Cap 3

IRD – Cap. 3 Reciclarea deseurilor urbane

Cap. 3 Reciclarea deseurilor urbane

1. Generalitati

Planificarea si organizarea actiunilor de evacuare si neutralizare a

deseurilor urbane au la baza masuratori referitoare la cantitatea si calitatea

(compozitia) acestora.

Acesti factori se modifica atat in functie de anotimpuri, cat si de la an la

an, odata cu dezvoltarea economico-sociala. Parametrii modificarilor sunt:

marimea si caracterul localitatilor, conditiile climaterice, sistemul de incalzire

utilizat, modul de viata al locuitorilor (ponderea prepararii hranei acasa,

utilizarea mancarilor gata preparate sau servirea mesei la restaurant sau cantine),

nivelul de trai, stadiul de dezvoltare a tehnicilor de ambalare.

Caracteristici cantitative ale deseurilor urbane

1. Cantitatea anuala de deseuri urbane generate. Conform datelor

statistice in Romania, cantitatea anuala de deseuri urbane a evoluat de la 6,84

milioane tone in 1995 la 8,15 milioane tone in 2000 prevazandu-se circa 9,7

milioane in 2005.

2. Norma de deseuri urbane reprezinta cantitatea medie anuala sau

zilnica a deseurilor ce revin pentru un locuitor. Aceasta caracteristica difera de

la tara la tara datorita parametrilor enuntati anterior.

In Romania in perioada 1995-2000 norma a fost de 293 kg/locuitor/an,

respectiv 0,80 kg/locuitor/zi, aceste valori fiind comparabile cu cele din tarile

U.E.

In tabelul 3.1 se prezinta cateva valori medii ale normelor de deseuri

urbane in unele tari si orase ale lumii [3].

32


Tabelul 3.1 – Norme de deseuri urbane in lume

Nr.crt.

Tara Orasul Norma medieKg/loc./an Kg/loc./zi

1. ElvetiaBerna 164 0,45Geneva 215 0,59

2. Rusia Moscova 190 0,523. Ungaria Budapesta 220 0,604. Brazilia Rio de Janeiro 235 0,64

5. GermaniaStuttgart 200 0,51Hamburg 210 0,58

6. Suedia Stockholm 242 0,647. Olanda Haga 275 0,758. Marea Britanie Media pe orase 280 0,76

9. FrantaParis 290 0,80Lille 320 0,82Calais 260 0,71

10. IndiaCalcutta 385 1,06Bombay 250 0,68

11. S.U.A.Los Angels 405 1,11Media oraselor din California

340 0,93

12. RomaniaBucuresti 315 0,98Timisoara 235 0,72

Studii efectuate in diverse tari au evidentiat in mod clar oscilatia cantitatii

de gunoaie in functie de anotimpuri. Astfel, in sezonul cald, minimele sunt in

general in lunile iulie-august determinate in principal datorita plecarilor in

concediu.

In localitatile fara termoficare, in lunile de iarna cantitatea de gunoaie

zilnica depaseste media anuala zilnica cu 10-30% datorita in primul rand

cenusilor si zgurilor provenite din utilizarea combustibililor solizi (lemn si

carbune).

S-a constatat ca luarea sistematica a mesei in zilele de lucru in cantine

restaurant uzinale, scolare etc. reduce cantitatea de deseuri menajere

aproximativ la jumatate fata de cazul pregatirii si servirii mesei acasa.

33


La elaborarea planurilor sistemelor de depozitare a gunoaielor menajere in

afara modificarilor periodice a cantitatii se iau in considerare si oscilatiile ce

apar zilnic. Astfel, cea mai mica preluare de gunoi menajer se inregistreaza la

mijlocul saptamanii, maximele aparand la inceput. Valoarea coeficientului de

neuniformitate este apreciata la 1,3 (cantitatea maxima zilnica / cantitatea medie

zinica).

3. Masa volumica a deseurilor [kg/m3].Reprezinta o caracteristica importanta care sta la baza determinarii

numarului de recipiente de colectare, a numarului de autovehicule de preluare si

transport cat si a marimii locurilor de depozitare.

Masa volumica a deseurilor urbane oscileaza foarte mult in functie de

diversele faze ale evacuarii, dar se modifica de asemenea si in functie de

anotimpuri, caracterul zonelor de colectare si in functie de modul de viata.

Masa volumica de referinta in cazul deseurilor menajere are in general o

tendinta de scadere datorita cresterii continue a procentului deseurilor cu

greutate specifica mica (hartie, cartoane, ambalaje diverse, plastice, etc) si

scaderea procentului de materiale inerte (zgura, cenusa, pamant, moloz, etc).

Media masei specifice in Europa variaza intre 100 si 350 kg/m3 (cu o

oarecare tendinta de crestere ca urmare a colectarii diferentiate a hartiei si

cartoanelor).

In Romania masa volumica a deseurilor menajere are valori relativ mari in

special datorita procentului ridicat de materiale fermentabile (vegetale si

animale) cat si a umiditatii ridicate a acestora. Aceasta variaza intre 300 si 350

kg/m3.

In tabelul 3.2 sunt prezentate masele specifice medii ale deseurilor

menajere in stare normala (necompactate) in unele tari de pe glob.

Caracteristici calitative ale deseurilor urbane

Ca si caracteristicile cantitative, cele calitative difera pe tari si in cadrul

acestora de la o localitate la alta in functie de parametrii amintiti anterior.

34


Analizele calitative facute pe plan mondial sunt dificil de comparat

datorita faptului ca metodele utilizate sunt variate si difera de la o tara la alta.

Tabelul 3.2 - Masa specifica medie a deseurilor menajere in unele tari

Nr.crt. Tara Masa specifica [kg/m3]1 Canada 1202 Cehia 250 ÷ 3003 Germania 210 ÷ 2304 Danemarca 150 ÷ 2505 Marea Britanie 150 ÷ 2506 Finlanda 100 ÷ 1507 Franta 120 ÷ 1808 Elvetia 120 ÷ 2009 Israel 25010 Suedia 140 ÷ 20011 Polonia 250 ÷ 30012 Norvegia 100 ÷ 22013 S.U.A 200 ÷ 30014 Rusia 350 ÷ 45015 Romania 300 ÷ 350

Caracteristici calitative ale deseurilor urbaneCa si caracteristicile cantitative, cele calitative difera pe tari si in cadrul

acestora de la o localitate la alta in functie de parametrii amintiti anterior.

Analizele calitative facute pe plan mondial sunt dificil de comparat

datorita faptului ca metodele utilizate sunt variate si difera de la o tara la alta.

1. Granulatia.Se determina prin cernere. In functie de granulatie, materialele se impart

in: fine, mijlocii si grosiere. Materialele fine sunt cu o granulatie sub 8 mm,

fiind constituite din cenusa, nisip si unele componente organice. Cantitatea de

fractiuni fine este determinata in principal de sistemul de inaclzire, in

compozitia acestei fractiuni componenta organica fiind mica.

Fractiunea mijlocie este constituita din materiale cu granulatie de 8-

40mm.

35


Fractiunea grosiera are granulatia mai mare de 40 mm.

2. Compozitia.Se deosebesc urmatoarele grupe de materii:

a) materiale compostabile: resturi organice de bucatarie, resturi vegetale,

hartie, paie. Din aceasta grupa fac parte in general fractiunile mijlocii din punct

de vedere al granulatiei. Grupa poarta denumirea generica de compost.

In cadrul acestei grupe o importanta deosebita are determinarea raportului

Carbon/Azot [C/N] care caracterizeaza gradul de fermentare a deseurilor si

transformarea lui in compost.

Raportul C/N se determina in laborator pe probe luate din diferite puncte

ale deseului menajer.

Raportul C/N se situeaza intre urmatoarele limite:

1. deseu menajer proaspat C/N = 20 ÷ 35;

2. compost C/N = 10 ÷ 20;

- un bun sol de cultura C/N = 10.

b) materiale combustibile: lemn, ambalaje de carton, cauciuc, textile.

Aceste materiale se incadreaza in general in fractiunea grosiera.

c) materiale neutre, necombustibile si necompostabile: sticla, portelan,

ceramica, pietre, caramizi, metale.

O importanta deosebita o are continutul de metale care sunt deosebit de

poluante in special in cenusi si in composturi.

Ponderea cea mai mare din totalul de metale o au : Zn (~36 %), Pb

(~22%), Cu (~20%).

Se constata ca datorita extinderii, in special in orase, a incalzirii prin

termoficare sau alte sisteme centrale, resturile de hartie nu mai sunt arse in

gospodarii, ponderea lor in deseurile menajere crescand pana la 30-40% din

masa lor, in unele localitati ajungand la 50%. Acest lucru este favorizat si de

utilizarea pe scara larga a produselor preambalate in hartie sau cutii de carton.

36


Pe langa faptul ca hartia arde bine, ea constituie si o materie buna pentru

compostare, marind continutul de substante organice in deseurile menajere

precum si capacitatea higroscopica. Pe de alta parte, prezenta hartiei constituie

una din cauzele scaderii masei volumice a deseurilor urbane, lucru ce impune

folosirea unor recipiente cu volum mai mare si a unor autovehicule de transport

capabile sa asigure o compactare mai buna.

Cresterea utilizarii diferitelor produse din materiale plastice (materiale de

ambalaj, folii, vase, recipiente, conducte, jucarii, articole de uz casnic) se

resimte si in compozitia deseurilor menajere. Ponderea masica a materialelor

plastice este de 5÷7%, marea majoritate provenind din ambalaje (75%).

Prezenta crescanda a materialelor plastice in componenta deseurilor

menajere are efecte similare cu aceea a hartiei si cartonului.

Continutul de sticla pe plan european reprezinta ~8% din masa totala,

fiind mai mare in tarile unde se folosesc butelii de sticla (ex. pentru bere) de

unica folosinta.

In tabelul 3.3 se prezinta evolutia caracteristicilor deseurilor menajere din

Romania din punctual de vedere al componentei.

Tabelul 3.3 – Evolutia componentei deseurilor menajere in Romania

Compusi U.M. 1996 2000Hartie, carton % 13,5 16

Sticla % 5,2 6Plastic % 5 11Metale % 5,3 5Textile % 5 6Lemn % 1 1

Deseuri alimentare % 46 39Altele (organice si anorgance) % 20 16

3. Umiditatea.Aceasta caracteristica are un rol decisiv in alegerea procedeelor de

neutralizare, ea influentand masa specifica, puterea calorica si intensitatea

proceselor de fermentare.

37


Ca valoare, umiditatea totala a deseurilor menajere variaza intre 25 si

60%. In Romania umiditatea este 50-60%, fata de 25-40% in restul Europei.

1. Continutul de substante organice.Se determina prin masurarea pierderii in greutate la calcinarea unei mostre

de deseuri la o temperatura de 600÷700˚C.

Este important deoarece prin descompunerea lor biologica, reziduurile pot

deveni materii prime utile pentru agricultura (compost).

2. Puterea calorica.Reprezinta cantitatea de caldura degajata prin arderea unitatii de masa a

deseurilor si se exprima in kJ/kg.

Importanta este puterea calorica inferioara (Hi), Hi variaza foarte mult in

functie de compozitie si umiditate. Valoarea medie a puterii calorice inferioare a

deseurilor din Romania este de 2500÷3000 kJ/kg.

