Ryszard Szpadt Poznań, 26.11.2009
Wymagania dotyczące składowania odpadów ulegających biodegradacji Ograniczenie masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji kierowanych do składowania do nie więcej niż : 75% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji - do dnia 31 grudnia 2010 r., 50% - do dnia 31 grudnia 2013 r., 35% - do dnia 31 grudnia 2020 r. w stosunku do masy tych odpadów wytworzonych w 1995r. Cele te przyjęto w Kpgo 2010. Kryteria dopuszczania odpadów o kodach 19 08 (05, 12, 14), 19 12 12 oraz z grupy 20 do składowania na składowisku odpadów od 1 stycznia 2013 r. Lp. Parametr Wartość graniczna 1 Ogólny węgiel organiczny (TOC) 5 % suchej masy 2 Strata przy prażeniu (LOI) 8 % suchej masy 3 Ciepło spalania do 6 MJ/kg sm
Rzeczywista wymagana redukcja składowania odpadów biodegradowalnych małe i duże miasta, wsie, wg KPGO 2010 (kg/ma i %) duże miasta 2010 2013 małe miasta wsie duże miasta małe miasta wsie masa odpadów biodegrad. dopuszczalne składowanie 224,5 206,3 78,7 230,2 211,4 80,7 116,25 116,25 35,30 77,50 77,50 23,50 wymagana redukcja składowania 108,25 48,2% 90,05 43,7% 43,4 55,2% 152,7 66,3% 133,9 63,3% 57,2 70,9%
Efekty ograniczenia składowania odpadów ulegających biodegradacji w krajach europejskich Państwo 2006 / 2010 2009 / 2013 2016 / 2020 Austria Tak Tak Tak Dania Tak Tak Tak Francja Tak Tak Nie Niemcy Tak Tak Tak Holandia Tak Tak Tak Szwecja Tak Tak Tak Włochy Tak? Nie Irlandia Nie Nie Nie Hiszpania*? Nie Nie Wielka Brytania* Nie Nie Nie
Metody przetwarzania odpadów ulegających biodegradacji Z polskiego punktu widzenia pierwszeństwo powinny mieć te metody, które: - zapewnią osiągnięcie wymaganych poziomów redukcji składowania odpadów ulegających biodegradacji, - przyczynią się do możliwie największego poziomu wytwarzania energii jako energii ze źródeł odnawialnych, - zapewnią osiągnięcie wymaganych parametrów odpadów do składowania na składowiskach, - zapewnią ograniczenie składowania odpadów, w tym zwłaszcza składowanie odpadów biodegradowalnych.
Metody przetwarzania odpadów ulegających biodegradacji Technologie zalecane: - spalanie z odzyskiem energii elektrycznej i cieplnej, - wytwarzanie paliw zastępczych z bioodpadów i innych odpadów biodegradowalnych do odzysku energii elektrycznej i cieplnej, w tym metodą biologicznego suszenia, - fermentacja metanowa odpadów zbieranych selektywnie, a także wysortowanej mechaniczne frakcji rozkładalnej, z odzyskiem energii biogazu oraz dodatkową tlenową stabilizacją fermentatu dla uzyskania kompostu. Wytwarzanie kompostu z bioodpadów zbieranych selektywnie, a także stabilizatu w tlenowych procesach mechaniczno-biologicznych są mniej korzystnymi rozwiązaniami. LCA pokazuje przewagę spalania i fermentacji metanowej nad innymi rozwiązaniami przetwarzania odpadów komunalnych.
System gospodarki odpadami ulegającymi biodegradacji Zbieranie Odpady komunalne Odpady pozostałe Frakcje zbierane selektywnie Region > 300,000 Mk Region > 150,000 Mk Bioodpady (ogrodowe /kuchenne) Odpady opakowaniowe Termiczne przekształcanie Mechaniczno-Biologiczne Przetwarzanie (MBP) Biologiczne przetwarzanie Sortownie Kompost Surowce
Selektywne zbieranie odpadów surowcowych ulegających biodegradacji Zawartości w odpadach: papier, tektura ( 11% miasta, 6,2% wsie) tekstylia naturalne ( 1,9% i 1,1% ) wielomateriałowe ( 0,9% i 0,7% ) Gdy maks. 50% zbierania selektywnego łącznie maks. 7% w odpadach miejskich i 4% w odpadach wiejskich Wymagania dla selektywnego zbierania wszystkich odpadów KPGO 2010-10% w 2010, 20% w 2018 Nowa dyrektywa ramowa o odpadach: - 50% wtórnego użycia i recyklingu papieru w 2020 r.
Selektywne zbieranie bioodpadów do recyklingu organicznego Odpady z publicznych terenów zielonych maks. 10-20 kg/m rok łatwe do zebrania selektywnego i przetworzenia (nawet 80-90% odpadów wytwarzanych) Odpady ogrodowe trudniejsze do zebrania selektywnego odrębny system zbierania w workach dla terenów peryferyjnych Odpady kuchenne bardzo trudne i kosztowne zebranie w miastach, odpady łatwo zagniwające, wydzielające uciążliwe odory, niestabilne w krajach o zaawansowanych systemach zbierania selektywnego zbiera się nie więcej niż. ok. 50% masy odpadów kuchennych
Instalacje mechanicznobiologiczne Stanowią kombinację różnych procesów jednostkowych zintegrowanych w jeden ciąg technologiczny, łączący przetwarzanie mechaniczne i biologiczne. Stosowane dla zmieszanych odpadów komunalnych, pozostałych po selektywnym zbieraniu frakcji materiałowych do recyklingu, w tym recyklingu organicznego.
