Újrahasznosítási ismeretek Dr. Nagy, Béla

Újrahasznosítási ismeretek Dr. Nagy, Béla

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Újrahasznosítási ismeretek Dr. Nagy, Béla Publication date 2011 Szerzői jog © 2011 Szent István Egyetem Copyright 2011, Szent István Egyetem. Minden jog fenntartva,

Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Tartalom Bevezetés ........................................................................................................................................... iv 1. Fogalmak és elvek .......................................................................................................................... 1 2. A hulladékkezeléssel kapcsolatos törvényi kötelezettségek, feladatok .......................................... 3 1. 2.1.Általános rendelkezések: ................................................................................................. 3 3. A keletkező hulladékok mennyiségi, minőségi jellemzői ............................................................... 7 1. 3.1 A hulladékgyűjtés költségei .......................................................................................... 10 4. Hulladékhasznosítás ..................................................................................................................... 13 1. 4.1 Az újrahasznosítás kritériumai ...................................................................................... 15 2. 4.2 A hulladékgyűjtés módszerei ........................................................................................ 18 3. 4.3 A hulladékkezelés technológiai rendszere ..................................................................... 19 4. 4.4 A szelektív gyűjtés alkalmazásának jelentősége, eszközei ........................................... 21 5. 4.5 Anyaghasználati módok hatása a hulladék keletkezésére ............................................. 27 6. 4.6 A hulladékkezelés technológiai rendszere ..................................................................... 28 7. 4.7 A hulladékkezelés előkészítő műveletei ........................................................................ 32 5. Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai ............................................................................. 51 1. 5.1 A hulladék termikus hasznosítása és technika feltételrendszere ................................... 51 2. 5.2 A termikus hasznosítás általános technológiája ............................................................ 55 3. 5.3 A termikus hulladékhasznosítás technológiai lépései és technikai megoldásai ............. 59 6. Papír újrahasznosítása és technikai feltételei ................................................................................ 96 1. 6.1 Papír újrahasznosítás általános jellemzés ...................................................................... 96 2. 6.2 Papír újrahasznosítási trendek, tendenciák, árak ........................................................... 98 3. 6.3 A papír újrahasznosítás előkészítés technológiai megoldásai ..................................... 100 4. 6.4 A papírgyártás technológiai műveletei ........................................................................ 104 5. 6.5 A papír újrahasznosítás minőségi követelményei ....................................................... 113 7. Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei ....................................................................... 119 1. 7.1 A műanyag újrahasznosítás műszaki-gazdasági környezete ....................................... 119 2. 7.2 A műanyag újrahasznosítás lehetősége, feltételei ....................................................... 123 3. 7.3 Műanyag hulladékok azonosítása, osztályozása .......................................................... 125 4. 7.4 Műanyaghulladék hasznosító eljárások ....................................................................... 129 5. 7.5 A műanyag újrahasznosítás minőségi kérdései ........................................................... 133 8. Gumihulladék újrahasznosítása és technikai feltételei ................................................................ 137 1. 8.1 A gumiabroncs újrahasznosítás műszaki-gazdasági környezete ................................. 137 2. 8.2 A hulladék gumiabroncs újrahasznosítási lehetőségei ................................................ 137 3. 8.3 A gumiabroncs újrahasznosítás technológiája ............................................................. 141 Felhasznált és ajánlott irodalom .................................................................................................... clii

iii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Bevezetés „Hegyekben áll az újrahasznosítható hulladék a feldolgozótelepeken, felvásárlói áruk a nulla forint közelében jár. Eközben mindenütt fejlesztik a szelektív hulladékgyűjtést.” Mi a megoldás? Természetes környezetünkre rá vagyunk utalva, anyagot, energiát nyerünk belőle, terméket állítunk elő, fogyasztunk és élünk. A termelés, fogyasztás és az élet során szennyezzük a levegőt, szennyvizet, hulladékot „termelünk‖,közvetlenül, vagy közvetve károsítjuk a természetes és épített környezetünket. Mára világossá vált, hogy az életminőség megőrzése és javítása érdekében feladatunk kettős: • a korábbi környezeti károkat a lehetőséghez mérten fel kell számolni • a termelés, a fogyasztás és az életvitel során a környezet károsítását minimálisra kell csökkenteni A környezetvédelmi szempontok előtérbe kerülésével eljutottunk a technológiákon belüli környezetvédelemhez, a jövőben pedig el kell érnünk az integrált környezetvédelem megvalósítását A hulladékokkal való foglakozás, a hulladékból hasznosítható anyagok kinyerése nem új feladat, szinte egyidős az emberiséggel. A hulladékkérdés mégis napjaink egyik égető problémájává vált olyannyira, hogy egyesek napjainkat a hulladékok korszakának nevezik. Az ember korábban is ismerte a hulladékokban rejlő hasznos tulajdonságokat és különösen valamilyen okból nyersanyaghiányossá vált időszakokban, megpróbálta hasznosítani az értékesíthetetlenné vált melléktermékekben (hulladékokban) lévő nyersanyagforrásokat, illetve kísérletezett azzal, hogy egyes hulladékalkotó elemek ne kerüljenek megsemmisítésre, hanem ezeket ismételten felhasználta. Az iparosodás, a városiasodás folyamatainak felgyorsulásával, valamint a fogyasztói szemlélet eluralkodásával a helyzet oly mértékben bonyolulttá vált, a hulladékok és melléktermékek mennyisége oly mértékben megnövekedett, hogy a jelentkező probléma a régi módszerekkel tovább nem kezelhető. Korábban sem a gazdasági, sem a környezeti tényezők nem jelentettek hatékony kényszerítő erőt, egyben nem is alakultak még ki hatékony megoldások, technológiák, amelyek a megváltozott körülmények között átütő eredményre vezettek volna. Ez a lemaradás egyre nagyobb környezeti károkhoz és a hulladékok nagymértékű felhalmozódásához vezetett, amit nem lehetett a továbbiakban részleges, helyi megoldásokkal kezelni. A hulladékkérdés globális probléma lett, ésszerű és eredményes megoldásához az egyes szakmák, tudományterületek szoros koordinációjára van szükség. A felismerés megköveteli, hogy minden érintett terület szakemberei rendelkezzenek a hulladékokra vonatkozó fontosabb ismeretekkel a keletkezésre, a hulladék kezelésére, hasznosítására, illetve ártalmatlanítására. Csak ezeket az ismereteket ki-ki a maga területén alkalmazva lehetünk úrrá a napjainkat megkeserítő, de a jövőnket is veszélyeztető nehézségeken. A nem megfelelő hulladékkezelés, a hulladékok felhalmozódása a lakott területeken, a megfelelő ártalmatlanítás elmaradása miatt a következő ártalmak jelentkezhetnek: • a hulladékok fertőzések terjesztői • rovarok és rágcsálók elszaporodnak • a talaj, a talajvíz és a felszíni vizek szennyeződnek • a levegő szennyeződik • a környezet szennyeződés esztétikai jelentősége megnő • az elsődleges alapanyag források beszűkülése azok árait és a kitermelés költségeit is jelentősen megnövelik, ezzel esetenként komoly ökológiai károk bekövetkezését is előidézhetik A hulladékok egyre bővülő köre, növekvő és egyre nehezebben elhelyezhető mennyisége, de főként a fokozódó nyersanyaghiány miatt általánossá váló törekvés a hulladékok lehető legnagyobb mértékű feldolgozása, új termékek előállításában való részvételének növelése. A hulladék és a környezet bonyolult kapcsolatát, a környezettudatos magatartás szükségességét jól mutatja az 1. sz ábra.

