A települési szilárd hulladék termikus kezelése. Az építési-bontási hulladékok kezelése. Zöld és biohulladék komposztálása.

Átírás

1 Hulladékgazdálkodás A települési szilárd hulladék termikus kezelése. Az építési-bontási hulladékok kezelése. Zöld és biohulladék komposztálása. Boruzs Adrienn, Bazsáné Dr. Szabó Marianne, Gyulai István

2 Termikus eljárások A hulladékok hasznosítása történhet anyagában (másodnyersanyagkénti hasznosítás), energiatartalmának kinyerésével (termikus hasznosítás); célja a hulladék energiatartalmának hatékony kinyerése. A termikus hasznosítás lehetséges módozatai a hulladékégetés a hulladék szervesanyag-tartalmának teljes értékű oxidatív lebontása szén-dioxiddá és vízzé, oxigénfelesleg biztosításával), a hőbontás pirolízis (a hulladék szervesanyag-tartalmának reduktív lebontása oxigén kizárásával).

3

4 Termikus eljárások Hulladékégetés műszakilag kiforrott, változatos műszaki megoldásokat alkalmazó igen hatékony és tökéletesen higiénikus hulladékkezelési eljárás, alapvető eleme a korszerű, komplex hulladékgazdálkodási rendszereknek, megfelelő üzemvitellel és alkalmas füstgáztisztítási, valamint maradékanyag-kezelési módszerekkel ma már a legszigorúbb környezetvédelmi követelményeket is teljesíteni tudja. EU hulladéklerakásra vonatkozó irányelve (1999/31/EK) hulladékgazdálkodásról szóló évi XLIII. Törvény célul tűzi ki a lerakásra kerülő hulladék biológiailag bontható szervesanyagtartalmának fokozatos csökkentését 2005-ig 75%-ra, 2008-ig 50%-ra, 2014-ig 35%-ra hazai viszonyok között nem tűnik teljesíthetetlennek. A célt kétféleképpen lehet a gyakorlatban elérni a biológiailag bontható szervesanyag-tartalom szelektív gyűjtésével és biológiai módszerekkel történő hasznosításával, a szerves hulladékok termikus hasznosításával.

5 Hulladékégető-művek Európában Ország Égetők száma Égetési kapacitás ezer tonna/év Hőhasznosítás aránya Égetők Égetési számára kapacitásra % % Ausztria Belgium Svájc Németország Dánia Spanyolország Franciaország Olaszország Luxemburg Norvégia Hollandia Svédország Finnország Egyesült Királyság Összesen

6 Települési szilárd hulladékok kezelése Európában Ország Égetés Lerakás Hulladékmennyiség Komposztálás Anyagában történő hasznosítás ezer tonna/év % % % % Ausztria Belgium Svájc Németország Dánia Spanyolország Franciaország Görögország Olaszország Írország Luxemburg Norvégia Hollandia Portugália Svédország Finnország Egyesült Királyság Összesen

7 Hulladékégetés Európában a hőhasznosítás aránya 5-7 éven belül el fogja érni a 100%-ot (jelenleg 80-85%), új létesítmények kizárólag hő hasznosítással kerülnek megvalósításra több égetőmű üzemel pl. Bécsben, Münchenben, Zürichben, Oslóban, Hamburgban 2-2 db, Párizsban 3 db. Magyarországon Budapesten: ezer t/év kapacitású hulladékégetőmű négy, egyenként 15 t/h égetési teljesítménnyel dolgozó kazán: villamosenergia-termelés és távhőellátás (100 ezer lakos éves villamosenergia-fogyasztását és 25 ezer lakos távfűtését képes biztosítani).

