kolokwium

MBP i kompostowanie

Obie metody oparte są na przemianach biochemicznych zachodzących przy udziale mikroorganizmów w odpadach zawierających substancje ulegające biodegradacji. Są to metody tlenowe.

Podstawowym procesem jest mineralizacja. Po hydrolizie i utlenianiu produktami są CO2, H2O i ciepło. Związki siarki utleniane są do siarczanów, azot do azotanów, fosfor do fosforanów. Głównym źródłem tych związków są białka.

Różnice między MBP a kompostowaniem

  1. Rodzaj odpadów poddawanych procesowi

Kompostowanie -> selektywnie zebrane odpady komunalne

MBP -> odpady zmieszane, resztkowe

  1. Produkt końcowy

Kompostowanie -> kompost

MBP -> stabilizat

Kompost

Wynik poddania procesowi tlenowemu z selektywnie zebranych odpadów komunalnych z substancją biodegradowalną (mogą to być odpady kuchenne, zielone, odpady z rolnictwa, leśnictwa, zakładów żywienia). Kompost musi spełniać wymagania ustawy o nawozach i nawożeniu.

Unieszkodliwienie pod względem sanitarnym

  1. Podwyższona temperatura (faza termofilna)

  2. Powstawanie substancji antybiotycznej pod koniec fazy mezofilowej

Systemy prowadzenia MBP i kompostowania

  1. System otwarty – odpady poddawane są kompostowaniu i MBP w pryzmach lub stosach na zdrenowanym i utwardzonym placu.

  2. System zamknięty – proces lub jego część zachodzi w warunkach umożliwiających minimalizację wpływu tych procesów na środowisko. W komorach, kontenerach i innego typu zamkniętych bioreaktorach.

Czasami systemy mogą zachodzić na siebie, np. MBP lub kompostowanie w hali. Jeżeli powietrze będzie oczyszczone -> system zamknięty, odwrotnie -> system otwarty.

Systemy zamknięte stosowane są w pierwszej wysokotemperaturowej fazie procesu, którą charakteryzuje wydzielanie się aerozoli biologicznych, odorów i mocno obciążonych odcieków. Wiele systemów zakłada przeprowadzenie fazy wysokotemperaturowej w układzie zamkniętym, a fazy niskotemperaturowej w układzie otwartym.

  1. Systemy ciągłe

DANO

  1. Systemy okresowe

Komora Herhoffa

  1. Systemy statyczne – przetwarzana biomasa pozostaje w miejscu (np. komora Herhoffa)

  2. Systemy dynamiczne – biomasa jest w ruchu np. komory obrotowe

  3. Systemy z wymuszonym napowietrzaniem – kontenerowe, komora Hehoffa

  4. Systemy z okresowym przerzucaniu biomasy – DANO

  5. Systemy mieszane – 7+8

  6. Systemy specjalne – za jakichś względów nie mogą być sklasyfikowane np. kompostowanie w brykietach (technologia Brikollare) lub kompostowanie z udziałem dżdżownic kalifornijskich

Charakterystyka komory Herhoffa

Jest to obiekt budowlany o pojemności kilkudziesięciu metrów sześciennych (np. 50). Należy do systemów okresowych, statycznych, z wymuszonym napowietrzaniem. Komora przeznaczona jest do kompostowania lub MBP w fazie wysokotemperaturowej. Po procesie, biomasa w komorze układana jest w pryzmy na placu pryzmowym – w pryzmach przeprowadzana jest faza dojrzewania (mezofilowa).

Komora ta ma dwie pary hermetycznych drzwi usytuowanych naprzeciwko siebie. Komora jest wypełniana odpadami i szczelnie zamykana. Dno komory zaopatrzone jest w perforowaną siatkę, na której ułożone są odpady. Celej tej siatki jest doprowadzenie tlenu do napowietrzania i odprowadzanie odcieków.

Parę wodną skrapla się w kondensatorze, powietrze oczyszczane jest na biofiltrze i wypuszczane do atmosfery. Roztwór wodny zbierany jest na kondensat i okresowo oczyszczany. Odcieki z procesu wysokotemperaturowego zawracane są do nawilżania zawartości komory. Usprawnia to cały proces kompostowania lub MBP, ponieważ odcieki zawierają mikroorganizmy.

Faza wysokotemperaturowa w komorze Herhoffa z reguły trwa od 14 do 21 dni (średnio 18) przy temperaturze większej niż 50 stopni.

Zalety:

Wady:

Odpady, które mogą być poddane MPB lub kompostowaniu:

Proces kontenerowy

MBP lub kompostowanie mogą być prowadzone w kontenerach, które mają mniejszą objętość. Odpady są składowane do kontenerów, których ilość może być regulowana w zależności od potrzeb.

Stanowisko do przerobu odpadów metoda kontenerową zaopatrzone jest w system wymuszonego napowietrzania oraz odprowadzania/zawracania odcieków, a także oczyszczania ich nadmiaru.

Kontenery po procesie usuwane są ze stanowiska. Zawarta w nich biomasa wkładana jest w pryzmy. Jest to system okresowy, statyczny, z wymuszonym napowietrzaniem i kontrolą odcieków. Wszystkie wady i zalety jak w komorze Herhoffa.