iv Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Bevezetés

1. ábra. A környezetvédelem globális kezelése A környezetvédelem globális kezelése

v Created by XMLmind XSL-FO Converter.

1. fejezet - Fogalmak és elvek Hulladék fogalma: „Hulladék az az anyag, amely az ember termelő-fogyasztó tevékenysége során keletkezik, és amelyet az adott műszaki gazdasági és társadalmi feltételek mellet tulajdonosa sem felhasználni, sem értékesíteni nem tud, ill. nem kíván és ezért kezeléséről gondoskodni kell‖ [Környezet- és Természetvédelmi Lexikon] A hazai definíciót a Hulladékgazdálkodási törvény 3. § a) pontja adja meg: hulladék: olyan tárgy vagy anyag, amelytől birtokosa megválik, megválni szándékozik, vagy megválni köteles. Szubjektív hulladék: olyan mozgatható dolgok, tárgyak, melyektől a tulajdonos meg akar szabadulni, függetlenül az esetleg meglévő objektív értéküktől. Objektív hulladék: olyan mozgatható tárgyak, melyeket az illetékes szervek a közjó megóvása érdekében kezelni köteles, akár a tulajdonos akarata ellenére is. Hulladékok két nagy csoportja:

Termelési hulladékok csoportosítása lehetséges • gazdasági ágazat szerinti • technológia szerinti • eredet szerinti • anyagi minőség szerinti hulladékok Környezetre és az emberi egészségre gyakorolt hatásuk alapján: • veszélyes hulladék • nem veszélyes hulladék • inert hulladék Települési (kommunális) hulladék Fajtái:

1 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Fogalmak és elvek

• települési szilárd hulladék • települési folyékony hulladék Települési szilárd hulladék (TSZH): különböző méretű, összetételű szerves és szervetlen szilárd halmazállapotú anyag keveréke. Települési folyékony hulladék: Hulladékká vált folyadék, melyet nem vezetnek el és bocsátanak ki szennyvízelvezető hálózaton, ill. szennyvíztisztító telepeken keresztül.


2. fejezet - A hulladékkezeléssel kapcsolatos törvényi kötelezettségek, feladatok 2000. évi XLIII. Törvény a hulladékgazdálkodásról: Az Országgyűlés a környezet védelme érdekében, különös tekintettel a Magyar Köztársaságnak az Európai Unióval fennálló és más nemzetközi megállapodásokból adódó kötelezettségeire, • a fenntartható fejlődés, a jövő generációk létfeltételeinek, lehetőségeinek biztosítása, • az energia- és nyersanyagfogyasztás mérséklése, a felhasználás hatékonyságának növelése, a hulladék mennyiségének csökkentése, • az emberi egészség, a természeti és épített környezet, hulladék okozta terhelésének mérséklése • érdekében - az Alkotmánnyal összhangban – megalkotta a „Törvény a hulladékgazdálkodásról‖-t.

1. 2.1.Általános rendelkezések: A hulladéktörvény célja • az emberi egészség védelme, a természeti és az épített környezet megóvása, a fenntartható fejlődés biztosítása és a környezettudatos magatartás kialakítása a hulladékgazdálkodás eszközeivel; • a természeti erőforrásokkal való takarékoskodás, a környezet hulladék által okozott terhelésének minimalizálása, szennyezésének elkerülése érdekében a hulladékkeletkezés megelőzése (a természettől elsajátított anyag minél teljesebb felhasználása, hosszú élettartamú és újrahasználható termékek kialakítása), a képződő hulladék mennyiségének és veszélyességének csökkentése, a keletkező hulladék minél nagyobb arányú hasznosítása, a fogyasztás-termelés körforgásban tartása, a nem hasznosuló, vissza nem forgatható hulladék környezetkímélő ártalmatlanítása. A törvény hatálya 2. § (1) A törvény hatálya kiterjed • minden hulladékra; • a hulladékgazdálkodási tevékenységekre és létesítményekre. (2) A törvény hatálya csak annyiban terjed ki, amennyiben azokról jogszabály másképp nem rendelkezik. • az ásványi nyersanyagok kitermelése során vagy azzal együtt kitermelt, azoktól fizikai módszerekkel leválasztott anyagokra, • az állati hulladékra (beleértve az állati tetemeket, a trágyát), valamint más természetes, a mezőgazdaságban felhasználható nem veszélyes anyagokra, • a szennyvizekre, kivéve a folyékony hulladékot, • a hatástalanított robbanóanyagokra (3) Nem terjed ki a törvény hatálya • a levegő tisztaságvédelmi jogszabály hatálya alá tartozó, a levegőbe kibocsátott anyagokra, • a radioaktív hulladékokra.