Klasyfikacja procesów mechaniczno-biologicznych Odpady zmieszane Odpady zmieszane Wstępna obróbka mechaniczna Wstępna obróbka mechaniczna Frakcja niskokaloryczna Frakcja wysokokaloryczna Biologiczne suszenie Stabilizacja biologiczna Wytworzenie paliwa Wtórna obróbka mechaniczna Wtórna obróbka mechaniczna Odzysk energii Składowanie Odzysk Odzysk, skład owanie Odzysk Składowanie Odzysk energii
MBP - przykład Zmieszane odpady komunalne pozostałe po selektywnym zbieraniu, (20 03 01) Zasobnia Separator elektromagnetyczny Złom żelazny (19 12 02) Wydzielanie: odpadów wielkogab. (19 12 12) odpadów niebezpiecznych (19 12 11*, 15 01 10*, 15 01 11*) surowców wtórnych (19 12 01... 19 12 08, 15 00 01 15 00 09) Frakcja < 20 mm (19 12 12) Sortowanie mechaniczne Frakcja 20 80 (100) mm 0 80 (100) mm (19 12 12) Frakcja > 80 mm Frakcja > 100 mm (19 12 12) Kabina sortownicza Separator elektromagnetyczny Złom żelazny (19 12 02) Stabilizacja biologiczna w pryzmach Biostabilizacja I o Reaktor zamknięty Biostabilizacja II o Dojrzewanie w pryzmach Rozdrabnianie Separator powietrzny Inne odpady (19 12 12) Stabilizat (19 05 99, 19 05 03) (19 05 03) (19 05 99) Składowisko D5 Oczyszczanie mechaniczne R14 (19 05 03) R10 (19 05 01) Paliwo zastępcze (19 12 10) R1
MBP - suszenie Zmieszane odpady komunalne pozostałe po selektywnym zbieraniu (20 03 01) Zasobnia Separator elektromagnetyczny Wydzielanie: odpadów wielkogab. (19 12 12) odpadów niebezpiecznych (19 12 11*, 15 01 10*, 15 01 11*) surowców wtórnych (19 12 01... 19 12 08, 15 00 01... 15 00 09) Złom żelazny (19 12 02) Wstępne rozdrabnianie <100 mm Reaktor biologicznego suszenia Separator części lekkich i ciężkich, drobnej frakcji mineralnej Rozdrabnianie Peletowanie, brykiet owanie części lekkie, palne 19 12 10 Składowisko Separacja Części ciężkie i mineralne: 19 12 12 19 12 09 Paliwo luzem (19 12 10) Paliwo w peletach lub brykietach (19 12 10) Metale nfe (19 12 03) Szkło (19 12 05) R1
Obróbka mechaniczna Obróbka mechaniczna - uwolnienie i rozluźnienie odpadów, rozdzielenie na różne frakcje granulometryczne i materiałowe, a także wydzielenie składników przeszkadzających i zanieczyszczających Zależnie od miejsca prowadzonej obróbki: obróbka wstępna (zgrubna) obróbka wtórna (dokładna)
Sortowanie odpadów zmieszanych w instalacji MBP Nie jest celem samym w sobie, Nie jest stosowane wyłącznie w celu wydzielenia surowców do recyklingu, Nie jest metodą stosowaną dla odniesienia efektów finansowych w wyniku sortowania surowców, które wydziela się w ilości maks. 5-6% masy odpadów, Głównym celem jest wydzielenie frakcji granulometrycznych i materiałowych do dalszego przetwarzania w procesach biologicznych (stabilizacja tlenowa i beztlenowa) i termicznych (wytwarzanie paliwa zastępczego lub frakcji grubej do spalania)
Sortowanie mechaniczno-ręczne
Skład granulometryczny odpadów (zawartość ziarn wraz z mniejszymi), % masy odpadów udziały frakcji ziarnowych w całej masie odpadów, % masy 120 100 80 60 40 20 0 miasto wieś region 0 50 100 150 200 250 300 350 średnice ziarn, mm udziały frakcji ziarnowych w całej masie odpadów, % masy 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 miasto wieś region 0 20 40 60 80 100 120 średnice ziarn, mm
Skład materiałowy frakcji granulometrycznych odpady z miasta Udział składników we frakcji, % masy frakcji 100% 80% 60% 40% 20% 0% >100 60-100 40-60 <40 <60 <100 20-60 20-100 Cała < 10 mm 10-20 mm Inne Inertne Wielomat. Niebezp. Metale Tekstylia Szkło Tw. szt. Papier Drewno Frakcja, mm Kuch.+ ogr.
Skład materiałowy frakcji granulometrycznych odpady ze wsi Udział składników we frakcji, % masy frakcji 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% >100 60-100 40-60 <40 <60 <100 20-60 20-100 Frakcja, mm Cała < 10 mm 10-20 mm Inne Inertne Wielomat. Niebezp. Metale Tekstylia Szkło Tw. szt. Papier Drewno Kuch.+ ogr.
