P rzykłady technologii unieszkodliwiania frakcji biodegradowanej odPadów komunalnych

metodą tlenowej stabilizacji

/

Wyróżnia się dwie technologie przetwarzania odpadów biodegradowalnych, a mianowicie – technologię otwartą i technologię zamkniętą. Pierwsza polega na prowadzeniu procesu na pryzmie niezabezpieczonej przed wpływami atmosfe-rycznymi, druga prowadzona jest w zamkniętych pomieszczeniach (boksach, tu-nelach, kontenerach lub halach), gdzie można w sposób kontrolowany prowadzić proces kompostowania. W dalszej części rozdziału przedstawiono kilka technolo-gii kompostowania.

5.1. k

Zgodnie z wymogami Ministerstwa Środowiska kompostowanie w technologii otwartej można stosować jedynie w odniesieniu do odpadów zielonych, ogro-dowych oraz selektywnie zebranych roślinnych odpadów kuchennych. Frakcję organiczną odsianą ze zmieszanych odpadów komunalnych należy natomiast kompostować dwustopniowo z wykorzystaniem bioreaktorów lub pomieszczeń zamkniętych, w których możliwe jest ciągłe kontrolowanie parametrów proce-su rozkładu tlenowego, a następnie, po osiągnięciu wymaganych przez przepisy prawne parametrów, poprzez jej dalsze dojrzewanie w otwartych pryzmach.

Kompostowanie przy zastosowaniu technologii otwartej opiera się na usypa-niu pryzmy o trapezowym przekroju poprzecznym. W celu optymalizacji procesu

Ryc. 4. Przerzucarka pryzmy kompostowej [22]

stosować można sztuczne napowietrzanie i nawilżanie, np. poprzez mechaniczne przerzucanie materiału (z użyciem ładowarki lub przerzucarek pryzmowych, ryc.

4), zapewnienie otworów wentylacyjnych bądź nadmuch sprężonego powietrza za pośrednictwem rur perforowanych (ryc. 5), lub też zastosowania napowietrza-nych płyt kompostujących.

W celu wyznaczenia objętości pryzmy przypadającej na jeden otwór wentyla-cyjny można wykorzystać poniższy wzór [21]:

gdzie:

a – szerokość dolnej podstawy, a₁ – szerokość górnej podstawy, h – wysokość pryzmy,

b – przyjęta długość pryzmy, b₁ – długość pryzmy u góry.

Ryc. 5. Układ napowietrzania pryzm z osadów ściekowych firmy GWDA [23]

Ryc. 6. Schemat pryzmy kompostowej [21]

]

] ( 2 )

(2 )

6 a a¹ b a a¹ b¹

V  h   

Planując kompostowanie odpadów w technologii otwartej, należy uformować pryzmy o wymiarach podanych w tabeli 7.

T a b e l a 7 Wymiary pryzm kompostowych [24–25]

Wymiar pryzmy [w m]

Pryzmy napowietrzane przez mechaniczne przerzucanie

Pryzmy napowietrzane przez otwory wentylacyjne w sposób

wymuszony

Wysokość 1,5–2,0 3,0–4,0

Szerokość podstawy 3,0–6,0 6,0–10,0

Szerokość górna 1,5–2,0 4,0–6,0

Długość pryzmy dowolna dowolna

W zależności od zastosowanej metody napowietrzania pryzmy (przerzucanie, nadmuch), czas kompostowania jest różny i wynosi:

– 7–9 tygodni w pryzmach z przerzucaniem,

– 12–16 tygodni w pryzmach z napowietrzaniem wymuszonym bez przerzu-cania,

– 20–25 tygodni w pryzmach bez napowietrzania wymuszonego i bez przerzu-cania.

5.2. s

/

Tlenowa stabilizacja/kompostowanie metodą sztuczną opiera się na proce-sach rozkładu materii zachodzących w bioreaktorach w ściśle kontrolowanych warunkach. Ten rodzaj obróbki biologicznej wymaga przebywania odpadów w bioreaktorach do momentu zakończenia procesu przetwarzania i higienizacji, co może trwać od 7 do 28 dni.

