ODORYpraca przeglądowa w oparciu o literaturę i strony www

Agnieszka Borowiec

OŚ 2003/2004

PLAN REFERATU:1. Wstęp

2. Klasyfikacja działalności produkcyjnej i usługowej pod kątem uciążliwości zapachowej

3. Składowiska odpadów komunalnych

a. skład biogazu

b. związki azotu

c. związki siarki

d. związki tlenu

e. fazy gromadzenia odpadów

f. progi węchowej wyczuwalności

4. Oczyszczalnie ścieków komunalnych

a. strefy emisji zanieczyszczeń

b. oznaczanie zapachowej uciążliwości oczyszczalni

5. Zakończenie

6. Literatura

Wśród wszystkich stosowanych wielkości Wśród wszystkich stosowanych wielkości określających jakość powietrza określających jakość powietrza atmosferycznego uderza brak norm atmosferycznego uderza brak norm uwzględniających uciążliwość zapachową, zaś uwzględniających uciążliwość zapachową, zaś badania stężenia odorów są trudne ze badania stężenia odorów są trudne ze względu na ich złożony skład. Nie udało się względu na ich złożony skład. Nie udało się dotychczas zbudować przyrządu, który dotychczas zbudować przyrządu, który mógłby zastąpić ocenę natężenia odorów bez mógłby zastąpić ocenę natężenia odorów bez pomocy ludzkiego powonienia. Do problemu pomocy ludzkiego powonienia. Do problemu odorów nie przywiązuje się dużej wagi, utarło odorów nie przywiązuje się dużej wagi, utarło się powiedzenie, że odór nie zabija, się powiedzenie, że odór nie zabija, tymczasem jest to twierdzenie błędne. Odór tymczasem jest to twierdzenie błędne. Odór wprawdzie niewymierny i odczuwany wprawdzie niewymierny i odczuwany subiektywnie, ma wpływ na stan podmiotowy, subiektywnie, ma wpływ na stan podmiotowy, a niekiedy i somatyczny ludzi. Dlatego też a niekiedy i somatyczny ludzi. Dlatego też problemy uciążliwości odorów powinny być problemy uciążliwości odorów powinny być rozpatrywane w aspekcie ochrony środowiska rozpatrywane w aspekcie ochrony środowiska na równi z problemem zanieczyszczenia na równi z problemem zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. powietrza atmosferycznego.

Na podstawie klasyfikacji branżowej GUS Na podstawie klasyfikacji branżowej GUS wyodrębniono 4 główne działy wyodrębniono 4 główne działy (wg stopnia ich wpływu na (wg stopnia ich wpływu na

zapachową jakość powietrza)zapachową jakość powietrza)::

A – rolnictwoA – rolnictwo

B – działalność produkcyjnaB – działalność produkcyjna

C – handel, usługi, gastronomia C – handel, usługi, gastronomia

D – inne zaskarżane źródła D – inne zaskarżane źródła

Przyczyny skarg na odory:[Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]

inne

32%

chów i hodowla

zwierząt

17%

działalność

produkcyjna

43%

handel, usługi,

gastronomia

8%

Skargi na zapachową uciążliwość chowu i hodowli zwierząt [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]:

inne

6%

drób

39%

trzoda clewna

35%

bydło rzeźne i

mleczne

5%

futerkowe

9%

inwentarz

gospodarczy

6%

W dziale D wśród skarg ludności najwięcej dotyczyło uciążliwości nieprawidłowo gromadzonych nieczystości płynnych i źle pracujących systemów kanalizacyjno – ściekowych . Ich połączenie z grupą skarg na uciążliwość składowisk odpadów komunalnych i oczyszczalni ścieków komunalnych stanowi około 15% całego zbioru:

Skargi na zapachową uciążliwość składowisk i spalarni odpadów, oczyszczalni ścieków, itp.. [Kośmider,Mazur –

Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]

obornik, gnojowica;

6,60%

oczyszczalnie

przemysłowe i

komunalne; 14%spalarnie

przyszpitalne,

kotłownie, paleniska;

13,90%

bazy samochodowe,

stacje paliw, parkingi

; 11,90%

wadliwa kanalizacja;

28,40%

wadliwa gospodarka

odpadami stałymi;

5,20% odpady komunalne;

15%

odpady przemysłowe;

5%

Analiza zgromadzonych danych pozwala stwierdzić, że do kategorii najbardziej zapachowo uciążliwych działalności należy zaliczyć:

Zakłady mięsne i produkcję pasz 18% skargChów drobiu i trzody chlewnej 12% skargSkładowiska odpadów komunalnych i ścieki komunalne 16% skarg Łącznie: 46%

skarg

Podczas ustalania lokalizacji nowych jednostek tego rodzaju należy brać pod uwagę:

