Technologia w ochronie środowiska
Cz.II. Gospodarka odpadami
Synteza
Materiały wybrał i opracował:
Dr inż. Bolesław Maksymowicz
Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Ekologii Miast OBREM
90-568 Łódź, ul. Lipowa 73, tel. (0-42) 637-47-71
Łódź, 2008 r.
SPIS TREŚCI
Systemy gospodarowania odpadami komunalnymi ............................................................... 3
2. Zbieranie odpadów w miejscach powstawania ..................................................................... 4
2.1. Zbiorniki na odpady ................................................................................................... 5
2.2. Zbieranie odpadów zmieszanych ................................................................................ 6
2.3. Zbieranie surowców wtórnych ................................................................................... 6
2.4. Zbieranie odpadów ulegających biodegradacji nadających się do kompostowania ....... 11
2.5. Zbieranie odpadów wielkogabarytowych .................................................................... 12
2.6. Zbieranie odpadów z budownictwa ............................................................................ 13
2.7. Zbieranie odpadów niebezpiecznych typu komunalnego ............................................. 14
2.8. Wraki pojazdów ......................................................................................................... 15
3. Transport odpadów ............................................................................................,................ 16
3.1. Klasyfikacja środków transportowych ........................................................................ 16
3.2. Zasady i wskaźniki optymalizacji transportu odpadów ................................................ 18
4. Metody postępowania z odpadami stałymi komunalnymi ..................................................... 18
5. Segregacja wtórna i waloryzacja .......................................................................................... 19
5.1. Wprowadzenie ........................................................................................................... 19
5.2. Klasyfikacja sposobów sortowania ............................................................................. 20
5.3. Klasyfikacja maszyn i urządzeń do sortowania odpadów ............................................ 21
5.4. Prasowanie i rozdrabnianie odpadów .......................................................................... 22
6. Kompostowanie odpadów (wprowadzenie do tematu) ......................................................... 23
6.1. Charakterystyczne cechy procesu kompostowania odpadów ....................................... 23
6.2. Technologie kompostowania odpadów ....................................................................... 23
6.3. Rodzaje kompostów i ich zastosowania ...................................................................... 25
6.4. Przykłady rozwiązań technologicznych i technicznych kompostowni .......................... 27
7. Rozkład beztlenowy odpadów (fermentacja) ....................................................................... 30
7.1. Charakterystyczne cechy procesu rozkładu beztlenowego odpadów .......................... 30
7.2. Klasyfikacja technologii rozkładu beztlenowego odpadów ......................................... 30
7.3. Pryzmy energetyczne ................................................................................................ 31
7.4. Rozkład beztlenowy w komorach ............................................................................. 31
8. Termiczne przekształcanie odpadów ................................................................................... 32
8.1. Wprowadzenie ........................................................................................................... 32
8.2. Spalanie odpadów ...................................................................................................... 33
8.3. Piroliza odpadów ....................................................................................................... 34
8.4. Przykłady rozwiązań technicznych .............................................................................. 35
9. Inne metody obróbki odpadów ............................................................................................ 36
10. Składowanie odpadów ........................................................................................................ 39
10.1. Wprowadzenie ........................................................................................................... 39
10.2. Miejsce składowisk odpadów w nowoczesnych systemach gospodarki odpadami ....... 40
10.3. Wybrane zalecenia do programowania, budowy i eksploatacji składowisk odpadów ... 40
11. Wskaźniki techniczno-ekonomiczne technologii zintegrowanych w system gospodarowania odpadami komunalnymi ....................................................................................................... 45
ZAŁĄCZNIKI
1. Systemy gospodarowania odpadami komunalnymi
Realizacja przez gminę zadań składających się na gospodarkę odpadami polega na:
współpracy gminy z uprawnionymi przedsiębiorstwami w organizacji systemu gospodarowania odpadami komunalnych przez:
- sprecyzowanie wymagań dotyczących zakresu utrzymania czystości i porządku na terenie nieruchomości,
- wyboru rodzaju urządzeń do zbierania odpadów i zasad ich rozmieszczenia i utrzymania na terenie nieruchomości i na drogach publicznych,
- określenia częstotliwości oraz opracowania zasad i sposobu odbierania odpadów z nieruchomości i innych miejsc objętych usługą;
tworzeniu warunków do prowadzenia selektywnego zbierani odpadów, segregacji i magazynowania do chwili odbioru oraz współdziałanie z jednostkami zbierającymi i zagospodarowującymi odzyskane surowce wtórne;
wdrażaniu nowoczesnych form gospodarowania odpadami ulegającymi biodegradacji (rozkład tlenowy - kompostowanie, lub rozkład beztlenowy - fermentacja metanowa);
budowaniu nowoczesnych, bezpiecznych składowisk odpadów komunalnych do składowania docelowo balastu po segregacji i kompostowaniu odpadów;
monitorowaniu, ewidencji i nadzorowaniu gospodarki odpadami komunalnymi w gminie;
oraz docelowo - wpływaniu na minimalizację produkcji odpadów i unikanie ich powstawania.
UNIKANIE
MINIMALIZACJA
RECYKLING
UNIESZKODLIWIANIE
SKŁADOWANIE
Kierunek postępowania
Rys. 1.1. Schemat racjonalnego postępowania przy rozwiązywaniu problemu odpadów
Każdy system gospodarowania odpadami komunalnymi stanowi zamkniętą całość, na którą składają się zadania i podmioty wykonujące te zadania, zarządzające, kontrolujące i finansujące ten system. Liczba i zakres zadań oraz liczba podmiotów uczestniczących w ich realizowaniu decydują o stopniu złożoności tego systemu.
Najczęściej wymieniane zadania to:
1. Zbieranie odpadów komunalnych w miejscach ich powstawania tj.
zbieranie odpadów zmieszanych w jednym pojemniku;
zbieranie selektywne wybranych rodzajów odpadów;
skup wybranych rodzajów materiałów i substancji;
2. Transport odpadów, w tym ewentualny przeładunek w stacji przeładunkowej.
3. Obróbka wstępna odpadów np.:
segregowanie zebranych odpadów;
rozdrabnianie;
mycie, czyszczenie itp.
4. Wykorzystanie materiałowe i energetyczne odpadów, np.:
rozkład tlenowy lub beztlenowy odpadów ulegających biodegradacji - kompostowanie lub fermentacja metanowa;
naprawa i ponowne wykorzystanie;
odzysk energii w drodze przekształcania termicznego (spalania, pirolizy itp.);
przemysłowy przerób na nowe wyroby i inne.
5. Unieszkodliwianie odpadów, w tym:
fizyko-chemiczne (piroliza, spalanie, zestalanie);
biochemiczne tlenowe (kompostowanie);
biochemiczne beztlenowe (fermentacja metanowa);
składowanie odpadów niewykorzystanych materiałowo lub energetycznie oraz pozostałości po obróbce unieszkodliwiającej.
6. Kontrola źródeł zagrożenia środowiska.
7. Usuwanie i zagospodarowanie odpadów powstałych w wyniku np.:
katastrof;
klęsk żywiołowych;
pożarów itd.
8. Edukacja społeczeństwa i promocja ww. działań.
9. Marketing odzyskanych z odpadów materiałów lub substancji (surowców wtórnych) i wytworzonych z nich produktów rynkowych.
Podmioty realizującymi powyższe zadania to:
przedsiębiorstwa w zarządzie publiczno-prawnym gminy;
przedsiębiorstwa w zarządzie prywatno-prawnym, działające na zasadzie zarządu powierzonego mienia komunalnego w formie:
dzierżawy,
koncesji
ajencji
spółki prawa handlowego.
2. Zbieranie odpadów w miejscach powstawania
Zbieranie odpadów w miejscu powstawania stanowi pierwsze ogniwo systemu ich zagospodarowania. Sposób zbierania odpadów ma podstawowy wpływ na czystość i stan sanitarny gmin i miast, a tym samym na poziom bytowania mieszkańców. Zbieranie odpadów powinno być etapem krótkotrwałym i przejściowym.
Częstotliwość odbierania odpadów od jego wytwórcy uwarunkowana jest:
powstawaniem złowonnych zapachów wywołanych procesem rozkładu odpadów ulegających biodegradacji;
rozwojem mikroorganizmów, żerowaniem ptactwa, owadów i gryzonii w miejscach zbierania i w ich okolicach.
2.1. Zbiorniki na odpady
Wielkość (pojemność) i ilość zastosowanych na danym obszarze zbiorników oraz częstotliwość wywozu stanowią podstawowe warunki działania sprawnego systemu gromadzenia i zbiórki odpadów komunalnych w miejscu ich powstawania. Odpady zbiera się przede wszystkim w różnego rodzaju zbiornikach: przenośnych, przetaczanych i przesypowych, workach itp. o rożnym kształcie i wielkości (pojemności).
Z uwagi na aspekt higieniczny i trudności techniczne z ich opróżnianiem zaniechano stosowania zbiorników stałych. Podstawowe typy pojemników na odpady, stosowane w Polsce zestawione są w tablicy 2.1.
Tablica 2.1. Podstawowe typy pojemników na odpady, stosowane w Polsce
Dane techniczne: |
Zastosowanie: |
|
Parametr |
Wielkość* |
|
Pojemność Wysokość Wymiary rzutu poziomego Masa własna |
110 dm3 1050 mm 515 × 515 mm 15 kg |
|
Pojemność Wysokość Wymiary rzutu poziomego Masa własna |
1100 dm3 1420 mm 1080 × 1360 mm 170 kg |
|
Pojemność Wysokość Wymiary rzutu poziomego Masa własna |
800 dm3 1280 mm 955 × 1360 mm 150 kg |
|
Pojemność Wysokość Wymiary rzutu poziomego Masa własna |
1520 mm 6500 dm3 1740 × 3650 mm 820 kg |
|
Pojemność Masa własna |
13,3 ÷ 30,5 m3 1880 ÷ 2580 kg |
|
Źródło: Katalog ,Informator wyrobów komunalnych - KOMPOL.
* wielkość przykładowa
Ilości zbiorników na odpady jakie należy postawić w danym rejonie można obliczyć z zależności:
V 7 × M × R × Km × Kt × Kr
i = = [szt]
Vp 365 × Kc
Gdzie:
Vp - pojemność zbiorników [m3],
V - objętość odpadów w okresie międzywywozowym [m3],
M - liczba mieszkańców,
R - jednostkowy wskaźnik nagromadzenia odpadów na osobę w ciągu roku [m3/M/rok],
Kc - częstotliwość wywozu w tygodniu,
Km - współczynnik miesięcznej nierównomierności gromadzenia (przyjmuje się 1,16)
Kt - współczynnik tygodniowej nierównomierności gromadzenia odpowiednio:
1,30 dla Kc = 6
1,06 dla Kc = 2
1,00 dla Kc = 1
Kr - współczynnik rezerwy, ujmuje pozostałe wpływy nierównomierności gromadzenia
2.2. Zbieranie odpadów zmieszanych
Zbieranie odpadów zmieszanych jest obecnie powszechnie stosowaną w Polsce formą zbierania odpadów komunalnych. Sytuacja dotyczy zarówno terenów miejskich jak i gmin o charakterze wiejskim. Odpady zbierane są do pojemników o pojemnościach od 0,11 ÷ 6,5 m3 rozstawionych w skupiskach zamieszkiwanych przez ludność. Zebrane odpady zmieszane w większości przypadków trafiają na składowisko odpadów komunalnych. Tylko ułamek procentu podlega segregacji w zakładach specjalistycznych.
