Kompostowanie odpadów - dobry interes czy uciążliwa konieczność?
Andrzej Drożdż, Grzegorz Janowski
Biuro Ochrony Środowiska Elektrim-Megadex S.A.
MECHANICZNO-BIOLOGICZNE
PRZETWARZANIE ODPADÓW W SIEDLCACH [1]
W ostatnich dniach września Elektrim Megadex wygrał przetarg na budowę Zakładu Utylizacji Odpadów (ZUO) w Woli Suchożebrskiej k/Siedlec. Przetarg oparty był na projekcie budowlanym opracowanym przez Elektrim Megadex SA. W ciągu 30 miesięcy ma zostać wybudowany i uruchomiony zakład utylizacji, który pracować będzie w oparciu o technologię tzw. suchej fermentacji odpadów. Dostawcą francuskiej technologii VALORGA, stanowiącej serce zakładu, będzie niemiecka firma Babcock Borsing Power Environment (Steinmüller Rompf Wassertechnik GmbH&Co.).
Wprowadzane ograniczenia w składowaniu odpadów nieprzetworzonych i zawierających części organiczne, mogące ulegać rozkładowi spowodowały wzrost zainteresowania mechaniczno-biologicznymi metodami unieszkodliwiania odpadów komunalnych. Do tych metod należy zaliczyć również technologię zastosowaną w ZUO dla Siedlec.
W nowobudowanym zakładzie, zlokalizowanym na terenie istniejącego składowiska, przerobowi poddawane będą zmieszane odpady komunalne oraz odpady selektywnie gromadzone. Dowożone będą odpady z miasta Siedlce oraz kilku gmin powiatu siedleckiego. Łączna ilość odpadów przewidzianych do unieszkodliwienia w ZUO to blisko 33 000 t/rok. Przy tak zaprojektowanej wydajności, przewiduje się, że w wyniku prowadzonych procesów technologicznych produktami końcowymi będą przede wszystkim: kompost, surowce wtórne (tworzywa sztuczne, szkło, metale, papier, tekstylia), biogaz, odpady problemowe (w tym odpady niebezpieczne), ścieki, oraz balast przeznaczony do składowania. (patrz rys.1)
Rysunek 1.
Zakładany udział procentowy produktów końcowych procesu unieszkodliwiania odpadów komunalnych w ZUO w Siedlcach
Przez ubytek masy należy rozumieć zmniejszenie masy wprowadzanych odpadów na rzecz powstających w wyniku procesów fermentacji i stabilizacji tlenowej produktów: biogazu, ścieków i odparowanej wody.
Przyjęcie odpadów
Pierwszym etapem unieszkodliwiania odpadów będzie ich wstępny rozdział zaraz po wjeździe na teren zakładu. Każda partia odpadów będzie ważona przy użyciu wagi samochodowej stanowiącej istniejący element infrastruktury. Szkło, plastiki i metale pochodzące z selektywnej zbiórki trafią do specjalnych boksów, papier i tektura gromadzone selektywnie będą kierowane do magazynu makulatury w hali wielofunkcyjnej. Natomiast odpady wielkogabarytowe znajdą się w przeznaczonym do ich gromadzenia boksie, a odpady komunalne zmieszane będą rozładowywane na płycie w punkcie przyjęć odpadów w hali wielofunkcyjnej. Ostatnia grupa - odpady z pielęgnacji zieleni miejskiej będą zrzucane bezpośrednio do zasobni rozdrabniacza.
Sortowanie
Odpady selektywnie gromadzone w miejscu powstawania, magazynowane w boksach, będą sukcesywnie transportowane przy pomocy ładowarki do hali i sortowane na linii sortowniczej. Wydzielone frakcje surowców wtórnych będą magazynowane w postaci sprasowanych bel w wydzielonym boksie na zewnątrz hali i oczekiwać będą na wywóz przez odbiorców.
Wydzielone zanieczyszczenia jako produkt uboczny sortowania gromadzone będą w kontenerze i okresowo wywożone na składowisko.
Zmieszane odpady komunalne będą rozładowywane bezpośrednio na płycie w części hali przeznaczonej na przyjęcie i rozładunek odpadów, skąd bezpośrednio systemem przenośników będą podawane do linii sortowniczej. W miejscu rozładunku będzie następować wstępne wydzielenie odpadów problemowych.
Dalej odpady poprzez kabinę wstępnego sortowania, gdzie nastąpi dalsze wydzielenie odpadów problemowych i niebezpiecznych, oraz rozrywacz worków trafią do sita bębnowego.
