Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Wykorzystanie odpadów do produkcji biogazu
27.02.2011

Odpady oznaczają każdą substancję lub przedmiot należący do jednej z kategorii określonej w załączniku nr 1 do ustawy, których posiadacz pozbywa się, zamierza się pozbyć lub do ich pozbycia jest zobowiązany. / To wszystkie przedmioty / substancje niebędące ściekami, nie przydatne w miejscu / czasie, w którym powstały. [Ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r. (DzU z dnia 20 czerwca 2001 r. Nr 62 poz. 628)]

 

Główne wytyczne w ustawie o odpadach:

Gospodarkę odpadami regulują 4 ustawy: prawo ochrony środowiska (ustawa z dnia 27.04.2001), ustawa o odpadach (17.04.2001), ustawa o opakowaniach i odpadach opakowaniowych (27.04.2001), ustawa o obowiązkach postępowania w zakresie gospodarki niektórymi odpadami oraz o opłacie produktowej i opłacie depozytowej (11.05,2001)

Ustawa o utrzymaniu czystości, porządku w gminach

Ustawa jest aktem prawnym, który określi ramy postępowania. Nie określa sposobów postępowania. Ustawa o odpadach obowiązuje wraz z 33 aktami wykonawczymi.

  • Podstawowe definicje
  • Hierarchia
  • Obowiązki uzyskania zezwolenia na wytwarzanie odpadów
  • Odpowiedzialność za przekazane odpady
  • Postępowanie z odpadami niebezpiecznymi
  • Obowiązek wykorzystania odpadów jako surowców wtórnych
  • Postępowanie z opakowaniami po substancjach trujących
  • Zakaz spalania odpadów na powierzchni Ziemi oraz poza obiektami i urządzeniami technicznymi przeznaczonymi do tego celu
  • Składowanie odpadów
  • Opłaty i kary za składowanie odpadów
  • Międzynarodowy obrót odpadami
  • Przepisy karne
  • Przepisy przejściowe

 

Grupy odpadów w zależności od źródła ich powstawania:

Jest 20 takich grup (w każdej z nich są podpunkty szczegółowe), np.:

- 01 odpady powstałe przy poszukiwaniu, wydobyciu i wzbogacaniu rud oraz innych surowców mineralnych

- 02 odpady z rolnictwa, sadownictwa, hodowli, rybołówstwa, leśnictwa oraz przetwórstwa żywności

- 03 odpady z p[przetwórstwa drewna oraz produkcji papieru, tektury, masy

- 14 odpady rozpuszczalników organicznych

- 17 odpady z budowy, remontów, demontażu obiektów budowlanych oraz drogowych

 

Których odpadów powstaje najwięcej?

Najwięcej jest odpadów przemysłowych; w Polsce ponad 100 mln ton rocznie

Ilości gromadzonych odpadów

Odpady przemysłowe ponad 100 mln ton/rok

Odpady komunalne 10 mln ton / rok

Odpady ściekowe 2 mln ton / rok

Odpady niebezpieczne 5 mln ton / rok

 

 

Wykorzystanie odpadów przemysłowych w Polsce:

- odpady górnicze z kopalni i zakładów przeróbczych w ilości 56,1 mln ton, z czego wykorzystano 63,8%

- odpady poflotacyjne z przemysłu metali nieżelaznych, siarkowego, barytowego, węglowego oraz mechanicznego oczyszczania wód kopalnianych w ilości 19,1 mln ton, z czego wykorzystano 32%

- popioły lotne z elektrowni, elektrociepłowni oraz kotłowni w ilości 20,6 mln ton, z czego wykorzystano 64,3%

- wytwarzanie kompostu

- ujmowanie i wykorzystanie do celów energetycznych gazu wysypiskowego (produkcja energii elektrycznej)

- wyselekcjonowanie w systemie zbiórki i segregacji składników o charakterze surowców wtórnych tj.: papier, makulatura, opakowania szklane, stłuczka szklana, metale żelazne i nieżelazne, tworzywa sztuczne.

Średnio w kraju wykorzystanie surowców wyspecjalizowanych z odpadów komunalnych nie przekracza 0,5% ogólnej masy usuwanych odpadów.

 

Odzyskiwanie – oznacza, że materiał stanowiący dany składnik odpadów jest wykorzystywany przez obróbkę wstępną i obróbkę właściwą w wyniku czego otrzymuje się ten sam materiał, ale może mieć inną formę, służyć do innego celu.

Przykładami odzyskiwania materiałów są: papier i tektura, stłuczka szklana, metale żelazne i nieżelazne, gruz budowlany oraz niektóre tworzywa sztuczne. Najpowszechniej tą formę wykorzystania odpadów stosuje się dla odpadów z papieru i stłuczki szklanej.

 

Przekształcenieoznacza zmianę komponentu; w trakcie przekształcania pojawia się nowy produkt. Kompostowanie, fermentacja beztlenowa, odzysk biogazu z wysypisk, spalanie to niektóre przykłady przekształcania odpadów.