Zalety:
niskie koszty inwestycyjne związane z organizacją punktów gromadzenia odpadów;
niskie koszty odbioru odpadów z rejonów zbiórki ( jeden typ samochodu ).
Wady:
konieczność częstego opróżniania pojemników w związku z szybkim rozkładem gnilnym ich zawartości;
nieefektywność gospodarki odpadami opartej na tej formie zbiórki - szybkie zapełnienie składowiska;
w przypadku poddanie odpadów zmieszanych sortowaniu wysokie koszty przedsięwzięcia z uwagi na kosztowny proces technologiczny i wysoką cenę linii sortowniczej;
niehigieniczność ewentualnego procesu sortowania;
wyrabianie złych nawyków społecznych - brak segregacji odpadów przez społeczeństwo w miejscu powstawania odpadu ( np. gospodarstwo domowe).
2.3. Zbieranie selektywne surowców wtórnych
2.3.1. Wprowadzenie
Selektywne zbieranie odpadów i pozyskiwanie tą drogą surowców wtórnych stanowi podstawę racjonalnej gospodarki odpadami, w tym:
zmniejsza strumień odpadów trafiających na składowisko co przyczynia się do wydłużenia okresu eksploatacji obiektu;
umożliwia odzysk wielu cennych surowców wtórnych bez konieczności obciążania linii technologicznej sortowni. (w przypadku uzyskania czystych surowców wtórnych na etapie zbiórki selektywnej);
powoduje powstanie stabilnego rynku surowców wtórnych;
powoduje powstanie i rozwój przemysłu wykorzystującego odzyskane surowce wtórne;
zmniejsza zapotrzebowanie na surowce naturalne co wpływa na zwiększenie skuteczności ochrony środowiska;
prowadzi do detoksykacji odpadów przez wyeliminowanie na drodze segregacji wstępnej takich substancji jak farby, zużyte oleje, baterie, lampy jarzeniowe i inne niebezpieczne rodzaje odpadów.
2.3.2. Odzyskiwanie surowców wtórnych z odpadów komunalnych
Wyróżnia się trzy podstawowe systemy zbiórki selektywnej odpadów komunalnych mogących funkcjonować niezależnie od siebie, nie wykluczając się, a jedynie uzupełniając:
1. System zbiorczych punktów selektywnego zbierania - tzw. “kontener w sąsiedztwie”, który polega na ustawieniu w wybranych punktach miasta - rejonach handlowo-usługowych lub centralnych punktach osiedli mieszkaniowych, specjalnie oznakowanych kontenerów i pojemników na poszczególne surowce wtórne.
Najczęściej są to kontenery do zbiórki:
szkła;
papieru;
tworzyw sztucznych (wybrane asortymenty - butelki PET, folie opakowaniowe);
metale.
2. System zbierania “u źródła”, który polega na rozstawieniu pojemników na poszczególne frakcje odpadów bezpośrednio w miejscu ich powstawania czyli w gospodarstwach domowych, posesjach przy punktach usługowych, przy czym ze względu na ilość zastosowanych pojemników rozróżnia się:
system dwupojemnikowy zbiórki u źródła, obejmujący:
pojemnik na zmieszane odpady suche,
pojemnik na odpady organiczne i inne mokre;
system trójpojemnikowy zbiórki u źródła, obejmujący:
pojemnik na surowce wtórne;
pojemnik na odpady przeznaczone do kompostowania;
pojemnik na pozostałe odpady;
system wielopojemnikowy zbiórki u źródła, obejmujący:
pojemniki na szkło, papier i tworzywa sztuczne,
pojemnik na odpady przeznaczone do kompostowania,
pojemnik na pozostałe odpady.
Systemy zbierania u źródła są uważane za najbardziej efektywne sposoby odzyskiwania surowców wtórnych z odpadów, ale jednocześnie najbardziej zożone organizacyjnie i najdroższe. Podstawową zaletą systemu jest uzyskiwanie w miarę czystych i jednorodnych odpadów o cechach surowców wtórnych oraz elastyczność pozwalająca na stopniowe dochodzenie do coraz lepszych wyników sortowania odpadów u źródła poprzez dostawianie dodatkowych pojemników. Wadą - konieczność rozstawienia dużej liczby pojemników przez co rozbudowuje się cały system ich opróżniania i transport.
3. System centralnych punktów selektywnego zbierania, który polega na stworzeniu ogrodzonych, nadzorowanych miejsc wyposażonych w zestawy 6÷10 pojemników i kontenerów obsługujących około 20 000 mieszkańców. Do punktów tych mieszkańcy mogą, przeważnie nieodpłatnie, przywozić posegregowane wstępnie w domu surowce wtórne. Zaletą tych punktów jest możliwość odbioru znacznie większego asortymentu surowców wtórnych niż w przypadku systemu “kontener w sąsiedztwie” oraz odpady o dużych gabarytach, odpady niebezpieczne, motoryzacyjne i budowlane.
2.3.3. Przykładowy instruktaż zbierania surowców wtórnych
Właściwe uczestnictwo ludności w selektywnej zbiórce musi być poparte odpowiednią akcją informacyjno - propagandową która dostarczy społeczeństwu odpowiednich informacji i uzasadni sens całego przedsięwzięcia.
Instruktaż taki powinien zawierać następujące informacje:
jakie wyroby nadają się do zbiórki selektywnej;
jakich zbierać nie należy;
jak przygotować materiał do zbiórki.
Przykładowe instruktaże zbiórki selektywnej niektórych surowców wtórnych pokazano na rysunkach: 2. (dla papieru i tektury), 3. (dla odpadów szklanych szkła) oraz 4. (dla odpadowych tworzyw sztucznych).
MAKULATURA
PAPIER DO WTÓRNEGO PRZETWARZANIA PAPIER NIE
PODLEGAJĄCY
PRZETWORZENIU
PAPIER ZMIESZANY TEKTURA FALISTA
- gazety i czasopisma, - czyste arkusze - papier zabrudzony,
- brązowe torby papierowe, tektury falistej - papier zawierający folię
- papier szkolny i biurowy, aluminiową,
- książki w miękkich okładkach, - papier faksowy,
- szare pudełka kartonowe, - papier węglowy,
- papier komputerowy - książki w twardej oprawie,
- papiery podarte (drobne),
- tektura zabrudzona,
--tektura powlekana
tworzywem sztucznym.
SPOSÓB PRZYGOTOWANIA
SPOSÓB PRZYGOTOWANIA
- umieścić w specjalnej torbie papierowej,
- nie pakować oddzielnie gazet
- nie owijać drutem ani taśmą - zapakować oddzielnie od innych
gatunków papieru,
- spłaszczyć i powiązać w wiązki,
- usunąć ewentualne elementy,
drewniane, styropianowe i metalowe,
- można zostawić taśmę i zszywki.
Rys. 2.1. Przykładowy instruktaż zbiórki selektywnej makulatury
SZKŁO
SZKŁO DO WTÓRNEGO PRZETWARZANIA ELEMENTY SZKLANE
NIE PODLEGAJĄCE
ZBIÓRCE
Butelki i słoiki szklane używane do napojów
i żywności o barwach:
- brązowej, - szklanki
- zielonej, - talerze szklane
- bezbarwne - żarówki
- reflektory
SPOSÓB PRZYGOTOWANIA - szyby okienne
spłukać wodą - ceramika
usunąć nakrętki i wieczka - lustra
nie tłuc (bezpieczeństwo osób obsługujących - doniczki
zbiórkę) - szkło ognioodporne
- szkło okularowe
- lampy telewizyjne
NIE ODDAWAĆ POJEMNIKÓW Z ZAWARTOŚCIĄ !!
Rys. 2.2. Przykładowy instruktaż zbiórki selektywnej odpadów szklanych
TWORZYWA SZTUCZNE
TWORZYWA DO WTÓRNEGO TWORZYWA NIE
PRZETWARZANIA PODLEGAJĄCE ZBIÓRCE
- butelki po napojach - butelki i pojemniki z zawartością
- butelki po płynach do mycia - butelki i pojemniki po olejach
- pojemniki plastikowe oznaczone silnikowych i płynach, chłodniczych,
symbolami PET HDPE, PE lub PP - pojemniki po wyrobach
garmażeryjnych, jogurtach itp.,
- artykuły jednorazowego użytku,
- tuby,
- sprzęt AGD,
SPOSÓB PRZYGOTOWANIA - plastikowe obudowy,
- elementy budowlane,
- usunąć całkowicie zawartość - plastikowe wyroby techniczne,
- opłukać do czysta - zabawki,
- usunąć zakrętki - torebki i woreczki foliowe.
Rys. 2.3. Przykładowy instruktaż zbiórki selektywnej odpadowych tworzyw sztucznych
Przedstawione przykładowe instruktaże zbiórki surowców wtórnych w gospodarstwach domowych mogą ulec zmianie i modyfikacjom w zależności od posiadanych możliwości zbytu, ustaleń z odbiorcami, wdrożenia nowych technologii itd.
2.3.4. Wskazówki praktyczne
Tworząc sieć punktów odbioru wybranych surowców wtórnych należy podjąć decyzję odnośnie ilości i rodzaju stosowanych pojemników oraz ich lokalizacji, tak, aby w ramach posiadanych środków dokonać optymalnego wyboru.
Obecnie najczęściej stosowanym systemem pozyskiwania surowców wtórnych w naszym kraju jest ustawienie zestawów pojemników na wszystkie surowce zbierane w gminie w określonych miejscach oraz tam gdzie występują szczególnie sprzyjające warunki powstawania dużej ilości określonych odpadów (np. pojemnik na szkło przy rozlewni napojów ).
Dobór pojemników powinien uwzględniać następujące cechy:
pojemność uzależnioną od oczekiwanych ilości odpadów w danym rejonie;
łatwość obsługi i dostosowanie do używanych środków transportu;
odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne i materiałowe, estetyka wykonania itp.
Pojemniki przeznaczone na dany rodzaj odpadu powinny posiadać jeden, stały kolor w całym mieście czy gminie. Na pojemniku wskazane jest umieszczenie naklejki z wypisem rodzaju odpadów jakie można doń wrzucać a jakich nie wolno. Akcją zbiórki selektywnej można objąć od razu duży obszar miasta lub jego całość lub jeden rejon i w miarę jak będzie przynosiła spodziewane efekty należy ją rozszerzyć na pozostałe dzielnice.
Istotnym warunkiem zapewniającym właściwe funkcjonowanie zbiórki jest zapewnienie właściwego i systematycznego odbioru i transportu zebranych surowców. Opróżnianie pojemników powinno następować tak często aby nie dopuścić do ich przepełniania, co wpływa negatywnie na stosunek ludności do całego przedsięwzięcia. Odnotowywanie stopnia wypełnienia pojemnika i czas jego zapełnienia pozwala na przeprowadzanie okresowych ocen efektywności zbiórki i ewentualnej korekty rozstawienia i częstotliwości opróżniania pojemników w danym rejonie.
Transport odpadów z miejsc zbiórki powinien być tak przeprowadzony aby uniemożliwić uszkodzenie pozyskanych surowców wtórnych ( np. poprzez stłuczenie butelek ). Te same uwagi dotyczą przechowywania surowców. Surowce powinny być zabezpieczone przed wpływami atmosferycznymi, rozwłóczeniem i możliwością wybuchu pożaru. Minimum tych warunków zapewniają wiaty o utwardzonych, betonowych placach składowych.
