W płyW mechaniczno - biologicznego przetWarzania odpadóW (MBP) na procesy zachodzące

naskładoWiskach odpadóW

Kompost/stabilizat z odpadów domowych charakteryzuje się stosunkowo wy-sokim obciążeniem substancjami szkodliwymi, z tego też względu znaczną jego część deponowano na składowiskach. Na bazie pozyskanych z tych składowisk danych, Helmut Wurz wyciągnął bardzo istotne wnioski dotyczące długookreso-wego zachowania się odpadów przetwarzanych mechaniczno-biologicznie [45].

Ważne dla tej analizy były również osobiste obserwacje personelu, który prowa-dził składowisko.

Biorąc pod uwagę niepewność będącej do dyspozycji bazy danych, należy uwzględnić kilka ograniczeń dotyczących wniosków wynikających z tego opraco-wania:

• Przez długi czas na składowiskach deponowano tylko mechaniczno-biologicz-nie przetworzone odpady komunalne, a mechaniczno-biologicz-nie odpady resztkowe. Bazując na bardzo podobnym składzie odpadów komunalnych oraz odpadów resztkowych można przyjąć, że taka interpretacja danych jest dopuszczalna. Należy również uwzględ-nić to, że nie miało miejsca żadne specjalne sortowanie pod kątem wydzielenia frakcji odpadów palnych (tworzywa sztuczne pozostawały na składowisku).

• Na żadnym składowisku nie były deponowane wyłącznie odpady mecha-niczno-biologicznie przetworzone. Udział tych odpadów wahał się w granicach od 20 do 80%. Prawie w każdym przypadku składano również odpady wielko-gabarytowe, z działalności gospodarczej, przemysłowej, odpady z przygotowania kompostów, np. frakcja nadsitowa, względnie materiały twarde z przygotowania kompostu surowego, także osady ze ścieków komunalnych, a nawet w pojedyn-czych przypadkach odpadki z świeżo przycinanych roślin. Biorąc powyższe po uwagę, można stwierdzić, że mamy tu do czynienia z całą pewnością z gorszymi warunkami niż na składowiskach, na których deponuje się wyłącznie jeden rodzaj odpadów, dlatego też opracowane interpretacje można przyjąć za bezpieczne.

• Większość składowisk nie zostało wykonanych według dzisiejszego stanu techniki. W niektórych przypadkach brakowało nawet standardowego uszczelnie-nia. Instalacje do odgazowywania, jeżeli istniały, służyły tylko do spalania gazów składowiskowych w pochodniach. Jest to podstawowa przyczyna braku starszych danych dotyczących pomiarów ilości gazu. Dopiero modernizacja lub powięk-szanie istniejących składowisk w latach 80. umożliwiła przeprowadzanie badań gazu oraz odcieków. Modernizacje składowisk często polegały na

uszczelnie-niu i wzmocnieuszczelnie-niu korpusu składowiska. Interpretując dane o odciekach, należy uwzględnić efekt rozcieńczania, który można wyjaśnić posiłkując się sposobem ich odpompowania, tj. sposobem prowadzenia gospodarki wodnej na składowisku.

Oprócz danych pochodzących z istniejących składowisk, w pracy uwzględnio-no także informacje z badań biologicznego przetwarzania, a także z zakresu po-tencjału tworzenia się gazu.

6.1. W

Wyselekcjonowanie surowców wtórnych ze zbieranych odpadów, reduk-cja masy w procesie biologicznego przetwarzania oraz polepszenie zagęszcze-nia (w Siggerwiesen; przy pomiarze składowiska stwierdzono zagęszczenie na poziomie 1,3 Mg/m³) może być źródłem zaoszczędzenia objętości składowiska w granicach od 30 do 50%. Jeżeli powstałą frakcję nadsitową podda się proce-sowi termicznego unieszkodliwienia, można osiągnąć nawet do 70% odciążenia składowiska [42].

Bilans materiałowy z instalacji do biologicznego przetwarzania odpadów do-mowych w Aich Assach dał prawie identyczne wyniki. W roku 1996 dostarczo-no 6650 Mg odpadów komunalnych oraz osadów ściekowych. Po przejściu przez dwa stopnie sit odsiano 1630 Mg frakcji nadsitowej, natomiast ilość stabilizatu wynosiła 3000 Mg. W Aich Assach w 1996 r. stabilizat był wykorzystywany, stąd też tylko 25% przywiezionych odpadów komunalnych zostało zdeponowanych na składowisku.

