Kompostowanie odpadów - dobry interes czy uciążliwa konieczność?

---

dr Renata Przywarska
Przewodnicząca komisji ds. Gospodarki Odpadami
przy Zarządzie Głównym PKE

NOWE TECHNOLOGIE BIOLOGICZNEGO UNIESZKODLIWIANIA ODPADÓW

 

Wprowadzenie

Szacuje się, że 35 – 40% wszystkich odpadów komunalnych w Polsce stanowi frakcja organiczna.

W kwietniu 1999r. wydana została Dyrektywa unijna o składowaniu, która wymusza na krajach członkowskich oraz kandydujących do UE, stopniowe redukowanie zawartości odpadów organicznych w składowanych odpadach do ok. 10% w 2015r. Wymóg ten określa odpowiednie działania straregiczne zmierzające do wydzielenia i unieszkodliwienia frakcji organicznej odpadów komunalnych.

Do utylizacji odpadów organicznych mogą być stosowane metody biologiczne – tlenowe (kompostowanie), beztlenowe (fermantacja) oraz ich kombinacja.

Nie wszystkie odpady nadające się do kompostowania można poddawać fermentacji.

Odpady łatwo rozkładalne biologicznie, o dużej wilgotności mogą stwarzać problemy podczas kompostowania, ponieważ prowadzą do powstawania stref beztlenowych wewnątrz kompostującego złoża.

Z ogólnej masy odpadów biologicznie rozkładalnych od ¹/₂ do ²/₃ odpadów nadaje się bardziej do fermentacji niż do kompostowania.

 

Kompostowanie odpadów organicznych.

Kompostowanie odpadów polega na niskotemperaturowym tlenowym rozkładzie substancji organicznych pochodzenia komunalnego, przemysłowego i rolniczego (biomasy) z udziałem mikroorganizmów.

Zależnie od struktury rejonu, można opracować sposób zcentralizowanego jak i zdecentralizowanego kompostowania [1].

W przeważającej liczbie przypadków korzystniejsze są koncepcje z zakładem centralnym.

Koncepcje zdecentralizowanej kompostowni mają tę przewagę, iż ze względu na niewielką zdolność przerobową zakładów (do 6,5tys. Mg/rok) okres realizacji jest o wiele krótszy i łatwiej uzyskać akceptację lokalizacji ze względu na niewielkie zapotrzebowanie terenu.

Ponadto dzięki istnieniu wielu zakładów ogólny system charakteryzuje się dużą elastycznością i różnorodnymi możliwościami jego stopniowego wprowadzania.

Najprostszą metodą jest kompostowanie w pryzmach, napowietrzanych przez przerzucanie lub sztucznie (system napowietrzania zainstalowany pod pryzmami). Konieczne jest umieszczenie pryzm w pomieszczeniach zamkniętych (odory) oraz założenie odpowiedniego systemu odprowadzania powietrza z biofiltrem.

Jest to związane ze znacznymi nakładami na budowę jak i wentylację i z konieczności ogranicza do minimum pojemność i powierzchnię halową. Metody te są opłacalne dopiero przy zdolności przerobowej powyżej 15 tys. Mg/rok. Dla zakładów o zdolności przerobowej do około 10 tys. Mg/rok opracowano metody kompostowania w boksach / kontenerach. Zdolność przerobową można zwiększyć powyżej 15 tys. Mg/rok przez zastosowanie większej ilości boksów.

Wśród technologii umożliwiających intensywny przebieg procesu kompostowania odpadów organicznych na uwagę zasługują systemy: Kneer, MUT – Herhof i MUT – Kyberferm oraz system komór tunelowych.

Oferowana przez firmę HORSTMANN kompostownia kontenerowa systemu Kneer jest jednostką funkcjonującą według zasad systemu modułowego, tzn. przepustowość kompostowni regulowana może być przez kolejne moduły kompostujące.

Jeden moduł podstawowy składa się z [2]:

• ośmiu kontenerów, w których odbywa się kompostowanie,
• jednego kontenera stacji sprężarkowej,
• jednego kontenera z centralą sterowania fazą intensywnego kompostowania,
• jednego kontenera z filtrem biologicznym,
• jednego systemu napowietrzania oraz odpowietrzania wraz z systemem rurociągów.

