Obiecujące perspektywy

(Od tłumacza)

 

 

W Niemczech każdego roku ponad 7 mln Mg tzw. odpadów resztkowych trafia do instalacji mechaniczno-biologicznego przetwarzania (MBA), mechaniczno-biologicznego przetwarzania połączonego z osuszaniem biologicznym (MBS), mechaniczno-fizycznego przetwarzania (MPS) lub wręcz do czysto mechanicznych zakładów przetwórczych (MA). Technologie obróbki „na zimno” stały się tam zatem wiodącą metodą w procesie unieszkodliwiania odpadów komunalnych.

Uruchamianie wielu zakładów stosujących technologie biologiczne związane było ze znacznymi problemami technicznymi, które doprowadziły do kontrowersyjnych wypowiedzi w mediach i środowisku fachowym. Federalny Urząd ds. Środowiska Naturalnego, chcąc uzyskać jasny obraz sytuacji, w ramach planu badań nad środowiskiem naturalnym (UFOPlan) zamówił w firmie Wasteconsult International zbadanie stanu rzeczy w zakresie zakładów mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych. Artykuł prezentuje omówienie wyników tych badań.

 

Tab. 1. Kryteria przyporządkowania i inne techniczne kryteria dotyczące składowania odpadów przetwarzanych w sposób mechaniczno-biologiczny.

 

– oznacza nieuwzględnianie w kryteriach

 

Tab. 2. Zestawienie oszacowanych wielkości strumieni odpadów przetwarzanych w 2006 r.

 

Tab. 3.Niektóre relacje ekonomiczne funkcjonowania instalacji mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych w Niemczech

 

 

Już w załączniku B do TA-Siedlungsabfall (rozporządzenia w sprawie technicznych norm przy usuwaniu odpadów bytowych) z 14 maja 1993 r. ustalone zostały wartości graniczne tzw. kryteriów przyporządkowania, które dotyczyły deponowania odpadów na składowiskach. W przypadku odpadów komunalnych wyznaczone wartości graniczne mogą zostać osiągnięte jedynie po obróbce wstępnej. Dla pełnego osiągnięcia tych norm wyznaczony został okres przejściowy do 1 czerwca 2005 r.

Niektóre wymienione w załączniku wartości graniczne, np. strata przy prażeniu w wysokości 5% masy, mogą być uzyskane w przypadku odpadów komunalnych tylko dzięki termicznemu przetwarzaniu. To pośrednie ukierunkowanie na technologie termiczne było częściowo krytykowane. W następstwie tego na poziomie federalnym i w poszczególnych krajach związkowych (przede wszystkim w Dolnej Saksonii) podjęte zostały kroki w kierunku ustalenia, czy obiekty mechaniczno-biologicznego przetwarzania mogą być alternatywą dla spalarni odpadów (MVA) czy też ich uzupełnieniem.

Od 1997 r. w Dolnej Saksonii uruchamiane były duże obiekty pilotażowe (Bassum, Luneburg, Wiefels), zaawansowane technicznie i dysponujące znacznym zapleczem naukowym. Także w Bawarii zrealizowano podobny projekt (instalacja mechaniczno-biologicznego przetwarzania – Erbenschwang). (Znamienne jest, że na terenie Bawarii obiekt ten pozostał do tej pory jedynym zakładem mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych – przyp. tłum.).

Badania doprowadziły do wniosku, że także dzięki obiektom mechaniczno-biologicznym można uzyskać odpady przetworzone, które są do przyjęcia dla środowiska naturalnego i nadają się do deponowania na składowiskach. Nowe rozporządzenie o składowaniu odpadów (AbfAblV) z 1 marca 2001 r. zawierało już jako novum dodatkowe kryteria przyporządkowania i dalsze techniczne warunki dotyczące składowania odpadów przetwarzanych w sposób mechaniczno-biologiczny (tab. 1). Do tego doszły normy w zakresie immisji, zawarte w rozporządzeniu o immisji (30. BImSchV), i w zakresie ścieków wytwarzanych przez obiekty mechaniczno-biologicznego przetwarzania (załącznik nr 23 do rozporządzenia o odprowadzaniu ścieków – AbwV).

Wszystkich tych wymagań nie mógł spełnić żaden z istniejących obiektów. Stąd też w ciągu następnych czterech lat, jakie zostały jeszcze do 1 czerwca 2005 r. 45 obiektów mechaniczno-biologicznych musiało zostać gruntownie przebudowanych lub zbudowanych na nowo. W wielu obiektach zastosowano koncepcje technologiczne, które nie zostały jeszcze technicznie wypróbowane na szeroką, eksploatacyjną skalę i które musiały być dopasowane do bardzo różnych wymagań i potrzeb operatorów i użytkowników tych instalacji – w zależności od konkretnych lokalizacji.