Z uwagi na występujące zanieczyszczenia na etapie pozyskiwania surowców wtórnych od ludności oraz wielokrotnie wymóg odbiorcy surowców aby zostały one posegregowane z uwagi na rodzaje i odmiany (zgodnie z istniejąca normą) konieczne jest poddanie pozyskanych surowców doczyszczaniu w zakładach sortowniczych. Doczyszczone surowce w celu zmniejszenia objętości (ekonomika transportu) poddawane powinny być procesowi rozdrabniania (tworzywa), belowania i prasowania.
Końcowym etapem procesów pozyskiwania surowców wtórnych z odpadów komunalnych jest wykorzystanie do celów produkcyjnych.
Aby uzyskać zbyt na pozyskane surowce musza się one charakteryzować :
wysoka jakością ( czystością i jednorodnością)
wystarczającą ilością dla danego odbiorcy;
niższą ceną od surowców naturalnych (np. wskaźnik ceny dla odzyskanych surowców tworzyw sztucznych powinien oscylować w pobliżu wartości 0,6).
W przypadku braku odbiorcy (długotrwałego) i niemożności dalszego przechowywania surowców należy je zdeponować na składowisku w oddzielnych kwaterach, niekoniecznie w części uszczelnionej składowiska.
Innym sposobem pozyskiwania surowców wtórnych jest zbiórka i sortowanie w sortowniach odpadów zmieszanych. Jest to sposób wygodny dla mieszkańców jednak kosztowny dla gminy (drogi proces sortowania, rozbudowane zakłady sortownicze ).
Najważniejsze wnioski z badanie efektywności zbiórki selektywnej surowców wtórnych w Polsce to:
Poparcie i zrozumienie idei recyklingu nie znajduje w chwili obecnej odzwierciedlenia w codziennych zachowaniach ludności w postaci uczestnictwa i przestrzegania zasad selektywnej zbiórki.
Wyraźnie większe uczestnictwo w zbiórce selektywnej ludności o ponadprzeciętnym
standardzie materialnym i/lub wyższym wykształceniu.
Czynnikiem sprzyjającym uczestnictwu ludności w zbiórce selektywnej jest świadomość efektywniejszego wykorzystania pojemników do gromadzenia pozostałych odpadów
( zmniejszenie opłat). Zjawisko to występuje w osiedlach o niskiej zabudowie.
Obecnie i w najbliższym czasie głównym bodźcem dla zwiększenia ilości odzyskanych surowców w systemie zbiórki selektywnej będą wyraźnie odczuwalne efekty finansowe uzyskiwane przez ludność.
2.4. Zbieranie odpadów nadających się do kompostowania
Podstawowymi celami ograniczenia ilości odpadów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego w odpadach składowanych na składowisku:
zmniejszenie negatywnych zjawisk towarzyszących procesom fizycznym, chemicznym i biologicznym rozkładu tych odpadów tj: powstawanie gazu wysypiskowego i związane z tym odory, osiadanie złoża odpadów, insekty, ptactwo i gryzonie, skażenie powietrza, wód i gleb oraz wiele innych;
wydłużenie okresu eksploatacji składowiska;
zmniejszenie kosztów rekultywacji składowiska.
Zawartość odpadów organicznych w całej masie odpadów przedstawia się następująco:
35% ÷ 40% dla obszarów o zabudowie wielorodzinnej i od wytwórców zbiorowych;
20% ÷ 25% dla zabudowy jednorodzinnej miejskiej;
5% ÷ 10% dla terenów wiejskich.
Realnym sposobem wydzielenia odpadów organicznych z pozostałych jest ich selektywna zbiórka. Sposób ten umożliwia dostarczenie do kompostowania odpadów o składzie i jakości gwarantujących otrzymanie produktu o wysokich jakościowych parametrach.
Innym sposobem pozyskiwania odpadów organicznych jest wydzielanie ich z całej masy odpadów zmieszanych na drodze sortowania w zakładach sortowniczych. Ten sposób jednak niesie ze sobą następujące konsekwencje:
niską masową efektywność rozdziału;
znaczne nakłady inwestycyjne i eksploatacyjne;
znaczne zanieczyszczenia w masie przeznaczonej do kompostowania.
Zła jakość uzyskanego kompostu dyskwalifikuje go jako materiał nawozowy co czyni całe przedsięwzięcie nieefektywnym. Stąd preferowaną formą pozyskiwania odpadów organicznych jest zbiórka selektywna “u źródła”. W pierwszym okresie wprowadzania zbiórki selektywnej odpadów organicznych należy skorzystać z możliwości pozyskiwania ich od wytwórców zbiorowych. Na terenach zurbanizowanych zaliczyć do nich można:
zieleńce i parki;
zieleń przydrożna;
targowiska;
przetwórnie warzyw i owoców;
cmentarze;
ogródki działkowe.
Odbiór odpadów organicznych od mieszkańca miasta musi być poprzedzony wcześniej uruchomioną kompostownią tych odpadów. Jak wiadomo z praktyki - jakość końcowego produktu oraz nakłady inwestycyjne poniesione w procesie przetwórczym zależą w dużej mierze od jakości dostarczonego surowca.
Duża skłonność odpadów organicznych do gnicia (zwłaszcza latem) wymaga wprowadzenia następujących działań:
zwiększenia częstości opróżniania pojemników;
zastosowanie specjalnych zbiorników z napowietrzaniem masy zdeponowanych w nich odpadów.
2.5. Zbieranie odpadów wielkogabarytowych
W ostatnich latach mamy do czynienia ze znacznym wzrostem ilości odpadów wielkogabarytowych produkowanych przez społeczeństwo. Wzrost konsumpcji i przestawienie się ze starych sprzętów na nowoczesne powoduje, że na przydomowe śmietniki trafiają takie odpady jak:
stare meble;
zużyty sprzęt gospodarstwa domowego - lodówki, telewizory, pralki itd.;
opakowania przestrzenne.
Oprócz dużych gabarytów utrudniających odbiór tych odpadów przez standardowy sprzęt , zawierają one często substancje i materiały uznane za niebezpieczne (gazy szlachetne, rtęć, oleje sprężarkowe), które powinny zostać odciągnięte przed ich demontażem i przerobem. Rozbiórka odpadów wielkogabarytowych w odpowiednich zakładach a nie składowanie ich bezpośrednio na składowisku ma znaczny wpływ na wydłużenie eksploatacji składowiska (możliwość lepszego zagęszczania odpadów rozdrobnionych) i ochrony środowiska przed skażeniem niebezpiecznymi substancjami zawartymi w niektórych tego typu odpadach. Szacuje się że w skali rocznej w Polsce na statystycznego mieszkańca przypada średnio 30 kg odpadów wielkogabarytowych rocznie.
Dla obszaru związków gmin i miast uzasadniony ekonomicznie jest okresowy odbiór tych odpadów bezpośrednio od ich właścicieli oraz stworzenie warunków do zamówienia takiej usługi indywidualnie jako “usługa na telefon”.,
Innym godnym polecenia systemem pozyskiwania odpadów wielkogabarytowych jest system wymienny. Dotyczy on przede wszystkim zbiórki sprzętu elektronicznego i sprzętów gospodarstwa domowego. System ten polega on na odbiorze sprzętu AGD i urządzeń elektronicznych przez producenta gdzie podlega on demontażowi i odzyskuje się niezbędne surowce wtórne. Taka forma pozyskiwania odpadów wielkogabarytowych upraszcza system gromadzenia odpadów i ich usuwania. Odpady te przez bezpośredni odbiór przez producenta nie zasilają ogólnego strumienia odpadów komunalnych.
Jeszcze inną formą pozbywania się odpadów wielkogabarytowych jest system polegający na przekazywaniu jeszcze dobrego, ale przestarzałego konstrukcyjnie sprzętu w zamian za egzemplarz nowej generacji.. Odpady wielkogabarytowe są źródłami potencjalnych surowców wtórnych, stąd odbiór ich i demontaż celem ich pozyskanie jest czynnością ze wszech miar słuszną.
Tablica 2.2. Wykaz potencjalnych surowców wtórnych zawartych w odpadach wielkogabarytowych. Żródło: „Poradnik gospodarowania odpadami” pod red. K. Skalmowskiego
Rodzaj wyposażenia |
Podstawowy skład surowcowy w % |
|||||
|
Metale żelazne |
Metale nieżelazne |
Tworzywa sztuczne |
Szkło |
Wyposażenie elektroniczne |
Inne materiały |
Chłodziarki Zamrażarki |
33,0 |
5,5 |
34,5 |
2,0 |
17,0 |
37,0 |
Kuchnie gazowe, elektr., węglowe |
82,0 |
8,0 |
2,0 |
0,2 |
- |
7,8 |
Pralki i wirówki |
82,5 |
7,0 |
7,0 |
- |
- |
3,5 |
Zmywarki |
82,5 |
7,0 |
7,0 |
- |
- |
3,5 |
Odbiorniki RTV i komputery |
12,5 |
7,0 |
70,0 |
7,0 |
3,5 |
2.6. Zbieranie odpadów z budownictwa
Ostatni okres cechuje się wzrostem ilości odpadów budowlanych kierowanych do składowania na wysypiskach odpadów komunalnych. Stanowią one około 30% masy odpadów deponowanych na składowiskach.
W grupie odpadów budowlanych zgodnie z klasyfikacją odpadów rozporządzenia mamy następujące rodzaje odpadów:
odpady materiałów i elementów budowlanych i drogowych - gruz betonowy, ceglany, ceramiczny i asfaltowy;
odpady drewna, szkła i tworzyw sztucznych;
odpady asfaltów, smół i produktów smołowych - pokrycia dachowe;
złomy metaliczne;
gleba i grunt z wykopów, kamienie i żwir;
odpady materiałów izolacyjnych.
Odpady budowlane mogą być powtórnie wykorzystane w celach przemysłowych. Do odpadów budowlanych, których wykorzystywać nie wolno zaliczono:
odpady zawierające azbest;
drewno nasączone środkami impregnacyjnymi i konserwujemy;
odpadów asfaltów smół i produktów smołowych;
gleby i gruntów z wykopów;
materiałów izolacyjnych z wyjątkiem wełny mineralnej.
Gleba i grunt z wykopów powinny być wykorzystywane do kształtowania powierzchni ziemi, stąd pominiecie ich w rozporządzeniu o przemysłowym wykorzystaniu odpadów budowlanych.
Zbiórką i wstępnym składowaniem odpadów budowlanych powinny zajmować się specjalne zakłady usytuowane w pobliżu lub na terenie składowisk odpadów komunalnych. Zakłady te wyposażone są w linie do przeróbki gruzu budowlanego (kruszarki, przesiewacze wibracyjne) oraz pozwalają na bezpieczne składowanie i selekcję wtórną (doczyszczanie) dowiezionych odpadów budowlanych.
Zbiórką i transportem tego typu odpadów z miejsca ich powstawania powinni zajmować się wytwarzający te odpady ( firmy budowlane, rozbiórkowe, osoby prywatne prowadzące prace remontowe ).Zaleca się już na placu budowy składować w oddzielnych miejscach wstępnie posegregowane odpady budowlane. pozwoli to na selektywne wywożenie ich do zakładu przetwórczego i na składowisko.
2.7. Zbieranie odpadów niebezpiecznych typu komunalnego
Źródłem drobnych odpadów niebezpiecznych jest przede wszystkim sektor bytowo-komunalny. Wprowadzenie tego typu odpadów do strumienia odpadów komunalnych może stwarzać zagrożenie w otoczeniu osiedlowych miejsc zbiórki odpadów, w trakcie wywozu, przetwarzania ( spalania i kompostowania ) i składowania.
