	399,7
14	Odpady mineralne	4557	4723,4	4895,9
15	Drobna frakcja popiołowa	15810	16387,4	16985,9
16	Odpady wielkogabarytowe	6510	6747,8	6994,2
17	Odpady budowlane	12400	12852,9	13322,3
18	Odpady niebezpieczne	961	996,1	1032,5
19	Razem	129952	134698,2	139617,5

Masa odpadów powstająca na terenie powiatu X w latach 2012-2027

Są to dane dotyczące powstającej masy odpadów. Wykorzystujemy to później do procentowego udziału poszczególnych grup w całkowitym strumieniu odpadów. Przykładowe obliczenia:

$$\frac{310000*897}{1000} = 27807$$

Procentowy udział poszczególnych grup odpadów w całkowitym strumieniu odpadów powstających w powiecie X w latach 2012-2027

Lp	Odpad	Miasto [%]	Wieś [%]	Razem[%]
		2012	2017	2022
1	Odpady kuchenne ulegające biodegradacji	21,1	21,1	21,1
2	Odpady zielone	4,1	4,1	4,1
3	Papier i tektura (nieopakowaniowe)	2,9	2,9	2,9
4	Opakowania z papieru i tektury	9,1	9,1	9,1
5	Opakowania wielomateriałowe	1,3	1,3	1,3
6	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	11,9	11,9	11,9
7	Opakowania z tworzyw sztucznych	3,8	3,8	3,8
8	Tekstylia	3,8	3,8	3,8
9	Szkło (nieopakowaniowe)	0,5	0,5	0,5
10	Opakowania ze szkła	6,2	6,2	6,2
11	Metale	2,8	2,8	2,8
12	Opakowania z blachy stalowej	1,2	1,2	1,2
13	Opakowania z aluminium	0,3	0,3	0,3
14	Odpady mineralne	3,5	3,5	3,5
15	Drobna frakcja popiołowa	12,2	12,2	12,2
16	Odpady wielkogabarytowe	5,0	5,0	5,0
17	Odpady budowlane	9,5	9,5	9,5
18	Odpady niebezpieczne	0,7	0,7	0,7
19	Razem	100	100,0	100,0

W tej tabeli liczymy procentowy udział poszczególnych grup odpadów w całkowitym strumieniu odpadów. Przykładowe obliczenia:

$$\frac{27404*100}{129952} = 21,1$$

Masa odpadów ulegających biodegradacji powstających w powiecie X [Mg/a] w latach 2012-2027

	2012	2017	2022	2027
Tab.5. suma 1-4	49760	51527,8	53359,9	55258,9
Tab.5. 60% z poz 5	1034,6	1071,4	1109,6	1149,1
Razem	50794,6	52599,2	54469,5	56408

Przedstawia masę odpadów ulegających biodegradacji. Tą tabelę wykorzystujemy później do liczenia msty odpadów zagospodarowanych poza kwaterą składowania na terenie ZUOK oraz masy odpadów unieszkodliwianych poprzez składowanie w ZUOK.

Masa odpadów zagospodarowana poza kwaterą składowania na terenie ZUOK powiatu X w latach 2012-2027

LP	Odpad	Całkowita masa (Tab. 5 i 7) [mg/a]	Konieczny poziom odzysku [%]	Masa odpadów zagospodarowana poza kwaterą składowania [Mg/a]
		2012	2017	2022
1	Odpady ulegające biodegradacji (tab7)	50794,6	52599,2	54469,5
1.1	Odpady kuchenne ulegające biodegradacji	27862,4	28865,1	29904,3
1.2	Odpady zielone	5361,2	5554	5753,9
1.3	Papier i tektura(nieopakowaniowe)	4392	4530,6	4674,1
1.4	Opakowania z papieru i tektury	12144,4	12578,1	13027,6
1.5	Opakowania wielomateriałowe (60% z ogólnej ilości)	1034,6	1071,4	1109,6
2	Opakowania wielomateriałowe (40% z ogólnej ilości)	1724,4	1785,7	1849,3
3	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	15980	16548	17136,7
4	Opakowania z tworzyw sztucznych	5163,8	5346,8	5536,4
5	Tekstylia	5084,6	5267,3	5456,6
6	Szkło (nieopakowaniowe)	722,8	747,9	773,9
7	Opakowania ze szkła	8496,8	8792,9	9099,8
8	Metale	3730,2	3863,1	4000,8
9	Opakowania z blachy stalowej	1609,8	1667,7	1727,6
10	Opakowania z aluminium	384	397,6	411,8
11	Odpady wielkogabarytowe	6942	7181,5	7429,7
12	Odpady budowlane	13360	13816,7	14290
13	Odpady niebezpieczne	1013,8	1049,1	1085,7
14	Razem	64212,2	66464,3	68798,3