Udziały składników biodegradowalnych we frakcjach granulometrycznych jako % całej masy odpadów składniki biodegradowalne, % całej masy odpadów 70 60 50 40 30 20 10 0 miasto wieś region <10 10-20 20-40 40-60 60-100 >100 Suma granulacja, mm składniki biodegradowalne, % całej masy odpadów 18 16 14 12 10 8 6 4 2 miasto wieś region 0 <10 10-20 20-40 40-60 60-100 >100 granulacja, mm
Rozkład udziałów składników biodegradowalnych we frakcjach granulometrycznych jako % całej masy składników biodegradowalnych udział w całkowitej masie biodegradowalnych, % masy 120 100 80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 średnice ziarn, % udział w całkowitej masie biodegradowalnych, % masy miasto wieś region 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 średnice ziarn, mm miasto wieś region
Rozkład udziałów składników biodegradowalnych we frakcjach granulometrycznych jako % całej masy składników biodegradowalnych udział w całej masie składników biodegradowalnych 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% miasto wieś region >100 60-100 40-60 20-40 10-20 <10
Zawartości odpadów ulegających biodegradacji we frakcjach granulometrycznych (suma wraz z mniejszymi frakcjami), jako % całej masy odpadów składniki biodegradowalne, % całej masy odpadów 70 60 50 40 30 20 10 0 25 20 15 10 5 0 miasto wieś region 0 50 100 150 200 250 300 350 średnica ziarn, mm 50 45 40 35 30 składniki biodegradowalne, % całej masy odpadów 0 20 40 60 80 100 120 średnica ziarn, mm miasto wieś region
Podział procesów biologicznego przetwarzania - jednolite nazewnictwo procesów biologicznych Procesy biologiczne - tlenowe (kompostowanie) i beztlenowe (fermentacja metanowa) - przeznaczone są do przetwarzania czystych, zbieranych selektywnie odpadów ulegających biodegradacji, pochodzenia komunalnego oraz przemysłowego. Produkt stały procesu nie będzie już odpadem, gdy spełniać będzie kryteria jakościowe dla nawozów organicznych lub środków wspomagających uprawę roślin. kompostowanie - proces recyklingu organicznego (R3), którego głównym celem jest wytworzenie kompostu fermentacja metanowa - proces recyklingu organicznego (R3), którego głównym celem jest wytworzenie biogazu oraz przefermentowanego produktu fermentatu (najczęściej kombinacja z dodatkowym kompostowaniem fermentatu wytworzenie kompostu D8-R3).
Podział procesów biologicznego przetwarzania - jednolite nazewnictwo procesów biologicznych Procesy mechaniczno-biologicznego przetwarzania (MBP) są przeznaczone głównie do przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych (pozostałych po selektywnym zbieraniu frakcji do odzysku, w tym recyklingu) w celu ich przygotowania do: ostatecznego składowania, procesów odzysku, w tym odzysku energii, lub termicznego unieszkodliwiania (suszenie biologiczne). Kombinacja procesów R15 D8 R15 Produkt stały nie spełnia wymagań dla nawozów organicznych lub środków wspomagających uprawę roślin, ale po spełnieniu określonych wymagań może być poddany odzyskowi lub unieszkodliwianiu.
Podział procesów biologicznego przetwarzania - jednolite nazewnictwo procesów biologicznych Procesy MBP mogą być realizowane w warunkach tlenowych i beztlenowych: tlenowa stabilizacja - proces biologicznego unieszkodliwiania odpadów w warunkach tlenowych, w wyniku którego wytworzony zostanie nowy odpad stabilizat (D8), fermentacja metanowa - proces biologicznego unieszkodliwiania odpadów w warunkach beztlenowych, w wyniku którego wytworzony zostanie biogaz oraz nowy odpad stabilizat (D8).
Proces MBP beztlenowo-tlenowy W przypadku MBP beztlenowotlenowego: proces beztlenowy w I stopniu, proces tlenowy w II stopniu, uzyskuje się stabilizat spełniający wymagany stopień ustabilizowania, a po oczyszczeniu przydatny do odzysku, nie ma praktycznej możliwości wytworzenia nawozu organicznego lub środka wspomagającego uprawę roślin spełniającego wymagania przepisów o nawozach i nawożeniu. Obróbka mechaniczna Proces beztlenowy Proces tlenowy
Określenie wymagań odnośnie do rodzajów przekształcanych odpadów Zawartość substancji organicznej min. 60% sm, jeśli celem procesu jest wytworzenie nawozów organicznych, zawierających substancję organiczną w ilości > 30% sm, min. 40% sm, gdy celem procesu jest wytworzenie środków wspomagających uprawę roślin lub biologiczne unieszkodliwianie odpadów, Wilgotność 45-60% (maks., 70% gdy przetwarzane są odpady o stabilnej strukturze), Zawartości składników biogennych NPK generalnie konieczne jest zachowanie we wszystkich mieszankach odpadów do biologicznego przekształcania proporcji węgla organicznego do azotu i fosforu, C/N ok. 25-25, oraz C/P ok. 100. w przypadku odpadów do wytworzenia nawozów organicznych, minimalne zawartości w przetwarzanej mieszaninie azotu > 0,3% sm (gwarancja zachowania w nawozie zawartość azotu 0,3% sm), fosforu > 0,2% sm jako P 2 O 5 (gwarancja zachowania w nawozie ilości 0,2% sm jako P 2 O 5 ), potasu > 0,2% sm jako K 2 O (gwarancja zachowania w nawozie minimalnej zawartości K 2 O 0,2% sm).
Maksymalne zalecane zawartości metali w mieszaninie odpadów do kompostowania oraz dopuszczalne nawozach i środkach wspomagających ograniczenie stanowią dopuszczalne zawartości metali w nawozach organicznych i środkach wspomagających uprawę roślin (należy uwzględnić 1,5-2 krotne zatężanie metali w produkcie w stosunku do ich zawartości w mieszaninie przetwarzanych odpadów) Metal Jednostka Zawartości metali ciężkich, mg/kg sm Maksymalne zalecane w odpadach w odpadach przed biologicznym przetwarzaniem Dopuszczalne w nawozie organicznym lub środku wspomagającym uprawę roślin Nikiel, Ni mg/kg sm 40 60 Chrom, Cr mg/kg sm 65 100 Cynk, Zn mg/kg sm - - Miedź, Cu mg/kg sm - - Ołów, Pb mg/kg sm 90 140 Kadm, Cd mg/kg sm 3 5 Rtęć, Hg mg/kg sm 1 2
Wymagania BAT dla instalacji biologicznych i mechaniczno-biologicznych Nowe instalacje mechaniczno-biologicznego przetwarzania powinny spełniać wymagania BAT, a instalacje istniejące powinny być do niej dostosowywane. W Polsce brak dokumentów referencyjnych określających BAT dla instalacji biologicznych i mechaniczno-biologicznych. Dokument referencyjny BAT Waste Treatments Industries dla UE (sierpień 2006 r.) zawiera wymagania dla rozwiązań technicznych instalacji fermentacji i mechanicznobiologicznego przekształcania odpadów:
Wymagania BAT dla instalacji biologicznych i mechaniczno-biologicznych 66. Należy dostosować dopuszczalne rodzaje odpadów i procesy separacji do typu procesów biologicznego przetwarzania i możliwej do zastosowania techniki ograniczania emisji (np. z w zależności od zawartości odpadów nierozkładalnych), 67. Należy zastosować następujące rozwiązania fermentacji metanowej: ścisła integracja procesu z gospodarką wodną, recyrkulacja możliwie największych ilości ścieków do reaktora, prowadzenie procesu w warunkach termofilowych, jeśli to możliwe, mierzenie wartości TOC, ChZT, N, P i Cl- w dopływie i odpływie z reaktora, należy maksymalizować produkcję biogazu. 68. Należy ograniczać emisje pyłu, NOx, SOx, CO, H 2 S i VOC do powietrza w gazach ze spalania biogazu jako paliwa poprzez zastosowanie odpowiednich kombinacji procesów oczyszczania.