Problem zorganizowania gospodarki odpadami niebezpiecznymi wydzielonymi z odpadów komunalnych zgodnie z art.3. pkt.1.7 ustawy o utrzymaniu czystości w gminie spoczywa również na gminie.
Z uwagi na brak krajowych doświadczeń w pozyskiwaniu i unieszkodliwianiu tego typu odpadów zaprezentowane metody i systemy dotyczą krajów Europy Zachodniej. Najczęściej stosowanym sposobem rozwiązania problemu tych odpadów jest tworzenie sieci regionalnych zakładów przerobu i unieszkodliwiania odpadów niebezpiecznych, opartych na kompleksowych programach odzysku materiałów do spalania, neutralizacji, detoksyfikacji, zestalania itp. Zakłady te zbudowane do unieszkodliwiania i przerobu odpadów przemysłowych będą służyły również przyjmowaniu odpadów niebezpiecznych typu komunalnego. Odpady sklasyfikowane jako niebezpieczne nie mogą podlegać wszystkie tej samej obróbce. Jedne mogą ulec spaleniu inne muszą być poddane procesom zestalania lub zeszkliwiania przed składowaniem ich na składowisku.
Usuwaniem, transportem i unieszkodliwianiem odpadów niebezpiecznych powinny zajmować się firmy posiadające stosowne pozwolenie. Zbiórka odpadów niebezpiecznych typu komunalnego jest jedną z głównych cech nowoczesnej gospodarki odpadami komunalnymi. Należy zdawać sobie sprawę z tego, że odpady niebezpieczne w przypadku niewłaściwego z nimi postępowania mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi i środowiska.
W Polsce powszechnym sposobem pozbywania się przez ludność tych odpadów jest niestety kierowanie ich do strumienia odpadów komunalnych, przez co cała ich partia nabiera wówczas charakteru odpadów niebezpiecznych.
Forma zbiórki odpadów niebezpiecznych powinna być jednakowa dla całego obszaru, a zebrane odpady okresowo powinny być odbierane przez przedsiębiorstwo usługowe i doraźnie składowane w specjalnym magazynie gdzie nastąpi ich rozpoznanie, rejestracja i przygotowanie do przekazania do unieszkodliwiania jedną z dostępnych metod bezpiecznych dla środowiska.
Miejscami zbiórki odpadów niebezpiecznych mogą być:
dla gospodarstw domowych - osiedlowe lub domowe punkty zbiórki, wyposażone w oznakowane pojemniki na każdy rodzaj odpadów;
dla źródeł pozostałych - standardowe odpowiednio oznakowane pojemniki.
Do odbioru i transportu tych odpadów wykorzystać można samochód skrzyniowy o podzielonej na szczelne komory skrzyni ładunkowej lub wyposażony w umieszczone na skrzyni zestawy małych kontenerów szczelnie zamykanych. Innym sposobem transportu jest dostarczanie ich przez mieszkańców własnym źródłem transportu do zbiorczych punktów.
Stałe punkty zbiórki rozmieszczone są według potrzeb przy zakładach sortowniczych lub składowiskach, stacjach benzynowych, punktach sprzedaży farb i lakierów i zakładach przemysłowych. Punkty te składają się najczęściej z niewielkich ogrzewanych pomieszczeń i wiat wyposażonych w układy wentylacji, hermetyczną instalację elektryczną i podłogę wyłożoną blachą tak ukształtowaną aby zapobiec ewentualnemu przedostaniu się wycieku substancji niebezpiecznej na zewnątrz budynku.
Do niebezpiecznych odpadów o charakterze odpadów komunalnych można zaliczyć:
świetlówki i inne lampy luminescencyjne;
baterie i akumulatory;
przepracowane oleje i smary;
niewykorzystane farby i lakiery i opakowania po nich;
inne chemikalia używane w gospodarstwie domowym i punktach usługowych;
kleje, lepiszcza i żywice;
odczynniki fotograficzne;
środki ochrony roślin ( pestycydy, herbicydy itp.);
farmaceutyki.
2.8. Wraki pojazdów
Ocenia się że obecnie złomuje się około 200 tys. pojazdów rocznie, a duża ilość pojazdów ponad dziesięcioletnich eksploatowanych na naszych drogach i wysoki wskaźnik zakupów nowych samochodów przez ludzi spowoduje wzrost ilości deponowanych pojazdów na złomowiskach do 500 000 sztuk rocznie.
W Europie Zachodniej planuje się wydzielić i wrócić do obiegu przemysłowego około 85% surowców wtórnych pochodzących ze złomowanych pojazdów. Zawartość surowców wtórnych w obecnie produkowanym samochodzie przedstawia się następująco:
70,0 - 75,0% metale nieżelazne;
5,0 - 6,0% metale żelazne;
8,0 - 9,0% tworzywa sztuczne;
3,5 - 4,0% guma;
2,0 - 2,5% szkło;
1,0% płyny;
5,0 - 5,5% pozostałe (tkaniny, uszczelki).
Opracowany na zlecenie Ministerstwa Środowiska oraz DEAWOO FSO „Program recyklingu w motoryzacji” przewiduje stworzenie w latach 2000 ÷ 2002 sieci przedsiębiorstw demontażu samochodów posiadających certyfikację.
Certyfikatem planuje się objąć również część obecnie funkcjonujących złomowisk po ich gruntownej adaptacji i przebudowie. Planuje się wybudowanie sieci młynów przemysłowych przetwarzających około 80% złomowanych pojazdów.
Linia technologiczna demontażu wyeksploatowanych samochodów pokazana jest na Rys.5.
STRZĘPIENIE - metale żelazne
- metale nieżelazne
- frakcja lekka
PRZYGOTOWANIE DO TRANSPORTU
- szyby DEMONTAŻ
- ogumienie
- tworzywa i gumy
- metale kolorowe
- zespoły do regeneracji
OSUSZANIE paliwo
oleje
płyny eksploatacyjne
DIAGNOSTYKA
Rys. 2.4. Przykładowa linia demontażu wyeksploatowanych samochodów
3. Transport odpadów
Transport odpadów z miejsca zbiórki do miejsc ostatecznej utylizacji jest ważnym ogniwem gospodarki odpadami, w tym również niebezpiecznymi. Aby zbiórka odpadów była bezpieczna i efektywna, transport ten musi odbywać się według ustalonych zasad.
3.1. Klasyfikacja środków transportowych
W Polsce do transportu odpadów stałych komunalnych stosowane są wyłącznie systemy wywozowe, a systemy przesyłowe hydrauliczne - głównie do transportu odpadów paleniskowych (popiołów i żużla) w energetyce. Systemy przesyłowe pneumatyczne nie są stosowane w transporcie odpadów.
W krajach Europy Zachodniej systemy przesyłowe także nie znalazły szerszego zastosowania, głównie ze względu na uwagi na wysoki koszt instalacji i eksploatacji
Technologie wywozu odpadów podzielić można na:
1) ze względu na sposób usuwania odpadów:
wywóz w systemie zbiorników stałych;
wywóz w systemie zbiorników przenośnych.
2) ze względu na sposób załadunku odpadów:
wywóz w pojazdach ogólnego przeznaczenia;
wywóz w pojazdach prostej konstrukcji;
wywóz w systemie przeładunkowym;
wywóz w systemie wymiany pojemników;
wywóz w pojazdach do odbioru odpadów posegregowanych;
3) ze względu na liczbę środków transportu użytych do wywozu tego samego ładunku:
wywóz jednostopniowy;
wywóz dwustopniowy, połączony z przeładunkiem odpadów.
Pojazdy do wywozu odpadów możemy podzielić na:
1) ze względu na kształt zbiornika:
walcowy;
prostopadłościenny;
2) ze względu na budowę urządzenia zagęszczającego odpady:
bębnowe;
ślimakowe;
łopatowe;
liniowo-płytowe;
ramię obrotowe;
3) ze względu na usytuowanie urządzenia załadunkowo-wysypowego:
z załadunkiem bocznym;
z załadunkiem tylnym;
z załadunkiem przednim.
Jedna z licznych klasyfikacji środków transportowych odpadów stałych pokazana jest na Rys. 6.
SYSTEM TRANSPORT ODPADÓW
SYSTEMY SYSTEMY
WYWOZOWE PRZESYŁOWE
SAMOCHODY PNEUMATYCZNE
STANDARDOWE
SAMOCHODY SPECJALNE HYDRAULICZNE
SYSTEM SYSTEM
WYMIENNY NIEWYMIENNY
Rys. 3.1. Klasyfikacja środków transportowych odpadów stałych
3.2. Zasady i wskaźniki optymalizacji transportu odpadów
W celu uzyskania najlepszego w danych warunkach transportu odpadów komunalnych należy przeprowadzić bieżącą analizę efektywności i rozwiązać zadania optymalizacyjne, które powinny uwzględnić:
faktyczną ilość odpadów gromadzonych na całym terenie i w poszczególnych miejscach charakterystycznych dla infrastruktury tego terenu;
gęstość odpadów;
strukturę terenu;
ilość miejsc na danym terenie, w których powinno się zorganizować punkty gromadzenia odpadów, które odpowiadają warunkom określonym dla takich miejsc w odrębnych przepisach prawnych i normach;
odległość;
wydajność pojazdów;
sprawność odbioru odpadów.
Obowiązujące zasady i wskaźniki optymalizacji transportu odpadów to:
maksymalna ilość przewiezionych odpadów przy najmniejszej liczbie przejechanych kilometrów;
oddzielne analizowanie kosztów gromadzenia i kosztów transportu oraz wybór rozwiązania kompromisowego, najlepszego w danych warunkach;
minimalna uciążliwość dla mieszkańców (częstość wywozu, godziny odbioru, czas trwania operacji odbioru );
minimalne oddziaływanie na środowisko, infrastrukturę techniczną i organizację ruchu drogowego;
warunki obsługi sprzętu do gromadzenia odpadów i ich transportu ( prac ładowaczy, kierowców) zgodnie z obowiązującymi przepisami i normami.
Należy zaznaczyć, że spełnienie wszystkich ww zasad i warunków brzegowych, gwarantujących uzyskanie rozwiązania optymalnego, jest praktycznie niemożliwe i konieczny jest rozsądny kompromis.
4. Metody postępowania z odpadami komunalnymi
Najczęściej wymienia się następujące metody postępowania z odpadami stałymi komunalnymi:
Selekcja wtórna (segregacja, sortowanie) i nadanie odzyskanym w zbiórce selektywnej lub w skupie materiałom cech wymaganych przez odbiorców (waloryzacja, uszlachetnianie itp.).
Wykorzystanie odzyskanych z odpadów materiałów (recykling materiałowy).
Wykorzystanie energetyczne materiałów palnych wysortowanych z odpadów (recykling energetyczny).
Unieszkodliwianie:
przez składowanie odpadów zmieszanych lub balastu z obróbki (ustawa o odpadach zalicza składowanie do metod unieszkodliwiania);
termiczne, np.:
- spopielanie;
- spopielanie przy niepełnym utlenianiu;
- pirolizę
• biochemiczne np.:
kompostowanie,
fermentacja beztlenowa;
fizykochemiczne, głównie pozostałości po ww. metodach postępowania z odpadami.
5. Selekcja wtórna i waloryzacja odpadów komunalnych
5.1. Wprowadzenie
Selekcja wtórna odpadów wymaga zorganizowania następujących sposobów ich pozyskiwania:
selektywne gromadzenie w specjalnych pojemnikach;
selektywny skup przez wyspecjalizowane firmy;
opłata depozytowa, kaucja zwrotna itp.