3.2 Metode de neutralizare si valorificare a reziduurilor menajere

3.2.1 Aspecte generaleCa metode de administrare a deseurilor menajere se utilizeaza combinatii

de tehnici de tratare care variaza de la tara la tara.

Aceste tehnici au un impact diferit asupra mediului.

Se poate spune ca principala cale de reducere a impactului negativ asupra

mediului o reprezinta reducerea cantitatii de deseuri.

Principalele obiective ale tehnicilor de tratare sunt:

- reducerea volumului si greutatii acestora;

- reducerea emisiilor poluante;

- recuperarea si refolosirea resurselor.

Realizarea acestor obiective este hotarator influentata de educatie si

legislatie.

Principalele metode de gestionare-administrare a deseurilor menajere

sunt:

38


A. Depozitarea simpla;B. Depozitarea controlata;C. Compostarea;D. Incinerarea;E. Piroliza;F. Descompunerea anaeroba.

Descrierea sumara a acestor metode:

A. Depozitarea simpla.Este prima metoda folosita, ea constand din descarcarea reziduurilor

menajere in diverse gropi, foste cariere sau pe terenuri virane fara a se lua alte

masuri speciale. Mult timp aceasta era sistemul cel mai des folosit in multe tari,

fiind mai ieftin si comod, dar neigienic, inestetic, raspandind mirosuri neplacute,

in general periculoase pentru sanatatea publica. Pe masura ce locurile propice

depozitarii libere s-au epuizat, orasele s-au extins, cantitatile de deseuri au

crescut pronuntat, s-a constat cat de ingrijoratoare este metoda si ce implicatii

are asupra mediului.

B. Depozitarea controlata.Reprezinta in prezent principala filiera de tratare folosita pe plan mondial.

Metoda consta in depozitarea reziduurilor in straturi succesive alternand cu

straturi de pamant sau nisip, fiecare fiind nivelat si compactat. In acest mod

depozitul de reziduuri nu mai emite mirosuri neplacute, larvele de muste incep

sa dispara, sobolanii nu se mai pot dezvolta datorita lipsei de aer si temperaturii

de fermentare de circa 60-70˚C.

C. Compostarea.Se utilizeaza in cazul deseurilor cu un continut ridicat de materiale

organice de origine vegetala rapid fermentabile (~50%).

Metoda asigura tranformarea partilor fermentabile din deseuri, in urma

unor prelucrari speciale, intr-un amendament humo-calcic al solului numit

compost, ce contine elemente fertilizante ca azot, acid fosforic, potasiu, utile in

tratarea terenurilor agricole.

39


Compostarea se bazeaza pe accelerarea activitatilor naturale a

microorganismelor existente in deseuri sau a unor microorganisme specializate

inoculate in deseuri, ce transforma substanta organica continuta in acestea in

substanta minerala.

D. Incinerarea.Este utilizata in cazul deseurilor cu continut ridicat de materiale

combustibile (plastic, hartie, carton).

Este o metoda de distrugere termica a deseurilor care, in afara

posibilitatilor de valorificare a caldurii obtinute, ofera avantajul transformarii

deseurilor intr-un reziduu mai putin poluant, mai putin voluminos si redus ca

pondere masica in raport cu materia prima initiala.

Pe masura cresterii puterii calorice a deseurilor ca urmare a cresterii

ponderii materialelor combustibile, sistemele de ardere au fost completate cu

recuperatoare de caldura, generatoare de aburi, electrofiltre de epurare a gazelor

de ardere, statiile de incinerare devenind adevarate centrale termice.

1. Piroliza.Este un procedeu termochimic de transformare a unei substante solide in

substanta gazoasa ce condenseaza ulterior la diferite temperaturi separand

fractiuni lichide combustibile.

Valoarea energetica a produselor obtinute si gradul de extractie depind de

conditiile de presiune si temperatura create in reactor cat si de calitatea materiei

prime utilizate. Daca primele conditii pot fi controlate, cele de calitate si mai

ales constanta acestora, in cazul deseurilor menajere sunt extrem de greu, daca

nu imposibil de pastrat. Din acest motiv, in cazul pirolizei deseurilor apar o serie

de subproduse ce ridica probleme deosebit de mari de neutralizare, utilizare,

poluare. Se pot cita in acest sens: apele fenolice, gudroanele, zgura si

semicocsul, ce constituie “reziduurile” reziduurilor primare prelucrate si a caror

tratare este uneori cu mult mai grea decat a deseurilor folosite ca materie prima

(gunoi). In acest fel, avantajul obtinerii din deseuri a combustibililor lichizi

40


valorosi este umbrit de problemele mari tehnologice si ecologice ridicate de

subprodusele pirolizei.

Pentru evitarea acestor inconveniente, produsele gazoase ale pirolizei se

ard imediat dupa iesirea din reactor, iar caldura obtinuta se utilizeaza la

producerea aburului si pe aceasta cale a energiei electrice.

In acest caz, piroliza devine de fapt o gazeificare a deseurilor si daca se

tine seama de consumul propriu de energie al reactorului si de pierderile mari de

carbon in semicocsul si zgura produsa, randamentul energetic este in unele

cazuri mai redus decat in cazul incinerarii.

Cercetarile, in sensul dezvoltarii sistemului de pirolizare a deseurilor

continua, motivul principal constituindu-l faptul ca piroliza reprezinta singura

metoda de valorificare a deseurilor din material plastic, incinerarea lor separata

ridicand serioase probleme tehnice si de poluare.

F. Fermentarea anaeroba.Fermentarea anaeroba reprezinta una din tehnicile de reciclare a deseurilor

care comporta un inalt grad de valorificare a acestora.

Se aplica deseurilor cu un continut organic ridicat (exemplu: deseuri din

zootehnie, industria alimentara, namoluri obtinute la statiile de epurare

orasenesti, deseuri menajere cu faza organica preponderenta) si are ca rezultat

obtinerea unui combustibil gazos (biogaz) cu largi utilizari: incalzire, prepararea

hranei, generare de energie electrica si termica, reziduurile ramase constituind

un material nepoluant care se poate utiliza cu rezultate foarte bune in agricultura

ca ingrasamant.

In tabelul 3.4 sunt prezentate sisteme de neutralizare-valorificare a

deseurilor menajere folosite in unele tari si poanderea acestora.

In ce priveste tara noastra, in momentul de fata sistemul depozitarii

controlate constituie principala metoda de tratare a deseurilor menajere.

S-a optat, ca o metoda de viitor, pentru incinerare ea reprezentand

avantajul reducerii volumului deseurilor de circa 10 ori ceea ce duce la o

41


micsorare importanta a spatiilor de depozitare. Apreciem deasemenea ca se vor

extinde tehnicile de reciclare cu grad de valorificare ridicat a deseurilor

organice: gazeificarea resturilor vegetale, fermentarea anaeroba.

Tabelul 3.4 – Sisteme de tratare si eliminare a deseurilor menajere [%]

Tara Depozitare controlata

Incinerare Reciclare Compostare Netratare

Australia 64 20 - 16 -Canda 95 4 1 - -

Danemarca 31 50 18 1 -Finlanda 95 2 3 - -Franta 47,9 41,9 0,6 9,6 -

Germania 74 24 - 2 -Italia 83,2 13,9 0,6 2,3 -

Jponia 29,6 27,6 - 2 -Olanda 51 34 15 - -Polonia 99,9 - - 0,1 -

Africa de Sud

69,2 20,6 3,1 3,6 3,5

Suedia 35 60 5 - -Elvetia 20 80 - - -Marea

Britanie88 11 1 - -

S.U.A. 83 6 11 - -

3.2.2 Depozitarea controlata

Depozitarea controlata constituie in prezent principala filiera de tratare pe

plan mondial.

Primele principii ale depozitarii controlate au fost emise in Anglia dupa

primul razboi mondial.

In Romania au fost aplicate tehnologii de depozitare controlata dupa anul

1948.

La realizarea unei bune depozitari controlate a reziduurilor, trebuie avuta

in vedere urmatoarea tehnologie:

42


1. reziduurile descarcate din autogunoiere se depoziteaza in straturi avand o

grosime medie de 1,5 – 2 m;

2. straturile noi de reziduuri vor fi depuse dupa ce temperatura stratului

precedent, rezultata din fermentarea aeroba, a scazut pana la valoare

temperaturii solului natural;

3. reziduurile vor trebui sa fie suficient de compacte pentru a evita golurile

mari de aer care favorizeaza autoaprinderea si deci riscul pentru

incendierea rampelor pentru depozitare;

4. compactarea trebuie facuta astfel incat sa permita totusi aerarea

reziduurilor in vederea asigurarii fermentarii aerobe;

5. este preferabil ca straturile de reziduuri sa fie acoperit zilnic cu un strat de

10-30 cm pamant, nisip sau alte materiale inerte.

Prin luarea acestor masuri, depozitul de reziduuri nu mai emite mirosuri

neplacute, larvele de muste incep sa dispara, sobolanii nu se mai pot dezvolta,

datorita lipsei de aer si temperaturii de fermentare de circa 60-70˚C.

Alegerea terenului pentru depozitarea controlataTerenul necesar pentru depozitarea reziduurilor menajere trebuie stabilit

de comun acord cu organele locale agricole, sanitare si de protectie a mediului,

avand la dispozitie studii hidrogeologice si topografice care sa permita stabilirea

masurilor pentru a evita riscurile unei poluari a apelor subterane sau de suprafata

prin infiltratii sau scurgeri de suprafata.

Amplasarea terenurilor de depozitare controlata trebuie sa fie studiata si

din punct de vedere a distantei fata de aglomerarile umane, al directiei vanturilor

dominante, al pozititei fata de sursele de apa si de alte obiective fata de care

trebuie pastrata o zona de protectie sanitara.

In Romania conform “Codului European” pus la punct de Organizatia

Mondiala a Sanatatii, distanta de protectie este limitata la 1000m.

43


Pozitia rampei de depozitare se alege astfel ca directia vanturilor

dominante sa fie dinspre obiectivele importante catre rampa de depozitare.

Rampele de depozitare controlata trebuie sa fie amplasate in aval de

obiectivele de alimentare cu apa din subteran, deoarece chiar in conditiile luarii

de masuri de protejare a apelor subterane, pot apare exfiltratii de ape poluate din

depozit catre apele freatice.

Printre masurile de impiedicare a patrunderii apelor poluate din reziduuri

in apele subterane, se numara impermeabilizarea stratului de baza al rampei de

depozitare controlata. Impermeabilizarea se face cu argila bine compactata sau

cu alte materiale sintetice cum ar fi cauciucul butilic.

In ultimul timp s-a recurs la betonarea fundului rampei. Aceste procedee

implica realizarea unor sisteme de drenaj a apelor din depozitul de reziduuri care

vor fi captate in aval si evacuate, dupa o prealabila tratare, in apele de suprafata

sau prin infiltrare in sol.

Impermeabilizarea terenului rampei de depozitare controlata este foarte

costisitoare, reprezentand aproximativ 50% din cheltuielile de investitii ale unei

rampe.

Pentru a mentine costurile relativ mici si pentru a se crea posibilitati de

urmarire mai buna asupra poluarii mediului, exista tendinta de realizare a unor

rampe mari, in dauna criteriilor economice privind costul transportului care

indica construirea mai multor rampe de capacitate mai mica situate la distante

optime de zonele de colectare.