Poniżej przedstawiono kilka metod kompostowania/stabilizacji tlenowej:

– system Dano, – system Kyberferm, – system Herhof i Kneer, – system Brikollare.

System Dano

Głównym elementem linii technologicznej systemu Dano jest biostabilizator.

Jest to urządzenie o kształcie stalowego walca, do którego podawane są odpa-dy. Walec ten obraca się wzdłuż swojej osi z określonymi prędkościami, od 0,8 do 1,6 obr./min (ryc. 8). Biostabilizator jest wyposażony w instalację odciągową.

W urządzeniu tym odbywa się mieszanie, homogenizacja odpadów oraz proces wstępnego rozkładu tlenowego i higienizacji. Czas przebywania odpadu w biosta-bilizatorze wynosi od 24 do 56 godzin. Materiał po wyjściu z biostabilizatora jest przesiewany przez sito bębnowe o średnicy oczek 60–65 mm, a następnie przez sito wibracyjne o oczku 20–25 mm. W kolejnym etapie materiał jest kierowany do elektromagnetycznego łapacza w celu usunięcia ze wsadu elementów żelaznych.

Dalej materiał przechodzi przez separatory części twardych, gdzie oddzielane są elementy twarde, takie jak ceramika, szkło, kamienie i inne substancje nieulegające biodegradacji. Oczyszczony materiał jest transportowany systemem przenośników taśmowych do zasobnika na polu kompostowym, skąd trafia do pryzm na placu dojrzewania. W pryzmach zachodzą procesy dojrzewania przetwarzanego materia-łu, który trwa, przy zachowaniu właściwych warunków wilgotności i napowietrza-nia, przez ok. 3–6 miesięcy. Ostatni etap technologiczny ma na celu uszlachetnienie produktu finalnego poprzez ponowne przesianie przetworzonej masy przez sito wibracyjne, oczku od 8 do 15 mm, i powtórne usunięcie elementów twardych [24, 26–28]. Schemat technologiczny systemu Dano prezentuje rycina 7.

Odpady balastowe na wysypisko

Kompost dojrzały do odbiorców Kompost

surowy Odpady

komunalne

Ryc. 7. Schemat technologiczny biostabilizacji systemem Dano [28]: 1 – przenośnik płytowy, 2, 3 – przenośnik taśmowy odpadów, 4 – biostabilizator, 5, 7, 8 – przenośnik taśmowy balastu, 6, 10, 14, 18, 20 – przenośnik taśmowy stabilizatu/kompostu, 9 – sito wibracyjne, 11 – oddzielacz

przedmiotów twardych, 12 – oddzielacz elektromagnetyczny, 13 – sito bębnowe, 15, 16, 17 – pojemniki na odpady, 19 – pojemnik na odsiewy, 21 – wentylator gazów biostabilizatora

Ryc. 8. Biostabilizator – widok od strony załadunku [29]

System Kyberferm

Technologia metody Kyberferm bazuje na bioreaktorach, wykonanych w for-mie stacjonarnych, betonowych, zamykanych konstrukcji budowlanych w czasie prowadzenia procesu technologicznego, ich przednia część zamykana jest przez specjalne rolkowe drzwi sekcyjne. Instalacja odpowietrzająca pracuje na podci-śnieniu w sposób okresowy. Została ona opatentowana przez firmę MUT-Stoc-kerau. Odpady komunalne przeznaczone do tlenowej stabilizacji są przesiewane na sitach o oczkach 80/100 mm i wprowadzone do bioreaktorów. Posadzka bio-reaktorów wykonana jest z perforowanych, stalowych paneli. Materiał jest na-powietrzany oraz nasycany wilgocią przez strumień powietrza przepływającego przez przetwarzany materiał od góry ku dołowi. Powietrze, podawane do biore-aktorów, ma za zadanie dostarczenie tlenu bakteriom znajdującym się w stabi-lizowanej frakcji oraz odprowadzenie nadmiaru ciepła, które powstaje podczas egzotermicznych reakcji charakterystycznych dla procesu tlenowej stabilizacji/

/kompostowania. Przewietrzanie prowadzi się, jak już wcześniej wspomniano, w określonych interwałach czasowych naprzemiennie z fazą spokoju, w czasie której następuje w razie konieczności nawilżania wsadu. Cykle napowietrzania dobierane są indywidualnie dla poszczególnych bioreaktorów, w zależności od reaktywności biolo-gicznej przetwarzanego materiału oraz stopnia rozkładu frakcji organicznej [30].

