TELEPÜLÉSI SZILÁRD HULLADÉÁKOK HASZNOSÍTÁSA KORSZERŰ, KOMPLEX. hulladékkezelés K+F eredményei

Átírás

1 TELEPÜLÉSI SZILÁRD HULLADÉÁKOK HASZNOSÍTÁSA KORSZERŰ, KOMPLEX HULLADÉKGAZDÁLKODÁSI RENDSZEREKBEN Székesfehérvár 2006 Mechanikai-biológiai hulladékkezelés K+F eredményei Prof.Dr.Csőke Barnabás tanszékvezető egyetemi tanár Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

2 Települési szilárd hulladékok hasznosítása a nemzetközi előírásoknak megfelelő tüzelőanyag előállításával Pályázó: Eljárástechnikai Tanszék Miskolci Egyetem Prof.Dr.Csőke Barnabás, tszv egyetemi tanár Társpályázók: - VERTIKÁL Rt. Polgárdi, Ferencz Károly vezérigazgató - Profikomp Kft. Gödöllő, Dr.Alexa László, ügyvezető igazgató - Energetikai Tanszék, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Sopron, Prof.Dr.Marosvölgyi Béla, tszv.egyetemi tanár - AP International Magyarország Kft.

3 Tartalom Bevezetés Előzmények: A maradékanyag előkészítés technológiájának hazai kutatása A jelen projekt célja és tárgya Települési szilárd hulladékok hasznosítása a nemzetközi előírásoknak megfelelő tüzelőanyag előállításával A projekt megvalósítása, eredménye Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

4 A szilárd települési hulladékok kezelésének általános céljai: A A lerakásra kerülő hulladék csökkentése A A lerakás kockázatának mérséklése A A szerkezeti anyagokkal való kör- folyamatos anyaggazdálkodás (Recycling) Hogyan, mi módon?

5 Szilárd települési hulladék mennyisége Háztartások Ipar, szolgáltatás 60 % 40 % Magyarországon kg/fő/év 4 4,5 millió t/év

6 Forrás: a KVVM-nek általunk végzett felmérés A települési szilárd hulladék jellemző összetétele napjainkban Magyarországon (%), 2006 Hulladékalkotó Papír-kartonkompozit Műanyag yg Textil Üveg Fém Bomló szerves Egyéb Országos átlag Nagyváros, átlag

7 Együttkezelhető anyagcsoportok a szilárd települési hulladékban 1) Csomagoló anyagok: %; üveg : fehér, barna, zöld; papír: nyomdai termékek, karton, hullámpapír; könnyű csomagoló anyagok: fémek: vas és alumínium konzerves, italos és más dobozok; műanyagok. yg 2) Biohulladékok: %; biológiailag lb lebontható természetes anyagok (növényi hlldék hulladék, ételmaradék stb.). 3) Maradvány: %.

8 Szilárd települési hulladék HULLADÉK SZELEKTÍV GYŰJTÉSE o lakosságtól, az intézményektől, valamint ipari és kereskedelmi vállalatoktól, vállalkozásoktól MARADÉK CSOMAGOLÓ ANYAGOK ELŐSZORTÍROZÁS VÁLOGATÓMŰBEN o termékek: kvázi fajtatiszta papír-, műanyag-, fém- és üvegfrakciók BIOLÓGIAILAG LEBONTHATÓ Komposztálás vagy Biogáz-előállítás á Elégetés Salak- előkészítés és lerakás agyományos Lerakás

9 Begyűjthető tő csomagolóanyag-hulladék ll mennyisége Ha q=300 kg/fő/év 36 % begyűjthető lakosság száma : fő 64 % lerakásra kerülő hulladékforrás, ill. ezek aránya: M h = 60 %, Ipar: M i = 40 % Csomagolóanyag-tartalom a hulladékban: maradék C h = 35 % és C i = 80 % begyűjtési hatásfok: η h = 50 %, η i = 80 % akkor a begyűjthető mennyiség: B= q N (M h C h η h +MC i i η i ) = 0, (0,6. 0,35. 0, ,4. 0,8. 0,8) = ,36 = t/év