W tej tabeli wyliczamy masę odpadów do zagospodarowania poza kwaterą składowania na terenie ZUOK. Wyniki te używamy do obliczenia masy odpadów unieszkodliwianych poprzez składowanie w ZUOK. Przykładowe obliczenia:

$$\frac{8496,8 - 2}{100} = 169,9$$

Masa odpadów unieszkodliwiana poprzez składowanie w ZUOK w latach 2012-2027

Lp	Odpad	[Mg/a]
		2012
1	Odpady ulegające biodegradacji (tab. 7)	50794,6
2	Opakowania wielomateriałowe (40% ogólnej ilości)	1689,9
3	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	15980,0
4	Opakowania z tworzyw sztucznych	5163,8
5	Tekstylia	4576,1
6	Szkło (nieopakowaniowe)	672,2
7	Opakowania ze szkła	8326,9
8	Metale	3692,9
9	Opakowania z blachy stalowej	1609,8
10	Opakowania z aluminium	337,9
11	Odpady mineralne	4857,0
12	Drobna frakcja popiołowa	16582,8
13	Odpady wielkogabarytowe	6942,0
14	Odpady budowlane	13360,0
15	Odpady niebezpieczne	1013,8
16	Razem	135599,7

W tej tabeli wyznaczamy masę odpadów unieszkodliwianych poprzez składowanie w ZUOK. Umożliwia to nam wyznaczenie masy odpadów składowanych na terenie ZUOK.

Masa odpadów zagospodarowana poza kwaterą składowania na terenie ZUOK w latach 2012-2027

LP	Odpad	Całkowita masa (Tab. 5 i 7) [mg/a]	Konieczny poziom odzysku [%]	Masa odpadów zagospodarowana poza kwaterą składowania [Mg/a]
		2012	2017	2022
1	Odpady ulegające biodegradacji (tab7)	50794,6	52599,2	54469,5
1.1	Odpady kuchenne ulegające biodegradacji	27862,4	28865,1	29904,3
1.2	Odpady zielone	5361,2	5554	5753,9
1.3	Papier i tektura(nieopakowaniowe)	4392	4530,6	4674,1
1.4	Opakowania z papieru i tektury	12144,4	12578,1	13027,6
1.5	Opakowania wielomateriałowe (60% z ogólnej ilości)	1034,6	1071,4	1109,6
2	Opakowania wielomateriałowe (40% z ogólnej ilości)	1724,4	1785,7	1849,3
3	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	15980	16548	17136,7
4	Opakowania z tworzyw sztucznych	5163,8	5346,8	5536,4
5	Tekstylia	5084,6	5267,3	5456,6
6	Szkło (nieopakowaniowe)	722,8	747,9	773,9
7	Opakowania ze szkła	8496,8	8792,9	9099,8
8	Metale	3730,2	3863,1	4000,8
9	Opakowania z blachy stalowej	1609,8	1667,7	1727,6
10	Opakowania z aluminium	384	397,6	411,8
11	Odpady wielkogabarytowe	6942	7181,5	7429,7
12	Odpady budowlane	13360	13816,7	14290
13	Odpady niebezpieczne	1013,8	1049,1	1085,7
14	Razem	64212,2	66464,3	68798,3

Masa odpadów składowanych na terenie ZUOK w latach 2012-2027

Lp	Odpad	Qt w okresie [Mg]	Qat Średnio na rok w okresie [Mg/a]	Qd Średnio na dobę w okresie [Mg/d]
		2012-16	2017-21	2022-26
1	Odpady ulegające biodegradacji (tab 7)	258484,5	267671,75	277193,8
2	Opakowania wielomateriałowe (40% ogólnej ilości)	8465,8	8402,0	8230,7
3	Tworzywa sztuczne (nieopakowaniowe)	77183,0	74933,7	74525,6
4	Opakowania z tworzyw sztucznych	26276,5	25823,9	23922,7
5	Tekstylia	22633,4	22106,2	21512,2
6	Szkło (nieopakowaniowe)	3176,3	2946,9	2852,5
7	Opakowania ze szkła	40601,2	39121,1	38172,7
8	Metale	18214,0	17983,5	17288,8
9	Opakowania z blachy stalowej	8110,4	8188,9	8130,1
10	Opakowania z aluminium	1640,0	1567,3	1411,7
11	Odpady mineralne	24704,0	25557,5	26442,0
12	Drobna frakcja popiołowa	84365,3	87320,5	90383,3
13	Odpady wielkogabarytowe	33513,4	31017,8	24468,0
14	Odpady budowlane	64487,6	61453,8	59927,1
15	Odpady niebezpieczne	4632,7	3455,3	2199,8
16	Razem	676487,9	677550,2	676660,8