Se recomanda existenta unei rampe la 100 000 ÷ 300 000 locuitori.

Terenurile folosite pentru depozitarea controlata a reziduurilor sunt de

obicei urmatoarele:

1. vechi cariere de materiale de constructie;

2. zonele joase din albiile majore ale raurilor care trec prin apropierea

localitatilor;

3. albiile unor foste rauri care au secat sau au fost deviate.

44


La alegerea terenurilor trebuie sa se tina seama de o serie de conditii

geologice si hidrologice printre care:

1. depozitele realizate pe calcare fisurate nu se pot folosi decat in cazul in

care in aval nu exista nici o captare de apa potabila;

2. in cazul realizarii depozitelor pe nisipuri nealuvionare, grosimea stratului

de nisip trebuie sa fie suficient de mare pentru a se asigura epurarea

apelor care strabat depozitul de reziduuri. Aceste depozite au avantajul ca

nu exista riscul acumularii apelor toxice la baza depozitului care sa

impiedice fermentarea aeroba a reziduurilor;

3. depozitele realizate pe marne si argile au avantajul impermeabilitatii,

nepermitand patrunderea apelor toxice din depozit catre panza freatica,

dar in acelasi timp permit acumularea apelor toxice la baza depozitului

determinand fermentarea anaeroba a reziduurilor in aceasta zona si

necesita cheltuieli suplimentare pentru realizarea de drenaje si pentru

tratarea apelor provenite din depozit;

4. realizarea depozitelor pe aluviuni uscate este permisa numai in situatia

cand din studiul hidrologic elaborat nu rezulta pericolul poluarii apelor

subterane sau de suprafata prin inundare;

5. in lipsa unor depresiuni naturale este posibil ca depozitarea controlata sa

fie realizata pe terenuri plate, neproductive sau putin productive. Se

creaza astfel coline de reziduuri avand inaltimi care sa asigure stabilitatea

acestora. Sistemul are avantajul unui control mai usor al comportarii in

timp a depozitului.

Dimensionarea rampelor de depozitare controlataRampele de depozitare controlata trebuie sa asigure primirea

reziduurilor pe o perioada de mai multi ani. Pentru calcularea suprafetei si a

volumului disponibil pentru depozitare se recurge la planuri topografice si la

45


unele profile transversale care dau o imagine exacta asupra terenului destinat

viitoarei rampe.

Dupa determinarea cantitatii anuale medii de reziduuri colectate din zona

deservita se calculeaza capacitatea depozitului astfel:

;

[m3]

in care: Vd este volumul rampei de depozitare necesar pentru “n” ani, in m3;

Q0 – cantitatea medie anuala de reziduuri, m3/an;

k0 – coeficientul anual de crestere a cantitatii reziduurilor;

Se poate considera o crestere de 5 % pe an, k0 = 0,05.

n – numarul de ani care intentioneaza sa se prevada depozitarea,

n = 10 ÷ 25 ani.

m – coeficient care tine seama de compactare in depozit, m = 2 ÷ 4

in functie de masa specifica a reziduurilor.

Tehnica realizarii rampelor de depozitare controlataIn functie de tehnologia aplicata rampele de depozitare pot fi realizate in

mai multe moduri:

a) rampe de depozitare controlata obisnuite (fara prelucrari speciale ale

reziduurilor).

Realizarea acestora se face luand in consideratie urmatoarele prescriptii cu

caracter general:

- inainte de inceperea depozitarii se vor lua toate masurile indicate in

studiul hidrologic privind protectia apelor subterane si de suprafata: indiguiri,

drenari, impermeabilizarea fundului, santuri de gard pentru protectia depozitului

fata de scurgerea apelor de ploaie;

46


- suprafata destinata formarii depozitului va fi separata in parcele de 1000

÷ 10000 m2 in functie de cantitatea zilnica ce urmeaza a fi depozitata;

- reziduurile vor fi depozitate in straturi de 1,5 ÷ 2 m inaltime dupa ce in

prealabil s-a decopertat stratul vegetal care va fi folosit fie la acoperirea finala a

unui depozit mai vechi, fie la acoperirea finala a depozitului ce se realizeaza pe

acelasi teren;

- descarcarea reziduurilor din autogunoiere se face cat mai aproape de

locul de depozitare, de unde vor fi imprastiate si compactate cu ajutorul

buldozerului. Compactarea se face in straturi cat mai subtiri pentru a sfarama

obiectele voluminoase si a micsora golurile mari de aer;

- straturile astfel realizate vor fi acoperite zilnic sau cel mai tarziu la 48

ore (in caz de conditii favorabile, temperaturi scazute, aer uscat etc.) cu un strat

de 10 ÷ 30 cm de material inert uscat;

- in cazul in care se prevede realizarea rampei din mai multe straturi

de 1,5 ÷ 2 m inaltime fiecare, urmatorul strat se va realiza numai dupa ce

temperatura din stratul anterior a scazut la temperatura solului natural;

- dupa depozitarea ultimului strat de reziduuri se va face o acoperire cu un

strat de pamant vegetal - nisipuri neargiloase de 0,6 ÷ 1,5 m grosime, imprastiat

si compactat cu aceleasi mijloace folosite pentru reziduuri;

- rampele de depozitare trebuie sa fie imprejmuite cu garduri demontabile

care trebuie sa inchida suprafetele pe care se depoziteaza reziduurile pe o

perioada de 1 ÷ 2 ani.

b) rampe de depozitare controlata compactate

Se realizeaza o compactare mai mare decat in rampele obisnuite. Aceasta

compactare se face cu compresoare de mare capacitate. Rampele de acest tip se

realizeaza de regula in straturi de 0,8 m grosime.

Avantajele acestui sistem rezida in utilizarea mai buna a volumului

depozitului, reducerea riscurilor aparitiei inciendiilor, sunt diminuate tasarile

ulterioare si au un aspect general mai placut.

47


c) rampe de depozitare controlata cu prelucrare prealabila a reziduurilor

Sistemul este de data mai recenta - inceputul anilor ’70.

Inaintea de depozitare reziduurile sunt macinate. Compactarea trebuie sa

fie usoara pentru a permite aerarea materialului in vederea fermentarii aerobe.

Dimensiunile elementelor obtinute dupa macinare sa fie aproximativ 50

mm.

Depozitarea se face in straturi foarte subtiri de 30 ÷ 40 cm, dupa care se

face o compactare usoara.

Sistemul nu necesita acoperiri intermediare cu pamant sau materiale

inerte.

Ca avantaje ale acestei metode mentionam:

1. cresterea capacitatii rampei de circa 2 ori;2. creeaza posibilitatea trecerii de la o depozitare controlata la o

compostare cu fermentare naturala;3. aspect satisfacator din punct de vedere sanitar.

Aceste avantaje trebuie puse in balanta cu cheltuieli suplimentare care le

solicita in special pentru realizarea statiei de macinare si sortare.

In general rampelor de depozitare controlata se pot da utilizarii dupa

inchiderea acestora si terminarea procesului de fermentare aeroba.

Experienta a aratat ca rampele pot fi redate in circuitul economic dupa 1 -

2 ani de la asezarea ultimului strat de acoperire, astfel:

1. transformarea in depozite de compost care se poate obtine prin

cernerea reziduurilor fermnentate;

2. realizarea unor constructii usoare ca: terenuri de sport, parcuri etc.;

3. redarea in circuitul agricol.

In Romania sunt multe realizari de acest fel, unele constituind excelente

zone de agreement. Exemplu actualul parc de langa Circul Bucuresti realizat pe

fosta rampa Tonola sau parcul din cartierul Giulesti.

In figura 3.1 se prezinta detalii ale unei solutii de acoperire finala a unui

depozit de deseuri [3].

48


Fig.3.1 Solutie de acoperire finala

In figura 3.2 este prezentata schema unei solutii de etansare a bazei depozitului de deseuri pentru prevenirea contaminarii apelor subterane cu produse rezultate in depozit in urma fermentarii.

Fig. 3.2 Solutie de etansare a bazei depozitului

49


In cazul in care terenul de amenajare a depozitului este plan iar panza de

apa subterana este la o adancime suficienta (≥ 100 m) se poate adopta solutia din

figura 3.3.

Fig.3.3 Amenajarea depozitului pe teren plan

In cazul terenurilor denivelate se poate recurge la varianta de amenajare

din figura 3.4.

Fig.3.4 Amenajarea depozitului pe teren denivelat

50


In figurile 3.3 si 3.4 semnificatia notatiilor este:a – deseuri;b – strat de pamant;c – strat final de acoperire;d – etansare;e – strat drenant din piatra sparta sau pietris;f – rigola de colectare a apelor pluviale.

3.2.3 Principii de baza ale elaborarii tehnologiilorcompostarii industriale

Spre deosebire de marea majoritate a proceselor industriale, compostarea

nu poate fi solutionata cu o tehnologie unitara si bine precizata.

La elaborarea acesteia trebuie avute în vedere:

1. Sortimentele de materiale ce urmeaza a fi compostate;2. Cantitatea, calitatea şi ritmul de producere a deseurilor;3. Tipul compostului ce se doreste a se produce;4. Posibilitatile economice si tehnice.

Astfel, se stabilesc anumite elemente care trebuie luate in calcul.

La amplasarea si proiectarea uzinei de compostare, trebuie luate masuri

pentru impiedicarea inmultiri mustelor si rozatoarelor, degajari prafului si

mirosurilor neplacute, poluari solului, a panzei freatice si a apelor de suprafata.

Intre amplasamentul uzinei de compostare si localitatea cea mai apropiata se va

asigura o distanta corespunzatoare in functie de tehnologia aplicata (200 m -

tratare inchisa, 1000 m - tratare deschisa).

Pentru evitarea degajari de mirosuri si a inmultirii mustelor ca urmare a

descompuneri spontane a reziduurilor crude transportate si stocate in uzina,

capacitatea acesteia trebuie astfel dimensionata incat reziduurile aduse sa poata

fi prelucrate continuu (imediat).

Se va avea in vedere prevenirea infestari muncitorilor prin verificarea

conditiilor igenico-sanitare corespunzatoare.

Produsul finit al uzinei (compostul) trebuie sa fie inofensiv (neutru)

pentru ca in timpul transportului si al utilizari sa nu infesteze mediul si sa nu

contamineze vegetatia.

51


Din punct de vedere economic, compostarea, pe langa rolul de a produce

ingrasamant, constituie si un procedeu de neutralizare a gunoaielor care este

justificat a fi aplicat chiar daca compostul se vinde sub pretul de productie sau se

da spre utilizare gratuit.

Aplicarea procedeului de neutralizare prin compostare nu depinde

exclusiv de nevoile agriculturi, el fiind in primul rand un serviciu de interes

sanitar, in unele cazuri costurile fiind acoperite prin bugetul de stat sau comunal.

Tehnologii si instalatii utilizate in uzinele de obtinere a compostuluiSuccesiunea si numarul operatiilor care au loc pentru obtinerea

compostului se pot modifica in functie de tipul procesului, insa se disting trei

grupe principale:

1. pregatirea materiei prime;2. maturizarea sau producerea compostului crud;3. compostarea propriu-zisa.