W celu prawidłowego przebiegu procesu biologicznego przetwarzania oraz uzyskania maksymalnego rozkładu frakcji organicznej konieczne jest właściwe nawilżanie wsadu. W procesie tym woda doprowadzana jest do poszczególnych bioreaktorów rurociągami, na których końcu umieszczone są dysze rozpylające, które równomiernie rozprowadzają wodę procesową po całej powierzchni stabili-zowanego materiału. Dzięki równoległemu prowadzeniu procesu przewietrzania i nawilżania, zapobiega się tworzeniu tak zwanych suchych gniazd w stabilizowa-nym wsadzie, powodujących wskutek reakcji beztlenowych jego zakwaszanie.

Prowadzenie napowietrzania wsadu poprzez odsysanie powietrza przez panele dolne powoduje zassanie wody procesowej wraz z powietrzem, wskutek czego woda zostaje równomiernie przeprowadzona przez cały przetwarzany materiał.

Wytworzony w bioreaktorach kondensat oraz powietrze poprocesowe odprowa-dzane są systemem rurociągów zbiorczych, znajdującym się pod perforowany-mi elementaperforowany-mi posadzki. Każdy z bioreaktorów posiada indywidualny rurociąg powietrza poprocesowego, który jest zakończony łapaczem kondensatu. Z kolei kondensat i wody ociekowe odprowadzane są za pomocą osobnego rurociągu zbiorczego do zbiornika retencyjnego wody procesowej. Powietrze poprocesowe trafia do wentylatora ssącego, po czym następuje proces jego oczyszczania, na który składają się dwa etapy: oczyszczanie z wykorzystaniem płuczki oraz filtru biologicznego, który ma za zadanie dezodorację powietrza. Po tak przebiegają-cym procesie intensywnego rozkładu, trwającego 14–21 dni, stabilizat usuwa się z bioreaktorów i umieszcza na placu dojrzewania pośredniego i końcowego.

Szczegółowy schemat procesu został przedstawiony na rycinie 9.

Systemy Herhof i Kneer

Obróbka mechaniczna materiałów przeznaczonych do tlenowej stabilizacji/

/kompostowania w urządzeniach typu Herhof i Kneer jest podobna. Natomiast systemy te różnią się pod względem konstrukcji bioreaktorów. System Herhof (ryc. 10) opiera się na stacjonarnych betonowych kontenerach, z których każdy stanowi oddzielną jednostkę technologiczną. Natomiast system Kneer (ryc. 11) wykorzystuje mobilne kontenery metalowe, dostarczane w postaci modułów.

W skład podstawowego modułu wchodzi:

– 8 kontenerów do stabilizacji/kompostowania o objętości ok. 25 m³ każdy, – 1 kontener stacji sprężarkowej,

– 1 kontener administracyjny z centralą sterowania fazą intensywną, wyposa-żoną w komputer sterujący z drukarką,

– 1 kontener z filtrem biologicznym o objętości ok. 25 m³,

– system rurociągów na- i odpowietrzających kontenery stabilizujące/kompo-stujące.