Obliczanie procesu kompostowania:

Masa odpadów przeznaczonych do kompostowania średnio na rok w okresach

	2012-2016	2017-2021	2022-2026
Masa odpadów kompostowanych	33821,35	35038,65	36300,4

Założono, że:

-ilość wsadów do bioreaktora wyniesie 35

-okres kompostowani w bioreaktorze 10 dni

-dojrzewanie kompostu 4 miesiące

-powierzchnia niezbędna do kompostowania na 1 bioreaktor 400m²

Masa kompostowanych odpadów w bioreaktorze w ciągu roku: 35x35=1225 Mg/a

Obliczenia bioreaktorów w kolejnych okresach pracy ZBUOK:

	2012-2016	2017-2021	2022-2026
Ilość obliczeniowa	27,6	28,6	29.6
Ilość wymagana	28	29	30
Wymagana powierzchnia pod dojrzewanie kompostu [m²]	11200	11600	12000

Maksymalne zapotrzebowanie terenu pod proces kompostowania Pk zwiększono o współczynnik kc.

Kc=1,5 Pk=12000x1,5=18000 m²

Technika kompostowania w pryzmach polega na:

-przygotowaniu wsadu (rozdrobnienie, mieszanie, zaszczepianie dojrzałym kompostem, optymalizacja parametrów fizyko-chemicznych – wilgotność, C/N),

-formowaniu pryzm kompostowych,

- przekładaniu/ przerzucaniu pryzm,

-przesiewaniu i konfekcjonowaniu gotowego kompostu,

-recyrkulacji części dojrzałego kompostu do przygotowania nowego wsadu

Proponowany ciąg technologiczny kompostowni:

-ewidencjonowanie surowców (waga samochodowa, system ewidencyjny)

-rozładunek

-magazynowanie surowca (zadaszony lub zdrenowany magazyn surowca)

-magazyn środków wspomagających kompostowanie (nawozy, inne odpady)

-przygotowanie wsadu do kompostowania ( wybetonowany plac umożliwiający manewrowanie i mieszanie odpadów z użyciem ładowarki , rozdrabniarki do drewna i gałęzi),

-kompostowanie (wybetonowany, najlepiej zadaszony lub zdrenowany plac, ładowarka, system ujęcia i zagospodarowania odcieków),

-konfekcjonowanie, magazynowanie gotowego kompostu (sito stołowe, zadaszony magazyn),

-badanie odpadów, pryzm oraz kompostu ( stanowisko poboru prób do badań, ręczny wilgotnościomierz oraz termometr, chłodziarka do przechowywania prób).

Założono, że w skład odpadów zielonych będą wchodziły:

-trawa

-drewno

-trociny

-liście

Ponadto kompostowaniu będą ulegały odpady kuchenne ulegające biodegradacji (odpady BIO).

	Udział w całkowitej masie [%]	Ciężar nasypowy Cn [kg/mᵌ]	C/N	Wilgotność
Trawa	75	390	25	30
Drewno	10	150	400	20
Trociny	10	234	422	10
Liście	5	190	40	20
Odpady kuchenne (BIO)	400	15	45

Udział odpadów zielonych w masie odpadów poddawanych kompostowaniu wynosi 16%, natomiast BIO 84%.

Cnśr=$\frac{75*390 + 10*150 + 10*243 + 5*190}{100}$=341,3 [kg/mᵌ]

Cnśr=$\frac{84*400 + 16*341,3}{100}$=390,6 [kg/mᵌ]

Cc/n=$\frac{75*25 + 10*400 + 10*422 + 5*40}{100}$=102,95%

Cc/n=$\frac{84*15 + 16*102,95}{100}$=29,1%

Wśr=$\frac{75*30 + 10*20 + 10*10 + 5*20}{100}$=26,5%

Wśr=$\frac{84*45 + 16*26,5}{100}$=42%

Parametr	Wartość wymagana	Wartość uzyskana
Stosunek C/N	Od 25:1 do 35:1	26,4(102,95)
Wilgotność	50-55%	42,6(26,5)

W przypadku kompostowania odpadów zielonych oraz BIO stosunek jest odpowiedni.