A hulladékkezeléssel kapcsolatos törvényi kötelezettségek, feladatok (4) A hulladékgazdálkodással összefüggő, e törvényben nem szabályozott kérdésekben a környezet védelmének általános szabályairól szóló 1995. évi LIII. törvény (a továbbiakban: Kt.) rendelkezéseit kell alkalmazni. Hulladékhasznosítás 18. § (1) A hulladék hasznosítása történhet • a hulladék anyagának termelésben, szolgáltatásban történő ismételt felhasználásával (újrafeldolgozás); • a hulladék valamely újrafeldolgozható összetevőjének leválasztásával és alapanyaggá alakításával (visszanyerés); • a hulladék energiatartalmának kinyerésével (energetikai hasznosítás). (2) A biológiailag lebomló szerves anyagok aerob vagy anaerob lebontása és további felhasználásra alkalmassá tétele hasznosításnak minősül. A tevékenység végzésének és a keletkező termékek felhasználásának feltételeit külön jogszabály tartalmazza. (3) A hulladék hasznosítójának biztosítania kell, hogy a hasznosítással előállított termék az elsődleges alapanyagból előállított terméknél ne okozzon nagyobb környezetterhelést. (4) Hulladékhasznosító létesítmény csak a külön jogszabályban meghatározott feltételekkel és a környezetvédelmi hatóság engedélyével létesíthető. (5) A hulladék hasznosítása esetén a gyártóra, a hulladék birtokosára és a hulladékkezelőre vonatkozó előírásokat kell alkalmazni. A magyar Hulladékgazdálkodási törvény hulladékgazdálkodási szabályozásban a hulladékok anyagi minőségük és eredetük alapján a következő csoportokat különítik el: • termelési hulladék: ipari és mezőgazdasági • egészségügyi hulladék • települési hulladék • veszélyes hulladék A hulladékgazdálkodás szabályozása hazánkban meglehetősen kialakulatlan. Az Országgyűlés által 2000. június 2-án kihirdetett hulladékgazdálkodási törvény 2001. január 1-én lépett hatályba. A hulladékgazdálkodásról szóló XLIII. törvény céljai a következők: 1.§ a) az emberi egészség védelme, a természeti és az épített környezet megóvása, a fenntartható fejlődés biztosítása és a környezettudatos magatartás kialakítása a hulladékgazdálkodás eszközeivel; b) a természeti erőforrásokkal való takarékoskodás, a környezet hulladék által okozott terhelésének minimalizálása, szennyezésének elkerülése érdekében a hulladékkeletkezés megelőzése (a természettől elsajátított anyag minél teljesebb felhasználása, hosszú élettartamú és újrahasználható termékek kialakítása), a képződő hulladék mennyiségének és veszélyességének csökkentése, a keletkező hulladék minél nagyobb arányú hasznosítása, a fogyasztás-termelés körforgásban tartása, a nem hasznosuló, vissza nem forgatható hulladék környezetkímélő ártalmatlanítása. (Forrás: Hulladékgazdálkodás az Európai Unióban és Magyarországon, Budapest 2003 A települési szilárd hulladékokra vonatkozó szabályok A Hulladékgazdálkodási törvény, a kormányrendeletek és a miniszteri rendeletek tartalmazzák az egyes hulladékcsoportok és hulladékáramok fogalmát. Először is a települési szilárd hulladék fogalmának megismerését tartom fontosnak. A következő fogalmat a 213/2001. (XI. 14.) Kormányrendelet tartalmazza: 8.3.§ c) települési hulladék: a háztartásokból származó szilárd vagy folyékony hulladék, illetőleg a háztartási hulladékhoz hasonló jellegű és összetételű, azzal együtt kezelhető más hulladék. 4 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

A hulladékkezeléssel kapcsolatos törvényi kötelezettségek, feladatok A csomagolásról és a csomagolási hulladék kezelésének szabályait tartalmazza a 94/2002. (V. 5.) Kormányrendelet. A csomagolási hulladék fogalma alatt minden, hulladéknak minősülő csomagolást értünk. A csomagolás lehet: • A fogyasztói (elsődleges) csomagolás a vásárláskor képez értékesítési egységet a fogyasztó vagy a felhasználó számára. Ebbe a kategóriába tartoznak a gyorséttermek által használt egyszer használatos edények és evőeszközök. • A gyűjtő (másodlagos) csomagolás a vásárlás helyén meghatározott értékesítési egységet foglal össze. • A szállítási (harmadlagos) csomagolás a fogyasztói vagy gyűjtőcsomagolás kezelését és szállítását, illetve e tevékenységek közben történő károsodás elkerülését segítő csomagolás. (Forrás: a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium, Hulladékgazdálkodási és Környezettechnológiai Főosztály honlapja: http://www. kvvm.hu/szakmai/hulladekgazd.) A Hulladékgazdálkodási törvény tartalmaz átmeneti rendelkezéseket is. Az uniós előírásoknak megfelelően 2005. július 1-ig el kell érni, hogy a hulladékká vált csomagolóanyagok legalább 50 százalékát hasznosítsák, ezen belül minimum 25 százalékát anyagában úgy hasznosítsák, hogy minimálisan a 15 százalékos mennyiséget minden anyagfajtánál el kell érni. Az irányelvet módosító jogszabályt 2004. februárjában fogadták el. A 2004/12/EK jogszabály értelmében a hasznosításban kötelezően elérendő arányt 25 százalékról 55 százalékra emeli. Anyagfajták szerint a következő minimumokat írták elő: üveg és papír esetében 60 százalékot, fémeknél 50 százalékot, fánál 15 százalékot, a műanyag csomagolási hulladékoknál 22,5 százalékot. Magyarország haladékot kapott 2012-ig ezen arányok elérésére. Hulladékgazdálkodás az Európai Unióban Hulladékgazdálkodásnak a hulladékkal összefüggő tevékenységek rendszerét nevezzük, amelybe beleértendő a hulladék keletkezésének megelőzése, mennyiségének és veszélyességének csökkentése, kezelése, ezek tervezése és ellenőrzése, a kezelő berendezések és létesítmények üzemeltetése, bezárása, utógondozása, a működés felhagyását követő vizsgálatok, valamint az ezekhez kapcsolódó szaktanácsadás és oktatás.1 Hulladékgazdálkodási stratégia A hulladékgazdálkodás a környezetvédelem területén sajátos helyet foglal. A hulladék ugyanis a környezetszennyezés egyik lehetséges forrása lehet, illetve másodlagos nyersanyagként is szolgál, így a hulladékprobléma megoldása gazdaságpolitikai cél is. Az elmúlt évtizedekben kialakult gazdasági fejlődés következtében a termelés és így a fogyasztás is egyre növekedett. Ennek következtében az Európai Unió tagországaiban egyre csak nőtt a hulladéktermelés. A növekvő hulladékmennyiség negatív hatással volt mind a környezet állapotára, mind a lakosság egészségi állapotára. A káros folyamatok megállítására a tagországok egységes szabályozás és összehangolt programok létrehozása mellett döntöttek. A törekvések eredményeként 1989-ben megfogalmazták a Hulladékgazdálkodási Stratégia alapelveit, amely az alapelveket és prioritásokat határozza meg. A hulladékgazdálkodás stratégia szerinti feladatai a következők: • a megelőzés, • az újrafelhasználás és hasznosítás, • az ártalmatlanítás optimalizálása, • a hulladékszállítás szabályozása, • a helyreállítás szükségessége. (1) Forrás: Hulladékgazdálkodás Alaptankönyv 33. oldal, Tertia Kiadó Budapest, 2003. (2) Hulladékgazdálkodás Alaptankönyv: Hulladékkezeléssel, hulladékgazdálkodással kapcsolatos jog az Európai Unióban c. fejezet alapján készült.


