Hulladékgazdálkodás

A települési szilárd hulladék termikus

kezelése. Az építési-bontási hulladékok

kezelése. Zöld és biohulladék

komposztálása.

Boruzs Adrienn, Bazsáné Dr. Szabó Marianne, Gyulai István

Termikus eljárások

A hulladékok hasznosítása történhet

anyagában (másodnyersanyagkénti hasznosítás),

energiatartalmának kinyerésével (termikus hasznosítás);

célja a hulladék energiatartalmának hatékony kinyerése.

A termikus hasznosítás lehetséges módozatai

a hulladékégetés

a hulladék szervesanyag-tartalmának teljes értékű

oxidatív lebontása szén-dioxiddá és vízzé, oxigénfelesleg

biztosításával),

a hőbontás

pirolízis (a hulladék szervesanyag-tartalmának reduktív

lebontása oxigén kizárásával).

Termikus eljárások

Hulladékégetés műszakilag kiforrott, változatos műszaki megoldásokat alkalmazó

igen hatékony és tökéletesen higiénikus hulladékkezelési eljárás,

alapvető eleme a korszerű, komplex hulladékgazdálkodási rendszereknek,

megfelelő üzemvitellel és alkalmas füstgáztisztítási, valamint maradék-anyag-kezelési módszerekkel ma már a legszigorúbb környezetvédelmi követelményeket is teljesíteni tudja.

EU hulladéklerakásra vonatkozó irányelve (1999/31/EK)

hulladékgazdálkodásról szóló 2000. évi XLIII. Törvény célul tűzi ki a lerakásra kerülő hulladék biológiailag bontható szervesanyag-

tartalmának fokozatos csökkentését 2005-ig 75%-ra,

2008-ig 50%-ra,

2014-ig 35%-ra

hazai viszonyok között nem tűnik teljesíthetetlennek.

A célt kétféleképpen lehet a gyakorlatban elérni a biológiailag bontható szervesanyag-tartalom szelektív gyűjtésével és

biológiai módszerekkel történő hasznosításával,

a szerves hulladékok termikus hasznosításával.

Hulladékégető-művek Európában

Hőhasznosítás aránya

Ország Égetők

száma

Égetési

kapacitás ezer tonna/év

Égetők

számára

Égetési

kapacitásra

% %

Ausztria 2 340 100 100

Belgium 24 2240 46 64

Svájc 30 2840 80 90

Németország 49 12020 100 100

Dánia 30 2310 100 100

Spanyolország 15 740 27 73

Franciaország 225 11330 42 70

Olaszország 28 1900 64 76

Luxemburg 1 170 100 100

Norvégia 18 500 28 83

Hollandia 10 3150 90 97

Svédország 21 1860 100 100

Finnország 1 70 100 100

Egyesült

Királyság 31 3670 16 32

Összesen 485 43140 56 82

Települési szilárd hulladékok kezelése Európában

Ország Hulladék-

mennyiség Égetés Lerakás

Komposz-

tálás

Anyagában

történő

hasznosítás

ezer tonna/év % % % %

Ausztria 2800 11 65 18 6

Belgium 3500 54 43 0 3

Svájc 3700 59 12 7 22

Németország 25000 36 46 2 16

Dánia 2600 48 29 4 19

Spanyolország 13300 6 65 17 12

Franciaország 20000 42 45 10 3

Görögország 3150 0 100 0 0

Olaszország 17500 16 74 7 3

Írország 1100 0 97 0 3

Luxemburg 180 75 22 1 2

Norvégia 2000 21 67 5 7

Hollandia 7700 35 45 5 15

Portugália 2650 0 85 15 0

Svédország 3200 47 34 3 16

Finnország 2500 2 83 0 15

Egyesült

Királyság 30000 8 90 0 2

Összesen 140880 23 63 6 8

Hulladékégetés

Európában

a hőhasznosítás aránya 5-7 éven belül el fogja érni a 100%-ot (jelenleg 80-85%),

új létesítmények kizárólag hő hasznosítással kerülnek megvalósításra

több égetőmű üzemel pl. Bécsben, Münchenben, Zürichben, Oslóban, Hamburgban 2-2 db, Párizsban 3 db.

