keletkező emissziók vizsgálata

Átírás

1 HULLADÉKOK ÉS KEZELÉSÜK Bálázott települési hulladék égetése során keletkező emissziók vizsgálata Tárgyszavak: települési hulladék; bálázás; szemétégetés; levegőszennyezés. A bálázás a legtisztább módja a tüzelőanyagként hasznosítható hulladékok tárolásának. A bálák tárolása során kicsi az öngyulladás veszélye. A bálákban való tárolás különösen fontos az égetőberendezések rekonstrukciója során, amit napjainkban folyamatosan végeznek a hulladékok égetésével kapcsolatban megváltozott európai politikai irányelvek miatt. A hulladék más módszerű tárolása esetén (pl. az elégetés vagy a lerakás előtt halmokban tárolt hulladék) emissziók távozhatnak a környezetbe. Ezen emissziók környezetre gyakorolt hatását és a szennyezés mértékét behatóan vizsgálták, nem vizsgálták ugyanakkor a bálázott hulladék elégetése során keletkező emissziókat. Az alábbi vizsgálatok célja a bálázott hulladék ellenőrzött égetése során a környezetbe kerülő szennyező anyagok vizsgálata, annak meghatározására, hogy a több százezer bála tárolása során keletkező emissziók hogyan vándorolnak a szélirány függvényében és milyen mértékben veszélyeztetik a közeli településeket. Módszerek Lidköping városában (Svédország) és környékén gyűjtött szilárd hulladékot a helyi égetőberendezésnél bálázták. A teljesen automatizált bálázógép kg-os, 120 cm átmérőjű és 120 cm magas bálákat állít elő és tekeri körbe nyújtott polietilénnel, a bálán belül légmentes környezet előállítása érdekében. A bálák tömege a hulladék tulajdonságaitól és nedvességtartalmától függ. A bálázott hulladék összetétele

2 (1. táblázat) nem különbözik a Svédországban begyűjtött városi hulladék összetételétől. 1. táblázat A svédországi városi hulladék és a hulladékból készített bálák összetétele Kategória Papír Műanyag Textil, gumi, bőr Üveg Fémek Élelmiszer/kerti hulladék/pelenka Kevert hulladék Veszélyes hulladék (elemek) Városi hulladékot tartalmazó bálák (nedves %(m/m)) 28,8 11,8 2,7 1,8 3,5 50,8 0,6 0 Svédországban keletkező városi hulladék összetétele (nedves %(m/m)) A vizsgálatok során két bálát használtak fel, amelyeket zárt konténerben kartonpapírral és 10 l dízel üzemanyaggal elégettek. A bálákat egy órán át égették, hogy a láng kialudjon és csökkenjenek a dízelolajból származó emissziók. A bálák műanyag csomagolása és a hulladék műanyagtartalma megkönnyítette az égetést. Erős tűz lobbant fel a bálák körül, amely később álladó tűzzé alakult. Jelentős mennyiségű füst nem keletkezett. Az egyórás égetési periódus után a bálák még 2 óra 50 percig égtek, miközben mérték az áramlási sebességet, illetve az emissziós értékeket és a hőmérséklet alakulását. Az alkalmazott analitikai eljárások és a kapott eredmények ismertetése A folyamatos pormintavételt a svéd SS szabvány szerint végezték. Manuális mintavételt alkalmaztak két alkalommal a nedvességtartalom, a Hg, Cd, HCl, HF, HBr, NH 3 és a fémek (a koromban és a szűrőn maradt anyagban egyaránt) koncentrációjának meghatározására. Folyamatosan mérték a füst O 2 -, CO 2 -, CO-, SO 2 -, NO-, NO x -, N 2 O- és THC (összes szénhidrogén)-tartalmát. A hőmérsékletet adatgyűjtő rendszerhez csatlakoztatott termoelemmel mérték, amely egyben hőmérsék-

3 let-szabályozó funkciót is ellátott. Az eredményeket a 2. táblázat foglalja össze. 2. táblázat A folyamatos füstelemzés és a manuális elemzés eredményei Paraméter Átlagérték Áramlási sebesség (m 3 /h) 400 Füst hőmérséklete ( o C) 197 O 2 (%(V/V) száraz gáz) 14,2 CO 2 (%(V/V) száraz gáz) 4,6 CO (ppm száraz gáz) 3040 SO 2 (ppm száraz gáz) 15 NO (ppm száraz gáz) 54 NO x (ppm száraz gáz) 111 N 2 O (ppm száraz gáz) 29 Összes szénhidrogén (ppm száraz gáz) propán ekvivalens 420 Korom (hamu) 470 Nedvességtartalom (%(V/V)) 8,1 HCl (mg/m 3 ) 99 HF (mg/m 3 ) 0,1 HBr (mg/m 3 ) 6,7 NH 3 (mg/m 3 ) 27 Hg (korom+gáz) (µg/m 3 ) 7,8 Cd (korom+gáz) (µg/m 3 ) 360 Pb (korom) (µg/m 3 ) 1740 As (korom) (µg/m 3 ) 6,7 Ni (korom) (µg/m 3 ) 21 Cr (korom) (µg/m 3 ) 22 Mn (korom) (µg/m 3 ) 7,2 Cu (korom) (µg/m 3 ) 120 Co (korom) (µg/m 3 ) 94 Sb (korom) (µg/m 3 ) 150 V (korom) (µg/m 3 ) 5,5

