Müller Melinda Környezettan BSc Témavezető: Szabó Csaba, Ph.D. Konzulens: Völgyesi Péter, doktorandusz Budapest, 2012. június 25.
VÁZLAT Hulladékgazdálkodás A hulladékégetés általános európai jellemzése A Fővárosi Hulladékhasznosító Mű Hulladékégetői pernyék és felhasználása Hulladékégetői salakok és felhasználása Összefoglalás
HULLADÉKGAZDÁLKODÁS Mi a hulladék? Fel nem használt nyersanyag! Hulladékpiramis Hulladéknak minősül az az anyag (elhasznált termék, maradvány, kiválasztott szennyező anyag, szennyezett, kitermelt föld), amely az ember termelő-fogyasztó tevékenysége folyamán keletkezik és amelyet az adott műszaki, gazdasági, társadalmi feltételek mellett tulajdonosa sem felhasználni, sem értékesíteni nem tud, illetve nem kíván, és ezért kezeléséről a környezet szennyezésének a megelőzése érdekében gondoskodni kell (Környezetvédelmi Lexikon, 2002).
A HULLADÉKÉGETÉS ÁLTALÁNOS EURÓPAI JELLEMZÉSE I. 20-30 % salak és 1-2 % pernye Települési szilárd hulladék (TSZH) kezelésben az égetés aránya eltérő EU-15: 200 millió tonna TSZH/év Kiépített kapacitás 50 millió tonna TSZH/év Legnagyobb mértékű alkalmazás: - Hollandia: 76 % - Dánia: 65 % - Luxemburg: 48 % Legtöbb hulladékégető üzem: - Franciaország: 210 TSZH - Németország: 59 TSZH - Olaszország és Dánia: 32 TSZH Magyarország TSZH ~8 % Fővárosi Hulladékhasznosító Mű Babcsány et al. (2008)
A HULLADÉKÉGETÉS ÁLTALÁNOS EURÓPAI JELLEMZÉSE II. Technológia Jellemző alkalmazási tartomány egy berendezés egységre (tonna/nap) Mozgó rostély 120-720 Fluidágy 36-200 Forgódobos kemence 10-350 Moduláris 1-75 Pirolízis 1-100 Gázosítás 250-500 Babcsány et al., 2008
FŐVÁROSI HULLADÉKHASZNOSÍTÓ MŰ Lerakódás a kazán falán Az égetőmű 1,2 millió fő évi 420.000 t hulladékát Pernye hasznosítja Hő és áram (Káposztásmegyer) Salak ~75 cm vastag lerakódás a kazán falán Leállás és tisztítás ~75 naponta www.fkf.hu
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA Hét különböző kutatás során elemzett TSZH-t égető üzemek pernyéinek átlagos oxidos összetétele m/m %-ban az egyes szerzőket számmal jelöltem (1: Alba et al. (1997), 2: Cheng es Chen (2004), 3: Pan et al. (2008), 4: Andreola et al. (2008), 5: Haiying et al (2007), 6: Gines et al. (2009), 7: Yang et al (2009)
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA Ország Elem Dánia (1) USA (2) Kína (3) Ag 31 95 ND 700 N/A As 31 95 15 751 N/A Ba 920 1.800 88 9.001 N/A Cd 250 450 5 2211 25,50 Co 29 69 2.3 1.671 N/A Cr 140 530 21 1.901 118 Cu 860 1.400 187 2.381 313 Hg 0,8 7 0.9 73 52 Mn 0,8 1,7 171 8.500 N/A Ni 95 240 10 1.970 60,80 Pb 7.400 19.000 200 2.600 1.496 Se 6,1 31 0,48 16 N/A Három különböző ország (Dánia, USA, Kína) hulladékégetői pernye nehézelem tartalma mg/kg-ban megadva 1: Hjelmar, 1996; 2: Waste and Recycled Materials Use in the Transportation Industry, In National Cooperative Highway Research Programm Washington DC USA 2000; 3: Youcai,. et al. 2002; in Lam et al. 2010) Zn 19.000 41.000 2.800 152.000 4.386 Sn 1.400 1.900 N/A N/A Sr 80 250 N/A N/A V 32 150 N/A N/A