W instalacji biologicznego przetwarzania odpadów w Oberpullendorf przetwo-rzono w 1995 r. ok. 35 tys. Mg odpadów resztkowych oraz osadów ściekowych.

Zgodnie z metodą Wendelina do mechaniczno-biologicznego przetwarzania wy-korzystywano tylko frakcję poniżej 35 mm. Około 65% objętości przywiezionych odpadów resztkowych zostało zdeponowanych na składowisku. Przy termicznym wykorzystywaniu frakcji nadsitowej wyliczono zaoszczędzenie objętości składo-wiska w przeciwieństwie do techniki składowania nieprzetworzonych odpadów na poziomie 70–75%.

Aktualnie w Austrii przetwarza się w sposób mechaniczno-biologiczny ok. 550 tys. Mg odpadów resztkowych i osadów ściekowych rocznie [38]. Biorąc pod uwa-gę zauwa-gęszczenie odpadów wynoszące 0,9 Mg/m³ dla nieprzetworzonych odpadów resztkowych lub 1,3 Mg/m³ dla mechaniczno-biologicznie przetworzonych odpa-dów, roczne zaoszczędzenie objętości składowiska wynosi ok. 450 tys. m³,tj. 75%

(pozostałości po spaleniu frakcji palnej zostały określone na poziomie 22% m/m).

6.2. W

W procesie mechaniczno-biologicznego przetwarzania zawarte w mieszaninie odpadów resztkowych i osadów ściekowych substancje organiczne przemienia-ją się w CO lub trudno rozkładające się związki organiczne. Po wystarczającej

obróbce biologicznej, całkowita zawartość węgla w odpadach wynosi jeszcze ok. 20%. Przetwarzając 550 tys. Mg odpadów resztkowych rocznie powstaje 170 tys. Mg odpadów, które są kierowane na składowisko. Uwzględniając wskaź-nik 20% w masie odpadów skierowanych do deponowania, na składowisku znaj-dzie się ok. 35 tys. Mg węgla, przetworzonego do postaci trudno rozkładających się związków organicznych.

6.3. o

Ilość odcieków

Gospodarka wodna składowiska jest silnie uzależniona od położenia geogra-ficznego (klimat, ilość opadów), od wymiarów geometrycznych (powierzchnia, wysokość składowania) i rozwiązań technicznych składowiska (technologia skła-dowania, przykrycie składowiska, postępowanie z odciekami). Dlatego interpre-tacja zebranych danych [34], odnośnie do wpływu mechaniczno-biologicznego przetwarzania na ilości odcieków, możliwa jest tylko warunkowo. Analizy wskazu-ją, co prawda, że przy krótszym okresie przetwarzania wstępnego powstaje więk-sza ilość odcieków (Siggerwiesen/Sbg.), jednak w tym przypadku występują opa-dy deszczu > 800 mm/r (we wschodniej Austrii < 500 mm/r); ma również miejsce odpływ odcieków wynikający z obniżanie się zwierciadła wody w składowisku. Te większe ilości odcieków można zatem tłumaczyć przenikaniem wód gruntowych do składowiska.

K. Fehrer [40], na podstawie swych geotechnicznych badań laboratoryjnych nad dwoma różnymi materiałami z mechaniczno-biologicznego przetwarzania, wyznaczył ich wyjątkowo niską przepuszczalność. Wartość współczynnika prze-puszczalności materiału z Oberpullendorf (< 25 mm, 50 tygodni biologicznego przetwarzania) wynosi k_f < 10^-10 m/s, a ze składowiska w Allerheiligen (< 12 mm, 5 tygodni biologicznego przetwarzania) – k_f < 10^-11 m/s. Przy tak niskiej przepusz-czalności należy się spodziewać bardzo małych ilości odcieków.

Skład odcieków

Prowadzący składowiska poprzez obserwacji inkrustracji (powierzchowne na-skorupienia) w systemie drenażowym jednoznacznie stwierdzili, że deponowanie odpadów po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu ma pozytywny wpływ na odcieki jako źródła zanieczyszczeń powodujących inkrustrację. Przy ich kontroli za pomocą kamer wideo zostały stwierdzone tylko niewielkie inkrustracje. Prawie wszyscy zarządcy, którzy posiadają możliwość płukania systemu drenażowego odcieków, stwierdzają, że przeprowadzenie takiego płukania raz w roku nie jest koniecznie potrzebne. Natomiast składowisko odpadów komunalnych powinno być płukane 2–3 razy w roku.