Kompostowanie w pryzmach z wymuszonym obiegiem powietrza

Oprócz odpadów spożywczych dodaje się materiał strukturotwórczy. Produkty spożywcze mają sporą wilgotność.

Biomasa trafia na plac pryzmowy. Jest tam półzamknięty układ. Powietrze jest oczyszczane na biofiltrze, odprowadzane są odcieki.

Systemy wieżowe

Wieże do MBP są to walce usytuowane pionowo o pojemności ponad 1000 m3. Jest to system działający w sposób ciągły, przeznaczony przede wszystkim do przeprowadzenia intensywnego kompostowania lub MBP. Jest to system zamknięty, ciągły i dynamiczny.

  1. System bez półek

Rozkład temperatur jest taki sam jak w fazie intensywnej. Najwyższe temperatury przy odprowadzaniu. Jest to system tłokowy. Wilgoć zawarta w odpadach oraz woda powstająca w wyniku mineralizacji, skraplane są przy górnej pokrywie i zraszają odpady.

Wady:

Zalety:

  1. System z półkami

System ten zaopatrzony jest w lemiesze, które mieszają odpady i przesypują je na niższe półki. Podobnie jak w systemie pierwszym, powietrze jest doprowadzane od dołu.

Zalety:

Systemy tego typu są stosowane do odpadów mokrych zebranych w selektywnej zbiórce oraz różnego typu innych odpadów zawierających substancje biodegradowalne.

Czas kompostowania lub MBP:

Systemy specjalne

Brikollare – technologia ta szczególnie się sprawdza przy kompostowaniu odpadów zawierających duże zawartości wilgoci. Mogą to być odpady kuchenne, z zakładów zbiorowego żywienia, osady ściekowe, odpady z rolnictwa.

Zasadą jest mieszanie odpadów o dużej zawartości wilgoci z odpadami strukturotwórczymi, którymi na ogół są rozdrobnione odpady zielone, pochodzące z utrzymania zieleni miejskiej, z leśnictwa. Wymogiem jest wykorzystanie tzw. Grubizny, czyli zdrewniałych części roślin (konary, pnie).

Odpady dowożone są do zakładu, układane w hali przygotowania wsadu. Hala posiada podłogę nachyloną pod kątem. Przez środek hali przechodzi wgłębienie w postaci rynny. Spadek podłogi umożliwia oddzielenie nadmiaru wilgoci. Do rynny dodawane są odpady o dużej zawartości wilgoci oraz materiał strukturotwórczy. Ich wzajemny stosunek regulowany jest przez ocenę pracownika. Po odsianiu na sicie bębnowym, odpady rozdrabnia się. Frakcja > 60 mm stanowi odpad technologiczny.

Z odpadów wydzielane są metale ferromagnetyczne. Odpady przechodzą do magazynu przejściowego, gdzie następuje korekta składu. Wymagana zawartość wilgoci we wsadzie przygotowanym do wytworzenia brykietów w prasie Brikollare waha się od 63,5% do 65%.

Następnie odpady podawane są do prasy Brikollare, gdzie sprasowywane są brykiety. Budowa brykietów umożliwia dostęp powietrza, a także odprowadzanie gazów podprocesowych i odparowującej wilgoci.

Brykiety układane są na paletach i przewożone do hali kompostowania. W nowoczesnych rozwiązaniach technologicznych zasysane w hali powietrze, po kondensacji wilgoci, oczyszczane jest na biofiltrze. Część jest wypuszczana, część zawracana.

W fazie intensywnej temperatura w brykietach wzrasta nawet do 70 stopni. Następuje odparowanie wilgoci. Tworzą się szczeliny i pory ułatwiające dalszy przebieg procesu w warunkach tlenowych. Brykiety przebywają w hali do 4 tygodni, później są rozdrabniane, przesiewane i otrzymany kompost może być składowany w pryzmach. Może też być sprzedawany bezpośrednio do odbiorców.

Metodą tą przy założeniu odpowiedniego rodzaju odpadów uzyskuje się kompost bardzo dobrej jakości.

Zalety:

Wermikompostowanie

Jest to kompostowanie z wykorzystaniem dżdżownic. Wykorzystuje się ich 3 rodzaje, jednak najpopularniejsza jest – kalifornijska. Metoda została wymyślona w USA. Składa się z dwóch faz:

  1. kompostowanie według innych znanych technologii (np. pryzmy statyczne, komory). Warunkiem jest wystąpienie w pierwszej fazie, fazy wysokotemperaturowej, a później niskotemperaturowej do uzyskania temperatury około 30 stopni.

  2. Uzyskany kompost poddawany jest wermikompostowaniu.

Temperatura musi być niższa, aby mogły pracować dżdżownice.

Osady ściekowe, po wymieszaniu ze słomą, zasiedlane są przez dżdżownice. Dodaje się kolejne warstwy materiału. Proces trwa około 6 miesięcy. Dżdżownice żywią się materiałem kompostowym (biomasą), a ich odchody stanowią bardzo dobry kompost.

Metoda ta była stosowana jako etap unieszkodliwiania zmieszanych odpadów komunalnych. Obecnie do odpadów zmieszanych i resztkowych nie wykorzystuje się tej metody. Wermikompostowanie stosuje się do kompostowania odpadów zebranych selektywnie, biodegradowalnych.