4 A tűz során keletkezett füstöt elvezették a konténerből a szennyező anyag koncentrációinak meghatározására. Az elvezetés során mérték a gáz áramlási sebességét és hőmérsékletét. Mintát vettek a füstből a PAH (policiklusos aromás szénhidrogének), PCDD/F és a PBrDD/F (klórozott és brómozott dioxinok és furánok) koncentrációk meghatározásához. A vizsgálatokat az UMEA Egyetem Környezetkémiai Intézetének laboratóriumában végezték. Az azonos típusú vegyületek toxicitása eltérő volt, az értékeket a 2,3,7,8-TCDD-hez (2,3,7,8-tetraklór-dibenzodioxin) viszonyították. Ezeket az értékeket használták fel a toxicitási egyenérték tényező (TEF) meghatározásához, amelynek kiszámítása többféle módon lehetséges. A nemzetközi toxicitási ekvivalens tényezőnek (I-TEF) két változata van: az I-TEF-88, amely a NATO, valamint az I- TEF-99, amely a WHO rendszere az elegyek toxicitásának meghatározására. További lehetőség az Eadons rendszer, amelyet elsősorban az iparban használnak a toxicitás meghatározására. Esetünkben a vizsgálati eredmények értékelésére mindhárom rendszert alkalmazták. A gázból kivont PAH-ok összkoncentrációja 3,04 µg/nm 3 száraz gáz volt 9% CO 2 -koncentrációnál. 14 PAH vegyületet azonosítottak. A naftalin mennyisége 0,83 µg/nm 3 volt. A klórozott dioxin tartalom a meghatározásra alkalmazott TEF rendszer szerint változott és az alábbiak szerint alakult: 12,53 ng (I-TEF- 88)/Nm 3, 14,09 ng (I-TEF-99)/Nm 3 és 13,86 ng (Eadons)/Nm 3. Ezek az értékek felső határértékek, mert a 2,3,7,8-TCDD koncentráció 1,5 ng/nm 3, az össz-tcdd koncentráció pedig 32,9 ng/nm 3 -nél kisebb volt. A legnagyobb TEF értéke az 1,2,3,7,8-PeCDF-nek (35,51% TEF-88, illetve 31,58% TEF-99), míg az Eadons modell szerinti érték 21,19% volt. A legnagyobb koncentrációban (38 ng/nm 3 ) az OCDD volt jelen az alábbi TEF értékekkel: 0,39% TEF-88, 0,027% TEF-99 és az Eadons modellel toxicitási ekvivalens értéket nem mértek. Az eredmények értékelése Füst- és részecskeelemzés Vizsgálták a bálák égése során keletkező füst nehézfémtartalmát, illetve a gázfázisú és a szerves szennyező tartalmat. Az eredményeket szakirodalmi adatokkal, a svéd szabvány értékeivel és az EU 2000/76/EG irányelveinek az adataival hasonlították össze. A nehézfém-koncentrációk a Pb és a Cd kivételével (1,74, ill. 0,36 mg/m 3 ), a gázfázisú emissziók a HCl kivételével (átlagérték 99 mg/m 3 ) az