8 Hulladékégetés A hulladékégetés a hulladékok ártalmatlanításának termikus módszere. Előnyei a keletkező hulladékok térfogatát és tömegét jelentősen csökkenti, az égetés energiatermeléssel jár, a keletkezett hő hasznosítható, az eljárás közegészségügyi szempontból a leghatékonyabb, mivel a kórokozók elpusztulnak. Hátrányai az égetés másodlagos környezetszennyezéssel jár ökológiai szempontból kedvezőtlen, beruházási és üzemeltetési költségei lényegesen magasabbak a hagyományos eljárásoknál.

9 Hulladékégetés A kifogástalan elégetéshez megfelelő hőmérséklet, megfelelő áramlási viszonyok, tartózkodási idő, valamint a szokásosnál nagyobb mennyiségű levegő bevezetése szükséges. a kívánt minimális tűztérhőmérséklet 850 C, a légfelesleg-tényező értéke 1,5 2,5, a füstgázoknak a tűztérben való tartózkodási ideje 2 3 s szilárd hulladékok és 0,5 1 s folyékony hulladékok égetésekor, a minimális oxigéntartalom eközben 6%. Az égetés szilárd maradékanyagának mennyisége szilárd települési hulladék égetésekor kb. 10 tf%, folyékony és iszaphulladék égetésekor átlagosan 2 10 tömeg%.

10 Hulladékégetés A hulladékégetéses ártalmatlanításhoz ismerni szükséges halmazállapot, elemi analízissel megállapított kémiai összetétel; gyors analízissel megállapított összetétel; fűtőérték; sűrűség; a hamu olvadási jellemzői; szilárd hulladék esetében: szemcseméret-eloszlás, maximális darabnagyság, valamint anyagfajták szerinti összetétel; folyékony hulladék: esetében viszkozitás, gyulladás-és lobbanáspont, valamint szilárd szennyezőanyag-tartalom és annak legnagyobb szemcsemérete, továbbá a kémhatás; halogénanyag-tartalom; nehézfémtartalom; egyéb fémtartalom; egyéb mérgezőanyag-tartalom; egyéb specifikus anyagi tulajdonságok szükség szerint; mennyiségi adatok.

11 Hulladékégetés 1. tárolás; 2. anyagelőkészítés; 3. adagolás; 4. égetés; 5. póttüzelőanyag; 6. levegő; 7. füstgázhűtés; 8. hőhasznosítás; 9. füstgáztisztítás; 10. mosóvízkezelés; 11. kémény; 12. pernyeválasztás; 13. salakgyűjtés- és kihordás; 14. salak- és pernyetárolás

12 Hulladékégetés Hulladékégetés in-put-output elvi anyagmérlege bemenő anyagok égetendő hulladék, égéslevegő, segédtüzelés; kimenő anyagok salak, hamu, pernye és/vagy elektrofilter por, füstgáz, füstgázmosó szennyvíz (nedves mosás esetén), mosóvíz tisztítási iszap (nedves mosás esetén), füstgáztisztítási maradék (száraz, félszáraz tisztítás során), egyéb füstgáztisztítási maradék (aktiv szén vagy egyéb szorbens).

13 Tüzelőberendezések A hulladékégetők legfontosabb része a tüzelőberendezés a rostélytüzelésű (települési szilárd és termelési szilárd hulladék) és a rostély nélküli hulladékégető berendezések (folyékony és pasztás hulladék, valamint iszap) alkotják.

14

15 Füstgázhűtés, hőhasznosítás A hulladékégetés füstgázai a tűztérből > C-on a tisztítóberendezések hőtűrő képessége C-ra le kell hűteni Füstgáz hűtése közvetlen (levegő-befúvással vagy vízbepermetezéssel) és közvetett módszerrel (hőcserélőket rekuperátorokat, melegvíz és gőzkazánokat alkalmaznak) Az egyes lehetőségek között a következők ismeretében lehet választani: a termelt melegvíz, gőz vagy villamos energia, ill. termoolaj hasznosíthatósága, a hulladék fűtőértéke, az égetőmű teljesítménye és a beruházási, ill. üzemeltetési költségek.