Parametry wermikompostowania:

  1. Zawartość wilgoci 70-75% - jeżeli jest większa, to występuje zjawisko wychodzenia dżdżownic na powierzchnię. Przy niższej wilgoci dżdżownice nie pracują (mają za sucho).

  2. Temperatura około 22 stopnie.

  3. pH 6,5 do 8

  4. Składniki pokarmowe: dżdżownice wytwarzają enzymy, które pozwalają na łatwiejsze wykorzystanie cukrów (celulozy, skrobi) niż białek. Szacuje się, że najlepiej aby biomasa kompostowana zawierała około 60% cukrów złożonych oraz 10-20% białek.

  5. Zasolenie niższe niż 0,5%

  6. Niska zawartość metali ciężkich

Technologie wermikompostowania:

  1. Wermikompostowanie w boksach:

Odchody dżdżownic przechodzą przez oczka perforowanego sita. Proces może trwać od 3 do 9 miesięcy. Dla odpadów o dużej zawartości wilgoci do boksu dodaje się materiału strukturotwórczego.

  1. Bosky drewniane o pojemności 1 m3. Maksymalna wysokość materiału do kompostowania 0,9 m.

Zalety:

Wada:

Stabilizat może być:

MBP jako suszenie biologiczne

Metoda stosowana jako przygotowanie do termicznego przekształcania odpadów polega na przeprowadzeniu biologicznego przetwarzania o mechanicznej obróbce wstępnej, z tym, że etap biologiczny kończy się pod koniec fazy wysokotemperaturowej z reguły trwającej do 14 dni.

Celem suszenia biologicznego jest zmniejszenie zawartości wilgoci co wpływa na polepszenie właściwości paliwowych przede wszystkim wartości opałowej roboczej. Zmniejszenie wilgotności w fazie wysokotemperaturowej może wynieść nawet 20%.

MBP stosowane jest do uzyskania odpadu ustabilizowanego, który może być rozprowadzony po powierzchni ziemi w procesie R10. Również jako odpad ustabilizowany może być składowany jeśli spełnia warunki. Może być stosowany jako złoże filtracyjne w biofiltrach do oczyszczania gazów o niskim obciążeniu.

Obecnie kompostowanie i MBP przeprowadzane są z użyciem tych samych technologii, z tym, że obróbka wstępna przy MBP jest dużo bardziej rozbudowana. Zgodnie z obecnie obowiązującymi tendencjami i zaleceniami faza wysokotemperaturowa będzie musiała zachodzić w układach wykorzystujących technologię zamkniętą, żeby nie było odorów i aby kontrolować odcieki.

Fermentacja metanowa

Wykorzystanie metod beztlenowych jako metody unieszkodliwiania/wykorzystania odpadów. Fermentacja jako proces główny występuje w trzech podstawowych metodach unieszkodliwiania odpadów:

  1. Składowanie na składowiskach odpadów zawierających ulegającą biodegradacji substancję organiczną

  2. Fermentacja metanowa przeprowadzana w komorach

  3. Pryzmy energetyczne

Największe znaczenie obecnie ma składowanie, ale w związku z ograniczeniami następującymi do 2012 roku obejmującymi procentowe zmniejszanie możliwości składowania biodegradowalnych odpadów, składowanie będzie obejmowało mały procent. Częściej stosowana będzie fermentacja w komorach.

Produktami fermentacji są

Cukrów prostych w odpadach jest niewiele, najwięcej jest skrobi, celulozy. Skrobia ulega fermentacji metanowej łatwo, celuloza znacznie trudniej. Szczególnie trudno ulegają fermentacji ligniny. Białka i tłuszcze fermentują łatwo.

Przy przemianach uzyskujemy alkohole, następnie wodór i CO2 raz kwas octowy. W metanogenezie powstaje metan i CO2. Produktem fermentacji białek jest amoniak i siarkowodór.

Zaletą fermentacji metanowej jest to, że biogaz w ustabilizowanym procesie zawiera około 50% metanu, 30% CO2, reszta to inne gazy. Metan ma bardzo dobre właściwości paliwowe i przy ustabilizowanym składzie biogazu, może być wykorzystany do produkcji energii cieplnej lub elektrycznej. Musi być jednak oczyszczany, odwadniany. Często wykorzystywany jest na potrzeby zakładów. Przechowywany w zbiornikach.

Przy zbyt dużej produkcji lub też w przypadku niewłaściwego składu gazu, spalany jest on w pochodniach.

Kryteria podziału metod stosowanych przy fermentacji metanowej w komorach:

  1. Fermentacja ciągła i okresowa

Ze względu na ilość bioreaktorów, w których zachodzi proces, rozróżniamy:

  1. Fermentację jednostopniową

  2. Fermentację wielostopniową (dwustopniową)

Etapy fermentacji:

Jeżeli mamy fermentację jednostopniową, to obie fazy zachodzą w jednym bioreaktorze. Rzadko się zdarza, aby fermentacja była więcej niż dwustopniowa. Wyjątki występują jeśli odpady zawierają bardzo trudno fermentujące substancje (np. ligniny). Wprowadza się wtedy trzeci bioreaktor.

