Obrada i Zbrinjavanje Otpada
April 4, 2019 | Author: Aldin Luşija | Category: N/A
Short Description
Download Obrada i Zbrinjavanje Otpada...
Description
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:1 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
POSTUPCI OBRADE I ZBRINJAVANJA OTPADA Zavisno o vrsti i svojstvima otpada, mogući su sljedeći postupci njegove obrade odnosno zbrinjavanja:
Recikliranje
Spaljivanje - s rekuperacijom energije en ergije - bez rekuperacije energije
Piroliza
Konverzija u gorivo proizvedeno iz otpada
Biološka obrada - anaerobna biološka obrada - aerobna biološka obrada - mehaničko-biološka obrada
Odlaganje na deponiju („ landfilling“) - sa proizvodnjom bioplina - bez proizvodnje bioplina
Postupci obrade / zbrinjavnja otpada MOGUĆNOSTI OBRADE / ZBRINJAVANJA ZBRINJAVANJA
VRSTA OTPADA
Recikliranje
Spaljivanje
Piroliza
Gorivo iz otpada
Biološka obrada
Odlaganje (deponij)
Komunalni Industrijski Industr ijski Poljoprivredni Poljopriv redni Bolnički Grañevinski Grañevinsk i Pepeo i mulj Opasni
DA DA NE NE NE NE NE
DA DA DA DA NE NE DA
DA DA DA DA NE NE DA
DA NE DA NE NE NE NE
DA NE DA NE NE NE NE
DA DA DA NE DA DA NE
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:2 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
RECIKLIRANJE
Veliki dio otpada, a posebno komunalnoga, pogodan je za recikliranje. Tipičan sastav gradskoga komunalnog otpada pokazuje: 30 – 40 % otpada može se reciklirati, 25 – 30 % otpada može se kompostirati
Aluminijske Aluminijske limenke - Vrlo su pogodne p ogodne za recikliranje zbog relativno visoke cijene aluminija; - Udio alumiijske ambalaže u stalnom je porastu; - Udio aluminja u komunalnom otpadu razvijenih zemalja iznosi oko 1%. •
Papir i karton - Papir i karton čine prosječno 30 do 40 % komunalna ko munalna otpada; - Recikliranje papira i kartona posebno je značajno za zemlje koje su siromašne drvnim sirovinama (šumama); •
- Primjeri: Danska cjelokupni valoviti karton za pakiranje osigurava iz reciklirana papira; Taiwan, gdje je cijena drva kao sirovine vrlo visoka, uvozi reciklirani papir iz nekih nekih dijelova SAD-a.
• Staklo
- Staklo je vrlo pogodan materijal za recikliranje; - Staklo čini udio 5 -10 % komunalna otpada; - Reciklirano staklo može se koristiti za mnoge sekundarne namjene; - Recikliranjem stakla postižu se velike uštede energije.
Plastika - Plastika najvećim dijelom nije bio-razgradiva i vrlo nepogodna za odlaganje; - Reciklirana plastika može se koristiti za brojne sekundarne namjene; - Praktično, sve vrste plastike pl astike pogodne su za recikliranje (PVC, LDPE, PP,PS). •
Razni drugi materijali - Baterije, elektronički sklopovi (računala), akumulatori, tekstil, dijelovi su otpada koji se može učinkovito reciklirati. •
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:3 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
SPALJIVANJE
Spaljivanje otpada spada u termičku obradu – ubrzanu kemijskofizikalnu razgradnju pod djelovanjem topline i to: - uz rekuperaciju energije (proizvodnja toplinske i električne energije), - bez rekuperacije energije (spalionice, incineratori). Prednosti spaljivanja: - velika redukcija obujma ostatka obrade (preko 90 %), - manji utjacaj na okoliš u odnosu na odlaganje neobrañena otpada i u odnosu na biološku obradu, - djelomična kompenzacija troškova proizvodnjom energije. Nedostaci spaljivanja: - relativno visoki troškovi investicija, - emisija štetnih tvari putem dimnih plinova u atmosferu. Potencijalni problemi spaljivanja otpada - porast udjela plastičnoga otpada, a zbog toga i opasnost od emisije vrlo opasnih spojeva ( dioksina, furana); - sve stroži propisi o graničnim vrijednostima emisija u dimnim plinovima, a zbog toga sve složenija i skuplja sku plja postrojenja. Općenito - U ukupnoj obradi komunalna otpada u razvijenim zemljama, cca 70 % otpada na termičku obradu; - Oko 90 % ukupnih svjetskih kapaciteta ureñaja za spaljivanje otpada izgrañeno je u razvijenim zemljama (EU, SAD, Japan); 1905. godine izgrañeno je prvo postrojenje za spaljivanje gradskoga smeća u Rijeci uz proizvodnju energije (pare) za pogon pumpe za snabdijevanje gradske pitke vode!!!
