Müller Melinda Környezettan BSc

Témavezető: Szabó Csaba, Ph.D.

Konzulens: Völgyesi Péter, doktorandusz

Budapest, 2012. június 25.

VÁZLAT

• Hulladékgazdálkodás

• A hulladékégetés általános európai jellemzése

• A Fővárosi Hulladékhasznosító Mű

• Hulladékégetői pernyék és felhasználása

• Hulladékégetői salakok és felhasználása

• Összefoglalás

HULLADÉKGAZDÁLKODÁS

• Mi a hulladék? Hulladéknak minősül „az az anyag (elhasznált termék, maradvány, kiválasztott szennyező anyag, szennyezett, kitermelt föld), amely az ember termelő-fogyasztó tevékenysége folyamán keletkezik és amelyet az adott műszaki, gazdasági, társadalmi feltételek mellett tulajdonosa sem felhasználni, sem értékesíteni nem tud, illetve nem kíván, és ezért kezeléséről – a környezet szennyezésének a megelőzése érdekében – gondoskodni kell” (Környezetvédelmi Lexikon, 2002).

•Fel nem használt nyersanyag!

Hulladékpiramis

A HULLADÉKÉGETÉS ÁLTALÁNOS EURÓPAI JELLEMZÉSE I.

• 20-30 % salak és 1-2 % pernye

• Települési szilárd hulladék (TSZH) kezelésben az égetés aránya eltérő

• EU-15: 200 millió tonna TSZH/év

• Kiépített kapacitás 50 millió tonna TSZH/év

• Legnagyobb mértékű alkalmazás: - Hollandia: 76 % - Dánia: 65 % - Luxemburg: 48 %

• Legtöbb hulladékégető üzem: - Franciaország: 210 TSZH - Németország: 59 TSZH - Olaszország és Dánia: 32 TSZH

• Magyarország TSZH ~8 % Fővárosi Hulladékhasznosító Mű

Babcsány et al. (2008)

A HULLADÉKÉGETÉS ÁLTALÁNOS EURÓPAI JELLEMZÉSE II.

Technológia

Jellemző alkalmazási tartomány

egy berendezés egységre

(tonna/nap)

Mozgó rostély 120-720

Fluidágy 36-200

Forgódobos kemence 10-350

Moduláris 1-75

Pirolízis 1-100

Gázosítás 250-500

Babcsány et al., 2008

• 1,2 millió fő évi 420.000 t hulladékát hasznosítja

• Hő és áram (Káposztásmegyer)

Az égetőmű Pernye

Salak • ~75 cm vastag lerakódás a kazán falán

• Leállás és tisztítás ~75 naponta

FŐVÁROSI HULLADÉKHASZNOSÍTÓ MŰ

www.fkf.hu

Lerakódás a kazán falán

HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA

Hét különböző kutatás során elemzett TSZH-t égető üzemek pernyéinek átlagos oxidos összetétele m/m %-ban az egyes szerzőket számmal jelöltem (1: Alba et al. (1997), 2: Cheng es Chen (2004), 3: Pan et al. (2008), 4: Andreola et al. (2008), 5: Haiying et al (2007), 6: Gines et al. (2009), 7: Yang et al (2009)

HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA

Ország

Elem Dánia (1) USA (2) Kína (3)

Ag 31–95 ND–700 N/A

As 31–95 15–751 N/A

Ba 920–1.800 88–9.001 N/A

Cd 250–450 5–2211 25,50

Co 29–69 2.3–1.671 N/A

Cr 140–530 21–1.901 118

Cu 860–1.400 187–2.381 313

Hg 0,8–7 0.9–73 52

Mn 0,8–1,7 171–8.500 N/A

Ni 95–240 10–1.970 60,80

Pb 7.400–19.000 200–2.600 1.496

Se 6,1–31 0,48–16 N/A

Zn 19.000–41.000 2.800–152.000 4.386

Sn 1.400–1.900 N/A N/A

Sr 80–250 N/A N/A

V 32–150 N/A N/A

Három különböző ország (Dánia, USA, Kína) hulladékégetői pernye nehézelem tartalma mg/kg-ban megadva 1: Hjelmar, 1996; 2: Waste and Recycled Materials Use in the Transportation Industry, In National Cooperative Highway Research Programm Washington DC USA 2000; 3: Youcai,. et al. 2002; in Lam et al. 2010)

HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA

A pernye Cl tartalma (mg/kg) 1: Pan, et al. (2008) 2: Andreola, et al. (2008) 3: Gines, et al. (2009) 4: Yang, et al. (2009) 5: Wu, és Ting, (2006) in. Lam et al. (2010)

Füstgáztisztítás

Ország Kína

(1)

Olaszország

(2)

Spanyolország

(3) D-Kína (4)

Kína

(5)

Cl (mg/kg) 5749 8670 83800 103200 157200

HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK ELŐKÉSZÍTÉSE

• Szétválasztás

• Átmosás

• Kilúgozás

• Elektrokémiai elválasztás

• Szilárdítás/Stabilizáció (S/S)

• Termikus eljárások

• Vitrifikálás: 1300-1500 °C

• Szinterezés: 1100-1140 °C

HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK FELHASZNÁLÁSA

• Legfőbb alkotóelemek: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3

• Portland cementtel nagyban egyező összetétel

• Cementipari nyersanyag felhasználás akár 50 %-ban

kiváltható

• Taiwan

• Hollandia

• Dánia

HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA

Három különböző salak (Kína, Olaszország, Spanyolország) főelem összetétele oxidos formában m/m%-ban Pan, et al. (2008), Andreola, et. al. (2008), Gines, et. al. (2009) in. Lam et. al. (2010)

HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA

Ország

Nehézelem

Dánia (1) USA (2)

Ag 4,1–14 2–38

As 19–80 1,3–45

Ba 900–2700 47–2000

Cd 1,4–40 0,3–61

Co <10–40 22–706

Cr 230–600 13–1400

Cu 900–4800 80–10700

Hg <0,01–3 0,003–2

Mn <0,7–1,7 50–3100

Ni 60–190 9–430

Pb 1300–5400 98–6,500

Se 0,6–8 ND–3,4

Zn 1800–6200 200–12400

Sn <100–1300 N/A

Sr 170–350 N/A

V 36–90 N/A

A TSZH salakokban jelenlévő nehézelemek mg/kg-ban megadva 1: Hjelmar O. (1996); Waste and Recycled Materials Use in the Transportation Industry (2000) The Research on the Utilization of MSWI Residues (II) (2004) in Lam et al. (2010)

HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA

Ország Kína (1) Spanyolország (2) Olaszország (3)

Cl (mg/kg) 2876 2300 1670

Három TSZH égetőműi salak Cl tartalma 1: Pan et al. (2008) 2: Forteza, et al. (2004) 3: Andreola, et al. (2008) in Lam (2010)

SALAKOK ELŐKÉSZÍTÉSE

• Nedves kezelés

• Vizes vagy savas mosás

- legfinomabb frakció leválasztása

• Termikus kezelés

• Plazmaíves üvegesítés 1400-1500 °C - minimális kilúgozhatóság

- azonnal felhasználható

• Egyéb eljárás • salak pihentetése, szitálása, zúzása

HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK FELHASZNÁLÁSA

• Európában 1960-as évek óta - töltésanyagként - kötőanyag nélküli burkolatalapként • cement nyersliszthez adagolás

- QCF (quality control fraction) érték minimum 70 % felett - Pan és munkatársai kísérleteiben QCF érték 100 % körüli

• Cl tartalom 100 ppm alatti legyen - szinterezés után 36,9 ppm volt a salak hozzáadásával készült

• pernyés salak felhasználása - jó teherbírású töltések - ideiglenes parkolók • salakban levő nagyobb szemcsék felhasználása - betonokhoz - alaprétegként - alapréteg alatti kavicságyhoz részben vagy egészben

ÖSSZEFOGLALÁS

• Megfelelő hulladékgazdálkodás

• Korszerű hulladékégetés

• Keletkezett másodnyersanyagok

megfelelő és felelősségteljes kezelése

• Építőipari másodnyersanyagok

http://www.greenfo.hu/uploads/kepek/55/5587/cikk.jpg

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

Köszönöm a támogatást! Szabó Csaba (PhD) – Témavezető Völgyesi Péter – Konzulens Sőregi László – RHM üzemvezető Sőregi Ildikó – RHM környezetvédelmi mérnök Berta Márton – LRG Udvari Beatrix – LRG Továbbá köszönöm az LRG valamennyi tagjának a segítségét és a családomnak a folyamatos támogatást!