16 Szilárd égési maradékok kezelése A szilárd égési maradékok (salak és pernye) rendezett, ill. rendezett biztonságos lerakókon helyezhetők el maradékok mennyisége és összetétele a hulladék jellemzőitől és a tüzelőberendezés üzemmódjától függ

17 Füstgáztisztítás Környezetvédelmi szempontból az egyik legjelentősebb a szennyezőanyag-tartalom (mennyisége, minősége) az elégetett hulladék anyagi tulajdonságaitól, az égetőberendezés szerkezeti kialakításától, valamint az üzemeltetési paraméterektől függően változik A füstgázok károsanyag-tartalma igen széles koncentráció tartományban ingadozik por 5 15 g/m3, kén-dioxid mg/m3, hidrogén-klorid mg/m3, hidrogén-fluorid mg/m3, nitrogén-oxid mg/m3, szén-monoxid mg/m3. nehézfémek szerves szénvegyületek

18 A hőbontás (pirolízis) A hőbontás (pirolízis) a szerves anyagú hulladék megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben szabályozott körülmények között bekövetkező kémiai lebontása. A hőbontás során a szerves hulladékból pirolízisgáz folyékony termék szilárd végtermék keletkeznek. Végtermék elsősorban energiahordozóként (fűtőgáz, tüzelőolaj, koksz), ritkábban vegyipari másodnyersanyagként (pl. a gázterméket szintézisgázzá konvertálva metanol előállításához) és esetenként egyéb célokra (talajjavítás szilárd, szénben dús maradékkal; fakonzerválás vizes maradékkal; granulált salakolvadék építőipari adalékanyagként stb.) hasznosítható.

19 A hőbontás (pirolízis) A hőbontás döntőek a kémiai átalakulás reakciófeltételei hőmérséklet, felfűtési idő és a reakcióidő, szemcse-, ill. darabnagyság átkeveredés mértéke, hatékonysága. a végtermék összetételének és részarányának alapvető meghatározója a hőmérséklet alkalmazott hőmérséklettartomány általában C. A reaktorok a fűtési mód szerint lehetnek: közvetett (reaktorfalon keresztül, ill. cirkulációs közeg segítségével) és közvetlen fűtési megoldásúak.

20 Komposztálás

21 Zöld és biohulladék komposztálása Összetételében folyamatosan növekszik a hasznosítható anyagok és az energetikailag kedvezőbb alkotók, illetve tulajdonságok aránya. Hazai viszonylatban várható változások 2010-ig erőteljesen növekszik a papír (várhatóan 25-30%-ra) és átmenetileg a műanyagok (várhatóan 15-17%-ra) részaránya, enyhébben nő az üveg és a fém részaránya, csökken a szervetlen maradékok (várhatóan 20% alá) és a szerves bomló frakció (várhatóan 25-30%-ra) részaránya, a hulladék átlagos fűtőértéke kj/kg-ra növekszik.

22 Zöld és biohulladék komposztálása A biohulladék mennyisége, összetétele és térfogattömege évszakonként változó éves átlagos térfogattömeg 0,6 t/m 3, átlagos nedvességtartalma kb %, szervesanyagtartalma mindössze m/m-% A zöldhulladék (ágnyesedék, kerti és zöldfelületi hulladékok) relatíve magas, m/m% szervesanyag-tartalommal rendelkezik, átlagos térfogattömege 0,25 t/m 3. Európában lakosonként évente együttesen kb kg zöld- és biohulladék keletkezésével lehet számolni. A potenciálisan hasznosítható biohulladék mennyiségének reálisan legfeljebb 40-60%-a dolgozható fel a gyakorlatban. Elkülönített gyűjtése a szelektív gyűjtés megvalósításához kötött.

23 Zöld és biohulladék komposztálása A biokémiai eljárások során a hulladék szerves alkotóinak feldolgozása élő mikroszervezetek segítségével történik. A hulladék ártalmatlanításának biológiai módszerei komposztálás (aerob lebontás), biogáz előállítás (anaerob lebontás), fémek biológiai kinyerése, enzimes fermentáció (pl. fehérje-előállítás).

