Müller Melinda Környezettan BSc Témavezető: Szabó Csaba, Ph.D. Konzulens: Völgyesi Péter, doktorandusz
Budapest, 2012. június 25.
VÁZLAT • Hulladékgazdálkodás • A hulladékégetés általános európai jellemzése • A Fővárosi Hulladékhasznosító Mű • Hulladékégetői pernyék és felhasználása • Hulladékégetői salakok és felhasználása • Összefoglalás
HULLADÉKGAZDÁLKODÁS •Fel nem használt nyersanyag!
• Mi a hulladék?
Hulladékpiramis Hulladéknak minősül „az az anyag (elhasznált termék, maradvány, kiválasztott szennyező anyag, szennyezett, kitermelt föld), amely az ember termelő-fogyasztó tevékenysége folyamán keletkezik és amelyet az adott műszaki, gazdasági, társadalmi feltételek mellett tulajdonosa sem felhasználni, sem értékesíteni nem tud, illetve nem kíván, és ezért kezeléséről – a környezet szennyezésének a megelőzése érdekében – gondoskodni kell” (Környezetvédelmi Lexikon, 2002).
A HULLADÉKÉGETÉS ÁLTALÁNOS EURÓPAI JELLEMZÉSE I. • 20-30 % salak és 1-2 % pernye
• Települési szilárd hulladék (TSZH) kezelésben az égetés aránya eltérő • EU-15: 200 millió tonna TSZH/év • Kiépített kapacitás 50 millió tonna TSZH/év • Legnagyobb mértékű alkalmazás: - Hollandia: 76 % - Dánia: 65 % - Luxemburg: 48 % • Legtöbb hulladékégető üzem: - Franciaország: 210 TSZH - Németország: 59 TSZH - Olaszország és Dánia: 32 TSZH • Magyarország TSZH ~8 % Fővárosi Hulladékhasznosító Mű Babcsány et al. (2008)
A HULLADÉKÉGETÉS ÁLTALÁNOS EURÓPAI JELLEMZÉSE II. Technológia
Jellemző alkalmazási tartomány egy berendezés egységre (tonna/nap)
Mozgó rostély
120-720
Fluidágy
36-200
Forgódobos kemence
10-350
Moduláris
1-75
Pirolízis
1-100
Gázosítás
250-500
Babcsány et al., 2008
FŐVÁROSI HULLADÉKHASZNOSÍTÓ MŰ Lerakódás a420.000 kazánt falán • 1,2 millió fő évi Az égetőmű Pernye hulladékát hasznosítja
•
Salak ~75 cm vastag lerakódás a kazán falán
•
Leállás és tisztítás ~75 naponta
• Hő és áram (Káposztásmegyer)
www.fkf.hu
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA
Hét különböző kutatás során elemzett TSZH-t égető üzemek pernyéinek átlagos oxidos összetétele m/m %-ban az egyes szerzőket számmal jelöltem (1: Alba et al. (1997), 2: Cheng es Chen (2004), 3: Pan et al. (2008), 4: Andreola et al. (2008), 5: Haiying et al (2007), 6: Gines et al. (2009), 7: Yang et al (2009)
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA Ország
Dánia (1)
USA (2)
Kína (3)
Ag
31–95
ND–700
N/A
As
31–95
15–751
N/A
Ba
920–1.800
88–9.001
N/A
Cd
250–450
5–2211
25,50
Co
29–69
2.3–1.671
N/A
Cr
140–530
21–1.901
118
Cu
860–1.400
187–2.381
313
Hg
0,8–7
0.9–73
52
Mn
0,8–1,7
171–8.500
N/A
Ni
95–240
10–1.970
60,80
Pb
7.400–19.000
200–2.600
1.496
Se
6,1–31
0,48–16
N/A
Zn
19.000–41.000
2.800–152.000
4.386
Sn
1.400–1.900
N/A
N/A
Sr
80–250
N/A
N/A
V
32–150
N/A
N/A
Elem
Három különböző ország (Dánia, USA, Kína) hulladékégetői pernye nehézelem tartalma mg/kg-ban megadva 1: Hjelmar, 1996; 2: Waste and Recycled Materials Use in the Transportation Industry, In National Cooperative Highway Research Programm Washington DC USA 2000; 3: Youcai,. et al. 2002; in Lam et al. 2010)
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK BEMUTATÁSA Ország
Kína (1)
Olaszország (2)
Spanyolország (3)
D-Kína (4)
Kína (5)
Cl (mg/kg)
5749
8670
83800
103200
157200
