Spalanie odpadów komunalnych – analiza przypadku

and Environmental Protection

http://ago.helion.pl ISSN 1733-4381, Vol. 5 (2007), p-71-90

Spalanie odpadów komunalnych – analiza przypadku Pikoń K., Galica K.

Katedra Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Odpadów, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice

tel. (+48 32 237 11 23), fax (+48 32) 237 12 13, e-mail krzysztof.pikon@polsl.pl

Streszczenie

Unieszkodliwianie odpadów komunalnych, ze względu na specyfikę składu oraz niejedno-rodność materiału może stanowić poważne zagrożenie dla środowiska. Najpowszechniej stosowaną metodą utylizacji odpadów niebezpiecznych jest ich deponowanie. W świetle Dyrektywy składowiskowej UE w najbliższym czasie zostaną poważnie ograniczone moż-liwości deponowania odpadów organicznych. W konsekwencji dostosowania naszego sys-temu GO do wymagań UE konieczne będzie wybudowanie w naszym kraju kilku dużych instalacji spalania odpadów komunalnych.

W artykule zaprezentowano analizę przypadku – instalację do spalania odpadów komunal-nych w Warszawie. Jest to - jak do tej pory – jedyna duża instalacja tego typu w Polsce. Sporządzony został bilans ekologiczno-energetyczny z uwzględnieniem wszystkich stru-mieni substancji, które mogą stanowić zagrożenie dla środowiska oraz przedstawiono wskaźniki uciążliwości ekologicznej i wyliczono wskaźniki uciążliwości ekologicznej dla analizowanej instalacji.

Abstract

Municipal solid waste incineration – case study

MSW utilization could cause serious environmental impact. The most widespread method of special waste utilization is landfill. That form will be restricted in the closest future due to EU regulations – mainly Landfill Directive. To meet EU requirements in Poland several large MSC incineration plants should be constructed in following years.

In the article case study of MSW incineration plant in Warsaw – so far the only large instal-lation of that type in Poland - has been described. Eco-energetic balance has been made. Under consideration has been taken all available data about compounds causing environ-mental impact. Environenviron-mental impact indicators for installation under analyze has been quoted.

1. Wprowadzenie

W dzisiejszych czasach pod pojęciem „gospodarka odpadami” rozumiemy zarówno wszystkie działania zmierzające do zahamowania procesu powstania odpadów, unieszko-dliwienia ich jak to tylko możliwie nieuciążliwego, wielokrotnego czy ponownego użycia lub prowadzące do końcowej utylizacji różnych typów odpadów, oczywiście biorąc pod uwagę ekonomiczne oraz ekologiczne kryteria. [1]

W rozwiniętych gospodarkach, w których jest wysoki wskaźnik dochodu narodowego per capita spalanie zajmuje wysoką pozycję w rankingu metod zagospodarowania odpadów. W Danii spala się blisko 55% ogółu odpadów komunalnych, w Holandii i Francji ponad 30%, a w Niemczech ponad 20%. W nowych państwach Unii Europejskiej, gdzie dochód naro-dowy per capita jest znacznie niższy ilości spalanych odpadów są również o wiele mniej-sze. [2]. Sytuacja w posczególnych krajach UE jest pokazana na rysunku 1.1.

kompostowanie recykling spalanie deponowanie

inne rodzaje zagospodarowania

Rys. 1.1. Struktura zagospodarowania odpadów w różnych krajach europejskich w tym w krajach w wchodzących w skład UE. [2]

Z Krajowego Planu Gospodarki Odpadami wynika, że oprócz recyklingu, który jest uznany za preferowaną metodę zagospodarowania odpadów oraz kompostowania ko-nieczne będzie wykorzystanie innych metod, aby sprostać wymaganiom UE. Ilość od-padów komunalnych w Polsce zwiększy się z 538 Gg w roku 2006 do 5769,34 Gg w roku 2020 [3]. Należy się spodziewać zwiększonego zainteresowania budową nowych spalarni odpadów komunalnych. W związku z powyższym ilości odpadów spalanych

będą musiały się zwiększyć z obecnego poziomu zakładanego przez KPGO - 570 Gg do 1883 Gg w roku 2010 i 5769 Gg w roku 2020. [4]

Taką metodą jest spalanie. W Polsce istnieje kilka spalarni opadów komunalnych. Ich wykaz jest podany w tabeli 1.1. Największym zakładem tego typu jest spalarnia znajdu-jąca się w Warszawie.

Tabela. 1.1. Ilości przerabianych odpadów komunalnych w Polsce w poszczególnych zakładach w latach 2002-2005. [3]

Nazwa zakładu Rok Teoretyczna moż-liwa ilość przetwa-rzanych odpadów w danym roku [Mg] Ilość odpadów przetworzonych w danym roku [Mg] 2002 57000 35955 2003 57000 167,4

Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych (Warszawa)

2004 66065 45429,8

2002 bd. 4808

2003 bd. 3546

Welle KFM sp. z o.o. (Kolbuszowa)

2004 bd. 3295

Nord Recycling (Bytów) 2004 1000 628

FAKRO PP Sp. z o.o. (Nowy Sącz) 2005 bd. 2850,5

W niniejszej pracy przedstawiono charakterystykę instalacji spalania stałych odpadów komunalnych znajdujących się w Zakładzie Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komu-nalnych w Warszawie przy ulicy Gwarków 9. Przedstawiono dane na temat rozmiaru, cha-rakteru oraz usytuowania spalarni ze szczególnym zwróceniem uwagi oddziaływanie jej na środowisko naturalne sąsiadujące w najbliższym otoczeniu zakładu.

