Környezettechnika. 7. A hulladékok fajtái. Hulladékhasznosítási módok. Gépészmérnöki és Informatikai Kar Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszéke

Átírás

1 Fodor Béla Környezettechnika 7. A hulladékok fajtái. Hulladékhasznosítási módok Környezettechnika 1

2 A hulladékgazdálkodás alapjai I. A hulladékprobléma kialakulása Az emberi tevékenység révén a természetbe került hulladékok hatása hosszú időn keresztül nem haladta meg a környezet és elemeinek tűrőképességét, mivel ezen hulladékok: minősége hasonló volt a természeti körfolyamatokban meglévő anyagokhoz; így különösebb zavart nem okoztak; mennyiségük nem akadályozta a természet körfolyamaiba való beépülésüket és ezáltal nem idézte elő e folyamatok megváltozását. A tudományos-technikai forradalom során bekövetkezett termelésbővülés, az újabb és újabb elsősorban szintetikus anyagok megjelenése a hulladékok közvetlen visszajuttatását a természeti környezetbe fokozatosan tarthatatlanná tette. A hulladékok környezeti hatása A legtöbb szennyezési problémát: a rendezetlen elhelyezés (pl. a hagyományos szeméttelepek) helytelenül megválasztott hulladékkezelés valamint a helytelen fogyasztói magatartás okozza. A nem megfelelően kezelt hulladékok környezetkárosító hatásai különbözőképpen jelentkeznek. egyrészt valamely környezeti elem (víz, levegő, talaj) szennyezését okozzák, ezáltal nagy népességet érintenek, és a káros hatás időben elhúzódó, másrészt a hulladékok egyes alkotói a növényi, állati szervezetekbe beépülnek és a táplálékláncon keresztül végső soron az embereket károsítják. A talaj, a talajvíz és a felszíni vizek szennyeződése A levegő szennyeződése Fertőzésveszély A rovarok és rágcsálók elterjedése A környezet elszennyeződésének esztétikai jelentősége Környezettechnika 2

3 A hulladékgazdálkodás alapjai II. A hulladékok és a természeti erőforrások Magyarországona gazdaság méretéhez képest igen sok hulladék keletkezik, amely az említett káros környezeti hatások mellett az adott társadalmi cél elérése érdekében több anyag felhasználást tesz szükségessé, az indokoltnál nagyobb ütemben apasztja a természeti erőforrásokat, a nagyobb nyersanyagigény drágítja a termelést, rontja a verseny képességet, a nagyrészt importból származó nyersanyagok szükségesnél nagyobb mértékű felhasználása súlyosbítja a gazdaság terheit és végül, a keletkező hulladékok kezelése indokolatlanul növeli az előállítók a hulladéktermelők és végső fokon a gazdaság kiadásait. A hulladékgazdálkodás szükségessége A hulladékgazdálkodás elemei az európai unió követelményeinek megfelelően a következők: A hulladékok keletkezésének és/vagy veszélyességének csökkentése, megelőzése, A keletkezett hulladékok elkülönített gyűjtése és hasznosítása, A nem hasznosítható hulladékok káros környezet-szennyezés nélküli átmeneti tárolása és ártalmatlanítása. Ezt a felsorolást röviden az angol nyelvű kifejezések rövidítése alapján 3R elvnek is nevezzük: Reduce Recyclyng Reuse Ennek megfelelően a hulladékok kezelése egységes, összehangolt technológiai rendszer, amely magában foglalja azoknak a keletkezés helyétől való eltávolítását (azaz a hulladékoknak a keletkezés helyén való összegyűjtését, átmeneti tárolását és esetleges helyszíni előkezelését, valamint elszállítását), továbbá alkalmas létesítményben történő feldolgozását, ill. végső elhelyezését Környezettechnika 3