A pernye Cl tartalma (mg/kg) 1: Pan, et al. (2008) 2: Andreola, et al. (2008) 3: Gines, et al. (2009) 4: Yang, et al. (2009) 5: Wu, és Ting, (2006) in. Lam et al. (2010)
Füstgáztisztítás
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK ELŐKÉSZÍTÉSE • Szétválasztás • Átmosás • Kilúgozás • Elektrokémiai elválasztás
• Szilárdítás/Stabilizáció (S/S) • Termikus eljárások • Vitrifikálás: 1300-1500 °C • Szinterezés: 1100-1140 °C
HULLADÉKÉGETŐI PERNYÉK FELHASZNÁLÁSA • Legfőbb alkotóelemek: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3
• Portland cementtel nagyban egyező összetétel • Cementipari nyersanyag felhasználás akár 50 %-ban kiváltható
• Taiwan • Hollandia • Dánia
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA
Három különböző salak (Kína, Olaszország, Spanyolország) főelem összetétele oxidos formában m/m%-ban Pan, et al. (2008), Andreola, et. al. (2008), Gines, et. al. (2009) in. Lam et. al. (2010)
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA Ország Dánia (1)
USA (2)
Ag
4,1–14
2–38
As
19–80
1,3–45
Ba
900–2700
47–2000
Cd
1,4–40
0,3–61
Co
<10–40
22–706
Cr
230–600
13–1400
Cu
900–4800
80–10700
Hg
<0,01–3
0,003–2
Mn
<0,7–1,7
50–3100
Ni
60–190
9–430
Pb
1300–5400
98–6,500
Se
0,6–8
ND–3,4
Zn
1800–6200
200–12400
Sn
<100–1300
N/A
Sr
170–350
N/A
V
36–90
N/A
Nehézelem
A TSZH salakokban jelenlévő nehézelemek mg/kg-ban megadva 1: Hjelmar O. (1996); Waste and Recycled Materials Use in the Transportation Industry (2000) The Research on the Utilization of MSWI Residues (II) (2004) in Lam et al. (2010)
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK BEMUTATÁSA Ország
Kína (1)
Spanyolország (2)
Olaszország (3)
Cl (mg/kg)
2876
2300
1670
Három TSZH égetőműi salak Cl tartalma 1: Pan et al. (2008) 2: Forteza, et al. (2004) 3: Andreola, et al. (2008) in Lam (2010)
SALAKOK ELŐKÉSZÍTÉSE • Nedves kezelés • Vizes vagy savas mosás - legfinomabb frakció leválasztása
• Termikus kezelés • Plazmaíves üvegesítés 1400-1500 °C - minimális kilúgozhatóság - azonnal felhasználható
• Egyéb eljárás
• salak pihentetése, szitálása, zúzása
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK FELHASZNÁLÁSA • Európában 1960-as évek óta - töltésanyagként - kötőanyag nélküli burkolatalapként • cement nyersliszthez adagolás - QCF (quality control fraction) érték minimum 70 % felett - Pan és munkatársai kísérleteiben QCF érték 100 % körüli
• Cl tartalom 100 ppm alatti legyen
- szinterezés után 36,9 ppm volt a salak hozzáadásával készült
• pernyés salak felhasználása - jó teherbírású töltések - ideiglenes parkolók • salakban levő nagyobb szemcsék felhasználása - betonokhoz - alaprétegként - alapréteg alatti kavicságyhoz részben vagy egészben
ÖSSZEFOGLALÁS • Megfelelő hulladékgazdálkodás • Korszerű hulladékégetés • Keletkezett másodnyersanyagok megfelelő és felelősségteljes kezelése
• Építőipari másodnyersanyagok http://www.greenfo.hu/uploads/kepek/55/5587/cikk.jpg
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Köszönöm a támogatást! Szabó Csaba (PhD) – Témavezető Völgyesi Péter – Konzulens Sőregi László – RHM üzemvezető Sőregi Ildikó – RHM környezetvédelmi mérnök Berta Márton – LRG Udvari Beatrix – LRG Továbbá köszönöm az LRG valamennyi tagjának a segítségét és a családomnak a folyamatos támogatást!
