HULLADÉKOK ÉS KEZELÉSÜK
4.1 4.3
Anyagáram- és folyamatelemzés mint a hulladékfeldolgozó berendezések optimálásának eszköze Tárgyszavak: anyagáramlás; hulladékfeldolgozás; folyamatelemzés.
Németországban a kommunális hulladék környezetkímélő lerakására és a biológiai hulladékkezelő berendezésekre vonatkozó, 2001-ben hatályba lépett rendelet kimondja: a kommunális, valamint a háztartási jellegű köztisztasági és kisipari (kereskedelmi, vendéglátóipari stb.) hulladék mechanikai–biológiai kezelése során el kell távolítani a nagy fűtőértékű vagy más módon értékesíthető részeket. 2005 januárjától ilyen előkezelés nélkül nem rakható le települési hulladék, a német Szövetségi Környezetügyi Minisztérium előirányzata még tovább megy: 2020-tól semmilyen szilárd hulladék lerakását sem engedné meg.
A kommunális hulladék kezelésének németországi számadatai A jogszabályok fejlődése nyomán az elmúlt néhány évben számos hulladékkezelő üzem épült (és épül ma is). Jelenleg 60 hulladékégető üzemel összesen 14 Mt/év kapacitással, és további 13 – 3–4 Mt/év becsült összkapacitású – egység épül, vagy van tervezési szakaszban. A témával foglalkozó Anyagspecifikus hulladékkezelési munkacsoport adatai szerint Németország összesen 66 – mechanikai–biológiai, – mechanikai–biológiai stabilizáló és – mechanikai–fizikai stabilizáló hulladékkezelője közül 46 van már üzemben vagy folytat próbaüzemet. A tervek szerint a három típusból 2006 végéig szükség esetén összesen 52 Mt kapacitás működhet.
Hulladékégetők építése gyakran ütközik lakossági ellenállásba, amiből számottevő késedelmek származnak. A mechanikai–biológiai kezelőberendezések létesítésénél viszont a megvalósítás műszaki nehézségei mellett leginkább a szerződésben rögzített termékminőség és a maradék lerakási feltételek betartása okoz gondot. Jelenleg az előállított másodnyersanyagok és az eltávolítandó maradékok minősége egyaránt ingadozik. Részben azért van így, mert néhány új tervezésű berendezés még nem üzemel megbízhatóan, részben mivel nagy részük elkésve, a törvényes határidő szorításában készült, és így feltehetőleg nem a kellő igényességgel épült (jóllehet ehhez 12 éves előkészületi idő állt rendelkezésre). Az elmondottak alapján az eredeti időponthoz képest várhatóan legalább két évvel kitolódik a kezeletlen hulladék lerakási tilalmának határideje, és köztes tárolókapacitásokat kell kiépíteni, amelyeknek majdani felszámolása politikai nyomás függvénye lesz. A 2020-ra kitűzött célok megvalósulását pedig kérdéssé teszi, hogy az eddig kifejlesztett és alkalmazott hulladékgazdálkodási technikák (elkülönítés, osztályozás, elégetés, biológiai kezelés, fizikai stabilizálás) elég érettek és hatékonyake ehhez.
Hulladékkezelő kapacitások becslése 2020-ig A rendelkezésre álló 1997. évi részletes adatokból becsülni lehet a tételekre bontott szilárd kommunális hulladék egyes feldolgozásmódok közötti mennyiségi megoszlását (a felsorolt három biológiai–fizikai– mechanikai kombinációt „mechanikai–biológiai”, MB-eljárássá összevonva). A kezelt hulladékmennyiség – 1997-ben összesen 47 Mt – a legalább kétszeres (MB és égetés) kezelés folytán virtuálisan nagyobb, mint a képződött 45 Mt (1. ábra). 1997 és 2005 között a kommunális hulladék teljes mennyisége kb. 1%-kal (évi 0,13%-kal) csökkent. A hasznosítható anyagok külön gyűjtésének eredménye valószínűleg hosszabb távon sem fog változni, de ez attól is függ, hogy milyen eredménnyel zárul egy Észak-Rajna-Vesztfália tartományban elindított kísérlet. Ez azt hivatott eldönteni, hogy a többtartályos hulladékgyűjtésnél nem gazdaságosabb-e az utólagos válogatás és osztályozás. Egyidejűleg az újonnan felállított MB-egységekből nyert termékek minőségi problémájának is tisztázódnia kell. A csökkenés évi ütemét megtartva 2020-ig a kommunális hulladék 3%-os csökkenésével lehet számolni. A tervezett égető- és feldolgozó kapacitások 2007 végéig kiépülnek. További bővítésre a vizsgált pe-
riódus végéig nem lesz szükség. A külön gyűjtés jövője az elmondottak szerint kétes, de az már ma is bizonyos, hogy a hulladékfrakciók közül a könnyű csomagolások és a szerves hulladék elkülönítése a „forrásnál” nem elég hatékony. Fenntartását sokan vitatják, és javasolják, hogy ezek a frakciók maradjanak a külön gyűjtés utáni feldolgozandó hulladékban. háztartási és háztartási jellegű, azaz kisipari, terjedelmes, utcasöprési hulladék és külön gyűjtött hasznosítható anyagok háztartási és ilyen jellegű kisipari hulladék (eltávolítás)
