mechaniczno – biologiczne przetwarzanie odpadów komunalnych

Mechaniczno – biologiczne przetwarzanie odpadów

komunalnych

Koszalin 7 czerwiec 2010 r

MBP - definicje

Mechaniczno – biologiczne przekształcanie, polega na przetwarzaniu odpadów komunalnych poprzez obróbkę mechaniczną (tj. procesy rozdrabniania, przesiewania, sortowania, homogenizacji, separacji metali żelaznych i nieżelaznych, wydzielania frakcji palnej) na frakcje dające się w całości lub w częściowo wykorzystać materiałowo lub/i na frakcję ulegającą biodegradacji przeznaczoną do biologicznej stabilizacji.

MBP - definicje

Wyróżnia się dwa rozwiązania mechaniczno – biologicznego przekształcania odpadów:

• Mechaniczno – biologiczne przekształcanie odpadów, jako technologia ich przygotowania do składowania;

• Mechaniczno – biologiczne przetwarzanie odpadów przed właściwym przetworzeniem termicznym.

Systemy MBT są reprezentowane zarówno przez bardzo proste instalacje oparte na pojedynczych urządzeniach, jak i rozbudowanych, kompleksowych technologiach.

Mechaniczno – biologicznego przetwarzania odpadów, jako technologii ich przygotowania do

składowania

Celem mechaniczno – biologicznego przetwarzania odpadów, jako technologii ich przygotowania do składowania jest osiągnięcie wysokiego stopnia rozkładu związków organicznych.

Ze strumienia zmieszanych odpadów komunalnych jest wydzielana mechanicznie frakcja energetyczna oraz frakcje metali żelaznych i nieżelaznych. Uzyskana w ten sposób frakcja organiczna poddawana jest biologicznej stabilizacji (tlenowej lub beztlenowej), a następnie składowana.

Przed etapem biologicznym stosuje się sita, najczęściej bębnowe o rozmiarach oczka od 80 do 150 mm.


składowania

Ustabilizowana frakcja organiczna poddawana jest obróbce końcowej w następujący sposób:

• najpierw odpad przesiewany jest przez sito o oczkach od 40 do 60 mm, następnie odsiew dodawany jest do frakcji energetycznej, a przesiew kierowany na składowisko

lub • odpad przesiewa się przez sito o oczkach 20 mm, następnie z

odsiewu w klasyfikatorach powietrznych wydzielane są składniki lekkie, które dodaje się do frakcji grubej powyżej 80 mm, a pozostała frakcja ciężka jest ponownie mieszana z przesiewem i usuwana na składowisko.


termicznej przeróbki

Celem mechaniczno – biologicznego przetwarzania odpadów, jako technologii ich przygotowania do termicznej przeróbki jest obniżenie zawartości wody w odpadach i przekazanie ich do zakładów termicznej obróbki.

Strumień zmieszanych odpadów komunalnych jest rozdrabniany (< 25 cm), usuwane są z niego metale żelazne, a następnie w przeciągu 10 dni odpady są poddawane intensywnemu napowietrzaniu w specjalnie zamykanych tunelach (boksach), tak, aby po procesie zawartość wody wynosiła ok. 20%.

Mechaniczno – biologicznego przetwarzania odpadów - efekty

W zależności od zapotrzebowania na rynku w przypadku obu rozwiązań frakcja energetyczna może być poddana dalszej obróbce, w zależności od późniejszego wykorzystania.

Podstawowym efektem mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów jest ich stabilizacja.

Ponadto część mechaniczna instalacji pozwala na wydzielenie frakcji energetycznej i surowcowej nadającej się następnie do przetworzenia.

Procesy te pozwalają na zaoszczędzenie pojemności składowisk ze względu na uzyskaną po procesie redukcję masy i objętości odpadów.

