TELEPÜLÉSI Ü É SZILÁRD Á HULLADÉÁKOK ÉÁ HASZNOSÍTÁSA KORSZERŰ, KOMPLEX HULLADÉKGAZDÁLKODÁSI RENDSZEREKBEN
Székesfehérvár 2006
Mechanikai-biológiai Mechanikai biológiai hulladékkezelés K+F eredményei Prof.Dr.Csőke Barnabás tanszékvezető egyetemi tanár
Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
Települési szilárd hulladékok hasznosítása a nemzetközi előírásoknak megfelelő tüzelőanyag előállításával Pályázó: Eljárástechnikai Tanszék Miskolci Egyetem
Prof.Dr.Csőke Barnabás, tszv egyetemi tanár Társpályázók: - VERTIKÁL Rt Rt. Polgárdi Polgárdi, Ferencz Károly vezérigazgató - Profikomp Kft. Gödöllő, D Al Dr.Alexa Lá László, ló ügyvezető ü tő iigazgató tó - Energetikai Tanszék, NyugatNyugat-Magyarországi Egyetem, Sopron, Prof.Dr.Marosvölgyi Béla, tszv.egyetemi tanár - AP International Magyarország Kft.
Tartalom Bevezetés Előzmények Előzmények:: A maradékanyag előkészítés technológiájának hazai kutatása
A jjelen p projekt j célja j és tárgya gy Települési szilárd hulladékok hasznosítása a nemzetközi előírásoknak megfelelő g tüzelőanyag y g előállításával
A projekt megvalósítása, eredménye Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
A szilárd települési p hulladékok kezelésének általános céljai: •A lerakásra kerülő hulladék csökkentése •A lerakás kockázatának mérséklése •A szerkezeti anyagokkal való körkörfolyamatos f l anyaggazdálkodás dálk dá (R (Recycling) li )
Hogyan, gy mi módon ?
Szilárd települési p hulladék mennyisége y g Háztartások
60 %
Ipar szolgáltatás Ipar,
40 %
M Magyarországon á 200 500 kg/fő/év 200…500 4…4,5 , millió t/év
A települési szilárd hulladék jellemző összetétele napjainkban Magyarországon (%), 2006 Hulladékalkotó
Országos átlag
Papír-kartonP í k t kompozit Műanyag y g
10
Nagyváros, átlag 17
13
15
Textil
3
3
Ü Üveg
5
4
Fém
3
4
Bomló szerves
39
33
Egyéb
27
24
Forrás: a KVVM-nek általunk végzett felmérés
Együttkezelhető anyagcsoportok a szilárd települési hulladékban 1) Csomagoló anyagok: 30 ... 40 %;
üveg : fehér, barna zöld; papír: nyomdai termékek, barna, termékek karton, karton hullámpapír; könnyű csomagoló anyagok: fémek: vas és alumínium konzerves,, italos és más dobozok;; műanyagok. y g
2) Biohulladékok: 30 ... 50 %; llebontható b h ó természetes é ételmaradék stb.). 3)
anyagokk
Maradvány: y 30 ... 10 % .
biológiailag ( é i hulladék, (növényi h ll dék
Szilárd települési hulladék MARADÉK
HULLADÉK SZELEKTÍV GYŰJTÉSE o lakosságtól, az intézményektől, valamint ipari és kereskedelmi vállalatoktól, vállalkozásoktól
CSOMAGOLÓ ANYAGOK ELŐSZORTÍROZÁS VÁLOGATÓMŰBEN o termékek: kvázi fajtatiszta papír-, műanyag-, y g fém- és üvegfrakciók g
BIOLÓGIAILAG LEBONTHATÓ
Komposztálás vagy Bi á lőállí á Biogáz-előállítás
Elégetés
Hagyományos kezelés
Lerakás
Salakelőkészítés és lerakás
B űjth tő csomagolóanyag-hulladék Begyűjthető ló h ll dék mennyisége
36 % begyűjthető gy j
• Ha q=300 kg/fő/év
• lakosságg száma : 100 000 fő
64 % lerakásra l ká kerülő k ülő maradék
• hulladékforrás, ill. ezek aránya: Mh = 60 %, Ipar: Mi = 40 % • Csomagolóanyag-tartalom Csomagolóanyag tartalom a hulladékban: Ch = 35 % és Ci = 80 % • begyűjtési hatásfok: ηh = 50 %, ηi = 80 % akkor a begyűjthető mennyiség: B= q N ( Mh Ch ηh + Mi Ci ηi ) = 0,3.100 0 3 100 000 (0 (0,66 . 0,35 0 35 . 0,5 05+ + 0,4 . 0,8 . 0,8) = 30 000. 0,36 = 10 830 t/év
Prof.Dr.Csőke Barnabás
Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék
A hagyományos kezelés hátrányai (problémafelvetés) ¾ Nem csökkenti elegendő mértékben a lerakandó hulladék mennyiségét (ha nincs égetés). égetés) A hulladék egy jelentős része kezeletlenül kerül lerakásra, tetemes mennyiségű értékes anyaggal ¾A szelektívgyűjtés (csomagoló és biológiailag lebontható anyagokra) és kézi-gépi válogatás túlerőltetése e rendszert is gazdaságtalanná teszi. teszi ¾ A kezeletlen k l tl települési t l ülé i maradék dék elégetése lé té - a maradék dék kedvezőtlen tüzeléstechnikai tulajdonságai (alacsony fűtőérték nagy nedvességtartalom) miatt - gazdasági fűtőérték, szempontból előnytelen.