Ország

Települési szilárd hulladék (TSZH)

Becsült összes keletkezett TSZH

(106 t) Év

Lerakott % (vagy mennyiség

106 t)

Elégetett % (vagy mennyiség

106 t)

Ausztria 1,32 1999 51 35

Belgium 4,85 1997 42 35

Dánia 2,77 1996 15 65

Finnország 0,98 1997 77 2

Francia ország 48,5 2000 55 26

Németország 45 2000 30 29

Görögország 3,20 1993 93 0

Írország 1,80 1998 100 0

Olaszország 25,40 1995 85 8

Luxemburg 0,30 1995 24 48

Portugália 4,6 2002 71 20

Spanyolország 17 1997 85 10

Svédország 3,80 1999 24

(0,92)

38

(1,44)

Hollandia 10,2 2002 11 76

Egyesült Királyság 27,2 1999 85 6

EU-15 összes 196,92

Babcsány et al., 2008

Ország TSZH égetők száma Kapacitás Mt/év Ausztria 5 0,5

Belgium 17 2,4

Dánia 32 2,7

Finnország 1 0,07

Franciaország 210 11,748

Németország 59 13,4

Görögország 0 -

Írország 0 -

Olaszország 32 1,71

Luxemburg 1 0,15

Portugália 3 1,2

Spanyolország 9 1,13

Svédország 30 2,5

Hollandia 11 5,3

Egyesült Királyság 17 2,97

Norvégia 11 0,65

Svájc 26 3,29

Összesen 467 49,7

Babcsány et al., 2008

HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK ÉS PERNYÉK FIZIKAI ÉS KÉMIAI

TULAJDONSÁGAI

A salakok legfontosabb fizikai és kémiai tulajdonságai

Fizikai tulajdonságok • szemcseméret eloszlás • nedvességtartalom • ömlesztett sűrűség • nyomószilárdság • permeabilitás • porozitás

Kémiai tulajdonságok • kémiai összetétel • izzítási veszteség • nehéz elemek mennyisége és kimosódásuk • szerves alkotók • klórtartalom

Átlagos főelem összetétel: Si, Ca, Al, Fe, Mg, K, Na, Cl

Gázosítás: • szerves anyagok részleges elégése gázok szabadulnak fel, • nyersanyagként vagy tüzelőanyagként hasznosíthatók • számos különböző folyamat: TSZH, bizonyos veszélyes hulladék típusok, szárított szennyvíziszap Fluidágy: • tűztere függőleges henger alakú • kemence aljában, inert anyagból (pl. homok, hamu) álló réteg • rostélyon átfújt levegőáram • elégetendő hulladékot felülről vagy oldalról folyamatosan adagolják a fluidizált homokágyba. • alkalmazás: a finom eloszlású hulladékok, pl. hulladékból előkezeléssel kinyert másodlagos tüzelőanyag (RDF) és szennyvíziszapok égetésére.

Pirolízis: • gyűjtőfogalom • oxigénmentes körülmények közt végzett gáztalanítás • pirolízis gázok és szilárd (pirolízis-) koksz keletkezik. • pirolízis gáz fűtőértéke TSZH-ból 5 és 15 MJ/m3 • tüzelőanyag fűtőértéke 15 és 30 MJ/m3 • lépései: - kokszosítás (svélezés): Gáz elállítása a hulladék illékony részecskéiből, 400- 600C°-on - pirolízis: hulladék szerves molekuláinak hőbontása 500-800C°-on, melynek eredményeként gáznemű és szilárd frakció jön létre - kigázosítás: a pirolízis-kokszban maradó szén átalakítása folyamatgázzá 800-1000C°-on, gázosodást segít anyag (pl. levegő vagy gáz) jelenlétében égetés: a kapcsolódó technológiától függően a gázt és a pirolízis kokszot tűztérben elégetik.

Moduláris rendszerek: • szelektív hulladék égetés • kisebb létesítményekben • bizonyos előkezelésben részesült hulladékok célzott elégetését végzik (TSZH, nem veszélyes ipari hulladékok, stb.) • részben pirolitikus rendszer

Forgódobos kemence: • szinte bármilyen hulladék égethető • szennyvíziszapok, kórházi hulladékok • működési hőmérséklet 500 - 1450°C