Magyarországon

Budapesten: 330-350 ezer t/év kapacitású hulladékégetőmű

négy, egyenként 15 t/h égetési teljesítménnyel dolgozó kazán: villamosenergia-termelés és távhőellátás (100 ezer lakos éves villamosenergia-fogyasztását és 25 ezer lakos távfűtését képes biztosítani).

Hulladékégetés

A hulladékégetés a hulladékok ártalmatlanításának termikus módszere.

Előnyei a keletkező hulladékok térfogatát és tömegét jelentősen csökkenti,

az égetés energiatermeléssel jár, a keletkezett hő hasznosítható,

az eljárás közegészségügyi szempontból a leghatékonyabb, mivel a kórokozók elpusztulnak.

Hátrányai az égetés másodlagos környezetszennyezéssel jár

ökológiai szempontból kedvezőtlen,

beruházási és üzemeltetési költségei lényegesen magasabbak a hagyományos eljárásoknál.

Hulladékégetés

A kifogástalan elégetéshez

megfelelő hőmérséklet,

megfelelő áramlási viszonyok,

tartózkodási idő,

valamint a szokásosnál nagyobb mennyiségű levegő bevezetése szükséges.

a kívánt minimális tűztérhőmérséklet 850 °C,

a légfelesleg-tényező értéke 1,5–2,5,

a füstgázoknak a tűztérben való tartózkodási ideje 2–3 s szilárd hulladékok és 0,5–1 s folyékony hulladékok égetésekor,

a minimális oxigéntartalom eközben 6%.

Az égetés szilárd maradékanyagának mennyisége

szilárd települési hulladék égetésekor kb. 10 tf%,

folyékony és iszaphulladék égetésekor átlagosan 2–10 tömeg%.

Hulladékégetés

A hulladékégetéses ártalmatlanításhoz ismerni szükséges halmazállapot,

elemi analízissel megállapított kémiai összetétel;

gyors analízissel megállapított összetétel;

fűtőérték;

sűrűség;

a hamu olvadási jellemzői;

szilárd hulladék esetében: szemcseméret-eloszlás, maximális darabnagyság, valamint anyagfajták szerinti összetétel;

folyékony hulladék: esetében viszkozitás, gyulladás-és lobbanáspont, valamint szilárd szennyezőanyag-tartalom és annak legnagyobb szemcsemérete, továbbá a kémhatás;

halogénanyag-tartalom;

nehézfémtartalom;

egyéb fémtartalom;

egyéb mérgezőanyag-tartalom;

egyéb specifikus anyagi tulajdonságok szükség szerint;

mennyiségi adatok.

Hulladékégetés

1. tárolás;

2. anyag-

előkészítés;

3. adagolás;

4. égetés;

5. póttüzelőanyag;

6. levegő;

7. füstgázhűtés;

8. hőhasznosítás;

9. füstgáztisztítás;

10. mosóvízkezelés;

11. kémény;

12. pernyeválasztás;

13. salakgyűjtés- és

kihordás;

14. salak- és

pernyetárolás

Hulladékégetés

Hulladékégetés in-put-output elvi anyagmérlege

• bemenő anyagok

• égetendő hulladék,

• égéslevegő,

• segédtüzelés;

• kimenő anyagok

• salak, hamu,

• pernye és/vagy elektrofilter por,

• füstgáz,

• füstgázmosó szennyvíz (nedves mosás esetén),

• mosóvíz tisztítási iszap (nedves mosás esetén),

• füstgáztisztítási maradék (száraz, félszáraz tisztítás során),

• egyéb füstgáztisztítási maradék (aktiv szén vagy egyéb szorbens).

Tüzelőberendezések

A hulladékégetők legfontosabb része a tüzelőberendezés a rostélytüzelésű (települési szilárd és termelési szilárd

hulladék) és

a rostély nélküli hulladékégető berendezések (folyékony és pasztás hulladék, valamint iszap) alkotják.

Füstgázhűtés, hőhasznosítás

A hulladékégetés füstgázai a tűztérből >900–1000 °C-on

a tisztítóberendezések hőtűrő képessége → 250–350 °C-ra le kell hűteni

Füstgáz hűtése közvetlen (levegő-befúvással vagy vízbepermetezéssel) és

közvetett módszerrel (hőcserélőket – rekuperátorokat, melegvíz és gőzkazánokat – alkalmaznak)

Az egyes lehetőségek között a következők ismeretében lehet választani: a termelt melegvíz, gőz vagy villamos energia, ill. termoolaj

hasznosíthatósága,

a hulladék fűtőértéke,

az égetőmű teljesítménye és

a beruházási, ill. üzemeltetési költségek.