Procesele mecanice si biologice care au loc in timpul prelucrarii nu pot fi

despartite intre ele, acestea intercalandu-se, fiind chiar in mod voit unite pentru

limitarea cheltuielilor la minim posibil. Tendinta generala in uzinele de compost

este accelerarea proceselor de descompunere iar aceasta se obtine prin pregatirea

corespunzatoare a reziduurilor crude si prin adaos de aer in cantitati necesare

pentru descompunerea substantelor organice.

Pentru executarea unor operatii specifice sunt utilizate diverse instalatii,

mijloace si masini, mare parte dintre acestea fiind folosite si in alte ramuri

industriale, in special cele folosite la pregatirea materiei prime, pentru

manipularea, transportul si dozarea materialelor.

Cerintele de baza pentru instalatiile si masinile utilizate in uzinele de

compost sunt urmatoarele:

1. constructie simpla;2. fiabilitate ridicata;3. sa nu constituie elemente de strangulare a capacitatii de lucru in cadrul

fluxului;

52


4. sa aiba rezistenta mare la uzuri mecanice si la actiunile corozive.

In schema urmatoare se prezinta fazele de lucru la o uzina de compostare

care prelucrează in comun reziduuri menajere solide si namoluri de epurare a

apelor reziduale orasenesti.

In care: I Pregatirea materiei prime; II Maturizare (producerea compost crud).a - gunoaie proaspete solide; b - maluri si ape fecalo-menajere; c - bucati metalice

feroase; d - fractiune fina; e - gunoaie cu granulatie medie; f - fractiune grosiera; g - maluri deshidratate; h - cenusa; i - compost crud.

Separare metale feroase

Sortare dupa dimensiuni

CANTARIRE STOCARE CERNERE

DeshidratareUscare

Namoluri

Stocarefractiifine

Sfaramare Ardere

AMESTECARE

SEPARAREMATERIALE DURE

MATURIZARE

aaaa

bb

cc

ddd

ee

ff

dd

dd

g h

i

I

II

53


Pregatirea materiei primeRcomandari privind alegerea si utilizarea materiilor pentru realizarea

compostului.a) Structura compostului sa cuprinda cat mai multe straturi de materiale

deoarece in procesul de compostare acestea se completeaza reciproc fizic,

chimic si biologic, asigurand cresterea valorii de utilizare a produsului finit. Este

de preferat prelucrarea comuna a materialelor solide si lichide, procedeu foarte

avantajos din punct de vedere sanitar, completarea reciproca fiind foarte buna

(continut de umiditate foarte bun, raport carbon/azot [C/N] imbunatatit etc.).

b) Materialele daunatoare sau de strangulare a descompunerii (cele care se

descompun greu) sa fie sortate si inlaturate, eventual compostate separat.

c) Imbunatatirea calitatii compostului prin adaos de materiale

complementare, marindu-se valoarea de utilizare.

Astfel, la materialele de baza la care continutul pamantos si mineral este

redus, se recomanda adaugarea de argila sau bentonita, fortandu-se formarea in

procesul de descompunere a unor complexe argilo-humice utile.

Procesul de compostare este ajutat prin adaugarea de ingrasaminte

chimice (1 ÷ 2%).

In cazul materiilor sarace in calcar se recomanda adaugarea de materiale

cu continut calcaros, care impiedica si procesul de acidulare.

Aplicarea directa a adjuvantilor se face dupa faza de pregatire, la

maturizare.

Principalele operatii de pregatire a materiilor prime sunt:

1. Cantarirea

Are drept scop introducerea controlata in flux a unei cantitati

corespunzatoare capacitatii de lucru nominale a uzinei. Se utilizeaza cantare tip

bascula.

2. Stocarea

Se face pe perioade limitate in buncare tampon care sa asigure alimentarea

continua a utilajelor de pregatire. Buncarele de stocare vor fi echipate cu usi cu

54


inchidere/deschidere mecanizata (eventual automatizate) iar in zona se vor

monta instalatii de aspirare a prafului si aerului viciat.

La uzinele mici si mijlocii buncarele sunt deservite de instalatii de

transport montate la partea inferioara. Se utilizeaza transportoare cu banda de

latime 1÷2 m, cu viteza de deplasare reglabila pentru modificarea capacitatii de

transport in functie de necesitate. Cele mai adecvate sunt benzile de cauciuc cu

insertie textila sau din material plastic in cazul transportorului gunoaielor crude.

Benzile simple au dezavantajul ca functioneaza la unghiuri de inclinare < 20˚.

Pentru distante scurte si diferente de nivel mari se folosesc benzi

transportoare prevazute cu nervuri sau transportoare cu raclete ce functioneaza

in jgheaburi formate din placi laterale, putandu-se asigura transportul pana la

unghiuri de 75˚. Pentru transportul pe verticala sunt utilizate elevatoare cu cupe.

In cazul distantelor de transport scurte in uzinele de compost sunt utilizate

transportoare vibratoare sau elicoidale. Transportoarele vibratoare (la care

transportul se produce prin alunecarea materialului in jgheaburi ce au miscare

oscilatorie) au o rezistenta mare la actiuni mecanice iar in timpul transportului

asigura o afanare si omogenizare a materialului.

Transportoarele elicoidale nu sunt recomandate pentru gunoaie grosiere

cu un continut mare de textile, acestea putandu-se infasura pe arborele melcului

si bloca miscarea.

La uzinele mari pe langa buncarele prevazute cu transportoare cu benzi,

raclete, oscilante sau elicoidale se construiesc buncare de depozitare adanci care

sunt deservite de macarale cu greifer in vederea golirii.

3. Cernerea (ciuruirea)

Cernerea reprezinta o operatie de baza a procesului de pregatire si are

drept scop sortarea dupa dimensiuni (granulatie) a materialelor.

Se utilizeaza:

55


- ciururi rotative cu tambur cilindric, care au o constructie de inaltime

relativ mare, datorata montarii in cascada a mai multe sectii in functie de

numarul de fractiuni ce se realizeaza;

- ciururi plane, formate din site oscilante plane care prezinta pericol mare

de infundare (obturare a orificiilor).

Pericolul de infundare apare datorita materialelor textile, resturilor

vegetale si a unor materiale plastice ca si resturilor de sticla si ceramica. In

prima faza se face separarea fractiilor fine care se adauga ulterior la materialele

de compost. Separarea fractiilor fine usureaza efectuarea urmatoarelor operatii

de pregatire: sortarea manuala, separarea magnetica, sfaramarea.

4. Separarea materialelor feroase

Se utilizeaza diverse tipuri de separatoare magnetice. Solutia cea mai

utilizata este aceea in care, pe tamburul de actionare a benzii de transport se

găsesc montate elemente magnetice (magneti permanenti) (fig. 3.5).

Fig.3.5 Separator magnetic

Se mai folosesc pentru extragerea bucatilor de materiale feroase si benzi

magnetice de lungime mica montate deasupra benzii principale de transport a

reziduurilor. In partea din mijloc a benzii sunt montati electromagneti puternici

56


ficsi, care atrag fierul din gunoi, urmand ca in procesul de transport in zona

nemagnetica acesta sa fie separat pe un alt traseu prin cadere libera.

Benzile magnetice pot fi longitudinale (fig. 3.6) sau transversale (fig. 3.7)

in raport cu banda principla.

In figurile 3.5, 3.6, 3.7 a reprezinta traseul corpurilor metalice feroase iar

b traseul materialelor neferoase.

Fig.3.6 Banda magnetica longitudinala

Fig.3.7 Banda magnetica transversala

57


Cu aportul separatoarelor mentionate nu pot fi extrase toate reziduurile

feroase. Unele, cum ar fi cele de dimensiuni mici (lame, ace etc.) fiind inglobate

in masa celorlalte componente nu sunt prinse de banda. Pentru acestea se

prevede o noua etapa de separare cu electromagneti rotativi dupa afanarea

gunoaielor cand acestea sunt transportate cu transportoare vibratoare.

5. Separarea altor tipuri de materiale

Materialele dure (pietre, sticla, ceramica, metale neferoase) chiar si in

forma sfaramata inrautatesc calitatea compostului.

Prin ciuruire se pot elimina numai cele cu dimensiuni relativ mari, astfel

ca a fost necesara realizarea unor instalatii cu ajutorul carora sa poata fi extrase

si fractiunile mai marunte ale acestor materiale dure.

Se utilizeaza: buncare de separare, separator aruncator si separator cu

banda inclinata; functionand pe principiul diferentelor intre proprietatile fizice

ale materialelor separate fata de cele ale restului materialelor.

Buncarul de separare (fig. 3.8) este alimentat de transportorul cu banda 1

care aduce materialele sfaramate in cosul de alimentare 2, de unde rotorul

aruncator cu palete 3 le arunca cu viteza periferica relativ mare. Datorita

densitatii, formei si coeficientului de rezistenta a aerului diferite, particulele sunt

aruncate la distante diferite ajungand in compartimente diferite ale buncarului:

a - materiale organice (fractie usoara);

b - fractie grea.In cazul separatorului aruncator (fig. 3.9), materialul este aruncat de banda

cu viteza mare pe suprafata unei placi fixe montata inclinat fata de verticala.

Datorita coeficientului de restituire la ciocnire diferit, materialele dure vor

ricosa pe placa in compartimentul b) al buncarului.

Materialele usoare, cu coeficient de restituire mic, vor cadea prin

alunecare pe placa pe suprafata unui cilindru care le antreneaza in

compartimentul a).

58


Fig. 3.8 Buncar de separare

Fig.3.9 Separator aruncator

Separatorul cu banda inclinata (fig. 3.10) este format din transportorul de

separare 2 montat inclinat sub transportorul cu banda 1 care aduce materialul in

stare afanata aproximativ in zona centrala a separatorului 2. Unghiul α se alege

59


intre valorile unghiurilor de frecare ale materialelor dure (grele) si materialelor

organice (usoare). In acest fel, materialele grele, cu coeficient de frecare mai

mic, se deplaseaza in jos prin alunecare sau rostogolire, iar materialele usoare cu

coeficient de frecare mai mare se deplaseaza odata cu banda in sens ascendent si

sunt deversate in compartimentul a).

Fig. 3.10 Separator cu banda inclinata

Viteza de deplasare a benzii de separare si unghiul α pot fi reglate in

functie de natura materialelor ce trebuiesc separate.

Pentru extragerea din gunoaie a materialelor foarte usoare (hartie, plastic,

folii) sunt utilizate instalatii de separare pneumatica prin aspiratie sau refulare.

Maturizarea materiei prime pregatite

Reprezinta cea mai importanta operatie a procesului de compostare, ea

constand din descompunerea substantelor organice pe cale biochimica. Acest

proces se desfasoara pe mai multe faze si este influentat decisiv de compozitia,

omogenitatea si umiditatea substantelor organice folosite, cat si de cantitatea de

aer utilizata in procesul de descompunere.

60


Faza de inceput a maturitatii o reprezinta producerea compostului

proaspat (crud), scopul operatiei fiind pe de o parte aerisirea, iar pe de alta parte

amestecarea materiilor prime aflate in diferite stadii de descompunere. Cele mai

bune dispozitive de intoarcere-amestecare sunt cele care asigura si o destramare-

sfaramare a materialelor. Pierderile de umiditate aparute ca urmare a evaporarii

in timpul dezagregarii pot ingreuna procesul de descompunere. Aceste pierderi

sunt cel mai bine compensate prin stropirea uniforma in timpul operatiei de

intoarcere-destramare. Daca materiile supuse compostarii sunt prea uscate

trebuie asigurata si o stropire in timpul procesului de descompunere.

