VI MIĘDZYNARODOWE FORUM GOSPODARKI ODPADAMI EFEKTYWNOŚĆ GOSPODAROWANIA ODPADAMI VI-TH INTERNATIONAL WASTE FORUM EFFICIENCY OF WASTE MANAGEMENT POZNAŃ LICHEŃ STARY, MAJ/CZERWIEC 2005 Iwona MAĆKÓW, Henryk MAŁYSA, Marta SEBASTIAN, Ryszard SZPADT Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechnika Wrocławska 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27 Institute of Environment Protection Engineering Wrocław University of Technology 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27 ZMIENNOŚĆ SKŁADU I WŁAŚCIWOŚCI ODPADÓW KOMUNALNYCH MIASTA WROCŁAWIA W LATACH 1992-2004 VARIATION OF COMPOSITION AND PROPERTIES OF WROCŁAW MUNICIPAL WASTE IN YEARS 1992-2004 Presented are some results of studies on material and chemical composition as well as on physical and technological properties of municipal (mainly household) waste generated in Wrocław in years 1992--2005. Some important trends in contents of main components like fines, organics and packagings were observed. The modified methodology of waste analysis SWA-Tool was in use in last waste sampling campaign in years 2004/05. 1. Wstęp W Ustawie o odpadach [3] zdefiniowano odpady komunalne jako powstające w gospodarstwach domowych, a także odpady niezawierające odpadów niebezpiecznych pochodzące od innych wytwórców, które ze względu na swój charakter lub skład są podobne do odpadów powstających w gospodarstwach domowych. Odpady komunalne mają specyficzny charakter zmieniający się w zależności od wielu czynników, takich jak: rodzaj zabudowy, nasycenie terenu obiektami usługowymi oraz innymi obiektami niemieszkalnymi, wyposażenie techniczne i sanitarne budynków (szczególnie sposób ogrzewania). Istotny wpływ na skład tych odpadów mają też m.in.: stan zamożności mieszkańców, prowadzone selektywne zbieranie surowców wtórnych oraz kompostowanie przydomowe, a także pory roku. Ze składem materiałowym odpadów wiążą się w bezpośredni sposób ich właściwości. Każdy ze składników charakteryzuje się bowiem określoną wilgotnością, zawartością substancji organicznej, a także wartością ciepła spalania.
I. MAĆKÓW, H.MAŁYSA, M. SEBASTIAN, R.SZPADT W niniejszym artykule wykorzystano wyniki badań składu oraz właściwości odpadów komunalnych Wrocławia (głównie odpadów domowych) prowadzonych w latach 1992-2005. 2. Metody badań Polska Norma Odpady komunalne stałe. Oznaczanie składu morfologicznego [2] wyodrębnia 10 podstawowych składników odpadów komunalnych. Nie przewiduje ona badań składu materiałowego oraz fizyko-chemicznego poszczególnych frakcji granulometrycznych oraz materiałowych. W badaniach odpadów komunalnych Wrocławia stosowano od roku 1992 własną rozszerzoną metodologię, która pozwala na uzyskanie bardziej szczegółowych wyników, przydatnych zwłaszcza do projektowania instalacji sortowania i mechaniczno-biologicznego oraz termicznego unieszkodliwiania zmieszanych odpadów komunalnych. Badano skład fizyczno-chemiczny poszczególnych frakcji sitowych (< 10 mm, 10-40 mm, 40-100 mm i > 100 mm) oraz materiałów z nich wydzielonych. Ze względu na znaczną zmienność składu i właściwości odpadów komunalnych, zależną od miejsca, jak i czasu wytwarzania, w celu uzyskania wiarogodnych wyników przeprowadzono badania składu w 4 cyklach z uwzględnieniem zarówno pór roku (okresów grzewczych), jak i rodzaju zabudowy. W latach 2004-2005 wykonano badania składu odpadów komunalnych Wrocławia z wydzieleniem frakcji <10 mm, 10-20 mm, 20-40 mm, 40-80 mm, 80-100 mm oraz > 100 mm w czterech seriach [3] : wiosna (W), lato (L), jesień (J), zima (Z). W każdej z serii badano odpady z trzech środowisk Wrocławia, różniących się ze względu na strukturę zabudowy oraz standard wyposażenia mieszkań: 1. Środowisko 1-nowe osiedla z zabudową wielorodzinną, centralny system ogrzewania, 2. Środowisko 2-centrum miasta, stara i nowa zabudowa, mieszany system ogrzewania (centralne i indywidualne), 3. Środowisko 3- zabudowa rozproszona, peryferyjna, podmiejska, jedno- i wielorodzinna, ogrzewanie lokalne gazowe i węglowe (koksowe). Rys 1. Przesiewanie odpadów na sitach ręcznych Fig. 1. Screening of waste using hand sieves