10 A hagyományos kezelés hátrányai (problémafelvetés) Nem csökkenti elegendő mértékben a lerakandó hulladék mennyiségét (ha nincs égetés). A hulladék egy jelentős része kezeletlenül kerül lerakásra, tetemes mennyiségű értékes anyaggal A szelektívgyűjtés (csomagoló és biológiailag lebontható anyagokra) és kézi-gépi válogatás túlerőltetése e rendszert is gazdaságtalanná teszi. A kezeletlen tl települési üléimaradék elégetése - a maradék kedvezőtlen tüzeléstechnikai tulajdonságai (alacsony fűtőérték, nagy nedvességtartalom) miatt - gazdasági szempontból előnytelen.

11 A fentiek vezettek ettek : elsőként (kb éve) a lakossági hulladékból másodtüzelőanyag elállítására mechanikai eljárásokkal (német rövidítése BRAM = Brennstoffe aus Müll, angol rövidítése RDF: Refuse Derived Fuel), majd pedig a 90-es években a biológiailag lebontható rész nedvességtartalmának csökkentésére és jobb minőségű alternatív tüzelőanyag előállítása érdekében a szilárd települési hulladék maradékanyagának un. stabilizációs kezelésének a bevezetésre.

12 KMFP 00032/2001 Komplex kommunális hulladékkezelési lé rendszer kidolgozás Koordinátor: VERTIKÁL Rt., Polgárdi Koordinátor: Ferencz Károly vezérigazgató Tagok: MISKOLCI EGYETEM, ELJÁRÁSTECHNIKAI TANSZÉK, Miskolc Témafelelős: Prof.Dr.Csőke Barnabás tanszékvezető egyetemi tanár KÖZTISZTASÁGI EGYESÜLÉS, Gárdony Témafelelős: Nagy György igazgató Tanácsadó, alvállakozó: PORFIKOMP Kft. Dr.Alexa László ügyvezető igazgató

13 A mechanikai biológiai stabilizáció A mechanikai i - biológiai i i stabilizáció során mikroorganizmusokat a műszaki termelő és anyagátalakító eljárások szolgálatába állítjuk.

14 Mechanikai-biológiai kísérleti stabilizálá Másodtüzelőanyag Aprítás Nedvesség Biostabilizálás CO 2 Szitálás Mágneses szeparálás Komposz stabilát Fe

15 Szárazstabilizálással elért tömegveszteség kg kg kg Stabilizálás elötti anyagmennyiség (kg) Stabilizálás utáni anyagmennyiség (kg) Tömegcsökkenés: 27 %

16 Szellőztetőrendszer telepítése

17 A Polgárdi lerakón folyó üzemi méretű biostabilizálási kísérlet során kapott biostabilizált hulladék feldolgozása VERTIKÁL Rt.- ME Eljárástechnikai Tanszék Prof.Dr.Csőke Barnabás EREDMÉNYEK AZ ÜZEMI KÍSÉRLET SZERINT Veszteség % Háztartásokból származó települési hulladék Fűtőérték: 3,5 6 MJ/kg Nedvességtartalom: % Biostabiliozálás dobszita biostabilizált anyag >20 mm 100 % Aprítás kalapácsos malommal <20 mm Komposzt % Mintavételi helyek Fémek műanyag 4 5 % 1 2 % Inotára szánt termék % maradék durva % Fűtőérték: MJ/kg Nedvességtartalom: 8 10%

18 A német előírások a lerakandó stabiláttal Fűtőérték kj/kg s száraz anyag felsőhatár TOC (total organic 18 % carbon = teljes szerves szén) MM Oié Oxigén-fogyasztás 5 mg/g száraz anyag (AT 4 ) és a tüzelőanyaggal szemben Fűtőérték Gázképződés alsóhatár Nl/g kj/kg száraz anyag s száraz (GB 21 ) anyag Nedvességtartalom ~ % mg/l TOC eluat

