VIII
BIOREAKTORSKO ODLAGALITE - NOVI ELEMENT CJELOVITOG SUSTAVA
GOSPODARENJA OTPADOMProf. dr. sc. Davorin Kovai
Geotehniki fakultet, Hallerova aleja 7, VaradinSAETAK: Za
razliku od konvencionalnog ili pasivnog odlagalita komunalnog
otpada, alternativni pristup, koji je dobio naziv "bioreaktorsko
odlagalite", uvodi aktivno djelovanje na odloeni otpad kojim se
postie bra razgradnja otpada, smanjuje se njegova toksinost i
skrauje vrijeme dosizanja stabilne ravnotee. U lanku se opisuju
osnovni koncept bioreaktorskog odlagalita, uz navoenje prednosti i
nedostataka opisane tehnologije odlaganja. Uz amerika i europska
iskustva, navode se i odgovarajue odredbe hrvatskog zakonodavstva u
vezi primjene bioreaktorskih odlagalita u sklopu cjelovitog sustava
gospodarenja otpadom.KLJUNE RIJEI: Konvencionalno sanitarno
odlagalite, bioreaktorsko odlagalite, biorazgradnja, odlagalini
plin, recirkulacija procjedne vodeSUMMARY: Unlike the conventional
or passive MSW landfill, the alternative approach the "bioreactor
landfill" introduces active management of landfilled waste in order
to accelerate waste biodegradation, to decrease its toxicity and to
reduce the time required to reach a stable end condition. The paper
describes the concept of a bioreactor landfill as well as the
advantages and possible disadvantages associated with bioreactor
systems. Along with the American and European experiences the
related parts of Croatian legislative are mentioned within the
framework of integrated waste management system.
KEYWORDS: Conventional sanitary landfill, bioreactor landfill,
biodegradation, landfill gas, leachate recycling.
UVODPosljednjih godina u svijetu se sve vie primjenjuje tzv.
bioreaktorska odlagalita otpada. Za razliku od klasinih (suhih)
odlagalita, u bioreaktorskim odlagalitima se odravanjem optimalne
vlanosti otpada poboljava mikrobioloka razgradnja organskog otpada.
Ovom metodom postie se sljedee: ubrzana je razgradnja organskog
otpada, smanjuje se toksinost odlagalita, smanjuju se trokovi
obrade procjedne vode iz odlagalita, poveava se volumen odlagalita
i do 30% uslijed slijeganja i vee gustoe razgraenog otpada, te se
po zatvaranju odlagalita smanjuju trokovi odravanja.Ideja o
bioreaktorskom odlagalitu zaeta je u SAD prije skoro 35 godina.
Poetkom sedamdesetih godina prolog stoljea izvedena su prva
laboratorijska ispitivanja na anaerobnom bioreaktoru. Prema
najnovijim podacima do sada je u SAD izgraeno oko 70 bioreaktorskih
odlagalita [1].Europsko zakonodavstvo o gospodarenju otpadom tek je
nedavno prepoznalo bioreaktor kao mogunost odlaganja otpada u
dokumentu "Acceptance Criteria" [2]. U okviru kriterija i postupaka
za prihvaanje otpada na odlagalite neopasnog otpada, predviena je
kategorija B2, tj. odlagalite za preteno organski otpad. U toj
kategoriji spominje se bioreaktorsko odlagalite.
"Plan gospodarenja otpadom u Republici Hrvatskoj za razdoblje
2007. - 20015. godine" [3] propisuje da se na odlagalita neopasnog
otpada moe odloiti samo prethodno obraeni komunalni otpad. U
pregledu suvremenih tehnologija obrade otpada opisuje se i
mehaniko-bioloka obrada. Upravo MBO tehnologija s bioreaktorskim
odlagalitem najee je planirana tehnologija obrade komunalnog otpada
u nacrtima upanijskih planova gospodarenja otpadom.