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:4 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
Termokemijske osnove izgaranja
Termokemijske reakcije spaljivanja otpada u osnovi su iste kao kod izgaranja konvencionalnih goriva; zavisno o tome da li se radi o spaljivanju (izgaranju) krutoga, tekućega ili plinovita opada (goriva). Izgaranje je egzotermna reakcija u kojoj se oslobaña kemijska energija iz gorivih tvari što se predaje produktima izgaranja kojima se na taj način povećava unutrašnja energija odnosno njihova temperatura. Proces izgaranja čine reakcije različitih gorivih tvari, koje se sastoje najvećim dijelom iz ugljika (C) i vodika (H), s kisikom koji se dovodi zrakom, pri čemu kao produkti izgaranja nastaju dimni plinovi i pepeo. Zavisno o uvjetima izgaranja, ono može bit potpuno, kada svi gorivi sastojci u potpunosti oksidiraju, ili nepotpuno, kada u produktima izgaranja ima tvari (CO, CmHn) koje mogu još dalje osidirati. Uzrok nepotpuna izgaranja može biti nedovoljna količina zraka, nedovoljno miješanje gorive tvari sa zrakom ili prekratko vrijeme reakcije. Za proces izgaranja vrijedi zakon o održanju mase, a reakcije oksidacije zbivaju se prema stehiometrijskim jednadžbama. Kod spaljivanja krutog otpada, slično kao kod izgaranja krutog goriva, postoje četiri faze procesa kojima mora biti prilagoñena konstrukcija ložišta: - sušenje, - isplinjavanje, - izgaranje, - dogorijevanje.
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:5 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
Stehiometrijske jednadžbe izgaranja
Ako se poznaje elementarni sastav otpada, za njegovo spaljivanje mogu se koristiti iste stehiometrijske stehiometrijske jednadžbe kao za izgaranje goriva, goriva, ovisno o tome da li se radi o krutom, tekućem ili plinovitom otpadu (vidi poglavlje 3). Temeljem poznatoga sastava odreñuje se potrebna količina zraka za spaljivanje, kao i količina te sastav produkata (dimnih plinova) izgaranja.
Koeficijent viška zraka za izgaranje: λ=
Vzr Vzr , min
Veličina koeficijenta viška zraka za izgaranje zavisi od: - vrsti otpada (goriva) - pripremi otpada (goriva) - konstrukciji ložišta odnosno komore izgaranja - izvedbi ureñaja za izgaranje VRSTA OTPADA I UREðAJA ZA SPALJIVANJE SPALJIV ANJE - Kruti otpad, pokretna ravna ili kosa rešetka - Kruti otpad, spaljivanje u rotacijskoj peći - Tekući otpad - Plinoviti otpad
λ 1,5 – 2,0 1,8 - 2,2 1,2 – 1,4 1,1 - 1,2
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:6 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
Kada nije poznat detaljan sastav otpada, za odreñivanje potrebne količine zraka i dimnih di mnih plinova mogu se koristiti sljedeći dijagrami. ) g k /
3 N
Donja toplinska vrijednost krutog otpada Hd (kJ/kg)
m ( l p V a v o n i l p h i n m i d a n i č i l o k a n p u k u i n i m , r z V a k a r z a n i č i l o k . n i M
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:7 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
) a v i r o g g k /
3 N
m ( l p V a v o n i l p h i n m i d a n i č i l o k a n p u k u i n i m , r z V a k a r z a n i č i l o k . n i M
Donja toplinska vrijednost tekućeg otpada Hd (kJ/kg)
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:8 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
) a v i r o g
3 N
m / 3 N
Donja toplinska vrijednost plinovita otpada Hd (kJ/mN3)
m ( l p V a v o n i l p h i n m i d a n i č i l o k a n p u k u i n i m , r z V a k a r z a n i č i l o k . n i M
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:9 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
Emisija štetnih tvari kod spaljivanja otpada
Tipični štetni sastojci koji se emitiraju iz procesa izgaranja -
komunalna otpada putem dimnih plinova jesu: čestice SO2,HCl, HF, CO, NOx pare Hg, Ni, As, Pb, Cr, Cu, Mn
Maksimalno dozvoljene koncentracije (MDK) tvari koje se emitiraju i sustava za termičku obradu otpada (mg/m 3)*** PARAMETAR Prašina (čestice) Organske tvari kao C HCl HF SO2 NOx CO Teški metali Ni+As Cd+Th Cd+Hg Hg Cd Dioksini (PCDD) i Furani (PCDF) (ng/m3)
FRANCUSKA NJEMAČKA HOLANDIJA EUROPSKA UNIJA Komunalni Opasni Komunalni Komunalni Komunalni 30 10 30 10 5 20 10 20 10 10 50 10 50 10 10 2 1 2 1 1 300 50 300 50 40 200 200 70 100 50 100 50 50 * 5 0,5** 5* 0,5** 1* 1 1 0,05+0,05 0,5 0,2 0,05+0,05 0,2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1
Izvor: V. Potočnik, Obrada komunalnog otpada- svjetska iskustva, Zagreb, 1997.