A hulladékkezeléssel kapcsolatos törvényi kötelezettségek, feladatok A Stratégia szerint a megelőzésnek két lehetősége van: a technológia, illetve a termékek útján történő megelőzés. Tehát a környezet terhelésének csökkentése érdekében a következő lépések szükségesek. Lényeges az úgynevezett „tiszta technológiák‖. alkalmazása, vagyis olyan termékek előállítása szükséges, amelyek nem, vagy a lehető legkisebb mértékű hulladékmennyiség keletkezését eredményezik. Csökkenteni kell a csomagolás mennyiségét, illetve az egyszer használatos csomagolású termékek előállítását. Az elérendő cél a keletkező hulladékmennyiség csökkentése. A második elv megköveteli a szelektíven gyűjtött hulladék bekapcsolását a termelési, szolgáltatási folyamatokba. Az újrahasznosítás és szelektív hulladékgyűjtés kifejtésére a későibbekben kerül sor. A harmadik alapelv azokra a hulladékokra vonatkozik, melyeket már nem lehet újrafelhasználni, illetve újra feldolgozni. Az alapelv megkívánja a hulladékok ártalmatlanításával járó negatív hatások optimalizálását. A tevékenység során alkalmazott technológia az elérhető legjobb lehet, de nagy mértékű költségekkel nem járhat. Az ártalmatlanítás két lehetséges módja a hulladék lerakása, vagy égetése. A tagállamokat arra ösztönzik, hogy azok intézkedéseikkel oldják meg a hulladék elhelyezésének problémáját, továbbá tiltsák meg a hulladékok tömeges lerakását és ellenőrizhetetlen elhelyezését. A tagországok további feladata a megfelelő hulladéklerakó telephelyhálózat kiépítése. A hulladék szállítása során a környezeti kockázatok csökkentése és elkerülése a cél. Ez az alapelv összefoglalta a közösségi és tagállami szinten már érvényben lévő gyakorlatot, új elemet nem adott hozzá. A hulladékártalmatlanítás utáni, tehát a szennyezett területek helyreállítását irányozza elő az ötödik alapelv. A helyreállítás esetében nagyon fontos a technológia továbbfejlesztése. A hatodik környezetvédelmi akcióprogram (2001-2010) Habár a jogszabály létrehozásával jelentős eredményeket értek el a hulladékgazdálkodás terén, ennek ellenére az Unió országaiban az 1990-es évek során végbement népességnövekedés, a fogyasztási szokások megváltozásával és a gazdasági fejlődés eredményeként egyre több hulladék keletkezett. A problémát felismervén a tagállamok 2002. júliusában elfogadták a hatodik környezetvédelmi akcióprogramot (2001-2010). A környezetvédelmi program címe: „Környezet 2010: A mi jövőnk, a mi választásunk‖. Az akcióprogram négy fő területet emel ki: küzdelem a klímaváltozás ellen; természetvédelem és biodiverzitás . a különleges értékek védelme; környezetegészség; a természeti erőforrások fenntartható használata és a hulladék kezelése. Az akcióprogram jelentősége abban is rejlik, hogy annak megvalósítása már a kibővített Európai Unióban zajlik majd, ugyanis az újonnan csatlakozott országok nagy lemaradást mutatnak a környezetvédelem terén. A környezetvédelmi törvények betartása az új tagállamok egyik legfontosabb feladata, végrehajtásukhoz az Európai Unió támogatásai vehetők igénybe. Problémát jelent azonban, hogy a szabályozás a tagországok joganyagába történő adaptálása igen lassú folyamat. Az Unió országaiban a keletkezett hulladék mennyisége meghaladja a napi kilogrammot fejenként. A mai társadalmakban a hulladék 80 %-a a mezőgazdasági, bányászati és ipari szektorokban keletkezik, és a háztartások adják a hulladék mennyiségének körülbelül 20 %-át.