  1. Zawartość suchej masy we wsadzie

  1. Fermentacja sucha: sucha masa od 15 do 40%

  2. Fermentacja mokra: sucha masa do 15%

Przeważają technologie wykorzystujące fermentację mokrą, ponieważ metoda ta jest rozszerzeniem fermentacji osadów ściekowych – jest dobrze poznana.

  1. Temperatura

  1. Fermentacja mezofilowa (częściej wykorzystywana, ponieważ nie ma unieszkodliwiania pod względem sanitarnym)

  2. Fermentacja termofitowa

  1. Sposób mieszania

  1. Mechaniczne

  2. Barbotażowe

  3. Specjalne

Fermentacja metanowa mokra

Do zakładu dowożone są osady ze ścieków komunalnych. Odpady stałe poddawane są obróbce wstępnej. Są rozdrabniane, wydziela się z nich złom żelazny, w przesiewaczu następuje rozdział na frakcję lekką.

Frakcja podsitowa (substancje biodegradowalne) idą do zbiornika przygotowania wsadu. Wsad musi być wymieszany, aby go zhomogenizować. W reaktorze metanowym mieszanie odbywa się za pomocą cyrkulacji biogazu.

Wsady poprocesowe poddawane są higienizacji w temperaturze 70 stopni przez kilka minut. Po odwodnieniu odcieki podawane są do przygotowania wsadu. Frakcja stała po odwodnieniu poddawana jest higienizacji. Obróbka może być realizowana jako MBP metodą tlenową.

Technologia Pasquale

Może być realizowana w systemie 2 i 3 stopniowym. Jest to fermentacja mokra ciągła. Odpady poddawane są obróbce wstępnej:

Przy fermentacji trójstopniowej frakcja ciężka podawana jest do kolejnego reaktora (hydrolizy). Później następuje rozdział faz na stałą i ciekłą. Filtrat trafia do reaktora metanowego. Czas trwania procesu zależy od odpadów. Może trwać nawet do 30 dni.

Fermentacja metanowa sucha

Jest mniej opanowana pod względem technologicznym i eksploatacyjnym. Obecność w odpadach substancji toksycznych może powodować zahamowanie procesu.

Po fermentacji mokrej jest znacznie więcej wód poprocesowych, część jest zawracana, część oczyszczona. Są to ścieki wysoko obciążone.

Zalety:

Wady:

Technologia Valorga

Mieszanie pneumatyczne z recyrkulacją biogazu. Zawartość suchej masy 35%, czas zatrzymania w bioreaktorze: 14-28 dni. Fermentacji poddaje się odpady zmieszane. Jest to MBP metodą beztlenową.

Polega na rozdzieleniu frakcji lekkiej i złomu. Frakcja gruba poddawana jest rozdrobnieniu. Po dodaniu wody technologicznej, frakcja ta podawana jest do bioreaktora.

Odpady po fermentacji podawane są na prasy śrubowe, później na filtracyjne. Następuje rozdział na część stałą, uwodnioną i wody poprocesowe. Wody poprocesowe trafiają do oczyszczalni. Celem MP metodą tlenową jest unieszkodliwienie odpadów pod względem sanitarnym.

Technologia Dranco

Jest to technologia jednostopniowa. Działają głównie jako termofitowe z przepływem tłokowym. Jako wsad stosuje się odpady biologiczne i papier nie nadający się do recyklingu. Odpady podawane są do zbiornika, następuje rozdrobnienie. Przygotowany jest wsad (podgrzewanie), odpady trafiają do komory fermentacyjnej na około 18 dni.

Biogaz może być źródłem energii albo może zostać spalony w pochodni. Prasa filtracyjna rozdziela frakcję ciekłą od stałej. Wody poprocesowe trafiają do wyparki, która służy do odparowania wody, a tym samym zatężania roztworu. Pozostałość się suszy. Stała pozostałość zawiera tworzywa sztuczne, które się wydziela. Wsad poddaje się kompostowaniu w pryzmach.

Zalety technologii suchych:

Wady:

Technologia jednostopniowa mokra

Zawartość suchej masy: 10-15%, cza: 14-21 dni, odpady mokre z selektywnej zbiórki. W ich skład wchodzą przede wszystkim odpady kuchenne.

  1. Wydzielane są substancje nieaktywne

  2. Uzyskujemy najpierw 40-50% suchej masy. Odpady poddawane są rozdrabnianiu przy pomocy urządzeń udarowych

  3. Dodawana jest woda

  4. Uzyskuje się wsad o zawartości ok. 13% suchej masy

W bioreaktorze następuje pełne wymieszanie. Biogaz zawiera 68% metanu. Po procesie uzyskujemy 38% suchej masy, która trafia do kompostowania w pryzmach. Ścieki SA zawracane do rozdrabniania udarowego.

Zalety:

Wady:

Technologia dwustopniowa

Technologia BTA realizowana w układzie mezofilowym. Wsadem są odpady biologicze i odchody z ferm drobiowych. Odpady zbierane są w zbiorniku magazynowym. Są rozdrabniane i poddane separacji elektromagnetycznej. Następuje rozdzielenie na skratki i zanieczyszczenia. Dodaje się NaOH w celu korekty pH. Po dodaniu buforów całośc się odwadnia.