18,0
háztartási jellegű kisipari hulladék (hasznosítás
5,2
terjedelmes hulladék
3,2
utcasöprési és piaci hulladék
0,9
kerti és parkhulladék
3,2
komposztálható hulladék a „bio-gyűjtőtartályból”
2,9
visszaváltó rendszerekből származó haszonanyag
11,6
Verwertung
22,0
MVA
14,0
MBA
2,2
Deponierung
9,0
1. ábra A szilárd kommunális hulladékok mennyiségei, és felosztásuk fajták, ill. a kezelés módja szerint, Mt/év Figyelembe véve a szilárd kommunális hulladék lerakásának teljes felszámolását, mint 2020-ra szóló célt, hasznosítási lehetőségeket kell találni az égetés és a mechanikai–biológiai feldolgozás maradékaira. Ez azt jelenti, hogy a lerakás mint hulladékgazdálkodási pálya lezárása nyomán 2020-ig megnő az ilyen rendeltetéssel feldolgozandó hulladékmennyiség (2. ábra).
hulladékmennyiség, Mt
60 50 40 30 20 10 0 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2020 lerakás elégetés hasznosítás, elégetés és MB után
MB hasznosítás a különgyűjtésből
2. ábra Szilárd kommunális hulladék várható mennyiségi megoszlása a kezelés, ill. feldolgozás módja szerint
Hulladékkezelési célok prognózisa A hulladéklerakás megszüntetésének becsvágyó célját csak azzal a kényes és szigorú feltétellel lehet elérni, hogy a különféle maradékfeldolgozó utak piacképes termékeket és fűtőanyagokat állítsanak elő. Ezzel kapcsolatban több nehézségre kell számítani: – a települési hulladék igen heterogén, ráadásul – összetételének ingadozásai az időben is tetemesek, – a kezeléshez jelenleg az ásványi nyersanyagok feldolgozására gyártott berendezéseket veszik át, a hulladékvonal sajátos igényeit kielégítő fejlesztés még hiányzik, – a hulladékaprítás szelektív, eredménye nehezen becsülhető, az erre vonatkozó kutatás is várat magára, – a vegyes hulladék válogatását összeragadás és feltapadás gátolja, az osztályozó berendezésektől megkívánt szétválasztási tisztasági fokok nem tarthatók, – a hulladékból való mintavételre nincs a gyakorlatban bevezetett szabványos módszer, amelynek reprezentatív mintáiból megbízhatóan meg lehetne ítélni a berendezések hatásfokát.
Anyagáram- és folyamatelemzés A hulladékfeldolgozó berendezések nehézségeit az anyagáram- és folyamatelemzés módszerével lehet felismerni és kiküszöbölni. Ezek a gépek ugyanis csak akkor működhetnek optimálisan, ha jól ismertek a feldolgozandó termékek anyagi tulajdonságai, valamint azok időbeli ingadozásai, és ha a berendezések elérik a teljesítményleírásban megadott hatásfokot. Az új gyártmányokban a tapasztalatok szerint a gépek és a betáplált anyag „összjátéka” nem mindig optimális. Ennek az együttműködésnek a megítélésére jól bevált az anyagáram- és folyamatelemzési eljárás, feltéve, hogy a mintavétel kellően reprezentatív, és a minta előkészítése, tömegmérlegének kiegyenlítése, valamint kémiai, fizikai és biológiai elemzése megbízható adatokat szolgáltat. Az anyagáram- és folyamatelemzés lépései: – a feldolgozandó termékek anyagi tulajdonságainak jellemzése, – a feldolgozó gépcsoportok különböző inputokra érvényes teljesítményadatainak felvétele (ezúttal nemcsak a fizikai egységként értelmezett teljesítményről van szó, hanem mindarról, amit és amennyire a gép teljesít), – az előállított termékek rendeltetésük szerinti jellemzése, végül – a műszaki folyamatok jellemzése a meghatározott anyagi és teljesítménymutatók alapján. A gépi egység teljesítménymutatói az egy menet alatti hatásfokokból határozhatók meg. Gépi egységenként legalább két anyagáramból vett mintát kell elemezni, ehhez előnyben részesítve a kevésbé heterogén kimenő áramokat. Az elemzési eredményekből ezután kiszámíthatók az említett értelemben vett teljesítménymutatók (pl. az aprítás foka, tömegkihozatal, benne az értékesíthető anyagok aránya és a dúsítás, ill. kivonás mértéke). A hulladék ipari felhasználásra előkészített kezelésének első lépése az aprítás, majd felosztás durva és finom részre (3. ábra), ezt követi mindkettőből a vas- és a nemvasfémek eltávolítása. A nagy fűtőértékű könnyű és a kis fűtőértékű nehéz frakcióra való felosztás előtt a hulladékot meg kell szárítani. A száraz és stabilizált hulladékot vetik alá a sűrűség szerint szétválasztó szélfajtázás. A könnyű frakcióból pelletezett fűtőanyagot gyártanak, a nehéz frakciót (egyelőre) deponálásra készítik elő, a kívánt lerakási kritériumok betartásával.
