4.

Mechaniczno-biologiczny przerób / stabilizacja odpadów

 
POBIERZ ROZDZIAŁ W FORMACIE PDF
POBIERZ CAŁY PODRĘCZNIK W FORMATACH PDF I ZIP
 
Mechaniczno-biologiczny przerób / stabilizacja odpadów

Proces

X

Technika

Środki

Nazwa

Mechaniczno-biologiczne przetwarzanie/stabilizacja odpadów (MBP / MBS)

Zastosowanie

Przetwarzanie mechaniczno-biologiczne jest stosowane dla frakcji resztkowej (20 03 01) odpadów komunalnych z dużą zawartością substancji organicznej/wodorowęglowej dla osiągnięcia następujących celów:

stabilizacji i zmniejszenia potencjalnego ryzyka negatywnego wpływu na środowisko poprzez znaczącą redukcję masy i objętości (zmniejszając tym samym ilość odpadów ulegających biodegradacji do składowania końcowego)

produkcji różnych rozdzielnych frakcji w celu pozyskania surowców wtórnych do dalszych procesów recyklingu lub polepszenia ich właściwości paliwowych dla dalszego odzysku energetycznego.

 

Charakterystyka zastosowania (patrz również przypisy)
Stosowane zwłaszcza do następujących typów odpadów

Zmieszane odpady komunalne

V

Opakowaniowa frakcja lekka

 

Bioodpady

V1

Papier/karton

 

Szkło

Wielkogabaryty i elektrośmieci

 

Złom

Odpady drzewne

V2

Odpady budowlane (gruz)

V3

Zużyty olej

 

Farby i lakiery

 

Zużyte opony

 

Odpady niebezpieczne

 

 

Odpady przemysłowe (różne branże)

V3

 

Pozostałe odpady

V

Wszystkie materiały ulegające biodegradacji i nie zawierające składników niebezpiecznych

1 Głównie frakcje bogate w organikę oraz bez elektrośmieci i innych urządzeń gospodarstwa domowego.

2 Preferowany jest jednak recykling materiałowy drewna lub odzysk energetyczny w elektrowniach na drewno.

3 Tylko w zakresie wstępnej obróbki mechanicznej.

Charakterystyka i wymogi zastosowania

Obróbka wstępna przetwarzanego materiału

Metale będą ponownie wykorzystane w metalurgii, frakcja wysokoenergetyczna odpadów będzie wykorzystywana jako paliwo alternatywne w procesach termicznych (odzysk R1) . Po odpowiedniej obróbce takiej jak ponowne przesianie i dodatkowa stabilizacja tlenowa można wykorzystać kompost nieodpowiadający wymaganiom nawozowym do budowy lub rekultywacji składowisk oraz w pracach rekultywacyjnych (odzysk R14)

możliwość utylizacji produktów z procesu

Ustabilizowana biologicznie drobna frakcja organiczna może zostać składowana lub służyć do budowy składowisk i prac rekultywacyjnych.

Wymagania ochronne

Emisje do powietrza należy ująć i odpowiednio oczyścić w celu likwidacji odorów, pyłów i lotnych związków organicznych. Jeżeli zakład produkuje ścieki, muszą być też one odpowiednio ujęte i podczyszczone zgodnie z wymogami prawa. W celu uniknięcia odorów należy przedsięwziąć dodatkowe kroki organizacyjne i techniczne.

potencjalne zagrożenie dla zdrowia

Przy mechaniczno-biologicznym przetwarzaniu odpadów istnieje podwyższone ryzyko przedostawania się bakterii, prionów i zarodników grzybów do powietrza. Z tego powodu należy przedsięwziąć odpowiednie środki zaradcze (np., przez noszenie maseczek na twarzy)

Wymaganiy monitoring

Zaleca się stały monitoring procesów przetwarzania wraz z emisjami do powietrza i wody

Ograniczenia zastosowania oraz wpływ czynników zewnętrznych

Warunki klimatyczne

Instalacje MBP nie są uzależnione od warunków klimatycznych, choć ten czynnik należy uwzględniać w projekcie technicznym. Ekstremalne warunki pod względem temperatury i wilgotności mogą ograniczyć etap obróbki biologicznej opartej na kompostowaniu w otwartych pryzmach. Reaktory fermentacyjne są izolowane od ekstremalnych temperatur, w razie zapotrzebowania na wyższą temperaturę są odpowiednio podgrzewane.

warunki infrastrukturalne

Instalacje MBP mogą być lokalizowane w dowolnym miejscu, jednak najlepszym rozwiązaniem dla tego typu przedsięwzięć jest lokalizacja w pobliżu składowiska odpadów, w pobliżu miejsca produkcji dużych ilości odpadów oraz tam, gdzie jest łatwy dostęp do środków transportu.

Odległość instalacji od najbliższej zabudowy mieszkaniowej powinna być odpowiednio duża by uniknąć skarg związanych z uciążliwościami zapachowymi lub szkodnikami.

dostępność siły roboczej

MBP/MBS stwarza możliwości zatrudnienia zarówno pracowników wykwalifikowanych jak i niewykwalifikowanych. Wyżej kwalifikowany personel jest niezbędny przy zaawansowanych technologicznie instalacjach.