W ramach Zakładu Utylizacji Stałych Odpadów Komunalnych realizowane są różne proce-sy w tym:

• Segregacje odpadów z odzyskiem surowców wtórnych

• Termicznie unieszkodliwianie odpadów nie nadających się do wtórnego odzysku • Kompostowanie części organicznej odpadów

• Przerabianie powstający w procesie spalania żużel i popiół na granulat stanowią-cy surowiec dla przemysłu budowlanego

Spalarnia odpadów komunalnych prowadzi działalność polegająca na termicznej destrukcji odpadów komunalnych z zastosowaniem urządzeń zaprojektowanych przez duńską firmę Kruger o wydajności 46000 Mg/ rok. Średnia wartość opałowa odpadów to 6000 MJ / Mg odpadów. Zakład produkuje rocznie 13080 MWh energii elektrycznej.

Zużycie mediów przez Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych w 2003 roku przedstawiono w tabeli 1.2. Zdolności przerobowe Zakładu oraz osiągnięte wyniki w kolejnych latach przedstawiono w tabelach 1.3 i 1.4.

Tabela 1.2 Zużycie mediów [5]

Media Wartość Jednostka

Zużycie wody kotłowej 22676,00 m3/ rok

Zużycie cementu 455,91 Mg/ rok

Zużycie wodorotlenku wap-nia

405,66 Mg/ rok

Zużycie węgla aktywnego 47,416 Mg/ rok

Zużycie gazów technicznych

Azot 2100 m3/ rok

Wodór 18,0 m3/ rok

Tlen 39,0 m3/ rok

Propan- butan 660 Kg/ rok

Zużycie kwasu solnego 15,6 Mg/ rok

Zużycie wodorotlenku sodu 16,8 Mg/ rok

Acetylen 0,018 Mg/ rok

Tabela 1.3 Efektywność Zakładu Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych w Warszawie [5]

Przetwarzanie odpadów ko-munalnych

110 000 Mg / rok

Spalanie odpadów 46 000 Mg/ rok

Produkcja kompostu 10 660 Mg/ rok

Produkcja energii elektrycz-nej

13 080 MW / rok

Tabela 1.4 Wyniki uzyskane w latach 2003-2005 [5]

Nazwa 2003 2004 2005 Jednostka Ilość zebranych odpadów komu-nalnych 77591,67 90690,82 86500,00 Mg Wyprodukowana Energia elektrycz-na 11063,92 12870,60 13850,00 MWh Spalone odpady 41553,89 43865,70 44250,00 Mg

Odzysk metali 1456,92 1632,95 1600,00 Mg

Odzysk szkła 425,28 561,16 510,00 Mg

2. Segregacja odpadów w zakładzie 2.1.Selekcja wstępna

Maksymalna, założona wydajność instalacji wynosi 30 Mg/h, przy obsłudze 6 osób na zmianę. Nominalna wydajność jest nieco mniejsza ze względu na morfologię warszaw-skich odpadów. Nadrzędnym zadaniem instalacji jest zapewnienie optymalnego strumienia odpadów dla mechanicznej części segregacji. Duże ilości folii ogrodniczej, wielkogabary-towe odpady typu przemysłowego, a także elementy stalowe, opony i urządzenia po-wszechnie obecne w naszych odpadach komunalnych powodowały częste awarie newral-gicznych urządzeń linii mechanicznej segregacji. Wydzielone z ogólnej masy są tutaj: szkło, duże gabaryty metali, kamienie, gruz, odpady niebezpieczne, akumulatory ołowiowe, folie. Ponadto odpady gabarytowe są rozdrabniane na wolnoobrotowej rozdrabniarce koło-wej.

2.2. Segregacja mechaniczna

Na instalacji segregacji mechanicznej następuje rozdział strumienia odpadów na trzy frak-cje: biologicznie czynną do kompostowania, drobny balast wywożony na składowisko oraz materiał do spalenia w części energetycznej zakładu.

Dalej odpady poprzez podajniki płytowe trafiają do dwóch młynów typu młotkowego. Młyny rozdrabniają surowe odpady, które następnie poddawane są segregacji w młynach obrotowych. Pozwala to na optymalne rozdzielenie materiału na sitach obrotowych na trzy frakcje według rozmiarów ich cząstek i tym samym na maksymalne odzyskanie substancji organicznych do kompostowania oraz wyodrębnienie części palnych. Cięższe, twarde cząstki odpadów są wyrzucane balistycznie z górnego stożka młyna przed dostaniem się w strefę rozdrabniania. Cząstki usunięte balistycznie są przemieszczane korytem stalowym do pojemników kontenerowych. Rozdrobniony materiał jest podawany przenośnikami taśmo-wymi na sita obrotowe, gdzie każde z nich jest wyposażone w dwa zestawy sit o różnych rozmiarach oczek.

Uzyskuje się trzy frakcje:

• Przesiew- frakcja uzyskana z przesiania przez sita mające oczka o średnicy 20 mm , kierowana jest do separatora grawitacyjnego, którego zadaniem jest zwiększenie od-zysku substancji organicznych oraz wyodrębnienie drobnego szkła i substancji obo-jętnych które wywożone są na składowisko.

• Frakcja pośrednia – frakcja uzyskana z przesiania przez sita o oczkach 50 mm, orga-niczna z sit oraz substancje organiczne z separatora grawitacyjnego są łączone i przemieszczane do taśmowego oddzielacza magnetycznego, który usuwa wszystkie metale żelazne, materiał organiczny przemieszczany jest za pomocą przenośnika ta-śmowego do budynku kompostowni.

• Odsiew – materiał o rozmiarach oczek 250-300mm materiał odsiany przez sita rocyjne podawany jest do zasobnika magazynowego pieca za pomocą przenośników ta-śmowych.

3. Gospodarka odpadami organicznymi w Zakładzie

Oddzielone podczas segregacji odpady organiczne oraz odpady zielone kierowane są do sekcji kompostowania.

W skład procesu kompostowania zbudowana na bazie włoskiej technologii SILODA. Sys-tem złożony jest z szeregu poziomych zbiorników betonowych, które w przypadku fermen-tacji mają pojemność wystarczającą na jeden dzień roboczy, a w przypadku pielęgnacji na dwa dni robocze.

Urządzeniem stosowanym do przewracania kompostu jest koło łopatkowe o wydajności ok. 250 m3 kompostu na godzinę.