Wymagania BAT dla instalacji biologicznych i mechaniczno-biologicznych 69. Należy optymalizować mechaniczno-biologiczne przetwarzanie odpadów poprzez: stosowanie w pełni zamkniętych bioreaktorów, unikanie warunków beztlenowych podczas procesu tlenowej stabilizacji poprzez kontrolę przebiegu procesu i ilość wprowadzanego powietrza i dostosowanie napowietrzania do aktualnej intensywności biodegradacji, efektywne gospodarowanie wodą, izolowanie termiczne ścian hali biologicznej stabilizacji, minimalizację ilości wytwarzanych gazów odlotowych do 2500-8000 m 3 /Mg odpadów, zapewnienie jednorodnego składu wsadu do procesu,
Wymagania BAT dla instalacji biologicznych i mechaniczno-biologicznych recyrkulację wody poprocesowej lub osadów w ramach instalacji tlenowej stabilizacji dla wyeliminowania emisji tych wód na zewnątrz, prowadzenie ciągłego monitoringu korelacji pomiędzy kontrolowanymi parametrami biodegradacji i mierzonymi emisjami (gazowymi), minimalizację emisji amoniaku przez optymalizację składu masy, a szczególności wartości ilorazu C:N w przetwarzanych odpadach. 70. Należy ograniczyć emisje z instalacji mechanicznobiologicznej do <500-6000 j.z./m 3 dla odorów oraz do 1-20 mg NH 3 /m 3. 71. Należy ograniczać emisje do wód związków azotu.
Minimalne warunki prowadzenia procesów biologicznych i mechaniczno-biologicznych Kompostowanie: proces dwustopniowy, pierwszy stopień w reaktorze zamkniętym lub w zamkniętej hali, o czasie prowadzenia procesu min. 2 tygodnie (optymalnie 4 tygodnie), zalecany proces kompostowania dynamicznego, drugi stopień czas kompostowania od 10 tygodni do 6 tygodni, łączny czas kompostowania w obydwu stopniach min. 8 tygodni. napowietrzanie wymuszone w pierwszym stopniu, otwarte prymy z mechanicznym przerzucaniem w drugim stopniu. Fermentacja metanowa + kompostowanie fermentacja w zakresie mezofilowym przez min. 20 dni, a w zakresie termofilowym min. 12 dni. tlenowa stabilizacja (kompostowanie) przefermentowanego materiału przez min. 4 tygodnie, w tym min. 1 tydzień w reaktorze zamkniętym lub w hali, pozostałe min. 3 tygodnie w pryzmach z mechanicznym przerzucaniem.
biofiltr Stabilizacja tlenowa Reaktor zamknięty 2 tygodnie Stabilizacja w pryzmach, 6-10 tyg. powietrze Odzysk energii z biogazu biofiltr Fermentacja mezofilowa 20 d lub termofilowa 12 d Stabilizacja tlenowobeztlenowa Odwadnianie Stabilizacja tlenowa 2-4 tyg. powietrze
Proces mechaniczno-biologiczny z tlenową stabilizacją mechaniczne sortowanie zmieszanych odpadów komunalnych na frakcje granulometryczne: minimum 2 frakcje: odsiew - frakcja wysokokaloryczna; do przetwarzania na paliwo zastępcze do odzysku energii bądź do spalania w spalarni komunalnej (jeśli powstaną w Polsce), przesiew, do biologicznej stabilizacji; jednostopniowa lub dwustopniowa, zamknięta, quasi dynamiczna stabilizacja z aktywnym napowietrzaniem i ujmowaniem powietrza oraz przerzucaniem odpadów przez okres od 8 do 12 tygodni (w tym min. 2 tygodnie w zamkniętym reaktorze lub w hali), składowanie tylko pozostałości frakcji grubej, nieprzydatnej do wytworzenia paliwa, frakcji drobnej (jeśli nie będzie poddana dodatkowej stabilizacji z frakcja średnią) oraz stabilizatu (jeśli nie będzie przeznaczony do żadnego z zastosowań).