Kompost może być użyty w ogrodnictwie i rolnictwie

 

Kompostowanie –jest metodą przeróbki odpadów bazującą na naturalnych procesach biochemicznych, jakie zachodzą w glebie. W sztucznie stworzonych warunkach w kompostowniach możliwe jest zintegrowanie tych procesów i stosunkowo szybkie przekształcenie odpadowej mieszaniny organicznych substancji w nawóz organiczny – kompost z wydzieleniem jako ubocznych substancji odpowiednich gazów. Istotną rolę w unieszkodliwianiu odpadów kompostowania odgrywają procesy mineralizacji i humifikacji.

 

Procesom rozkładu substancji organicznych z udziałem tlenu towarzyszy wydzielenie ciepła, a w efekcie masę przerabianego materiału ogrzewa się do temperatury, jaka tolerują jedynie organizmy termofilne, cenne dla dalszych stadiów kompostowania, giną natomiast organizmy chorobotwórcze i nasiona chwastów.

 

W efekcie procesu kompostowania otrzymuje się materiał stabilny, unieszkodliwiony pod względem sanitarno-epidemiologicznym, stanowiący cenny nawóz organiczny, zasobny w substancje organiczne i niezbędne składniki odżywcze dla roślin.

 

Działanie biostabilizatora:

Najważniejszym elementem technologicznym tego systemu jest bioreaktor mocy zwany biostabilizatorem. W reaktorze tym przebiegają procesy i operacje pozwalające na przygotowanie odpadów do kompostowania w wymienionych wyżej warunkach naturalnych lub sztucznych. Wprowadzony do biostabilizatora strumień zmieszanych odpadów ulega w nim selektywnemu rozdrobnieniu (głównie składniki zawierające czystą substancję organiczną) i homogenizacji. Ponadto zapoczątkowane zostają procesy biochemiczne, mineralizacja i nitryfikacja.

W nowej generacji biostabilizatorów średni czas przebywania odpadów wynosi 30-36 godzin, biostabilizator działa w sposób ciągły. Polega to na tym, że załadunek odpadów odbywa się równocześnie z częściowym rozładunkiem. Następuje zatem tylko częściowa wymiana materiału, co stwarza korzystne warunki dla przebiegu procesów biochemicznych w komorze biostabilizatora.

 

Składowiska odpadów komunalnych:

Składowanie odpadów na wysypiskach jest najstarszą i do dzisiaj najbardziej rozpowszechnioną metodą unieszkodliwiania odpadów stałych. Przy zachowaniu odpowiednich reżimów technologicznych można bezpiecznie składować zarówno odpady komunalne, jak i odpady przemysłowe (w tym niebezpieczne).

Współczesne wymogi ochrony środowiska oraz sanitarne narzucają konieczność budowy i eksploatacji wysypiska w sposób ograniczający do minimum emisję zanieczyszczeń. Z tego też względu nastąpiła zdecydowana zmiana w podejściu do wyboru miejsca wysypiska i warunków jego budowy.

Pierwotnie wystarczyło wyznaczenie odpowiedniego terenu, ewentualne ogrodzenie go i przystąpienie do składowania odpadów. Obecne wymagania powodują, że wysypisko jest obiektem inżynieryjnym o stosunkowo dużym nasyceniu uzbrojenia i wyposażenia technologicznego.

Składowanie odpadów może odbywać się na składowisku odpadów, które posiada decyzję o warunkach zabudowy, zagospodarowania terenu oraz pozwolenia na budowę.

Odpady składowane na składowisku musza być segregowane.

Przy planowaniu i budowie wysypisk należy uwzględnić obszar ich uciążliwego oddziaływania na otoczenie i na środowisko naturalne. W strefie tej z konieczności powinno być ograniczone użytkowanie terenu (m.in. powinien być zakaz stawiania nowych budynków mieszkalnych, uprawy roślin przeznaczonych do surowego pożywania, prowadzenia wypasu bydła oraz zbioru runa leśnego).

Odpady na składowisku musza być sortowane.

 

Mikroorganizmy biorące udział w procesie powstawania gazu wysypiskowego:

Mikroorganizmy biorące udział w procesach fermentacyjnych znajdują się w odpadach lub glebie przylegającej do wysypiska. Są to głównie bakterie (tlenowe i beztlenowe) i grzyby, w pierwszej fazie fermentacji występują mikroorganizmy produkujące kwasy lotne. Należą one do bakterii fakultatywnych, chociaż spotyka się tu również rzeczywiste beztlenowce. Do najczęściej występujących należy: Aerobacter, Alcaligeres, Clostridium, Escherichia, Pseudomonas. Bakterie tej grupy są stosunkowo mało podatne na wpływ temperatury i zmiany odczynu pH. Rozmnażają się o wiele szybciej niż bakterie metanowe, czas ich generacji trwa kilka minut.