Szczegóły techniczne
Ogólny opis

STRESZCZENIE

W procesie mechaniczno-biologicznego przerobu następuje kombinowana obróbka mechaniczna i biologiczna frakcji resztkowej wymieszanych odpadów komunalnych w celu obniżenia reakcyjności i ryzyka niekorzystnego wpływu na środowisko a przez to umożliwić dalszy proces bezpiecznego składowania. Celem kombinacji procesowej jest także zmniejszenie ilości kierowanej do ostatecznego składowania a także, w niektórych przypadkach, produkcję energii. Istnieje duża liczba możliwych konfiguracji, jednak zawsze jest to wspomagający proces mechaniczny połączony z głównym procesem biologicznym. Niektóre systemy zostały rozwinięte do systemów zintegrowanych, łącznie z kontrolą i oczyszczaniem gazów odlotowych/ścieków, zamkniętych w jednej hali. Przerób mechaniczno-biologiczny można z łatwością dostosować do zmieniających się warunków brzegowych lub dostosować do zmiennego składu przerabianych odpadów. Jako forma obróbki, która nie potrzebuje wcześniejszej obróbki odpadów, może być zastosowana do przerobu odpadów wymieszanych niepoddanych wcześniejszej segregacji u źródła.

Główne koncepcje przerobu mechaniczno-biologicznego różnią się między sobą poprzez kolejność przerobu mechanicznego lub biologicznego oraz celu przerobu biologicznego. Przy tym następuje albo wcześniejsze rozdzielenie (instalacje typu „Splitting”) frakcji palnej od frakcji drobnej przed jej dalszym przerobem lub stabilizuje się biologicznie całość materiału wsadowego z jego późniejszą dalszą obróbką mechaniczną i/lub biologiczną.

W instalacjach typu „Splitting” tylko część materiału wsadowego jest poddawana obróbce biologicznej. We właściwym procesie biologicznym frakcja drobna jest poddawana stabilizacji tlenowej i/lub beztlenowej. Takie instalacje nazywamy MBP – mechaniczno-biologicznego przerobu. W przypadku wyboru opcji fermentacji beztlenowej proces biologiczny jest optymalizowany w celu produkcji energii z biogazu.

W instalacjach typu MBS – mechaniczno-biologicznej stabilizacji całość materiału wsadowego jest poddana wstępnej obróbce biologicznej ( biologicznego suszenia przez samonagrzewanie się kompostu) w celu lepszego późniejszego rozdziału ustabilizowanego wsadu na odpady do recyklingu (np. metale, baterie) do energetycznego wykorzystania („suchy stabilat”) oraz frakcję resztkową do składowania lub rekultywacji. Głównym celem tej koncepcji jest produkcja paliwa alternatywnego z wysoką zawartością frakcji organicznej

PODSTAWOWE WYMOGI

Wsad (input):

  • Odpady stałe o dużej zawartości organiki bez niebezpiecznych składników.
  • Istnienie prawnych standardów emisyjnych i ustalonych warunków eksploatacji dla tego typu instalacji w prawodawstwie krajowym (najlepiej w jednej ustawie/rozporządzeniu)
  • Zaopatrzenie w energie

SPODZIEWANE REZULTATY

Produkty z instalacji (output):

  • Nadsitowa frakcja wysokoenergetyczna (MBP) lub palny suchy stabilat (MBS)
  • Ustabilizowana frakcja drobna (deponat) z MBP lub mineralna frakcja drobna z MBS do składowania lub rekultywacji
  • Odzyskane surowce do recyklingu materiałowego (głównie metale, których jakość jest wyższa od tych odzyskanych w spalarniach odpadów komunalnych).
  • Pozostałości i odrzuty technologiczne
  • Pył zawieszony, ścieki i powietrze odlotowe.

Wymogi jakości materiałów wyjściowych (outputu):

  • Jakość ustabilizowanej frakcji drobnej powinien w zależności od materiału wejściowego wykazywać normy przynajmniej wilgotność poniżej 50% i AT4* poniżej 40 mg/kg suchej masy.
  • Ścieki z beztlenowej fermentacji powinny być podczyszczane w taki sposób, by odpowiadały wymogom środowiskowym dla wód powierzchniowych (np. zgodnie z dyrektywą 91/271/EWG)

* AT4 - aktywność oddychania; parametr wyrażający zapotrzebowanie tlenu przez próbkę odpadów w ciągu 4 dni, mg O2/kg suchej masy.

ZALETY

  • Redukcja objętości i potencjalnych reakcyjnego odpadów przeznaczonych do składowwania a tym samym z jednej strony zmniejszenie wymaganego miejsca na składowisku z drugiej zaś zmniejszenie produkowania przez składowane odpady (tzw. deponat) emisji gazów cieplarnianych i odorów, powstawania odcieków, przyciągania szkodników.
  • Połączenie przerobu specyficznych materiałów i produkcja różnych frakcji materiałów dla następnego wykorzystania.
  • Możliwości odzysku energii (z wyprodukowanego biogazu lub/i energetycznego wykorzystania frakcji wysokoenergetycznej odpadów w innej instalacji termicznej).
  • Możliwe realizacje w prostych, mało kapitałochłonnych konfiguracjach

WADY

  • Niepełna mineralizacja odpadów wymaga dalszej stabilizacji tlenowej (np. dojrzewanie w pryzmach kompostujących) lub zwiększonego monitoringu składowiska.
  • Stosunkowo niskie wykorzystanie energii zawartej w odpadach
Szczegóły zastosowania

REALIZACJA TECHNICZNA

Podstawową technologią mechaniczno-biologicznej obróbki odpadów jest proces biologiczny, przez który mogą być przetwarzane tylko frakcje ulegające biodegradacji. W zależności od sposobu usuwania odpadów i odpowiedniej jakości materiałów, konieczne są mechaniczne procesy o różnym natężeniu i efekcie docelowym. Procesy mechaniczne następują w zależności od konfiguracji albo przed zasadniczą obróbką biologiczną w celu separacji nie ulegających biodegradacji surowców wtórnych i substancji szkodliwych lub mają zastosowanie po procesie biologicznym, w celu wygenerowania Francji do dalszego recyklingu lub energetycznego odzysku.