Ponadbranżową klasyfikację źródeł odorantów (wykorzystując odorymetryczną charakterystykę emisji)Chemiczne i fizykochemiczne właściwości emitowanych zanieczyszczeń rozpuszczalność w wodzie rozpuszczalność w roztworach o różnym pH prężność pary nasyconej moment dipolowy i polaryzowalność szybkość utleniania i innych reakcji chemicznych itp.. Tego rodzaju informacje ułatwiają wytypowanie metod oczyszczania, które mogą zmniejszyć zapachową uciążliwość produkcji. Podjęcie odpowiednich decyzji inwestycyjnych powinno być poprzedzone badaniami testowymi w małej skali.

I SKŁADOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCH

Pojawiający się w ich otoczeniu zapach wiąże się z obecnością w powietrzu związków azotu i siarki: amin, amoniaku, tioli, sulfidów i disulfidów. A także: organicznych związków tlenu, zwłaszcza kwasów karboksylowych, alkoholi i aldehydów.

Stężenia najbardziej uciążliwych odorantów zależą od składu ulegającego biodegradacji materiału organicznego oraz warunków biodegradacji

Gazy powstające na wysypisku są zbliżone składem do gazu pofermentacyjnego, a więc składają się głównie z metanu i dwutlenku węgla.

Końcowym produktem beztlenowego rozkładu odpadów organicznych są:

metan (CH4) 45 – 65% objętości dwutlenek węgla (CO2) 25 – 35% objętości azot (N2) 7 – 10% objętości tlen (O2) < 3% objętości pozostałe domieszki ok.. 1% objętości

W literaturze wymienia się najczęściej występujące pozostałe składniki gazu:

siarkowodór (H2S) 0 – 100 ppm

amoniak (NH3) 0 – 100 ppm

merkaptan etylowy (C2H5SH) 0 – 120 ppm

aldehyd octowy (CH3CHO) 0 – 150 ppm

etan (C2H6) 0 – 30 ppm aceton 0 – 100 ppmwęglowodory C2 – C11 0 – 50 ppmbenzen 0 – 15 ppm toluen 0 – 15 ppmksylen 0 – 15 ppmzwiązki chloroorganiczne 0 – 100 ppm

Gazami o bardzo intensywnym i odrażającym zapachu są min:

merkaptanysiarkowodóraldehyd octowy

Ich próg wyczuwalności węchowej jest bardzo niski i wynosi: 0,0007 mg/dm3 dla siarkowodoru 0,0005 mg/dm3 dla merkaptanu etylowego

Związki azotu.

Odpady trafiające na składowisko zawierają azot w formie: białek, aminokwasów, kwasów nukleinowych, mocznika, kwasu moczowego i wielu innych związków.

Biodegradacji białek i aminokwasów towarzyszy bardzo nieprzyjemny zapach powstających amin, takich jak:

trimetyloamina – zapach rybi

putrescyna i kadaweryna – jady trupie C4 i C5

indol i skatol – zapach kału

i inne

Niektóre z nich odgrywają w ekosystemach ważną rolę substancji sygnałowych (feromony, czynniki rozpoznania grupowego i ostrzegawcze itp..)

Związki siarki.

Ogólna zawartość siarki w roślinach, wyrażona w procentach suchej masy, waha się od 0,06% do 0,8%.

Są to ilości około dziesięciokrotnie mniejsze od ilości azotu. Mimo to zapach lotnych związków siarki, powstających podczas rozkładu biomasy, bywa nie mniej uciążliwy od

zapachu związków azotu.

Schemat przebiegu metanowej fermentacji związków organicznych (w nawiasach – wartości chemicznego zapotrzebowania na tlen ChZT względem

100 dla mieszaniny wyjściowej)

Kwas pirogronowy i kwas octowy są produktami pośrednimi o wyraźnym, charakterystycznym zapachu. Towarzyszą im kwasy występujące w mniejszych ilościach:

mrówkowy

n – masłowy i izomasłowy

n – walerianowy i izowalerianowy

i inne.

Niektóre z nich charakteryzują się wybitnie odrażającym zapachem, często decydującym o zapachu mieszaniny. Równocześnie z kwasami uwalniane są: alkohole, ketony, aminy i związki siarki.

Stwierdzono, że w pierwszej, tlenowej fazie gromadzenia odpadów na składowisku zapachowa uciążliwość uwalnianych gazów jest stosunkowo niewielka. W drugiej fazie pojawia się niedobór tlenu, sprzyjający fermentacji kwasowej, prowadzącej do produktów o nieprzyjemnym zapachu. W kolejnych fazach rozkład ma charakter beztlenowy. Początkowo zachodzi przy udziale bakterii denitryfikujących i desulfuryzujących (faza III), a następnie – głównie pod wpływem bakterii fermentacji metanowej, alkoholowej, i kwasowej (faza IV).