Selekcja wtórna realizowana jest w drodze sortowania strumienia odpadów na różne materiały i frakcje (wymiary) stosownie do wymagań odbiorców końcowych (np. wykorzystujących je przemysłowo jako surowce wtórne)
Doświadczenia krajów Europy Zachodniej dotyczące zbiórki selektywnej, selekcji wtórnej i obróbki odpadów pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków ogólnych:
Skuteczność zbiórki selektywnej uzależniona jest od sposobu przygotowania i prowadzenia edukacji społeczeństwa, akcji informacyjno - propagandowej itd.
Wieloletnia edukacja i akcja informacyjno-propagandowa pozwala na osiągnięcie regularnego odzysku surowców wtórnych na poziomie 20 ÷ 30% potencjalnej ich zwartości w odpadach komunalnych, także po wstrzymaniu tych akcji. Oznacza to, że część społeczeństwa zaakceptowała zbiórkę selektywną i włączyła ją do rozkładu zajęć jako stały składnik.
Dalszy wzrost wskaźnika regularnego odzysku surowców wtórnych (ponad 20 ÷ 30%) jest możliwe przez:
zbieranie odpadów z podziałem na:
- “suche” - papier, szkło opakowaniowe, tworzywa sztuczne, tekstylia, metale,
“mokre”- organiczne pochodzenia roślinnego (kuchenno-ogrodowe),
niebezpieczne typu komunalnego,
przy opłatach zróżnicowanych w sposób zachęcający do tej formy zbiórki oraz równolegle prowadzonej bezpłatnej zbiórce selektywnej niektórych rodzajów materiałów (w tym co najmniej szkła opakowaniowego);
4. Wyspecjalizowane zakłady sortownicze stanowić będą (w niedalekiej przyszłości) podstawowy element większości systemów zagospodarowania odpadów.
5. Efekty wprowadzenia zbiórki selektywnej pojawiają się dopiero po kilku latach jej prowadzenia i są wynikiem m.in.:
przedłużenia okresu eksploatacji składowiska odpadów komunalnych zmniejszenia, w zależności od metod zbierania odpadów, od 5 do 30% ogólnej ilości odpadów trafiających do unieszkodliwiania;
odzysku pewnej ilości cennych surowców wtórnych;
zapobiegania spalaniu odpadów indywidua
nie przez mieszkańców;
postępu edukacji ekologicznej społeczeństwa.
6. Rosnące koszty transportu, trudności z pozyskaniem terenów pod składowiska w pobliżu rejonów zbiórki odpadów itp. Wymuszą włączenie do systemów zagospodarowania odpadów także takich obiektów jak:
stacje przeładunkowe;
stacje (punkty) czasowego przechowywania odpadów niebezpiecznych;
stacje (stanowiska) obróbki odpadów, w tym do ich waloryzacji (rozdrabniania, mycia, prasowania itp.) i unieszkodliwiania z odzyskiem energii.
Jednostkowe koszty przerobu 1 Mg odpadów w zależności od wielkości sortowni zestawiono na Rys. 5.1.
Rys 5.1. Jednostkowy koszt przerobu 1 Mg odpadów w zależności od wielkości sortowni.
5.2. Klasyfikacja sposobów sortowania
SPOSOBY SORTOWANIA
Ze względu na miejsce - sortowanie w miejscu powstawania odpadu
gromadzenia (osoby fizyczne i podmioty prawne)
- sortowanie w miejscu gromadzenia (zbieracze)
- sortowanie w miejscu skupu
- sortowanie w wyspecjalizowanych zakładach
Ze względu na zadania - sortowanie negatywne - wybieranie zanieczysz-
czeń ze strumienia odpadów
- sortowanie pozytywne (selekcja) - wybieranie
odpadów do dalszego wykorzystania
Ze względu na zakres - wyspecjalizowane zakłady - sortownie
- linie sortownicze w zakładach obróbki odpadów
- stanowiska sortownicze w zakładach
realizujących różne zadania
Rys. 5.2. Klasyfikacja sposobów sortowania
5.3. Klasyfikacja maszyn i urządzeń do sortowania odpadów
Przykład klasyfikacji maszyn i urządzeń do sortowania pokazuje tablica 6.
Tablica 5.1. Klasyfikacja maszyn i urządzeń do sortowania źródło: OBREM Łódź
Lp |
Operacja technologiczna |
Wyposażenie |
Uwagi |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
||
1. |
Odbiór odpadów |
|
|
||
|
a) |
Ważenie i rejestracja |
|
|
|
|
b) |
Kontrola składu odpadów przed wyładunkiem |
|
W szczególnych przypadkach |
|
|
c) |
Wyładunek odpadów |
|
|
|
2. |
Transport międzyoperacyjny |
|
|
||
|
a) |
na linii sortowni-czej |
|
|
|
|
b) |
Pomiędzy liniami sortowniczymi i stanowiskami odbioru i obróbki odpadów |
|
Rozwiązania alternatywne lub łączne |
|
3. |
Sortowanie |
|
|
||
|
a) |
Automatyczne |
grawitacyjne oraz z medium pośrednim: hydrauliczne i pneumatyczne;
|
|
|
|
b) |
Ręczne |
|
|
|
4. |
Magazynowanie Materiałów z sortowania |
|
Alternatywnie lub łącznie |
||
5. |
Obróbka odpadów (waloryzacja, wykorzystanie, unieszkodliwianie) np.: |
|
|
||
|
a) b) c) d) e) f)
g) |
demontaż, rozdrabnianie, mycie, zgniatanie obróbka tlenowa fermentacja beztlenowe obróbka fizykochemiczna |
|
|
|
6. |
Czasowe przechowy-wanie odpadów nie-bezpiecznych pocho-dzących z sortowania |
odpowiednim wyposażeniem |
|
||
7. |
Ekspedycja |
przenośniki taśmowe, suwnice chwytakowe itd.. |
|
||
8. |
Zabezpieczenie ope-racji technologicznych w odpowiednie media (woda, energia elektr. powietrze itd.) |
|
|
||
9. |
Ochrona stanowisk pracy i otoczenia |
|
|
||
10. |
Sterowanie |
|
|
5.4. Prasowanie i rozdrabnianie odpadów
Prasowanie i rozdrabnianie odpadów należą do czynności uzupełniających proces sortowania odpadów. Ich podstawowym zadaniem jest lepsze wykorzystanie ładowności środka transportu. Materiałami odzyskanymi z odpadów i poddawanymi tym procesom są najczęściej:
tworzywa sztuczne,
szkło opakowaniowe,
opakowania metalowe (głównie puszki po napojach),
papier i tektura.
6. Kompostowanie odpadów (wprowadzenie do tematu)
Kompostowanie odpadów polega na kontrolowanym biochemicznym rozkładzie substancji organicznych zawartych w odpadach stałych, przebiegającym w warunkach tlenowych (ściślej - okresowo przemiennych tlenowo- beztlenowych) przy udziale licznych grup mikroorganizmów i prowadzącym do uzyskania produktu podobnego do gleby, wykorzystywanego do wzbogacenia gleby w składniki humusowe i nawozowe.
6.1. Charakterystyczne cechy procesu kompostowania odpadów
Oprócz procesów biochemicznych podczas kompostowania odpadów mamy do czynienia z występującymi procesami fizykochemicznymi zachodzącymi w procesie kompostowania.
Są to:
Mineralizacja - proces przebiega stopniowo powodując hydrolizę złożonych substancji pochodzenia naturalnego do związków prostych tj.
węglowodany (celuloza i skrobia) ulegają hydrolizie do cukrów prostych, które utleniają się następnie do kwasów organicznych a w końcowej fazie do CO2 i H2O;
białka ulegają hydrolizie i powstają aminokwasy, które podlegają dalszym procesom amonifikacji;
w efekcie utleniania otrzymuje się ostatecznie następujące składniki mineralne: CO2, H2O, azotany, fosforany i siarczany;
hydroliza lignin - trzeciego podstawowego składnika biomasy - doprowadza do powstania kwasów organicznych, a w ostateczności: CO2 i H2O.
Końcowym efektem mineralizacji jest powstanie prostych produktów biodegradacji, nieszkodliwych dla zdrowia takich jak: CO2 i H2O, NO, SO2 i PO3. Proces mineralizacji jest procesem egzotermicznym; wydzielana energia powoduje wzrost temperatury masy kompostowej do 70° ÷ 80°C. Temperatura ta powoduje zniszczenie mikroorganizmów chorobotwórczych oraz do zmniejszenia ilości frakcji organicznej w finalnym kompoście.
Humifikacja - złożony proces syntezy związków humusowych, wartościowych, poprawiających właściwości gleby.
Butwienie, murszenie i zwęglanie - procesy przyczyniające się do powstania stabilnej substancji organicznej dającej wartościowy nawóz organicznych. Następuje fizyczna zmiana struktury odpadów materiał o strukturze gleby.
6.2. Technologie kompostowania odpadów
Technologie kompostowania można podzielić na trzy podstawowe grupy:
kompostowanie w warunkach naturalnych;
kompostowanie w warunkach sztucznych;
kompostowanie w układzie mieszanym.
Stosowany jest także podział ze względu na użyty wsad do kompostowania:
kompostowanie odpadów zmieszanych;
kompostowanie wydzielonej frakcji odpadów organicznych.
W tablicy 6.1. podano charakterystykę ogólną dla trzech ww technologii kompostowania.
Tablica 6.1. Charakterystyka ogólna różnych technologii kompostowania.
Technologia |
Rodzaj materiału wsadowego |
Charakterystyka procesu |
Czas trwania procesu i uwagi |
Kompostowanie w warunkach naturalnych |
Odpady organiczne roślinne i zwierzęce z gospodarstw domowych oraz odpady roślinne pozyskane np. z pielęgnacji zieleni miejskiej, targowisk warzywno-owocowych itp. |
Proces dzieli się na fermentacje intensywną i fermentację wtórną. |
6 - 12 tygodni
20 dni fermentacja intensywna. 40 dni fermentacja wtórna. Stosuje się materiał strukturalny np. kora, trociny, rozdrobnione gałęzie, zrębki drzew. |
Kompostowanie w warunkach sztucznych |
Odpady organiczne z
oraz odwodnione osady ściekowe. Odpady miesza się z materiałem struktural-nym. np. korą, trocina-mi, zrębkiami gałęzi, gotowym kompostem. |
Rozdrobniony i zmieszany z materiałem strukturalnym wsad ładuje się do bioreaktora (specjalne kontenery zamknięte), gdzie odbywa się sterowany proces fermentacji tlenowej. Po opuszczeniu bioreaktora kompost układany jest w pryzmy gdzie następuje jego dojrzewanie. Dojrzały kompost podlega przesiewaniu. |
I etap 7 - 10 dni
Dojrzewanie 3 - 4 miesiące. |
Kompostowanie w układzie mie-szanym. |
Odpady zmieszane |
Odpady zmieszane ładowane są do biostabilizatora (np. rurowego) gdzie podlegają selektywnemu rozdrobnieniu i poddane są procesowi homogenizacji oraz początkom mineralizacji i humifikacji. Zapoczątkowany w biostabilizatorze proces prowadzony jest dalej w pryzmach na otwartym powietrzu lub w warunkach sztucznych. Końcowym etapem może być proce uszlachetniania wytworzonego kompostu. |
30 - 36 godzin
6 - 12 miesięcy.
|
Czynniki wpływające na właściwy przebieg procesu kompostowania to:
odpowiedni skład chemiczny materiału wyjściowego - optymalnie substancje organiczne- bez toksycznych zanieczyszczeń;
zawartość azotu 0,8 ÷ 1,7%;
odpowiedni stosunek węgla do azotu tzn.:
dla materiału wyjściowego C/N = 17 - 30,
dla gotowego kompostu C/N = 20;
utrzymywanie właściwego wskaźnika pH = 6,5 - 7,5.
utrzymywanie optymalnej wilgotności masy kompostowej wynoszącej 40 ÷ 50%;
utrzymywanie właściwej temperatury w pryzmie powyżej 55°C przez okres minimum 10 dni;
właściwe napowietrzanie pryzmy kompostowej.
