Kvassy Jenő Emlékkonferencia A Duna medence környezeti kérdései A hulladékáramok csökkentése, hulladékok hasznosítása Prof. Dr. Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Ferencz Károly VERIKÁL Zrt. Energia Nyersanyag Segédanyag Közeg: levegő, víz Fogyasztási hulladék A hulladék és az emberi lét Termelés Termelés Emissziók Fogyasztás Szerkezeti anyagok Hulladék Hulladék újrahasznosítása Fogyasztás Termék Termelési hulladék Hasznosítás 1
Technológiai szempontból együtt vagy hasonló rendszerrel kezelhető főbb hulladékáramok a fogyasztási hulladékból I. Települési szilárd hulladék (TSZH) és biológiai úton lebomló szerves hulladékok. II. Termékdíjas hulladékok a hulladékudvarból és eladók által visszavett elhasznált eszközök, valamint a kezelők által átvett hulladékok. I. TSZH és biológiai úton lebomló szerves hulladék Együttkezelhető anyagcsoportok a TSZH-ban A csomagolóanyagok és a biohulladék 50 60 1) Csomagoló % szelektív anyagok: gyűjtési 30... 40 %; átlagos üveg : hatásfokával számolva az anyagában 1. Települési szilárd hulladék (háztartási, és háztartási jellegű ipari) A hulladékkezelők általános gondja a termékeik értékesítése. Szelektíven gyűjtött csomagoló anyagok Szelektíven gyűjtött biológiai anyagok Vegyesen gyűjtött (maradék) háztartási hulladék fehér, barna, zöld; papír: nyomdai termékek, karton, hullámpapír; könnyű csomagoló anyagok: fémek: vas és hasznosításra alumínium konzerves, kerülő italos és más hányad dobozok; műanyagok. 35 40 % 2. Háztartási és ipari lom A korlátozott a hazai felvevőpiac, A 2) vegyesen Biohulladékok: gyűjtött háztartási 30... 50 %; hulladék (a biológiailag szelektív lebontható gyűjtés természetes anyagok után (növényi megmaradó háztartási hulladék, o Fémhulladék a másodnyersanyagokat, ételmaradék hulladék) stb.). hányad: (különösen értékesebb végtermékké), feldolgozza, kórházi hulladékok 60 65 % 3) Egyéb, maradék (többnyire a maradvány részbe o állati valamint tetemek kerülő élelmiszerhulladékok rész):gumi, jelenleg a textil, lerakásra másodtüzelő-anyagokat üveg, pelenka kerül 30 10 % hasznosítja, felhasználja. azaz Szőnyegek, az ipar, textiliák amely Fahulladék 3. Különleges kezelést igénylő szerves hulladékok: Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet 2
II. Termékdíjas hulladékok a hulladékudvarból, eladók az által visszavett elhasznált eszközök, valamint a hulladékkezelők által átvett hulladékok Roncs-, ill. elhasznált autó Elektronikai és elektrotechnikai hulladékok Háztartási kis és nagy készülékek Számítógépek, szórakoztató elektronikai eszközök, egyéb irodai eszközök 20 30 % veszélyes anyagokkal terhelt shredder-üzemi maradékanyag (maradékhulladék) keletkezik, amely szerves anyagokban gazdag! Autógumi Savas akkumulátor Egyéb külön kezelést igénylő fémes hulladékok Festékes dobozok Olajszűrő, Tartalom A hulladékkezelés maradékanyagainak hasznosításra való előkészítése: Szelektív gyűjtés után megmaradt vegyesen gyűjtött TSZH Shredder - üzemi maradékanyagok 3