Obróbka mechaniczna

Zazwyczaj składa się z różnych procesów mechanicznych, które mają na zadanie zmianę właściwości fizycznych i paliwowych odpadów, które umożliwią optymalizację procesów odzysku w kolejnych procesach.

Minimalne wyposażenie techniczne dla skutecznej obróbki mechanicznej zawiera następujące instalacje:

  • magazyn wraz u urządzeniami załadunkowymi
  • oddzielenie materiałów mogących zakłócić proces lub materiałów niebezpiecznych
  • rozdrabnianie

W przypadku mechanicznej obróbki, która następuje przed biologicznym etapem, tzn. koncepcji typu „splitting” (MBP) mechaniczna obróbka oznacza.

1) Magazynowani i załadunek

Płaski bunkier lub głęboki bunkier przyjmuje dostarczane odpady. W płaskim bunkrze mogą być usuwane z grubsza materiały mogące zakłócić proces (np. masywne elementy stalowe, duże kamienie), czynność ta wykonywana będzie za pomocą ładowarki kołowej lub specjalnego chwytaka. Niezależnie od dostarczania odpadów, ich kontrola nie nastręcza większych problemów. Przy tym można na tym etapie wykluczyć i zawrócić problematyczne dostawy odpadów (np. odpady przemysłowe lub niebezpieczne, których nie ma w katalogu odpadów w regulaminie instalacji). Bunkier płaski podzielony jest na osobne boksy, przeznaczone do przechowywania różnych odpadów (np. suche odpady z infrastruktury, odpady wielkogabarytowe, wilgotne odpady z gospodarstwa domowego). Takie rozwiązania są dużo tańsze niż bunkry głębokie znane m.in. ze spalarni odpadów, jednak wymagają one dużej powierzchni.

W bunkrze głębokim dostarczone odpady mogą zostać w prosty sposób homogenizowane. Jednak separacja materiałów niepożądanych może być relatywnie trudna. Bunkier głęboki jest odpowiedni do przechowywania wilgotnych odpadów z gospodarstw domowych, dla suchych odpadów lepszym rozwiązaniem jest bunkier płaski. Ogólnie rzecz biorąc bunkry płaskie są bardziej preferowanym rozwiązaniem dla mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów.

2) Separacja materiałów niepożądanych, niebezpiecznych i mogących zakłócić proces

W przypadku bunkra płaskiego do usunięcia problematycznych odpadów wielkogabarytowych wystarczy pojazd ze specjalnym chwytakiem polipowym lub ładowarka kołowa. Inne odpady takie jak baterie lub duże folie z tworzyw są zazwyczaj separowane na taśmie lub przenośniku transportującym. Sucha frakcja z obiektów infrastruktury oraz odpady wielkogabarytowe są separowane i rozkładane ręcznie w kabinach sortowniczych. Ze względu na potencjalne zagrożenie zdrowia, procedura ta nie nadaje się do stosowanie dla wilgotnych odpadów z gospodarstwa domowego. Tutaj jest wymagana mechaniczna separacja (np. pojazdem z chwytakiem polipowym, bez separacji ręcznej)

3) Rozdrabnianie

Rozdrabnianie oprócz generowania jednorodnej mieszaniny odpadów ma na zadanie zwiększanie powierzchni reakcyjnej oraz rozpakowanie odpadów zbelowanych lub zapakowanych w worki. Z uwagi na energochłonność procesu, rozdrabnianie jest stosowane tylko w wybranych przypadkach. Jednak odpady wielkogabarytowe i przemysłowe zawsze muszą przejść etap rozdrobnienia wstępnego.

Dla rozdrobnienia wstępnego (do wielkości od 250 – 500 mm) potrzebne są urządzenia tnące takie jak (np. nożyce obrotowe, niszczarki wolnobieżne, łamacze). Rozdrabnianie zasadnicze (100-250 mm) odbywa się za pomocą nożyc obrotowych, niszczarek i młynów kaskadowych. Rozdrabnianie drobne (<25mm) wykonywane jest za pomocą młytów młotowych i noży tnących.

Obróbka mechaniczna, może ponadto zawierać następujące kroki

4a) Separacja metali żelaznych

Duże metalowe części rozdzielane zostają już w hali lub bunkrze płaskim, drobne elementy metalowe mogą na tym etapie pozostać we frakcji odpadów wymieszanych. Drobna frakcja metaliczna jest oddzielana przez separator magnetyczny w dalszych procesach (np. przy doczyszczaniu kompostu, formowaniu paliwa alternatywnego ) w trakcie transportu na przenośnikach taśmowych. Ze względu na łatwe usuwanie metali i dobre możliwości recyklingu, separacja metalu powinny być zawsze częścią procesu MBP.