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA Ország Kína (1) Olaszország (2) Spanyolország (3) D-Kína (4) Kína (5) Cl (mg/kg) 5749 8670 83800 103200 157200 A pernye Cl tartalma (mg/kg) 1: Pan, et al. (2008) 2: Andreola, et al. (2008) 3: Gines, et al. (2009) 4: Yang, et al. (2009) 5: Wu, és Ting, (2006) in. Lam et al. (2010) Füstgáztisztítás
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK ELŐKÉSZÍTÉSE Szétválasztás Átmosás Kilúgozás Elektrokémiai elválasztás Szilárdítás/Stabilizáció (S/S) Termikus eljárások Vitrifikálás: 1300-1500 C Szinterezés: 1100-1140 C
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK FELHASZNÁLÁSA Legfőbb alkotóelemek: CaO, SiO 2, Fe 2 O 3, Al 2 O 3 Portland cementtel nagyban egyező összetétel Cementipari nyersanyag felhasználás akár 50 %-ban kiváltható Taiwan Hollandia Dánia
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA Három különböző salak (Kína, Olaszország, Spanyolország) főelem összetétele oxidos formában m/m%-ban Pan, et al. (2008), Andreola, et. al. (2008), Gines, et. al. (2009) in. Lam et. al. (2010)
V 36 90 N/A HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK Ország Nehézelem BEMUTATÁSA Dánia (1) USA (2) Ag 4,1 14 2 38 As 19 80 1,3 45 Ba 900 2700 47 2000 Cd 1,4 40 0,3 61 Co <10 40 22 706 Cr 230 600 13 1400 Cu 900 4800 80 10700 Hg <0,01 3 0,003 2 Mn <0,7 1,7 50 3100 Ni 60 190 9 430 Pb 1300 5400 98 6,500 Se 0,6 8 ND 3,4 Zn 1800 6200 200 12400 Sn <100 1300 N/A Sr 170 350 N/A A TSZH salakokban jelenlévő nehézelemek mg/kg-ban megadva 1: Hjelmar O. (1996); Waste and Recycled Materials Use in the Transportation Industry (2000) The Research on the Utilization of MSWI Residues (II) (2004) in Lam et al. (2010)
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA Ország Kína (1) Spanyolország (2) Olaszország (3) Cl (mg/kg) 2876 2300 1670 Három TSZH égetőműi salak Cl tartalma 1: Pan et al. (2008) 2: Forteza, et al. (2004) 3: Andreola, et al. (2008) in Lam (2010)
SALAKOK ELŐKÉSZÍTÉSE Nedves kezelés Vizes vagy savas mosás - legfinomabb frakció leválasztása Termikus kezelés Plazmaíves üvegesítés 1400-1500 C - minimális kilúgozhatóság - azonnal felhasználható Egyéb eljárás salak pihentetése, szitálása, zúzása
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK FELHASZNÁLÁSA Európában 1960-as évek óta - töltésanyagként - kötőanyag nélküli burkolatalapként cement nyersliszthez adagolás - QCF (quality control fraction) érték minimum 70 % felett - Pan és munkatársai kísérleteiben QCF érték 100 % körüli Cl tartalom 100 ppm alatti legyen - szinterezés után 36,9 ppm volt a salak hozzáadásával készült pernyés salak felhasználása - jó teherbírású töltések - ideiglenes parkolók salakban levő nagyobb szemcsék felhasználása - betonokhoz - alaprétegként - alapréteg alatti kavicságyhoz részben vagy egészben
ÖSSZEFOGLALÁS Megfelelő hulladékgazdálkodás Korszerű hulladékégetés Keletkezett másodnyersanyagok megfelelő és felelősségteljes kezelése Építőipari másodnyersanyagok http://www.greenfo.hu/uploads/kepek/55/5587/cikk.jpg
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Köszönöm a támogatást! Szabó Csaba (PhD) Témavezető Völgyesi Péter Konzulens Sőregi László RHM üzemvezető Sőregi Ildikó RHM környezetvédelmi mérnök Berta Márton LRG Udvari Beatrix LRG Továbbá köszönöm az LRG valamennyi tagjának a segítségét és a családomnak a folyamatos támogatást!