Planowania i wykonawstwa tych obiektów podjęły się nieliczne biura inżynierskie i kilka średniej wielkości firm zajmujących się budownictwem przemysłowym. Jak pokazało życie, występowały tu problemy wykonawcze i „wąskie gardła” przy wznoszeniu i oddawaniu do użytku zakładów. Ponadto duża ilość równolegle realizowanych obiektów częściowo przekroczyła zdolności przerobowe nielicznych firm uczestniczących w realizacji tych zadań. Sytuację zaostrzało przewlekanie przez niektórych użytkowników procedur związanych z przetargami i zlecaniem robót.

Do znaczących problemów technicznych i logistycznych dołączyła ostra walka cenowa, która w połączeniu z pochopnie podejmowanymi zobowiązaniami gwarancyjnymi w zakresie technologii, które nie zostały dostatecznie wypróbowane, nadwyrężyła lub zniszczyła byt firm realizujących te obiekty. Niewypłacalność firm Babcock-Borsig, Farmatic, Heese, Herhof i Horstmann przesłoniła realizację wielu projektów związanych z obiektami mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych. Obiekty uwzględnione w badaniach zestawiono w tab. 2.

15 spośród wytypowanych do badań 78 obiektów do końca okresu opracowywania studium nie udostępniło danych na temat parametrów eksploatacyjnych i jakościowych (były to jedna instalacja biologicznego przetwarzania – BA, 10 MA, dwa MBA i dwa MBS). W przypadku tych obiektów danych szukano w literaturze fachowej, w Internecie i w lokalnych oraz regionalnych urzędach ds. ochrony środowiska.

 

Badania koncentrowały się na obiektach, których praca regulowana jest rozporządzeniami AbfAblV i/lub 30. BImSchV oraz załącznikiem nr 23 do rozporządzenia AbwV.

Rysunek 1, przedstawiający wielkość i podział strumieni cząstkowych, dotyczy zbiorczych, szacunkowych danych ze wszystkich uwzględnionych obiektów. Przy ocenie wydajności przetwarzania analizowanych obiektów należy wziąć pod uwagę fakt, że ok. 3,6 mln Mg odpadów po przetwarzaniu wymaga dalszego przetwarzania lub kierowana jest do utylizacji energetycznej. (O niektórych problemach z termiczną utylizacją produktów takiego przetwarzania odpadów, szczególnie w wariancie „współspalania”, można uzupełniająco poczytać w: T. Hörtinger i in.:Qualitätsüberwachung bei Mitverbrennung von Sekundärbrennstoff im Kraftwerk Jänschwalde, „VGB PowerTech” 6/2006, F. Mielke i in.:Potentiale und Betriebserfahrungen bei der Verwertung von Ersatzbrennstoffen am Standortdes Braunkohlekraftwerkes Jänschwalde der Vattenfall Europe Genaration AG&Co.KG, „VGB PowerTech” 12/2006 – przyp. tłum).

Stan istniejący w zakresie obiektów stosujących różne technologie oraz wyliczone szacunkowo rzeczywiste przepływy odpadów w 2006 r. przedstawiono w tab. 2. Niezbyt przekonujące relacje między wielkością wsadu i ilością materiału „na wyjściu” z instalacji w przypadku MBA należy zapewne tłumaczyć niedokładnościami w bilansowaniu masy w tych obiektach.

Frakcje w materiałach „na wyjściu” z instalacji kształtują się bardzo różnie w poszczególnych obiektach w zależności od typu obiektu i zadań przed nim stojących. Przykładowo udział frakcji o wysokiej wartości opałowej waha się od 46% (MBA) poprzez 62% (MBS) aż do 81% (MPS).

Niektóre ze zbudowanych instalacji musiały ulec zmianom w zakresie sposobu ich eksploatacji lub wyposażenia technicznego, aby dawały gwarancję, że mogą wytwarzać odpad zdatny do składowania zgodnie z wymogami rozporządzenia AbfAblV. W wielu obiektach ulepszona została technika rozdrabniania (np. wyższy jego stopień) albo zainstalowano dodatkowe urządzenia pozwalające na drobniejszy przesiew.