ZMIENNOŚĆ SKŁADU I WŁAŚCIWOŚCI ODPADÓW KOMUNALNYCH M. WROCŁAWIA W LATACH 1992-2004 W seriach wiosennej i letniej dzielono odpady na 4 frakcje, w seriach jesiennej i zimowej na 6 frakcji poprzez sortowanie na sitach ręcznych (Rys 1 ). Frakcje >100 mm i 40-100 mm z serii W i L oraz frakcje >100 mm, 80-100 mm i 40-80 mm z serii J, Z były dzielone na 34 podkategorie, frakcje 10-40 mm z serii W, L oraz frakcja 20-40 mm z serii J i Z dzielono na 11 kategorii. Każda z kategorii wydzielonych poprzez ręczne sortowanie była ważona. Kategorie oraz podkategorie były zgodne z metodologią SWA-Tool, opracowaną w ramach projektu europejskiego [1] tabela 1. Tabela 1. Kategorie odpadów, zgodnie z metodologią SWA-Tool Table 1. Waste categories according to SWA-Tool methodology KATEGORIA GŁÓWNA PODKATEGORIA Odpady kuchenne, stołówkowe uleg. biodegradacji ORGANIKA DREWNO PAPIER I TEKTURA Odpady z ogrodów/parków uleg. biodegradacji Inne odpady ulegające biodegradacji Drewno nie poddawane obróbce Drewno poddawane obróbce Papier/tektura niebiodegradowalne Papier/tektura opakowaniowe Gazety Pozostałe papier tektura nie opakowaniowe Woreczki z tworzyw - opakowaniowe Woreczki z tworzyw -nieopakowaniowe TWORZYWA SZTUCZNE SZKŁO TEKSTYLIA METALE ODPADY NIEBEZPIECZNE Butelki/słoiki z tworzyw opakowaniow Pozostałe opakowania z tworzyw Nieopakowania z tworzyw Opakowania szklane-białe Opakowania szklane-brązowe Opakowania szklane-inne Szkło nieopakowaniowe Odzież Tekstylia inne niż odzież Opakowania żelazne Opakowania nieżelazne Inne odpady żelazne Inne odpady nieżelazne Baterie/Akumulatory Pozostałe odpady niebezpieczne
I. MAĆKÓW, H.MAŁYSA, M. SEBASTIAN, R.SZPADT Opakowania wielomateriałowe Nieopakowaniowe odpady wielomateriałowe WIELOMATERIAŁOWE INERTNE INNE KATEGORIE Odpady sprzętu elektrycznego i elektronicznego Gleba i kamienie Pozostałe inertne Pieluchy Odpady z ochrony zdrowia/biologiczne Pozostałe kategorie Standardowa metodologia SWA-Tool zakłada sortowanie odpadów tylko przez 2 sita 40 mm i 10 mm. Dla uzyskania lepszego obrazu składu odpadów zmodyfikowano ją, dodając sito 100 mm w serii wiosennej i letniej oraz dodatkowo sita 80 mm i 20 mm w seriach jesiennej i zimowej. Schemat przebiegu analiz dla serii jesiennej i zimowej przedstawiono na rysunku 2. SITO 100mm <100 SITO <80 SITO <40 SITO <20 SITO 80mm 40mm 20mm 10mm >100 80-100 40-80 20-40 10-20 <10 34 PODKATEGORIE 11KATEGORII SORTOWANIE RĘCZNE WAGA Rys 2.Schemat sortowania odpadów Fig.2.Waste sorting scheme 3. CHARAKTERYSTYKA ODPADÓW KOMUNALNYCH Zestawienie wyników badań składu materiałowego odpadów komunalnych Wrocławia w latach 1992-2004 zawiera rys. 3 [4,5]. W okresie tym zaobserwowano znaczne zmiany w składzie odpadów, tj. : zmniejszanie się zawartości frakcji drobnej (< 10 mm) i średniej (10-40 mm), które stanowiły łącznie 50-60 % w latach 1992/93 oraz 30-40 % w latach 2004/05, istotny wzrost zawartości szkła (od ok. 4,5 % w latach 92-95 do ok. 11% w 2004 roku), co jest związane ze wzrostem ilości opakowań szklanych, w tym jednorazowego użytku znaczny wzrost zawartości tworzyw sztucznych, głównie opakowań jednorazowego użytku, niewielkie fluktuacje zawartości papieru,