4b) Separacja metali nieżelaznych

Oprócz tego możliwa jest separacja metali nieżelaznych , szczególnie z rozdrobnionej frakcji <80 mm. Odzyskane metale kolorowe mogą być sprzedane po wysokich cenach.

5a) Separacja frakcji nadsitowej poprzez uprzednie przesianie

Jeśli odpady zawierają spore ilości tworzyw sztucznych lub drewna, to ich separacja może być przeprowadzona łącznie z oddzieleniem papieru, lub kartonu w sicie obrotowym.

Przesiew frakcji o średnicy cząstek 100 do 150 mm produkuje wysokokaloryczną frakcję nadsitową (papier/tektura, tworzywa sztuczne, drewno). Substancje ulegające biodegradacji trafiają do frakcji podsitowej. Dla odpadów wielkogabarytowych nie stosuje się sita obrotowego. O ile frakcja nadsitowa ma być wykorzystana jako paliwo alternatywne , jest ona w dalszych czynnościach rozdrabniana, homogenizowana i ewentualnie brykietowana.

5b) Separacji frakcji lekkiej/ciężkiej w klasyfikatorze.

Przy klasyfikacji, np. w separatorze balistycznym (cyklony, dmuchawy) lub na sitach wstrząsowych odseparowuje się z frakcji wysokokalorycznej niepalną frakcję ciężką, jak szkło, inne mineralne, baterie. Ten proces jest jednak mniej popularny od przesiewania.

6) Separacja przez sortowanie

Jeżeli suche odpady zawierają dużą ilość surowców wtórnych (zwłaszcza z obiektów infrastruktury, wielkogabarytowych lub budowlanych), można stosować do nich segregację ręczną.

Etapy sortowania powiązane są często z wstępnym przesiewem.

7) Rozdrabnianie końcowe

Aby wykorzystać frakcję wysokokaloryczną jako paliwo alternatywne do energetycznego wykorzystania, konieczne jest jej dalsze rozdrabnianie.[Spalanie przemysłowe].

Najlepsze efekty daje zastosowanie kruszarki szybkobieżnej.

Dzięki niej można uzyskać materiał/ziarna wielkości 60-80 mm. W przypadku dalszego rozdrabniania odpady muszą być pelletowane co jest bardzo drogie i wymaga zaawansowanych technologii.

8) Prasowanie w baloty

Dla lepszego przechowywania i transportu odzyskanych surowców wtórnych (głównie frakcji tworzyw opakowaniowych i papieru lub tektury) stosuję się często prasy do belowania.

W systemie koncepcji mechaniczno-biologicznej stabilizacji(MBS) proces mechaniczny składa się głównie z kroków:

  • separacji metali (4)
  • rozdrobnienia w celu oddzielenia frakcji mineralnej (5)
  • rozdrobnienia (8) i granulowania

Przed rozpoczęciem biologicznego procesu przetwarzania należy koniecznie usunąć materiały mogące zakłócić proces (np. masywne elementy stalowe) oraz wstępnie rozdrobnić materiał wsadowy np. w niszczarce wolnobieżnej.

Przerób biologiczny

Do biologicznego przerobu stosowane są różne technologie.

Zazwyczaj są to intensywne kompostowanie tlenowe lub fermentacja beztlenowa.

Opisane są one w oddzielnych arkuszach [Kompostowanie] oraz [Fermentacja beztlenowa].

Poniżej zostaną przedstawione tylko specyficzne rozwiązania w zastosowaniu tych technologii w realizacji systemu mechaniczno-biologicznego przerobu.

Dla koncepcji typu MBP dotyczy to:

Przerób tlenowy – kompostowanie

W kompostowni mogą być stosowane, statyczne i dynamiczne metody powodujące biologiczny rozkład odpadów. Statyczne metody są najprostszymi rozwiązaniami do kompostowania.

W tym przypadku odpady poddawane procesom biologicznego rozkładu nie są przerzucane lub w inny sposób wsprawiane w ruch.

W tym celi homogenizowany odpad jest umieszczany w pryzmach trójkątnych lub trapezowych lub sypane są z niego kopce.. Aby zapewnić właściwą wentylację, pryzmy składają się zazwyczaj z kilku warstw, oddzielonych między sobą drewnianymi paletami lub innymi materiałami gwarantującego swobodny dopływ powietrza.

Pryzmy są zabezpieczone od spodu nieprzepuszczalną folią, dzięki czemu zapobiega się przedostawaniu się odcieków do gleby i wód gruntowych. Statyczne systemy pryzm kompostujących, bez przerzucania i wymuszonego napowietrzania mechanicznego są stosowane jedynie do końcowego dojrzewania kompostu po wcześniejszym kompostowaniu intensywnym lub fermentacji beztlenowej.

systemy z aktywną, wymuszoną wentylacją mechaniczną wraz z procesem kontroli wilgotności i zawartości tlenu w materiale wsadowym.

Najprostszym przykładem praktycznego zastosowania jest proces ciągu kominowego typu Spillmann/Collins.

W tej metodzie perforowane rury drenażowe są ułożone stycznie do pryzm. Odległość między rurami wynosi od 3 do 4 metrów.