4 A hulladékok fogalma A hulladékprobléma kialakulása Általános értelemben hulladéknak tekintendő az ember: mindennapi élete, munkája, gazdasági tevékenysége során keletkező, a keletkezés helyén feleslegessé vált, ott közvetlen fel nem használható, különböző minőségű és halmazállapotú anyag, anyagegyüttes, termék, maradvány, tárgy, leválasztott szennyező anyag, szennyezett kitermelt föld, amelyet a tulajdonosuk sem közvetlenül felhasználni, sem értékesíteni nem tud és amelynek kezeléséről külön kell gondoskodni. Védett környezeti közegbe kerülése: környezetszennyezés. A hulladék fogalmát igen jól közelíti meg a gyakorlat és az igazgatás szemszögéből az EU direktívák meghatározása. Hulladék minden olyan anyag, anyag együttes, melytől tulajdonosa valamilyen úton meg akar szabadulni. Amennyiben ezt a környezetvédelmi előírásoknak megfelelően teszi, akkor további károkat nem okoz. A meghatározás tehát leszűkíti a hulladékfogalmat az anyagi kategóriára, ezért a hulladékgazdálkodáson belül nem beszélhetünk hulladék-területről, hulladék-energiáról stb. A hulladék fogalmat ki kell egészíteni két gyakorlati szempont alapján történő további csoportosítással: melléktermék: az az anyag, amelyet soros anyaghasználat jelleggel közvetlenül felhasználnak vagy értékesítenek; másodnyersanyag, másodlagos energiahordozó: az a hulladék, amely a felhasználás helyére abban a formában került, ahogyan azt hasznosítják Környezettechnika 4

5 A hulladékok csoportosítása A hulladékok csoportosításának egységesítésére számos törekvés található, ezek megnyilvánulás formája az ún. hulladékkatalógus. (Ilyen nemzetközileg alkalmazott például az OECD, EU katalógus, a bázeli egyezmény melléklete vagy a német Abfallkatalog) A hulladékkatalógusok többségénél az előbb ismertetett párhuzamossági-átfedési elv érvényesül, vagyis egy hulladékfajtát egyidejűleg több csoportosítási szempont együttes tesz azonosíthatóvá. Ezek többségében a következők: hulladék azonosító kód (egységes informatikai feldolgozás miatt), hulladék eredet (kibocsátó forrás ) meghatározása, anyagi tulajdonságok, kezelhetőség. A hulladékok kezelési osztályba sorolása A fejlett ipari országokban már régen törekednek arra, hogy a hulladékokat a kezelési, feldolgozási, ártalmatlanítási igények szemszögéből is csoportosítsák. Ennek eredményeképpen születtek meg az ún. hulladékkatalógusok ( pl. a német vagy az osztrák Abfallkatalog,) amelyek az ismert hulladékféleségek teljes listáját tartalmazzák a következő főbb ismérvekkel: egyedi kódszám, eredet, kezelési osztályba sorolás, a hulladék jellegzetességére, kezelésére vonatkozó megjegyzések Környezettechnika 5

6 A hulladékok csoportosítása Eredet szerint Halmazállapot alapján Környezeti hatás szerint a települési (vagy kommunális) elosztási és fogyasztási tevékenységből származnak; összetételük és mennyiségük az életszínvonaltól, az életmódtól és ezen belül a fogyasztási szokásoktól erősen függ. a termelési (vagy ipari, beleértve a szolgáltatások és a mezőgazdaság területén keletkezőket is) hulladékok csoportját, ezeken belül rendszerint rögtön elkülönítik a veszélyesnek, illetve nem veszélyesnek ítélhető hulladékokat is. Fő tevékenységek ( kitermelés, feldolgozás és szolgáltatás, fenntartás, szállítás stb.) szerint lehetnek: technológiai eredetű hulladékok: vegyipari, gépipari, könnyűipari, élelmiszeripari (pl.: húsipari, növényolaj-ipari stb.) amortizációs (eredetű) hulladékok Környezettechnika 6