Települési szilárd hulladék (TSZH) Ország
Becsült összes keletkezett TSZH (106 t)
Év
Lerakott % (vagy mennyiség 106 t)
Elégetett % (vagy mennyiség 106 t)
Ausztria
1,32
1999
51
35
Belgium
4,85
1997
42
35
Dánia
2,77
1996
15
65
Finnország
0,98
1997
77
2
Francia ország
48,5
2000
55
26
Németország
45
2000
30
29
Görögország
3,20
1993
93
0
Írország
1,80
1998
100
0
Olaszország
25,40
1995
85
8
Luxemburg
0,30
1995
24
48
Portugália
4,6
2002
71
20
Spanyolország
17
1997
85
10
Svédország
3,80
1999
24
38
(0,92)
(1,44)
Hollandia
10,2
2002
11
76
Egyesült Királyság
27,2
1999
85
6
EU-15 összes Babcsány et al., 2008
196,92
Ország
TSZH égetők száma
Kapacitás Mt/év
Ausztria
5
0,5
Belgium
17
2,4
Dánia
32
2,7
Finnország
1
0,07
Franciaország
210
11,748
Németország
59
13,4
Görögország
0
-
Írország
0
-
Olaszország
32
1,71
Luxemburg
1
0,15
Portugália
3
1,2
Spanyolország
9
1,13
Svédország
30
2,5
Hollandia
11
5,3
Egyesült Királyság
17
2,97
Norvégia
11
0,65
Svájc
26
3,29
Összesen
467
49,7
Babcsány et al., 2008
HULLADÉKÉGETŐI SALAKOK ÉS PERNYÉK FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAI A salakok legfontosabb fizikai és kémiai tulajdonságai Fizikai tulajdonságok • szemcseméret eloszlás • nedvességtartalom • ömlesztett sűrűség • nyomószilárdság • permeabilitás • porozitás
Kémiai tulajdonságok • kémiai összetétel • izzítási veszteség • nehéz elemek mennyisége és kimosódásuk • szerves alkotók • klórtartalom
Átlagos főelem összetétel: Si, Ca, Al, Fe, Mg, K, Na, Cl
Gázosítás: • szerves anyagok részleges elégése gázok szabadulnak fel, • nyersanyagként vagy tüzelőanyagként hasznosíthatók • számos különböző folyamat: TSZH, bizonyos veszélyes hulladék típusok, szárított szennyvíziszap Fluidágy: • tűztere függőleges henger alakú • kemence aljában, inert anyagból (pl. homok, hamu) álló réteg • rostélyon átfújt levegőáram • elégetendő hulladékot felülről vagy oldalról folyamatosan adagolják a fluidizált homokágyba. • alkalmazás: a finom eloszlású hulladékok, pl. hulladékból előkezeléssel kinyert másodlagos tüzelőanyag (RDF) és szennyvíziszapok égetésére.
Pirolízis: • gyűjtőfogalom • oxigénmentes körülmények közt végzett gáztalanítás • pirolízis gázok és szilárd (pirolízis-) koksz keletkezik. • pirolízis gáz fűtőértéke TSZH-ból 5 és 15 MJ/m3 • tüzelőanyag fűtőértéke 15 és 30 MJ/m3 • lépései: - kokszosítás (svélezés): Gáz elállítása a hulladék illékony részecskéiből, 400600C°-on - pirolízis: hulladék szerves molekuláinak hőbontása 500-800C°-on, melynek eredményeként gáznemű és szilárd frakció jön létre - kigázosítás: a pirolízis-kokszban maradó szén átalakítása folyamatgázzá 800-1000C°-on, gázosodást segít anyag (pl. levegő vagy gáz) jelenlétében égetés: a kapcsolódó technológiától függően a gázt és a pirolízis kokszot tűztérben elégetik.
Moduláris rendszerek: • szelektív hulladék égetés • kisebb létesítményekben • bizonyos előkezelésben részesült hulladékok célzott elégetését végzik (TSZH, nem veszélyes ipari hulladékok, stb.) • részben pirolitikus rendszer Forgódobos kemence: • szinte bármilyen hulladék égethető • szennyvíziszapok, kórházi hulladékok • működési hőmérséklet 500 - 1450°C