1.Kérdéskör Mi legyen a hulladékkezelési, hulladék-előkészítési maradékanyagokkal? Rendelkezünk-e a megfelelő technológiai megoldásokkal? Válogatómű a 20.század Első elején égetőművek New Yorkban az EU: ma 400 égetőmű 1890-es években épültek: Összes kapacitás: 50 Mt/y A teljes TSZH 20 % Hamburg, London, New York, München 4
Nemzetközi adatok a TSZH kezelési módokról ( Bánhidy J, 2014): Arány a teljes TSZH- belül, % Ország Lerakás Égetés Komposztálás Újrahasznosítás Németország 1 35 17 48 Hollandia 1 39 27 32 Svédország 3 49 13 35 Ausztria 3 27 40 29 Dánia 4 54 18 24 Belgium 5 36 25 35 Luxemburg 19 36 20 25 Átlag 5 39 23 33 A fejlett országokban a hulladék anyagi összetételének megfelelő arányosság a hulladékkezelésben! Termikus kezelés, hasznosítás A TSZH és VTSZH termikus kezelésének eljárásai Szárítás Égetés Elgázos zosítás Pirolízis Plasma-pirol rolízis Feladás nyersanyag-paraméterek Monoégetés [2], pl. Neuemünster: Fűtőérték: 10 20 MJ/kg C: 25 47 % Hidrogén: 3,6 6,5 % Nitrogén: <1 % Nedvességtartalom: 7 38 % 1 égetőmű Hamutartalom: 11 24 % Szemcseméret: 1 kísérleti üzem <250 épül mm Klór : <0,9 % Kén 1 kísérleti % : üzem van <0,7 % Egyéb Szennyvíziszap zavaróanyag: <6 % Feladás nyersanyag-paraméterek Együttégetés barnaszénnel [2]: (Beckmann, M. Thomé-Kozmiensky, K, 2006) Fűtőérték: 11 25 11 16 MJ/kg Nedvességtartalom: 20 30 % Hamutartalom: 1,5 25 % Szemcseméret: <25 mm Klór : 0,15 1,0 % Kén % : 0,05 1 % Fémek: <1 % Szennyvíziszap Cementipar: Ezzel szemben igen nagy minőségi követelményeket támaszt a másodtüzelőanyaggal szemben: Fűtőérték: >20 MJ/kg Nedvességtartalom: 15 % Szemcseméret: <25 30 mm Klór: 0,4 % Feladás nyersanyag-paraméterek Mészégetés: Fűtőérték: 25 30 MJ/kg Nedvességtartalom: <10 % Szemcseméret: <20 mm Klór : <1 % Hamutartalom: <8 % 5
Vegyes TSZH előkészítése mechanikai és biológiai eljárásokkal termikus hasznosításra Szemcse méret Vegyes háztartási hulladék anyagi összetétele a szitafrakciókban Nyershulladék, Polgárdi 2008 Tömeghányad, % 6
Anyagi összetétel a szitafrakciókban Felső-Bácskai Hulladékgazdálkodási Kft. (VERTIKÁL csoport), Vaskút (2010) Mechanikai biológiai hulladékkezelés (MBH), biológiai stabilizálás: Vegyes 20 40 TSZH, 100 % tömegcsökkenés Aprítás (CO 2, víz) 30 50 % térfogatcsökkenés >50 % nedvességtartalom csökkenés Homogenizálás 25 35 % CO 2, víz Biostabilizálás 1 3 % Fe,Al Fémek leválasztása Pl. Vaskút, Szitálás, Inert 1 5 % Pécs, inert leválasztása Finom Polgárdi, <20 40 mm Győr, Gödöllő Lerakás vagy energia ültetvény Bio-stabilát 35 40 % RDF 35 40 % Durva >20 40 mm Refuse Derived Fuel (RDF) 11 14 MJ/kg nedvességtartalom: 10 20 % 7