Do jednej centrali sterującej może być podłączonych od jednego do ośmiu modułów kompostujących, stąd wydajność roczna może być osiągana od 3 do 24 tys. Mg kompostu w jednym układzie. Dzięki wyposażeniu kontenerów w system haków ich transport nie nastręcza żadnych trudności.

Procesowi kompostowania poddawana jest organiczna frakcja odpadów komunalnych, osady z oczyszczalni ścieków i odpady zielone.

Charakterystyka parametrów procesów prowadzonych w systemie Kneer przedstawia się następująco:

• w okresie dwutygodniowej intensywnej przeróbki odpadów w hermetycznych kontenerach otrzymywany jest kompost świeży, który jest biologicznie stabilny i pozbawiony nieprzyjemnego zapachu,

• po okresie 4 do 6 tygodni przebywania w pryzmach otrzymywany jest kompost dojrzały, który cechuje się wysoką jakością i przydatnością do wykorzystania rolniczego, ogrodniczego, zieleni miejskiej, rekultywacji itp.

System MUT – Herhof [3] polega na kompostowaniu wstępnym odpadów organicznych z odpadami zielonymi w bioreaktorze.

Proces kompostowania wstępnego trwa 7 do 10 dni, a dojrzewanie kompostu 2 do 4 miesięcy. W komorze istnieją warunki do zapewnienia optymalnych parametrów procesu, dające możliwość sterowania procesem technologicznym (intensywne napowietrzanie), a także warunki dla pełnej jego hermetyzacji (komora zamknięta, biofiltr, obieg zamknięty odcieków). Zachowane są również reżimy temperaturowe procesu (70^oC). Redukcja masy dochodzi od 25 do 35%.

W dotychczasowej technice napowietrzania kompostowanej masy stosowano wymuszony nadmuch powietrza od dołu ku górze. Zaletą tej techniki jest stałe wywołane ruchem powietrza spulchnianie, natomiast wadą – osuszanie zwłaszcza dolnych warstw kompostowanej masy.

Nowe rozwiązanie w tym zakresie: system odsysająco – interwałowy (podciśnieniowy) opatentowała firma MUT – Stockerau nadając mu nazwę MUT – Kyberferm [4].

Powietrze przepływa przez kompostowany materiał od góry ku dołowi, co ułatwia nasycanie osadu wilgocią i równomierne jego napowietrzanie.

Ilość bioreaktorów, bioboksów lub kontenerów uzależniona jest od dziennej ilości przyjmowanego materiału wsadowego i czasu trwania intensywnego dojrzewania (standard – 21 dni). Sterowanie procesem odbywa się przy pomocy komputera, którego zadaniem jest kontrolowanie intensywności napowietrzania, wilgotności materiału wsadowego, jego temperatury, ilości przepływającego powietrza w każdej fazie prowadzonego procesu.

Kompostowanie tunelowe rozpoczyna się wstępną obróbką materiału organicznego. Po załadowaniu na przenośnik kanałowy, poprzez przenośnik wznoszący materiał podaje się do kabiny sortowniczej (oddzielenie metali i materiałów zakłócających proces) [5]. Następnie sito bębnowe rozdziela masę na dwie frakcje, z których frakcja powyżej 60mm poddawana jest rozdrobnieniu. Dodaje się gałęzie i inne materiały poprawiające strukturę masy organicznej.

Biomasa przez układ przenośników automatycznych zostaje wprowadzona do tuneli. Po hermetycznym zamknięciu bram, kontrolę nad procesem przejmuje komputer nadzorując optymalne warunki kompostowania.

Intensywne kompostowanie w komorach tunelowych trwa 7 do 14 dni, a następnie układ zabieraków połączony z przenośnikami opróżnia komorę i przesyła świeży kompost pod wiatę dojrzewania.

Końcowym etapem jest przygotowanie kompostu do celów handlowych (odsiew pozostałych zanieczyszczeń, przesiewanie na różne frakcje).