Proces mechaniczno-biologiczny z beztlenową i tlenową stabilizacją mechaniczne sortowanie zmieszanych odpadów komunalnych na frakcje granulometryczne: minimum 2 frakcje: odsiew - frakcja wysokokaloryczna; do przetwarzania na paliwo zastępcze do odzysku energii bądź do spalania w spalarni komunalnej, przesiew, kierowany do biologicznej stabilizacji; proces dwustopniowy, w pierwszym stopniu fermentacja mezofilowa lub termofilowa, w drugim stopniu jednostopniowa, zamknięta, quasi dynamiczna stabilizacja z aktywnym napowietrzaniem i ujmowaniem powietrza oraz regularnym przerzucaniem odpadów przez okres od 2 do 4 tygodni. składowanie tylko pozostałości frakcji grubej, nieprzydatnej do wytworzenia paliwa, frakcji drobnej (jeśli nie będzie poddana dodatkowej stabilizacji z frakcją średnią) oraz stabilizatu (jeśli nie
Klasyfikacja odpadów wytwarzanych w wyniku mechaniczno-biologicznego przetwarzania w Polsce Odpad wyjściowy 20 03 01 Po mechanicznym sortowaniu różne odpady z podgrupy 19 12 (w zasadzie bez 19 12 09 oraz 19 12 10), głównie frakcje różne granulometryczne o kodzie 19 12 12 (wydzielane podczas sortowania zmieszanych odpadów komunalnych, frakcje tzw. podsitowe <20 mm oraz <40 mm nie mogą być klasyfikowane jako 19 12 09 gdyż zawierają ponad 50% składników biodegradowalnych) Po obróbce frakcji grubej paliwo o kodzie 19 12 10 Po tlenowej stabilizacji frakcji średniej surowy stabilizat o kodzie 19 05 99, a po jego oczyszczeniu 19 05 03 (stabilizat) oraz 19 05 01 (zanieczyszczenia) Po beztlenowej stabilizacji frakcji średniej stabilizat o kodzie 19 06 04, a po dodatkowej tlenowej stabilizacji 19 05 03 (ewentualnie możliwe spełnienie wymagań dla kompostu lub środków wspomagających uprawę roślin)
Frakcja <10 mm Niemożliwe dokładne ręczne rozdzielenie składników - zbyt małe ich wymiary Podczas analizy ciepła spalania odpadów przyjmuje się, że cała frakcja ma charakter biodegradowalny - niskie ciepło spalania (i wartość opałowa) wskazuje, że faktyczny udział części palnych i biodegradowalnych jest stosunkowo niski. Podstawą oszacowania składników biodegradowalnych w całkowitej masie frakcji <10 mm - wartość straty prażenia lub - zawartość węgla organicznego w suchej masie i przeliczenie tej wartości na całkowitą zawartość substancji biodegradowalnej (której składnikiem są także części mineralne) z uwzględnieniem wilgotności frakcji. Badania ponad 20 prób frakcji <10 mm w roku 2008 - średnie wilgotności w poszczególnych porach roku 27-50% - średnie wartości straty prażenia 27-46% sm.
Frakcja 10-20 mm Ręczne sortowanie próbki frakcji o masie ok. 1 kg Wydzielenie tylko zanieczyszczeń mineralnych szkło, kamienie, metale, drobny gruz, żużel itp. oraz nierozkładalnych organicznych: tworzywa sztuczne, guma itp. Badania w jesieni i zimie 2008 roku - składniki ulegające biodegradacji: - w odpadach z miast ok. 88% - w odpadach z terenów wiejskich ok. 85% masy frakcji. - średnia wilgotność frakcji w porach roku 43-74%, - strata prażenia frakcji 56-72% sm. Jesień Zima Rok Zakres Średnia Zakres Średnia Średnia Miasta 83,8-96,2 92,0 69,1-94,8 83,3 87,7 Wsie 58,4-99,2 89,8 26,8-99,9 79,5 84,6
Kryteria oceny jakości produktów i odpadów procesów biologicznych i mechaniczno-biologicznych 3 grupy kryteriów: skład i właściwości fizyczne, fizyko-chemiczne i chemiczne, stan sanitarno-higieniczny (obecność wskaźników organizmów patogennych), stopień dojrzałości lub ustabilizowania, w aspekcie stosowania lub składowania.
Skład i właściwości fizyczne, fizyko-chemiczne i chemiczne Obowiązujące prawo, określa wymagany skład chemiczny tylko dla nawozów organicznych oraz środków wspomagających uprawę roślin, w których limitowane są: dopuszczalne zawartości zanieczyszczeń składników szkodliwych, minimalne wymagane zawartości składników organicznych lub nawozowych. Kryteria te dotyczą oceny jakości kompostów lub fermentatów oraz w wyjątkowych przypadkach także oczyszczonych stabilizatów. Nie zostały ustalone wymagania jakościowe dla stabilizatów nie spełniających wymagań dla nawozów organicznych i środków wspomagających uprawę roślin, a także dla innych odpadów z procesów biologicznych i mechaniczno-biologicznych, w aspekcie innych możliwości ich odzysku niż R10. W wytycznych Min. Środowiska z grudnia 2008 r. zaproponowano zasady i kryteria dopuszczenia stabilizatu do składowania.