MBT - Procesy mechaniczne - przygotowawcze

Do procesów mechanicznych zalicza się:• Rozdrabnianie - jest to proces przeprowadzania surowców (odpadów) w

materiał o ustalonej ziarnistości i polega na podziale brył lub ziaren odpadów na cząstki mniejsze. Efektem rozdrobnienia jest wzrost podatności odpadów na rozkład biologiczny oraz poprawa własności transportowych odpadów. Do rozdrobnienia odpadów komunalnych stosowane są przede wszystkim młyny (kruszarki) młotkowe, udarowe, rozdrabniarki nożowe i młyny kulowe.

• Przesiewanie, homogenizacja - jest to proces stosowany w celu rozdzielnia odpadów na frakcje o rożnych wielkościach ziarna, określonych wymiarem oczka sita. Najczęściej odpady rozdziela się na frakcje: grubą (odsiew, nadziarno) oraz drobną (przesiew, podziarno). Podczas przesiewania odpadów, oprócz klasyfikacji wg wielkości ziarna, Może odbywać się także rozrywanie worków, rozdrabnianie i ujednorodnianie materiału (homogenizacja). W procesie przesiewania stosowane są sita obrotowe (bębnowe) lub wibracyjne (przesiewacze wibracyjne). Ponadto, w procesach stosowanych w MBT wykorzystywane są także przesiewacze przegubowo-wstrząsowe.

MBT - Procesy mechaniczne - przygotowawcze

• Separacja metali żelaznych - jest przeznaczona do wydzielania metali ferromagnetycznych. Stosowane są separatory podłużne i poprzeczne. Efektywność wydzielania metali z odpadów komunalnych za pomocą separatorów magnetycznych wynosi 50-90%.

• Separacja metali nieżelaznych - jest przeznaczona do wydzielania z odpadów aluminium, miedzi, ołowiu, cynku i innych metali paramagnetycznych. Najczęściej stosowane są separatory indukcyjne, indukujące prądy wirowe.

• Usuwanie składników niebezpiecznych i problemowych - ma na celu usunięcie składników niebezpiecznych oraz problemowych, zanieczyszczających materiał przeznaczonych do obróbki w części biologicznej lub podczas produkcji paliwa alternatywnego.;

• Usuwanie składników inertnych - ma na celu usunięcie składników obojętnych, nie przydatnych w późniejszym biologicznym etapie przeróbki odpadów.

• Wydzielanie frakcji palnej - zastosowanie odpowiednich urządzeń w części mechanicznej pozwala na produkcję paliwa alternatywnego, zastępczego z odpadów komunalnych.

MBT – procesy biologiczne tlenowe lub beztlenowe

Przygotowane odpady, po części mechanicznej podawane są procesom biologicznym tlenowym lub beztlenowym.

Stabilizacja tlenowa

Metody tlenowe można umownie podzielić, w zależności od stopnia zaawansowana na:

• ekstensywne (wykorzystujące generalnie zjawiska zachodzące w sposób naturalny),

• progresywne (w których stabilizację osiąga się w krótszym czasie poprzez zastosowanie różnego rodzaju reaktorów wyposażonych w systemy wymuszonego przepływu powietrza oraz kontroli procesu).

Stabilizacja beztlenowa

Spośród dostępnych metod metanizacji można wymienić jej dwie podstawowe odmiany stosowane do unieszkodliwiania odpadów stałych:

• Fermentacja mokra – najczęściej mezofilowa,• Fermentacja sucha lub półsucha – najczęściej termofilowa.

MBT – procesy biologiczne

Procesy biologicznego przetwarzania odpadów zgodnie z ustawą o odpadach klasyfikowane są w następujący sposób:

• Procesy odzysku (R): – R3 - recykling lub regeneracja substancji organicznych, które nie są

stosowane, jako rozpuszczalniki (włączając kompostowanie i inne biologiczne procesy przekształcania)

• Procesy unieszkodliwiania (D): – D8 – obróbka biologiczna niewymieniona w innym punkcie, w wyniku,

której powstają odpady, unieszkodliwiane za pomocą któregokolwiek z procesów wymienionych w punktach od D1 do D12 (np. fermentacja).

MBT – procesy biologiczne

Zgodnie z definicją zawartą w ustawie o odpadach przez odzysk rozumie się wszelkie działania polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub części lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania.