Frakcja podsitowa 0-20 mm odbierana będzie przenośnikiem taśmowym i gromadzona w kontenerze. Frakcja ta składa się głównie z piasku i popiołu oraz w niewielkim stopniu z innych drobnych części nieorganicznych i organicznych. Kontener wywożony będzie okresowo przez samochód hakowy i opróżniany na składowisku. Odpad ten może być wykorzystywany jako tzw. przekładka na składowisku.
Frakcja podsitowa 20-100 mm, z uwagi na dużą zawartość części organicznych, będzie oczyszczana z materiałów przeszkadzających (m.in. metali, plastików, części mineralnych) i, po rozdrobnieniu do wielkości poniżej 40 mm, transportowana do instalacji fermentacji.
Frakcja nadsitowa >100 mm odbierana będzie przenośnikiem taśmowym i transportowana do kabiny sortowniczej w celu wydzielania z niej surowców wtórnych, które będą prasowane i belowane (segregacja pozytywna). Balast z sortowania będzie wywożony na składowisko, przy czym przewiduje się możliwość jego prasowania i belowania.
Fermentacja metanowa
Zastosowana technologia "suchej" fermentacji metodą VALORGA jest procesem jednostopniowym. Oznacza to, że cały proces biochemiczny fermentacji od hydrolizy do metanogenezy (produkcji biogazu) przeprowadzany jest w jednej komorze fermentacji. Proces prowadzony jest w warunkach beztlenowych przy zawartości suchej masy rzędu 25-35%. Tak duża zawartość suchej masy odróżnia proces ten od tzw. "mokrej" fermentacji, gdzie uwodnienie wynosi ok. 95%. Dzięki temu metoda ta wymaga znacznie mniejszych objętości fermentatora, a co za tym idzie mniejszych ilości doprowadzonej energii cieplnej.
Z uwagi na temperaturę utrzymywaną w komorze fermentacji (37(C) proces ten należy zaliczyć do fermentacji mezofilnej.
Tabela 1. Parametry procesu Valorga dla ZUO w Siedlcach.
| Wyszczególnienie | Jednostka | Wartość |
| czas przebywania w komorze fermentacyjnej | tygodnie | 2-4 |
| produkcja biogazu | Nm3/t wsadu | 130 |
zużycie energii:
|
kWh/t wsadu |
40 |
| czas dojrzewania w procesie tlenowym | dni | 10 |
| dojrzałość kompostu | klasa | V* |
* stosownie do norm niemieckich
Technologia VALORGA składa się z następujących etapów:
- przygotowanie i wprowadzenie wsadu do komory fermentacji,
- fermentacja w komorze fermentacji oraz recyrkulacja przefermentowanego materiału i biogazu,
- obróbka końcowa produktów fermentacji.
Rozdrobniony materiał organiczny z sortowni trafia poprzez zbiornik buforowy prosto do specjalnej pompy tłoczącej, której zadaniem jest przygotowanie i wprowadzenie wsadu do komory fermentacji. W urządzeniu tym następuje jednocześnie automatyczne zwilżenie odpadów (odciekiem z odwodnionego materiału pofermentacyjnego) oraz podgrzanie za pomocą wtryskiwanej pary wodnej.
Cechą charakterystyczną procesu fermentacji stałych odpadów komunalnych może być niebezpieczeństwo ścierania (warunki abrazyjne) wewnętrznych elementów komory fermentacji. Zastosowana w metodzie VALORGA komora fermentacji pozbawiona jest jakichkolwiek urządzeń mechanicznych. Mieszanie materiału następuje za pomocą specjalnego systemu dysz gazowych umieszczonych w dnie zbiornika. Sekwencyjne wtryskiwanie pod wysokim ciśnieniem biogazu, łącznie z wtłaczaniem wsadu pompą, pozwala na przemieszczanie materiału wewnątrz reaktora. Wykorzystanie biogazu do mieszania skutkuje brakiem konieczności zamontowania otworów i włazów dla okresowej konserwacji zbiornika.
Ponadto komora przedzielona jest do 2/3 średnicy pionową ścianą, a otwory wprowadzający i odprowadzający umieszczone są przy dnie fermentatora po obu stronach ściany. Ściana ta wymusza okrężny przepływ substancji fermentującej, co powoduje, że odpady mogą być odprowadzone z fermentatora dopiero po pokryciu całej jego powierzchni. Ta specjalna geometria zbiornika, wraz z częściową recyrkulacją substancji fermentującej, gwarantują, że czas przebywania odpadów w fermentatorze wyniesie minimum 2 tygodnie. Jest to warunek konieczny higienizacji substancji fermentującej i produktu końcowego. Dla zapewnienia optymalnego poziomu degradacji w fermentatorze niezbędna jest bowiem homogenizacja substancji.
Powstający w procesie biogaz, jak zostało wspomniane wcześniej, częściowo jest zawracany do procesu natomiast reszta przeznaczona jest do wykorzystania energetycznego.