Wyloty rur drenażowych są położone blisko komina pośrodku pryzmy.

Poprzez biologiczne samonagrzewanie się wsadu do kompostowania, wytwarzany jest ciąg powietrza (ku górze), który gwarantuje prawidłowe napowietrzenie całej pryzmy.

Dzięki nawadnianiu wilgotność wsadu jest utrzymywana na stałej, odpowiedniej dla kompostowania, wysokości.

Możliwe jest formowanie pryzm trapezowych o wysokości do 2, 5 metra. Po 3-6 miesiącach jest wymagane przerzucenie pryzmy.

Pryzmy odpadów pokryte są dojrzałym kompostem, co powoduje redukcję nieprzyjemnych zapachów z procesów kompostowania do otoczenia.

 

Rys 1: Proces kominowy wg. Spillmann/Collins

Kontenery mogą być wykonane z betonu lub stali. Posiadają one ruchome dno i mogą pracować w trybie wsadowym („batch”).

Powietrze jest dostarczenie do reaktora przez perforowaną podłogę i jest zasysane w górnej części reaktora i oczyszczane.

Kontenery kompostujące wymagają wcześniejszego rozdrobnienia i przygotowania wsadu . Intensywny proces kompostowania trwa od 8 do 10 dni.Technologia ta jest łatwa i prosta w użyciu.

Zdjęcie A. Kontenery kompostujące z ujęciem powietrza odlotowego i odcieków.

Dla zasadniczego procesu tlenowego przerobu (kompostowania intensywnego) stosuje się:

Metody dynamiczne i quasi dynamiczne

W kompostowaniu intensywnym zastosowanie mają także metody dynamiczne lub quasi dynamiczne, takie jak kompostownie bębnowe, kompostownie tunelowe lub kompostownie pryzmowe z intensywnym przerzucaniem materiału wsadowego. Szczegóły zastosowania są opisane w arkuszu Kompostowanie.

Intensywne technologie kompostowania doskonale nadają się do wdrożenia przy koncepcji mechaniczno-biologicznej stabilizacji (MBS). Są one stosowane w celu biologicznego suszenia i sterylizacji materiału i generują w ten sposób produkt, doskonale nadający się do dalszego odzysku energetycznego w instalacjach spalania lub współspalania.

Do celów suszenia użyte zostają biologiczne cechy odpadów. Samonagrzewanie się kompostu powoduje emisję energii cieplnej, którą wykorzystuje się do odparowania wody w odpadach.

Wsad składa się z niesortowanych odpadów komunalnych, które jednak wcześniej muszą być wstępnie rozdrobnione i homogenizowane. Odcieki i powietrze odlotowe zostają zebrane i oczyszczone. Biorąc pod uwagę fakt obróbki odpadów niesortowanych i wysoki wskaźnik emisji oraz objętość odcieku, w pierwszej fazie proces biologicznego suszenia musi być w pełni hermetyczny.

Poprzez biologiczne suszenie zmniejsza się zawartość wilgoci i po zastosowaniu kolejnej separacji odpadów niepalnych i metali wytwarza się suchą frakcję wysokokaloryczną, która może być stosunkowo dobrze wykorzystana termicznie w innych instalacjach spalania lub współspalania. Wartość opałowa wyprodukowanego paliwa alternatywnego (tzw. „suchego stabilatu”) wynosi około 12-16 MJ/kg, dzięki czemu jest możliwe współspalanie w instalacjach przemysłowych.

Innym sposobem realizacji biologicznego etapu procesu wg koncepcji MBP, jest fermentacja beztlenowa (anaerobowa)

W trakcie fermentacji beztlenowej następuje rozkład substancji organicznej w środowisku beztlenowym w zamkniętych hermetycznie reaktorach. Rozróżnia się dwie główne koncepcje fermentacji:

  • fermentacja „sucha”
  • fermentacja „mokra”

pojęcia fermentacji „mokrej” i „suchej” są umowne, gdyż każda fermentacja wymaga zagwarantowania odpowiednio dużej wilgotności materiału wsadowego. Różnica polega na tym, że w fermentacji „suchej” nie jest wymagany szczelny zbiornik na płynne produkty hydrolizy substancji organicznej, nie fermentuje się też odpadów ciepłych oraz past, ograniczając się jedynie do substancji stałej (np. bioodpady).

Szczegóły dotyczące (klasycznej) fermentacji „mokrej*” znajdują się w arkuszu informacyjnym „Fermentacja beztlenowa”

Poniżej będą opisane specyficzne dla instalacji MBP technologie fermentacji. Integracja fermentacja beztlenowej z koncepcją MBP ma na celu optymalizację produkcji biogazu. W niektórych przypadkach optymalizuje się moduł fermentacyjny w instalacjach MBP dla produkcji biogazu oraz produkcji paliwa alternatywnego dla dalszego energetycznego odzysku. Ze względu na heterogeniczność materiału wsadowego ( osady mineralne z jednej strony i trudno rozkładalne włókna organiczne z drugiej) jednostopniowe instalacje suchej fermentacji stanowią preferowaną formę obróbki odpadów w MBP.

Rysunek 2: schematyczne przedstawienie instalacji suchej fermentacji.

Zalety suchej fermentacji są następujące:

  • małe zapotrzebowanie na wodę
  • z powodu większej zawartości suchej masy w fermentowanych odpadach łatwiej jest zagospodarować frakcję mineralną.