PRETHODNA OBRADA KOMUNALNOG OTPADA
"Plan gospodarenja otpadom u Republici Hrvatskoj za razdoblje
2007. - 20015. godine" definira dva osnovna tehnoloka postupka za
obradu komunalnog i neopasnog proizvodnog otpada: mehaniko-bioloku
obradu (MBO) i termiku obradu (TOO). Pogoni za provoenje ovih
postupaka trebali bi se nalaziti u buduim centrima za gospodarenje
otpadom (CGO). U poglavlju o procjeni potrebnih sredstava za
gradnju CGO-a, kao rezultat analize nacrta upanijskih planova
gospodarenja otpadom, daje se prednost MBO tehnologiji u kojoj se
kao njen sastavni dio pojavljuje bioreaktorsko odlagalite. Usvojeni
koncept shematski je prikazan na slici 1.
Slika 1. Shematski prikaz MBO s bioreaktorskim odlagalitem
[3]
U predloenom konceptu gorivo iz otpada (GIO) se odvaja u fazi
mehanike obrade. Anaerobna obrada biorazgradivoga obraenog
komunalnog otpada (osuen i djelomice stabiliziran) odvija se u
bioreaktorskim odlagalitima. Bioreaktorsko odlagalite svojom
izvedbom mora, prema posebnom propisu, udovoljavati svim zahtjevima
za odlagalite neopasnog otpada. Za vrijeme punjenja bioreaktorskog
odlagalita ne odvija se proces metanogene razgradnje, ve se on
ciljano aktivira dodatkom vode kada se odlagalite napuni i izvede
pokrovni brtveni sloj i pratea infrastruktura za prikupljanje
plina. Prosjeno razdoblje iskoritavanja bioplina je oko pet godina,
nakon ega je organska tvar iz otpada u potpunosti razgraena i
ostaje na odlagalitu. Krajnji rezultat je potpuno energetsko
iskoritenja otpada i znaajno smanjenje potrebnih povrina za konano
odlaganje.MBO tehnologija s bioreaktorskim odlagalitem koritena je
zbog:
20-30% ostatka otpada na odlagalitu, proizvodnje goriva iz
otpada (GIO) visoke kalorine vrijednosti (pogodne za upotrebu u
cementarama), proizvodnje elektrine energije iz biorazgradivog
ostatka obrade,
odnosa investicijskih trokova i trokova obrade.
OSNOVNI KONCEPT BIOREAKTORSKOG ODLAGALITAJedna od postojeih
definicija bioreaktorskog odlagalita glasi [4]:
"Bioreaktorsko odlagalite je odlagalite u kojem se dodavanjem
neopasnog tekueg otpada ili vode ubrzava razgradnja otpada i
stvaranje odlagalinog plina."
U usporedbi s obinim ("suhim") odlagalitem, bioreaktor moe
stvarati odlagalini plin ranije i u veoj koliini. Osim toga
stvaranje odlagalinog plina traje krae zbog toga to njegovo
generiranje tijekom vremena slabi budui da se ubrzanim postupkom
razgradnje smanjuje koliina otpada. Zbog toga se pokazuje da se u
bioreaktoru stvara vie odlagalinog plina za vrijeme aktivnog rada
odlagalita nego u sluaju obinog odlagalita. Na slici 2. je
kvalitativna usporedba tipinih krivulja proizvodnje odlagalinog
plina u vremenu za obino i bioreaktorsko odlagalite.
Slika 2. Tipine krivulje proizvodnje odlagalinog plina [4]
Dodavanje tekuine u tijelo odlagalita za ubrzavanje razgradnje
otpada moe se u osnovi poistovjetiti s postupkom recirkulacije
procjedne tekuine. Meutim, redovito se u tijelu odlagalita ne
stvara dovoljna koliina procjedne vode za postizanje optimalne
vlanosti otpada. Naime, tipina vlanost otpada kree se u granicama
od 20% do 25%, dok je optimalna vlanost (field capacity) za
bioreaktorsko odlagalite 40-60%.Zbog toga je potrebno osigurati
dodatne koliine tekuine na samom odlagalitu (padaline, povrinske
vode, podzemne vode) ili izvan odlagalita. U tom sluaju dodatna
tekuina moe biti neopasni tekui otpad koji mora zadovoljiti odreene
uvjete (npr. pH mora biti izmeu 4 i 9). Na slici 3. je shematski
prikaz bioreaktorskog odlagalita [5]
Slika 3. Shematski prikaz bioreaktorskog odlagalita [5]VRSTE
BIOREAKTORSKIH ODLAGALITAOvisno o uvjetima u kojima se odvija
bioloka razgradnja krutog otpada, postoje tri osnovna tipa
bioreaktorskih odlagalita [6]. To su: aerobna
anaerobna
hibridna (aerobna-anaerobna)
U aerobnim bioreaktorskom odlagalitu procjedna voda se prikuplja
i recirkulira u tijelo odlagalita, najee uz dodatak tekuine, na
kontrolirani nain. Istovremeno se i zrak bogat kisikom utiskuje u
tijelo odlagalita, pomou vertikalnih ili horizontalnih zdenaca, u
svrhu pojaanja bakterijskih aktivnosti i ubrzanja razgradnje
otpada. Ovi uvjeti odgovaraju uvjetima u procesu kompostiranja.