Procese de compostare. Tipuri de uzine de compostare

Procedeele simple de compostare sunt cunoscute de foarte mult timp.

Dupa al II-lea razboi mondial in tarile Europei de Vest au fost intreprinse multe

cercetarii in domeniu. Au fost astfel elaborate multe procedee de compostare

aplicate in diverse tipuri de uzine in scopul satisfaceri cerintelor locale, foarte

variabile cu privire la neutralizarea deseurilor menajere (in scopul protejarii

sanatatii oamenilor si protectiei mediului) si cu privire la obtinerea unor

materiale utile pentru agricultura.

Uzinele de compostare pot fi grupate in trei categorii principale:

1. Sistem de compostare deschis → intregul proces de compostare are

loc pe teren deschis, in aer liber;

2. Sistem de compostare inchis → intregul proces si toate operatiile

componente au loc in spatii inchise;

3. Sistem de compostare partial inchis → o parte din proces (ex.

prematurizarea) cu o durata de timp limitata, are loc in spatii inchise,

in continuare compostarea facandu-se pe teren deschis, in aer liber.

Sistemele de compostare deschise se pot clasifica in doua grupe: cu sau

fara tratarea prealabila a deseurilor.

In cazul sistemelor inchise, in timpul maturizarii materialele pot fi in

miscare continua, in mişcare periodica sau nu sunt miscate.

61


A1. Sistem deschis fara tratarea prealabila a materiei

Procedeul Van Maanen

Gunoaiele transportate la uzina pe calea ferata sau cu autocamioane, sunt

descarcate si stivuite pe terenul de compostare in halde prismatice de 6 m

inaltime. Operatiile de descarcare si stivuire sunt realizate cu ajutorul unor

macarale greifer rotative.

Maturizarea in halde dureaza 6-8 luni, reziduurile de dimensiuni mari

(cutii metalice, de carton, lazi de lemn etc.) ramase in halda permitand formarea

de goluri in care se acumuleaza aerul necesar descompunerii (halda nu se

compacteaza).

Materia maturizata este ciuruita fara sfaramare, se separa materialele

feroase cu separatoare magnetice si corpurile dure cu separatoare balistice.

Materialele ramase dupa ciuruire sunt depozitate si utilizate la umplerea

unor gropi (fractii de dimensiuni mari, pietre, ceramica).

Materia organica maturizata se foloseste direct pe terenurile agricole.

Procedeul permite compostarea unei cantitatati mari de reziduuri menajere

cu mijloace tehnice reduse si investitii minime. Timpul de maturizare este insa

foarte lung, cantitatea de material rezidual este mare iar calitatea compostului

final lasa de dorit. Suprafata necesara este mare si apar probleme de poluare a

atmosferei, fiind necesar ca amplasarea sa se faca la distanta mare fata de

localitati.

A2. Sistem deschis cu pregãtirea materiei

Sistemul Baden-Baden (fig.3.11)

Gunoaiele colectate sunt descarcate din mijloacele de transport in bazine

de stocare construite din beton. De aici sunt incarcate cu o macara greifer pe o

banda rulanta si transportate intr-o cladire inchisa unde sunt ciuruite. Fractiunea

fina (< 40 mm) este transportata partial la terenul de compostare realizat in aer

liber, unde sunt folosite la acoperirea haldelor prismatice realizate din materialul

prelucrat in cotinuare (fractiunea medie si grosiera). Cealalta parte din fractiunea

62


fina se amesteca cu fractiunile obtinute dupa indepartarea materialelor mari

necompostabile si obiectelor metalice feroase.

Din fractiunea > 40 mm se sorteaza manual reziduurile de dimensiuni

mari (textile, peturi, plastic, cutii etc.) iar fierul este extras cu electromagneti si

presat in baloturi.

Materialele compostabile ramase sunt amestecate cu namoluri fecalo-

menajere fermentate si uscate si cu fractiunea fina. Amestecul este transportat cu

vehicule pe terenul de compostare si depozitat in halde prismatice inalte de 3,5

m si late de 8 m. Maturizarea dureaza 8 luni fara intoarcerea materialului,

temperatura in halde ajungand la 65 ÷ 75˚C. In partea inferioara a haldelor, pe

directie longitudinala, sunt montate o serie de conducte din beton, perforate, in

scopul aerisirii. Prin aceste conducte sunt preluate gazele toxice rezultate in

procesul de descompunere cu ajutorul unor ventilatoare si evacuate intr-un cos

„de fum” de 25 m inaltime.

Dupa maturizare materialele din terenul de compostare sunt macinte cu un

concasor cu ciocane si cernute. Ca urmare a timpului mare necesar desfasurarii

procesului de compostare, procedeul necesita o supafata mare de teren. Distanta

minima fata de localitati este de 1000 m.

Prima uzina de acest fel a fost realizata in Germania.

In figura 3.11 se prezinta schema tehnologica a procedeului Baden-Baden, unde s-au notat: a) maluri de ape fecalo-menajere;

b) gunoi proaspat;c) materiale rezultate la sortarea manuala (mari);d) fier;e) materii reziduuale (nefaramitate);f) compost maturizat;

1 – buncar gunoaie; 2 - melc de alimentare; 3 - ciur; 4 - sortare manuala; 5 - separare fier; 6 - presa balotat fier; 7 - amestecator; 8 - rezervor maluri fecalo-menajere; 9 - uscator; 10 - compostare pe teren liber in halde prismatice aerisite; 11 - instalatie de sfaramare-concasare (mori cu ciocane); 12 - ciuruire posterioara.

63


Fig. 3.11 Schema tehnologica a procedeului Baden - Baden

Procedeul BRNOSe aplica intr-o uzina de compostare mare, care functioneaza pe teren

deschis cu maturizarea in halde prismatice inalte de 4-6 m si late de 8-10 m,

prelucrand mai multe tipuri de reziduuri (gunoaie menajere, maluri de ape

fecalo-menajere, maluri provenite din fabricile de zahar si alcool). Gunoaiele

sunt supuse in primul rand la sfaramare si ciuruire.

Malul lichid de ape fecalo-menajere este transportat in uzina prin pompare

de la o statie de tratare aflata la o distanta de circa 1,5 km. Amestecarea

malurilor cu gunoiul se face prin imprastiere cu ajutorul unei instalaţii speciale

iar materialul rezultat este amestecat cu macarale greifer. Datorita faptului ca

aerisirea pe parcursul maturizarii este necorespunzatoare, procesele de

descompunere sunt in majoritate anaerobe ceea ce conduce la degajare de

64


mirosuri neplacute, lucru care impune amplasarea acestor tipuri de uzine la

distante mari de zonele locuite. O asemenea uzina a fost construita la 1,5 km de

Brno, iar o alta similara la 15 km de Praga unde sunt aduse de la instalatiile de

ardere din Praga numai gunoaiele cu granulatie fina separate anterior arderii

fractiilor grosiere. In acest caz nu mai este necesara sfaramarea. Capacitatea de

productie a uzinei este de 40.000 tone/an compost.

Procedeul DORR-OLIVEREsenta procedeului este reprezentata de ciurul special de sfaramare

construit de Dorr (Olanda), cu ajutorul caruia, inainte de maturizare, materia

prima este ciuruita si sfaramata. In cadrul uzinei gunoaiele sunt transportate cu

doua benzi transportoare paralele si sunt sfaramate in doua ciururi. Cantitatea de

reziduuri ramase pentru ciuruire (dupa separarea fractiilor de dimensiuni foarte

mari si a fierului) este mare, ca si suprafata de teren necesara. Tehnologia este

simpla dar implica multe operatii manuale. Costurile cu investitiile si

exploatarea sunt reduse.

Ciururile speciale de sfaramare, datorita calitatilor dovedite in procesul de

lucru sunt folosite si in alte tipuri de uzine ca instalatii de sfaramare.

In figura 3.12 este reprezentata schema procedeului Dorr-Oliver, schema

in care s-au notat:

1. gunoaiele proaspete;2. materii sortate (eventual utilizabile);3. fier;4. rest de ciur;5. materii dure;6. compost crud;7. compost maturat;

si cu: 1 - buncare primire;2 - banda sortare manuala;3 - separator magnetic;4 - ciur de sfaramare;5 - buncar separare materiale dure;6 - instalatie sfaramare cilindrica;7 - banda transportoare cu miscare de rotatie;8 - halde prismatice de compost.

65


Fig. 3.12 Procedeul Dorr - Oliver

Pe parcursul maturizarii, ca urmare a procesului de aerisire insuficient

realizat se poate produce descompunerea anaeroba, caz in care se intervine si se

intoarce materialul in halde sau se realizeaza orificii de aerisire prin strapungere.

B. Sistem de compostare inchisaProcesul TECNITALIA

Fiecare operatie (pregatirea materie prime, compostarea, arderea

materiilor reziduuale etc.) este efectuata in hale inchise.

Toate operatiile de manipulare a reziduurilor sunt realizate cu o macara

greifer cu cupa de 1 m3. Macaraua este montata pe o constructie metalica,

deasupra liniei tehnologice si comandata de un singur operator dintr-o cabina

inchisa ermetic cu aer conditionat.

66


Reziduurile aduse cu vehicule de transport sunt descarcate intr-un siloz de

stocare din beton armat, inchis cu o usa de intrare actionata automat. Din silozul

de stocare reziduurile sunt incarcate cu macaraua greifer in instalatia de

sfaramare. Urmeaza operatia de sortare in trei fractii:

6. fina;

7. mijlocie;

8. grosiera;

cu ajutorul unui ciur cu tambur cilindric. Fractiunea fina este depozitata pe

pardoseala unei hale inchise, pe o inaltime de cativa metri si supusa maturizarii

timp de 7 zile, dupa care este valorificata drept compost proaspat sub denumirea

comerciala de NUTRISOL.

Fractiunea mijlocie este depozitata de asemenea in gramezii si supusa

maturizarii timp de 30-40 zile dupa care este readusa la instalatia de sfaramare,

procesul repetandu-se de mai multe ori.

Fractiune grosiera este sfaramata in doua instalatii de sfaramare si uscata

intr-un tambur rotativ, dupa care este arsa in cuptoare de ardere.

Pentru uscare sunt folosite gazele de ardere. Dupa ardere, fierul este extras

cu electromagneti din zgura si cenusa si presat in baloturi de cate 30 kg.

Avantajul procedeului consta in faptul ca toate operatiile se desfasoara in

spatii inchise, iar in procesul de maturizare materiile sunt recirculate. Se asigura

o amestecare si o aerisire foarte buna, intensitatea descompunerii crescand. Tot

procesul este realizat mecanizat, cea mai mare parte din operatii fiind

automatizate, numarul personalului de exploatare fiind foarte mic.

Uzina poate fi amplasata intr-un spatiu relativ restrans, situat in apropierea

localitatilor.

Cea mai mare uzina de acest tip din Italia este construita langa orasul

Lucca si prelucreaza gunoaiele produse de 100.000 locuitori. Intregul proces

este realizat cu 4 muncitori.