Po pierwszym reaktorze odprowadza się gaz ale jeszcze bez metanu. W drugim bioreaktorze zachodzi metanizacja. Wydzielany jest biogaz (z metanem). Czas hydrolizy około 4 dni, czas metanizacji około 3 dni.

Pryzmy energetyczne

Pryzma energetyczna jest obiektem unieszkodliwiania odpadów, którego głównym procesem jest fermentacja metanowa. W pryzmie układa Si rury perforowane i w miarę dowozu odpadów wypełnia zagłębienie.

Wypełnienie może być poprzedzone obróbką wstępną – ręczne/mechaniczne wydzielenie z odpadów substancji przeszkadzających, nieulegających biodegradacji np. tworzywa sztuczne, metale, szkło, ceramika. Jako materiał mogą być użyte odpady resztkowe po selektywnej zbiórce.

Odpady przykrywane są folią albo jakimś nieorganicznym materiałem izolującym. Folia powinna być nakłuwana, aby nie uległa zniszczeniu przy zbyt intensywnym wytwarzaniu metanu. Pryzma może mieć długość kilkudziesięciu metrów, szerokość kilkanaście metrów. Po uszczelnieniu pryzmy zaczynają zachodzić procesy beztlenowe, takie same jak na składowiskach.

Dzięki perforowanym rurom z masy odpadów odprowadzany jest biogaz/ Istnieją urządzenia do odprowadzania odcieków. Odcieki mogą być:

Biogaz z fermentacji metanowej po wydzieleniu z niego, dzięki kondensacji, pary wodnej ze składnikami, może być zbierany w zbiorniku magazynowym, a następnie przy właściwym składzie biogazu, może być odzyskiwana energia cieplna lub elektryczna. Biogaz może być spalany w pochodni. Czas przetwarzania odpadów w pryzmie energetycznej, w zależności od jej wielkości, technologii, odpadów wynosi od kilku miesięcy do roku.

Po tym czasie pryzma jest odkrywana, a następnie odpad przefermentowany poddawany jest MBP metoda tlenową. Chodzi o uzyskanie stabilizatu.

Zaleta:

Wada:

Metody termiczne

Dzielimy je na:

  1. Bezpośrednie spalanie

  2. Metody pirolityczne

  3. Produkcja paliwa zastępczego

Bezpośrednie spalanie

Jest metodą stosowaną najczęściej. Spalanie odbywa się w nadmiarze tlenu (z powietrza). Z reguły w tzw. Spalarniach konwencjonalnych. Zasadniczym elementem takiej spalarni są ruszty ruchome. Stosuje się ruszty:

Ruszty te narażone na oddziaływanie odpadów i środowisko utleniające musza być starannie konserwowane.

Zaletą rusztów bębnowych w stosunku do posuwisto-zwrotnych jest to, że w czasie przemieszczania się odpadów następuje ich dodatkowe rozdrobnienie, co umożliwia lepsze przeprowadzenie procesu spalania, czyli zmniejszenie ilości substancji organicznej w żużlu i popiołach. W Polsce działa jedna spalarnia stałych odpadów komunalnych – ZUSOK.

W nowoczesnych spalarniach proces technologiczny zawiera:

  1. Obróbkę wstępną

  2. Właściwe spalanie

  3. Obiekty, bądź urządzenia do unieszkodliwiania, zagospodarowania odpadów technologicznych, w tym oczyszczanie gazów spalinowych

Produktami spalania bezpośredniego są gazy spalinowe zawierające, oprócz składników gazowych, pyły. Ponadto żużle o składzie głównie nieorganicznym oraz popioły (odpad o charakterze nieorganicznym). Koszty inwestycyjne konwencjonalnej spalarni w około 2/3 obejmują urządzenia do oczyszczania gazów spalinowych

Obróbka wstępna

Polega na rozdziale na frakcje palną (papier, tektura, opakowania, tekstylia) i frakcje niepalną (odpady biodegradowalne, szkło, ceramika). Rozdział powinien zawierać również wydzielenie odpadów użytkowych np. złom żelazny, metale kolorowe, opakowania szklane.

Urządzenia do obróbki wstępnej:

Przy przygotowaniu do spalania stosuje się głównie rozdrabniarki działające w sposób nieselektywny np. młotkowe. Linia obróbki wstępnej może zawierać separator części twardych, elektromagnes do rozdzielania złomu żelaznego.

Spalanie

Aby było zgodne z wymaganiami prawnymi musi być przeprowadzone w piecu zapewniającym minimalna, ale spełniającą wymania temperaturę spalania:

Dla Cl < 1% 850 stopni

Dla Cl > 1% 1150 stopni

Bez względu na skład odpadów piec taki powinien być zaopatrzony w automatycznie działające palniki, które w momencie spadku temperatury poniżej wymaganej włączają się automatycznie. Instalacje do oczyszczania gazów spalinowych zawierają:

Produktem głównym spalania siarki jest SO2. Odsiarczanie przeprowadza się z wapniem metodami:

Tlenki azotu powstają ze spalania azotu z odpadów, jak i powietrza. Metody ich usuwania:

Obiekty, bądź urządzenia do unieszkodliwiania, zagospodarowania odpadów technologicznych, w tym oczyszczanie gazów spalinowych

Odpylanie jest pierwszym etapem oczyszczania gazów. Gazy te schładza się, co zapobiega powstawaniu dioksyn i furanów. Gazy mogą być oczyszczone na filtrach i elektrofiltrach. Oczyszczanie może być 2 lub 3 stopniowe. Skuteczność oczyszczania wynosi powyżej 90% i dochodzi nawet do 99,8%.