Aerobna razgradnja rezultira stvaranjem ugljinog dioksida i vode.U
anaerobnom bioreaktorskom odlagalitu recirkulaciju procjedne vode
ne prati utiskivanje zraka, budui da se ele postii anaerobni
uvjeti. Bioloka razgradnja djelovanjem anaerobnih bakterija odvija
se bez prisustva kisika. Aerobna razgradnja rezultira stvaranjem
metana i ugljinog dioksida.U hibridnom odlagalitu bioloka
razgradnja se najprije odvija u aerobnim, a zatim u anaerobnim
uvjetima. Aerobni uvjeti su uglavnom prisutni u svjeem otpadu u
gornjim slojevima odlagalita, dok se anaerobni uvjeti postiu u
donjim dijelovima odlagalita, odnosno u starijem otpadu.PREDNOSTI I
NEDOSTACI BIOREAKTORSKIH ODLAGALITA
Usporeujui znaajke konvencionalnog (suhog) odlagalita i
bioreaktorskog (mokrog) odlagalita mogu se uoiti tzv. primarne i
sekundarne prednosti, kao i odreeni nedostaci bioreaktorskih
odlagalita [4].PRIMARNE PREDNOSTIOsnovne prednosti bioreaktorskih
odlagalita su: stabilizacija otpada u kraem vremenu
smanjenje trokova zbrinjavanja procjedne vode
smanjenje trokova odravanja odlagalita nakon zatvaranja
Razgradnja i bioloka stabilizacija otpada u bioreaktorskom
odlagalitu odvijaju se u znatno kraem vremenskom razdoblju nego u
konvencionalnom odlagalitu. To znai da se vremensko trajanje
spomenutih procesa moe mjeriti godinama u sluaju bioreaktorskog
odlagalita umjesto desetljeima kod konvencionalnih odlagalita.
Procjenjuje se da rezultat ovako brze razgradnje i stabilizacije
donosi cca 20% do 40% slobodnog prostora u odlagalitu uslijed
smanjenja volumena i poveanja gustoe odloenog otpada.Kod
bioreaktorskih odlagalita nije potrebno procjednu vodu odvoditi u
sabirne bazene, obraivati ili eventualno odvoziti. Umjesto toga
provodi se recirkulacija procjedne vode to rezultira utedom. Osim
toga dovoenje dodatne tekuine (neopasni tekui otpad) sa neke druge
lokacije takoer indirektno pridonosi smanjenju trokova drugog
oneiivaa.Bioreaktorsko odlagalite ima manje trokove odravanja nakon
zatvaranja u odnosu na konvencionalno odlagalite. Naime, uslijed
opisanih procesa u odlagalitu tijekom relativno kratkog vremenskog
razdoblja otpad postaje manje opasan za ljudsko zdravlje i okoli.