Sekcja fermentacji może przerobić 210 ton dziennie materiału nadającego się do kompo-stowania o gęstości 500 kg/m3 nadchodzącego z instalacji obróbki mechanicznej, otrzymuje się w ten sposób 147 ton surowego kompostu na dobę.

W pierwszym etapie przyspieszonej fermentacji frakcje organiczną poddaje się intensyw-nemu natlenieniu poprzez mechaniczne przewracani stert kołem łopatkowym, oraz wymu-szoną wentylacją sprężonym powietrzem napływającym kanałami w dnie każdego zbiorni-ka (jest one w sposób ciągły zapewniane przez dmuchawy).Ten etap przebiega w 12 zbior-nikach ustawionych w 2 szeregi po sześć zbiorników każdy. Pierwszy zbiornik pierwszego szeregu zostaje starannie napełniony materiałem poddawanym kompostowaniu za pomocą przenośnika wahadłowego poruszającego się ponad poletkami. Podczas automatycznego napełniania zbiorników koło łopatkowe opróżnia z kompostu szósty zbiornik drugiego szeregu na przenośnik taśmowy w celu przeniesienia do sekcji rafinacji.

Czas przebywania w sekcji fermentacji wynosi 288 godzin. Temperatura w zbiornikach rośnie i może osiągnąć 60 -70oC w ciągu pierwszych 24 godzin.

Kompost z fermentacji pierwotnej wysypywany jest na powierzchnię składową. Ładowarka zasila zasypowy lej buforowy sekcji rafinacji, a transportowany materiał jest na sito rota-cyjne.

Sito rozdziela materiał na dwie frakcje:

• Przesiew – cząstki mniejsze od 30 mm zawierające większość surowego kompostu i nieco substancji obojętnych, które będą następnie oddzielone w separatorach grawita-cyjnych.

• Odsiew – materiał nie nadający się do kompostowania kierowany jest do pojemników a następnie spalany.

Frakcja przesiewu ładowana jest do separatorów grawitacyjnych, w których surowy kom-post rozdzielany jest na cztery frakcje:

• Materiał obojętny – odtransportowywany na składowisko odpadów • Cząstki drobne – również odtransportowywany na składowisko odpadów • Materiał lekki – kierowany do spalenia wraz z odsiewem z sit

Ponieważ zdolność przerobowa sekcji rafinacji jest mniejsza od wydajności koła łopatko-wego, instalacja urządzona jest w taki sposób, aby materiał z szóstego zbiornika był prze-mieszczany na pobliską przestrzeń magazynową. Powodem, dla którego kompost podda-wany jest rafinacji przed pielęgnacją jest większa wydajność mikroorganizmów w czyst-szym i bardziej jednorodnym środowisku takim jak rafinowany kompost. Czynnik ten pro-wadzi do skrócenia czasu reakcji. Sekcja rafinacji ma wydajność ok. 20 ton na godzinę przy siedmiogodzinnym dniu pracy. Ilość kompostu dojrzewającego w czasie pielęgnacji wynosi ok. 84 tony dziennie, podczas gdy całkowita produkcja gotowego kompostu wynosi 55 ton dziennie. Powstający gotowy kompost kierowany jest przenośnikami na plac kompostowy gdzie jest on doczyszczany na mobilnym sicie obrotowym. Na placu kompost dojrzewa przez około dwóch. Całkowity czas do otrzymania gotowego kompostu to ok. sześciu tygo-dni.[6]

4. Technologia spalania wraz z technologią oczyszczania spalin

Odsiew z sit obrotowych, tworzący odpady przeznaczone do spalenia, przenoszony jest do zbiornika magazynowego o pojemności 400 – 500 Mg, co odpowiada rezerwie na ponad dwa dni robocze. Chwytakiem odpady podawane są do leja dozująco – zasypowego, pod którym znajduje się zsyp, kierujący odpady do zasilacza paleniska. Zsyp jest przymocowa-ny do pieca i wyprofilowaprzymocowa-ny na kształt smukłego leja z szerszym końcem po stronie pieca, co zapobiega przywieraniu odpadów do zsypu. Podczas pracy zsyp jest wypełniony odpa-dami, co zapobiega przepływowi niekontrolowanemu nadmiarowi powietrza. Piec z rusz-tem typu W-Mark 5 wraz z komorą dopalania i urządzeniami towarzyszącymi został zapro-jektowany przez duńską firmę KRUGER Szybkość dozowania odpadów jest regulowana przez mikroprocesor znajdujący się w sterowni zakładu.

Komora spalania wykonana jest ze stali i wyłożona jest ogniotrwałą wykładziną zapewnia-jącą stałą temperaturę wewnątrz paleniska. Temperatura spalin na wylocie z komory spala-nia utrzymana jest na poziomie 950-1000 OC.

Ruszt składa się z szeregu niezależnych sekcji, z których każda wyposażona jest w kom-pletny mechanizm napędowy. Odpady spalane są w przedziale temperatur 850-1150°C. Pod każdą sekcją rusztu zainstalowany jest lej do zbierania substancji przesypującej się przez ruszt oraz do wprowadzania powietrza pierwotnego podawanego za pomocą wentyla-tora. Jest ono zasysane z wnętrza budynku tak, aby utrzymać w nim podciśnienie i uniknąć wydostania się zapachów na zewnątrz budynków.

Powstający żużel zsypuje się do leja z kurtyną wodną, gdzie następuje jego schłodzenie. Spaliny z komory spalania przepływają do komory dopalania, gdzie przebywają min 2 sekundy w temperaturze ok. 950-1050 OC. Następnie spaliny kierowane są do kotła odzy-sknicowego, w którym otrzymujemy parę przegrzaną o temperaturze 380°C i ciśnieniu 40bar.