A fentiek vezettek e ettek : •elsőként ((kb. 20…25 éve)) a lakossági g hulladékból másodtüzelőanyag elállítására mechanikai eljárásokkal ((német rövidítése BRAM = Brennstoffe aus Müll,, angol g rövidítése RDF: Refuse Derived Fuel), • majd pedig a 90-es években a biológiailag lebontható rész nedvességtartalmának csökkentésére és jobb minőségű alternatív tüzelőanyag előállítása érdekében a szilárd települési hulladék maradékanyagának un. stabilizációs kezelésének a bevezetésre.
KMFP 00032/2001
Komplex kommunális h ll dékk hulladékkezelési lé i rendszer d kidolgozás kid l á •Koordinátor: – VERTIKÁL Rt., Polgárdi – Koordinátor: Ferencz Károly vezérigazgató •Tagok: – MISKOLCI EGYETEM, ELJÁRÁSTECHNIKAI TANSZÉK, Miskolc – Témafelelős: Prof.Dr.Csőke Barnabás tanszékvezető egyetemi tanár – KÖZTISZTASÁGI EGYESÜLÉS, Gárdony – Témafelelős: Nagy György igazgató
•Tanácsadó, alvállakozó:
– PORFIKOMP Kft. – Dr.Alexa László ügyvezető igazgató
A mechanikai biológiai stabilizáció •A A mechanikai h ik i bi ló i i biológiai stabilizáció során mikroorganizmusokat g a műszaki termelő és anyagátalakító eljárások szolgálatába állítjuk.
Mechanikai-biológiai kísérleti stabilizálás
Aprítás Biostabilizálás Szitálás Mágneses szeparálás Másodtüzelőanyag
Nedvesség, CO2
Komposztstabilát Fe
Szárazstabilizálással elért tömegveszteség 90000
80000
70000
Stabilizálás elötti anyagmennyiség (kg)
83820 37900kg kg
60000
22750 kg 61000 kg 50000
40000
30000
Stabilizálás utáni anyagmennyiség (kg)
20000
10000
0
Tömegcsökkenés: 27 %
Szellőztetőrendszer telepítése
EREDM ÉNYEK AZ ÜZEM I KÍSÉRLET SZERINT
Fűtőérték: 3,5…6 MJ/kg
Háztartásokból szárm azó települési hulladék
Nedvességtartalom: 27…30 %
Veszteség 25… 37 %
Biostabiliozálás
Aprítás kalapácsos m alom m al
dobszita biostabilizált anyag
>20 mm
100 %
Fémek 4… 5 %
műanyag <20 mm K omposzt 45…50 %
1… 2 %
Inotára szánt termék 45-50 %
M intavételi helyek
maradék durva 44-48 %
Fűtőérték: 12 …13 MJ/kg Nedvességtartalom: 8…10%
A Polgárdi lerakón folyó üzem i méretű biostabilizálási kísérlet során kapott biostabilizált hulladék feldolgozása VERTIKÁL Rt.- M E Eljárástechnikai Tanszék
Prof.Dr.Csőke Barnabás
A német előírások a lerakandó stabiláttal Fűtőérték ≤ 6 000 kJ/kgs száraz anyag felsőhatár TOC ((total organic g ≤ 18 % carbon = teljes szerves szén)
MM ≤ 5 mg/g Oxigén-fogyasztás O i é f tá / száraz anyag (AT4 ) és a tüzelőanyaggal szemben Gázképződés k d 20 000 Nl/g l/ kJ/kg Fűtőérték alsóhatár ≥≤ 11 száraz anyag s száraz (GB21 ) anyag Nedvességtartalom ~ 10 % mg/l TOCeluat ≤ 250
A maradékanyag y g biostabilizálásával kiegészített rendszer hiányosságai • Nagy mennyiségű a komposzt-stabilát, j mennyiség y g hasznosítása. kérdéses a teljes • A komposzt-stabilát p mezőgazdasági g g hasznosítása nem megoldott. • Ha az égetőműbe adom fel a komposztj stabilátot stabilátot is ((azaz a teljes elégetem), akkor az így kapott tüzelőanyag y ((csak hulladékfűtőértéke alacsony égetőműbe lehet elégetni).