Produkty o najbardziej odrażającym zapachu powstają w fazie III:

tiole sulfidydisulfidyaminy

Progi węchowej wyczuwalności niektórych związków tej grupy zestawiono w tabeli:

Progi węchowej wyczuwalności produktów mikrobiologicznej degradacji biomasy (m – liczba danych literaturowych, SpWW,geom. – średnia

geometryczna, BS – błąd standardowy średniej geometrycznej) [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]

Związek m SpWW,geom. BS

- - ppm /

Amoniak 11 5,2 2,0

Metyloamina 2 3,2 4,6

Dimetyloamina 6 0,34 3,1

Trimetyloamina

3 0,00044 1,4

Dietyloamina 6 0,13 2,9

Trietyloamina 4 0,48 2,1

Siarkowodór 25 0,0081 1,5

Metanotiol 8 0,0016 2,0

Etanotiol 12 0,00076 2,0

n – Butanotiol 6 0,00097 1,4

Kwas mrówkowy

4 49 1,9

Kwas octowy 14 0,48 1,5

Kwas propionowy

11 0,16 1,8

Metanol 13 100 2,0

Etanol 13 84 1,8

n – Butanol 20 0,83 1,4

Zapach produktów tlenowej degradacji związków organicznych (I i II faza) jest mniej uciążliwy od zapachu produktów beztlenowej denitryfikacji i desulfuryzacji (faza III)Progi węchowej wyczuwalności kwasów i alkoholi są 103 – 105 razy wyższe od stężeń progowych trimetyloaminy i tioli (nie oznacza to jednak, że związki tlenu odgrywają mało istotną rolę w kształtowaniu ogólnego znaczenia).

II Oczyszczalnie ścieków komunalnych

Zapachowa uciążliwość oczyszczalni ścieków komunalnych jest spowodowana emisją gazów o jakościowym składzie zbliżonym do składu biogazu wysypiskowego. W obu przypadkach w dużych ilościach występuje CO2 i CH4, a odorantami są takie produkty biodegradacji biomasy, jak: siarkowodór amoniak tiolesulfidy i disulfidy alkiloweaminy alifatyczneindolaldehydy i ketonykwasy tłuszczowe

Skład i zapach mieszaniny zależy przede wszystkim od warunków biodegradacji, decydujących o rodzaju bakterii uczestniczących w procesie. Do najważniejszych parametrów należy stopień napowietrzenia ścieków – konieczne jest zapobieganie wystąpieniu niedoborów tlenu i rozwojowi bakterii beztlenowych.

Stężenie zanieczyszczeń powietrza nad powierzchnią ścieków komunalnych. [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]

Substancja Stężenie, S [ppm]

Próg wyczuwalności, SpWW [ppm]

Siarkowodór 1,110-10,78 0,018

Metanotiol 11-40,55 0,001

Etanotiol 1,610-57,410-

2

0,0011

n – Propanotiol 7,510-51,610-

3

0,001

n – Butanotiol 8,210-4610-3 0,0014

Sulfid dimetylowy 1,510-3210-2 0,0023

Sulfid dietylowy 2,510-4610-4 0,004

Disulfid dietylowy 5,410-5 0,00043

Amoniak 1,910-25,5 5,75

Metyloamina 3,3 0,02

Trimetyloamina 1,7 0,002

Pirydyna 1,310-20,82 0,084

Indol brak danych 0,000032

Skatol 7,510-81,910-

2

0,000565

Etanoamid (acetamid)

brak danych 60

Kwas masłowy 2,810-45,610-

4

0,004

Kwas walerianowy 610-4 0,005

Fenol 4,710-20,65 0,109

p – krezol 4,710-4 0,0018

We wszystkich typach oczyszczalni można wyodrębnić 3 strefy emisji zanieczyszczeń

powietrza:

• Doprowadzania ścieków i oczyszczania mechanicznego

• Oczyszczania biologicznego• Obróbki osadów

Bardzo uciążliwe procesy beztlenowe występują najczęściej w strefie doprowadzania ścieków i obróbki osadów.

W roku 1984 Eitner stwierdził, na podstawie badań 226 miejskich biologicznych oczyszczalni ścieków, że strefy dopływu i wstępnego oczyszczania w osadnikach są źródłem odorantów w ponad 40,7% przypadków, a obróbka osadów – w 43,4% przypadków. W strefie oczyszczania biologicznego emisja tych zanieczyszczeń występuje stosunkowo rzadko (12,4% przypadków).