3. fejezet - A keletkező hulladékok mennyiségi, minőségi jellemzői (Az EU 27 tagállamában keletkező települési szilárd hulladék 40%-a kerül újra hasznosításra vagy komposztálásra) (Forrás: EUROSTAT/10/43 19 March 2010) A keletkező hulladék mennyisége meghaladja az 500 kg/fő/év értéket. A két szélső érték: Csehország 306 kg/fő/év, illetve 802 kg/fő/év Dániában. Általában azt lehet mondani, hogy a fejlettebb EU tagálamonban keletkező hulladék meghaladja az EU átlagát, az átlag körüli értéket ―produkálja‖ 7 később csatlakozó tagállam –köztük Magyarország- az átlagtól elmarad 5, az utolsó bővítési körben csatlakozott tagország: Csehország, Litvánia, Lengyelország, Románia és Szlovákia (1. táblázat). A táblázatban látható az egyes tagországok hulladékkezelési eljárásainak összefoglalása, benne a fejlett országok alacsony lerakási értékeivel, illetve a majdnem teljes menyiséget hulladéklerakóba elhelyező tagországok értékeivel. A települési szilárd hulladék összetételére vonatkozó hazai vizsgálatok eredményei láthatók a következő táblázatban (2. táblázat). Az összesítést mutató táblázat mellett látható különböző méretű települések keletkező hulladék összetételére vonatkozó adatok, melyekből jól látható, hogy a lakosság életmódja, lakás és lakhatási viszonyai nem kis mértékben befolyásolja a keletkező hulladék mennyiségi, minőségi értékeit. 1. táblázat. Kommunális hulladék keletkezése és kezelése az EU 27 országokban, 2008


A keletkező hulladékok mennyiségi, minőségi jellemzői

A táblázat adatai a vizsgálatba bevont településeken, a gyűjtőjárműből vett mintákból kerültek meghatározásra. Ez azt jelenti, hogy nagy számú minta elemzésére került sor, a mintavételi helyek gyakorlatilag egyenletesen az egész országot lefedték, ill. a kiválasztott települések minden település típust egyenletesen reprezentálnak, így a minták átlaga jó becslést ad az egyes anyagkategóriák tömeghányadának a várható értékére, azaz a jellemző országos (Budapest nélkül, Budapest hulladék összetételét lásd 3. ábra) hulladék összetételre. A mérés során az új szabvány került alkalmazásra, a legfontosabb különbség azaz, hogy a finom frakció az 50 mm-nél kisebb méretű hulladékot jelenti! Az országos átlaggal összehasonlítva szembetűnő, hogy a hasznosítható anyagokból nagyobb mennyiségek találhatók a nagyvárosi hulladékban. Legnagyobb a különbség a papír tekintetében, ahol 6 %-al nagyobb, ill. a műanyag mennyisége is jelentős a maga 15 %-val. Ezzel szemben a biológiailag lebomló hulladék 2 %-al kevesebb a megyei jogú városok (nagyvárosok) esetében, mint az országos átlag. Ha összevetjük a két táblázat adatait, láthatjuk, hogy a hazai hulladék összetételből és a hasznosítási, kezelési gyakorlatból következően jelentős az elmaradásunk az EU általános gyakorlatától és elvárásaitól. 2. táblázat. Települési szilárd hulladékok összetétele település típusonként



3. ábra. Budapest települési szilárd hulladék összetétele, 2008. Forrás: FKF Zrt A fontosabb hulladékfélékből évente keletkező mennyiséget mutatja a következő 3.sz táblázat. Magyarországon évente 4,5-5 millió tonna háztartási és ipari-kereskedelmi hulladék, valamint 1 millió tonna fogyasztási eszköz keletkezik – ezek nagy része kerül za 1. táblázatnak megfelelően deponálásra. 3.táblázat.



1. 3.1 A hulladékgyűjtés költségei A hulladékkezelés fajlagos költségeivel kapcsolatban az alábbi elemeket tartalmazza: • szállítási költség (Ft/tonna), • lerakási költség (Ft/tonna), • szelektív gyűjtés költsége (Ft/tonna), Utóbbi két érték a rendszeres hulladék gyűjtés során begyűjtött lakossági hulladékra vetített értéket is tartalmazza: • a lerakó 10 km-es körzetén túli szállítás esetében a szállítási többletköltsége (Ft/tkm), • a költségeknek az alapszolgáltatáson felüli tartalma (edényzet biztosítás, lomtalanítás, szelektív hulladékgyűjtő szigetek, hulladék udvar, hulladékválogató, komposztáló, házhoz menő szelektív gyűjtés vagy egyéb más). Az megállapítható, hogy a szállítási költségek országos átlaga 11812 Ft/tonna. A legalacsonyabb költség a Közép-dunántúli felügyelőség területért érintő átlagköltsége 8.216,-Ft/t, a legmagasabb pedig a Felső-Tisza-


A keletkező hulladékok mennyiségi, minőségi jellemzői vidéki felügyelőség térségének átlagköltsége 18.250,-Ft/t. A többi felügyelőség területén az átlag adatok az országos átlaghoz közeliek. A lerakási költségek összesített adatai a szállítási költségeknél is kiegyensúlyozottabb helyzetet mutatnak. A legalacsonyabb lerakási átlagköltség a Dél-dunántúli felügyelőség területén 3694 Ft/t, míg a legmagasabb a Közép-Duna-völgyi felügyelőség területén 8026 Ft/t. A többi felügyelőség területén az átlag költségek jól közelítik az országos lerakási átlagköltséget, ami 5751 Ft/t. A szelektív hulladékgyűjtés költsége már jelentős ingadozást mutat. Észak-magyarországi felügyelőség területén csak 1077 Ft/t, míg a Dél-dunántúli felügyelőség területén a legmagasabb 11884 Ft/t. Természetesen ez a költség jelentősen függ a szelektív hulladékgyűjtés mennyiségi mértékétől, a szelektíven gyűjtött anyagféleségektől. Az országos átlag 4558 Ft/t. Ugyancsak változó a szelektív hulladékgyűjtés árbevétele, bár érdekes módon nincs akkora szóródás, mint a szelektív gyűjtés költségeinél, legkisebb érték 620 Ft/t a legmagasabb 1872 Ft/t. Az országos átlag 1133 Ft/t. Korábbi felmérésekből származó adatok alapján 10,04 kg/fő/év lakossági szelektív hulladék begyűjtéssel lehet számolni. Ez a mennyiség az egyéb forrásokból származó 5.500.000 fő szelektív hulladékgyűjtésbe bekapcsolt lakosszámmal éves szinten 55.000 tonnát jelent. Szembetűnő lehet – amint ezt mérések támasztják alá – a szelektív hulladékgyűjtés árbevétele és költsége közötti különbség, mely egyértelműen bizonyítja a tevékenység veszteségességét! Az adatszolgáltatók körében a legnagyobb veszteség 10473 Ft/t, a legnagyobb nyereség 156 Ft/t, az országos átlag 3419 Ft/t veszteség. Hogy mi okozza ezt a súlyos problémát, legalább az alábbiakat érdemes megemlíteni: A hulladékgazdálkodási törvény és kapcsolódó jogszabályai a gyártó,- forgalmazó számára csak az általuk kibocsátott csomagolás egy részére ír elő kötelező gondoskodást és kötelezettséget, holott a törvény legfontosabb alapelvei (5. ábra): • a gyártói felelősség elve alapján a termék előállítója felelős a termék és a technológia jellemzőinek a hulladékgazdálkodás követelményei szempontjából kedvező megválasztásáért, ideértve a felhasznált alapanyagok megválasztását, a termék külső behatásokkal szembeni ellenálló képességét, a termék élettartamát és újrahasználhatóságát, a termék előállításából és felhasználásából származó, illetve a termékből keletkező hulladék hasznosításának és ártalmatlanításának megtervezését, valamint a kezelés költségeihez történő hozzájárulást is; • valamint, a szennyező fizet elv alapján a hulladék termelője, birtokosa vagy a hulladékká vált termék gyártója köteles a hulladékkezelési költségeit megfizetni, vagy a hulladékot ártalmatlanítani; a szennyezés okozója, illetőleg előidézője felel a hulladékkal okozott környezetszennyezés megszüntetéséért, a környezeti állapot helyreállításáért és az okozott kár megtérítéséért, beleértve a helyreállítás költségeit is;