Jednostkowy koszt przerobu odpadów w kompostowni działającej w warunkach naturalnych lub sztucznych jest uzależniony od jej przepustowości i wynosi odpowiednio:
Rys. 6.1. Jednostkowy koszt przerobu odpadów metodą kompostowania w zakładach o różnej przepustowości (źródło: OBREM Łódź )
6.3. Rodzaje kompostów i ich zastosowanie
Wyprodukowanie kompostu o wysokich walorach nawozowych, możliwego do użycia pod uprawy wiąże się z zapewnieniem właściwego przebiegu całego procesu kompostowania, w tym:
zapewnienia odpowiedniego składu chemicznego odpadów,
utrzymywania właściwej wilgotności masy kompostowej,
właściwą regulację stosunków powietrznych w masie kompostowej,
udział odpowiednich mikroorganizmów w procesie,
odpowiednią temperaturę przebiegu kompostowania.
Komposty z odpadów komunalnych mają z reguły zbyt dużo fosforu i potasu w stosunku do ilości azotu. Fakt ten nie dyskwalifikuje jednak kompostu jako nawozu rolniczego.
W przypadku kompostów wyprodukowanych z wyselekcjonowanych odpadów organicznych nie stwierdza się ilości zanieczyszczeń dyskwalifikujących kompost jako nawóz rolniczy. Po poddaniu takiego kompostu procesowi uszlachetniania (przesiewanie i wzbogacanie w składniki nawozowe) jego ziarnistość i właściwości zbliżone będą do zasobnej w związki humusowe ziemi tzw. próchniczej.
W kompoście wytworzonym w biostabilizatorze z odpadów mieszanych nie selekcjonowanych, ilość i rodzaj zanieczyszczeń w kompoście może (ale nie musi) wyraźnie ograniczyć możliwość jego wykorzystania rolniczego, sadowniczego itp. Związane jest to z dużym prawdopodobieństwem obecności w odpadach składników niebezpiecznych (np. świetlówek, baterii, lekarstw itd.). W przypadkach, gdy ilości metali ciężkich w kompoście wykluczają jego zastosowanie w rolnictwie, możliwe jest jego wykorzystania do celów nierolniczych np. do rekultywacji: składowisk odpadów, szkód powydobywczych, nasypów kolejowych i drogowych, w leśnictwie itp. Ocenę jakości kompostu może przeprowadzić w oparciu o następujące krajowe i branżowe normy: BN-88/9103-05, BN-88/9103-06, BN-88/9103-07 pkt.6, BN-88/9103-08, BN-89/9103-09, BN-90/9103-10, BN-90/9103-11, BN-90/9103-12, PN-81/C-04570 i PN-1/Z-15005
Tablica 6.2. Klasy kompostów wytwarzanych z odpadów komunalnych (wg BN-89/9103-09)
Lp |
Wyszczególnienie |
Klasa I |
Klasa II |
Klasa III |
||
|
|
k. drobny |
k. gruby |
k. drobny |
k. gruby |
- |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1. |
pH w H2O |
6,5 - 8 |
6,5 - 8 |
6,5 - 8 |
6.5 - 8 |
6 - 9 |
2. |
Wielkość cząstek [mm] |
0 - 15 |
15 - 25 |
0 - 15 |
15 - 25 |
0 - 40 |
3. |
Wilgotność [%] |
25 - 40 |
25 - 40 |
25 - 40 |
25 - 40 |
50 |
4. |
Substancja organiczna [%] |
> 40 |
> 40 |
30 - 40 |
30 - 40 |
> 20 |
5. |
Węgiel organiczny C [%] |
> 18 |
> 18 |
13 - 18 |
13 - 18 |
> 8 |
6. |
Azot organiczny N [%] |
> 0,8 |
> 0,8 |
0,6 - 0,8 |
0,6 - 0,8 |
> 0,3 |
7. |
P2O5 [%] |
> 0,6 |
> 0,6 |
0,4 - 0,6 |
0,4 - 0,6 |
> 0,3 |
8. |
K2O [%] |
> 0,2 |
> 0,2 |
0,1 - 0,2 |
0,1 - 0,2 |
> 0,1 |
9. |
Szkło [%] |
< 0,5 |
< 0,5 |
0,5 - 1 |
0,5 - 1 |
< 2 |
10. |
Kadm Cd [ppm] |
< 5 |
< 5 |
5 - 15 |
5 - 15 |
< 25 |
11. |
Chrom0 Cr [ppm] |
< 300 |
< 300 |
300 - 500 |
300 - 500 |
< 800 |
12. |
Miedź Cu [ppm] |
< 300 |
< 300 |
300 - 600 |
300 - 600 |
< 800 |
13. |
Nikiel N [ppm] |
< 100 |
< 100 |
100 - 200 |
100 - 200 |
< 200 |
14. |
Ołów Pb [ppm] |
< 350 |
< 350 |
350 - 500 |
350 - 500 |
< 800 |
15. |
Cynk Zn [ppm] |
< 500 |
< 1500 |
1500-2500 |
1500-2500 |
< 2500 |
Tablica 6.3. Graniczne zawartości metali śladowych w powierzchniowej warstwie gleb (0÷20 cm), odpowiadające pierwszemu stopniowi zanieczyszczenia w mg/kg
Grupa gleby Metal |
Pb |
Zn |
Cu |
Ni |
Cd |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
a - g b - g c - g |
70 100 200 |
100 200 300 |
30 50 70 |
30 50 75 |
1,0 1,5 3,0 |
Dopuszczalne jednorazowe ilości metali wprowadzane do gleby z odpadami w kg/ha - w nawiasie co ile lat. |
10 (10) |
10 (3) |
5 (5) |
3 (10) |
0,2 (4) |
Gdzie: a - g gleby bardzo lekkie o zawartości frakcji spławialnej 10%, niezależne od pH,
gleby lekkie o zawartości frakcji spławialnej 10...20%,
gleby bardzo kwaśne (p 4,5) i kwaśne (ph = 4,6 ...5,5)
gleby lekkie o odczynie obojętnym (pH 6,5),
b - g gleby średnie o zawartości frakcji spławialnej 21...35%, bardzo kwaśne (pH 4,5) i kwaśne (pH = 4,6...5,5),
gleby mineralne organiczne (6...10% substancji organicznej);
gleby ciężkie o zawartości frakcji spławialnej 35 % , bardzo kwaśne (pH 4,5);
c - g gleby średnie i ciężkie, słabo kwaśne (pH = 5,6....6,5) lub obojętne,
gleby organiczno mineralne i organiczne (o zawartości substancji organicznej wyższej od 10%.
6.4. Przykłady rozwiązań technologicznych i technicznych kompostowni
Obecnie stosowane rozwiązania techniczne kompostowni o dużej wydajności (od 20 tys. Mg/rok) sprowadzają się do realizacji następujących operacji technologicznych:
sortowanie przy pomocy sita bębnowego;
oddzielanie i usuniecie złomu stalowego za pomocą separatorów magnetycznych;
usuwanie zanieczyszczeń i wybieranie pożądanej frakcji odpadów na stanowiskach ręcznego sortowania;
homogenizacja masy odpadowej w mieszalniku bębnowym;
przemieszanie odpadów podczas operacji i pomiędzy nimi przy pomocy taśmociągów i umożliwienie, w sposób efektywny podzielenie strumienia odpadów o pożądanym składzie i skierowanie tych strumieni do dalszej obróbki albo bezpośrednio sprzedać zainteresowanym podmiotom.
Nowoczesne kompostownie powinny:
posiadać możliwość przyjęcia i przerobienia całej masy zgromadzonych odpadów (surowca do kompostowania) w ciągu tygodnia, w systemie pracy jedno- lub dwuzmianowym;
być przygotowana technicznie i organizacyjnie do przerobienia nadwyżki dowiezionej i zgromadzonej masy odpadów w ilości około 15 ÷ 20% masy nominalnej;
spełniać następujące kryteria:
automatyzacja sterowania procesem technologicznym;
trwałość i niezawodność techniczna;
minimalizacja zatrudnienia, zużycia energii, zapotrzebowania energii elektrycznej, wody i powietrza;
eliminacja szkodliwego oddziaływania na środowisko przez ograniczenie hałasu, złowonnych zapachów;
elastyczność i uniwersalność zastosowanego procesu technologicznego;
modułowy sposób budowy obiektu;
wysoka dbałość o warunki pracy załogi i bhp.
Schematy blokowe kompostowni pracujących w technologii pryzmowej i technologii mieszanej (np. typ DANO ) przedstawiają Rys.6.2 i Rys. 6.3.
Przywóz odpadów
Składowanie odpadów
Trawa i liście Gałęzie drobne Gałęzie grube i konary
Rozdrabnianie gałęzi
Mieszanie trawy i Cięcie i sprzedaż
liści z materiałem odbiorcom indywidualnym
strukturalnym
Układanie w pryzmy
Przerzucanie pryzm
kompostowych
(napowietrzanie)
Przesiewanie
Frakcja nadsitowa Frakcja podsitowa
Przesiewanie
Kompost 0 - 15 mm ` Kompost 15 - 20 mm Kompost 25 - 40 mm
Konfekcjonowanie
Rys. 6.2. Schemat blokowy zakładu kompostowania metodą naturalną.
Rozładunek odpadów
Przenośnik taśmowy kanałowo - wznoszący
BIOSTABILIZATOR BĘBNOWY
Sito bębnowe
Przenośnik taśmowy Przenośnik
kompostu taśmowy balastu
Separator magnetyczny Separator magnetyczny
Sito wibracyjne
Oddzielacz części twardych Złom żelazny
Kompost Części twarde
surowy
Dojrzewanie kompostu
na polu kompostowym w pryzmach Napowietrzanie
Uszlachetnianie kompostu Odbiorca (huta)
Odbiorca Przenośnik taśmowy
Balast na składowisko
Rys. 6.3. Schemat blokowy zakładu kompostowania metodą mieszaną (np. typ DANO ).
7. Rozkład beztlenowy
Podstawowym efektem tej formy unieszkodliwiania odpadów komunalnych jest powstawanie biogazu w wyniku beztlenowego rozkładu substancji organicznych.