Dane z analizy odcieków wskazują, że przy mechaniczno-biologicznym prze-twarzaniu należy się liczyć z fazą zakwaszania (tab. 8). Szczególnie młode składo-wiska (< 4 lata) wskazują wartości pH na poziomie 8 [45], przy czym na składowi-skach starszych, na których deponowane są odpady nieprzetworzone, wartości te są znacznie niższe (ryc. 15).

T a b e l a 8 Porównanie parametrów odcieków ze składowiska odpadów

po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu i składowiska odpadów nieprzetworzonych [45]

Parametr MBP

Stężenia zanieczyszczeń odcieków znajdują się w dolnym zakresie stężeń ogól-nie występujących na składowiskach. Na młodych składowiskach odpadów po mechaniczno-biologicznym przetwarzaniu (< 4 lata) stwierdza się stężenia ChZT osiągające maksymalną wartość 6600 mg O₂/l. Natomiast na składowiskach od-padów nieprzetworzonych w podobnym wieku stwierdza się najwyższe stężenia ChZT dochodzące do 60 tys. mgO₂/l. Stężenia ChZT na przebadanych starych składowiskach odpadów po mechaniczno-biologicznym przetwarzaniu (> 4 lata) mieszczą się między 600 a 1000 mg O₂/l, podczas gdy na składowiskach odpadów nieprzetworzonych, po tym samym czasie, utrzymuje się jeszcze stężenie równe 18 tys. mg O₂/l (ryc. 16). Analogiczne tendencje odnotowano w odniesieniu do BZT₅, które kształtuje się odpowiednio: 1400 mg O₂/l w stosunku do 30 tys. mg O₂/l przy młodych składowiskach oraz od 20 do 600 mg O₂/l w stosunku do 6 tys.

Wpływ przetwarzania odpadów na wartość pH w odciekach

6

Ryc. 15. Wpływ wstępnego przetwarzania i czasu składowania na wartość pH odcieków; maksimum, minimum i wartości średnie

mg O₂/l przy starych. Składowiska odpadów po mechaniczno-biologicznym prze-twarzaniu wykazują o 90–95% mniejsze zanieczyszczenie organiczne w porów-naniu ze starymi składowiskami, na których składowane były odpady uprzednio nieprzetwarzane.

Również stężenie metali ciężkich w odciekach dzięki mechaniczno-biologicz-nemu przetwarzaniu jest wyraźnie mniejsze. Dla przykładu na rycinie 18 znajdują się dane dla cynku. Stężenia jonu amonowego (ryc. 17) na składowiskach

Wpływ przetwarzania odpadów na wartość ChZT w odciekach

ChZT[mg O₂/l]

Ryc. 16. Wpływ przetwarzania wstępnego i czasu składowania na chemiczne zapotrzebowania na tlen w odciekach; maksimum, minimum, wartości średnie

0

Wpływ przetwarzania odpadów na stężenie amonu w odciekach

≥ 50% mat. MBP

Ryc. 17. Wpływ przetwarzania wstępnego i czasu składowania na stężenie jonu amonowego w odciekach; maksimum, minimum, wartości średnie

padów po mechaniczno-biologicznym przetwarzaniu osiągają dopiero z czasem wyraźnie korzystniejsze wyniki (niewielkie stężenie) w stosunku do składowisk bez przetwarzania odpadów [45].

6.4. W

Zdecydowanie za mało uwagi poświęcono dotychczas właściwościom me-chanicznym odpadów przetworzonych mechaniczno-biologicznie. Lepsze zagęsz-czenie składowanych odpadów pozytywnie wpływa na oszczędność miejsca na składowisku. Uprzednio zwrócono już uwagę na niską przepuszczalność mecha-niczno-biologicznie przetworzonych odpadów. Przyczyną tego stanu rzeczy jest między innymi to, że dla dotrzymania wartości granicznej ciepła spalania koniecz-ne jest niewielkie uziarnienie składowanych odpadów. Mimo znaczkoniecz-nego stop-nia oddzielestop-nia tworzyw sztucznych i starannie przeprowadzonym biologicznym przetwarzaniu, możliwe jest przekroczenie wartości ciepła spalania 6600 kJ/kg s.m. w przypadku pojedynczego odsiania w zakresie od < 25 do < 50 mm. To drobne uziarnienie prowadzi, z jednej strony, do trudności związanych z zagęsz-czaniem zdeponowanych odpadów (przede wszystkim w trakcie opadów atmos-ferycznych), a z drugiej do zmniejszenia stabilności bryły składowiska [40]. Brak wzmocnień (tworzywa sztuczne, które to zapewniają, musiały zostać w niemal całkowitym stopniu oddzielone) powoduje, że nie są przenoszone siły rozciąga-nia. Z tego względu, jeżeli pochyłość skarp nie zostanie odpowiednio złagodzona, może dojść do ich osuwania.