Proces obróbki beztlenowej odpadów wymieszanych, stawia również specjalne wymagania wobec techniki, personelu i konfiguracji instalacji. Prawdopodobieństwo tworzenia się piany na powierzchni jest bardzo wysokie, przez co tworzy się ryzyko powstawania eksplozji. Związki przyczyniające się do wytwarzania większego zużycia instalacji to między innymi substancje korozyjne (np. chlor, siarka, kwasy) oraz materiały ścierne (np. minerały, metale).

Powyższe problemy występujące podczas obróbki odpadów resztkowych przy zastosowaniu fermentacji beztlenowej mogą zostać zminimalizowane poprzez następujące rozwiązania techniczne:

  • zastosowanie wtrysku biogazu zamiast mieszadła mechanicznego w celu mieszania wsadu w procesie fermentacji prowadzi do zminimalizowania powstawania piany oraz eliminacji owijania się składników włóknistych wokół mieszadeł.
  • poprzez wcześniejszą separację ciężkiej frakcji mineralnej (osiadających inertów na dnie reaktora) i frakcji lekkiej (wyrobów tekstylnych, folii), aby uniknąć tworzenia się warstwy pływającej, owijania ruchomych części w reaktorze lub ich zużycie mechaniczne poprzez tarcie.
  • kondycjonowanie wsadu przed załadunkiem do reaktora na 20-40% suchej masy przed fermentacją, lub
  • wymywanie frakcji drobnej po wstępnej obróbce mechanicznej ale przed załadunkiem do reaktora ma na celu usunięcie surowców lekkich, piasku, innych substancji ściernych (np. szkła). Pozostały materiał, który składa się głównie z substancji ulegających biodegradacji, może być bezproblemowo poddany obróbce beztlenowej fermentacji mokrej.

Proces fermentacji zostaje zakończony po około 18-21 dni. Następnie odpady zostają odwodnione przez prasę. Stałe pozostałości są poddawane dalszej obróbce tlenowej (poprzez kompostowanie) i następnie zostają zdeponowane, ścieki ulegają dalszemu procesowi oczyszczania.

Powietrze odlotowe pochodzące z procesu MBP i MBS zostaje zasadniczo ujęte i oczyszczone. W zależności od zastosowanej koncepcji mechaniczno-biologicznego przerobu, ilości powietrza do oczyszczenia i wymogi prawne powietrze odlotowe może być oczyszczone biologicznie w biofiltrach lub termicznie w opalanych gazem palnikach ceramicznych systemu termiczno-regeneracyjnej oksydacji (RTO).

Korzyści wynikające z procesów termicznych RTO to duży stopień redukcji związków organicznych. Wadą tej metody jest duże zapotrzebowanie na energię, szczególnie gdy sama instalacja nie produkuje biogazu. Czasami także wysokie koszty utrzymania RTO mogą być problematyczne.

MOC PRZEROBOWA

  • Wejście (input)

100 % Zmieszane odpady komunalne

Woda (jeśli jest stosowana do fermentacji jako etap biologiczny

  • Wyjście (przyjmując jako punkt odniesienia średni skład morfologiczny odpadów w Europie)

2-5 % materiał obcy

2-4 % metale ( żelazne i niezależne)

30-45 % paliwo alternatywne (frakcja palna)

40-65 % frakcja drobna do biologicznej obróbki

Z czego: 15-25% strata masy wsadu przez procesy biologicznego rozkładu

do 20 % woda

5% przekształcone w biogaz

30-40% resztki pofermentacyjne do składowania

Zmieniony cykl przerobu wsadu wg koncepcji MBS w stosunku do koncepcji MBP prowadzi do lepszego zagospodarowania frakcji odpadów nie ulegających biodegradacji i przez to do zmniejszenia się ilości odpadów, które muszą być potem składowane.

SKALA ZASTOSOWANIA

Do tej pory instalacje mechaniczno-biologicznego przerobu były realizowane w następującym zakresie:

  • Minimalna moc przerobowa (z zastosowaniem prostej technologii kompostowania): 25.000 t/rocznie
  • Minimalna przepustowość (z zastosowaniem fermentacji beztlenowej): 60.000 t/rocznie
  • Maksymalne moce przerobowe: około. 300,000 t / rocznie (np. instalacja MBP (tlenowa) w Cröbern koło Lipska. http://www.e-wev.de/index.php?mba

KOMPATYBILNOŚĆ

Z INNYMI SYSTEMAMI

Systemy mechaniczno-biologicznego przerobu służą przygotowaniu frakcji wymieszanych odpadów komunalnych do ich bezpiecznego dla środowiska składowania końcowego. Z tego powodu nie ma specjalnych wymagań co do systemu zbiórki i transportu odpadów do instalacji. Jednakże zgodnie z europejską hierarchią postępowania z odpadami należy system MBP/MBS tak skonfigurować w ogólnym systemie gospodarki odpadami, by był możliwy maksymalny odzysk surowców wtórnych do dalszego recyklingu oraz odzysk energetyczny frakcji palnej i wyprodukowanego biogazu.

WSKAŹNIKI OPERACYJNE
WYMAGANE ZASOBY

BILANS ENERGETYCZNY

Ogólne zapotrzebowanie na energię wynosi pomiędzy 20-60 kWh/t przy czym zazwyczaj najbardziej energochłonna jest wstępna obróbka mechaniczna - około 10-30 kWh/t.