Szilárd égési maradékok kezelése

A szilárd égési maradékok (salak és pernye)

rendezett, ill. rendezett biztonságos lerakókon helyezhetők

el

maradékok mennyisége és összetétele a hulladék

jellemzőitől és a tüzelőberendezés üzemmódjától függ

Füstgáztisztítás

Környezetvédelmi szempontból az egyik legjelentősebb a szennyezőanyag-tartalom (mennyisége, minősége) az elégetett

hulladék anyagi tulajdonságaitól, az égetőberendezés szerkezeti kialakításától, valamint az üzemeltetési paraméterektől függően változik

A füstgázok károsanyag-tartalma igen széles koncentráció tartományban ingadozik por 5–15 g/m3,

kén-dioxid 1000–3000 mg/m3,

hidrogén-klorid 2000–8000 mg/m3,

hidrogén-fluorid 20–100 mg/m3,

nitrogén-oxid 500–1500 mg/m3,

szén-monoxid 500–1000 mg/m3.

nehézfémek

szerves szénvegyületek

A hőbontás (pirolízis)

A hőbontás (pirolízis) a szerves anyagú hulladék megfelelően kialakított reaktorban, hő

hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben szabályozott körülmények között bekövetkező kémiai lebontása.

A hőbontás során a szerves hulladékból pirolízisgáz

folyékony termék

szilárd végtermék keletkeznek.

Végtermék elsősorban energiahordozóként (fűtőgáz, tüzelőolaj, koksz),

ritkábban vegyipari másodnyersanyagként (pl. a gázterméket szintézisgázzá konvertálva metanol előállításához) és

esetenként egyéb célokra (talajjavítás szilárd, szénben dús maradékkal; fakonzerválás vizes maradékkal; granulált salakolvadék építőipari adalékanyagként stb.) hasznosítható.

A hőbontás (pirolízis)

A hőbontás

döntőek a kémiai átalakulás reakciófeltételei

hőmérséklet,

felfűtési idő és a reakcióidő,

szemcse-, ill. darabnagyság

átkeveredés mértéke, hatékonysága.

a végtermék összetételének és részarányának alapvető meghatározója a hőmérséklet

alkalmazott hőmérséklettartomány általában 450–550 °C.

A reaktorok a fűtési mód szerint lehetnek:

közvetett (reaktorfalon keresztül, ill. cirkulációs közeg segítségével) és

közvetlen fűtési megoldásúak.

Komposztálás

Zöld és biohulladék komposztálása

Összetételében folyamatosan növekszik a hasznosítható anyagok és az energetikailag kedvezőbb alkotók, illetve tulajdonságok aránya.

Hazai viszonylatban várható változások 2010-ig erőteljesen növekszik a papír (várhatóan 25-30%-ra) és

átmenetileg a műanyagok (várhatóan 15-17%-ra) részaránya,

enyhébben nő az üveg és a fém részaránya,

csökken a szervetlen maradékok (várhatóan 20% alá) és a szerves bomló frakció (várhatóan 25-30%-ra) részaránya,

a hulladék átlagos fűtőértéke 7500-8000 kJ/kg-ra növekszik.

Zöld és biohulladék komposztálása

A biohulladék mennyisége, összetétele és térfogattömege évszakonként változó

éves átlagos térfogattömeg 0,6 t/m3,

átlagos nedvességtartalma kb. 50-70%,

szervesanyagtartalma mindössze 30-40 m/m-%

A zöldhulladék (ágnyesedék, kerti és zöldfelületi hulladékok) relatíve magas, 50-70 m/m% szervesanyag-tartalommal rendelkezik,

átlagos térfogattömege 0,25 t/m3.

Európában lakosonként évente együttesen kb. 100-130 kg zöld- és biohulladék keletkezésével lehet számolni.

A potenciálisan hasznosítható biohulladék mennyiségének reálisan legfeljebb 40-60%-a dolgozható fel a gyakorlatban.