A keletkező hulladékok mennyiségi, minőségi jellemzői 5. ábra. Hulladék csökkentés lehetőségei


4. fejezet - Hulladékhasznosítás Az a technológiai tevékenység (6. ábra), amely során az eredeti rendeltetésük szerint tovább nem használható anyagokat közvetlenül vagy közvetve a környezetvédelem következményeinek, valamint a felhasználók igényeinek megfelelő termékké alakítják.

6. ábra. A hasznosítás célrendszere Hasznosítási eljárást követően a hulladék, mint: • másodnyersanyag • félkész termék • késztermék kerül vissza a termelési folyamatba. (Egy általános hulladék körfolyamatot mutat az 7. ábra.) Az ábra alapján is látható, hogy a hulladék keletkezése már az alapanyag ipari felhasználása során megkezdődik. Ennek a termelési hulladéknak a keletkezése megkívánja az első termelésben már nélkülözhetetlen minőségbiztosítást, az ipartól az egységes termékszemlélettel járó új feladatok és felelősségek vállalását. A hagyományos minőségjegyeket - működőképesség, tartósság, külső- ma már ki kell egészíteni a teljes környezetbarát életciklus követelményeivel, beleértve a keletkező végtermék (hulladék) elhelyezésével illetve újrafelhasználásával. Az újrahasznosításra való alkalmasság megfelelő szerepet kell kapjon a minőségmenedzsment előírásaiban, vagyis az „újrahasznosítás menedzsment‖feladatkörét a vállalatoknál be kell építeni a minőségmenedzsmentbe. Ennek a termék- és folyamattervezésben érvényre kell jutni, előkészítve ezzel a jövő újrahasznosítási döntéseit, lehetőségeit.(8. ábra) Az újrahasznosítás tág fogalomköre megkülönbözteti • a termelési hulladékok újrahasznosítását • a termék használati szakaszában és • hulladékként végzett hasznosítását.


Hulladékhasznosítás

7. ábra. Általános hulladék körfolyamat

8. ábra. Tudatos terméktervezés és termékélettartam Az újrahasznosítási folyamatokat a gyakorlat (és lehetőség) felosztja: • feldolgozásra (az elemeket megmunkáló gyártó eljárásokra) • ipari előkészítésre (szerkezeti anyagokat visszanyerő technológiák) • darabok és részegységek felhasználására (termékforma megőrzésével), valamint • ezek hasznosítására (a termékforma felbontásával). (9. ábra)



9. ábra. Az újrahasznosítás fogalmai és definíciói

1. 4.1 Az újrahasznosítás kritériumai Az újrahasznosításhoz pontosan meg kell határozni a megkívánt minőségi paramétereket. A használt berendezések ilyen célú vizsgálata alapvetően eltér az első gyártásban alkalmazott minőség ellenőrzéstől. Az ellenőrzések alapvetően a következő területekre terjednek ki: • nagyrészt mechanikai módszerek az elemek mérettartásának ellenőrzésére • vizuális vizsgálatok azonosításra, vagy sérülések felismerésére • egyszerű mérőeszközök használata (tolómérő, idomszer, stb.) A termék (hulladék) szétszerelése és az újrahasznosítási lehetőségek biztosítása jelentős kihívás a konstruktőröknek, olykor komoly konfliktusok is származhatnak belőle (pl. automatizált összeszerelésben alkalmazott kapcsolási technikák jelentősen megnehezítik a bontást). a probléma megoldásában segíthet a konstrukció egész folyamatában, az előtervektől a termékforma optimálásáig, számítógépes rendszereszközök felhasználása. Ilyenek a hibalehetőségek és a hibakövetkezmények, valamint az újrahasznosítási lehetőségek és következmények elemzése, továbbá az újrahasznosítás funkciójának elemzése (recycling function deployment) és a szétszerelésnek kedvező tervezés (design for disassembly) néven ismert módszerek alkalmazása. A konstrukció szempontjából a minőségbiztosítás fontos eszközei még azok az információk, melyek a már visszaérkezett termékek bontásakor a hulladékgazdálkodók szétszerelői egységeiben és a javító műhelyekben gyűjthetők. A fogyasztóknál kialakult eltérő használati feltételek azonban a nyert információk használhatóságát befolyásolják. (10. ábra)