WPŁYW NA EMISJĘ CO2

Emisja CO2 i innych gazów cieplarnianych występuje podczas obróbki biologicznej. Dlatego proces ten powinien być przeprowadzany w zamkniętym instalacjach (reaktory, hale z obiegiem powietrznym ) i powinien być wspierany różnymi metodami ograniczania emisji do powietrza i wody. Z drugiej strony obróbka mechaniczno-biologiczna pozwala związać węgiel w formie stałej w kompoście lub zapobiega niekontrolowanej produkcji metanu na składowiskach w przypadku składowania odpadów niepoddanych obróbce mechaniczno-biologicznej.

POTRZEBNE POMOCE I DODATKI

Takie jak wcześniej wymienione.

POTRZEBNE ZASOBY LUDZKIE

Liczba pracowników jest uzależniona przede wszystkim od mocy przerobowej instalacji. Średnie zapotrzebowanie jest podobne jak w kompostowniach. Ręczne wybieranie surowców wtórnych na liniach sortowniczych wymaga oczywiście większej ilości personelu.

POTRZEBNA PRZESTRZEŃ

Minimalna wymagana przestrzeń uzależniona jest od wydajności całej instalacji. Dodatkowa powierzchnia produkcyjna instalacji może być bardzo niewielka w przypadku, gdy instalacja jest jedynie elementem wstępnym przez dalszym składowaniem. W tym wypadku wymaga się jedynie dodatkowego miejsca na pryzmy lub kopce kompostujące. Inne wymogi przestrzenne są identyczne jak dla instalacji obróbki tlenowej lub beztlenowej odpadów zbieranych selektywnie [Fermentacja beztlenowa] lub [kompostowanie].

WYMAGANIA POOPERACYJNE

W celu minimalizacji odorów i innych emisji do powietrza lub wody drobna frakcja biologiczna jest poddawana procesom kompostowania końcowego w pryzmach, który zmniejsza aktywność biologiczną na tyle, że dodatkowy monitoring (poza obowiązkowym monitoringiem wynikającym z przepisów prawnych) składowisk nie jest konieczny.

kosztorys

KOSZTY INWESTYCJI

Na koszty inwestycji w systemy MBP/MBS składają się następujące pozycje:

  • Koszta zakupu działki wraz z rezerwą rozwojową uzależnione są od lokalnych uwarunkowań i planowanych mocy przerobowych (znacznie mniejsze, jeśli proces obróbki prowadzony jest na składowisku)
  • Wyposażenie

Etap mechaniczny:

  • Budynki wraz z bunkrami: 40 €/(trok)
  • Maszyny stacjonarne: 10-80 €/(trok)
  • Urządzenia mobilne: 5-10 €/(trok)

Etap biologiczny - kompostowanie

  • Budowle: 70-90 €/(trok)
  • Maszyny stacjonarne: 110-140 €/(trok)

Etap biologiczny - fermentacja

  • Budowle: 50-60 €/(trok)
  • Maszyny stacjonarne: 140-180 €/(trok)

Szacunkowe zapotrzebowanie kapitałowe dla całej instalacji MBP znajdującej się na terenie Europy wynosi:

  • około 12 milionów.€ dla zakładu o wydajności 50000 t/a
  • 40 milionów € dla zakładu o wydajności o wydajności 220.000 ton/rok.

Dla prostych technicznie instalacji MBP zlokalizowanych na terenie czynnych składowisk (ZZO) w krajach o niższych możliwościach pozyskania kapitału inwestycyjnego możliwe jest osiągnięcie redukcji kosztów do ok. 15-20 € za tonę przetwarzanego wsadu.

KOSZTY EKSPLOATACYJNE

Bieżące koszta eksploatacji:

  • Personel (w zależności od lokalnego rynku pracy)
  • Energia, ubezpieczenie itp.
  • Naprawa i konserwacja

około 1% kosztów inwestycyjnych rocznie dla każdej budowli

maszyny i elektronika: 3-6% kosztów inwestycyjnych rocznie

urządzenia mobilne (np. ładowarki): 8-15% kosztów inwestycyjnych rocznie

Instalacje MBP z modułem fermentacyjnym wykazują wyższe koszta bieżące i amortyzacyjne w porównaniu dla fermentowni rolniczych i przerabiających odpady zbierane selektywnie (patrz tabela)

Koszta napraw i konserwacji przez pierwsze 5 lat użytkowania (w % kosztów inwestycyjnych)

Maszyny i elektronika

Budowle

Fermentacja bioodpadów selektywnie zbieranych

2-3

1

Fermentacja frakcji resztkowej odpadów komunalnych

4-6

1

MOŻLIWE ZYSKI

Sprzedaż surowców wtórnych, zwłaszcza metali jest zyskowna. Paliwa alternatywne na dzień dzisiejszy nie generują przychodów.