Para przegrzana podawana jest do turbozespółu (turbina kondensacyjna parowa, -przekładnia zębata, - generator),który wytwarza energię elektryczną.[5]

4.1. Oczyszczanie spalin

Proces oczyszczania spalin odbywa się w trzech etapach

• Etap pierwszy – zmniejszenie ilości tlenków azotu na drodze nikatalitycznej redukcji NOx poprzez wtrysk wody amoniakalnej w obszar kotła. Odparowana woda amonia-kalna po zmieszaniu z podgrzanym powietrzem z otoczenia jest wdmuchiwana do przestrzeni kotła w zakresie temperatur 850-1000OC w skutek czego następuje rozpad istniejącego NO i NO2 na elementarny azot i parę wodną bez żadnych produktów

ubocznych. Etap pierwszy oczyszczania spalin zachodzi jeszcze w kotle. • Etap drugi - wytrącanie środków toksycznych takich jak:

o tlenki siarki trójtlenek siarki (SO₂ i SO₃)

o chlorowodór (HCL)

o fluorowodór (HF)

o pył lotny

Spaliny z kotła, które niosą ze sobą szkodliwe związki zostają wprowadzone do absorbera rozpyłowego, tutaj podawana jest woda i sprężone powietrze jako me-dium rozpyłowe wody w celu schłodzenia spalin. Temperatura spalin na wyjściu z absorbera wynosi 140oC. Do kolektora spalin a absorberem rozpyłowym podawa-ny jest suchy wodorotlenek wapnia Ca(OH)2, który reagując ze spalinami tworzy

substancje stałe między innymi gips.

Całość reakcji – redukcji tlenków siarki zachodzi na filtrach workowych. Ilość po-dawanego wodorotlenku wapnia uzależniona jest od ilości SO2 za filtrem

worko-wym.

Wytrącone w filtrze workowym pyły poprzez przenośniki mechaniczne prze-mieszczane są do silosa przejściowego, jego poziom napełniania utrzymywany jest w granicach max i min. Nadwyżki pyłów są kierowane do zbiornika skąd okreso-wo przesyłane są pneumatycznie do instalacji zestalania żużla i popiołów.

• Etap trzeci – wytrącanie związków toksycznych takich jak o Metale ciężkie

o Dioksyny i furany

o Pozostałe związki organiczne

Proces ten zachodzi w adsorberze przeciwprądowym typu WKV działającym na zasadzie adsorpcji na węglu aktywnym. Przeciw-prądowo poruszające się złoże

adsorbentu w stosunku do przepływu gazu, pozwala na najlepsze z możliwych oczyszczanie spalin przy jednoczesnym małym zużyciu koksu aktywnego. Sprawnośc sytemu oczyszczanmia spalin została przedstwiona w trabeli 4.1. Tabela 4.1 Efektywność systemu oczyszczania spalin [7]

Substancja Spaliny przed oczyszczeniem Spaliny po oczyszczeniu Rozporządzenie MŚ z dnia 20 grudnia 2005 Jednostka HCL 1000 <5 10 mg / m3n SO2 400 <5 50 mg / m 3 n HF 20 <1 1 mg / m3n Pyły 5000 - 6000 <5 10 mg / m3n NOx 400 - 500 <200 200 mg / m3n Pb+Cu+Mn+Cr 250 <0,1 0,5 mg / m3n Ni+As 50 <0,1 mg / m3n Cd 10 <0,02 0,05 mg / m3n Hg 0,2 <0,01 0,05 mg / m3n HCN - - - mg / m3n P2 O5 - - mg / m 3 n C organiczny - <5 10 mg / m3n Wielopierścieniowe Węglowodory aro-matyczne - - - ng / m3n Polichlorowane i wielopierścieniowe składniki organiczne (dioksyny i furany) 0,05 0,1 ng / m3n Przepływ 42500 48700 - m3/h

Temperatura 180 - 300 140 - Stop.

Cel-sjusza

4.2. Gospodarka stałymi pozostałościami poprocesowymi

Uregulowania prawne dotyczące zagospodarowania odpadów nakładają obowiązek takiego unieszkodliwiania żużli, popiołów oraz pyłów, aby ich składowanie nie powodowało zanie-czyszczenia środowiska.

W przypadku Zakładu unieszkodliwiania stałych odpadów komunalnych wykorzystuje się rozwiązanie GEODUR, polegające na zestalaniu w tym żużli, popiołów oraz pyłów pocho-dzących ze spalania odpadów komunalnych przy użyciu:

• Środka wiążącego GEODUR, którego koncentrat jest mieszaniną substancji nieorga-nicznych i organieorga-nicznych monomerów oraz polimerów aktywnych powierzchniowo. • Spoiwa hydraulicznego (cementu)

Technologia ta opiera się na tym, że monomeryczne i polimeryczne substancje aktywizują własności wiążące spoiwa hydraulicznego poprzez zmianę napięcia powierzchniowego. Komponenty środka wiążącego GEODUR tworzą z zanieczyszczeniami zawartymi w od-padach struktury krystaliczne oraz bezpośrednie połączenia molekularne, wiążąc skutecznie te zanieczyszczenia i uniemożliwiając ich wymywanie z odpadów.

Zestalone wyżej opisaną technologią odpady wtórne ze spalarni mogą być deponowane na składowiskach jako nieszkodliwy, inertny materiał, z którego nie wymywają się zawarte w odpadach zanieczyszczenia. Może być on wykorzystywany do budownictwa drogowego. Balast, który pozostaje po kompostowaniu związków organicznych - tak zwany odsiew – który nie nadaje się do kompostowania załadowywany jest do pojemnika, a następnie kie-rowany jest do spalenia.

5. Uciążliwość ekologiczna

Zanieczyszczenia gazów odlotowych z instalacji technologicznej unieszkodliwiania stałych odpadów komunalnych są mierzone na dwa sposoby

W sposób ciągły mierzone są: • HCL

• SO • NOx

• CO

• Suma węgla organicznego • Stężenie pyłu

W sposób okresowy są mierzone: • Dioksyny i furany

• Metale ciężkie • HF

Oprócz zanieczyszczeń są mierzone takie parametry jak: • CO2

• O2

• Natężenie przepływu spalin • Temperatura spalin • Ciśnienie spalin • Temperatura otoczenia

W tabeli 5.1. podano dane pomiarowe emisji chwilowej i rocznej. W tabeli 5.2. przedsta-wiono wartości dopuszczalnej emisji dla spalarni w Warszawie.