19 A maradékanyag biostabilizálásával kiegészített rendszer hiányosságai Nagy mennyiségű a komposzt-stabilát, kérdéses a teljes mennyiség hasznosítása. A komposzt-stabilát mezőgazdasági g hasznosítása nem megoldott. Ha az égetőműbe adom fel a komposztstabilátot is (azaz a teljes stabilátot elégetem), akkor az így kapott tüzelőanyag fűtőértéke alacsony (csak hulladék- égetőműbe lehet elégetni).

20 A maradékanyag biostabilizálásával kiegészített rendszer hiányosságai A nagyobb fűtőértékű termék (másodtüzelő- anyag) minősége a szélesebb körű hasznosítást korlátozza: még nagyobb fűtőérték ( 20 MJ/kg), kisebb szennyező- tartalom lenne kívánatos

21 Települési szilárd hulladékok hasznosítása a nemzetközi előírásoknak megfelelő tüzelőanyag előállításával Pályázó: Eljárástechnikai Tanszék Miskolci Egyetem Prof.Dr.Csőke Barnabás, tszv egyetemi tanár Társpályázók: - VERTIKÁL Rt. Polgárdi, Ferencz Károly vezérigazgató - Profikomp Kft. Gödöllő, Dr.Alexa László, ügyvezető igazgató - Energetikai Tanszék, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Sopron, Prof.Dr.Marosvölgyi Béla, tszv.egyetemi tanár - AP International Magyarország Kft.

22

23 Anyagi összetétel megállapítása

24 Anyagi komponens Fűtőérték szemcsefrakciónként, és anyagi komponensenként, MJ/kg Szemcseméret, mm >200 papír 14,4 10,3 17,6 műanyag 21,5 26,5 fa 16,2 17,5 17,5 18, 1 kompozit 23,4 22,4 21,2 textil 18,2 18,9 20,8 gumi 33,1 24,6 egyéb 21,8 23,8

25 Szelektív aprítás Doppstadt kalapácsos aprítógéppel a másod tü előan ag másod-tüzelőanyag frakció minősége javításának az érdekében

26 Szemcseméret mm, aprítás 1-szer Fűtőérték, MJ/kg aprítás 2-szer >200 16,3 19, ,4 22, ,8 18, ,7 10, ,7 11, ,7 9,2 <8 0,6 5, ,4

27 100 Tö ömegelos szlás, % neméghető 2 - éghető (jelölés: 1- neméghető összesen: egyéb+alumínium+üveg+fémek; 2 - éghető összesen: műanyag+textil+gumi+ kompozit + papír + fa) Szemcseméret, mm Éh ő é é h ő lk ók lá Éghető és neméghető alkotók megoszlása a szemcsefrakciókban

28 * Főégőre ill. kalcinátorra Cementgyári minőségi igények Jellemző Szemcseméret Nedvességtartalom* Érték < 20 mm légszáraz <15 %, ill <25 % Klór <1, ill< 1,5 % Hg <1 mg/kg Kén Max. 0,5 % Hamu <30 % Fűtőérték* MJ/kg, ill MJ/kg Homogenitás t

29 Feladás Silo Levegő Cellás adagoló Szétválasztó tér Felsőtermék Silo Ventilátor Alsótermék

30 v könnyű [m/s] v közép [m/s] v nehéz [m/s] Műanyag [ mm] 1,16 4,17 5,18 Papír [ mm] 3,84 5,43 9,82 Kompozit [ mm] 2,59 4,63 6,24 Fa [ mm] Textil [ mm] 3,06 5,31 7,77 15,62 4,48 5,18 5,43 Műanyag [50 75 mm] 1,21 3,27 16,21 Papír [50 75 mm] 2,32 3,27 4,91 Kompozit [50 75 mm] 1,64 3,47 4,17 Textil [50 75 mm] 448 4, , ,24 Fa [50 75 mm] 6,55 9,12 15,14