Mając na uwadze powyższą definicję, jeśli jakość produktu procesu R3 nie odpowiada wymaganiom dla nawozów lub środków wspomagających uprawę roślin należy uznać, że proces taki powinien być klasyfikowany, jako D8, czyli proces unieszkodliwiania.

W zależności od użytej techniki otrzymywane są nowe produkty: kompost, biogaz, paliwo alternatywne, surowce wtórne do recyklingu, części stabilizowane biologicznie (kompost), nawóz organiczny, wreszcie balast przeznaczony do składowania.

Produkty i odpady powstające w procesach mechaniczno-biologicznego przekształcania

odpadów

Rodzaj produktu Kod odpadu

Frakcja drobna < 20 mm* 19 12 12 – inne odpady (w tym zmieszane substancje i przedmioty) z mechanicznej obróbki odpadów inne niż wymienione w 19 12 11

Stabilizat – proces tlenowy 19 05 99 – inne niewymienione odpady

Stabilizat – proces beztlenowy 19 06 04 – przefermentowane odpady z beztlenowego rozkładu odpadów komunalnych

Frakcja gruba > 80 mm 19 12 12 – inne odpady (w tym zmniejszane substancje i przedmioty) z mechanicznej obróbki odpadów inne niż wymienione w 19 12 11

Zanieczyszczenia z oczyszczania stabilizatu - proces tlenowy

19 05 01 – nieprzekompostowane frakcje odpadów komunalnych i podobnych

Zanieczyszczenia z oczyszczania stabilizatu - proces beztlenowy 19 06 99 – inne niewymienione odpady

Oczyszczony stabilizat 19 05 03 – kompost nieodpowiadający wymaganiom (nienadający się do wykorzystania)

Produkty i odpady powstające w procesach mechaniczno-biologicznego przekształcania

odpadów

W sensie prawnym produkty te częściowo zachowują swój status odpadów. Niesie to za sobą problem z zagospodarowaniem powstałych produktów, a więc konieczne jest przewidzenie w planach inwestycyjnych stałych rynków zbytu dla produktów otrzymanych z MBT.

Technologie MBT nie stanowią również ostatecznego rozwiązania dla przetwarzania odpadów. Pozostający odpad balastowy musi być składowany.

Ilość zagospodarowanej materii organicznej zmniejsza się tylko częściowo, więc korzyści dla środowiska są także ograniczone.

MBT - Podsumowanie

Metody tlenowe charakteryzują się następującymi cechami:• Są to procesy wymagające stosunkowo dużych powierzchni zabudowy

oraz kubatur, w przypadku metod progresywnych. Nawet w metodach reaktorowych stosuje się ekstensywną drugą fazę procesu.

• Bilans energetyczny kompostowania jest zawsze ujemny. W prawdzie proces jest egzotermiczny, ale możliwości odzysku ciepła są ograniczone i w praktyce sprowadzają się do jego recyrkulacji wewnątrz obiegu.

• W trakcie procesu nie jest wytwarzany biogaz, który zgodnie z polskim prawodawstwem w całości może być traktowany, jako paliwo ze źródeł odnawialnych, a jednocześnie generuje energię, której sprzedaż lub wykorzystanie na terenie instalacji obniża koszty jej eksploatowania.

MBT - Podsumowanie

• Proces jest trudniejszy w kontroli i automatyzacji niż proces beztlenowy.• Potencjalne uciążliwości dla środowiska są większe i trudniejsze do

kontrolowania niż w przypadku metod beztlenowych.• Nakłady na realizacje instalacji tlenowych w przypadku dużych wydajności

(powyżej 30 000 Mg/rok) są wyższe (w przeliczeniu na przepustowość instalacji) niż w metodach beztlenowych.

W ostatnich latach zmienia się rola oraz miejsce kompostowania zmieszanych odpadów komunalnych w systemie gospodarki odpadami. Generalnie odstępuje się od tradycyjnych technologii kompostowania całej masy odpadów komunalnych, z których otrzymuje się kompost nieodpowiedniej jakości, i które prowadzą do wytwarzania kompostu nieprzydatnego do wykorzystania gospodarczego, gdyż zawiera on przeważnie nadmierne ilości szkła, tworzyw sztucznych oraz metali ciężkich.