Tabela 5.1 Wyniki pomiarów stężeń zanieczyszczeń pyłowo – gazowych z instalacji unieszkodliwiania stałych odpadów komunalnych w Warszawie z pieca firmy KRUGER z rusztem W-MARK5.[7]

Wyniki pomiarów przeprowadzonych w latach L.p Substancja za-nieczyszczająca 27.03.2001 26.09.2001 2003 2004 Jednostka 1. Pył całkowity 4,1 4,3 2,2 0,55 mg/m3n 2. Tlenki azotu NOx 157 199 191 125 mg/m3n 3 Tleneki siarki SO 0 20 3 3 mg/m3n 4 Tlenek węgla CO 1 1 5 3,5 mg/m3n 5 Chlorowodór HCL 0,47 5,8 1,16 4,77 mg/m3n 6 Fluorowodór HF 0,06 0,03 0,15 0,12 mg/m3n 7 Węgiel orga-niczny TOC 1,3 8 6,6 7,3 mg/m3n 8 Rtęć i jej związ-ki 0,0002 0,001 0,00275 0,00081 mg/m3n 9 Kadm 0,0019 0,001 mg/m3n 10 Tal 0,0029 0,001 mg/m3n 11 Antymon 0,0002 0,0007 mg/m3n 12 Kobalt 0,0001 0,0007 mg/m3n 13 Olów 0,0036 0,0020 mg/m3n 14 Chrom 0,0013 0,0006 mg/m3n 15 Miedz 0,0078 0,0010 mg/m3n 16 Mangan 0,0017 0,0007 mg/m3n 17 Arsen 0,0013 0,0007 mg/m3n 18 Nikiel 0,0021 0,0010 mg/m3n 19 Wanad 0,00004 0,0009 mg/m3n 20 Cyna 0,0004 0,0019 mg/m3n 21 Suma metali ciężkich 0,0185 0,01 0,01 0,01 mg/m3n 22 Dioksyny i fura-ny 0,093 0,01 0,033 0,053 ng/m3n

Tabela 5.2. Dopuszczalna emisja zanieczyszczeń dla Warszawskiej ZUSOK zanieczysz-czeń emitowanych do atmosfery.[8]

Decyzja wojewody z dnia 6.03.2002 Rozporządzenie MŚ z dnia 20 grudnia 2005 L.p Substancja zanie-czyszczająca kg/h mg/m3 mg/m3 1. Pył całkowity 0,41400 10 10 2. Tlenki azotu NO 8,27800 200 200 3. Tlenki siarki SO 2,06900 50 50 4. Tlenek węgla CO 2,06900 50 50

5. Chlorowodór HCL 0,41400 10 10 6. Fluorowodór HF 0,04140 1 1 7. Rtęć i jej związki 0,00207 0,0500 0,05 8. Kadm 0,00009 0,0022 9. Tal 0,00200 0,0483 0,05 10. Antymon 0,00830 0,2005 11. Arsen 0,00480 0,1159 12. Ołów 0,00350 0,0845 13. Chrom 0,00040 0,0097 14. Kobalt 0,00023 0,0056 15. Miedz 0,00060 0,0145 16. Mangan 0,00240 0,0580 17. Nikiel 0,00012 0,0029 18. Wanad 0,00012 0,0029 19. Cyna 0,00023 0,0056

20 Suma metali cięż-kich

0,02070 0,5001

0,5

21. Dioksyny i furany 0,1 0,1 ng / m3

Tabela 5.3. Analiza dotrzymanych standardów emisyjnych z instalacji spalania odpadów komunalnych [10]. Standardy emisyjne przy zawar-tości 11% tlenu mg/m3 n Zmierzone stęże-nie przy zawarto-ści 11% tlenu mg/m3n Nazwa substancji Średnie dobowe 2003 2004 Dotrzymanie standardu

Pył ogółem 10 2) 2,2 0,55 Standard

dotrzymany Substancje organiczne w postaci

ga-zów i par wyrażone jako całkowity węgiel organiczny 10 6,6 7,3 Standard dotrzymany Chlorowodór 10 1,16 4,77 Standard dotrzymany Fluorowodów 1 0,15 0,12 Standard dotrzymany

Dwutlenek siarki 50 3 3 Standard

dotrzymany

Tlenek węgla 50 5 3,5 Standard

dotrzymany Tlenek azotu i dwutlenek azotu w 2004) 5) 191 125 Standard

przeliczeniu na dwutlenek azotu z istniejących instalacji o zdolności przerobowej większej niż 6 Mg odpa-dów spalanych w ciągu godziny lub z nowych instalacji

dotrzymany

Tlenek azotu i dwutlenek azotu w przeliczeniu na dwutlenek azotu z istniejących instalacji o zdolności przerobowej większej do 6 Mg odpa-dów spalanych w ciągu godziny lub z nowych instalacji

4004) 8) 191 125 Standard

dotrzymany

Metale ciężkie i ich związki wyrażone jako metal. Średnie z próby o czasie trwania od 30 minut do 8 godzin

Kadm+ tal 0,05 0,0048 0,0046 Standard

dotrzymany Rtęć 0,05 0,00275 0,00081 Standard dotrzymany Antymon+arsen+ołów+chrom+kobalt+ miedz+mangan+nikiel+wanad 0,5 0,0052 0,0052 Standard dotrzymany

Dioksyny i Furany Średnia z

próby o czasie trwa-nia od 6 – 8 godzin 0,19) 0,033 0,053 Standard dotrzymany Objaśnienia:

1) standardy emisyjne z instalacji spalania mają zastosowanie także do instalacji do współ-spalania odpadów w następujących przypadkach:

a) współspalnych nie poddanych przeróbce mieszanych odpadów komunalnych z wyjąt-kiem odpadów innych niż niebezpieczne klasyfikowanych w przepisach, o których mowa w art. 4 ust. 1pkt. 1 ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach, jako odpady o kodach 20 01 i 20 02

2) do dnia 31 grudnia 2007 r. standard emisyjny pył z istniejących instalacji spalania odpa-dów wynosi 20 mg/m3n odpadów wynosi, przy zawartości 11 % tlenu w gazach

odloto-wych;

3) wartość średnia dziesięciominutowa;

4) do dnia 31 grudnia 2006 r. standardu emisyjnego NOx nie stosuje się do instalacji, w których spalane są tylko odpady niebezpieczne;

5) do dnia 31 grudnia 2009 r. standard emisyjny NOx z istniejących instalacji spalania odpadów o nominalnej zdolności przerobowej większej niż 6 Mg lecz nie większej niż 16 Mg odpadów spalanych w ciągu godziny wynosi 400 mg/m3n, przy zawartości 11 % tlenu

w gazach odlotowych ,do dnia 31 grudnia 2007 r. standard emisyjny NOx z istniejących instalacji spalania odpadów o nominalnej zdolności przerobowej większej niż 16 Mg lecz nie większej niż 25 Mg odpadów spalanych w ciągu godziny, wynosi 400mg/m3n, przy

6) do dnia 31 grudnia 2009 r. standard emisyjny NOx z istniejących instalacji spalania odpadów o nominalnej zdolności przerobowej większej niż 6 Mg lecz nie większej niż 16 Mg odpadów spalanych w ciągu godziny wynosi 600 mg/m3n, przy zawartości 11 % tlenu

w gazach odlotowych;

7)do dnia 31 grudnia 2009 r. standard emisyjny NOx z istniejących instalacji spalania od-padów o nominalnej zdolności przerobowej większej niż 6 Mg lecz nie większej niż 16 Mg odpadów spalanych w ciągu godziny wynosi 400 mg/m3n,przy zawartości 11 % tlenu w

gazach odlotowych;

8) do dnia 31 grudnia 2007 r. standard emisyjny NOx z istniejących instalacji spalania odpadów o nominalnej zdolności przerobowej do 6 Mg odpadów spalanych w ciągu godzi-ny wynosi 500 mg/m3n, przy zawartości 11 % tlenu w gazach odlotowych ;

9) jako suma iloczynów stężeń dioksyn i furanów w gazach odlotowych oraz ich współ-czynników równoważności toksycznej.

6.1. Wskaźniki uciążliwości ekologicznej

Wskaźnik emisji poszczególnych zanieczyszczeń gazowo- pyłowych w gazach odlotowych z analizowanej instalacji spalającej odpady komunalne podano w tabeli 6.4.

Tabela 6.4 Maksymlizowana emisja z instalacji do spalania odpadów

Substancja zaniemczy-szczająca Emisja1 [mg/h] Emisja2 [g/s] Emisja3 [g/h] Emisja4 [kg/h] Emisja5 [Mg/rok] Emisja6 [Mgs/ Mgc] Emisja7 [Mgs/MJ] Emisja8 [Mgs/ MWh] 2003 Pył ogółem 107140 0,0297 107,14 0,1071 0,938 2,25x10-5 _3,76x10-9 _8,47x10-5 Tlenki azotu 9301700 2,583 9301,7 9,3017 81,482 1,96x10-3 _3,26x10-7 _7,36x10-3 Tlenki Siarki 146100 0,0405 146,1 0,1461 1,279 3,07x10-5 _5,12x10-9 _1,14x10-4 Tlenek węgla 243500 0,0676 243,5 0,2435 2,128 5,12x10-5 _8,53x10-9 _1,91x10-4 Chloro-wodór 56492 0,0156 56,492 0,0564 0,494 1,18x10-5 _1,98x10-9 _4,46x10-5 Fluoro-wodór 7305 2,02x10-3 _{7,305 7,3x10}-3 _{0,063 1,51x10}-6 _2,5x10-10 _5,69x10-6 Węgiel organiczny 321420 0,0892 321,42 0,3214 2,815 6,77x10-5 _1,10x10-8 _2,53x10-4 Rtęć i jej związki 133,92 3,69x10-5 _{0,133 1,3x10}-4 _1,1x10-3 _2,64x10-8 _4,4x10-12 _9,94x10-8 Suma metali ciężkich 487 1,35x10-4 _{0,487 4,7x10}-4 _4,1x10-3 _9,86x10-8 _1,6x10-11 _3,7x10-7 Dioksyny i furany 1,6071 4,4x10-7 _1,6x10-3 _1,6x10-6 _1,4x10-5 _3,36x10-10 _5,6x10-14 _1,26x10-9 2004 Pył Ogółem 26785 7,4x10-3 _{26,785 0,0267 0,233 5,31x10}-6 _8,9x10-10 _1,81x10-5 Tlenki Azotu 6087500 1,6909 6087,5 6,087 53,322 1,21x10-3 _2,02x10-7 _4,14x10-3 Tlenki Siarki 146100 0,0405 146,1 0,1461 1,279 2,91x10-5 _4,85x10-9 _9,86x10-5 Tlenek węgla 170450 0,0473 170,45 0,1704 1,492 3,40x10-5 _5,66x10-9 _1,15x10-4 Chloro-wodór 232299 0,0645 232,299 0,2322 2,034 4,63x10-5 _7,72x10-9 _1,57x10-4

Fluoro-wodór 5844 1,6x10-3 _{5,844 5,8x10}-3 _{0,051 1,16x10}-6 _1,9x10-10 _3,96x10-6 Węgiel organiczny 355510 0,0987 355,51 0,3555 3,109 7,08x10-5 _1,18x10-8 _2,4x10-4 Rtęć i jej związki 39,447 1,0x10-5 _{0,0394 3,9x10}-5 _3,4x10-4 _7,75x10-9 _1,3x10-12 _2,64x10-8 Suma metali ciężkich 487 1,3x10-4 _{0,487 4,7x10}-4 _4,1x10-3 _9,34x10-8 _1,5x10-11 _3,18x10-7 Dioksyny i furany 2,581 6,9x10-7 _2,5x10-3 _2,5x10-6 _2,1x10-5 _4,78x10-10 _7,9x10-14 _1,36x10-9