5 EU veszélyes hulladékok égetésére vonatkozó határértékeinél kisebbek voltak. A kormot, a szemcsés anyagokat az évi európai levegőminőségi szabvány szerint definiálták. Az átlag, a minimum és a maximum értékek nagyobbak voltak, mint a 24 órás értékek 98%-a a szuszpendált szilárd részecskék és a korom esetében. A korom és a részecskék vizsgálati eredményei bálánként változtak, a bála hulladéktartalmának függvényében ban egy átlagos svéd háztartásban hetente 7 12 kg zsákolt hulladék keletkezett a háztartás típusától, az ország területén való elhelyezkedésétől és attól függően, hogy melyik évszakban keletkezett a hulladék. A zsákolt hulladék 40 56% szerves, 18 33% éghető, 11 45% újrahasznosítható és 2 7% maradék hulladék frakciót tartalmaz. Egy bála 1000 vagy több, különböző háztartásokból származó zsákot tartalmaz, ezért feltételezhető, hogy a hulladék mindegyik bálában hasonló összetételű. A füst és a részecskevizsgálatok eredményeinek a változása a bálák között kicsi, de nem elhanyagolható mértékű, ezért további vizsgálatokra van szükség, több bála felhasználásával. Szerves szennyezők A PAH-ok mérése során 15 izomert köztük a naftalint mutattak ki. Az összes PAH-koncentráció a naftalin nélkül 3,04 µg/nm 3, a naftalin koncentrációja 0,82 µg/nm 3 volt. A naftalin esetében mért koncentrációk a szakirodalomban közölt értékeknél nagyobbak voltak, különösen a lerakóhelyi tüzekkel, az egyéb ellenőrzött tüzekkel vagy a városi hulladékok égetésével való összehasonlítás esetén. A bálákkal végzett kísérletek során nyert, a szakirodalmi adatokhoz képest nagyobb értékek feltételezhető oka, hogy a bálákat alacsonyabb hőmérsékleten égették el, mint a lerakóhelyi tüzek vagy az égetőberendezés hőmérséklete. A bálák konténerben égtek, a PAH-ok magas koncentrációjának a fő oka feltehetően a nem tökéletes égés (nem kielégítő mértékű keveredés a levegővel) volt. A bálák hőmérséklete az égetés során kisebb volt, mint az égetőberendezésben uralkodó hőmérséklet vagy a lerakóhelyi tüzek hőmérséklete. A hőmérséklet a tűz középpontjában 704 o C volt, majd a mély tűz ( o C), illetve a felszíni tűz ( o C) hőmérséklete között változott. További vizsgálatok szükségesek a nagyobb mennyiségű bálából távozó emissziók eloszlásának a vizsgálatára. A klórozott dioxinok I-TEF és Eadons modellekkel nyert koncentrációértékei nagyobbak voltak az EU által előírt határértékeknél (0,1 ng I- TEC/Nm 3 ), illetve a szakirodalomban közzétett értékeknél, különösen a

6 lerakóhelyi tüzekhez, a szimulált háztartási tüzekhez és a háztartási fűtőrendszerekhez viszonyítva, de az égetőberendezésekre előírt értéktartományon belül voltak. A bálákkal végzett kísérletek során nyert magas koncentrációértékek ebben az esetben is a nem teljes égéssel magyarázhatók (égetés zárt konténerben, alacsony tűzhőmérséklet). Az emiszsziók mennyiségét és eloszlását tovább kell vizsgálni ugyanúgy, mint a PAH-ok, a füst, illetve a részecskék esetében. A bálák tárolása nem növeli a gyulladás kockázatát, mert a tárolás során a bálák stabilak maradnak. A bálák csak akkor gyulladnak meg, ha külső forrásból keletkezik tűz. Ebben az esetben az emissziók nagyobb értékűek lesznek, mint egy lerakóhelyen keletkező tűz során. Miután a vizsgálatokat csak két bálával végezték el, feltételezhető, hogy a több ezer bálát tároló területen keletkező tűz során jelentősebb füst- és szennyezőanyag-kibocsátás következik be, mint a lerakóhelyeken keletkező tüzek esetében. Ajánlatos tehát, hogy a bálahalmokat a tárolás során tűzvédő sávokkal válasszák el egymástól. A bálatűz eloltásához haboltó szükséges. A szennyező anyag szállítása miatt fennáll a veszélye annak, hogy a tűz oltásakor még nagyobb környezeti katasztrófa következik be, mert a hagyományos, a lerakóhelyi tüzek oltására szolgáló technológiák nem hatékonyak a bálatűz oltása esetén. Más eljárásokat kell tehát kifejleszteni a bálatüzek oltására. A bálatüzekről rendelkezésre álló kevés információ és az ez ideig végrehajtott kevés számú vizsgálat miatt a cikkben ismertetett adatok csak előrejelzik a tüzelőanyagként felhasználásra kerülő bálák nem megfelelő kezelése esetén fellépő veszélyeket. Összeállította: Regősné Knoska Judit Nammari, D. R.; Hogland, W. stb.: Emissions from a controlled fire in municipal solid waste bales. =Waste Management, 24. k. 1. sz p Morselli, L.; Passarini, F.; Bartoli, M.: The environmental fate of heavy metals arising from a MSW incineration plant. = Waste Management, 22. k. 8. sz p Piao, G.; Aono, S. stb.: Combustion test of refuse derived fuel in a fluidized bed. = Waste Management, 18. k sz p