ZMIENNOŚĆ SKŁADU I WŁAŚCIWOŚCI ODPADÓW KOMUNALNYCH M. WROCŁAWIA W LATACH 1992-2004 wzrost zawartości odpadów biologicznie rozkładalnych w latach 2004/05 w porównaniu do roku 1992, kosztem ich zmniejszenia we frakcji 10-40 mm, papier tworzywa szt. tekstylia metale kuchenne i szkło ogrodowe inne f rakcja 0-10 mm frakcja 10-40 mm zima 2004/05 jesień 2004 lato 2004 wiosna 2004 zima 1995/96 jesień 1995 wiosna 1993 zima 1992/93 lato 1992 0% 20% 40% 60% 80% 100% pozostałe bio Rys.3.Skład odpadów Wrocławia w latach 1992-2005 Fig.3. Waste composition in Wroclaw in 1992-2005 Zaobserwowano także istotną, utrzymującą się przez cały okres pomiarów zmienność składu materiałowego odpadów w poszczególnych porach roku, w szczególności: największe ilości odpadów kuchennych i ogrodowych występowały latem i jesienią, w seriach zimowej i wiosennej stwierdzono największe ilości frakcji <10 mm. organika papier i tektura tworzywa sztuczne szkło inertne inne frakcja frakcja 10-20 mm >10 mm środowisko 3 tekstylia metale niebezpieczne wielomateriałowe środowisko 2 środowisko 1 0% 20% 40% 60% 80% 100% Rys.4. Średni skład odpadów z różnych typów zabudowy Fig. 4. Average composition of wastes from various residential structures
I. MAĆKÓW, H.MAŁYSA, M. SEBASTIAN, R.SZPADT Wpływ rodzaju zabudowy na skład materiałowy odpadów przedstawiono na rys. 4, dla średnich składów odpadów z poszczególnych środowisk z czterech serii pomiarowych lat 2004/05, na którym wykazano, że: odpady biodegradowalne przeważały we wszystkich środowiskach, jednakże najwięcej było ich w środowisku 3 (domy z ogrodami), w środowisku 1 zaobserwowano największą ilość papieru, natomiast w środowisku 2 odpadów inertnych, co może mieć związek z rodzajem ogrzewania mieszkań, zawartości odpadów wielomateriałowych, drewna i metali były zbliżone we wszystkich środowiskach, zawartość frakcji drobnej była największa w odpadach ze środowiska 2, a najmniejsza w odpadach ze środowiska 1. W zakres badań właściwości odpadów komunalnych Wrocławia wchodziły m.in. następujące oznaczenia, charakteryzujące właściwości paliwowe odpadów: wilgotność, % -dla wszystkich frakcji sitowych oraz dla wybranych składników, masa organiczna, % sm - dla wszystkich frakcji sitowych oraz dla wybranych składników, ciepło spalania, MJ/kg sm- dla wybranych składników odpadów. 80 60 40 20 0 Wilgotność, % <10 10-40 40-80(100) 100 80 60 40 20 0 Masa organiczna, %sm <10 10-40 40-80(100) Wiosna Lato Jesień Zima Wiosna Lato Jesień Zima a) b) Rys 5. Wilgotność a) i masa organiczna b) poszczególnych frakcji odpadów komunalnych Fig.5. Moisture a) and organic matter b) content of particular municipal waste fractions Na rysunku 5 przedstawiono średnie wilgotności i zawartości substancji organicznych odpadów ze wszystkich serii z lat 2004/05 (dla serii wiosennej i letniej przedstawiono wyniki z uwzględnieniem frakcji <10, 10-40, 40-100 mm dla serii jesiennej i zimowej <10, 10-40 oraz 40-80 mm). Rysunek 6 zawiera wyniki analiz wilgotności, masy organicznej i ciepła spalania wybranych palnych składników odpadów z serii jesiennej 2004 roku. Największe zróżnicowanie wilgotności i zawartości substancji organicznej w okresie rocznym wykazuje frakcja najdrobniejsza. Frakcja ta charakteryzuje się jednocześnie najniższą wilgotnością i zawartością składników organicznych, najwyższą wilgotność wykazuje frakcja 10-40 mm bogata w odpady biodegradowalne. Najwyższą zawartość substancji organicznej wykazuje frakcja 40-80 (100) mm, zawierająca najwięcej składników palnych (papieru i tworzyw sztucznych).