Objaśnienia i wzory użyte do obliczenia emisji w tabeli 6.1: Emisja1=E1









⋅

=

h

mg

m

Q

E

Q- strumień spalin emitowanych do otoczenia [m3/h] ( Tabela 4.1) m- stężenie substancji emitowanej [mgs/ m3]

Emisja2=E2









=

s

g

3600

E

E2- emisja maksymalna w przeliczeniu na [g/s]

Emisja3=E3









=

h

g

1000

E

E

E3- emisja maksymalna substancji emitowanej w przeliczeniu na [g/h]

E1- emisja maksymalna Emisja4=E4









=

h

kg

1000

E

E

E3- emisja maksymalna substancji emitowanej w przeliczeniu na [gs/h]













⋅

=

rok

Mg

1000

8760

E

E

E5- emisja roczna substancji emitowanej w przeliczeniu na [Mg/rok]

E4- emisja średnia substancji emitowanej w przeliczeniu na [kg/h] (Tabela 7.12)

8760- ilość godzin w ciągu roku Emisja6=E6













=

Mg

Mg

G

E

E

E6- Emisja substancji przypadająca na masę spalanych odpadów w ciągu roku

E5- emisja roczna substancji emitowanej w przeliczeniu na [Mgs/rok] (Tabela 6.4)

Godp- masa odpadów spalanych w ciągu roku[Mgc/rok]

Emisja7=E7













=

MJ

Mg

Wd

E

E

E7= Emisja substancji przypadająca na energię chemiczną odpadów

E6- Emisja substancji przypadająca na masę spalanych odpadów w ciągu roku

Wdodp- wartość opałowa odpadów Wdodp=6000[MJ/Mg]

Emisja8=E8













=

MWh

Mg

N

E

E

E5- emisja roczna substancji emitowanej w przeliczeniu na [Mgs/rok] (Tabela 7.12)

N- wyprodukowana energia elektryczna [MWh/rok]

6.2. Oddziaływanie zakładu na wody powierzchniowe

Według pozwolenia zintegrowanego instalacja Zakładu unieszkodliwiania stałych odpa-dów komunalnych jest instalacją bezściekową. Ścieki deszczowe odprowadzane sa do ka-nału zrzutowego Stołecznego Przedsiębiorstwa handlu opałem i materiałami budowlanymi a następnie kolektorem do kanału Bródnowskiego. Ścieki wewnątrz zakładowe

utrzymy-wane są w obiegu zamkniętym, z którego część kierowana jest do chłodzenia gazów odlo-towych za piecem.

6.3. Oddziaływanie zakładu na gleby

Zakład ma wpływ na glebę i szatę roślinną tylko w sposób pośredni poprzez emisję pyłów i gazów pochodzących z emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Odpady stałe pochodzące ze spalarni są zestalane jak popioły i żużle i spełniają one rygorystyczne normy ministerstwa ochrony środowiska i nie stanowią zagrożenia dla środowiska naturalnego. [13]

• Kadm Cd – 0,1872 mg/kg • Miedz Cu – 4,56 mg/kg • Nikiel Ni – 5,187 mg/kg • Ołów Pb – 10,456 mg/kg • Cynk Zn – 23,628 mg/kg

6.4. Porównanie przedstawionego zakładu z najlepszymi standardami zalecanymi przez instytucje europejskie.

Zaprezentowana instalacja przeznaczona do kompleksowego unieszkodliwiania odpadów komunalnych, zaprojektowana została wraz z piecem rusztowym typu W-MARK 5 przez duńską firmę KRUGER, jest chwilowo jedyną w Polsce instalacją gdzie spala się odpady komunalne a jej wydajność wynosi 46000 Mg odpadów rocznie, jednak w porównaniu z innymi krajami europy zachodniej pod względem ilości instalacji jak i liczby spalanych odpadów Polska ustępuje krajom zachodnim np. w Szwajcarii ilość instalacji spalającej odpady komunalne wynosi 29, a suma spalanych tam odpadów 3,29 Mt rocz-nie[14].Począwszy od przechowywania zmieszanych odpadów komunalnych Warszawski zakład spełnia wszystkie normy przewidziane prawem europejskim a także te wytyczne przedstawione dokumencie komisji europejskiej na temat najlepszych dostępnych technik w procesie spalania odpadów. Odpady przechowywane są w betonowym bunkrze dokładnie zabezpieczonym przed przedostawaniem się odcieków do gleby a także, co za tym idzie do wód gruntowych. Odpady są przechowywane w zamkniętym pomieszczeniu gdzie zacho-wane jest podciśnienie gwarantujące brak emisji pyłu i wydzielającego się biogazu do at-mosfery. Jedynym słabą stroną przechowywania odpadów jest brak dokładnego ich badania pod względem zanieczyszczenia radioaktywnego, co może zwiększyć szkodliwość emito-wanych gazów do atmosfery już po procesie spalenia. Linia segregacji odpadów spełnia wszystkie wymagania, są tu zainstalowane najbardziej zaawansowane technicznie urządze-nia stosowane do rozdzielaurządze-nia i rozdraburządze-niaurządze-nia odpadów, co gwarantuje wysoką skuteczność odzyskiwania materiałów nadających się do wtórnego przetworzenia, jak i dokładnego wydzielenia odpadów kierowanych do spalenia. Zastosowany tutaj piec z ruchomym rusz-tem typu W-Mark 5 jest dobrany do ilości spalanych odpadów gdyż tego typu piece stoso-wane są do spalania odpadów na dużą skale, piec jest tani w eksploatacji oraz ma długi czas działania. Instalacja oczyszczania spalin zainstalowana w zakładzie spełnia wszystkie normy prawne ochrony środowiska w Polsce jak i te normy przewidziane w prawie euro-pejskim, jednak z kilkoma wyjątkami: w procesie oczyszczania spalin, a zwłaszcza ich