31 Tüzelőanyag-termékek előállítása keverékből a projekt koncepciója szerint ipari lladék Víz CO 2 Vas iomassza űanyagok áztartási á lladék aradékanyaga Tárolás Aprítás Biostab Mágneses szeparálás Örvényáramú szeparálás Szélosztályozás Pelletezés Pellet Alternatív tüzelőanyag Inert anyag

32 Hamu kémiai összetétele Komponens Tömegarány, % SiO 2 46,89 Fe 2 O 3 3,50 Al 2 O 3 10,58 TiO 2 0,86 CO CaO 19,1313 MgO 3,46 K 2 O 2,53 Na 2 O 2,60 SO 3 1,29

33 A komplex biomassza-hasznosítás a Nyers biomassza projekt koncepciója szerint Aerób lebontás Biostabilát Anaerób lebontás Aerób lebontás Biogáz CO 2 Energianövény- CH 4 H 2 O termesztés CO 2

34 Betakarítás után Stabilát Stabilát kiszórása Energia-növény ültetvények TATA t/ha/3év

35 Energianád parcella nézete Jó növekedésű parcella Elszíneződött levélzetű parcellarész Ültetvényrész elszíneződött levélzettel folytatásban a kezeletlen

36 A konzorcium kidolgozta egy energiaerdő-ültetvény termesztésité technológiát és márciusában áb m 2 területen (Polgárdi 023/11 hrsz. ingatlanra) került sor erdőtelepítésre. Fafajok: Koltay, akác, AF2.

37 Minta jele Falevél 1 Kezelt területről Falevél 2 Kezeletlen területről KVI kód / /2 K Na Ca Mg Fe ,7 Cd 0,29 < 0,1 Co 2,38 < 0,1 Cu 17,1 11,0 Cr 4,52 0,52 Pb 4,3 1,9 P

38 A bi t bilát h ítá A biostabilát hasznosítása biogáz-üzemben

39 Biogáz képződési kinetikája biostabilátumból termelt gáz [Nl/kg ots] 300,0 250,0 200,0 Inokulum és minta 150,0 100,0 Kénsavas Na 2 SO 4 oldat 50,0 0,0 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,0 idő [nap] A vizsgálatokra az FVM MGI intézetben (FVM Mezőgazdasági Gépészeti Intézet) került sor Gödöllön, a kísérleteket a Greenergy Kft. szakembere végezte el. Prof.Dr.Marosvölgyi Béla doktorandusza

40 Kísérleti félüzemi méretű berendezés, reaktor-méret: 100 l A vizsgálatokat Oláh Gábor doktorandusz végzi Prof.Dr.Marosvölgyi Béla és Doc.Dr Dr. Bokányi Ljudmilla szakmai irányítása mellett a Miskolci

41 MEGVALÓSÍTÁS ÉS ELTERJESZTÉS Már alkalmazza a VERTIKÁL Rt. ISPA projektben Székesfehérvár és Esztergom közötti Duna melletti térség é (800 ezer lakos) )hulladéka lesz kezelve és a másodtüzelőanyaga Inotai Erőműben hasznosítást nyer. Az elmúlt 2 évben legalább előadás hangzott el a környezetvédelmi konferenciákon (előadások több esetben megjelentek a konferencia kiadványában, pl. Siófok 2002, Székesfehérvár 2005, 2006, Szombathely több alkalommal, Istambul IMPC 2006.). Írásos publikációk: MBA kézikönyv Bemutatók

42 Összefoglalás A szilárd települési hulladékok maradéktalan hasznosításra kelltörekedni. Ehhez a szelektív gyűjtés és válogatás, valamint mechanikai előkészítés, a mechanikai biológiai stabilizálás, anaerob lebontás, biomassza előállítás kombinált technológiai rendszere kínál megoldást Fontos a megfelelő mélységű eljárástechnikai megkutatottság a termék-minőség szabályozása érdekében.