Wymagania jakościowe dotyczące nawozów organicznych oraz środków wspomagających uprawę roślin Rozp. MRiRW z 18 czerwca 2008, Dz.U. 119, poz. 765) Parametr Jednostka nawozy Subst. organ. % sm 30 środki wspomagające Nikiel, Ni mg/kg sm 60 60 Chrom, Cr mg/kg sm 100 100 Cynk, Zn mg/kg sm - - Miedź, Cu mg/kg sm - - Ołów, Pb mg/kg sm 140 140 Kadm, Cd mg/kg sm 5 5 Rtęć mg/kg sm 2 2 Potas, K 2 O % masy 0,2 - Fosfor, P 2 O 5 % masy 0,2 - Azot, N % masy 0,3 -
Metody odzysku (oczyszczonego) stabilizatu 19 05 03 wg polskiego prawa Rozp. MŚ. nr 356 z 2006 r. w sprawie R14 poza instalacjami do rekultywacji biologicznej zamkniętego składowiska lub jego części (tzw. okrywy rekultywacyjnej), grubość warstwy zależna od nasadzeń i obsiewów Rozp. MŚ. nr 549 z 2003 r. w sprawie lokalizacji składowisk (zmiana z dnia 26.02.2009) w przypadku eksploatacji nadpoziomowego składowiska do wykonywania okrywy rekultywacyjnej (biologicznej), przy czym grubość warstwy zależna od nasadzeń i obsiewów maks. 1 m dla nasadzeń niskich i 2 m dla nasadzeń drzewiastych
Metody odzysku oczyszczonego stabilizatu 19 05 03 wg polskiego prawa Rozp. MŚ. Nr 1685 z 2007 r. w sprawie R10 rozprowadzanie na powierzchni ziemi w celu nawożenia lub ulepszania gleby ex 19 05 03 materiał po procesie kompostowania odpady stosowane równomiernie na całej powierzchni, rozprowadzanie tylko do głęb. 30 cm dawka ustalana dla każdej partii odpadu z uwagi na N i P, na podstawie badań w certyfikowanych laboratoriach wyłącznie na terenach zdegradowanych, pasach zieleni wzdłuż dróg i autostrad grunty badane co 5 lat na ph i zawartość metali ciężkich wymagania jakościowe: granulacja <40 mm, szkło i ceramika <2%, Cd<25, Cr<800, Cu<800, Ni<200, Pb<800, Zn<2500, Hg<25 mg/kg sm, zachowane standardy jakości gleby i ziemi po wprowadzeniu odpadu, zawartości metali ciężkich po wprowadzeniu do gleby wg przepisów dla osadów ściekowych
Składowanie stabilizatów Stabilizaty nie spełniające wymagań dla poszczególnych zastosowań mogą być wyłącznie składowane na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i komunalne pod warunkiem spełnienia wymagań dotyczących stopnia ustabilizowania. Stabilizaty po mechaniczno-biologicznym przekształcaniu odpadów w procesach tlenowych i beztlenowych (z dodatkową tlenową stabilizacją), jeżeli będą usuwane na składowiska, powinny spełniać wymagania określone w rozporządzeniu rozp. Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 roku w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku danego typu. Wytyczne Min. Środowiska z grudnia 2008 r. zawierają dodatkowe kryteria dotyczące oceny stopnia ustabilizowania odpadów stabilizatów przeznaczonych do składowania na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne.
Dopuszczalne granice wymywania zanieczyszczeń z odpadów przeznaczonych do składowania na składowisku odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne (wybrane parametry) Lp. Składnik Dopuszczalne wartości wymywania, w mg/kg sm Test podstawowy Ciecz/f. stała=10 dm 3 /kg Test pomocniczy Ciecz/f. stała = 2 dm 3 /kg 1 Arsen (As) 2 0,4 2 Bar (Ba) 100 30 3 Kadm (Cd) 1 0,6 4 Chrom całk. (Cr) 10 4 5 Miedź (Cu) 50 25 6 Rtęć (Hg) 0,2 0,05 7 Molibden (Mo) 10 5 8 Nikiel (Ni) 10 5 9 Ołów (Pb) 10 5 10 Antymon (Sb) 0,7 0,2 11 Selen (Se) 0,5 0,3 12 Cynk (Zn) 50 25 13 Chlorki (Cl - ) 15000 10000 14 Fluorki (F - ) 150 60 15 Siarczany (SO 4 2- ) 20000 10000 16 Rozp C org. (DOC) 800 380 17 Subst.rozpuszczone 60000 40000
Stan sanitarno-higieniczny W polskim prawie, wymagania sanitarno-higieniczne zostały jednoznacznie określone dla nawozów organicznych i środków wspomagających uprawę roślin. Kryteria te powinny być spełnione przez komposty i fermentaty, jeśli mają być zaliczone do w/w produktów. W nawozach i środkach wspomagających uprawę roślin nie mogą występować: żywe jaja pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp., Toxocara sp., bakterie z rodzaju Salmonella. Dla kompostów i oczyszczonych stabilizatów nie spełniających wymagań ustalonych dla nawozów i środków wspomagających wzrost roślin, stosowanych do odzysku (do rekultywacji terenów), a także dla stabilizatów przeznaczonych do składowania na składowisku, kryteriów higieniczno-sanitarnych w Polsce nie ustanowiono. Kryteriów takich nie ustanowiono także w innych krajach UE. Procesy stabilizacji biologicznej powinny spełniać wymagania dotyczące minimalnego czasu trwania oraz minimalnej temperatury, gwarantujące wystarczający poziom higienizacji przetworzonych produktów i odpadów (nawozów organicznych, środków wspomagających, stabilizatów).
Wymagania procesowe dla kompostowania (tlenowej stabilizacji) oraz fermentacji (wg projektu dyrektywy o bioodpadach) Sposób kompostowania Temperatura, o C Czas utrzymywania temperatury, d Liczba przerzucań masy kompostowej W pryzmach 55 2 tygodnie 5 W pryzmach 65 1 tydzień 2 W reaktorach zamkniętych 60 1 tydzień - Fermentacja termofilowa - w okresie min. 24 godzin temperatura min. 55 o C, a czas trwania procesu fermentacji nie krótszy niż 20 dni. Fermentacja w niższych temperaturach lub w krótszym czasie: odpady surowe muszą przez min. 1 godzinę być poddane wstępnej obróbce w temp. 70 o C lub odpady przefermentowane muszą przez min. 1 godzinę być poddane końcowej obróbce w temp. 70 o C lub odpady przefermentowane muszą być dodatkowo poddane kompostowaniu.