Na pyłach gromadzą się produkty niepełnego spalania np. węglowodory oraz metale ciężkie, dlatego też są one odpadami niebezpiecznymi i musza być unieszkodliwiane przez składowanie, poddawane zestaleniu za pomocą cementu. Można również wykorzystać tzw. Metodę nitryfikacji, czyli zeszklenia. Jest to metoda energochłonna, polegająca na ogrzaniu pyłów do uzyskania stanu szklistego.

Współczynnik nadmiaru powietrza powinien wynosi od 1,8 do 2,5. Przy niskim współczynniku może zachodzić niepełne spalanie, niemniej jednak powstaje wtedy mniej gazów.

Spalanie w piecach obrotowych

Są to walce usytuowane poziomo pod niewielkim kątem. W piecach tych mogą być spalane wszystkie rodzaje odpadów przemysłowych. Piece te mają długość od kilku do kilkunastu metrów, średnicę kilku metrów. Temperatura uzyskiwana w piecu może osiągać nawet 1450 stopni.

Współczynnik nadmiaru powietrza jest tu niższy niż w spalarniach konwencjonalnych, dzięki temu, że przesuwanie odpadów i ruch obrotowy, ułatwiają rozdrabnianie i zwiększają powierzchnię kontaktu powietrza z odpadami.

Wadą pieców obrotowych jest zawodność eksploatacyjna.

Współspalanie odpadów, w tym komunalnych, może być przeprowadzane w piecach cementowych.

Odpady można podzielić na:

  1. Odpady o dobrych właściwościach paliwowych, które dodaje się do paliwa konwencjonalnego stosowanego w piecach do uzyskania odpowiedniej temperatury

  2. Odpady o złych właściwościach paliwowych, które mogą być wbudowywane w strukturę otrzymanego cementu ze względu na właściwości wsadu

Wsad zawiera: piasek, materiały ilaste, sole wapniowe. Jest silnie alkaliczny. Dzięki tym właściwościom składniki kwaśne, metale ciężkie wbudowują się w strukturę uzyskanego cementu. Zakłada się, że do wsadu można dodać około 5% odpadów, chociaż badania wskazują, że ten procent mógłby być znacznie większy. Szczególną zaletą Współspalanie w piecach cementowych jest:

Metody pirolityczne

Przekształcaniu termicznemu poddawane są odpady resztkowe. Poddawane są one zagęszczaniu, którego celem jest:

Odpady ogrzewane są do temperatury 400-600 stopni, następnie odgazowywane w reaktorze wstępnym. Powstający gaz pirolityczny spalany jest w atmosferze czystego tlenu. Powstający żużel jest w stanie płynnym, a następnie po homogenizacji ulega zeszkliwieniu. Metale wydzielane są w stanie płynnym. Żużel może być wykorzystany do produkcji betonu.

Gaz pirolityczny ulega częściowemu spaleniu. Uzyskuje się dzięki temu gaz syntezowy. Schładzany jest on do 90 stopni. Szybkie schładzanie gazów zapobiega powstawaniu dioksyn i furanów. Gaz składa się do 10 stopni i przepuszcza przez warstwę węgla aktywnego. Powoduje to oczyszczanie gazu z lotnych metali. Gaz syntezowy może być wykorzystany do odzysku ciepła.

Zaletą metod pizolitycznych jest wyraźne zmniejszenie objętości gazów spalinowych, które poddaje się oczyszczeniu. Dzięki spalaniu przy współczynniku nadmiaru powietrza równemu 1,1 gazy zawierają mniej substancji toksycznych.

Produkcja paliwa zastępczego

Paliwo zastępcze zwane jest alternatywnym, PAKOM, Eco fuel, RDF.

Wytwarzanie paliwa zastępczego stanowi jeden z elementów kompleksowej przeróbki odpadów. Wytwarzanie paliwa z odpadów spowodowane jest chęcią przetworzenia odpadów na paliwo o uśrednionych właściwościach paliwowych. Paliwo to powinno dawać możliwość:

Innym powodem jego produkcji jest potrzeba zagospodarowania frakcji lekkiej tj. papieru, folii, tekstyliów.

Mechaniczna obróbka odpadów

Celem jest:

Cele te realizuje się przez zastosowanie szeregu operacji jednostkowych – rozdrabnianie, przesiewanie, suszenie, brykietowanie, granulowanie.

Aby wydłużyć czas magazynowania paliwa bez zmiany jego właściwości i zmniejszania emisji składników kwaśnych często do paliwa i odpadów dodaje się związków wapnia (tlenków wapnia).