W przypadku przetwarzania biologicznego dokonane zostały zmiany w zakresie okresu trwania kompostowania pasywnego i zagospodarowania jego rezultatów. Dokonane zostały także ulepszenia w zakresie wentylacji i nawadniania. W niektórych obiektach z beztlenowymi fazami przetwarzania wsadu instalacje uzupełnione zostały o urządzenia do dodatkowego oczyszczania lub do usuwania na zewnątrz wody stosowanej w procesie przetwarzania odpadów. Lokalnie konieczne było także podjęcie kroków w kwestii wczesnego ostrzegania przeciwpożarowego.

Wskazywano również na występujące do dzisiaj problemy eksploatacyjne w sferze mechaniki i biologii. W tej pierwszej było to zakleszczanie się taśm przenośników transportowych, zacięcia, postoje i uszkodzenia wywołane przez materiały zanieczyszczające strumień przetwarzanych odpadów, a także duży stopień zużycia erozyjnego oraz konieczność zmiany kalibru rozdrabniania i średnic przesiewu jako wynik ściernego zużycia.

Natomiast w sferze biologii problemem okazały się znaczne dodatkowe nakłady w związku z koniecznością oczyszczania odorów (szczególnie w zakresie wentylacji nawiewnej), zużycie ścierne i np. zacięcia dna przesuwnego (w komorach), ograniczone możliwości skutecznego przewietrzania hal oraz uwalnianie się amoniaku i powstawanie beztlenowych stref w rozkładającym się materiale. Ponadto zwracano uwagę na niestabilność procesu fermentacji, duże nakłady pracy i awarie maszyn przy obróbce wstępnej na mokro, tworzenie się kożuchów ściekowych i pianowych oraz kwestie związane z sedymentacją, a także odchylenia w procesie osuszania i zbyt mokry materiał końcowy po procesie rozkładu.

Na rys. 2 pokazano, w jakiej części obiektów, których pracę analizowano w poszczególnych okresach, dotrzymywano wymaganych parametrów zdefiniowanych w kryteriach przyporządkowania, zgodnie z załącznikiem nr 2 rozporządzenia AbfAblV. W 2007 r. sytuacja uległa dalszej poprawie, ponieważ dwa obiekty, które nie mogły dotrzymać wartości granicznych w zakresie składowania odpadów, zostały wówczas zamknięte, a ponadto udoskonalono pozostałe obiekty.

W przypadku obiektów z zastosowaniem technologii beztlenowych występują o wiele większe problemy. Dotyczy to w pierwszym rzędzie obiektów stosujących perkolację oraz technologię pełnego przefermentowania metodą mokrą. (W raporcie głównym wskazano, że oba zbudowane obiekty, wykorzystujące technologię perkolacji, a które były budowane jako instalacje przetwarzające odpady przed ich zdeponowaniem, w 2007 r. miały być zamknięte. Rozwiązanie technologiczne trzeciego z obiektów wykorzystujących technologie perkolacji ukierunkowano na wytwarzanie paliwa z odpadów – przyp. tłum.).

Szczególnie krytycznym parametrem dla wielu obiektów okazała się zawartość całkowitego węgla organicznego (TOC) w eluacie. Wartość graniczna dla TOC (oraz rozpuszczonego węgla organicznego – DOC od 2007 r. po zmianie przepisów), zgodnie z obowiązującą wersją rozporządzenia AbfAblV, podniesiona została z 250 na 300 mg/l i poszerzony został dopuszczalny jej rozrzut. Skutkowało to zwiększeniem liczby funkcjonujących obiektów, co do których można uznać, że przetwarzają odpady w stopniu nadającym się do składowania.

Znaczne problemy wystąpiły przede wszystkim w zespołach regeneracyjno-termicznego oczyszczania powietrza (RTO). Oprócz problemów z korozją powierzchni kanałów odpowietrzania także osady krzemianowe w wymiennikach ciepła wydatnie zwiększały nakłady związane z konserwacją i prowadziły tym samym do ograniczeń w funkcjonowaniu obiektów. W niektórych przypadkach zespoły RTO były niewłaściwie dymensjonowane, o zbyt małej wydajności, zachodziła więc konieczność dobudowywania dodatkowej linii wymienników. Ponadto rozwiązywano różne problemy eksploatacyjne związane ze skróceniem przestojów na konserwację (prace izolacyjne kanałów i zbiorników) oraz z ulepszeniem techniki pomiarowej.

Pomimo tego w dalszym ciągu często blokują się zespoły RTO (przez osady krzemianowe), występuje korozja, notowane jest wysokie zużycie energii i mają miejsce przestoje techniczne urządzeń pomiarowych i regulacyjnych, szczególnie w zakresie pomiaru przepływu płynów (np. za sprawą kondensatu).