Duża wydajność tego typu kompostowania pozwala na zastosowanie w kompostowniach centralych.

Technologia kompostowania jest ciągle doskonalona w kierunku intensyfikacji procesu oraz uzyskania kompostu bezpiecznego ekologicznie, wysokiej jakości i o szerokim zastosowaniu.

Komposty produkowane z selektywnie zbieranych bioodpadów zawierają od 5 do 10 razy mniej metali ciężkich niż komposty z nie segregowanych odpadów komunalnych.

 

Ilości zbieranych i przetwarzanych odpadów organicznych w krajach UE są bardzo zróżnicowane.

W 1995r. z potencjalnej ilości ok. 60 mln Mg wytworzonych bioodpadów i odpadów zielonych, odzyskiwano ok. 10 mln Mg (17%), produkując ok. 4 mln. Mg kompostu [6].

W Polsce funkcjonują obecnie 22 kompostownie odpadów, dziewięć z nich przetwarza nie segregowane odpady komunalne, a tylko dziesięć odpady organiczne gromadzone selektywnie.

W sumie, w Polsce kompostuje się ok. 1,9% powstających odpadów komunalnych, co stawia nas w tej dziedzinie na jednym z ostatnich miejsc w Europie [7].

W Polsce kompostowniami nowej generacji są: kompostownia z bioreaktorem firmy MUT – Herhof uruchomiona w 1997 r. w Żywcu, kompostownia kontenerowa systemu Kneer firmy HORSTMANN uruchomiona w 1999r. w Świętochłowicach, nowoczesna kompostownia pryzmowa w Gorzowie Wielkopolskim (1999r.), kompostownia pryzmowa odpadów organicznych oraz kompostownia ze wstępnym kompostowaniem w bioblokach, a następnie dojrzewaniem kompostu na pryzmach, uruchomiona w czerwcu 1999r. w Zabrzu; kompostownia odpadów zielonych w Krakowie w technologii Kyberferm firmy MUT – Stockerau uruchomiona w maju 2000r., kilka innych znajduje się w fazie projektowania lub budowy [7,8].

 

Sterowana fermentacja metanowa odpadów.

Sterowana fermentacja metanowa odpadów polega na przeprowadzaniu beztlenowego, biochemicznego rozkładu substancji organicznej w bioreaktorze w ściśle kontrolowannych warunkach, a jej produktami są biogaz oraz pozostałość stała o własnościach nawozowych.

W Europie wybudowano do końca 2000 r. ponad 30 zakładów o przepustowości co najmniej 3 tys. Mg/rok, w których przetwarzane są na drodze fermentacji odpady zawierające więcej niż 10% wag. biofrakcji z odpadów komunalnych (tab.1) [9].

Tabela 1. Oferowane technologie "mokrej" fermentacji odpadów komunalnych [9]

Technologia/ /System	Pierwszy zakład przetwarzający odpady					Typ fermentacji		LZ do 2000 r.2
	Rok	Państwo	Miasto	Rodzaj odpadów1	Przepust Mg/rok	Liczba stopni	Temp. oC
BIOSTAB	1992	Niemcy	Kaufbeuren	B	6 000	1	35 lub 55	1
BTA	1991	Niemcy	Helsingor	B	20 000	1 lub 2	35 lub 55	10
ENTEC	1995	Austria	Kainsdorf	B, OZ	14 000	1-2	35/55	5
IONICS ITALBA	1988	Włochy	Bellaria	ZOK	4 000	1	35	1
PAQUES/BFI (Prethane/Rudad)	1992	Holandia	Breda	B, (ZOK)	10 000	2 lub 3	35	5
DSD-CTA (Plauner)	1986	Niemcy	Zobes	B, OZ	20 000	2	35/55	2
Schwarting/Uhde	1995	Niemcy	Finsterwalde	OŚ, OZ, B	90 000	2	35/55	1
DBA-WABIO	1988	Francja	Amiens	ZOK	85 000	1	35	7
WASSA	1989	Finlandia	Vaasa	ZOK	25 000	1	35	-

¹ B – bioodpady, OZ – odchody zwierzece, ZOK – zmieszane odpady komunalne, OŚ – osady ściekowe

² liczba zakładów wybudowanych do 2000 r.