vegyes háztartási és kisipari hulladék durva kezelés: aprítás, válogatás, osztályozás
zavaró anyagok
vasfémek nemvasfémek víz
szárítás, szélfajtázás
inert frakció 2020-ig lerakható frakció
konfekcionálás
nehézfrakciókezelés
2020 után: piacképes termék
szekunder fűtőanyag
3. ábra Hulladékkezelő egység vázlata
A hulladékfeldolgozó aggregátum teljesítőképességének meghatározása Az aprítómalomban elért aprítási fok mértékszáma p1 kimenő termékre (m = tömeg, A = bemenő termék) ηp1 (m) =
mp1 (aprított termék) < szitalyukak) ×100% mA (betáplált termék) > szitalyukak)
A dobszűrő hatásfoka (m = tömeg) ηp1 (m) =
mp1 (átment finomszemcsék) ×100% mA (átment finomszemcsék) + mp1 (fennmaradt finomszemcsék)
A szélfajtázó berendezés hatásfoka (m = tömeg, ω = anyaghányad) τp1 (ω) =
mp1 (könnyű frakció) × ω(könnyű frakció) mA × ωA
Az osztályozás hatásfokának mutatói (4. ábra) tömegkihozatal: ηpi (m) = mpi/mA
betáplálás
termék P1
értékesíthető anyagok kihozatala: τp1(m, ω) = mpi · ωpi/mA · ωA a dúsítás, ill. kivonás foka: ϕpi(m, ω) = mpi · ωpi/mA · ωA m = tömeg mpi = az i-edik termék tömege ωpi = az i-edik termék anyaghányada ω = anyaghányad
termék P2
4. ábra Válogató eljárás teljesítményadatai A szétválasztás eredményét meg lehet adni összesítve vagy részecskenagyságok szerinti bontásban (5. ábra). gyakoriság, mA
megoszlási arány, ωA
gyakoriság, mA
megoszlási arány, ωp1
gyakoriság, mA
megoszlási arány, ωp2
5. ábra Az vizsgált ω jellemző gyakoriságának részecskeméret-osztályok szerinti eloszlása A berendezések teljesítőképességének vizsgálatát naponta beiktatott külön teljesítménymenetek szolgálják. Ez alatt meghatározzák esetenként – a betáplált anyag víztartalmát, – az előaprítás hozamát,
– a dobszita hatásfokát, – a szélfajtázás fokát, – az első vaskivonás mértékét, – az utóaprítás hozamát, – a második kivonás mértékét, – a nemvasfém-kivonás mértékét, – a finomaprítás hozamát és/vagy – a kimenő termék víztartalmát. Ehhez reprezentatív mintát kell venni az anyagáramból a vizsgált berendezés előtt és után, majd meg kell határozni belőle a kritikus mutatókat: – az anyagösszetételt, – a víztartalmat és – a kívánt fizikai–kémiai tulajdonságot. Összeállítottal: Dr. Boros Tiborné Zwisele, B.: Die Notwendigkeit von Stoffstrom- und Prozessanalysen zur Beurteilung und Optimierung abfallwirtschaftlicher Anlagen. = Aufbereitungs Technik, 46. k. 5. sz. 2005. p. 34–40. Kuyumcu, H. Z.; Zwisele, B.: Probenahme von heterogenen Abfällen – Ergebnisse der Probenahmeversuche. = Aufbereitungs Technik, 46. k. 1–2. sz. 2005. p. 47–63.