Uzupełnienie linii RTO o nowe wyposażenie oraz skrócenie przestojów na konserwację znacznie polepszyły sytuację także w zakresie czystości powietrza. Przy czym źródłem problemów eksploatacyjnych w tym obszarze funkcjonowania instalacji były kwestie nie tylko techniczno-eksploatacyjne samych zespołów RTO, ale także w obrębie techniki pomiarów emisji. Należy założyć, że przekraczanie parametrów zapylenia całkowitego, które łatwo udaje się ograniczać przy pomocy stosowanej zazwyczaj techniki, w dużej części wynikało z zakłóceń techniki pomiarowej, a nie ze zwiększonej emisji.

Reprezentatywne dla dotrzymania parametrów wymienionych w rozporządzeniu 30. BimSchV jest zachowanie określonych w nim warunków w zakresie emisji substancji organicznych (VOC) – rys. 3.

W 17% uwzględnianych w ocenie obiektów potwierdzano występowanie problemów z odorami, powstającymi przede wszystkim podczas przeładunku odpadów oraz kontaktu z materiałem gnilnym. Jako źródła odorów wskazywano również znajdujące się w sąsiedztwie składowiska odpadów lub miejsca przejściowego magazynowania dostarczanych odpadów. Takie skargi mieszkańców muszą być jednak uwzględniane, bowiem z zewnątrz trudno rozstrzygnąć, czy źródłem uciążliwości wywołanej przykrymi zapachami są obiekty mechaniczno-biologiczne, kompostownie, składowiska przejściowe czy też składowisko docelowe.

Uruchomienie wielkoskalowych obiektów MBA było w trudnych warunkach zewnętrznych ambitnym, pionierskim zadaniem. Nie wszystkie wzniesione obiekty sprawdziły się, co znalazło swój wyraz w zamknięciu wielu z nich. Nie inaczej wyglądało to jednak w przypadku trwającego dziesięciolecia doskonalenia obiektów opartych na termicznym przetwarzaniu odpadów – proces ten potrafiły przyćmić spektakularne porażki, np. te związane z obiektami wykorzystującymi technologię pirolizy.

(W raporcie głównym autor przytacza również pewne dane na temat wysokości nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych funkcjonowania takich instalacji, podkreślając jednak, że tylko bardzo niewielka liczba ankietowanych zakładów na takie pytania odpowiedziała. Z raportu głównego można więc tylko przytoczyć tabelę (tab. 3) z zestawieniem otrzymanych danych na temat relacji ekonomicznych – przyp. tłum.).

 

Problemy procesowe i eksploatacyjne związane z obiektami mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów w dużej mierze udało się rozwiązać lub wyraźnie zredukować. Obiekty MBA okazały się być właściwym rozwiązaniem w zakresie przetwarzania odpadów bytowych w takim stopniu, w jakim przewidują to niemieckie normy. Występujące w dalszym ciągu trudności notowane są zasadniczo na obiektach wykorzystujących technologie beztlenowe. Patrząc perspektywicznie, trzeba zaznaczyć, że obiekty takie, oprócz wytwarzania biogazu, mają po części inną jeszcze zaletę.

Z uwagi na znaczny wzrost cen surowców wtórnych oraz dążenie legislacyjne do wyeliminowania (a przynajmniej do poważnego zredukowania) składowisk odpadów, można przypuszczać, że obiekty MBA będą miały w przyszłości coraz większe znaczenie jako te, w których następuje segregacja odpadów do wykorzystywania materiałowego. Oprócz wspomaganych czujnikami elektronicznymi technologii sortowania, które w kategoriach średnioterminowych zostaną zastosowane w większości obiektów MBA (w fazie mechanicznego przetwarzania frakcji suchej), znaczny potencjał w zakresie eliminowania kolejnych grup materiałów prezentują fazy mechanicznego przetwarzania wsadu metodą mokrą w obiektach stosujących pełne przefermentowanie.

Obiekty MBA nie są zatem w żadnym wypadku rozwiązaniem przejściowym, lecz technologią, która znajduje się na interesującym etapie rozwoju. Miejsce produktów końcowych, które są składowane lub przetwarzane termicznie, na dłuższą metę zajmą surowce wtórne nadające się do materiałowego wykorzystania. Intensywny rozwój zainicjowanej przez Wasteconsult konferencji i wystawy „Obiekty mechaniczno-biologiczne i automatyczne sortowanie” (w przyszłości Waste-to-Resources – od odpadów do surowców) jest świadectwem przyszłościowego potencjału tych technik.

 

dr inż. Matthias Kuhle-Weidemeier

Wasteconsult International

 

Tłumaczenie dr inż. Henryk Skowron

Inżynierskie Biuro Konsultingowe, Gliwice