Poboljava se kvaliteta procjedne vode a otpad se stabilizira. Zbog
toga je mogue skratiti vrijeme i pojednostavniti postupke
odravanja, to opet dovodi do utede.SEKUNDARNE PREDNOSTI
Neke dodatne prednosti bioreaktorskih odlagalita su:
optimalno koritenje prostora odlagalita
mogunost zarade od aktivnog otplinjavanja
smanjena toksinost procjedne vode i otpada
Zbog poveane gustoe i smanjenog volumena odloenog otpada, kao
rezultat pospjeene razgradnje, vrijeme aktivnog koritenja
odlagalita se produljuje u odnosu na konvencionalna
odlagalita.Generiranje odlagalinog plina poinje ranije nego kod
konvencionalnih odlagalita. To s jedne strane omoguuje ostvarivanje
dobiti od aktivnog otplinjavanja u ranijoj fazi koritenja
odlagalita. S druge strane, zbog smanjene emisije odlagalinog plina
u vrijeme zatvaranja odlagalita i u razdoblju nakon zatvaranja
odlagalita smanjuju se trokovi odravanja.Zbog nametnutih uvjeta u
bireaktorskom odlagalitu dolazi do smanjenja toksinosti otpada i
procjedne vode pa je stoga smanjenja opasnost za ljudsko zdravlje i
za okoli u sluaju eventualnog oneienja podzemne vode.
MOGUI NEDOSTACI
Primjena bioreaktorskog odlagalita vezana je uz odreene
neizvjesnosti, kao npr.:
vea poetna ulaganja
vjetina radnika na odlagalitu
temperatura
stabilnost pokosa
kemijska kompatibilnost brtvenih slojeva
Premda je u konanici bioreaktorsko odlagalite isplativije u
odnosu na konvencionalno odlagalite, javljaju se vei poetni trokovi
zbog sloenih tehnikih rjeenja, kako u fazi izgradnje tako i u
razdoblju aktivnog rada odlagalita.Osoblje koje je zaposleno na
bioreaktorskom odlagalitu mora biti posebno osposobljeno budui da
su za vrijeme aktivnog rada odlagalita neophodne dodatne kontrole,
promatranja i eventualne korekcije tehnolokog postupka.
U aerobnom tipu bioreaktorskog odlagalita dodavanje kisika moe
poveati opasnost od unutarnjeg poara. Budui da se aerobni procesi u
odlagalitu odvijaju pod viim temperaturama nego anaerobni procesi,
potrebno je pratiti razvoj temperature u tijelu odlagalita i time
sprijeiti pojavu poara.Zbog postizanja optimalne vlage u tijelu
odlagalita dodavanjem tekuine, dolazi do smanjenja stabilnosti
pokosa odlagalita. Ova pojava moe se kontrolirati smanjenim
dodavanjem tekuine po obodu odlagalita u odnosu na njegov sredinji
dio.Procesi u bireaktorskom odlagalitu mogu imati negativan uinak
na sintetske komponente brtvenog sustava. Poviena temperatura u
aerobnim procesima moe uzrokovati raspadanje polimera u
geosintetskim komponentama brtvenog sustava. Do sada su nedovoljno
istraeni dugotrajni uinci procesa u bioreaktoru na komponente
brtvenih sustava.
AMERIKA ISKUSTVA
Prema amerikim propisima sanitarna odlagalita komunalnog otpada
moraju u vremenu od 30 godina nakon zatvaranja u cijelosti
sprijeiti utjecaj procjedne vode i odlagalinog plina na okoli [7].
Nakon ovog razdoblja moe ipak doi do djelominog oteenja zatitnih
slojeva To moe uzrokovati prodor vlage u odlagalite a time
potaknuti stvaranje procjedne vode i odlagalinog plina. Oteena
mjesta u zatitnim slojevima daju mogunost emisije procjedne vode i
odlagalinog plina u okoli. Priroda i veliina ovih utjecaja ovisni
su o koliini nerazgraenog organskog otpada u tijelu odlagalita.Kao
posljedica ovakvih razmatranja razvijen je novi koncept sanitarnog
odlagalita, tzv. "bioreaktorsko odlagalite". Prema zakljucima EPA
radionice koja je odrana jo 1981 [8] dva najvanija uvjeta za
pravilno odvijanje procesa razgradnje otpada su:
vlanost otpada mora imati optimalnu vrijednost - "field
capacity"
vrijednost pH mora biti neutralna
Nakon toga nastavljena su znanstvena istraivanja procesa u
bioreaktorskim odlagalitima provoenjem mnogih pilot projektata.
Tako je npr. 1995. god. EPA inicirala "Project XL" (eXcellence in
Leadership) kao nacionalni pilot program za pomo saveznim dravama i
lokalnim vlastima u razvijanju novih racionalnih pristupa u zatiti
okolia i javnog zdravlja [9].