Bakterie produkujące metan należą do obligatoryjnych beztlenowców, są one bardzo czułe na zmiany fizykochemiczne środowiska (w tym głównie pH). Każdy gatunek bakterii metanowych jest ściśle wyspecjalizowany i bierze udział w rozkładzie wąskiej grupy związków chemicznych, produktów pierwszej fazy rozkładu. Czas generacji bakterii metanowych wynosi 2-5 dni. Podczas fermentacji beztlenowej ok. 95% podatnych na rozkład substancji organicznych ulega katabolizmowi do produktów gazowych (głównie CH4 i CO2) oraz prostych związków ustabilizowanych chemicznie.

 W zależności od temperatury wysypiska aktywne są różnego rodzaju bakterie, które z tego punktu widzenia można podzielić na:

- psychrofilne (12-18oC)

- mezofilne (25-40oC) ( dominujące)

- termofilne (55-65oC)

 

Które odpady są najlepsze do produkcji biogazu?

 

Surowcem do produkcji biogazu mogą być prawie wszystkie organiczne odpady produkcji rolniczej, szczególnie podatne na rozkład są odchody zwierzęce w postaci gnojowicy i obornika.

 

Wytwarzanie gazu wysypiskowego w czasie:

- na początku przez pierwsze dwa tygodnie: faza tlenowa (tlen i azot); procesy tlenowe

Tlen jest używany cały czas

- po dwóch tygodniach zaczyna się proces beztlenowy, tworzy się dwutlenek węgla i osiąga maksimum po około 2 miesiącach; zaczyna się również wytwarzanie wodoru, ilość azotu spada gwałtownie (fermentacja kwasowa  produkty CO2 i H2); wodór zanika po dwóch miesiącach

- po fermentacji kwasowej zaczyna się faza metanowa niestabilna  CH4 wzrasta aż do momentu gdy ilość się stabilizuje ( po około 2 latach)  fermentacja metanowa stabilna

 

Wykorzystanie biogazu w Polsce:

Biogaz o dużej zawartości metanu (ok.40%) może być wykorzystany do celów użytkowych, głównie do celów energetycznych lub w innych procesach technologicznych. Typowe przykłady wykorzystania obejmują:

- produkcję energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach

- produkcję energii cieplnej w przystosowanych kotłach gazowych

- produkcję energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych

- dostarczanie gazu wysypiskowego do sieci gazowej

- wykorzystanie gazu jako paliwa do silników trakcyjnych

- wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcji metanolu

 

Koszty eksploatacji wysypisk

 

- nakłady poniesione na pracę maszyn stanowiących technologiczne wyposażenie wysypiska

- płace pracowników

- koszty pozyskania materiałów na warstwy izolacyjne

- koszty energii elektrycznej

- koszty ogrzewania

- koszty unieszkodliwiania odcieków (koszty przyjęcia na oczyszczalnie)

- koszty warsztatowe

 

  • Dlaczego wysypiska po zakończeniu eksploatacji są uciążliwe dla otoczenia?

 

Pozostawienie po zakończeniu eksploatacji nie zrekultywowane składowiska mogą przez długie lata stanowić uciążliwość dla otoczenia. Wody podziemne i powierzchniowe mogą być zanieczyszczone wypłukanymi ze złoża odpadów substancjami, będącymi produktami przemian biologicznych. Powietrze też jest zanieczyszczone. Czystość powietrza atmosferycznego może być zagrożona poprzez możliwą emisję aerozoli bakteryjnych oraz pylenia. Obiekty, na których składane były odpady zawierające duże ilości substancji organicznych mogą stanowić zagrożenie wywołujące emisję gazu wysypiskowego.

Cztery rodzaje zagrożeń dla otoczenia:

- niebezpieczeństwo wybuchu CH4

- obciążenie atmosfery substancjami szkodliwymi

- uciążliwość zapachu

- szkody wegetacyjne spowodowane przez migrację CH4.

 

Rekultywacja biologiczna wysypisk:

- natychmiastowe stworzenie możliwości wegetacji (stworzenie odpowiednich siedlisk – warstwy glebotwórczej) dla roślin które stanowić będą podstawową ochronę obiektu

- stabilizacja warstwy glebotwórczej oraz zabezpieczenie jej przed erozją wodną i wietrzną  z równoczesnym nadaniem terenom odpowiedniej waloryzacji estetyczno-widokowych

- inicjowanie i stymulowanie procesów glebotwórczych

- zapobieganie przemywaniu odpadów przez wchłanianie wód opadowych w strefie korzeniowej roślin

- zwiększenie parowania tlenowego

- ograniczenie spływu powierzchniowego ze skarp nasypu

Cele te są zrealizowane poprzez wykonywanie warstwy (okrywy) glebotwórczej oraz poprzez odpowiednią zabudowę roślinną.

 

red. Blanka Majda 

KOMENTARZE
news

<Maj 2024>

pnwtśrczptsbnd
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
2
Newsletter