Előkészítés fizikai-mechanikai eljárásokkal Vegyes TSZH, 100 % Aprítás Szitálás, 50 100 mm <50 100 mm Biomassza 50 70 % 3 7 % Fe,Al PVC Inert 5 10 % Lerakás >50 80 mm Nemesítés - Fémek leválasztása: mágneses és örvényáramú szeparálás - Légáramkészülék inert leválasztása - NIR - szeparálás RDF 15 25 % 16 22 MJ/kg Biostabilizálás Lerakás Szárítás Biogáz előállítás 30 40 % Nemesítés Pl. Vaskút, Kiskunhalas, Lerakás Gödöllő, Lerakás Biogáz 15-25 % 20..25 MJ/m 3 Miskolc (Hejőpapi), 50 100 m Békéscsaba, Som, 3 /t Balatonszentkirály RDF II 35 25 % 11 14 MJ/kg Szilárd végtermékek tüzeléstechnikai jellemzői (VERTIKÁL Zrt.- Profikomp Kft- Miskolci Egyetem), [Innovatív Energetikai Fejlesztések (IEF) NKFP-A3-2006-0024 ] Termék Nedvesség tartalom * [%] Klór [%] C [%] H [%] Égéshő [MJ/kg] Fűtőérték [MJ/kg] Hamutartalom [%] RDF I/A 3,49 0,248 64,5 13,08 30, 2 27,4 11,5 RDF I/B 7,43 0,65 47,8 7,91 23,3 21, 4 10,5 RDF II 10,52 0,79 40,1 6,41 18,0 16,3 19,7 Másodtűzelőanyag nemesítésének eredménye Az előállított szilárd másodtüzelőanyagok összességében 20 25 % tömegarányt képviselnek, e termékek az éghető szilárd anyag 75 80 %-át hordozzák (e termékek tömegarány 30 %-ra növelhető, ezzel az éghető kihozatala eléri pedig a 85 %-t). Nem szabad elfelejtenünk, hogy a nyershulladék 55.60 %-ából nagyfűtőértékű (22-24 MJ/kg) biogázt nyertünk. Megjegyzés: kéntartalom nem volt mérhető! 8
RDF-II - pellet RDF-II + <20 mm Polgárdi Pelletüzem (VERTIKÁL Zrt.) biostabilát (50 : 50 %) Kapacitás: RDF-II + faőrlemény (70 : 30 %) A kísérleti eredmények: Q = 1 t/h Nyersanyag: nedvességtartalma 9 10 %, szemcseméret: < 10 15 mm Kaszkád-golyósmalom (Loesche) szelektív aprításra (golyóméret < 80 120 mm), Koch et al. 2001- [4] Kaszkád-golyósmalom szelektív aprításra Műszaki paraméter Malom - 1 Malom - 1 D x L, m 4,25 x 1,25 6,4 x 2,2 Kapacitás Q, t/h 4000 üzemóra/év Feladás szemcsemérete, mm Végtermék szemcsemérete Motor teljesítménye P, kw Fajlagos energia felhasználás W, kwh/t 10 40 000 t/év 30 120 000 t/év 800 1200 <80 <80 260 900 23 23 Koch 2004 - [9] 9
Kaszkád-golyósmalom szelektív aprításra Hese-technológia Koch et al. 2001- [4] Szilárd települési vegyesen gyûjtött hulladék < 5 mm 30 % S z i t á l á s < 5 mm 5-35 mm 40 % <35 mm Szitás kaszkád golyósmalom 35-80 mm 26 % Biogáz elõállításra Másodtüzelõanyag II. Másodtüzelõanyag I. Előnyök: Puffer hatás - minőségi és tömegáram ingadozás kiegyenlítése Végtermék egyenletesebb szemcsemérete Csökkenti a nedvességtartalmat Erős szelektív őrlőhatás: fémek csak deformálódnak (>35mm ), a textil és fa alig (35-80 mm) őrlődik, a műanyag, a papír a közepes (5-40) frakcióba kerül, bioanyagok nagymértékben őrlődnek (<5 mm) Nagy kapacitás 2.Kérdéskör Mi legyen a shredder-üzemi maradék hulladékkal? Miként kívánjuk hasznosítani? ALCUFER Kft., Miskolci Egyetem, BME, Bay-Logi, Green Energy Kft., E-Elektra Kft. (Recytech -projekt) 10
Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Shredder-üzemi maradékanyagok Légszér Mindez előkészítése hasznosításra A meglévő kutató-fejlesztő A - feladott anyag shredder-üzem munkát korlátainak igényel felszámolása L - Légáram K - könnyű termék N - nehéz termék 1- lökő-rudazat Shredder-üzemi 2 Rúgó 3 Ventilátor maradékanyag 4 szemipermeábilis aprítása asztal Repetitív őrvényáramú szeparálás (vezető-nemvezető szétválasztása) Szűk 1)Fizikai feltártság javítása, aprítással 2)Szeparációs hibák javítása Fe Vasmentes fém-mûanyag keverék a) Repetitív szeparálás (hagyományos