6.5. W

Na proces tworzenia się gazów składowiskowych wyraźny wpływ ma czas trwania przetwarzania odpadów. Po trzytygodniowym przetwarzaniu odsysa się

Ryc. 18. Wpływ przetwarzania wstępnego i czasu składowania na stężenie cynku w odciekach; maksimum, minimum, wartości średnie

0 5 10 15

cynk [mg/l]

Wpływ przetwarzania odpadów na stężenie cynku w odciekach

≥ 50% mat. MBP (stare)

≥ 50% mat. MBP (młode) ok. 20%

mat. MBP (stare) bez mat. MBP

(stare) bez mat. MBP

(młode)

5 m³ gazu z 1 Mg mokrej masy odpadów w skali roku [42]. Po 14 tygodniach biolo-gicznego przetwarzania wartości te spadają poniżej 1 m³/Mg mokrej masy na rok (przy 50% udziale odpadów po mechaniczno-biologicznym przetwarzaniu).

Szczególnie wyrazistym przypadkiem jest wpływ przestawienia instalacji w Lu-stenau/Vbg. na biologiczne przetwarzanie bioodpadów. Na to składowisko od 1989 r. dostarczano tylko nieprzetworzone odpady resztkowe. Po sześciu latach wytwarza się w tej części składowiska 7 m³ gazu/Mg mokrej masy na rok. W war-stwie, gdzie głównie składowano odpady uprzednio 14 tygodni biologicznie prze-twarzane odsysa się 0,9 m³ gazu/Mg mokrej masy na rok. Starsze pomiary nie są dostępne, ponieważ instalacja odsysająca gaz została zainstalowana dopiero w 1989 r. [44].

Bardzo małą produkcją gazu wykazuje się składowisko Allerheiligen/Stmk., gdzie aż do przebudowy składowano odpady resztkowe po trzydziestotygodnio-wym przetwarzaniu mechaniczno-biologicznym. Niewielka ilość gazu wynoszą-ca 0,25 m³/Mg mokrej masy przy udziale CH₄ wynoszącym tylko od 3 do 18%

przysparza problemy przy spalaniu w pochodni. Pochodnia gazowa (ustawiona na 220 m³/h) może być używana tylko 1,5 godziny dziennie [43].

Uzyskane na składowiskach dane szacunkowe zostały potwierdzone w do-świadczeniach laboratoryjnych. Rycina 19 pokazuje wpływ różnych czasów prze-twarzania na potencjał wydzielania się gazu z odpadów resztkowych. Dotrzyma-nie wartości granicznych dla mechaniczno-biologicznego przetwarzania (badania laboratoryjne wykazują, że potrzebny czas przetwarzania wynosi od 8 do 12 tygo-dni) zmniejsza produkcję gazów o co najmniej 90–95% w stosunku do dotychczas typowego składowania nieprzetworzonych odpadów [35].

suma wytworzonego gazu [Nl/kg s.m.]

0

Oberpullendorf DANO – wyjście GS21 = 34 Nl/kg s.m. –

Wytwarzanie się gazu w teście inkubacyjnym przy różnych czasach MBP

czas trwania testu [dni]

Ryc. 19. Wpływ mechaniczno-biologicznego przetwarzania na potencjał wytwarzania gazu z odpadów

Dla danych szacunkowych trafne okazały się przyjęte następujące założenia:

– 30% masy mokrej frakcji palnej zostaje mechanicznie wydzielone, – 30% masy mokrej redukuje się w procesie kompostowania,

– potencjał wytwarzania gazu z nieprzetworzonych odpadów resztkowych mieści się w granicach od 70 do 120 m³ gazu/Mg masy mokrej (lub od 130 do 300 m³/Mg s.m.),

– potencjał wytwarzania gazów po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu wynosi 24 m³/Mg s.m. lub 6,2 m³/Mg masy mokrej (odpowiada to AT₄ = 7 mg O₂/g s.m. lub GS₂₁ = 11,5 Nl/kg s.m.).

7. M