oczyszczaniu z pyłów proponowane jest zastosowanie elektrofiltrów, dzięki którym w znacznym stopniu zostaje zmniejszony ich udział w spalinach. Zastosowana w zakładzie niekatalityczna redukcja tlenków azotu ma skuteczność do 75% w oczyszczaniu tych tlen-ków i jest ona mniej skuteczna niż metoda katalityczna prowadzona poza piecem jej sku-teczność to ok.80%-90%. Jednak pozostałe zastosowane urządzenia dają nam bardzo wy-soką czystość spalin, co przedstawiają obliczenia emisji przedstawione w tabelach, które pokazują, że w największym stopniu do atmosfery emitowane są takie związki jak: tlenki azotu, tlenki siarki tlenek węgla, oraz chlorowodoru, a w najmniejszym stopniu emitowane są związki takie jak: dioksyny oraz furany, jak również związki rtęci. Jednak aby utrzymać jak najmniejszą emisję zanieczyszczeń do atmosfery musi być prowadzony ciągły monito-ring wszystkich zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza atmosferycznego, a nie jak jest to prowadzone w obecnym momencie gdzie jedne zanieczyszczenia monitorowane są w sposób ciągły takie jak: chlorowodór, tlenki siarki, tlenki azotu, tlenek węgla, stężenie pyłu czy suma węgla organicznego, a w sposób okresowy mierzone są takie zanieczyszcze-nia jak: dioksyny i furany, metale ciężkie, czy fluorowodór.

7.Wnioski

Warszawska instalacja spełnia wszystkie normy emisyjne jednak w tego typu przedsię-wzięcia są uciążliwe ekologicznie i zawsze spotykają się z różnego rodzaju protestami ze strony mieszkańców lub różnego rodzaju instytucji ekologicznych.

Zainstalowane tutaj urządzenia przeznaczone do kompleksowej utylizacji odpadów są naj-nowsze i najbardziej skuteczne. Instalacja do spalania odpadów wraz z urządzeniami do oczyszczania spalin spełniają wszystkie normy ochrony środowiska przewidziane w Pol-skim prawie jak i te zawarte w prawie europejPol-skim.

Wszystkie normy emisji zanieczyszczeń do atmosfery zostają dotrzymane a emitowane zanieczyszczenia z Zakładu Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych jest są porównywalne z emisją zanieczyszczeń wydobywających się z typowej elektrociepłowni opalanej węglem, co przedstawiono w tabeli 7.1. Rozbieżność zaobserwowana w wynikach jest spowodowana różnicą w składzie spalanego paliwa, a także różnicą w wartości opało-wej porównywalnych paliw.

Tabela 7.1 Emisja zanieczyszczeń dla ZUSOK Warszawa Substancja zanieczyszczają-ca Emisja z ZUSOK [Mgs/MJodp] Emisja elektrociepłowni opalanej węglem [Mgs/MJw] [9] Pył ogółem 3,76x10-9 3,0 x10-9 Tlenki siarki 5,12x10-9 3,6 x10-8 Tlenki azotu 3,26x10-7 1,48x10-7 Rtęć 1,29x10-12 1,2 x10-12

Dzięki tym wynikom możemy również zauważyć dotrzymanie wszystkich standardów stężeń dopuszczalnych w otoczeniu zakładu.

Gospodarka odpadami stałymi takimi jak odpady pozostałe po kompostowaniu oraz ścieki deszczowe, które stwarzają zagrożenie dla środowiska naturalnego gdyż w przypadku tych pierwszych są kierowane bezpośrednio na składowisko odpadów a ścieki do kanału Bród-nowskiego, co stwarza zagrożenie dla wód powierzchniowych.

Kolejnym problemem jest zapach unoszący się wokół ZUSOK mimo zainstalowania urzą-dzeń do dezodoryzacji woń unosząca się w pobliżu zakładu jest uciążliwa dla zamieszkują-cych okoliczne zabudowania ludzi, oraz osób pracujązamieszkują-cych w pobliżu zakładu.

Zakład jest uciążliwy ekologicznie pod względem powietrza atmosferycznego, a także pośrednio, oddziałuje na wody powierzchniowe i glebę, ale w mniejszym stopniu niż zwy-kła elektrociepłownia opalana węglem.

LITERATURA

[1] B. Bilitewski, G. Härdtle, K. Marek, Podręcznik gospodarki odpadami. Teoria i prakty-ka, Siedel-Przywarecki Sp. z .o.o. Warszawa 2003

[2] Waste generated and treated in Europe 1995-2003, European Commission, Eurostat 2005

[3] Monitor Polski nr 11, poz. 159 - 28 lutego 2003 - Krajowy Plan Gospodarki Odpadami str.382-462

[4] Pikoń K., Uciążliwość Ekologiczna Instalacji Spalania Odpadów w Polsce, Termiczne Unieszkodliwianie Odpadów, Restrukturyzacja procesów termicznych, Poznań – Zakopane, marzec 2007, PZITS

[5] Informacje uzyskane w Zakładzie Unieszkodliwiania stałych odpadów komunalnych w Warszawie”

[6] Materiały informacyjne dostępne w Internecie na stronie: http://www.zusok.com.pl [7] Wyniki pomiarów przeprowadzonych przez firmę Emipro sp. z.o.o w 2001 roku oraz średnie roczne wyniki pomiarów w 2003 oraz 2004.

[8] Tadeusz Pająk „Spaliny pod kontrolą, czyli warszawska spalarnia odpadów komunal-nych w świetle krajowych i wspólnotowych zapisów prawkomunal-nych” Warszawa 2002

[9] “Danish emission inventories for stationary combusion plants” Inventories until year 2002. Research Notes from NERI No. 200

[10] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 roku w sprawie standar-dów emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 163, poz. 1584) – załącznik nr 5.