67


In figura 3.13 este prezentata schema tehnologica a procedeului TECNITALIA:

Fig. 3.13 Procedeul Tecnitalia

In figura 3.13 s-au notat: 1 - buncar stocare; 2 - macara deplasabila; 3 - greifer; 4 - cabina comanda; 5 - instalatie sfaramare (amestecator); 6 - ciur rotativ; 7 - fractie mijlocie recirculata; 8 - materii fine (Nutrisol); 9 - instalatie sfaramare; 10 - cazane de ardere; 11 – comanda; 12 - instalatie sortare zgura; 13 - separator magnetic; 14 - instalatie sfaramare; 15 - presarea fierului; 16 - cenusa fina.

3.2.4 Arderea deseurilor menajereConsideratii generaleCel mai corespunzator procedeu pentru arderea gunoaielor este arderea

fara adaos de combustibil auxiliar. Procedeele la care arderea se realizeaza prin

amestecare cu alte forme de combustibil se utilizeaza numai in cazuri extreme.

68


Astfel, daca se utilizeaza arderea gunoaielor in centrale de termoficare, este

preferabil ca arderea carbunelui sau a altor combustibili sa se faca in cazane

separate de cele care utilizeaza gunoiul, iar energia termica rezultata prin cele

doua metode sa se foloseasca in comun.

Alegerea incinerarii ca metoda de distrugere a gunoaielor asigura o

neutralizare rapida si completa a acestora.

Un avantaj indiscutabil este faptul ca statiile in care are loc incinerarea au

nevoie de suprafata relativ mica si pot fi amplasate in apropierea localitatilor

ceea ce duce la reducerea cheltuielilor de transport.

Poluarea mediului poate fi redusa la minim prin utilizarea unor filtre

corespunzatoare. Astfel, cenusa rezultata poate fi retinuta din gazele de ardere

cu ajutorul unor instalatii adecvate astfel incat volumul materiilor poluante

eliminate in atmosfera prin cosuri de fum de inaltimi corespunzatoare sa fie mic.

Dazavantajul procedelui consta in principal in costurile mari de investitii

si de exploatare, derivate din urmatoarele cerinte:

- instalatiile necesita personal bine pregatit si de innalta calificare;

- apar fenomene de coroziune, ceea ce necesita construirea unor instalatii

de rezerva;

- trebuie avute in vedere variatiile ce pot apare in compozitia materiei

destinata arderii;

- este necesar sa se imbunatateasca calitatile calorice ale materialului ars, in

special datorita variatiilor provocate de modificarea compozitiei

gunoaielor pe anotimpuri.

Incinerarea este influentata de doua aspecte esentiale:

- calitatea materiei prime;

- tehnologia de ardere.

In definirea calitatii materiei prime sunt de stabilit urmatoarele

caracteristici de ardere ale deseurilor:

- umiditatea totala;

69


- puterea calorica inferioara;

- continutul de cenusa.

Daca la un combustibil solid clasic aceste caracteristici se stabilesc precis

fara a apare probleme, in cazul deseurilor menajere urbane situatia este cu totul

alta. Deseurile sunt un amestec eterogen de reziduuri de tot felul a caror pondere

in totalul masei de amestec variaza de la oras la oras si de la tara la tara, functie

de o multitudine de factori.

In marile orase ale lumii au fost facute determinari ale componentei medii

a deseurilor menajere pe grupe de componente: hartie, carpe, cartoane, cauciuc,

plastic, metale, deseuri organice rapid fermentabile, sticla, materiale inerte.

Se constata ca, in majoritatea cazurilor peste 60÷70% din totalul masei de

amestec il constituie mateialele din grupele: hartie, textile, cartoane, cauciuc,

plastic, deseuri organice fermentabile. Se poate considera ca, indiferent de

fluctuatiile de la un an la altul, caracteristicile de ardere medii anuale

determinate pentru o perioada de 10-15 ani sunt urmatoarele:

- putere calorica inferioara 6900÷7300 kJ/kg;

- umiditate 36÷40%;

- cenusa totala 25÷30%.

Conditiile necesare pentru arderea gunoaielor fara adaos de combustibil

secundar sunt:

- continut de cenusa, maxim 60%;

- umiditate maxima 50%;

- continut de materii combustibile minim 25%;

- putere calorica inferioara minim 4200 kJ/kg.

Clasificarea instalatiilor de ardere a gunoaielor dupa marime in functie de

numarul de locuitori deserviti, de capacitatea de ardere si de debitul termic, este

urmatoarea:

- instalatie mica < 1000 locuitori deserviti, < 0,5 t/h, 1,5 Gcal/h;

- instalatie mijlocie 10000÷150000 locuitori, 0,5÷3 t/h, 7,5 Gcal/h;

70


- instalatii mari > 150000 locuitori, > 3t/h, > 10 Gcal/h.

Procesul de lucru efectuat in statiile de mare capacitate

Instalatiile statiilor urbane de ardere a gunoaielor pot fi impartite in patru

grupe:

- instalatii de pretratare (pregatire);

- instalatii de ardere propriu-zisa;

- instalatii de postardere;

- instalatii de valorificare a energiei termice obtinute.

Instalatii de pretratare

Din aceasta grupa fac parte instalatiile de cantarire a vehiculelor si

buncare de depozitare.

Instlatiile de cantarire a vehiculelor se amplaseaza in apropierea intrarii in

statia de ardere. Sunt prevazute cu sisteme automate de inregistrare a numarului

de vehicule de transport sosite, data, ora si cantitatea de gunoaie descarcate.

Dupa cantarire, vehiculele sunt descarcate in buncare dimensionate astfel

incat sa asigure o functionare continua, fara intreruperi a statiei de ardere.

Buncarele trebuie sa asigure atat echilibrarea abaterilor de cantitati intre

fazele de transport si ardere cat si amestecarea si omogenizarea gunoaielor.

Deasuprea buncarului este amplasata o macara greifer care se poate

deplasa longitudinal si transversal si care transporta gunoiul asigurand

alimentarea cazanelor.

Pentru a asigura separarea gunoaielor proaspat descarcate si neamestecate

de gunoaiele amestecate si pregatite in spatiul de stocare, buncarele sunt

despartite in doua compartimente printr-un perete intermediar. De importanta

deosebita in functionarea buncarelor este asigurarea unei ventilatii

corespunzatoare, deoarece aici au loc degajari de praf la descarcare si de vapori

de apa in procesul de uscare si descompunere.

71


Buncarele sunt dimensionate functie de numarul si capacitatea orara a

instalatiilor de ardere, de timpul de functionare, de cantitatea gunoaielor

transportate si masa lor volumica.

Se va tine seama si de capacitatea de ardere ce va fi atinsa in perspectiva

si de faptul ca trebuie asigurat un stoc pentru o functionare de minim 3 zile.

Perioada este justificata de faptul ca gunoaiele ard mai bine dupa o depozitare de

3-4 zile cand incep sa se degaje gaze combustibile (metan).

Exemplu de calcul a capacitatii buncarelor pentru o statie cu n = 4

instalatii de ardere avand o capacitate de ardere de q = 10 t/h. Cantitatea de

gunoaie arsa timp de o saptamana (t=7 zile x 24 h/zi=168 h) va fi:

Cantitatea medie descarcata zilnic, necesara pentru acoperirea necesarului

instalatiilor va fi:

t/zi

S-a considerat ca se face colectarea numai 5 zile pe saptamana.

Cantitatea de gunoaie necesar a fi stocata este:

t

Volumul buncarelor de stocare, considerand o masa volumica a

gunoaielor de , va fi:

In graficul urmator este reprezentat procesul transportului gunoaielor, al

arderii si al depozitarii de la o statie cu functionare continua analizata.

72


1. Cantitatea de gunoaie primite (1344 tone/zi);2. Cantitatea de gunoaie arse (960 tone/zi);3. Cantitatea de gunoaie stocate.

Transportul se efectueaza zilnic de la ora 900 la 1600 de luni pana vineri

inclusiv.

Pe baza acestor caracteristici se poate calcula numarul de vehicule de

transport necesar.

Lungimea buncarelor este determinata de numarul punctelor de

descarcare, amplasate unul langa altul, pentru asigurarea unei descarcari

continui, fara perturbatii.

Pentru exemplul anterior, considerand capacitatea de transport a unui

vehicul mv = 5 t, numarul de curse zilnice efectuate z = 3 (functie de distanta

medie de locul de colectare pana la statia de incinerare si de timpul necesar

incarcarii vehiculului), td = 5 minute - timpul necesar descarcarii unui vehicul T

= 45 min – timpul de asteptare maxim al unui vehicul pentru a ajunge la punctul

de descarcare, determinat prin analiza de optimizare a transportului, vom avea:

1. Numarul de autovehicule necesar pentru transportul masei zilnice de deseuri m0:

73


;

2. Numarul de vehicule deservit de un punct de descarcare:

;

3. Numarul punctelor de descarcare:

.

Daca se considera ca un punt de descarcare deserveste o lungime de 4

metri de buncar, lungimea buncaruluiva fi de 40 de metri.

Latimea buncarului ca fi determinata de volumul gunoaielor stocate cat si

de dimensiunile macaralelor greifer si de innaltimea necesara a gramezii de

gunoi care depinde de unghiul de taluz natural si de inaltimea punctelor de

alimentare ale instalatiei de ardere.

Dimensionarea corecta a buncarelor este o problema importanta deoarece

cheltuielile de investitii pentru acestea reprezinta 20÷30% din cheltuielile

intregii statii.

Instalatii de ardere a gunoaielorCaracteristicile de ardere medii situiaza materia prima destinata arderii

(gunoaiele) in randul combustibililor solizi saraci, cu umiditate mare si putere

calorica scazuta.

Arderea gunoaielor reprezinta o oxidare exotermica. In proces umiditatea

din gunoaie se transforma in vapori de apa, substantele organice in substante

volatile, gaze de ardere, zgura si cenusa.

Cantitatea de zgura si cenusa, raportata la cantitatea de gunoaie, reprezinta

10÷15% din volum si 20÷50% din masa.

Procesele de ardere se desfasoara cu parcurgerea urmatoarelor etape

caracteristice:

1. Perioada de uscare - sub actiunea caldurii radiate in focar, a aerului

introdus, in marea majoritate a cazurilor preancalzit, cat si a gazelor de

ardere fierbinti recirculate, partea cea mai mare a umiditatii se transforma

in vapori de apa care se elimina in amestec cu gazele de ardere.

74


2. Perioada de transformare - prin aplicarea uniforma a caldurii, din

gunoaie se elimina diferite substante volatile si gaze de semicocs care sunt

in cantitate relativ mare.

Caracteristica acestor gaze este ca se aprind la temperaturi relativ joase

(~250 ºC). Arderea gunoaielor va incepe imediat dupa aprinderea gazelor

degajate.

3. Perioada de ardere - in cazul realizarii conditiilor corespunzatoare,

gunoaiele vor arde continuu, fara ados de combustibil auxiliar. Viteza de

ardere a gazelor degajate depinde de conductibilitatea termica, capacitatea

de incarcare a gratarului de ardere, cantitatea de aer introdusa in focar.

Viteza de ardere, poate fi marita prin micsorarea cantitatii de

materiale aflata pe gratarul de ardere si prin preincalzirea aerului introdus.