7 A hulladékok csoportosítása Eredet szerint Halmazállapot alapján Környezeti hatás szerint szilárd, folyékony, iszapszerű, pasztaszerű hulladékokat. A hazai szabályozás szerint a nem gázhalmazállapotú hulladékokról, hanem itt már légszennyező anyagokról beszélünk. A halmazállapot szerinti kategóriák a gyakorlatban nem válnak el élesen, hiszen a hulladékártalmatlanítás (gyűjtés, szállítás, elhelyezés) során egymás mellett szerepelnek. A települési hulladékok a hazai gyakorlatban halmazállapot szerint például a következő csoportra is oszthatók: települési szilárd hulladékok ( háztartási szemét), települési folyékony hulladékok (TFH azaz közcsatornába nem kerülő, szippantott szennyvizek, melyek a vízellátás megléte és a csatornázottság hiánya (közműolló) miatt nem kerülnek közvetlenül elvezetésre) Környezettechnika 7

8 A hulladékok csoportosítása Eredet szerint Halmazállapot alapján Környezeti hatás szerint Két alapvető kategória alkalmazása jelent meg: a környezetre veszélyes, a környezetre (jelen ismereteink szerint) nem veszélyes hulladékok csoportja. A két kategória között átmenet van, hiszen az anyagi tulajdonságok kedvező, vagy kedvezőtlen változása dönti el a tényleges állapotot. Veszélyes hulladéknak tekintjük azt az anyagot (anyagmaradványt) mely önmaga vagy bármelyik bomlásterméke, közvetlenül vagy közvetve, azonnal vagy késleltetetten az emberi életre, egészségre illetve az élővilágra károsító hatást fejthet ki. A veszélyesség jellege szerint a hulladékfajták a következők lehetnek: mérgező (toxikus), fertőző, tűz-és robbanásveszélyes, mutagén (karcinogén), korrozív, radioaktív hulladékok Környezettechnika 8

9 A települési hulladékok vizsgálata A települési szilárd hulladékok elemzése alapvetően háromirányú: Mechanikai összetétel és a fizikai jellemzők meghatározása, A települési szilárd hulladékok fizikai értelemben több komponensű anyagkeverékek. A szűkebb szállítás és kezelés tervszerű alapadatainak meghatározásához alapvetően szükséges néhány olyan fizikai paraméter, amelyből számos gyakorlati következtetést lehet levonni. Ilyen jellemzők: térfogattömeg, nedvességtartalom, mechanikai összetétel, fűtőérték. kémiai összetétele, elemzése, A települési szilárd hulladékok kémiai analízise és az így kapott adatok a további elhelyezése és hasznosítás szempontjából jelentősek: hamutartalom, összes nitrogén, foszfor, kálium, elektromos vezetőképesség, szervesanyag-tartalom. biológiai vizsgálatok. A biológiai vizsgálatok kétirányúak: a szerves anyag biológiai bonthatóságának elemzése (pl. komposztálás alkalmazásának eldöntéséhez), fertőzőképesség vizsgálata (a kezelés közegészségügyi szabályozásának elemzéséhez) Környezettechnika 9

10 A települési hulladékok jellemzői Fizikai Kémiai Biológiai Mennyiség, térfogatsúly A hulladékok mennyiségének a meghatározása a gyűjtés, szállítás gazdaságos tervezésénél (pl. a gyűjtőjáratok optimális kihasználása) a lerakóhelyek, égetőüzemek méretezése céljából nélkülözhetetlen. A keletkező hulladékok összes mennyiségét általában súlyra (kg vagy t) és térfogatra (m3) adják meg, egy évre vonatkoztatva. A hulladékok további általános mérőszáma az egy lakos által évente termelt hulladék mennyisége (kg/lakos/év, ill. m3/lakos/év egységben). Összetétel szervetlen összetevők: (vas, fém, üveg, kő, porcelán, kerámia, hamu, salak stb.) szerves összetevők: (műanyag, gumi, bőr, textília, papír, karton, fa, csont, konyhai hulladék stb.). Minőség nedvességtartalom, éghető anyag (szerves anyag-) tartalom, hamutartalom, fűtőérték, méret (frakció) szerinti osztályozás, mechanikai összetétel. A fővárosi települési szilárd hulladék 1 m/m %-ában lévő veszélyes hulladék 1998 évben A fővárosi települési szilárd hulladék anyagcsoport szerinti megoszlása évben Környezettechnika 10