U skupini dovrenih projekata nalazi se odlagalite u upaniji Yolo
u Kaliforniji. Projekt je zapoeo jo 1993. godine izgradnjom dvije
pokusne elije pojedinanog kapaciteta 10.000 tona. U zavrnoj fazi
projekta (2001-2002) osposobljene su jo dvije vee elije s ukupno
200.000 tona otpada. Rezultati promatranja objavljeni su u zavrnom
izvjetaju 2003. god.
U skupini aktivnih projekata nalazi se odlagalite u upaniji
Buncombe u zapadnom dijelu drave Sjeverna Karolina. Odlagalite je
otvoreno 1997. god. a projekt osposobljavanja tri bioreaktorske
elije (od ukupno 10 elija) zapoeo je 2005. god.Izvan okvira
spomenutog programa zapoeo je 2001. god. projekt na odlagalitu u
gradu Louisville u dravi Kentucky. Promatraju se tri elije
odlagalita: (1) kontrolna elija u kojoj nema dodavanja vode, (2)
elija u kojoj se voda dodavala nakon zavretka punjenja elije, i (3)
elije u kojoj su se voda i zrak dodavali za vrijeme punjenja elije.
Najnoviji rezultati [10] dokazuju ubrzanu razgradnju otpada u
elijama (2) i (3) u odnosu na eliju (1).EUROPSKA ISKUSTVA
Europsko zakonodavstvo o gospodarenju otpadom u dokumentu
"Acceptance Criteria" [2] prepoznaje bioreaktor kao nain odlaganja
otpada. Prema odredbama ovog pravilnika lanice EU mogu definirati
potkategorije odlagalita za neopasni otpad u skladu s nacionalnim
strategijama gospodarenja otpadom. Pravilnik opisuje tri glavne
potkategorije odlagalita za neopasni otpad:
odlagalite za neorganski otpad s malom koliinom organske
komponente (B1) odlagalite za organski otpad (B2) odlagalite za
mijeani neopasni otpad sa znatnom koliinom organskog i neorganskog
otpada (B3)Odlagalita potkategorije (B2) mogu dalje biti:
bioreaktorska odlagalita
odlagalita s manje reaktivnim, bioloki obraenim otpadom
Paralelno s donoenjem ovog pravilnika odvijaju se znanstvena
istraivanja, kako u laboratorijskim uvjetima tako i na pilot
projektima. Rezultati istraivanja preteito u Francuskoj sustavno su
prikazani u nedavno objavljenom priruniku [1] kojem se spominje i
odgovarajue francusko zakonodavstvo. Ovdje valja spomenuti da je
2006. god. osnovana udruga "Sustainable Landfill Foundation" [11] s
ciljem razvijanja i promicanja odrivog odlaganja otpada. Osnivai
ove udruge su kompanije za gospodarenje otpadom iz panjolske,
Francuske i Nizozemske. Odrivo odlaganje otpada podrazumijeva
"uspostavljanje ravnotee izmeu odlagalita i okolia po mogunosti u
vremenskog rasponu jedne generacije". Ovakav pristup nedvosmisleno
upuuje upravo na bioreaktorska odlagalita.Meu novim lanovima EU
posebno mjesto zauzima Maarska gdje je u toku znanstveno
istraivanje s ciljem razvijanja tehnologije bioreaktorskog
odlagalita uz energetsko iskoritavanje, te unaprjeivanja metoda
projektiranja bioreaktora [12].ZAKLJUAKZa razliku od
konvencionalnog ili pasivnog odlagalita, alternativni pristup, koji
je dobio naziv "bioreaktorsko odlagalite", uvodi aktivno djelovanje
na odloeni otpad kojim se postie bra razgradnja otpada, smanjuje se
njegova toksinost i skrauje vrijeme dosizanja stabilne ravnotee.