4. Perioada de post-ardere - reprezinta ultima parte a procesului de ardere in

care particulele de materie cazuta de pe gratarul de ardere isi continua

arderea pe un gratar suplimentar (gratar de post ardere) montat in

prelungirea celui principal sau este introdusa intr-un put vertical montat la

capatul inferior al gratarului de ardere si prin stratul de material se

introduce de jos in sus un curent de aer, eventual cu adaos de aburi, sau se

utilizeaza solutia in care zgura (materia supusa post-arderii) este introdusa

intr-un tambur rotativ de post ardere cu viteza de rotatie foarte mica (4÷8

rot/h).

Cea mai importanta parte a instalatiei de ardere o constituie focarul, al

carui rol este de a asigura o ardere continua bine reglata si cat mai completa.

Conditia de baza o constituie asigurarea unei cantitati de aer, introdusa sub

gratarul de ardere si reglarea ei corespunzatoare. Temperatura de ardere

trebuie mentinuta la 800÷1000 ºC.

Focarele trebue sa fie voluminoase si innalte ceea ce asigura o turbulenta

buna a aerului, conditie de baza pentru arderea corespunzatoare.

75


Pentru aprinderea la pornire este necesara in toate cazurile utilizarea

flacarii suport.

Tipuri de instalatii de ardereDin punct de vedere constructiv, instalatiile de ardere pot fi clasificate in

doua grupe mari:

A. instalatii de ardere cu gratare;

1. instalatii de ardere fara gratare.

In cadrul primei grupe se intalnesc sisteme de gratare de ardere fixe sau

mobile fara rascolirea materiei si sisteme de gratare mobile cu rascolirea

materiei care se deplaseaza continuu impreuna cu gratarele asigurandu-se o buna

amestecare a acesteia.

Din cea de-a doua grupa cele mai cunoscute instalatii sunt:

- cuptorul cu tambur rotativ;

- cuptorul cu ciclon;

- cuptorul cu pat fluidizant.

La instalatiile de mare capacitate, destinate arderii gunoaielor menajere

sunt utilizate in special instalatii cu gratare mobile care asigura deplasarea si

amestecarea continua a materiei.

1. Instalatii de ardere cu gratare

A1 Sisteme fara autorascolire;

A1a Sisteme cu gratare fixe;

A1b Sisteme cu gratare mobile;

A2 Sisteme cu autorascolire.

In figura 3.14 se exemplifica schema unei instalatii din categoria A1b, cu

gratare mobile fara autorascolire.

76


Fig.3.14 Sistem cu gratare mobile

Este o instalatie utilizata in SUA si contine mai multe trepte cu gratare

rulante.

Coresopunzator fazelor de ardere, materia se deplaseaza pe gratare

dispuse unul sub altul in cascada.

Caderea de pe un gratar pe altul asigura si amestecarea corespunzatoare a

materiei. Viteza fiecarui gratar se poate regla independent, corespunzator

cerintelor procesului. Prima treapta de gratar este montata inclinat.

In figura s-au notat: a) dozarea materiilor; b) evacuarea gazelor de ardere;

1-palnie de alimentare; 2 - gratar; 3 - evacuare cenusa fina; 4 - evacuare zgura.

Din categoria sistemelor cu rascolire A2 se prezinta in figura 3.15 schema

unei instalatii de ardere cu gratar cilindric Dusseldorf.

77


Fig.3.15 Sistem cu autorascolire

Instalatia din figura 3.15 reprezinta una una din instalatiile de mare capacitate cu rezultate bune in arderea gunoaielor menajere si in ea s-au notat: a) alimentare cu gunoaie; b) evacuare gaze arse; 1 – dozator de gunoaie; 2 – cilindru rotativ; 3 – gura de control; 4 – colector zgura; 5 – evacuator zgura; 6 – introducere de aer; 7 – arzator de gaze naturale sau pacura.

Gratarul propriu-zis este realizat din cilindri rotativi dispusi in cascada.

Cilindrul consta dintr-un tambur montat pe lagare pe suprafata caruia sunt

montati segmenti de gratar.

Numarul cilindrilor este de 6÷8 montati in panta de ~30%. Viteza de

rotatie poate fi reglata independent la fiecare tambur (n = 0,5÷6 rot/h).

Deasemenea poate fi reglat si sensul de rotatie. La fiecare cilindru exista un

circuit separat de aer.

Acest sistem, cu gratar cilindric prezinta urmatoarele avantaje:

- viteza unghiulara diferita a tamburilor asigura o amestecare foarte buna;

- efectul de rascolire poate fi marit prin schimbarea sensului de rotatie al

cilindrilor;

- introducerea aerului de jos in sus poate fi reglata foarte bine.

78


Datorita solutiei tehnice destul de complicate si pretentioase, costurile de

investitie si de exploatare sunt ridicate, insa pentru arderea gunoaielor cu

proprietati si compozitie eterogene este un tip de instalatie adecvat.

Sisteme de ardere cu gratare cu impingere superioara Steinmuller

Reprezinta o constructie orizontala sau inclinata inspre aval, dispozitivul

de ardere fiind format din mai multe gratare realizate fiecare din baze fixe care

alterneaza cu baze mobile, avnd o miscare de translatie oscilatorie. Din miscarea

relativa intre elementele fixe si mobile se obtine atat o impingere a materialului

cat si o rasturnare a acestuia.

Introducerea deseurilor se face cu ajutorul unui impingator aflat in partea

superioara a buncarului de alimentare, actionarea acestuia fiind simultana cu a

barelor mobile si realizandu-se printr-un sistem de parghii.

Incineratoarele de acest tip au capacitati de lucru de 3÷6 t/h.

In figura 3.16 este prezentata schema incineratorului Steinmuller, in care s-au notat: 1 – alimentator; 2 – gratare mobile; 3 – gratare fixe; 4 – arzator amorsare.

Fig.3.16 Incineratorul Steinmuller

Sistem de ardere cu gratare cu impingere rasturnata (Martin)

79


Un astfel de sistem de ardere este constituit in totalitate din elemente

mobile actionate mecanic avand miscare oscilatorie astfel incat treptele vecine

se misca in sensuri opuse. In figura 3.17 este prezentat un astfel de sistem de

ardere in care s-au notat 1, 2 – elemente actionate; 3, 4 – dispozitive

(mecanisme) de actionare.

Ca urmare a miscarii in sens opus a barelor de gratar, avem de-a face atat

cu un transport ascendent al stratului de material aprins cat si cu o alimentare

spre aval, in special a materialului aflat in straturile superioare care nu este

aprins. Datorita acestui proces cea mai mare parte a materiei arse revine la

partea superioara unde asigura uscarea si aprinderea gunoaielor proaspete.

Amestecarea si miscarea sunt deosebit de intense asigurand un randament

de ardere foarte bun. Aerul de ardere primar suflat pe la partea superioara se

poate regla pe zone.

Fig.3.17 Sistem de ardere cu gratare cu impingere rasturnata

Sisteme de ardere cu gratare cu sectoare basculanteDin aceasta categorie fac parte:

80


Incineratorul ESSLINGEN (fig.3.18).Acest tip de incinerator are dispozitivul de ardere format dintr-un numar

variabil de trepte, formate din sectoare circulare basculante. Alimentarea se face

cu un transportor cu banda metalica.

Fig.3.18 Incineratorul Eisslingen

In figura 3.18 s-au notat:a – alimentare deseuri;b – evacuare gaze de ardere;c – aer ardere;d – evacuare cenusa;1 – transportor banda;2 – sectoare basculante.

Incineratorul FLYNN-EMRICH (fig. 3.19)La acest tip de incinerator se deosebesc trei gratare inclinate constituite

fiecare dintr-o serie de sectoare basculante actionate independent. Debitele sunt

relativ mici(< 3 t/h).

81


Fig.3.18 Incineratorul Flynn – Emrich

In figura 3.18 s-au notat: 1 - gratar de alimentare si uscare; 2- gratar combustie; 3- gratar post combustie.

2. Instalatii de ardere fara gratare

B1. Incineratoare rotativeIncineratorul COMMENTRY(fig. 3.19)Avansarea materialului si combustia se realizeaza prin rotatia cilindrului

inclinat. Alimentarea se face cu un transportor elicoidal.

Procedeul foloseste si un arzator de combustibil lichid pentru arderea in

paralel si a deseurilor combustibile industriale lichide (deseuri de la fabricarea

metioninei si a acidului acrilic, deseuri de pe platforme petrochimice, deseuri de

la fabricarea solventilor clorurati) acestea din urma avand o putere calorica mult

mai mare decat a deseurilor menajere.

Debitele de incinerare sunt mici: 1÷2,5 t/h iar aceste incineratoare se fac

deobicei mobile.

82


Fig.3.19 Incineratorul Commentry

In figura 3.19 s-au notat: a - alimentare deseuri menajere; b - gaze arse; c - aer; d - cenusa; e - deseuri combustibile lichide ; 1 - transportor melc; 2 - cilindru rotativ; 3 - cuva apa.

Incineratorul LILLERS (licenta Rousseau-Franta) (fig. 3.20)Acest tip de incinerator are focarul construit dintr-un cuptor de forma

tronconica cu miscare de rotatie, alimentat cu aer printr-un sistem de distributie

aflat in manta.

In figura 3.20 au fost notate: a - deseuri; b - gaze arse; c - aer combustie; d

- cenusa; e - combustibil suport; 1 - alimentator; 2 - canal distributie aer; 3 -

arzator demarare si sustinere ardere; 4 - extractor cenusa.

In ultimii 20 de ani tipurile constructive de focare prezentate au evoluat

dimensional pentru a face fata debitelor sporite de deseuri colectate in marile

orase si au fost completate cu sisteme de recuperare a caldurii.

In multe cazuri, acolo unde materia prima este selectionata iar puterea

calorica a crescut simtitor, aceste focare servesc la producerea aburului

83


energetic. In acest mod, uzinele de incinerare au devenit adevarate centrale

termoelectrice.

Fig.3.20 Incineratorul Lillers

Instalatii de tratare posterioaraEvacuarea gazelor de ardere

Cantitatea de gaze de ardere care ies din focar la temperatura de 800 ÷

1000ºC rezultata din arderea unei tone de deseuri se apreciaza in medie la 4000

÷ 5000 m .

Gazele de ardere antreneaza cu ele cantitati insemnate de praf si

cenusa (~ 20 g/m ).

Ca urmare, montarea de instalatii de retinere a prafului si a cenusei este

justificata in toate cazurile din punct de vedere al protectiei mediului.

Inainte de introducerea in instalatiile de filtrare, gazele de ardere trebuie

sa fie racite, deoarece aceste instalatii impun din punct de vedere functional

temperaturi sub 300 ºC.

84


Gazele de ardere, in special cele provenite de la instalatii de mare

capacitate, contin cantitati insemnate de caldura. Exemplu la un incinerator de

3t/h rezulta o cantitate de caldura de peste 6 Gcal/h.

Recupararea caldurii este avantajoasa si datorita faptului ca in acest

proces gazele se racesc la temperatura admisa de functionare a instalatiilor de

filtrare.

Recuperarea caldurii din gazele de ardere

Caldura din gazele de ardere poate fi utilizata atat pentru preancalzirea

aerului utilizat in instalatiile de ardere cat si pentru producerea de apa calda de

consum, apa fierbinte si abur de termoficare.