Proces technologiczny rozpoczyna się od rozdrobnienia i homogenizacji odpa-dów w rozdrabniarce szybkoobrotowej. W następnym etapie odpady są ładowa-ne do biokonteładowa-nera, gdzie przebiega wstępny proces tlenowej stabilizacji/kom-postowania, który trwa 7–14 dni. W tym okresie następuje redukcja masy odpa-dów o 35–45% oraz proces higienizacji w temperaturze do 70^oC [32]. W końcowej fazie tego procesu odbywa się intensywne przewietrzanie bioreaktora, mające na celu schłodzenie i przesuszenie stabilizatu/kompostu. Po tym okresie stabilizat/

/kompost jest układany w pryzmy, gdzie dojrzewa kolejne tygodnie.

wylot zużytego powietrza

oddzielacz kondensatu

oddzielacz kondensatu

oddzielacz kondensatu zbiornik kondensatu usuwanie kondensatu oczyszczanie kondensatu

Ryc. 9. Schemat technologiczny systemu Kyberferm [31]

DOSTARCZANIE ODPADÓW BIO I MATERIAŁU STRUKTURALNEGO

ROZDRABNIANIE I MIESZANIE ODPADÓW Z MATERIAŁEM

STRUKTURALNYM

NAPEŁNIANIE I OPRÓŻNIENIE BIOREAKTORA

ODSYSANIE POWIETRZA NASYCONEGO PARĄ WODNĄ I CO₂ BIOREAKTOR

WENTYLATOR

BIOFILTR

ZBIORNIK

NA KONDENSAT WODA OCIEKOWA

KOMPOST DOJRZAŁY PACZKOWANIE

SPRZEDAŻ

ODSIEWANIE

SKŁADOWANIE PRZEBIEG PROCESU W BIOREAKTORZE

DOPROWADZENIE ŚWIEŻEGO POWIETRZA KONDENSATOR

Ryc. 10. Schemat technologiczny systemu Herhof [33]

System Brikollare

Metodę Brikollare [20] stosuje się do kompostowania selektywnie zebranej frakcji organicznej odpadów komunalnych (odpady kuchenne oraz zielone). Moż-liwe jest również domieszanie osadów ściekowych. Po oddzieleniu zanieczysz-czeń, które stanowią wszystkie frakcje nieulegające biodegradacji, i ujednorod-nieniu odpadów, wytłacza się brykiety o masie ok. 20 kg, które układa się w stosy na drewnianych paletach i poddaje procesowi kompostowania (ryc. 13–14). Bry-kiety posiadają na powierzchni specjalnie wyprofilowane rowki, które ułatwiają wymianę gazową w całym stosie.

Palety z brykietami są przewożone wózkami widłowymi do hali, gdzie zachodzi proces dojrzewania, który trwa ok. 6 tygodni. Temperatura, do której dochodzi

Ryc. 11. Schemat technologiczny systemu Kneer [33]

Schemat technologii Kontenerowe urządzenie do kompostowania

oddzielacz magn.

filtr biologiczny

faza butwienia dodatkowego

świeży kompost st. zbutw. II i III

kompost gotowy st. zbutw. IV i V

gotowy kompost o st. ziarnistości 15–25

gotowy kompost o st. ziarnistości 0–25

mat. szkodl.

dodatek odpadów zielonych rozdrabniacz sito bębnowe

przesiew z sita powrót

do fazy butwienia intensywnego

faza butwienia intensywnego

sito

przewóz odpadów biologicznych

wewnątrz brykietu, tj. 70°C, umożliwia higienizację odpadu. Po okresie dojrzewa-nia brykiety stają się stabilnym produktem o wilgotności 30–40%. Mogą one być magazynowane przez dowolnie długi czas bez zagrożenia emisją odorów. Kiedy natomiast jest zapotrzebowanie na kompost, zostają one rozdrobnione i przesia-ne przez sito 10 mm. Frakcja podsitowa, stanowiąca kompost właściwy, kierowa-ny jest do separatora pneumatycznego w celu oddzielenia elementów folii, które mogą się tam jeszcze znajdować, a następnie do sprzedaży. Natomiast frakcja nadsitowa kierowana jest do powtórnego kompostowania, a w przypadku dużej zawartości zanieczyszczeń do przekształcenia termicznego. Schemat technolo-giczny systemu Brikollare przedstawia rycina 12.

Ryc. 12. Schemat technologiczny systemu Brikollare [32]

Ryc. 13. Przepływ powietrza między brykietami systemu Brikollare [32]

Ryc. 14. Świeże brykiety ułożone na paletach, przygotowane do kompostowania w systemie Brikollare

6. W

-