Prowadzi to w konsekwencji do produkowania nowych odpadów wymagających dalszego unieszkodliwiania.

MBT - Podsumowanie

Zawartość metali ciężkich jest oprócz kryteriów sanitarnych, najważniejszym czynnikiem determinującym możliwość wykorzystania produktu po procesie biologicznego ich unieszkodliwiania.

W związku z powyższym kompost produkowany ze zmieszanych odpadów komunalnych nie spełnia wymagań środowiskowych oraz wymagań rynku i w większości przypadków jest składowany na składowisku.

Recykling organiczny odpadów zielonych jest najłatwiejszy do realizacji pod względem organizacyjnym i technicznym, jednak nie wystarczy do osiągnięcia założonych celów ograniczenia ilości składowanych odpadów ulegających biodegradacji.

Technologia unieszkodliwiania odpadów komunalnych z zastosowaniem fermentacji metanowej zyskuje coraz większe grono zwolenników dzięki temu, że proces ten może dotyczyć zarówno wysegregowanej frakcji organicznej ze strumienia odpadów komunalnych jak i odpadów zmieszanych. Stabilizacja odpadów zmieszanych zapobiega przyszłym problemom z emisją biogazu na składowisku.

Technologia przetwarzania odpadów komunalnych z zastosowaniem metanizacji

Technologia przetwarzania odpadów komunalnych z zastosowaniem metanizacji stanowi bez wątpienia nowoczesne rozwiązanie problemu unieszkodliwiania odpadów komunalnych.

Na przykładzie pracujących instalacji można stwierdzić, że zakłady pracujące w oparciu o proces fermentacji nie tylko wypełniają zobowiązania ustawowe w zakresie gospodarki odpadami i chronią środowisko naturalne, ale również osiągają określone korzyści materialne.

Ważną zaletą instalacji jest brak konieczności wcześniejszego wysortowywania z odpadów komunalnych frakcji „bio”.

Do przeróbki trafiają odpady zmieszane, z których we wstępnej fazie obróbki wydziela się i następnie sprzedaje surowce wtórne nadające się do recyklingu, takie jak: metale, stłuczka szklana czy papier.

Technologia przetwarzania odpadów komunalnych z zastosowaniem metanizacji

W procesie metanizacji powstaje biogaz, który jako paliwo może być spalany dla pozyskania energii, choćby na potrzeby własne zakładu, a jej nadmiar może być sprzedawany na zewnątrz.

Do ograniczeń metody należy zaliczyć fakt, że nie stanowi ona ostatecznego rozwiązania dla przetwarzania odpadów, nie eliminuje konieczności składowania pozostającego odpadu balastowego.

Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne zakładu fermentacji są zależne od jego przepustowości oraz zastosowanej technologii. Duża rozpiętość kosztów instalacji o tej samej wydajności wynika z zastosowanej technologii. Podstawowym założeniem, warunkującym optymalne rozwiązania gospodarki odpadami ulegającymi biodegradacji, jest dokładne rozeznanie i zbadanie dostępności rynku dla produktów początkowych (odpady) i końcowych, czyli zidentyfikowanie potencjalnych odbiorców i chłonności rynku na produkt.

Porównanie metod przeróbki frakcji organicznej odpadów

Wyszczególnienie Metoda tlenowa Metoda beztlenowa

Emisje do powietrza,odcieki

Regulowane, biofiltry do oczyszczania powietrza, zawracanie odcieków do obiegu

Nieduża objętość powietrza, powietrze jest oczyszczane, duża ilość odcieków

Zapotrzebowaniemiejsca

Duże, ok. 4 ha dla obiektu 20 000 Mg/rok

Nieduże, przy dojrzewaniu w pryzmach ok. 2ha dla obiektu 20 000Mg/rok

Jakośćkompostu

Dobra, zależy od wsaduCzęsto problematyczna jakość wsadu, różna jakość kompostu

HigienizacjaTemperatura ponad 65oC, dobre efekty higienizacji

Faza termofilna wymaga doprowadzenia energii z zewnątrz, najczęściej konieczne dojrzewanie w pryzmach