A maradékanyag biostabilizálásával kiegészített rendszer hiányosságai
• A nagyobb fűtőértékű termék (másodtüzelő (másodtüzelőanyag) minősége a szélesebb körű hasznosítást korlátozza: még nagyobb fűtőérték (∼20 MJ/kg), kisebb szennyezőtartalom lenne kívánatos
Települési szilárd hulladékok hasznosítása a nemzetközi előírásoknak megfelelő tüzelőanyag előállításával Pályázó: Eljárástechnikai Tanszék Miskolci Egyetem
Prof.Dr.Csőke Barnabás, tszv egyetemi tanár Társpályázók: - VERTIKÁL Rt Rt. Polgárdi Polgárdi, Ferencz Károly vezérigazgató - Profikomp Kft. Gödöllő, D Al Dr.Alexa Lá László, ló ügyvezető ü tő iigazgató tó - Energetikai Tanszék, NyugatNyugat-Magyarországi Egyetem, Sopron, Prof.Dr.Marosvölgyi Béla, tszv.egyetemi tanár - AP International Magyarország Kft.
An agi öss Anyagi összetétel etétel megállapítása
Anyagi komponens Szemcseméret, mm papír
Fűtőérték szemcsefrakciónként, és anyagi komponensenként, MJ/kg 20-50
50-75
75-100
14,4
műanyag
100-200 10,3
17,6
21,5
26,5 18, 1
fa
16,2
17,5
17,5
kompozit
23,4
22,4
21,2
textil
18,2
gumi
18,9 33,1
egyéb
>200
20,8 24,6 23,8
21,8
Szelektív S l ktí aprítás ítá Doppstadt kalapácsos aprítógéppel a másod-tüzelőanyag másod tü előan ag frakció minősége javításának az érdekében
Szemcseméret mm mm,
Fűtőérték, MJ/kg aprítás 1-szer
aprítás 2-szer
>200
16,3
19,4
100-200
20 4 20,4
22 8 22,8
75-100
12,8
18,2
50-75
11,7
10,4
20-50
10,7
11,5
8 20 8-20
47 4,7
92 9,2
<8
0,6
5,8
16.3
19,4
100
Töömegelosszlás, %
1
80
(jelölés:
60
2 - éghető összesen: műanyag+textil+gumi+ kompozit + papír + fa). fa)
g összesen: 1- neméghető egyéb+alumínium+üveg+fémek;
2
40 1 - neméghető g 2 - éghető
20 0 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Szemcseméret, mm
É h ő és Éghető é neméghető é h ő alkotók lk ók megoszlása lá a szemcsefrakciókban
Cementgyári minőségi igények Jellemző Szemcseméret Nedvességtartalom* Klór Hg Kén Hamu H Fűtőérték* g Homogenitás * Főégőre ill. kalcinátorra
Érték É < 20 mm légszáraz <15 %, ill <25 % <1, ill< 1,5 % <1 mg/kg Max. 0,5 % <30 30 % 16… 26 MJ/kg, ill 13 16 MJ/k 13…16 MJ/kg 300-500 t
Feladás Sil Silo
Levegő
Szétválasztó tér Cellás adagoló
Felsőtermék
Silo
Ventilátor
Alsótermék
vkönnyű [m/s]
vközép [m/s]
vnehéz [m/s]
Műanyag [75…100 mm]
1,16
4,17
5,18
Papír [75…100 mm]
3,84
5,43
9,82
Kompozit o po t [75…100 [ 5 00 mm]]
2,59 ,59
4,63 ,63
6,24 6,
3,06
5,31…7,77
15,62
Textil [75…100 mm]
4,48
5,18
5,43
Műanyag [50…75 mm]
1,21 ,
3,27 ,
16,21 ,
Papír [50…75 mm]
2,32
3,27
4,91
Kompozit [50…75 mm]
1,64
3,47
4,17
Textil [50 [50…75 75 mm]
4 48 4,48
5 05 5,05
6 24 6,24
Fa [50…75 mm]
6,55
9,12
15,14
Fa [75…100 mm]
Tüzelőanyag-termékek előállítása keverékből a projekt koncepciója szerint Víz
Faipari hulladék
CO2
Vas
Biomassza Műanyagok
Tárolás
Aprítás
Biostab
Háztartási Há ái hulladék maradékanyaga
Örvényáramú szeparálás
Szélosztályozás
Mágneses szeparálás p
Pelletezés
Pellet
Alternatív tüzelőanyag Inert anyag Nemvas-fém