KOSZTY PRZEROBU WG MASY MATERIAŁI WSADOWEGO

W przedziale 40-100 € / tonę tylko za koszta przerobu mechaniczno-biologicznego (bez kosztów późniejszego składowania resztek i dopłat do odbieranego paliwa alternatywnego)

Pozostałe istotne aspekty
Przerób mechaniczno-biologiczny odpadów ma zastosowanie głównie dla odpadów, dla których jest konieczna redukcja aktywności biologicznej przed ich końcowym składowaniem a tym samym chce się osiągnąć obniżenie środowiskowych kosztów składowania i kosztów monitoringu zamykanych składowisk. Studia i bilanse LCA wskazują, że ustabilizowany „deponat” po przerobie w instalacji MBP produkuje tylko 10% gazu składowiskowego i wód odciekowych w porównaniu do składowanych odpadów niepodlegających żadnej obróbce wstępnej.
Informacje rynkowe

OBIEKTY REFERENCYJNE

(ważne: powyższa lista firm nie stanowi pełnego zestawienia przedsiębiorstw aktywnych w wymienionych dziedzinach)

W ostatnich dwóch dekadach w Europie została rozwinięta technologia mechaniczno-biologicznego przerobu odpadów. Dzisiaj w Europie istnieje ponad 100 zakładów pracujących w tej technologii. W samych Niemczech jest obsługiwanych około 50 systemów o mocy przerobowej > 20 000 t/rok. Średnia moc przerobowa instalacji wynosi około 100 000 t/rocznie, ale istnieją również systemy o przepustowości do 300 tys. ton rocznie. Technologie te wykorzystywane są w mniejszym lub większym stopniu niemal we wszystkich ważniejszych przedsiębiorstwach zajmującymi się gospodarką odpadami np.: Nehlsen, Remondis, ALBA.

Przykładowe przedsiębiorstwa:

  • www.meab.de MEAB spółka z o.o., Schöneiche
  • www.zaso-online.de Gospodarka odpadami Saale-Orla, Pößneckr
  • www.mba-nms.de MBA Neumünster spółka z o.o., Neumünste
  • www.e-wev.de WEV spółka z o.o., Großpösna
  • www.osnabrueck.de/awb/20802.asp Osnabrücker ServiceBetrieb (MPO Osnabrück)

Instalacje MBP/MBS znajdują zastosowanie również w szerokim zakresie na terenie innych państw Europejskich takich jak: Austria, Wielka Brytania, Holandia i Włochy.

Polska:

(tylko zakład mechanicznego przerobi, część biologiczna planowana)

RENOMOWANI PRODUCENCI

I DOSTAWCY

(ważna uwaga: lista firm nie stanowi kompletnego zestawienia przedsiębiorstw działających w określonej branży)

(ważna wskazówka: dodatkowo do oferentów niemieckich podajemy oferentów polskich o podobnym zakresie usług)

W przeszłości wielu niemieckich producentów oferowało komponenty dla instalacji do mechaniczno biologicznego procesu przetwarzania odpadów. Obecnie jednak pomniejszył się krąg dostawców, za to dużo firm wyspecjalizowało się w dostarczaniu własnych, specyficznych komponentów. Należą do nich miedzy innymi:

1) Agregaty rozdrabniające:

2) Separatory i klasyfikatory:

3) Separatory metali:

4) Systemy oczyszczania powietrza odlotowego:

POLSKA:

W Polsce brak rozwiązań technicznych wymaganych do zbudowania kompletnej instalacji. Jedyną rzeczą jaką się robi to budowa instalacji na komponentach firm niemieckich

Generalne wykonawstwo instalacji MBP/MBS przeprowadzany jest często przez wyspecjalizowane biura projektowe lub bezpośrednio przez przeszłego operatora systemu. Niektóre przykładowe firmy zajmujące się działalnością w tym zakresie:

  • www.komptech.de Komptech Vertriebsgesellschaft Deutschland Spółka z o.o., Oelde
  • www.haase-energietechnik.de HAASE Energietechnik SA, Neumünster
  • www.amb-vertrieb.de AMB Anlagen Maschinen Bau Spółka z o.o., Oschersleben
  • www.strabag-umweltanlagen.com Strabag Umweltanlagen Spółka z o.o. ( były Linde-KCA), Dresden
UWAGI I DOKUMENTY REFERENCYJNE

Poniżej lista organizacji branżowych i innych źródeł informacji o technologii mechaniczno-biologicznego przerobu odpadów:

  • www.ans-ev.de Grupa robocza do odzysku odpadów komunalnych
  • www.dgaw.de Niemieckie towarzystwo gospodarki odpadami
  • www.bgs-ev.de Stowarzyszenie Jakości paliw i recyklingu drewna
  • www.asa-ev.de Zrzeszenie selektywnego gospodarowania odpadami
    (zrzesza praktycznie wszystkich operatorów instalacji MBP/MBS w Niemczech)

 

 

 

 
 
         
     
 
Projekt dofinansowany przez Federalne Ministerstwo Środowiska, Zasobów Naturalnych i Bezpieczeństwa Jądrowego i Federalną Agencję Środowiskową ze środków doradczego programu pomocowego na ochronę środowiska w krajach Europy Środkowej i Wschodniej, Kaukazu i Azji Środkowej. Odpowiedzialność za treść niniejszej publikacji spoczywa wyłącznie na Stowarzyszeniu Technologii Ekologicznych SILESIA (STE Silesia.org). Organ współfinansujący nie ponosi dpowiedzialności za jakiekolwiek szkody pośrednie lub wtórne.
 
Projekt - Tłumaczenie podręcznika pt.: „Sprawdzone metody gospodarowania odpadami komunalnymi” dofinansowano ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Olsztynie