La amplasarea cazanului recuparator si stabilirea traseului gazelor de

ardere trebuie sa se tina seama de faptul ca, in general, utilizatorul agentului

termic produs (apa sau abur) este independent de instalatia tehnologica de

ardere, aparand posibilitatea ca, in anumite perioade sa nu fie consum de agent

termic si cazanul recuperator sa nu fie nevoit sa functioneze. In aceste cazuri

este nevoie sa se prevada o conducta de ocolire care sa ofere posibilitatea

trecerii gazelor de ardere direct la cos fara sa strabata cazanul.

In general, se prevede o instalatie de automatizare carea are ca element

masurat (de comanda) temperatura apei la iesirea din cazan sau presiunea

aburului si care comanda modificarea pozitiei unei clapete care dirijeaza gazele

de ardere fie prin cazanul recuparator fie direct la cos in cazul depasirii valorii

superioare a parametrului masurat.

Cazane de apa ignitubulare (fig. 3.21.a, fig. 3.21.b si fig. 3.22)

Elementul constructiv principal al acestui tip de cazane il constituie un

fascicul de tevi prin interiorul carora circula gazele de ardere. Tevile sunt prinse

la capete in placi tubulare prin mandrinare. O manta exterioara numita tambur

inchide in interiorul ei fasciculul de tevi si apa care circula in exteriorul acestora.

85


Fig.3.21 Cazan de apa ignitubular

In functie de conditiile termice impuse, in special de diferenta intre

temperatura gazelor la intrare si iesire, cazanul se executa cu unul sau doua

drumuri de gaze.

La cazanele orizontale este important sa se asigure o sicanare a drumului

apei in exteriorul tevilor astfel ca viteza de circulare a apei sa fie de cel putin

0,1 m/s pentru a se evita eventuale stagnari cu produceri locale de abur,

manifestate in exploatare prin pocnituri puternice datorate condensarii bruste,

aleatoare a maselor de abur formate.

In figurile 3.21 si 3.22 s-au notat: a – acces apa rece; b – evacuare apa

calda; c – gaze arse aflate la 800 ÷ 1000ºC.

La solutiile verticale de cazane, avand in vedere curentii de circulatie

naturala ce se produc, pericolul stagnarilor este mai redus.

Avantajele acestei clase de cazane, caracterizate prin volum mare de apa

si circulatie prin tevi a gazelor de ardere sunt urmatoarele:

86


1. posibilitate mare de acumulare a caldurii si deci variatii relativ mici ale

temperaturii apei la iesire, functie de fluctuatiile de debit si

temperatura a gazelor de ardere;

Fig. 3.22 Cazan de apa ignitubular

2. posibilitate mare de acumulare a caldurii si deci variatii relativ mici ale

temperaturii apei la iesire, functie de fluctuatiile de debit si

temperatura a gazelor de ardere;

3. solutie constructiva compacta, usor de montat in instalatiile

tehnologice;

4. gazele de ardere circula in interiorul tevilor, spatiu ce poate fi usor de

curatat in cazul depunerilor.

Principalele dezavantaje ale acestei clase de cazane ignitubulare sunt

legate de un consum specific de metal [kg/kJ] mai mare, proportional cu debitul

de gaze vehiculat, ceea ce limiteaza din punct de vedere economic debitul

maxim de gaze de ardere.

Tamburul cazanului trebuie sa cuprinda in interior toate suprafetele de

schimb de caldura, astfel ca la debite mari ale gazelor trebuie sa aiba un

87


diametru mare, iar cresterea diametrului tamburului impune cresterea grosimii

tablei acestuia:

unde: p este presiunea apei;D - diametrul tamburului;

- tensiunea normala admisibila;

- coeficient de slabire;

C - adaos de coroziune.

In aceste conditii apare un consum mare de metal care nu participa la

schimbul de caldura.

Numarul necesar de tevi pentru curgerea debitului normal de gaze DgN

[Nm /s] la temperatura medie de tgm ºC cu viteza wg va fi:

,

de unde:

unde di este diametrul interior al tevilor si .

Valorile economice pentru viteza gazelor de ardere .

Diametrele tevilor utilizate sunt (D x g): 38 x 3; 45 x 3; 51 x 3; 60 x

3; 70 x 3,5; 76 x 3,5, unde D este diametrul exterior iar g grosimea peretilor.

Suprafata de schimb de caldura a cazanului va fi:

unde L este lungimea tevilor.

Cazane de apa acvatubulareLa aceasta categorie de cazane, gazele de ardere circula printr-un canal de

zidarie sau de tabla in interiorul caruia se amplaseaza fascicule de tevi prin care

circula apa.

Variantele constructive difera dupa modul de asezare si legare a tevilor.

Astefel, apar cel mai frecvent utilizate solutiile:

88


1. Cazane cu fascicule din serpentine simple;2. Cazane cu fascicule din serpentine duble;3. Cazane cu tevi formand panouri convective.

1. Cazane cu fascicule din serpentine simpleLa aceste cazane, doua colectoare, unul de intrare si unul de iesire, asigura

prinderea unui sir de serpentine care sunt plasate in canalul de ardere.

Colectoarele se plaseaza intotdeauna in afara canalului de gaze iar

asezarea tevilor este efectuata sub forma de fascicule in linie.

In figura 3.23 se prezinta schema de principiu a unui cazan cu serpentine

simple care poate fi: a) cu tevi paralele; b) cu tevi convergente.

Fig.3.23 Cazan cu serpentine simple

Deoarece din punct de vedere tehnologic raza de indoire trebuie sa fie de

minim 2,5de (R ≥ 2,5de) rezulta un pas longitudinal al tevilor s ≥ 5de daca tevile

pleaca paralel dupa indoire (de - diametrul exterior al tevilor).

Solutia se aplica la serpentine de lungime mica.

O solutie care reduce spatiul longitudinal ocupat este aceea in care tevile

nu pleaca paralel dupa indoire ci sunt convergente. Daca in capatul opus tevile

sunt tangente atunci pasul minim smin va fi:

89


Numarul de serpentine este in mare masura determinat de conditia de

curgere a gazelor de ardere. In general lungimea unei bucle este de 1÷2m.

Limita inferioara este impusa de imposibilitatea de a face multe coturi

(indoiri) si de a lungi mult canalul de gaze, iar limita superioara este impusa de

posibilitatea de sustinere a serpentinelor cu ramuri foarte lungi.

2. Cazane cu fascicule din serpentine dubleLa aceste cazane (fig.3.24) in cele doua colectoare sunt racordate doua siruri

de serpentine plecand din colectoare, pe generatoare decalate cu 30 ÷ 45º.

Aceasta configuratie este avantajoasa atat din punct de vedere al schimbului

de caldura ca si din acela al volumului ocupat.

Fig.3.24 Cazan cu fascicule cu serpentine duble C. Cazane cu tevi formand panouri convective

La cazanele recuperatoare mari, necesitand suprafete mari de schimb de

caldura, sistemele cu serpentine nu pot asigura densitati economice de tevi in

fascicul.

90


Una din solutiile moderne de cazan cu tevi in colectoare, care asigura

indici economici ridicati este cazanul din panouri convective (fig 3.25).

Fig. 3.25 Cazan cu panouri convective

Doi din peretii cazanului recuperator sunt realizati sub forma de pereti

membrana avand tevi colectoare verticale. Din colectoare pornesc tevi care

realizeaza panourile convective. Pentru a se asigura densitate mare de fascicule,

panourile pornesc alternant din colectoarele ce se gasesc pe peretii opusi, fiind

decalate cu jumatate de pas. Dimensiunile uzuale pentru tevile din panouri sunt:

Ø25x3; Ø28x3; Ø32x3 iar pentu tevile colectoare Ø45x3; Ø50x3; Ø60x3.

Colectoarele verticale se unesc in colectoare transversale (orizontale)

principale cu dimensiuni mai mari la crcuitul pompelor.

Purificarea gazelor de arderePentru evitarea poluarii mediului inconjurator la arderea deseurilor

menajere trebuie acordata o atentie deosebita continutului de praf si substante

chimice deversate in atmosfera.

Cantitatea de praf si cenusa in gazele care parasesc schimbatorul de

caldura la temperatura de 250-300˚C este in general de 1÷25 g/m3 iar in gazele

brute care ies din instalatia de ardere poate ajunge si la 40g/m3. Nu trebuie

91


neglijat nici faptul ca de particulele de praf pot sa se lipeasca si materii organice

cancerigene precum si cloruri de metale.

In afara prafului, gazele de ardere contin in cantitati variabile si alte

substante poluante ca: SO2 500÷1000 mg/m3; oxizi de azot 150÷1000mg/m3;

HCl 150÷1500mg/m3; HF 1÷5 mg/m3.

Sursa principala a emisiei de HCl si HF o constituie prezenta in deseurile

menajere a clorurii de vinil (PVC) respectiv a politetrafluoretilenei si a altor

materiale plastice fluorurate.

Pentru reducerea continutului de praf si cenusa din gazele de ardere sunt

folosite in aceeasi masura atat procedee de curatire uscata, cat si umede.

Alegerea procedeului depinde de capacitatea instalatiei de ardere, de cantitatea

de praf continuta, de distributia dimensiunilor particulelor de praf, viteza si

temperatura gazelor.

La instalatiile de ardere de capacitate mica sunt utilizate separatoare

mecanice uscate (cicloane) si spalarea umeda.

La instalatia de capacitate mare se folosesc echipamente de curatare

electrica uscata (electrofiltre).

Materialele poluante din gazele de ardere pot fi retinute foarte bine prin

diferite procedee umede (spalator Venturi, pulverizatoare apa, flotare prin apa).

La utilizarea acestor procedee trebuie luat in consideratie si faptul ca prin

spalare se obtine o apa poluata care la randul ei trebuie tratata, ceea ce necesita

alte instalaţii.

Cosuri de fum

Gazele de ardere ajung in straturile superioare ale atmosferei prin cosuri

de fum cu inaltimea de 100÷150m, care depinde de directia si viteza vanturilor

dominante, de gradul de poluare a gazelor evacuate, de valoarea admisibila sau

impusa a emisiei poluante.

In caz de necesitate tirajul este marit cu ajutorul unor ventilatoare.

Tratarea si valorificarea zgurii cenusii

92


Zgura si cenusa evacuata din instalatiile de ardere sunt eliminate in

general prin procedee umede. Esenta acestor procedee consta in faptul ca zgura,

cu ajutorul unui lant de transport, ajunge intr-un bazin cu apa, unde se raceste.

Avantajul procedeului consta in aceea ca se poate preveni arderea in continuare,

nesupravegheata a zgurii cat si degajarea prafului.

Dezavantajul consta in consumul mare de apa necesara pentru racire,

cimentare si solidificare.

Zgura se transporta in locul de depozitare definitiva sau se valorifica

pentru diferite scopuri.

Modul cel mai rational de utilizare a zgurii este valorificarea ei la

constructia de drumuri sau ca material de constructii.

Statiile de incinerare a deseurilor menajere trebuie sa cuprinda si

urmatoarele instalatii si utilitati auxiliare:

- retele de apa si canalizare;

- retele de drumuri;

- instalatii sanitare si grup social;

- statii de epurare.

93

Documents

Cap 3