Postać paliwa zastępczego

Wydajność produkcji waha się w granicach 30 do 40% wyjściowej masy odpadów. Paliwo z przetworzonych odpadów powinno spełniać następujące wymagania:

Aby to osiągnąć stosuje się wzbogacanie paliwa we frakcje o dobrych właściwościach paliwowych, usuwanie składników szkodliwych i wilgoci:

  1. Wzbogacanie paliwa

Opiera się na analizie składu frakcyjnego odpadów i znajomości składu morfologicznego. Najwyższą wartość opałową mają tworzywa sztuczne, papier, tektura oraz tekstylia. Znajdują się one we frakcjach o najgrubszym uziarnieniu. Frakcje dobrych właściwościach paliwowych można uzyskać stosując klasyfikację powietrzną. Można stosować przesiewanie i selektywne rozdrabnianie.

  1. Zmniejszanie zawartości substancji szkodliwych i substancji przeszkadzających

Obniżenie zawartości popiołów, oddzielenie odpadów zawierających znaczne ilości chloru i metali ciężkich (kadm, ołów, rtęć). Obniżenie zawartości popiołu można uzyskać dzięki obróbce mechanicznej stosując przesiewanie lub separacje pneumatyczną. Wysoka zawartość popiołu może być spowodowana zanieczyszczeniem tworzyw sztucznych i papieru kiedy zanieczyszczone są one substancjami o charakterze mineralnym. Składniki szkodliwe można usuwać poprzez oddzielanie frakcji ciężkiej.

  1. Obniżenie zawartości wilgoci

Ma to szczególne znaczenie, bo jej zawartość w odpadach wynosi nawet 45%. Paliwo z odpadów powinno zawierać poniżej 10% wilgoci. Jeżeli zawiera powyżej 20% zawarte w nim substancje ulegające biodegradacji zaczynają podlegać procesom mikrobiologicznym co jest źródłem odorów.

Zazwyczaj nie prowadzi się suszenia natomiast można wykorzystać metody termiczne oraz suszenie biologiczne (MBP). Zawartość wilgoci zmniejsza się przy brykietowaniu. Stosowane są suszarki bębnowe. W czasie brykietowania jest zwiększone ciśnienie. Następuje podgrzanie materiału i odparowanie wody.

  1. Zagęszczanie paliwa

Gęstość paliwa „luzem” wynosi około 60 kg/m3, natomiast w brykietach i granulkach od 450 do około 600 kg/m3. Zagęszczanie paliwa luzem uzyskuje się przez zastosowanie pras, zagęszczanie w kontenerach. Ułatwia to przechowywanie i transport. Brykietowanie odbywa się w brykieciarkach wysokociśnieniowych, natomiast granulowanie w granulatorach bębnowych.

Spalanie palia zastępczego z odpadów komunalnych może być dokonane w paleniskach fluidalnych (postać rozdrobniona), rusztowych. Może być ono spalane zrazem z węglem.

Właściwości paliwa (charakterystyka):

Skład granulometryczny:

Obecnie paliwo otrzymuje się z pozostałości selektywnej zbiórki (odpady resztkowe). Przeciętnie może zawierać około 25% wilgoci: zmniejsza się ją przez suszenie. W paliwie konwencjonalnym wilgoć wynosi: 4-11%. W porównaniu z węglem paliwo to ma niższą temperaturę zapłonu ale zawiera więcej składników lotnych. Zawartość popiołu wynosi około 15%, jest około 2 razy mniejsza niż przy surowych odpadach, ale 2 razy większa niż przy węglu kamiennym.

Skład popiołu:

W popiele z paliwa zastępczego w ilościach śladowych znajdują się: ołów, chrom, nikiel, kadm, cynk.

Składowiska odpadów

Lokalizacje w jakich nie mogą znajdować się składowiska odpadów:

Minimalną odległość składowiska odpadów niebezpiecznych lub innych niż odpady niebezpieczne od budynków mieszkalnych określa się na podstawie raportu o oddziaływaniu składowiska na środowisko. W jego otoczeniu przeprowadza się badania hydrologiczne i geologiczne. Składowisko powinno znajdować się w miejscu z naturalną barierą geologiczną, która powinna być większa niż składowisko.

Najwyższy poziom piezometryczny powinien znajdować się przynajmniej 1 metr poniżej składowiska. W przypadku braku bariery geologicznej naturalnej wykorzystuje się sztuczną barierę. Dodatkowo składowiska powinny zawierać system drenażowy. Zbocza składowiska muszą mieć system drenażu połączony z drenażem głównym. Kwatera odpadów niebezpiecznych musi mieć oddzielny system drenażu.

Wokół składowiska lokalizuje się system rowów drenażowych, co uniemożliwia dopływ wód powierzchniowych do składowiska. Składowiska zawierające substancje ulegające biodegradacji musza mieć system odgazowywania. Gaz można spalać albo przechowywać. Składowiska muszę być otoczone pasem zieleni – drzewa i krzewy. Celem jest zatrzymanie lekkich frakcji i pyłów. Minimalna szerokość pasa zieleni to 10 metrów.

Składowiska powinny mieć brodziki z podchlorynem sodu czyszczące samochody. Wody odciekowe mogą być używane do celów technologicznych np. rozdeszczowywanie.

Składowisko wykonuje się zgodnie z harmonogramem. Po zaprzestaniu przyjmowania odpadów, uszczelnia się powierzchnię składowiska. Na koronie składowiska przez 50 lat od zamknięcia, nie mogą być budowane budynki, instalacje naziemnie i podziemne. Decyzja taka może być zmieniona na podstawie ekspertyzy sanitarnej.