ZMIENNOŚĆ SKŁADU I WŁAŚCIWOŚCI ODPADÓW KOMUNALNYCH M. WROCŁAWIA W LATACH 1992-2004 120 100 Ciepło Spalania, MJ/kg sm Uw odnienie % Masa organiczna % 80 % 60 40 20 0 papier bezgatunkowy 80-100 papier opakowaniowy >100 papier bezgatunkowy 40-80 papier bezgatunkowy >100 Papier bezgatunkowy gazety+papier niebiodegradowalny Liście papier opakowaniowy 80-100 tekstylia 80-100 + >100 papier opakowaniowy 40-80 butelki PET >100 folie nieopakowaniowe >100 folie nieopakowaniowe 80-100 opakowania z tworzyw szt. 40-80 folie opakowaniowe 80-100 folie opakowaniowe >100 Rys 6. Właściwości wybranych składników odpadów komunalnych Wrocławia z serii jesiennej Fig.6. Properties of selected fractions of municipal waste from Wrocław in autumn campaign 4. PODSUMOWANIE Wykonane analizy odpadów komunalnych wykazały znaczące zmiany ich składu frakcyjnego i materiałowego na przestrzeni lat 1992-2005. Wykazano także utrzymujące się nadal zróżnicowanie składu odpadów, wynikające z typu zabudowy miejskiej, a także pory roku. Duża zmienność charakterystyk odpadów uzasadnia potrzebę wykonywania badań odpadów przed projektowaniem instalacji ich przetwarzania. Metodyka badań odpadów wg PN -93/Z-15006 jest przestarzała i nie zapewnia uzyskania informacji niezbędnych do kompleksowej oceny składu materiałowego i frakcyjnego odpadów dla potrzeb projektowania instalacji ich odzysku i unieszkodliwiania. Bibliografia [1] Development of a methodological tool to enhance the precision and the comparability of solid waste analysis data. Deliverable 8 Demonstration Part, Methodology for the analysis of solid waste (SWA-Tool), European Commission, Projekt nr EVK4-CT-2000-00030, 2001-2004.
I. MAĆKÓW, H.MAŁYSA, M. SEBASTIAN, R.SZPADT [2] Polska Norma PN-93/ Z-15006 Odpady komunalne stałe. Oznaczanie składu morfologicznego. [3] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach (Dz. U.01.62.628). [4] Szpadt R., i inni, Badania odpadów komunalnych m. Wrocławia dla wyboru optymalnego rozwiązania ich utylizacji. Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Raport serii SPR nr 17/93, Wrocław, 1993. [5] Marcinkowski T., Słomka W., Charakterystyka odpadów komunalnych w aglomeracji wrocławskiej. Mat. V konf. nauk.-techn. Gospodarka Odpadami Komunalnymi, Koszalin-Kołobrzeg, 1997. Niniejszy referat powstał częściowo w ramach prac nad projektem oznaczonym kodem EVK4-CT-2002-00087 LCA-IWM, zatytułowanym: The Use of Life Cycle Assessment Tool for the Development of Integrated Waste Management Strategies for Cities and Regions with Rapid Growing Economies, finansowanym przez EC 5 th Framework Programme. Pomimo, że projekt jest finansowany przez Komisję Europejską, treść niniejszego referatu wyraża stanowisko partnerów uczestniczących w realizacji projektu i niekonieczne jest zgodna z opinią UE.