Elkülönített gyűjtése a szelektív gyűjtés megvalósításához kötött.

Zöld és biohulladék komposztálása

A biokémiai eljárások során a hulladék szerves alkotóinak

feldolgozása élő mikroszervezetek segítségével történik.

A hulladék ártalmatlanításának biológiai módszerei

komposztálás (aerob lebontás),

biogáz előállítás (anaerob lebontás),

fémek biológiai kinyerése,

enzimes fermentáció (pl. fehérje-előállítás).

A hulladékok komposztálása

A komposztálás a szerves-anyag tartalmú hulladékok ártalmatlanításának régóta ismert és alkalmazott módszere.

lényege, hogy a szerves anyagot tartalmazó hulladékok megfelelő környezeti feltételek mellett lebomlanak, szervetlen ásványi és stabil szerves anyagok keletkeznek

hőfejlődéssel járó folyamat (50–70 °C) → a hulladékokban jelenlevő patogén mikroorganizmusok elpusztulnak

végterméke a földszerű kb. 40–50% nedvességtartalmú anyag, mely a mezőgazdaságban hasznosítható.

A komposztálás elvi alapjai biotechnológiai eljárás

a szubsztrát túlnyomóan szilárd vagy vízoldhatatlan fázisban van,

felületét vízfilm vonja be,

a mikroorganizmusok aerob körülmények között végzik a lebontást.

A komposztálás túlnyomórészt aerob biokémiai folyamat.

A hulladékok komposztálása

Komposztálás

A szennyezett talaj, üledék, iszap dúsítása térfogatnövelő és szerves

anyagokkal

A komposztálási folyamat főbb szakaszai:

1. Bevezető szakasz

- Felmelegedés, Reakciók indulása

2. Lebomlási szakasz

- Hő szakasz, Lebomlási folyamatok

3. Átalakulási szakasz

- Lehűlés, Felépülési folyamatok

4. Érési szakasz

- Hőmérséklet környezetfüggő,

Humuszképzés, szintézis

Hőmérséklet (55-65 0C)

Levegőtartalom (kb. 30 %)

Nedvességtartalom (öntözéssel)

Komposztálás

A komposzt élőlényei

-baktériumok (pl: denitrifikáló baktériumok,

Pseudomonasok, Paracoccus denitrificans)

- sugárgombák (actinomycetes)

- termofil baktériumok (Pyrobaculum, a Pyrodictium,

a Pyrococcus és a Methanopyrus

nemzetség képviselői)

- giliszták

- gombák

- ízeltlábúak

- fonálférgek

Komposztálás

Prizmás eljárás

Kitermelés és talajosztályozás – talajprizmák kialakítása – prizmák

átforgatása – prizmák monitoringozása – komposzt vizsgálata – prizmák

bontása és a talaj elszállítása

Alkalmazási korlátai a komposztálásnak

- nagy területigény

- talajkitermelés szükséges (illékony anyagok ellenőrizetlenül

kerülhetnek a levegőbe

- a keletkező komposzt térfogata megnő

- nehézfémmel szennyezett talajok nem kezelhetőek

A hulladékok komposztálása

A hulladékok komposztálása

A komposztálás gyakorlati alkalmazási szempontjai

megfelelő hulladék-összetétel és minőség,

a kapott komposzt minősége (nehézfémtartalom, szerves mikro-

szennyezők),

a kapott komposzt-termék értékesítése – piaca – biztosított

legyen.

Három irány

települési szennyvíziszapok,

mezőgazdasági hulladékok,

kertészeti, városüzemeltetési (parkfenntartás)

hulladékártalmatlanítás területére.

A hulladékok komposztálása

A biogáz képződés alapelve

anaerob (oxigénmentes) lebomlás

közepes (30…37,5 °C) hőmérséklet-tartományban.

A hulladékok szerves anyaga főleg növényi anyag (cellulóz, összetett és

egyszerű cukrok = szénhidrátok).

A biogáz-előállítás szempontjából a legfontosabb három fő

vegyületcsoport

szénhidrátok

fehérjék és

zsírok.

A biogáz képződés teljes folyamatának szakaszai

1. fermentációs biokémiai folyamat,

2. további baktériumcsoportok az egyszerűbb molekulákat építik le,

3. végeredmény: főleg metánból és szén-dioxidból álló, energetikai célokra

hasznosítható biogáz.