 

Przedstawione technologie charakteryzują się dużym zróżnicowaniem przyjętych rozwiązań techniczno–technologicznych prowadzenia procesu.

Technologie fermentacji odpadów znajdują się nadal w fazie intensywnego rozwoju.

Realizowane są zarówno technologie mezofilowe (62% przepustowości wszystkich instalacji), jak i termofilowe, głównie jednostopniowe (ok. 89% przepustowości). Najwięcej zakładów (13) zostało wybudowanych w Niemczech, o łącznej przepustowości ok. 300 tys. Mg/rok, z przeciętną przepustowością ok. 22 tys. Mg/rok. Są to instalacje małe w porównaniu do wielkich zakładów budowanych w Belgii, Holandii i Francji, o przepustowościach od 30 tys. do 50 tys. Mg/rok. W Polsce działają dwie instalacje – w Zgorzelcu i w Puławach – o przepustowościach odpowiednio: 10 tys. i 22 tys Mg odpadów komunalnych.

Trzeci zakład unieszkodliwiania odpadów komunalnych metodą WABIO budowano w Rzeszowie. Inwestorem była spółka MB-Rzeszów S.A. Zakończenie budowy planowano na 1999 r. Do dzisiaj brak informacji o zakończeniu budowy.

 

Kryteria wyboru technologii.

Kompostowanie zalicza się do wysokosprawnych technologii przetwarzania bioodpadów od ponad 30 lat.

Fermentacja, w przeciwieństwie do kompostowania była uważana do ok. 1995r. za technologię niedostatecznie rozpoznaną i kosztowną.

Budowano instalacje tlenowe do przetwarzania odpadów, wybierając mniejsze ryzyko i niższe koszty inwestycyjne.

Rozwój fermentacji oraz informacje uzyskiwane z eksploatacji różnych instalacji udowadniały, że beztlenowa przeróbka odpadów może wykazywać konkurencyjne do kompostowania koszty.

Bardzo istotne jest sformułowanie kryteriów, które należy uwzględnić rozważając wybór wariantu kompostowania lub fermentacji. Należą do nich m.in.:

• ilość i rodzaj odpadów przewidzianych do przeróbki,
• warunki lokalizacyjne,
• akceptacja społeczna,
• możliwość zbytu produktu finalnego (kompost, biogaz).

Wybór technologii i wydajność obiektu musi być dostosowany do gwarantowanej ilości odpadów z uwzględnieniem możliwości rozbudowy obiektu.

Rejon obsługiwany przez jedną kompostownię powinien zawierać się w promieniu max. 30km. Stosowanie technologii beztlenowych jest uzasadnione ekonomicznie wyłącznie w przypadku dużych obiektów (wydajność pow. 40 tys. Mg/rok)[10].

Porównanie tlenowych i beztlenowych metod przeróbki odpadów organicznych zawiera tab.2.

Tabela 2. Porównanie metod przeróbki frakcji organicznej odpadów [10].

	Metoda tlenowa, prosta technologia	Metoda tlenowa, wyższy standard techniczny	Metoda beztlenowa
Koszty eksploatacyjne wraz z amortyzacją	Bardzo niskie 40-50 PLN/Mg	Niskie do średnich 600-100 PLN/Mg	Najczęściej wysokie 120-200 PLN/Mg
Nakłady techniczne	Niskie, ew. napowietrzana płyta	Średnie, zadaszenie, oczyszczanie powietrza wymagające wyższych nakładów	Wysokie
Nakłady eksploatacyjne	Bardzo niskie, przerzucanie pryzm, zastosowanie ładowarki	Średnie do wysokich, załadunek kontenerów/wież/tuneli wymaga nakładu pracy	Wysokie, skomplikowana technika regulacyjna
Emisje do powietrza, odcieki	Problem w fazie dojrzewania intensywnego, odległość od zabudowy min.300m, lepiej 1000m, zawracanie odcieków do obiegu	Regulowane, biofiltry do oczyszczania powietrza, zawracanie odcieków do obiegu	Nieduża objętość powietrza, powietrze jest oczyszczane, duża ilość odcieków
Zapotrzebowanie miejsca	Duże, ok. 5ha dla obiektu 20 000 Mg/rok	Duże, ok. 4ha dla obiektu 20 000 Mg/rok	Nieduże, przy dojrzewaniu w pryzmach ok. 2ha dla obiektu 20 000Mg/rok
Jakość kompostu	Dobra, zależy od wsadu	Dobra, zależy od wsadu	Często problematyczna jakość wsadu, różna jakość kompostu
Higienizacja	Temperatura ponad 65oC, dobre efekty higienizacji	Temperatura ponad 65oC, dobre efekty higienizacji	Faza termofilna wymaga doprowadzenia energii z zewnątrz, najczęściej konieczne dojrzewanie w pryzmach
Bilans energetyczny	Produkowane ciepło nie znajduje zastosowania	Produkowane ciepło nie znajduje zastosowania	Uzysk metanu, wykorzystanie w elektrociepłowniach, produkcja prądu