Sprawdzenie wymaganych parametrów procesu kompostowania wilgotności:

Wilgotność mieszaniny odpadów zielonych – 26,5%

Mieszaniny zielonych i BIO- 42,6%

Końcowa wilgotność- 50%

Mk*26,5%+Mw*100%=50% Mk*26,5%+Mw*100%=50Mk+50Mw

100Mw-50Mw=50Mk-26,5Mk 50Mw=23,5Mk/:50 Mk

$\frac{\text{Mw}}{\text{Mk}} = \frac{23,5}{50}$=23,5-50kg x-1000kg

x=471 kg wody= 0,471 mᵌ/Mg

Mk*42,2%+Mw*100%=50Mk+50Mw

100Mw-50Mw=50Mk-42,2Mk 50Mw=7,8Mk

7,8 kg- 50kg

x- 1000kg x=156 kg wody=0,156 mᵌ/Mg

Kompostowanie w pryzmach przerzucanych

Założono pryzmy o przekroju trapezu. Przyjęto następujące wymiary pryzm trapezowych:

-szerokość podstawy-5m

-wysokość pryzm-1,5 m

-kąt usypu 1:1

-szerokość górnej części pryzmy- 2m

Pole przekroju:

P=$\frac{\left( 2 + 5 \right)*1,5}{2} = 5,25$

Objętość odpadów kompostowanych

36300,4/0,38=95527,4mᵌ/a

Założono 6 miesięczny cykl zatem 2 cykle kompostowania rocznie

V(6miesięcy)= 95527,4/2=47763,7 mᵌ/a

Wiedząc, że pole przekroju pryzmy trapezowej wynosi 5,25 m² zatem długość pryzm będzie wynosiła:

Dł=47763,7/5,25=9097,8m

Przerzucanie pryzm za pomocą ładowarki

Założona długość pryzm 200 m

Powierzchnia niezbędna pod pryzmy do kompostowania

Ilość pryzm 9097,8/200m=46

PA1=((46*2)*5+((46*2)-1)*3+6))*(200+6)=152234m²=15,2ha

PA2=((46*5)+(46-1)*3+6)*(200+6)=76426m²=7,6ha

PA3=((46*5)+((46-1)*1+6)*(200+6)=57886m²=5,8ha

Rolnicze wykorzystanie kompostu

Zawartość składników nawozowych i metali ciężkich w masie roślinnej, odpadach BIO dostarczanych do kompostowni Składniki	Jednostki	Trawa	Drewno	Trociny	Liście	Odpady BIO
Substancja organiczna	% s.m	89,4	97,4	95,3	85,2	70
Norg	% s.m	1,4	1,4	0,6	2,4	1,5
P2O5	% s.m	1,1	0,2	0,12	0,32	0,5
K2O	% s.m	1,7	0,5	0,5	0,8	0,7
Pb	Mg/kg s.m	1,9	0,7	5,6	11	43
Cd	Mg/kg s.m	0,2	0,1	0,17	0,03	0,4
Cr	Mg/kg s.m	6	5,5	2,2	2,1	18
Cn	Mg/kg s.m	9,8	5,1	5,6	8,3	36
Zn	Mg/kg s.m	60,4	57,5	33	60	115
Udział w odpadach zielonych %		70	15	5	10
Udział w masie kompostowanej %	13	87

Wymagania wierzby energetycznej

25 kg N/ha, 65 kg P/ha, 25 kg K/ha

Roczna ilość odpadów poddawanych kompostowaniu- 36300,4 Mg/a

Redukcja masy kompostowanej o 25-40%, przyjęto redukcję na poziomie 30% masy wyjściowej; 5% pozostało jako materiał zaszczepieniowy.