Napomene: * Pb+Cr+Cu+Mn ** Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+Sn ***Navedene veličine odnose se na suhe dimne plinova, kod normalnoga stanja, te svedeno na sadržaj kisika u dimnim plinovima od 11 % .
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:10 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
Ureñaji za pročišćavanje izlaznih dimnih plinova iz postrojenja za spaljivanje otpada Odvajanje čestica veličine do 10 µm
Efikasnost
Vrećasti filtri
0,3 µm
>99
Elektrostatski filtri Skruberi
0,3 µm
>99
1-2 µm
>95
Vrsta Ciklonski
(%) 90
Karakteristike ureñaja Niski investicijski troškovi. Veliki pad tlaka (pogonski troškovi). Niži troškovi od el. filtra. Veći pad tlaka od el. filtera. 0 Zahtijeva temp. ln(
9.21 E )+ A RTe,min
Supstitucijom jednadžbe (9) slijedi: Te,min 273F( x m − x e ) 9.21 E ln0.5 ln )+ > ln( Vgo (Tm,min − Te,min ) Tm,min A RTe,min
gdje je: Tm,min ≈ Tm – 100 (K);
(10)
Te,min ≈ Te – 100 (K).
Jednadžba (10) predstavlja odnose geometrijskih, toplinskih i kinetičkih uvjeta ložiša za učinkovitu toplinsku razgradnju otpadnih materijala uz uvjetovanu učinkovitost od 99,99 %. Na sljedećem dijagramu su za općeniti slučaj prikazane karakteristične krivulje "temperatura - vrijeme zadržavanja" za puno i reducirano opterećenje, te u oba slučaja slučaja za prosječan kao i za najbrži te s najnižom temperaturom strujni prolaz dimnih plinova. U dijagramu su takoñer ucrtane općenite krivulje toplinske razgradnje za tri različita otpadna materijala.
Poglavlje: 10 INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:26 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
Termokinetičke karakteristike ložišta i otpadnih materijala
a r u t a r e p m e T
p r r o o s s j e e č č no p p r r i i p n a p u u no m o j n ne p p t t e e r re e ć ć e M a t en j u o v o u t e e r r i i j a l j n a l ni j i l 1 i u v j e e t ti i p r i i p u n o m o p t e er e eć e e n j u u p r r o o s s j e n a e č č a j n n o p p r ne r i i s ma n j e p o o v e e no m o vo l o l j n p t ni i j te e r i re e ć ć e i u v e n j u u v j e e t ti i p p r r i i s m ma n M a a t n j e te e r r i e n i j a a l no m M a t l 2 o m t e e r r i i j a o a l p t l 3 t e e r re eć ć e e n n j u u
τm,f τ m,r
τe,f,c
τe,r,c τe,f
τe,r
Vrijeme zadržavanja
- Za materijal 1, toplinska razgradnja 99,99% ne bi se postigla ni u kojem slučaju; - Za materijal 2, toplinska razgradnja 99,99% postigla bi se kod puna opterećenja, ali ne pri reduciranome opterećenju; - Za materijal 3, toplinska razgradnja 99,99% postigla bi se u svim uvjetima.
INŽENJERSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA Poglavlje: 10 (Obrada i zbrinjavanje otpada) List:27 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prof. dr. sc. Z. Prelec
PIROLITIČKI PROCES TOPLINSKE RAZGRADNJE OTPADA
U osnovi, piroliza je proces u kojemu dolazi do destilacije organskoga dijela otpadnog materijala te kidanje kemijskih veza (krekovanje) velikih molekula materijala kao što su plastika, guma, koža i slično. Procesom pirolize iz kruta materijala dobivaju se plinovita i tekuća goriva. Piroliza je endotermni proces u kojem se troši toplina. Ona se nadoknañuje djelomičnim izgaranjem gorive materije uz nedovolju količinu kisika (l55 0C kroz dvije sedmice, postižu se dezinfekcijski uvjeti s efektima kao kod temperature >70 oC tijekom jednoga sata. • Vlaga
Za mikrobiološki proces nužna je voda (vlaga). Optimalni uvjeti su kod vlage 50 do 60 % Kod vlage 60%, smanjuje se prodor kisika, snizuje se temperatura, proces se usporava, uvjeti se približavaju anaerobnim, razvijaju se neugodni mirisi.
• Kisik
Kisik e nužan za proces aerobne bio-razgradnje. Ako je sadržaj kisika 20
-
7 1,5 140 75 1 2 50 140 1,5 300
View more...
Comments