7.1. Charakterystyczne cechy procesu rozkładu beztlenowego (fermentacji beztlenowej) odpadów
Charakterystyczne cechy procesu rozkładu beztlenowego to:
powstanie wysokokalorycznego gazu, którego podstawowym składnikiem jest metan - 70% i 30% CO2, w wyniku zachodzących procesów redukcji bez dostępu tlenu;
utrzymywanie temperatury procesu na poziomie 30°C÷55°C powoduje obumieranie pasożytów i bakterii.;
odpady poddane fermentacji beztlenowej powinny być dobrze rozdrobnione i pozbawione frakcji twardej;
w procesie fermentacji beztlenowej nie zachodzi redukcja objętości odpadów;
fermentacji beztlenowej poddawane są najczęściej:
odpady organiczne z gospodarstw domowych,
zwiędłe kwiaty i inne odpady roślinne z ogrodów i działek,
fusy z kawy i herbaty wraz z filtrami papierowymi po ich parzeniu,
odpady z owoców,
papierowe ręczniki kuchenne i chusteczki jednorazowe,
osady organiczne i ścieki przemysłowe- spożywcze,
osady ściekowe z miejskich oczyszczalni ścieków.
7.2. Klasyfikacja technologii rozkładu beztlenowej odpadów
Najbardziej znane metody fermentacji beztlenowej odpadów organicznych to:
unieszkodliwianie w pryzmach energetycznych;
utylizacja w komorach fermentacji beztlenowej.
Jednostkowy koszt wykorzystania obu metod fermentacji beztlenowej w zależności od wielkości obiektu przedstawia Rys. 7.1.
Rys. 7.1. Jednostkowy koszt wykorzystania obu metod fermentacji beztlenowej w zależności od wielkości obiektu . źródło OBREM Łódź
7.3. Pryzmy energetyczne
Na realizacje tej metody składają się następujące operacje i procesy:
rozdrabnianie i układanie odpadów stałych w pryzmę energetyczną według ściśle określonych reguł postępowania. - pryzma jest umieszczona na podłożu naturalnym uszczelnionym warstwą gliny lub folii PEHD o grubości 2,0 ÷ 2,5 mm. Na takim podłożu układa się drenaż wód odciekowych oraz osobny układ rur do cyrkulacji wody ciepłej;
wymuszone odsysanie w sposób ciągły biogazu powstającego w pryzmie za pomocą rur ułożonych w górnej części pryzmy lub na powierzchni warstwy zewnętrznej;
ogrzewanie pryzmy do optymalnej temperatury ogrzaną wodą wprowadzaną do jej wnętrza przez układ rur; energia do ogrzania wody jest częścią energii pozyskanej z biogazu;
wprowadzenia do złoża odpadów składników nawozowych takich jak: mocznik, wapno oraz innych w celu przyspieszenia procesu fermentacji.
Charakterystyczne cechy procesu to m.in.:
utrzymanie stałej wilgotności i temperatury;
równomierne rozprowadzenie drobnoustrojów rozkładających odpady w warunkach beztlenowych.
Czas dekompozycji odpadów przy użyciu metody pryzm energetycznych wynosi około 4 lat. Możliwe jest jednak skrócenie tego procesu do 1 roku. Budowa pryzmy trwa około 2 ÷ 3 miesięcy, powierzchnie zewnętrzne pryzm zagęszcza się za pomocą np. kompaktora.
Eksploatacja pryzmy rozpoczyna się zaraz po jej przykryciu. Wielkość produkcji biogazu
po 2 - 3 miesiącach wynosi tyle ile mamy na składowisku po znacznie dłuższym czasie. Energia uzyskana z biogazu pochodzącego z pryzmy energetycznej wynosi około 800 kWh z jednej tony odpadów, czyli jest ok. dziesięciokrotnie większa od uzyskanej na składowisku.
7.4 Fermentacja beztlenowa w komorach
Fermentacji beztlenowej w specjalnych wydzielonych komorach poddawane są najczęściej organiczne odpady domowe otrzymywane w wyniku segregacji w miejscu powstawania, przy czym odpady te powinny być:
wolne od metali i kamieni i innych frakcji ciężkich;
wolne od tworzyw sztucznych;
rozdrobnione.
Jedną z metod realizujących proces fermentacji beztlenowej w komorach jest tzw. “metoda mokra” polegająca na wytworzeniu z odpadów zawiesin o zawartości poniżej 12÷14% suchej masy, które pompuje się do komór gdzie poddawane są fermentacji. Korzystne jest wybudowanie takiego zakładu w pobliżu oczyszczalni ścieków, głównie w celu zapewnienia dopływu wody wystarczającego do uwadniania dostarczanych odpadów komunalnych.
8. Termiczne przekształcanie
8.1. Wprowadzenie
Metody termiczne, poczynając od spalania w paleniskach rusztowych lub bezrusztowych poprzez pirolizę, a skończywszy na produkcji paliwa zastępczego, są uważane za najbardziej radykalne metody unieszkodliwiania i najefektywniejsze metody wykorzystania energetycznego odpadów i powinny być brane pod uwagę głównie przy analizowaniu metod stosowanych do unieszkodliwiania tych odpadów palnych, których wykorzystanie materiałowe nie jest już możliwe, i które ze względu na swe cechy, rodzaj i zawarte w nich niebezpieczne związki oraz mikroorganizmy są szczególnie groźne dla zdrowia ludzi i środowiska.
Najczęściej wymieniane zalety spalania odpadów to:
zmniejszenie objętości do 10 ÷ 30% objętości początkowej;
wykorzystanie energii zawartej w odpadach;
duże możliwości minimalizacji negatywnego oddziaływania na środowisko.
Procesy spalania odpadów komunalnych różnią się od procesów spalania tradycyjnych jednorodnych paliw. Różnice te spowodowane są głównie:
zmienną morfologią odpadów w czasie pozyskiwania nawet dla tych samych terenów, co powoduje zmianę wartości opałowej odpadów;
zróżnicowaniem kinetyki przebiegu procesu;
obecnością w odpadach szeregu niepożądanych substancji ( chlor, fluor itp.).
Taki stan rzeczy powoduje, że koszty inwestycyjne potrzebne na budowę nowoczesnych instalacji spalania odpadów i oczyszczania spalin stosowanych w nowoczesnych spalarniach są, jak dotychczas, znacznie wyższe od kosztów inwestycyjnych ponoszonych na inne technologie obróbki odpadów. Mimo to znawcy tematu zaliczają metody termiczne do metod przyszłościowych.
Rys 8.1. Jednostkowy koszt spalania odpadów zmieszanych w zależności od wydajności spalarni ( źródło: OBREM Łódź)
Spalanie odpadów może przebiegać:
bez odzysku energii - najczęściej w procesach spalania odpadów zmieszanych;
z odzyskiem energii - recykling energetyczny palnych składników odpadów.
Metody termicznej obróbki odpadów można podzielić na:
spalanie;
pirolizę;
przerób odpadów na paliwo stałe.
Przerób palnych składników odpadów na paliwa stałe jest stosowany jedynie w kilku zakładach w Skandynawii i ma na razie charakter eksperymentalny. Po zastosowaniu odpowiedniej technologii uzyskuje się z odpadów paliwo stałe w postaci brykietów lub granulatu.
Podstawowym warunkiem zastosowania procesów termicznych w gospodarce odpadami jest odpowiednia kaloryczność (wartość opałowa) odpadów, która powinna wynosić minimum 7000 kJ/kg odpadów. Z odpadów o takich parametrach można uzyskać, w wyniku spalania, około 5600 MJ ciepła lub około 590 kWh energii elektrycznej.
8.2. Spalanie odpadów
Spalania można zdefiniować jako proces termiczny, przebiegający powyżej temperatury zapłonu substancji organicznej (temperatura zapłonu jest właściwością materiałową) i przy określonym nadmiarze tlenu. Procesowi temu towarzyszą następujące fazy:
podgrzewanie;
suszenie;
odgazowanie;
zapłon;
spalanie i ewentualnie dopalanie nie spalonych produktów.
Produktem spalania jest żużel i popiół, w ilości ok. 10% ÷ 30% spalonych odpadów, gazy odlotowe oraz duża ilości ciepła, zależna m.in. od wartości opałowej odpadów spalanych, wykorzystywana do celów energetycznych.
Najczęściej wymieniane zalety spalania odpadów to:
pełne sanitarne unieszkodliwienie odpadów;
redukcja objętości odpadów - wydłużenie okresu eksploatacji składowiska;
produkcja energii użytecznej;
zmniejszenie kosztów transportu przez usytuowanie spalarni w pobliżu miasta.
Najczęściej wymieniane wady spalania to:
bardzo drogą technologię - wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne obiektu;
konieczność zapewnienia specjalnego miejsca na składowanie popiołów i odpadów z oczyszczania gazów odlotowych - uznanych za toksyczne;
kosztowna i trudna technicznie instalacja do oczyszczania spalin;
niezbyt przychylne nastawienie społeczne do spalarni - szczególnie w Polsce.
Właściwie dobrana technologia i organizacja procesu spalania pozwala uniknąć emisji do środowiska substancji toksycznych i niebezpiecznych. Wielkość tych emisji zależna jest od rozwiązań konstrukcyjnych i eksploatacyjnych układów technologicznych zastosowanych w piecach do spalania odpadów.
Wpływ na proces spalania mają m.in.:
kształt i wielkość komory spalania i dopalania;
rodzaj i kształt rusztu;
parametry procesu spalania - min. temperatura spalania 850°C w czasie 2 sek., w obecności min. 6% tlenu (dyrektywa UE z 1989r );
sposób napowietrzania spalonej bryły odpadów;
czas przebywania spalin w komorze;
system oczyszczania spalin.
8.3. Piroliza odpadów
W zastosowaniu do odpadów - piroliza to termiczne rozbicie odpadów zawierających substancje organiczne bez dostępu tlenu. Proces pirolizy dla odpadów komunalnych przebiega najczęściej w temperaturach 450÷1000°C
Produktami pirolizy odpadów komunalnych są:
gaz palny;
olej;
smoła;
stała pozostałość;
zanieczyszczona woda.
Produkty pirolizy, ich skład oraz wydajność procesu są uzależnione od rodzaju materiału wsadowego, szybkości ogrzewania, temperatury oraz czasu trwania procesu, a głównymi czynnikami różnicującymi procesy pirolizy są:
konstrukcja reaktora - np. otwarty, zamknięty;
usytuowanie reaktora -np. pionowe, poziome;
systemy działania - np.: proces ciągły, proces okresowy;
temperatura - np. piroliza niskotemperaturowa 500 ÷ 600°C , średniotemperaturowa (1000° - 1200°) i wysokotemperaturowa (1400 ÷ 1650°C do 2000°C)
rozkład temperatury wewnątrz reaktora;
czas zatrzymania w strefie o różnej temperaturze.
Podział procesów pirolizy ze względu na stosowane temperatury pokazuje Rys. 8.1.
PIROLIZA
NISKOTEMPERATUROWA ŚREDNIOTEMPERATUROWA
500 ÷ 600°C 1000 ÷ 1200°C
Produkty:
smoła,
olej,
gaz (w niewielkich ilościach).
WYSOKOTEMPERATUROWA
1400 ÷ 1650°C (2000°C)
Produkty:
gaz,
żużel w formie ciekłej.
Rys. 8.1. Podział procesów pirolizy ze względu na stosowane temperatury
Najczęściej wymieniane zalety stosowania procesu pirolizy:
stosunkowo niskie zapotrzebowanie na powierzchnię pod budowę zakładu;
możliwość modułowego rozbudowywania instalacji;
ograniczona ilości niebezpiecznych związków w gazach;
parametry technologiczne wielu technologii zastosowanych w pirolizie i *uasi pirolizie gwarantują pełne utlenienie składników organicznych co zapobiega powstawaniu dioksyn i furanów;
łatwa obsługa;
możliwość zastosowania pirolizy do neutralizacji odpadów niebezpiecznych i szpitalnych.