W roku 1984 Eitner stwierdził, na podstawie badań 226 miejskich biologicznych oczyszczalni ścieków, że strefy dopływu i wstępnego oczyszczania w osadnikach są źródłem odorantów w ponad 40,7% przypadków, a obróbka osadów – w 43,4% przypadków. W strefie oczyszczania biologicznego emisja tych zanieczyszczeń występuje stosunkowo rzadko (12,4% przypadków).

Stężenia odorantów (LJZ [jz/m3]), określone przez Eitnera w wyodrębnionych strefach, są jeszcze bardziej zróżnicowane:

Dopływ ścieków i oczyszczananie mechaniczne, zależnie od jakości ścieków i stanu kanalizacji 30 – 1000 jz/m3

Oczyszczanie biologiczne 2 – 120 jz/m3

Obróbka osadów 100 – 106 jz/m3

Przytoczone dane w małym stopniu ułatwiają przewidywanie stopnia zapachowej uciążliwości rzeczywistych obiektów (zakresy zmienności są zbyt duże).

Konieczne jest wykonywanie pomiarów – najlepiej oznaczeń odorymetryczntch.

Ze względu na dużą pracochłonność podejmowane są poszukiwania możliwości ich zastąpienia analizami instrumentalnymiSformułowano np. propozycje zastąpienia wskaźników emisji odorantów – mieszanin związków o uciążliwym zapachu – wskaźnikami emisji wybranych związków, których stężenie może być bez trudu monitorowane.

Za związek wskaźnikowy bywa uznawany np. siarkowodór.

Wielu rzeczoznawców Ministra Ochrony Środowiska podczas dokonywania ocen uciążliwości oczyszczalni wykorzystuje informacje o rzeczywistych lub przewidywanych stężeniach CO2 , powstającego głównie podczas najbardziej odorogennej fermentacji beztlenowej.

Na podstawie nieoficjalnych wytycznych zakłada się, że zapach biogazu pojawia się po przekroczeniu stężenia CO2

9,8 mg/m3

(przyjmuje się, że próg ten nie powinien być przekraczany częściej niż przez 2% czasu roku).

Jednoznaczne potwierdzenie założenia, że stężenia H2S lub CO2 są skorelowane z łącznym stężeniem odorantów lub intensywnością zapachu, wymaga wykonania wielu jednoczesnych analiz ilościowych i odorymetrycznych. Wydaje się mało prawdopodobne, aby ich efekty były jednoznaczne – tym samym ilościom CO2 i H2S mogą towarzyszyć różne ilości pozostałych lotnych produktów biodegradacji biomasy.

O wyraźnych zmianach rodzaju i intensywności zapachu mieszaniny mogą decydować bardzo małe zmiany stężeń śladowych zanieczyszczeń o najniższych progach węchowej wyczuwalności.

Wyniki pomiarów stężenia odorantów (lub odpowiednich zanieczyszczeń wskaźnikowych) w punkcie emisji pozwalają oszacować zasięg zapachowej uciążliwości oczyszczalni, jeżeli dodatkowo określona zostanie objętość gazów emitowanych w jednostce czsu z jednostki powierzchni źródła lub jednostki objętości oczyszczanych ścieków.

Iloczyn tej objętości przez stężenie odorantów jest jednym z rodzajów tzw. WSKAŹNIKÓW EMISJI (WE)

Metoda określania tej wielkości nie została jednak dotychczas ostatecznie uzgodniona.

przemysł spożywczy, duże fermy hodowlane, tuczarnie trzody chlewnej, przemysł chemiczny, składowiska odpadów oczyszczalnie ścieków zanieczyszczają powietrze odorami i innymi nieprzyjemnymi zapachami. Wonne substancje są uciążliwe dla organizmów ludzi i zwierząt.

W celu ograniczenia emisji gazów powstających w wyniku rozkładu substancji organicznych znajdujących się na wysypiskach śmieci, należy opracować nowe metody utylizacji śmieci.W ośrodkach miejskich można chronić powietrze poprzez właściwe lokowanie nowych nowych zakładów przemysłowych. W dużych miastach ważną rolę pełnią również izolacyjne pasy zieleni, które, oprócz pochłaniania pewnych ilości zanieczyszczeń powietrza, tłumią hałas (pas zieleni o szerokości 50 m zmniejsza natężenie hałasu o 20 dB).

Literatura:

• „Odory” J. Kośmider, B. Mazur – Chrzanowska, B. Wyszyński

• „Podstawy gospodarki odpadami” C. Rosik – Dulewska

• www.otzo.most.org.pl/publikacje/poradn/3probl.htm

KONIEC