Bilans energetyczny

Produkowane ciepło nie znajduje zastosowania

Uzysk metanu, wykorzystanie w elektrociepłowniach, produkcja prądu

MBP - Sito bębnowe

MBP – frakcja po obróbce mechanicznej w sicie bębnowym

MBP - frakcja organiczna poddawana biologicznej stabilizacji

MBP – system taśmociągów

MBP ZUOK Orli Staw, Prażuchy Nowe k/ Kalisza

Lokalizacja

Prażuchy Nowe k/Kalisza

Nazwa projektu:

Hala przyjęcia i sortowania oraz intensywnego kompostowania wraz z liniami technologicznymi,

Rodzaj instalacji:

Wielofunkcyjna instalacja do segregacji odpadów komunalnych pochodzących z różnych systemów zbiórki wraz z instalacją do kompostowania oraz mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów w systemie Biofix;

Przepustowość

sortownia - 80.000 Mg/rokkompostownia - 32.000 Mg/rok

Oddanie do użytku

wrzesień 2006

MBP ZUOK Orli Staw, Prażuchy Nowe k/ Kalisza

MBP ZUOK w Radomiu

Lokalizacja

Wincentów, k/Radomia

Rodzaj instalacji:

Wielofunkcyjna instalacja do segregacji odpadów komunalnych pochodzących z różnych systemów zbiórki, z wydzieleniem frakcji wysokokalorycznej wraz z instalacją do kompostowania oraz mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów w systemie Biofix;

Przepustowość

sortownia - doc. 102.000 Mg/rokkompostownia - doc. 45.000 Mg/rok

Oddanie do użytku

lipiec 2008

MBP ZUOK w Radomiu

Dąbrowa Górnicza – Lipówka II

Dąbrowa Górnicza – Lipówka IIStrumienie wejściowe na ZPOK

Rodzaj odpadów Ilość odpadów

Strumień S-01 [Mg/a]

Odpady komunalne (zmieszane)

40 400

Strumień S-02

Surowce wtórne z selektywnej zbiórki

300

Strumień S-03

Odpady zielone (parkowe, bazarowe itp.)

1 300

Strumień S-04

Osady ściekowe z Oczyszczalni Ścieków

2 000

Suma 44 000

Dąbrowa Górnicza – Lipówka II - produkty

Produkt P-01[Mg/a]

Frakcja podsitowa < 20 mm, do zastosowania jako przysypka izolacyjna na kwaterze

3 800

Produkt P-02

Surowce wtórne 3 100

Produkt P-03Frakcja podsitowa 2080 mm, organiczna przeznaczona do procesu kompostowania

10 000

Produkt P-06

Kompost po procesie dojrzewania 8 200

Produkt P-08

Kompost po doczyszczaniu 3 400

Produkt P-04, P07

Odpady balastowe 28 200

Produkt P-05

Odpady niebezpieczne 300

Dąbrowa Górnicza – Lipówka II

Dąbrowa Górnicza – Lipówka IIKompostownia komorowa

Dąbrowa Górnicza – Lipówka IIKompostownia komorowa

Biofiltr 4

Biofiltr 3 Zasobnik Płuczka

na osad ściekowy Biofiltr 2

Biofiltr 1

Bioreaktor 5

Bioreaktor 4

Bioreaktor 1

Bioreaktor 3

Bioreaktor 2

Dąbrowa Górnicza – Lipówka IIBiofiltr

Woda/nawilżenie

powietrze nieoczyszczone

powietrze oczyszczone

Woda skondensowana

Wypełnienie kontenera biofiltra kawałkami drewna

Dąbrowa Górnicza – Lipówka IIRozdrabniacz typu Jupiter 2200 do rozdrabniania

odpadów komunalnych, ścinek z drzewa, gałęzi, korzeni i odpadów wielkogabarytowych

mechaniczno – biologiczne przetwarzanie odpadów komunalnych

Education