Najczęściej wymieniane wady:
duża ilość szkodliwych składników zatrzymanych w pozostałościach po pirolizie, czyli w węglu, zmuszająca do zastosowania wobec nich specjalnych metod unieszkodliwiania;
konieczność wstępnej obróbki odpadów poddawanych procesowi pirolizy;
konieczność zapewnienia wysokiej wartości opałowej odpadów poddanych pirolizie (około 8500 kJ/kg odpadów).
Należy zaznaczyć, że wszystkie odmiany dotychczas stosowanych technologii pirolizy cechują się bardzo małym (niekiedy zerowym) bagażem doświadczeń praktycznych (eksploatacyjnych).
Nieufność z jaką traktowana jest na świecie ta technologia sprawia, że wszelkie procedury zatwierdzające jej wdrożenie w poszczególnych krajach Unii Europejskiej trwają długo i obwarowane są wieloma obostrzeniami prawnymi i finansowymi.
8.4. Przykłady rozwiązań technicznych różnych technologii termicznej obróbki odpadów
1. Spalanie odpadów - rodzaje stosowanych pieców zestawiono w tablicy 10.
Tablica 8.1. Rodzaje pieców do spalania odpadów
Rodzaj pieca |
Zastosowane rozwiązanie techniczne |
Zastosowanie |
Komorowe: |
|
W procesach zgazowania i spalania odpadów komunalnych (starszego typu). |
Rusztowe: |
|
W rozwiązaniach współczesnych, należy do rozwiązań najlepiej poznanych i najbardziej rozpowszechnionych i polecanych. |
Szybowe: |
|
W termicznej obróbce w “warstwie fluidalnej” oraz w pirolizie odpadów. |
Obrotowe: |
|
Stosowane w instalacjach do spalania odpadów przemysłowych i niebezpiecz-nych np.: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fluidalne: |
|
|
Specjalne: |
mikrofalowym,
przerobu odpadów na paliwo zastępcze. |
|
2. Piroliza odpadów - stosowane technologie zestawiono w tablicy 8.2.
Tablica 8.2. Metody (technologie) stosowane w pirolizie odpadów
Metoda (technologia) |
Opis procesu |
Produkty - Zastosowanie |
Schwell-Brenn- Verfahren - metoda kombinowana quasipirolityczna |
|
|
Thermoselect - uznawana za proces pirolizy |
|
Produkty użyteczne:
Produkty odpadowe:
|
|
|
|
Eco Waste Solution metoda kombinowana quasipirolityczna |
|
|
Ekoforma Metoda kombinowana quasipirolityczna |
|
|
9. Inne metody obróbki odpadów
Oprócz omówionych wcześniej metod obróbki odpadów komunalnych (wykorzystania przemysłowego i unieszkodliwiania), które dotyczyły praktycznie całej masy odpadów, istnieją metody mniej znane, niekiedy będące w fazie doświadczalnej, dotyczące przeważnie wybranych składników odpadów..
W tablicy 12 pokazano dwie z tych metod.
Tablica 12. Metody obróbki niektórych składników odpadów stałych.
Nazwa metody |
Opis procesu |
Rodzaj odpadu -zastosowanie |
Metoda kriogeniczna (głębokiego wymrażania) |
odpadów stalowych. |
Opony gumowe i inne elementy gumowe - otrzymany granulat gumowy stosowany jest w przemyśle chemicznym, drogownictwie, przejazdach kolejowych. |
Metoda odzysku styropianu firmy SONY |
|
Polistyren uzyskany w procesie może być wykorzys-tywany do produkcji nowego styropianu. Koszt produkcji i jakość styropianu z odzysku nie odbiega od nowego. |
10. Składowanie odpadów
10.1. Wprowadzenie
Składowanie odpadów na wysypisku jest najstarszą i najbardziej rozpowszechnioną metodą unieszkodliwiania odpadów stałych. Przez składowanie unieszkodliwiane mogą być m.in.: odpady komunalne, odpady podobne do komunalnych z działalności gospodarczej, odpady wielkogabarytowe, żużel i popiół, gruz budowlany, ziemia z wykopów itd.
Jednostkowe koszty składowania odpadów stałych komunalnych, w zależności od ilości odpadów składowanych na danym składowisku w okresie roku, pokazano na Rys. 10.1. a szacunkowe koszty inwestycyjne związane z budową składowiska, przy założeniu czasu jego eksploatacji na 20 lat - tablica 10.1.
Rys. 10.1. Jednostkowy koszt składowania odpadów w zależności od wielkości składowiska
Tablica 10.1. Szacunkowe koszty inwestycyjne związane z budową składowiska odpadów komunalnych przy założeniu czasu jego eksploatacji na 20 lat
Rodzaj kosztów |
Skład kosztów |
Orientacyjny koszt |
1 |
2 |
3 |
Koszty wstępne |
Dokumentacja geologiczna, geodezyjna, Materiały przetargowe, dokumentacja projektowa, oceny oddziaływania na środowisko oraz inne koszty administracyjne |
70 ÷ 150 tys. zł. |
Koszty budowy |
Roboty ziemne Uszczelnienie niecki składowiska Systemu odgazowania złoża Zaplecze techniczne |
4,5 ÷ 5,5 zł/m3 200 ÷ 300 zł/m2 600 tys. ÷ 2,1 mln zł 15 ÷ 100 zł/ m2 |
Koszt wyposażenia technicznego |
Kompaktor Spychacz Ładowarka Waga samochodowa Ciągnik rolniczy z przyczepą Myjnia kół samochodowych |
250 tys. zł 180 tys. zł 50 tys. zł 150 tys. zł 35 tys. zł 100 tys. zł |
Przykładowo - wskaźnik kosztów inwestycyjnych składowiska odpadów komunalnych obliczony dla 1 tony przepustowości rocznej i okresu eksploatacji 20 lat wynosi około 500 zł/rok.
10.2. Miejsce składowisk odpadów w nowoczesnych systemach gospodarki odpadami
Miejsce składowiska w nowoczesnym systemie zagospodarowania odpadów pokazuje Rys. 10.2.
ODPADY KOMUNALNE
ZBIÓRKA ODPADY ZMIESZANE
SELEKTYWNA
ODPADY ODPADY
ORGANICZNE NIEORGANICZNE
szkło
papier
tworzywa sztuczne SPALARNIA
metale
tekstylia
KOMPOSTOWNIA SORTOWNIA
SKŁADOWISKO
Rys. 1-.2. Miejsce składowiska w nowoczesnym systemie zagospodarowania odpadów
10.3. Wybrane zalecenia do programowania, budowy i eksploatacji składowisk odpadów
Składowisko jest złożonym obiektem inżynierskim, który powinien być zbudowany i eksploatowany według reguł postępowania zgodnych z przepisami prawnymi i normatywnymi. Stosowanie się do tych reguł daje pewność, że obiekt ten będzie bezpieczny dla otoczenia podczas eksploatacji i po zamknięciu oraz będzie cechował się optymalnymi parametrami ekonomiczno organizacyjnymi.
W tablicy 14. podano podstawowe etapy postępowania przy programowaniu, budowie i eksploatacji nowoczesnego składowiska odpadów komunalnych
Tablica 10.2. Podstawowe etapy budowy nowoczesnego składowiska odpadów
ETAPY |
ZAGADNIENIA |
UWAGI |
|||
Lokalizacja |
|
Lokalizacje ograniczające budowę składowiska:
Lokalizacje preferowane:
|
|||
Uciążliwość składowiska |
(gaz wysypiskowy, odcieki, dowożone odpady),
zanieczyszczenie powietrza,
|
Sposoby eliminacji uciążliwości:
|
|||
Ochrona wód podziemnych i powierzchniowych |
|
|
|||
Ochrona przed gazem wysypiskowym |
|
energetycznych gazu wysypiskowego:
wysypiskowego:
|
|||
Stateczność i osiadanie składowiska |
eksploatacji.
|
|
|||
Zasady techniczne urządzania składowiska |
|
sprzęgniętą z terminalem komputerowym,
wg normatywów z wodociągów miejskich, ujęć własnych lub dowóz beczkowozem, |
|||
|
|
|
|||
Eksploatacja składowiska |
|
Zasady (warunki) prawidłowej eksploatacji:
dowożonych odpadów,
|
|||
|
|
Technologia składowania określa:
|
|||
Zamknięcie składowiska i rekultywacja |
|
|
11. Wskaźniki techniczno ekonomiczne technologii zintegrowanych w system gospodarowania odpadami komunalnymi
W tablicy 11.1. zestawiono orientacyjne wielkości jednostkowe kosztów przerobu jednej tony odpadów różnymi metodami, w zależności od wielkości rocznego przerobu (rocznej przepustowości) zakładu.
Wielkości te zostały obliczone w oparciu dane z kilku krajów Europ Zachodniej (Niemcy, Austria, Francja). Przy korzystaniu z tych informacji należy pamiętać, że z wielu powodów nie da się bezpośrednio przełożyć kosztów funkcjonowania zakładów obróbki odpadów w krajach UE, na koszty podobnych zakładów funkcjonujących w warunkach polskich.
Zaleca się natomiast korzystanie z wzajemnych relacji kosztów jednostkowych obróbki odpadów różnymi technologiami i w różnej wielkości zakładach. Relacje te będą podobne w warunkach krajowych.
Tablica 11.1. Jednostkowe koszty eksploatacyjne przerobu odpadów różnymi technologiami, w zależności od wielkości zakładu (źródło: OBREM Łódź)
↓Rodzaj i przepusto-wość roczna zakładu → |
Jednostkowy koszt przerobu odpadów w zł/Mg w zakładach o przepustowości w tys. Mg/rok |
||||||||
|
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
400 |
Kompostownia |
87,5 |
65,0 |
45,0 |
32,5 |
25,0 |
|
|
|
|
Pryzmy energetyczne |
|
|
63,0 |
57,5 |
48,0 |
40,5 |
|
|
|
Fermentacja beztlenowa |
|
|
|
|
142 |
110 |
100 |
|
|
Składowisko |
|
|
87,5 |
52,5 |
37,5 |
25,0 |
21,5, |
20,0 |
17,5 |
Sortownia |
|
|
|
82,5 |
67,5 |
52,5 |
45,0 |
37,5 |
|
Zakład kompleksowy |
|
|
|
|
|
160 |
140 |
120 |
105 |
Spalarnia |
|
|
|
|
|
278 |
237 |
202 |
170 |
Szacunkowe koszty inwestycyjne w odniesieniu do jednej tony odpadów przerobionych w kilku różnych obiektach gospodarki odpadami komunalnymi
500 zł/Mg - składowisko (20 lat eksploatacji );
200 zł/Mg - sortownia wraz z systemem zbiórki selektywnej;
3000 zł/Mg - spalarnia;
1000 zł/Mg - kompostownia komorowa z systemem zbiórki odpadów organicznych.
Na Rys. 15. przedstawione jest porównanie ilości energii uzyskanej ze spalenia 1 kg surowca, do energii zaoszczędzonej w przypadku ponownego wprowadzenia go do obiegu materiałów odpadowych (recykling, kompostowanie).
Wykres ten jest miarą efektywności energetycznej metod unieszkodliwiania i utylizacji odpadów komunalnych.
1 BTU/Ib = 0,4536 kcal/kg
Rys. 11.1. Ilości energii uzyskanej ze spalenia 1 kg surowca do energii zaoszczędzonej w przypadku jego recyklingu (kompostowania) (źródło: ”Energy from Waste, technical and
Economic Appraisal” C. Bates, ICCET Msc Programme)
3