Ovo se moe postii dodavanjem dovoljne koliine tekuine u otpad uz
odravanje odgovarajuih uvjeta u tijelu odlagalita. Na osnovu
prethodnih amerikih iskustava i rezultata nedavnih istraivanja u
pojedinim europskim dravama, bioreaktorsko odlagalite je uvrteno
kao alternativna komponenta odlagalita neopasnog otpada u europsko
zakonodavstvo. Budui da "Plan gospodarenja otpadom u Republici
Hrvatskoj za razdoblje 2007. - 20015. godine" slijedi europske
preporuke, hrvatski projektanti, tehnolozi, znanstvenici, sakupljai
otpada, jedinice lokalne i regionalne samouprave, tijela dravne
uprave i svi ostali ukljueni u poslove gospodarenja otpadom suoeni
su s novim izazovom u provoenju sustava cjelovitog gospodarenja
otpadom. Prilikom koritenja stranih iskustava u projektiranju i
odravanju takvih odlagalita, vano je napomenuti da je u nas
bioreaktorsko odlagalite predvieno kao jedan od preporuenih
elemenata buduih centara za gospodarenje otpadom, dok ameriko
zakonodavstvo [13] definira bioreaktorsko odlagalite kao novu i
inovativnu varijantu odlagalita komunalnog otpada.LITERATURA[1]
Bioreactor landfill guide (2008). State-of-the practices and
implementation recommendations for non-hazardous waste management
using bioreactor landfills, Co-editor:ADEME / FNADE,
http://www.ademe.fr/[2] Acceptance Criteria (2003). Council
Decision 2003/33/EC. Official Journal of the European Communities,
L 11.[3] Plan gospodarenja otpadom u Republici Hrvatskoj za
razdoblje 2007. 2015. godine, Narodne novine 85/2007.[4]ITRC
(Interstate Technology & Regulatory Council) (2005).
Characterization, Design, Construction, and Monitoring of
Bioreactor landfills, ALT-3. Washington, D.C.: Alternative Landfill
Technologies Team. http://www.itrcweb.org/[5]Woelders, H., Hermkes,
H., Oonk, H., Luning, L. (2007). Dutch sustainable landfill
research program: five years experience with the bioreactor test
cell. Proceedings Sardinia 2007, Eleventh International Waste
Management and Landfill Symposium, CISA, Environmental Sanitary
Engineering Centre, Italy.
[6]Repa, E.W. (2003). Bioreactor landfills: a viable technology,
NSWMA Research Bulletin 03-02, http://www.nswma.org/
[7]Pacey, J., Augenstein, D., Morck, R., Reinhart, D., Yazdani,
R. (2000). The Bioreactor Landfill - An Innovation in Solid Waste
Management. SWANA Paper 2000. htpp://www.yolocounty.org/.[8]Qian,
X., Koerner, R.M., Gray, D.H (2002). Geotechnical aspects of
landfill design and construction, Prentice-Hall Inc, New
Jersey.
[9]http://www.epa.gov/projectxl/[10]Green, R., Hater, G.,
Goldsmith, C.D., Tolaymat, T., and Barlaz, M. (2007). Progress
Report on the Outer Loop Bioreactor Landfill Project, Proceedings
Sardinia 2007, Eleventh International Waste Management and Landfill
Symposium, CISA, Environmental Sanitary Engineering Centre,
Italy.[11]http://www.sustainablelandfillfoundation.eu/[12]Imre, E.,
McDougall, J., Trang, P. Q., Mile, G., Telekes, G. (2005). A
biodegradation landfill research project in Hungary, International
Workshop "Hydr-Physico-Mechanics of Landfills", LIRIGM, Grenoble 1
University,
France.[13]http://www.epa.gov/epaoswer/non-hw/muncpl/mswlficr/
PAGE 17
_1240730095.vsdMEHANIKO BIOLOKA OBRADA KOMUNALNOG OTPADA S
BIOREAKTORSKIM ODLAGALITEM
KOMUNALNI OTPAD
MEHANIKO BIOLOKA OBRADA
USITNJAVANJE
IZDVAJANJE Al i Fe 5%
GORIVO IZ OTPADA 35%
OTPAD S VISOKIM UDJELOM BIORAZGRADIVIH TVARI 35%
EMISIJE (plinovi, H2O) 25%
BIOSTABILIZACIJA
OBRADA
PRODAJA SIROVINA
ENERGETSKA OPORABA
BRO
BRO
BRO
BRO
5 godina
5 godina
5 godina
BIOPLIN
ELEKTRINA ENERGIJA