Osad pofermentacyjny podlega dwustopniowemu odwanianiu na prasach. Odwodniony osad stanowiący tzw. "świeży kompost" automatycznie transportowany jest przenośnikami do instalacji stabilizacji tlenowej kompostu.
Powstający w procesie odwadniania odciek służy do zwilżania wsadu, natomiast jego nadmiar odprowadzany jest do oczyszczalni ścieków.
Stabilizacja tlenowa
Świeży kompost z procesu fermentacji transportowany będzie zamkniętymi przenośnikami do jednego z dwóch dynamicznych modułów kompostowniczych. Proces kompostowania (tlenowej stabilizacji) prowadzony będzie poprzez okresowe mieszanie (kilka razy na dobę) i przerzucanie materiału zawartego w module dzięki ruchomej podłodze i systemowi przenośników śrubowych oraz poprzez intensywne napowietrzanie. Po okresie około pięciu dni materiał trafia do drugiego modułu pełniącego tę samą funkcję by łącznie po okresie około 10 dni zostać automatycznie wyładowanym na placu do obróbki i składowania kompostu.
Gotowy kompost podlegać będzie następnie frakcjonowaniu na sicie i składowaniu przed dystrybucją
do odbiorców.
Obiekty towarzyszące
Wszystkie procesy technologiczne unieszkodliwiania odpadów prowadzone będą w zamkniętych budynkach, a powietrze z instalacji wentylacji kierowane będzie do biofiltra. Zadaniem biofiltra jest oczyszczanie powietrza m.in. z odorów przed emisją do atmosfery.
W ramach budowy ZUO przewiduje się również wykonanie odgazowania zamkniętej części składowiska. Biogaz uzyskany ze składowiska wymieszany zostanie z biogazem pochodzącym z procesu fermentacji w zbiorniku biogazu, celem jego uśrednienia przed dalszym wykorzystaniem.
Spośród obiektów towarzyszących wymienić również należy zespoły prądotwórcze opalane biogazem. Zastosowano urządzenia z odzyskiem energii cieplnej, co zapewni ogrzewanie pomieszczeń administracyjno-socjalnych i zaopatrzenie w ciepłą wodę użytkową zakładu. Uzyskana energia elektryczna wykorzystywana będzie na bieżącą pracę zakładu, natomiast jej nadwyżka sprzedawana do sieci energetycznej.
Ponadto na terenie ZUO przewiduje się budowę obiektów infrastruktury towarzyszącej takich jak: portiernia, zaplecze administracyjno-socjalne, zaplecza techniczne, zaplecze warsztatowo-garażowe, stacja transformatorowa, sieci, zbiorniki na ścieki, myjnia kół pojazdów, drogi, place i parkingi.
Zalety zaprojektowanych rozwiązań
Podstawowym założeniem projektowym Zakładu Utylizacji Odpadów dla Siedlec było zastosowanie takich technologii, które pozwolą na dostosowanie w krótkim okresie gospodarki odpadami do wymogów Unii Europejskiej. Chodzi tu głównie o warunek narzucający zmniejszenie ilości odpadów biodegradowalnych kierowanych na składowisko. Drugim warunkiem, równie istotnym, a postawionym przez Inwestora było wydłużenie czasu eksploatacji istniejącego składowiska oraz zbudowanie zakładu na bardzo małej działce na terenie składowiska.
Zaprojektowane dla ZUO rozwiązania technologiczne posiadają wiele zalet. Należy do nich: przetworzenie części organicznych odpadów komunalnych na kompost i biogaz, zmniejszenie masy kierowanych na składowisko odpadów o około 40% oraz blisko 3-krotne wydłużenie jego żywotności. Znacznie mniejsze zapotrzebowanie terenu w stosunku do kompostowni, dodatni bilans energetyczny zakładu (nadwyżka energii elektrycznej pokryłaby zapotrzebowanie około 400 gospodarstw domowych). Istotną zaletą jest również hermetyzacja procesów i eliminacja emisji odorów.
O wyborze technologii Valorga (w zestawieniu z technologiami mokrymi) zadecydowały przede wszystkim następujące argumenty: znacznie prostsze przygotowanie odpadów przed fermentacją oraz odwadnianie po fermentacji, relatywnie mała objętość komory fermentacyjnej (z uwagi na znacznie mniejsze uwodnienie fermentowanego materiału), mniejsze zużycie energii oraz mniejsze zużycie wody, a co za tym idzie mniejsza ilość ścieków pofermentacyjnych.
Projektując i przystępując do realizacji Zakładu Utylizacji Odpadów dla Siedlec firma Elektrim-Megadex ma na uwadze wdrażanie nowoczesnych i efektywnych technologii gospodarki odpadami w Polsce.