elj.) b) Kombinatív szeparálás (hagyományos elj.) c) Új eljárás, továbbfejlesztett eljárás ill. technológia: kaszkád MHS, műanyagműanyag szétválasztás úsztatással Mágneses szeparálás A Örvényáramú Örvényáramú szeparátor Al, Cu szeparálás Gumiszalag Műanyag N (kevés fémmel) Örvényáramú szeparátor Al, Cu Szeparálás K Műanyag (fémmentes) Kőzet légáramban Al, Cu szemcsefrakciókra bontott Dalmijn-Handbook of Recycling Műanyag, gumi Prof.Dr.Csőke Barnabás K Kt Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet N 11
Fehérvárcsurgói shredder-üzem maradékanyag feldolgozó üzem, mechanikai-fizikai szeparációs részleg (ALCIFER, VAS Fehérvárcsurgó, Műanyag, Nem-vas fémek: Al, Cu 20 000 gumi t/év) pirolízisre Prof.Dr.Csőke Barnabás Barnabás Miskolci Miskolci Egyetem Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Intézet Összefoglalás Az előkészítéstechnika, a környezeti eljárástechnika kész arra, hogy a hulladékokból a termikus hasznosításra alkalmas termékeket szolgáltasson. A másodtüzelőanyag-termékek értékesítési lehetőségeit javítani szükséges új termikus hasznosító (központi és decentralizált) üzemek létesítésével. 12
Köszönöm a figyelmet! IRODALOM 1. Csőke, B.: Másodlagos tüzelőanyagok előállítása szilárd települési hulladékból. Biohulladék. 2005. I.évf., 1.szám., 18-20 2. Csőke, B.,- Faitli, J.- Györfi, A.- Alexa L. Ferencz, K.: : Production of Secundary Raw Materials and Fuels through the Preparation of Municipal Wastes. IMPC 2006, (Sept. 3-6. 2006. Istambul). Proceedings of XXIII Int.Mineral Proc. Congress. (Ed. Önal et al.) Promed.Ad.Ageincy (ISBN 975-7946-27), Istambul, 2006, p.230-235 3. Csőke, B.- Alexa, L.-Olessák, D.-Ferencz, K..-Bokányi, Lj. :Mechanikai-biológiai hulladékkezelés kézikönyve. Profikomp könyvek. Global Kiadó. 2006, Gödöllő. 4. Koch, P.- Werning, W. Pickert, B.: Haus- und Restmüllbehandlung mit dem modularen Hese-MBA-Verfahren. Aufbereitungstechnik. 42 (2001) Nr.6.p.284-295 5. Topf, N.- Berger, M. Palitsch, G. Schröder, S.: Das CombiPower-Verfahren eine Möglichkeit der dezentralen Erzeugung von Strom, Wärme und Industriegas aus Kohle und Biomasse. Aufbereitungstechnik. 47 (2006) Nr.5.p.4-27 6. Nisters, Th.: Ersatzbrennstoffherstellung mit NIR - Technologie. Aufbereitungstechnik. 47 (2006) Nr.12.p.4-27 7. Thomé-Kozmiensky, K.: Aufbereitungskonzepte für Ersatzbrennstoffe. Aufbereitungstechnik. 43 (2004) Nr.4.p.11-20 8. Koch, P.: Zum Einfluss der selektiven Zerkleinerung auf Entwurf und Betrieb von mechanischen-biologischen Abfallbehandlungsanlagen von Haus- und Restmüll. Aufbereitungstechnik. 45 (2004) Nr.8-9.p.13-24 9. Wiemer, K,-Kern, M.: Bio- und Restabfallbehandlung. Witzenhausen-Istitut (ISBN 3-928673-34-3), 2001 13