11 A települési hulladékok jellemzői Fizikai Kémiai Biológiai A ph-mérés alapján megállapították, hogy a hulladék kémhatása éves átlagban közel semleges tartományban mozog nyáron enyhén savanyú, a téli időszakban enyhén lúgos kémhatású. A hulladék mezőgazdasági hasznosítása szempontjából a trágyaérték megítéléséhez szükséges a nitrogéntartalom, P2O5,K2O meghatározása. Számottevő különbséget az egyes körzetekben a fenti összetevők százalékos arányában nem tapasztaltak. A hulladék biológiai-mikrobiológiai bomlási folyamatainak lezajlásában a komposztálásos ártalmatlanítás alkalmazásakor a C:N arányának fontos jelentősége van Környezettechnika 11

12 A települési hulladékok jellemzői Fizikai Kémiai Biológiai A különféle forrásokból származó hulladékokban gyakran megtalálhatók a legkülönfélébb mikroorganizmusok, közöttük fertőző betegségeket is terjesztő kórokozók (vírusok, baktériumok, féregpeték stb.). Megfelelő körülmények között a kórokozók a hulladékokban hosszabb ideig (napok-hónapok) életképesen megmaradnak, onnan a talajba, a vízbe kerülhetnek, és közvetlen érintkezés útján is fertőzést okozhatnak. A hulladék szerves anyaga a mikroorganizmusok élettevékenysége hatására bomlásnak indul. Ezért a gyűjtés-szállításnál törekedni kell a zárt rendszerű és teljesen gépesített megoldásokra. Az egyes ártalmatlanítási eljárások összehasonlításánál a műszaki szempontokon túlmenően a közegészségügyi hatásfokelemzés megállapításait is figyelembe kell venni Környezettechnika 12

13 A termelési hulladékok vizsgálata Általános vizsgálatok A termelési hulladékok vizsgálatára világszerte különböző rendszereket alakítottak ki, melyek jelenleg még nem egységes szempontok alapján épültek fel, valamint a minőségi tulajdonságokat meghatározó analitikai módszerek is különbözőek. A szilárd iszapszerű hulladékok általános analízisének mintái: Eredeti minta (A) Szárított minta (B) Kioldás vízzel (C) A hulladékkezelési módszerek tervezéséhez szükséges jellemzők A hulladékkezelési módszerek tervezéséhez alapvetően a kezelendő hulladék fizikai és kémiai, biológiai jellemzéséből kell kiindulni. A vizsgálati célkitűzéstől függően analitikai elemzésekkel összefüggő feladatok az előzőek szerint lehetnek: átfogó teljes körű analitikai vizsgálatok, a hulladék általános jellemzése, egyes meghatározott tulajdonságok vizsgálatára irányuló elemzések az adott kezelési technológia alkalmazásának értékelése céljából (pl. fűtőérték, stb,) a hulladék komplex környezeti hatásának vizsgálata a környezetet veszélyeztető hatás mértékének meghatározásával A hulladékminősítés hazai rendszere A hulladék keletkezésének, az azt eredményező technológiai folyamatnak a megismerése. Laboratóriumi vizsgálatok. A veszélyes hulladékok vizsgálata négy fő lépése: mintavétel - minta előkészítés - az adott jellemzők vizsgálata - értékelés Környezettechnika 13

14 A termelési hulladékok jellemzői A termelési hulladékoknak eredet szerint a következő fő csoportjai különböztethetők meg: a gyártási tevékenység során az anyag-átalakítási műveleteknél természetszerűen képződő hulladékok, mint a tevékenység szükségszerű velejárói, a karbantartás, időszakos üzemleállás, termékváltás során szükségszerűen képződő hulladékok, a technológiai fegyelem be nem tartása és a berendezések hiányosságai miatt keletkező hulladékok, az adminisztratív és szociális létesítményekből valamint az üzemépületek takarításából származó hulladékok, a termelő létesítmények üzemi közterületeiről származó hulladékok. Termelési hulladékok csoportosítása: Nem veszélyes termelési hulladékok Veszélyes hulladékok Környezettechnika 14