43 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

44 A biogáz-reaktorok fajlagos teljesítménye 0,6 3,0 kg/m 3.nap, a fajlagos biogáz-hozam Nm 3 /t hulladék intervallumban változik.

45 Megnevezés Fűtőérték [MJ/kg] (1)szerint (2)szerint Papír, karton Újságpapír - 18,6 Műanyag Fa, bőr, gumi Textil Élelmiszer hulladék 5 Apró hulladék 5mm 5 Háztartási vegyes hulladék ,5 Deponált vegyes hulladék - 4,2 Koksz 26,3 Feketeszén 25,8 Tölgyfa (keményfa) 13,3...19,3 Fenyőfa (puhafa) 14,9...22,3 Fahulladék (rőzse, ág stb.) 19,8 Fűtőolaj 45,5 Földgáz 53,0 Gumi 25,6 Hulladék-depónia gáz - 21,3...26,6

46 Fogyasztás Visszaforgatott (háztartás) csomagolóanyagok Szelektívgyűjtés: háztartási és háztartási jellegű ipari hulladék Maradékanyag (háztartási szemét) Lerakó (Inert anyagok) Válogatómű Szelektívgyűjtés és szortírozás Maradékanyagok Stabilizált biostabilizálása és biohulladék előkészítése Visszanyert fémek Termék Termelés, szolgáltatás Technológiai hulladék Másodnyersanyag y Másodlagos enegia- hordozók Hulladék Erőmű Kohó Cementgyár égetőmű A csomagolóanyagok szelektív gyűjtésével és a válogatóműben A csomagolóanyagok szelektív gyűjtésével és a válogatóműben történő szortírozásával egységes rendszert képező biostabilizálás

47 A projekt fő feladatai 4. Eljárástechnikai jellemzők meghatározása Szemcseméret Sűrűségű Porozitás Nedvességtartalom Anyagi ygösszetétel Fűtőérték és hamutartalom Kémiai összetétel: veszélyes komponensek

48 Fűtőérték meghatározására szolgáló Fűtőérték meghatározására szolgáló kísérleti kazán és mérőrendszere

49 B I O S T A B I L I Z Á L T H U L L A D É K Szemcse- Tömeg Fűtő- Nedvesség Hamu- eloszlás érték tartalom [% ] MJ/kg [% ] méret x, [ mm ] tartalom [% ] <50 54,09 6,33 10,59 41, ,72 12,94 6,14 25,7 >150 11,19 20,43 3,33 27,5 Σ 100,00 10,20 8,23 34,3 Σ mért 11,79 32,9 V e g y e s k e m é n y m ű a n y a g Σ mért 36,17 0 3,7 N Y E R S H U L L A D É K Fűtőérték Nedvességtartalom Hamutartalom [% ] MJ/kg [% ] [% ]

50 A leghasznosabb éghető és a kőzet+komposzt elhelyezkedése a szemcsefrakciókban Szemcseméret [mm] Tömeghányad [%] Műanyag + textil + papír 2002.július táblázat adataiból Tömegarány, [%] kő +egyéb > ,17 7, ,59 12, ,10 9, ,20 23, ,44 42, , , ,12 80, Σ ,41 33,88 Száraz anyagra vonatkoztatott fűtőérték F o, [MJ/kg] 21,22 13,95 7,37

51 Oxigéntartalom a prizmában Oxigéntartalom Oxigénszint (%) Mérések száma

52 Polgárdi mechanikai biológiai stabilizálás Hőmé érséklet 80 Külső hőmérséklet 00 cm 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 100 cm Mérések száma őmérsékletmérés a prizmában