Települési szilárd hulladék (TSZH) Ország Becsült összes keletkezett TSZH (10 6 t) Év Lerakott % (vagy mennyiség 10 6 t) Elégetett % (vagy mennyiség 10 6 t) Ausztria 1,32 1999 51 35 Belgium 4,85 1997 42 35 Dánia 2,77 1996 15 65 Finnország 0,98 1997 77 2 Francia ország 48,5 2000 55 26 Németország 45 2000 30 29 Görögország 3,20 1993 93 0 Írország 1,80 1998 100 0 Olaszország 25,40 1995 85 8 Luxemburg 0,30 1995 24 48 Portugália 4,6 2002 71 20 Spanyolország 17 1997 85 10 Svédország 3,80 1999 Hollandia 10,2 2002 11 76 Egyesült Királyság 27,2 1999 85 6 EU-15 összes 196,92 Babcsány et al., 2008 24 (0,92) 38 (1,44)
Ország TSZH égetők száma Kapacitás Mt/év Ausztria 5 0,5 Belgium 17 2,4 Dánia 32 2,7 Finnország 1 0,07 Franciaország 210 11,748 Németország 59 13,4 Görögország 0 - Írország 0 - Olaszország 32 1,71 Luxemburg 1 0,15 Portugália 3 1,2 Spanyolország 9 1,13 Svédország 30 2,5 Hollandia 11 5,3 Egyesült Királyság 17 2,97 Norvégia 11 0,65 Svájc 26 3,29 Összesen 467 49,7 Babcsány et al., 2008
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK ÉS PERNYÉK FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAI A salakok legfontosabb fizikai és kémiai tulajdonságai Fizikai tulajdonságok szemcseméret eloszlás nedvességtartalom ömlesztett sűrűség nyomószilárdság permeabilitás porozitás Kémiai tulajdonságok kémiai összetétel izzítási veszteség nehéz elemek mennyisége és kimosódásuk szerves alkotók klórtartalom Átlagos főelem összetétel: Si, Ca, Al, Fe, Mg, K, Na, Cl
Gázosítás: szerves anyagok részleges elégése gázok szabadulnak fel, nyersanyagként vagy tüzelőanyagként hasznosíthatók számos különböző folyamat: TSZH, bizonyos veszélyes hulladék típusok, szárított szennyvíziszap Fluidágy: tűztere függőleges henger alakú kemence aljában, inert anyagból (pl. homok, hamu) álló réteg rostélyon átfújt levegőáram elégetendő hulladékot felülről vagy oldalról folyamatosan adagolják a fluidizált homokágyba. alkalmazás: a finom eloszlású hulladékok, pl. hulladékból előkezeléssel kinyert másodlagos tüzelőanyag (RDF) és szennyvíziszapok égetésére.
Pirolízis: gyűjtőfogalom oxigénmentes körülmények közt végzett gáztalanítás pirolízis gázok és szilárd (pirolízis-) koksz keletkezik. pirolízis gáz fűtőértéke TSZH-ból 5 és 15 MJ/m3 tüzelőanyag fűtőértéke 15 és 30 MJ/m3 lépései: - kokszosítás (svélezés): Gáz elállítása a hulladék illékony részecskéiből, 400-600C -on - pirolízis: hulladék szerves molekuláinak hőbontása 500-800C -on, melynek eredményeként gáznemű és szilárd frakció jön létre - kigázosítás: a pirolízis-kokszban maradó szén átalakítása folyamatgázzá 800-1000C -on, gázosodást segít anyag (pl. levegő vagy gáz) jelenlétében égetés: a kapcsolódó technológiától függően a gázt és a pirolízis kokszot tűztérben elégetik.
Moduláris rendszerek: szelektív hulladék égetés kisebb létesítményekben bizonyos előkezelésben részesült hulladékok célzott elégetését végzik (TSZH, nem veszélyes ipari hulladékok, stb.) részben pirolitikus rendszer Forgódobos kemence: szinte bármilyen hulladék égethető szennyvíziszapok, kórházi hulladékok működési hőmérséklet 500-1450 C