15 A termelési hulladékok jellemzői Nem veszélyes Veszélyes A legnagyobb hulladék kibocsátó a szénbányászat, amelynek hulladéka többségében szilárd halmazállapotú bánya-meddő. Bár a meddő a nem veszélyes hulladék kategóriába tartozik, egyrészt területeket foglal el (kb. 8 ezer ha), másrészt a tájképet rontja és egyben diffúz levegőszennyező forrás is. Nagy mennyiségű termelési hulladék keletkezik a villamos energiaiparban, az erőművek környékén. Ezek képezik az összes hulladék kb. 20%-át (salak, mésziszap, pernye). A textilipari termelés során szálas anyagból évente mintegy 32,0 ezer tonna keletkezik. A bútoriparban évente mintegy 38 ezer t fahulladék és 6 ezer tonna egyéb szilárd hulladék keletkezik. Az élelmiszeriparban keletkező hulladékoknak kb. fele (53%-a) nem veszélyes vagy nagy szervesanyagtartalmú növényi és állati eredetű anyag. Az építő és az építő-anyagipar adja 28,0%-át, a nem veszélyes hulladékoknak. A mész-és cementgyártás, tégla-, cserép-, üvegipar, kőbányászat, a betonelem gyártó technológiák többségében szervetlen hulladékot (tégla, betontörmelék, meddő stb.) bocsátanak ki. A közlekedés és a hírközlés hulladék anyagait vizsgálva megállapítható, hogy a nem veszélyes hulladékok körét a tönkrement, leselejtezett és elhasznált alkatrészek, roncs kocsik, hulladék kábelek, gumiabroncsok alkotják. Mezőgazdasági termelésből is mint potenciális biomassza (kukorica szár, szalma stb.) Környezettechnika 15

16 A termelési hulladékok jellemzői I. Nem veszélyes Veszélyes A veszélyes hulladékok jelentós környezet szennyező hatásuk miatt nem kezelhetők a települési hulladékokkal együtt, ezért elhelyezésüket és megfelelő ártalmatlanításukat külön úton, speciális módszerekkel kell megoldani. Nyilvánvaló, hogy a kb. 5 millió t veszélyes hulladék központi kezelése nem oldható meg. A hulladékkezelési sajátosságainak alapján három csoportba sorolhatók: nagy tömegben keletkező, különleges kezelést nem igénylő, általában rendezett lerakással elhelyezhető hulladékok (vörösiszap, élelmiszeripari szennyvíziszapok stb.), megfelelő üzemen belüli kezeléssel újrahasznosítható vagy ártalmatlanítható hulladékok (fehérjetartalmú anyagok stb.), központi kezelőtelepeken komplex feldolgozást igénylő veszélyes hulladékok (kőolajmaradék, galvániszap stb.). A veszélyességet kétféleképpen lehet eldönteni: a technológia (eredet) jellegének figyelembe vételével, empirikus besorolás alapján (hulladéklista), vagy a ténylegesen elvégzett laboratóriumi vizsgálatok értékelése alapján A nemzetközi és a hazai gyakorlatban mindkettő alkalmazott és szükség esetén jól kiegészítik egymást. A hulladékexport-import kategóriái: piros kategória nem szállítható országhatáron át (PCB, dioxinhulladék), sárga kategória egyedi engedéllyel szállítható, zöld kategória korlátozás nélkül szállítható (pl. papír-, műanyag hulladékok). Minden veszélyes hulladékot a következő három azonosító határoz meg: informatikai azonosító szám, technológiai eredet szerinti, anyagminőséget is feltüntető megnevezés, veszélyességi osztályba sorolás Környezettechnika 16

17 A termelési hulladékok jellemzői II. Keletkezés további forrásai Gyógyszeripar A szervetlen alapanyag-gyártás A gépipar veszélyes hulladéktermelés fő tömegét a forgácsolási technológiákban keletkező hűtőemulziók, olajos iszapok, valamint a felületkezelés során elhasználódott galvánfürdők; savas, lúgos zsírtalanító fürdők, galvániszapok alkotják. Az élelmiszeripar veszélyes hulladéka A bőrgyári szennyvize Nem veszélyes Veszélyes Környezettechnika 17