10. ábra. Termék és eljárástervezés szempontjai az újrahasznosítás lehetőségeinek figyelembe vételével • A hulladékhasznosítás gazdasági vonatkozásai: Ha a hulladékot nem hasznosítják, a ráfordított munka és energia a társadalom számára elveszett érték. Hulladék hasznosításának előnyei: • csökkenti a nyersanyag kitermelést • nem terheli a természeti és épített környezetet • energia megtakarítás • Hulladékhasznosítás környezetvédelmi vonatkozásai Előnyei: • csökken az elszállítandó hulladék térfogata • csökken a lerakó területek helyigénye • kisebb környezetszennyezés • csökken a megbetegedés, fertőzés veszélye • Hulladékgazdálkodás energetikai vonatkozásai (4. táblázat) • csökken a felhasznált elsődleges alapanyag mennyisége • csökken az alapanyag előállítás energiaigénye • csökken a hulladék elhelyezés energiaigénye • csökken az elhelyezendő hulladék mennyisége, kisebb elhelyező tér kialakítás, illetve 4. táblázat. 1 t alapanyag előállításának energiaigénye (109 J/t)



A keletkező vegyes hulladék a 10. és 11. ábrán látható módon kerülhet kezelésre. Nyilvánvaló, hogy a hulladék újrahasznosítás lehetőségét alapvetően a szelektív gyűjtés megvalósítása biztosítja. A vegyes gyűjtésből a kezelőtelepen kiválaszható másodnyersanyagok minősége, szennyezettsége csak korlátozott újrahasznosítást tesz lehetővé, igen jelentős kézi munkaerő felhasználása mellett. A hulladékkezelés technológiai folyamatának első fázisa a hulladéknak a keletkezés üteméhez igazodó (11 – 12. ábrák), szervezett, környezetkímélő összegyűjtése és készletezése az elszállításig. Ennek során alkalmazkodni kell a hulladék keletkezésének üteméhez, anyagi tulajdonságaihoz, a keletkezési és kezelő hely környezetéhez, jellemzőihez, valamint a gyűjtési módokhoz, azok változataihoz és a gyűjtési kapacitáshoz.

11. ábra. A hulladék gyűjtés intenzitása és időpontja a hulladék keletkezés függvényében



12. ábra. A hulladékgyűjtés gyakorisága és költségei A hulladékok gyűjtése és szállítása egymással szoros kölcsönhatásban van, egységes rendszert képez. A hulladékok gyűjtésére – szállítására különböző módszerek alakultak ki, attól függően, hogy: • milyenek a hulladék tulajdonságai, • a keletkezési helyről milyen mennyiséget, milyen gyakran kell elszállítani, • melyek a gyűjtési és szállítási feladat megvalósítása iránti közegészségügyi és környezetvédelmi követelmények, • milyen gazdaságossági szempontok merülnek fel. A hulladék gyűjtésének és szállításának összehangolt tárolási és anyagmozgatási folyamata a hulladékgyűjtési rendszer, amely lehet együtemű és kétütemű.

2. 4.2 A hulladékgyűjtés módszerei Az együtemű hulladékgyűjtés: a hulladék átrakás nélküli mozgatása ugyanazzal a szállító célgéppel, a gyűjtésből a hasznosítást vagy ártalmatlanítást végző létesítményig (13. ábra) A kétütemű hulladékgyűjtés: a hulladék mozgatása a hasznosítást vagy ártalmatlanítást végző létesítményig, átrakóállomáson való átrakás (esetleg előkezelés) közbeiktatásával. A kétütemű hulladékgyűjtés lényegében a szállítási távolságok jelentős növekedése miatt – regionális rendszerek kiépítése – alakult ki. A kétütemű szállítást leginkább körzeti, regionális kezelőtelepekhez kapcsoltan alkalmazzák (14. ábra) a teljesítmények fokozása és a költségek csökkentése érdekében. A gazdaságosabb szállítás érdekében terjedtek el az ún. öntömörítős konténerek, amelyeknél a megerősített szerkezeti kialakítású konténerbe hidraulikus tömörítő egységet építenek, amely a laza hulladékot a konténerbe tömöríti. (a szokásos tömörítési arány 1:5–1:8 közötti, a gyűjtött hulladékféleségek függvényében).



13. ábra. Együtemű gyűjtési rendszer

14. ábra. Kétütemű gyűjtési rendszer

3. 4.3 A hulladékkezelés technológiai rendszere A hulladékgyűjtés a hulladék összeszedésére, rövid ideig tartó tárolására irányul a keletkezés helyén. Célja a további kezelési műveletekhez, a hulladék környezetet nem szennyező készletezése. A megfelelő kezelhetőség érdekében – könnyebb ártalmatlaníthatóság, hatékonyabb hasznosíthatóság, nagyobb környezetbiztonság – sokszor elengedhetetlen a hulladék fajtánkénti, anyagféleségek szerint elkülönített – szelektív – gyűjtése. Az átmeneti tárolás a hulladék meghatározott időre szóló, környezetszennyezést megakadályozó módon történő raktározása, a megfelelő hasznosításig vagy ártalmatlanításig.