Biogáz-kinyerés szeméttelepeken

A hasznosítható

gázkihozatal:

évente min.1,5–2 m3/t,

átlagosan 3,5–4 m3/t

A gázkinyerés:

•függőleges és

•vízszintes elrendezésű

rendszerek,

•passzív rendszerek (a

gáz saját nyomása

következtében lép be a

gázgyűjtő kutakba) és

•aktív rendszerek (a gáz

összegyűjtésére

megszívást

alkalmaznak).

A hulladékok komposztálása

A biogáz energetikai felhasználása lehet

közvetlen elégetés (gáztisztítás nélkül vagy tisztítással)

hőhasznosítással,

gázmotorok üzemeltetése, elektromos energia és hőenergia együttes

hasznosítása.

A korszerű energiahatékonysági fejlesztések eredményeképpen

a biogáz energetikai hatásfoka javult és számos nyugat európai

eredményről lehet ma már hírt kapni.

A hazai alkalmazás kérdéseinél az energiatermelés

gazdaságosságát

adott hulladék más technológiával történő ártalmatlanítási költségeivel

szemben,

az ökológiai elemzés teljes ciklusában lehet csak értékelni.

Az építési-bontási hulladékok kezelése

Az építési-bontási hulladékok típusai, mennyiségük, jellemző

összetételük

Kitermelt föld

természetes eredetű ásványi anyagokból (homok, agyag, kavics, kő vagy

kőzetek) álló maradék

Útbontási hulladék

közlekedési és közterületi építésből, bontásból és karbantartásból származó,

döntően szilárd ásványi anyagokból álló hulladék

Építési hulladék

épületek, építmények építésekor, részleges vagy teljes bontásakor,

felújításakor keletkező, ásványi anyagokat tartalmazó szilárd hulladék,

amelynek összetételét jelentős mértékben meghatározza az alkalmazott

építési mód, az építmény kora és funkciója

Kevert építési hulladék

épületek, építmények építésekor, részleges vagy teljes bontásakor,

felújításakor keletkező szilárd hulladék, amelynek összetételére jellemző az

ásványi és nem ásványi eredetű összetevők kevert megjelenése

Építési hulladékok jellemző összetétele

Fa 7 %

Malter 2 % Betontörmelék 40 %

Téglatörmelék 47 % Műanyag 4 %

Kevert-építési hulladékok jellemző összetétele

Fa 7 %

Ásványos rész (tégla, malter) 78 %

Könnyű anyagok (műanyag, papír) 14 %

Az építési-bontási hulladékok kezelése

Az építésből-bontásból keletkező hulladékok hasznosítása

az építőiparban világszerte terjed

EU tagországaiban: 1990-ben kb. 150 millió tonna bontott

építési hulladék keletkezett

a tagállamok egy részében a hasznosítás aránya ≥ 45-50%

a gazdaságosságot nagymértékben befolyásolják a jelentősen

megnövelt lerakási díjak

többlépcsős folyamat

kiindulási követelmény a politikai akarat, a politikai döntés

végrehajtási, műszaki-gazdasági szabályozási háttér kialakítása

működési feltételeket kialakítása, a piaci körülményeket figyelembe

vevő célirányos működtetés biztosítása

Az építési-bontási hulladékok kezelése

Közvetlen hasznosítás

főként a kitermelt talajok esetén lehet alkalmazni

kitermelt föld minősége

feltöltésekhez (pl. gátak, töltések, autópályák)

adott régiókban, adott időtartam alatt jelentősen növelik a kitermelt

föld hasznosításának lehetőségét.

A közvetlen talajhasznosítás

mértéke függvénye a régió struktúrájának (néhány %-100 %ig)

kitermelt anyag minősége és a kitermelés helye meghatározó

elem

bontott építési és útburkoló anyagok közvetlen, eredeti funkció

szerinti hasznosítása korlátozott (a helyi adottságok függvénye)

Közvetett hasznosítás

feldolgozást – előkészítést – követő hasznosítás terjedt el

Bitumenes kötő anyagokat tartalmazó útbontási

hulladékok feldolgozása

Az építési hulladékok felhasználási lehetőségei