24 A hulladékok komposztálása A komposztálás a szerves-anyag tartalmú hulladékok ártalmatlanításának régóta ismert és alkalmazott módszere. lényege, hogy a szerves anyagot tartalmazó hulladékok megfelelő környezeti feltételek mellett lebomlanak, szervetlen ásványi és stabil szerves anyagok keletkeznek hőfejlődéssel járó folyamat (50 70 C) a hulladékokban jelenlevő patogén mikroorganizmusok elpusztulnak végterméke a földszerű kb % nedvességtartalmú anyag, mely a mezőgazdaságban hasznosítható. A komposztálás elvi alapjai biotechnológiai eljárás a szubsztrát túlnyomóan szilárd vagy vízoldhatatlan fázisban van, felületét vízfilm vonja be, a mikroorganizmusok aerob körülmények között végzik a lebontást. A komposztálás túlnyomórészt aerob biokémiai folyamat.

25 A hulladékok komposztálása

26 Komposztálás A szennyezett talaj, üledék, iszap dúsítása térfogatnövelő és szerves anyagokkal A komposztálási folyamat főbb szakaszai: 1. Bevezető szakasz - Felmelegedés, Reakciók indulása 2. Lebomlási szakasz - Hő szakasz, Lebomlási folyamatok 3. Átalakulási szakasz - Lehűlés, Felépülési folyamatok 4. Érési szakasz - Hőmérséklet környezetfüggő, Humuszképzés, szintézis Hőmérséklet ( C) Levegőtartalom (kb. 30 %) Nedvességtartalom (öntözéssel)

27 Komposztálás A komposzt élőlényei -baktériumok (pl: denitrifikáló baktériumok, Pseudomonasok, Paracoccus denitrificans) - sugárgombák (actinomycetes) - termofil baktériumok (Pyrobaculum, a Pyrodictium, a Pyrococcus és a Methanopyrus nemzetség képviselői) - giliszták - gombák - ízeltlábúak - fonálférgek

28 Komposztálás Prizmás eljárás Kitermelés és talajosztályozás talajprizmák kialakítása prizmák átforgatása prizmák monitoringozása komposzt vizsgálata prizmák bontása és a talaj elszállítása Alkalmazási korlátai a komposztálásnak - nagy területigény - talajkitermelés szükséges (illékony anyagok ellenőrizetlenül kerülhetnek a levegőbe - a keletkező komposzt térfogata megnő - nehézfémmel szennyezett talajok nem kezelhetőek

29 A hulladékok komposztálása

30 A hulladékok komposztálása A komposztálás gyakorlati alkalmazási szempontjai megfelelő hulladék-összetétel és minőség, a kapott komposzt minősége (nehézfémtartalom, szerves mikroszennyezők), a kapott komposzt-termék értékesítése piaca biztosított legyen. Három irány települési szennyvíziszapok, mezőgazdasági hulladékok, kertészeti, városüzemeltetési (parkfenntartás) hulladékártalmatlanítás területére.

31 A hulladékok komposztálása A biogáz képződés alapelve anaerob (oxigénmentes) lebomlás közepes (30 37,5 C) hőmérséklet-tartományban. A hulladékok szerves anyaga főleg növényi anyag (cellulóz, összetett és egyszerű cukrok = szénhidrátok). A biogáz-előállítás szempontjából a legfontosabb három fő vegyületcsoport szénhidrátok fehérjék és zsírok. A biogáz képződés teljes folyamatának szakaszai 1. fermentációs biokémiai folyamat, 2. további baktériumcsoportok az egyszerűbb molekulákat építik le, 3. végeredmény: főleg metánból és szén-dioxidból álló, energetikai célokra hasznosítható biogáz.