IRODALOM 16. Csőke, B.-Alexa,L.-Ferencz,K.: Szilárd települési hulladékokból előállított másodlagos tüzelőanyag nemesítése. Biohulladék.2007. II.évf., 4.szám. 17-21 17. Csőke, B.: A hulladékfeldolgozás szeparátorai. Első rész: Száraz szeparátorok. Hulladéksors. 2009.X.évf. 5.szám., 20-23 18. Csőke, B.: A hulladékfeldolgozás szeparátorai. Második rész: Nedves szeparátorok. Hulladéksors. 2009.X.évf. 8.szám., 20-24 19. Nagy, S.- Agatics, R.- Csőke, B.: MBH-technológia és másodtüzelőanyag előkészítő rendszer a Felső-Bácskai Hulladékgazdálkodási Kft.-nél. (MBT technology and secudary fuel preparation system at the Felső-Bácska Waste Management Ltd. ) Biohulladék. 6.évfolyam.1.szám. p. 9-12. 20. Szűcs, I. Nagy, G. Palotás, Á.B. Csőke, B. Nagy, S. Boros, É.: Biomassza és szilárd települési hulladék alapú másod tüzelőanyag kifejlesztésének időszerűsége. Miskolci Egyetem Közleményei. Anyagmérnöki Tudományok, II.sorozat, 36. kötet (1.füzet). Miskolci Egyetemi Kiadó, 2011 december pp.69-78 21. Csőke, B. Agatics, R. Alexa, L. Bokányi, Lj. Nagy, S. Varga, T.E.: Szilárd települési hulladék komplex kezelési és hasznosítási rendszerének kifejlesztése Vaskúton. Hulladékonline (elektronikus folyóirat: ISSN 2062-9133), 2012. február. Kiadó: A Miskolci Egyetem tudományos és nemzetközi rektorhelyettese. ISSN 2062-9133 IRODALOM Előadások 1.Másodlagos tüzelőanyag nemesítés, előállítás és pirolízis technológia (Előadó: Csőke, B), Profikomp és Parnerei Tudományos Nap. Innovatív Energetikai Fejlesztések (IEF) NKFP-A3-2006-0024, Gödöllő, 2009. december 4. 2.A hulladékgazdálkodás fejlesztési irányai, lehetséges technológiai megoldások. (Előadó: Csőke, B). Vertikál Zrt. cégcsoport, 2012.évi ülése. Velence, 2012.február 24-25. Projekt kutatási jelentések: 1. Mechanikai-biológiai eljárástechniai rendszer a szilárd települési hulladék kezelésére. Zárójelentés (KMFP 00032/2001 pályázati magyar projekt, Projektvezető: Csőke, B.). Miskolc, 2002. (ME Eljárástechnikai Tanszék könyvtára). 2. A települési szilárd hulladék hasznosításának innovatív technológiái. Kutatási jelentés. Készült a Gazdaságtudományi Vezetéselméleti és Érdekképviseleti Egyesület megbízásából. INNOVENG-Vértes Mérnök Iroda BT (Készítette: Dr.Hornyák Margit). Budapest, 2009 3. Települési szilárd hulladékok hasznosítása nemzetközi előírásoknak megfelelő alternatív tüzelőanyag előállításával. 4.munkaszakasz szakmai beszámolója és zárójelentés (GVOP-3.1.1.-2004-05-0460/3.0, Projektvezető: Csőke, B.). Miskolc, 2007. (ME Eljárástechnikai Tanszék könyvtára). 4. Kombinált technológia TSZH-ból másodtüzelőanyag előállítására (Kézírat, készítette: Dr.Csőke Barnabás). Vaskút, 2012. 5. Mechanikai-fizikai feltárás és szárazfermentáció kombinációján alapuló hulladékkezelési eljárás. Kutatási jelentés. Készült a BIKOM Kft. megbízásából. Kézirat, készítette: Dr.Csőke Barnabás, Dr.Bokányi Ljudmilla. (ME Eljárástechnikai Tanszék könyvtára). 6. Jávor, Z.: Háztartási hulladékok előkészítése másodtüzelőanyag előállításával. (Diplomaterv). Miskolci egyetem, 2006. (ME Eljárástechnikai Tanszék könyvtára) 7. Települési szilárd hulladék (TSZH) kezelés energetikai optimalizálása megújuló energia előállítással a hulladékalapú biogázrendszerek fejlesztése (Tanulmány: A projektjavaslat vezetői összefoglalója. Készített Dr.Alexa László), Profikomp Környezettechnika Zrt., Gödöllő, 2010 14