Produkcja cukru

Cukier produkuje się z buraka cukrowego lub trzciny cukrowej w krajach o cieplejszym klimacie. Buraki dowożone są do cukrowni i:

Buraki podawane są oczyszczania wstępnego. Woda trafia do odstojników. Jak w każdym zakładzie, powstaje szereg odpadów, w tym niebezpieczne powstające w wyniku produkcji, eksploatacji urządzeń. Są to:

Wysłodki:

Stanowią produkt uboczny jeśli zostaną wykorzystane jako pasza:

Polepszenie właściwości paszowych uzyskuje się stosując me lasowanie, czyli dodawanie kilku % melasy jako granulatu.

Jeżeli w okolicy cukrowni nie ma hodowli zwierząt, to jest problem. Trzeba produkować paszę o malej wilgotności, albo wysłodki będą traktowane jako odpad, który musi zostać unieszkodliwiony.

Melasa – jest produktem ubocznym przy wytwarzaniu cukru. Ma zastosowanie w przemyśle fermentacyjnym. Produkuje się z niej spirytus w gorzelniach, stanowi źródło węgla, azotu i związków mineralnych dla drobnoustrojów, produkuje się z niej drożdże paszowe.

Odpady z hutnictwa

Hutnictwo jest gałęzią przemysłu, w której z rud metali i złomu produkuje się żelazo. Stopy żelaza z węglem zawierają domieszki innych pierwiastków. Domieszki wpływają na właściwości produktów i półproduktów.

Surówka: stop żelaza z węglem. Zawiera 3-4% węgla, krzem, mangan, fosfor, siarkę. Wytwarza się ją w wielkich piecach.

Stal: Stop żelaza i węgla (2%), zawierający inne pierwiastki. Otrzymywana jest w procesach stalowniczych w stanie ciekłym. Do produkcji stali wykorzystuje się surówkę i złom. Gatunek stali zależy od właściwości chemicznych, fizycznych i mechanicznych. Na podstawie składu chemicznego określa się stale o specjalnym przeznaczeniu np.:

Żeliwo: stop żelaza z węglem. Produkowany w piecach zwanych żeliwiakami z surówki wielkopiecowej, złomu żeliwnego.

Topniki: Materiały tworzące ze skałą płonną i popiołem koksu niskotopliwe krzemiany.

Skała płonna: skała, którą uważa się za nieużyteczną przy wykopywaniu skały użytecznej.

Wytop surówki odbywa się przy zastosowaniu rudy żelaza, koksu hutniczego i topników. Dodatkowo mogą być odpady hutnicze (pyły). Wytwarzanie surówki polega na redukcji tlenków żelaza zawartych w rudach za pomocą koksu. Rudy, stanowiące podstawowy składnik wsadu, często przed wprowadzeniem do pieca, poddaje się aglomeracji.

Produkcja stali = surówka + złom + stopy żelaza + topniki

Celem jest zmniejszenie zawartości węgla w surówce i usunięcie związków siarki i fosforu. Proces prowadzący od surówki do stali nazywa się świeżeniem. Zawartość węgla, krzemu, fosforu i siarki zmniejsza się przez procesy utleniania. W zależności od rodzaju urządzeń rozróżnia się:

Wyroby hutnicze poddawane są obróbkom:

W procesie spiekania rud powstają:

Odpady z produkcji surówki:

Odpady z produkcji stali:

Odpady z produkcji żeliwa:

Obróbka cieplna i mechaniczna:

Walcownia i czyszczenie półfabrykatów:

Odpady ogólno hutnicze:

Żużle hutnicze

  1. Żużle wielkopiecowe

Powstają w wyniku oddzielenia skały płonnej od rudy metalu (dzięki dodaniu topników). Głównym ich składnikiem są krzemiany wapnia. Żużel zawiera krzemiany i glinokrzemiany wapnia, związki żelaza, manganu, siarki. Rudy można mieszać zmieniając skład żużla. Ilość żużla zależy od zawartości skały płonnej w rudzie i waha się w granicach od 0,6 do 1,2 tony żużla na tonę surówki. Żużle wielkopiecowe stanowią 40% ogólnych odpadów w hutnictwie żelaza i stali. Żużel jest wykorzystywany do produkcji materiałów budowlanych, jako kruszywo w drogownictwie.

Materiały ogniotrwałe

Raz na rok piec musi być wygaszony, część obudowy jest usunięta. Materiały ogniotrwałe są składowane w osobnych kwaterach. Mogą być wykorzystane do uzupełnienia wymurówek lub w budownictwie.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
do kolokwium interna
WODA PITNA kolokwium
KOLOKWIUM 2 zadanie wg Adamczewskiego na porownawczą 97
kolokwium 1
Materiały do kolokwium III
Fizjologia krążenia zagadnienia (II kolokwium)
Algebra liniowa i geometria kolokwia AGH 2012 13
analiza funkcjonalna kolokwium
kolokwiumzTMIC
kolokwium probne boleslawiec id Nieznany
Kolokwium (2)
Opracowanie pytań 2 kolokwium
material obowiazujacy do kolokwiow z chemii analitycznej iiwf 2014
BwUE wyniki kolokwium 2012 2013

więcej podobnych podstron