 

Podsumowanie

Dyrektywa unijna z kwietnia 1999r. o składowaniu odpadów wymusza wydzielenie frakcji organicznej odpadów komunalnych i jej unieszkodliwienie.

Biologiczne metody przetwarzania odpadów organicznych – kompostowanie i fermentacja posiadają już określoną pozycję w gospodarce odpadami.

Proponowane technologie kompostowania odpadów organicznych pozwalają na uzyskanie kompostu wysokiej jakości i o szerokim zakresie stosowania.

Coraz częściej stosuje się technologie beztlenowego rozkładu substancji organicznej w bioreaktorach w ściśle określonych warunkach, których produktami są biogaz z możliwością energetycznego wykorzystania oraz pozostałość o właściwościach nawozowych.

Obie metody mają określone zalety i wady. Wybór wariantu kompostowania lub fermentacji zależy od szeregu kryteriów, a przede wszystkim od specyficznych uwarunkowań lokalnych, które należy wziąć pod uwagę przy planowaniu rozwiązania problemu odpadów organicznych.

 

Literatura:

1. Bickel F.: Planowanie inwestycji na przykładzie kompostowania odpadów organicznych. Mat. z warsztatu niemiecko - polskiego nt. "Rozwój gospodarki odpadami" Warszawa – Monachium, 1994, s.34-46.

2. Kontenerowa instalacja do kompostowania odpadów biologicznych wg systemu Kneer. Mat. firmy HORSTMANN, 1996.

3. Biologiczna utylizacja odpadów i osadów w bioreaktorach typu MUT – Herhof w warunkach austriackich. Mat. firmy MUT – Stockerau. Austria, 1995.

4. Staszczyk J.: Skuteczność i efektywność kompostowania odpadów organicznych na przykładzie technologii firmy MUT. Mat. II Międzynarodowej Konferencji "Kompleksowa gospodarka odpadami". Wisła, czerwiec 1999, s. 93-107.

5. Charakterystyka i opis technologii kompostowania tunelowego wg Waste Treatment Technologies. 1995.

6. Jędrczak A.: Biologiczne przetwarzanie odpadów. Przegląd Komunalny. Dodatek "Gospodarka odpadami w XXI wieku", 6(117)/2001 r., s. 89-92.

7. Przywarska R.: Kompostowanie odpadów w Polsce. Poradnik Ekologiczny dla Samorządów. Kwartalnik nr 13/2000, s.7.

8. Przywarska R.: Kompostownia odpadów w gminie – wymagania i celowość budowy. Mat. "Szkoły Gospodarki Odpadami 2000". Rytro, 18-22 września 2000, s.249-256.

9. Jędrczak A., Haziak K.: Fermentacja odpadów komunalnych metodą mokrą. Przegląd Komunalny. Dodatek: "Mechaniczno – biologiczne unieszkodliwianie odpadów", 5(116)/2001r., s.104-106.

10. Wewetzer D.: "Biotechnologiczny" pomysł dla Łodzi. Przegląd Komunalny. Gospodarka Odpadami 10(109)/2000, s.32-33.

 

---