Stopień dojrzałości lub ustabilizowania, w aspekcie stosowania lub składowania Podstawa - wyniki badań procesów MBP w Niemczech Podstawowe parametry oceny stopnia ustabilizowania odpadów oraz zmniejszenia w nich zawartości składników ulegających biodegradacji - - strata prażenia lub TOC, - AT4. Biorąc pod uwagę koszty i możliwości badań odpadów i stabilizatów w polskich instalacjach MBP zaproponowano następujące podejście: - Uznaje się, że stabilizat nie zawiera już frakcji ulegających biodegradacji gdy: strata prażenia stabilizatów < 35% sm oraz TOC < 20% sm, lub ubytek masy organicznej w stabilizacie w stosunku do masy organicznej w odpadach, mierzony stratą prażenia lub TOC > 40%. - Stabilizaty spełniające jedno z tych kryteriów mogą być składowane bez ograniczeń, jeśli spełniają również wymagania dotyczące wymywalności zanieczyszczeń.
Stopień dojrzałości lub ustabilizowania, w aspekcie stosowania lub składowania Jeśli stabilizaty nie spełniają powyższych kryteriów, należy wyznaczyć faktyczny ubytek masy organicznej podczas procesu stabilizacji i obliczyć stopień redukcji składowania odpadów ulegających biodegradacji jako stosunek obliczonego ubytku masy organicznej do przyjętego poziomu odniesienia 40% ubytku. Stopień redukcji składowania odpadów ulegających biodegradacji będzie przyjmował wartości w przedziale od 0 do 100%. Podany sposób wyznaczania stopnia ustabilizowania odpadów w istniejących instalacjach mechaniczno-biologicznych należy przyjąć jako obowiązujący w latach 2008-2009. W latach 2009-2010 należy wdrażać pomiary wartości AT4 jako uzupełniającego parametru oceny stopnia ustabilizowania odpadów obok straty prażenia lub TOC. Dopuszczalną wartość parametru AT4 dla odpadów przeznaczonych do składowania ustala się wstępnie na poziomie: 15 mg O 2 /g sm do roku 2013, 10 mg O 2 /g sm po roku 2013.
Opłacalność procesów biologicznych i mechaniczno-biologicznych (1) Selektywne zbieranie bioodpadów w celu przetworzenia biologicznego na nawóz organiczny, Kompostowanie ma zastosowanie głównie dla małych instalacji (poniżej 10.000 ton/rok), fermentacja dla większych (powyżej 10.000 ton/rok), Wyższe koszty inwestycyjne fermentacji niż kompostowania, Niższe koszty operacyjne fermentacji z uwagi na przychody ze sprzedaży energii elektrycznej i certyfikatu energii ze źródła odnawialnego, Przychody ze sprzedaży kompostu niewielkie przeciętnie 20-30 zł/tonę, Redukcja składowania frakcji biodegradowalnej,
Opłacalność procesów biologicznych i mechaniczno-biologicznych (2) Procesy mechaniczno-biologiczne w celu stabilizacji frakcji biodegradowalnej przed składowaniem, wydzielenia surowców do recyklingu, wytworzenia paliwa zastępczego Korzyści MBP W wyniku stabilizacji frakcji średniej i drobnej - zmniejszenie masy odpadów składowanych do ok. 40% całkowitej masy odpadów zmieszanych, zmniejszenie objętości odpadów składowanych do ok. 30% objętości odpadów zmieszanych, zmniejszenie wymaganej pojemności składowiska o 70% w stosunku do składowania odpadów zmieszanych, Obniżenie kosztów budowy składowiska,
Opłacalność procesów biologicznych i mechaniczno-biologicznych (3) Korzyści w przeliczeniu na 1 tonę zmieszanych odpadów komunalnych: Wydzielenie z frakcji grubej ok. 5% masy odpadów zmieszanych w postaci surowców do recyklingu (wartość ok. 50 kg x 20 gr/kg = 10 zł), Wytworzenie paliwa zastępczego w ilości ok. 25% masy zmieszanych odpadów komunalnych (wartość paliwa od 0 zł do ok. 20-50 zł/tonę, 5-12,50 zł) Znaczące zmniejszenie opłaty za składowanie odpadów 40% masy początkowej oraz zmniejszenie opłaty z 104,20 zł (20 03 01) do 20,84 zł (19 05 03 oraz 19 05 99) zmniejszenie całkowitej opłaty z 104,20 zł do 0,40 x 20,84 zł = 8,34 zł tj. ponad 12-krotnie.
Frakcja gruba - odzysk surowców i wytwarzanie paliwa z odpadów Surowce niskiej jakości papier nie spełnia wymagań normy PN-EN 643:2004 Wydajność sortowania nie przekracza 50% zawartości surowców w grubej frakcji (zależna od wielkości ziarn, grubości warstwy odpadów oraz prędkości przesuwu taśmy sortowniczej), Pozostałość po sortowaniu wymaga dodatkowej obróbki dla wydzielenia odpadów niepalnych oraz rozdrobnienia odpadów palnych, Wartość opałowa uzyskanego paliwa 15-17 MJ/kg Kontrola jakości paliwa (wartość opałowa, chlor, rtęć + inne parametry zależnie od odbiorcy)
Średni skład materiałowy frakcji granulometrycznych odpady z miast, jako % całej masy odpadów Frakcja < 10 mm Frakcja 10-20 mm Inne kategorie Inertne Wielomateriałowe Odpady niebezpieczne Metale Tekstylia Szkło Tworzywa sztuczne Papier i tektura Drewno Kuchenne i ogrodowe Frakcje ( surowcowe i biodegradowalne) >100 60-100 40-60 20-40 10-20 <10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