W-35% S.M- 65% Zatem: 36300,4*0,65*0,65=15336,9 s.m/a

Obliczanie dawki nawozowej

1. Azot organiczny w odpadach zielonych

Norg=1,4*0,7+1,4*0,15+0,6*0,05+2,4*0,1=1,46% s.m

1. Azot organiczny w odpadach zielonych i BIO

Norg=(16*1,46+84*1,5):100=1,49 % s.m

1. Dawka nawozowa

1Mg-1,49MgN

15336,9Mg-x X=22851,98 MgN

Przyswajalność N wynosi 40% zatem,

22851,98*0,4=9140,8 Mg/N

15336,9 Mg – 9140,8 Mg/N

X Mg - 0,025 X=0,04 Mg/ha

Fosfor:

P2O5=0,84% s.m

P2O5=54,42:100=0,54% s.m

Przeliczanie P2O5 na P :

142-62

0,54-x X=0,24% s.m P

Cp=(40*0,241)/100=0,096 kg P/ha

Cp=0,17*0,096=0,016 kg P/ha 65-0,016=64,984 kg P/ha

Potas:

K2O=1,37% s.m

K2o=78,71/100=0,8 % s.m

K2O K2

94 - 78

0,8 - x X= 0,66% s.m K Ck=(40*0,66)/100=0,26 kg K/ha

Przyswajalność wynosi 50%

Ck=0,26*0,5=0,13 K/ha 25-0,13=24,87 kg K/ha

Fermentacja odpadów w pryzmach energetycznych

Jednym ze sposobów fermentacji beztlenowej są tzw. pryzmy energetyczne. Inaczej metodę tę można scharakteryzować jako przejściowe składowanie odpadów z intensywnym przebiegiem procesów biochemicznych w złożu. "Żywotność" pryzmy wynosi od 1 do 5 lat, co ma istotne znaczenie przy ograniczonej powierzchni terenu dla składowania odpadów. Po przerobieniu pryzmy (35-50% masy odzyskane w postaci gazu, reszta to kompost i frakcja palna) można na tym samym miejscu założyć kolejną pryzmę. Wartość opałowa biogazu po ustabilizowaniu się procesu wynosi 17,6 do 21 MJ/Nm3.

Całkowita masa odpadów generowanych w roku 2026 wynosiła 150242,6 Mg/a

Zawartość frakcji średniej przyjęto na poziomie 38% całkowitej masy odpadów zmieszanych, zatem:

150242,6*0,38=57092,19 Mg/a

Na terenie miasta i gminy istnieje oczyszczalnia ścieków, gdzie roczna produkcja osadów ściekowych wynosi 18000 Mg/a.

Parametr	Frakcja średnia	Osady ściekowe
Ciężar nasypowy [kg/mᵌ]	400	900
Stosunek C/N	15	12
Wilgotność [%]	45	85

77%-odpady

23%-osady

Cnśr=(77*400+23*900)/100=515 kg/mᵌ

Średni stosunek C/N frakcji średniej oraz osadów ściekowych

C/Nśr=(77*15+23*900)/100=14,31

Średnia wilgotność frakcji średniej oraz osadów ściekowych:

Wśr=(77*45+23*85)/100=54,2%

Fermentacja odpadów

Stosunek C/N	Od 10:1 do 30:1	14,31
Wilgotność	60-90	54,2

Stosunek C/N jest odpowiedni, należy przeprowadzić korektę wilgotności.

X=(1000*5,8)/45,8=126,6 kg

126 kg wody -921 kg odpadów (nie wiem skąd ona to wzięła, może ty będziesz wiedział)

X kg wody – 1000 kg odpadów

X= (1000*126)/?

Ciąg technologiczny:

-Magazynowanie surowca (zadaszony lub zdrenowany magazyn surowca)

-Przygotowanie mieszaniny wsadu do fermentacji (wybetonowany plac umożliwiający manewrowanie i mieszanie odpadów z użyciem ładowarki),

-wypełnienie pryzmy energetycznej i pozysk gazu-prze okres 5 lat (wybetonowany lub uszczelniony geomembraną i warstwą zabezpieczającą zbiornik ziemny, wyposażony w system ujęcia odcieków, system recyrkulacji odcieków oraz nastrzykiwania odcieków, z zainstalowanym systemem studni odgazowujących i kolektorów gazowych prowadzących ujmowany gaz do bloku energetycznego, odpady po napełnieniu pryzmy przykryte 0,5 m warstwą gliny lub innego gruntu o niskiej wodoprzepuszczalności),

- napowietrzanie masy odpadów w pryzmie energetycznej poprzez system studni gazowych (Z-4 tygodnie, dmuchawa),

-zbiórka pryzmy energetycznej, usunięcie warstwy izolacyjnej gliny, wydobycie kompostu przy pomocy ładowarki,

-konfekcjonowanie, magazynowanie gotowego kompostu (sito stołowe, zadaszony magazyn)

Pryzma energetyczna:

Długość 150m Wysokość 20 m Szerokość 49m

Objętość pryzmy energetycznej:

V=(18000+57092,19)/515=145,8 [mᵌ/a]

Szerokość:

X=145,8/150*20=49 m

Powierzchnia 1 pryzmy

A(1)=150*49=7350m²=0,7 ha

Powierzchnia (5) pryzm

A(5)=0,7*5=3,5 ha

Współczynnik Kc=1,5 A(5)=3,5*1,5=5,25 ha

Ilość powstającego biogazu-model Hoeks’a

Zakłada się, że temperatura 25°, pod ciśnieniem 1 atmosfery z kilograma substancji organicznej, w przeliczeniu na węgiel, uzyskać można 0,8 mᵌ gazu o składzie 50% CH4 i 50% CO2. Specyficzna produkcja gazu (SPG) wyrażona w mᵌ * Mg⁻¹ * rok⁻¹ wyznaczona na podstawie formuły przedstawionej przez Hoeksa (1988):

SPG=0,8*k*Po*e⁻ᵏᵗ

Gdzie:

k- stała szybkość rozkładu substancji organicznej [rok⁻¹]

Po-początkowa zawartość substancji organicznej w odpadach [kg* Mg⁻¹]

t- czas [rok]

Zawartość substancji organicznej pozostałej pryzmie w kolejnych latach (Pi) można obliczyć na podstawie formuły:

Pi=Po*e⁻ᵏᵗ

Sumaryczną produkcje gazu (PG)[mᵌ/Mg] z frakcji średniej i osadów ściekowych w czasie przebywania w pryzmie energetycznej [rok] prognozuje się na podstawie specyficznej produkcji biogazu w każdym roku:

PG=$\sum_{i = 1}^{n}\text{SPGn}$

Stała szybkość rozkładu T=25°

K=0,693

Zawartość substancji organicznych

Frakcja biodegradowalna ulegająca fermentacji stanowi: 75-80% (przyjęte 76%)

57092,19*0,76=43390,1

Osady ściekowe – 18000

Przyjmuje się, że ok. 15-20% (Przyjęliśmy 20%)

18000*0,2=3600

Całkowita ilość:

43390,1+3600=46990,1

Zatem:

75092,19 Mg- 46990,1Mg

1Mg - x Mg

X=1*46990,1/75092,19=0,626 Mg Po=626 kg/Mg

Podsumowanie

Proponowana technologia kompostowania odpadów organicznych pozwala na uzyskanie kompostu średniej jakości i o szerokim zakresie zastosowania. Odpady organiczne nie są kierowane na składowiska, co nie tylko oszczędza miejsca do składowania, ale także zmniejsza emisję zanieczyszczeń kierowanych do środowiska.

Masa organiczna w dojrzałym kompoście jest ustabilizowana, co eliminuje powstawanie odcieków, gazów, odorów oraz zanieczyszczeń wód bardzo często powstających w wyniku tradycyjnego składowania odpadów. Podobnie jest z zanieczyszczeniem powietrza poprzez metan i związki azotu wydzielające się podczas fermentacji beztlenowej. Związki te znacznie bardziej przyczyniają się do powstania efektu cieplarnianego niż dwutlenek węgla.

Kompostowanie koncentruje znaczne ilości substancji nawozowych i innych minerałów co wpływa na poprawę własności gleby, takich jak napowietrzanie i zatrzymywanie wilgoci, hamuje także procesy erozji gleby i ogranicza jej wyjaławianie.

Literatura:
1. „Krajowy Plan Gospodarki Odpadami”, 2002 r.

2. „Wojewódzki Plan Gospodarki Odpadami”, sierpień 2003 r.

3. Powiatowy Plan Gospodarki Odpadami, październik 2003,

4. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 o odpadach (Dz. U. 62 poz. 628)

5. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska (Dz. U. Nr 62, poz. 627 i

nr 115, poz. 1229 oraz z 2002 r. Nr 74, poz. 676 i nr 113, poz. 984)

6. Wytyczne dla gmin dotyczące wdrażania systemu gospodarowania odpadami komunalnymi” dr inż. Zbigniew Grabowski

7. Jędrczak A. , Haziak K., Określenie wymagań dla kompostowania i innych metod biologicznego przetwarzania odpadów. 2005 r.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 5 kwietnia 2011 r. w sprawie procesu odzysku R10 (Dz. U. Nr 86, poz. 476).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz. U. Nr 137, poz. 924).

Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu (Dz. U. Nr 186, poz.1553, z późn. zm.).