32 Biogáz-kinyerés szeméttelepeken A hasznosítható gázkihozatal: évente min.1,5 2 m3/t, átlagosan 3,5 4 m3/t A gázkinyerés: függőleges és vízszintes elrendezésű rendszerek, passzív rendszerek (a gáz saját nyomása következtében lép be a gázgyűjtő kutakba) és aktív rendszerek (a gáz összegyűjtésére megszívást alkalmaznak).

33 A hulladékok komposztálása A biogáz energetikai felhasználása lehet közvetlen elégetés (gáztisztítás nélkül vagy tisztítással) hőhasznosítással, gázmotorok üzemeltetése, elektromos energia és hőenergia együttes hasznosítása. A korszerű energiahatékonysági fejlesztések eredményeképpen a biogáz energetikai hatásfoka javult és számos nyugat európai eredményről lehet ma már hírt kapni. A hazai alkalmazás kérdéseinél az energiatermelés gazdaságosságát adott hulladék más technológiával történő ártalmatlanítási költségeivel szemben, az ökológiai elemzés teljes ciklusában lehet csak értékelni.

34 Az építési-bontási hulladékok kezelése Az építési-bontási hulladékok típusai, mennyiségük, jellemző összetételük Kitermelt föld természetes eredetű ásványi anyagokból (homok, agyag, kavics, kő vagy kőzetek) álló maradék Útbontási hulladék közlekedési és közterületi építésből, bontásból és karbantartásból származó, döntően szilárd ásványi anyagokból álló hulladék Építési hulladék épületek, építmények építésekor, részleges vagy teljes bontásakor, felújításakor keletkező, ásványi anyagokat tartalmazó szilárd hulladék, amelynek összetételét jelentős mértékben meghatározza az alkalmazott építési mód, az építmény kora és funkciója Kevert építési hulladék épületek, építmények építésekor, részleges vagy teljes bontásakor, felújításakor keletkező szilárd hulladék, amelynek összetételére jellemző az ásványi és nem ásványi eredetű összetevők kevert megjelenése

35 Építési hulladékok jellemző összetétele Fa 7 % Malter 2 % Betontörmelék 40 % Téglatörmelék 47 % Műanyag 4 %

36 Kevert-építési hulladékok jellemző összetétele Ásványos rész (tégla, malter) 78 % Fa 7 % Könnyű anyagok (műanyag, papír) 14 %

37 Az építési-bontási hulladékok kezelése Az építésből-bontásból keletkező hulladékok hasznosítása az építőiparban világszerte terjed EU tagországaiban: 1990-ben kb. 150 millió tonna bontott építési hulladék keletkezett a tagállamok egy részében a hasznosítás aránya 45-50% a gazdaságosságot nagymértékben befolyásolják a jelentősen megnövelt lerakási díjak többlépcsős folyamat kiindulási követelmény a politikai akarat, a politikai döntés végrehajtási, műszaki-gazdasági szabályozási háttér kialakítása működési feltételeket kialakítása, a piaci körülményeket figyelembe vevő célirányos működtetés biztosítása

38 Az építési-bontási hulladékok kezelése Közvetlen hasznosítás főként a kitermelt talajok esetén lehet alkalmazni kitermelt föld minősége feltöltésekhez (pl. gátak, töltések, autópályák) adott régiókban, adott időtartam alatt jelentősen növelik a kitermelt föld hasznosításának lehetőségét. A közvetlen talajhasznosítás mértéke függvénye a régió struktúrájának (néhány %-100 %ig) kitermelt anyag minősége és a kitermelés helye meghatározó elem bontott építési és útburkoló anyagok közvetlen, eredeti funkció szerinti hasznosítása korlátozott (a helyi adottságok függvénye) Közvetett hasznosítás feldolgozást előkészítést követő hasznosítás terjedt el

39 Bitumenes kötő anyagokat tartalmazó útbontási hulladékok feldolgozása

40 Az építési hulladékok felhasználási lehetőségei