Średni skład materiałowy frakcji granulometrycznych odpady ze wsi, jako % całej masy odpadów Frakcja < 10 mm Frakcja 10-20 mm Inne kategorie Inertne Wielomateriałowe Odpady niebezpieczne Metale Tekstylia Szkło Tworzywa sztuczne Papier i tektura Drewno Kuchenne i ogrodowe Frakcje ( surowcowe i biodegradowalne) >100 60-100 40-60 20-40 20-10 <10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Bariery stosowania MBP MBP nie jest alternatywą dla termicznego przetwarzania odpadów, jest tylko jego uzupełnieniem, Pozostałości po MBP muszą być poddane dalszemu odzyskowi lub unieszkodliwianiu w zewnętrznych instalacjach (konieczni odbiorcy odpadów przetworzonych o zdolności przyjęcia odpadów z MBP), Wysokie wymagania jakościowe dotyczące odpadów przetworzonych w MBP, trudne do spełnienia bez znaczących inwestycji, Wysokie koszty MBP, porównywalne z kosztami termicznego przekształcania odpadów,
Ograniczone możliwości odzysku paliwa Jedyny realny odbiorca cementownie, Ilości paliwa możliwe do przyjęcia przez cementownie ok. 1,2 mln ton rocznie dla poziomu substytucji ok. 50% (paliwo o wartości opałowej min. 20 MJ/kg) aktualnie odzysk energii z ok. 0,6 mln ton paliw, pozostaje tylko 0,6 mln ton, Wymagania dotyczące wartości opałowej min. 15 MJ/kg, ale korzystnie 18-20 MJ/kg nieosiągalne przez paliwa z odpadów komunalnych bez dodatku innych odpadów wysokokalorycznych, Ograniczenia transportowe cementownie zlokalizowane głównie w Polsce południowej i wschodniej
Cementownie w Polsce ( B.Środa, Paliwa alternatywne zintegrowany sposób na racjonalne wykorzystanie surowców i zagospodarowanie odpadów. Konf. Abrys, Starachowice-Radom, 6-8.05.2009)
Ograniczone możliwości odzysku stabilizatu Wyłącznie jako odzysk odpadu, Stabilizat wymaga dodatkowego oczyszczenia przed stosowaniem (odsianie części nierozłożonych przed odzyskiem na zamkniętym składowisku na warstwy rekultywacyjne) - nie są określone wymagania jakościowe Stabilizat wymaga głębokiego oczyszczenia przed stosowaniem w procesie R10 krytyczny parametr zawartość szkła poniżej 2% - konieczna dwustopniowa separacja szkła i innych części twardych.
Stabilizat
Stabilizat
Skład odpadów i stabilizatu (stabilizacja statyczna, 16-18 dni w bioreaktorze + 53-66 dni w pryzmach) Składnik Jednostka Frakcja < 50 mm Osad ściekowy Odpady zielone Mieszanina przed stabilizacją Stabilizat oczyszczony Udział % 74,74 15,41 9,85 100 - Wilgotność % 48,63 84,94 40,16 53,39 39,60 Sucha masa % 51,37 15,06 59,84 46,61 60,40 Strata praż. % sm 56,09 61,00 52,0 55,82 32,85 Nikiel, Ni mg/kg sm 6,33 14,59 4,09 6,47 24,39 Chrom, Cr mg/kg sm 27,81 23,39 24,4 30,21 39,08 Cynk, Zn mg/kg sm 557,57 832,5 520,4 549,58 1158,2 Miedź, Cu mg/kg sm 36,08 114,7 13,09 35,28 297,52 Ołów, Pb mg/kg sm 47,12 56,97 51,19 54,82 127,32 Kadm, Cd mg/kg sm 0,94 3,02 2,53 1,22 4,21 Rtęć mg/kg sm 1,07 0,97 0,16 1,13 1,22
Skład materiałowy frakcji stabilizatu z okresu zimowego / letniego (% masy frakcji) (stabilizacja statyczna, 16-18 dni w bioreaktorze + 53-66 dni w pryzmach) Składnik < 6 mm 6-25 mm 25-40 mm >40 mm Tworzywa szt. 2,20 / 2,10 2,30 / 4,10 5,40 / 6,70 n.b. / 22,10 Szkło 13,80 / 8,90 29,20 / 23,90 12,20 / 18,20 n.b. / 0,00 Kamienie, gruz 0,0 / 6,40 3,40 / 10,90 13,60 / 19,40 n.b. / 18,50 Metale - - 2,80 / 2,40 n.b. / 6,20 Inne - - - n.b. / 26,00 Oczyszczony stabilizat 84,00 / 82,60 65,10 / 61,10 66,00 / 53,30 n.b. / 27,20
Podsumowanie (1) MBP jest metodą przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych w celu wydzielenia frakcji materiałowych i granulometrycznych do składowania i odzysku surowców lub energii, MBP nie jest alternatywą dla spalania odpadów lecz metodą uzupełniającą, Powodzenie MBP jest zależne od rynku odbiorców odpadów przetworzonych, w tym zwłaszcza możliwości przyjęcia paliw przez cementownie oraz dostępności terenów do odzysku stabilizatu w procesie R10, Bardzo wysokie wymagania stawiane odpadom przetworzonym w MBP tj. paliwom do odzysku energii oraz stabilizatom do stosowania w procesie R10 ograniczają możliwości ich odzysku,
Podsumowanie (2) Składowanie stabilizatu znacząco obniża uciążliwość składowiska dla otoczenia, a także zmniejsza objętość składowiska nawet o 60-70% w porównaniu do składowania odpadów nieprzetworzonych, W przypadku zapewnienia odzysku frakcji grubej oraz pełnej stabilizacji biologicznej pozostałej frakcji niskokalorycznej uzyskuje się całkowitą redukcję składowania odpadów ulegających biodegradacji (100%) poprzez zmiany parametrów technologicznych instalacji biologicznej można kontrolować poziom stabilizacji dostosowując go do wymagań,
Podsumowanie (3) Podczas opracowywania nowej ustawy o odpadach i rozporządzeń wykonawczych do niej należy zmienić dotychczasowe nierealne zapisy rozporządzenia w sprawie kryteriów przyjęcia odpadów na składowiska (wchodzące w życie od 1.01.2013), wprowadzić wymagania dotyczące składowania stabilizatu, a także obniżyć wymagania dotyczące zawartości szkła w stabilizatach do odzysku w procesie R10.