Hamu kémiai összetétele Komponens
Tömegarány, %
SiO2
46,89
Fe2O3
3,50
Al2O3
10,58
TiO2
0,86
C O CaO
19 13 19,13
MgO
3,46
K2O
2,53
Na2O
2,60
SO3
1,29
A komplex biomassza-hasznosítás a projekt koncepciója szerint Nyers biomassza Biostabilát Aerób lebontás
Anaerób lebontás
Aerób lebontás CO2 H2 O
Biogáz EnergianövényE i ö é termesztés
CH4 C CO2
Betakarítás után
Stabilát
Energia-növény ültetvények y TATA
20…25 t/ha/3év
Stabilát kiszórása
Energianád parcella nézete
Elszíneződött levélzetű parcellarész
Jó növekedésű parcella
Ültetvényrész elszíneződött levélzettel folytatásban a kezeletlen
Nyugat-Magyarországi Egyetem (Sopron) tatai ültetvénye
A konzorcium kidolgozta egy energiaerdő-ültetvény t termesztési té i technológiát t h ló iát és é 2006. 2006 márciusában á i áb 79 224 m2 területen (Polgárdi 023/11 hrsz. ingatlanra) került sor erdőtelepítésre. Fafajok: Koltay, akác, AF2.
Minta jele
Falevél 1 Kezelt területről
Falevél 2 Kezeletlen területről
KVI kód
06-005-02/1
06-005-02/2
K
537
550
Na
345
383
Ca
22 300
1 180
Mg
2 380
578
Fe
326
59 7 59,7
Cd
0,29
< 0,1
Co
2,38
< 0,1
Cu
17,1
11,0
Cr
4,52
0,52
Pb
4,3
1,9
P
1 170
152
A bi biostabilát t bilát h hasznosítása ítá biogáz-üzemben
Biogáz képződési kinetikája biostabilátumból termelt gáz [Nl/kg oTS] 300,0 250,0 200,0
Inokulum és minta
150,0 100,0
Kénsavas Na2SO4 oldat
50,0 0,0 0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
idő [nap]
A vizsgálatokra az FVM MGI intézetben (FVM Mezőgazdasági Gépészeti Intézet) került sor Gödöllön, a kísérleteket a Greenergy Kft. szakembere végezte el. Prof Prof..Dr. Dr.Marosvölgyi Béla doktorandusza
30,00
35,00
Kísérleti félüzemi méretű berendezés, reaktor-méret: 100 l A vizsgálatoka vizsgálatokatt Oláh Gábor doktorandusz végzi Prof Prof..Dr. Dr.Marosvölgyi Béla és Doc. Doc.Dr. Dr. Bokányi Ljudmilla szakmai irányítása mellett a Miskolci Egyetemen
MEGVALÓSÍTÁS ÉS ELTERJESZTÉS • Már alkalmazza a VERTIKÁL Rt. • ISPA projektben Székesfehérvár és Esztergom közötti D Duna melletti ll tti térség té é (800 ezer lakos) l k ) hulladéka h ll dék lesz l k l kezelve és a másodtüzelőanyaga Inotai Erőműben hasznosítást nyer. • Az elmúlt 2 évben legalább 8..10 előadás hangzott el a környezetvédelmi konferenciákon (előadások több esetben megjelentek a konferencia kiadványában, pl. Siófok 2002, Székesfehérvár 2005, 2006, Szombathely több alkalommal, Istambul IMPC 2006….). 2006 ) • Írásos p publikációk: MBA kézikönyv y • Bemutatók
Összefoglalás g • A szilárd települési hulladékok maradéktalan hasznosításra kell törekedni. törekedni • Ehhez a szelektív gyűjtés és válogatás, valamint mechanikai előkészítés, a mechanikai biológiai stabilizálás, anaerob lebontás, biomassza előállítás kombinált technológiai rendszere kínál megoldást • Fontos a megfelelő mélységű eljárástechnikai megkutatottság a termék-minőség szabályozása érdekében. érdekében
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !
A biogáz-reaktorok g fajlagos j g teljesítménye 0,6 … 3,0 kg/m3.nap, a fajlagos biogáz-hozam biogáz hozam 30…45 30 45 Nm3/t hulladék intervallumban változik.
Megnevezés
Papír, karton Papír Újságpapír Műanyag Fa, bőr, gumi Textil Élelmiszer hulladék Apró hulladék 5mm Háztartási vegyes hulladék D Deponált ál vegyes hulladék h ll dék Koksz Feketeszén Tölgyfa (keményfa) Fenyőfa (puhafa) Fahulladék (rőzse, (rőzse ág stb.) stb ) Fűtőolaj Földgáz Gumi Hulladék-depónia gáz
Fűtőérték [MJ/kg] (1)szerint
(2)szerint
10...15 10 15 20...30 15...20 15...20 5 5 8...10 -
18,6 -
-
10,5 42 4,2 26,3 25,8 , 13,3...19,3 14,9...22,3 19 8 19,8 45,5 53,0 25,6 21,3...26,6
Termék
Fogyasztás
Visszaforgatott csomagolóanyagok
(háztartás)
Termelés, szolgáltatás
Szelektívgyűjtés:
háztartási és háztartási jellegű ipari hulladék
Maradékanyag (háztartási szemét)
Válogatómű Szelektívgyűjtés és szortírozás
Maradékanyagok biostabilizálása és előkészítése
Stabilizált biohulladék Visszanyert fémek
Lerakó (Inert anyagok)
Technológiai hulladék
Hulladék égetőmű
Erőmű
Másody y g nyersanyag Másodlagos enegiahordozók
Kohó
Cementgyár
A csomagolóanyagok szelektív gyűjtésével és a válogatóműben történő szortírozásával egységes rendszert képező biostabilizálás komplex hulladékgazdálkodási rendszere
Ap projekt j fő feladatai
4. Eljárástechnikai j jjellemzők meghatározása • • • • • • •
Szemcseméret Sű ű é Sűrűség Porozitás Nedvességtartalom Anyagi y g összetétel Fűtőérték és hamutartalom Kémiai összetétel: veszélyes komponensek
Fűtőérték meghatározására szolgáló kísérleti kazán és mérőrendszere
B I O S TA B I L I Z Á LT H U L LA D É K Szemcseméret
Tömeg g eloszlás
Fűtőérték
Nedvesség g tartalom
Hamutartalom
x, [ mm ] <50 50 – 150
[% ] 54,09 34,72
MJ/kg 6,33 12,94
[% ] 10,59 6,14
[% ] 41,2 25,7
>150
11,19
20,43
3,33
27,5
Σ
100,00 ,
10,20 ,
8,23 ,
34,3 ,
Σ mért Σ mért
11,79
32,9
Vegyes kemény műanyag 36,17 0 N Y E R S H U L LA D É K Fűtőérték Nedvességtartalom [% ] MJ/kg
Σ mért
5,79
26,86
3,7 Hamutartalom
[% ] 29,8
A leghasznosabb éghető és a kőzet+komposzt elhelyezkedése a szemcsefrakciókban z f
Szemcseméret [mm]
Tömeghányad [%]
2002.július 24. 3.táblázat adataiból Tömegarány, [%] Műanyag + kő +egyéb textil + papír
Száraz anyagra vonatkoztatott fűtőérték Fo , [MJ/kg]
> 200 150 – 200 100 – 150 50 – 100 20 – 50 12 – 20 8 – 12 –8 Σ
60…50
40…50 100
81,17 77,59 79,10 61,20
7,22 12,87 9 86 9,86 23,71
21,22
41,44 19 13 19,13 12,12 0…10 53 41 53,41
42,30 66 29 66,29 80,60 90…100
7,37
33 88 33,88
13,95
Mérések száma 511
494
477
460
443
426
409
392
375
358
341
324
307
290
273
256
239
222
205
188
171
154
137
120
103
86
69
52
35
18
1
Ox xigénszint (%)
Oxigéntartalom a prizmában Oxigéntartalom
25
20
15
10
5
0
Polgárdi mechanikai biológiai stabilizálás 80
Külső hőmérséklet 00 cm
70 Hőmé érséklet
60
20 cm
50 40
40 cm
30
60 cm
20
80 cm
10
100 cm
Mérések szám a
Hőmérsékletmérés a prizmában
61 17
57 73
52 29
48 85
44 41
39 97
35 53
30 09
26 65
22 21
17 77
13 33
89 8
45 4
1
0