A hulladék előkezelése, előkészítése során a hulladék mennyisége és veszélyessége csökken, könnyebben kezelhetővé válik, vagy közvetlenül hasznosítható állapotba kerül. Az előkezelési eljárások főként fizikai, esetleg kémiai eljárások, illetve ezek kombinációi. A fizikai előkezelési eljárások mechanikai hatásra (de hasonló az elektromos, mágneses, gravitációs hatások következménye is) a hulladék fizikai szerkezetét, alakját változtatják meg pl. szétválasztás, egyesítés, alakítás útján. Az előkezelési eljárások során – annak ellenére, hogy elsősorban a hulladék további kezelését hivatottak elősegíteni – esetenként a hulladék olyan mértékben átalakul, hogy az egyenértékű az ártalmatlanítással (pl. egyes semlegesítési, méregtelenítési, kémiai technológiák). A hulladékszállítás az összegyűjtött hulladékok mozgatása a hulladékkezelési helyek között a célnak megfelelően kialakított járművekkel, helyhez kötött eszközökkel, ill. zárt rendszerben áramló közeggel. A kétütemű szállításszervezésnél a hulladékártalmatlanító helyre való szállítási távolságok növekedése teszi szükségessé a gyűjtési és szállítási folyamat időbeli és térbeli szétválasztását. A szállító járművek műszakidőn belül teljesíthető fordulóinak száma ugyanis jelentősen csökken, nő a „haszontalan‖ szállítási idő a „hasznos‖ gyűjtési idő terhére. A kétütemű szállítás bevezetését – átrakóállomások létesítésének szükségességét – különböző műszaki, szervezési és gazdaságossági tényezők, valamint a helyi adottságok döntik el A hulladékok szállításának szervezése éppen a szállítandó anyag különleges tulajdonságai és a feladat végrehajtása iránt támasztott sajátos igények miatt jelentősen különbözik a szokásos szállítási feladatoktól. Begyakorlott személyzetet, megfelelő szállító járművekkel jól ellátott, megszervezett, tervszerűen működő szervezetet igényel. Különösen érvényes ez a települési hulladékok szállítására. A szervezési munka fontos része a szükséges alapinformációk rendelkezésre állása. Ezek: • a keletkező hulladék fontosabb jellemzői, • a gyűjtőhelyek jellegzetességei (gyűjtési mód, megközelítési lehetőségek stb.), • a szállítási útvonalak adatai (közlekedési-forgalmi viszonyok, kiépítettség, szállítási távolság stb.), Az alapinformációk birtokában meghatározhatók: • a hulladékszállítási kapacitások, a célgépek száma és típusa, • a gyűjtőtartályok száma és kialakítása, • a gyűjtőkörzetek jellemzői (gyűjtési időszükséglet, fordulóidő stb.). Az együtemű szállításszervezésnél a hulladékgyűjtő célgép a kialakított és előre meghatározott járatleírásban rögzített, megtervezett útvonalakon járja be a hulladék-keletkezési helyeket. A célgép gyűjtőtartályának megtelését követően felkeresi a rendezett lerakót, égetőt leürítés céljából. A szállítási feladat ezután ismétlődik. A munka szervezésénél alapvető szempont, hogy a kijelölt feladat – a gyűjtési és a szállítási időszükségletet is figyelembe véve – a műszakidő alatt végrehajtható legyen. Alapfeltétel, hogy a szükséges és elégséges létszám és üzemképes technikai eszköz rendelkezésre álljon. Az együtemű szállítás legérzékenyebb paramétere a szállítási távolság, mivel annak növekedése növeli a szállítási időszükségletet. A kétütemű szállításszervezésnél a hulladékártalmatlanító helyre való szállítási távolságok növekedése teszi szükségessé a gyűjtési és szállítási folyamat időbeli és térbeli szétválasztását. A szállító járművek műszakidőn belül teljesíthető fordulóinak száma ugyanis jelentősen csökken, nő a „haszontalan‖ szállítási idő a „hasznos‖ gyűjtési idő terhére. A kétütemű szállítás bevezetését – átrakóállomások létesítésének szükségességét – különböző műszaki, szervezési és gazdaságossági tényezők, valamint a helyi adottságok döntik el. A 15. ábra az egy-és kétütemű szállítás közötti gazdasági választás elvét tünteti fel.



15. ábra. Együtemű és kétütemű szállítási mód közötti választás elve. 1. átrakóállomás üzemeltetési költsége; 2. együtemű szállítás üzemeltetési költsége; 3. kétütemű szállítás üzemeltetési költsége; A. az együtemű szállítás alkalmazása gazdaságosabb B. a kétütemű szállítás alkalmazása gazdaságosabb Cél a szállítási teljesítmény növelése, ill. a szállítási feladat teljesítése. A kétütemű szállításnál a szervezési intézkedéseknek arra kell irányulniuk, hogy a ráhordás és az átrakás, ill. továbbszállítás összhangja meglegyen. Zavarok esetén, pl. nem ütemezett behordás vagy kis átrakási mennyiségek esetén romlik a szállítóeszköz kapacitásának kihasználása, növekednek a költségek. A hulladékszállítási feladatoknál, a korszerű matematikai módszereket felhasználva, műszaki-gazdasági elemzést kell végezni a legjobb döntés érdekében. A szállítási távolságok és a szállítási körülmények, a hulladék jellemzői, a rendelkezésre álló kapacitások ismeretében tulajdonképpen anyagmozgatási feladatot kell optimalizálni, ehhez jól alkalmazhatók a szállítási probléma megoldási és a körutazási-járatszerkesztési módszerei. Az operációkutatásból ismert ún. szállítási probléma megoldásánál a hulladék keletkezési helyétől az ártalmatlanítás helyéig való szállítás optimalizációs modellje lineáris programozással megoldható. Az optimalizálás célja, hogy a szállítókapacitás maximális kihasználtsága mellett a szállítási költségek minimálisak legyenek. A hálótervezés, a körutazási-járatszerkesztési modell módszerének adaptációja pedig egy-egy gyűjtőkörzet optimális járatrendszerének kialakítását segíti elő. A hulladékszállítás során alkalmazkodni kell a hulladék keletkezési üteméhez, anyagi tulajdonságaihoz, a keletkezési hely és a kezelő helyek környezetéhez, jellemzőihez valamint a gyűjtő alrendszer tárolókapacitásához. A szervezett hulladékszállításon belül megkülönböztetünk kommunális (települési), termelési és veszélyes-hulladék szállítást.

4. 4.4 A szelektív gyűjtés alkalmazásának jelentősége, eszközei Mint azt az előző fejezetben láttuk, a veszélyes termelési hulladékoknál kötelező a szelektív gyűjtés és szállítás. A települési hulladékok szelektív gyűjtésére jelenleg nincs jogszabályi kötelezés, de ez műszaki-technológiai okok miatt sem szükségszerű. A szelektív gyűjtés alkalmazásának céljai: • a hasznosítható alkotók feldolgozóiparba történő visszaforgatása, • a veszélyes alkotók elkülönített kezelésével a települési szilárd hulladék által okozott környezetterhelés csökkentése, • a szelektív gyűjtéssel elért mennyiség-redukció következtében a szükséges ártalmatlanítási (lerakóhelyi) kapacitások megtakarítása.



A szelektív gyűjtésre számos módszert dolgoztak ki és működtetnek, minden esetben a lakosság támogatásával. Magyarországon az elmúlt években végzett szelektív hulladékgyűjtési kísérletek azt mutatták, hogy bár az érintett lakosság környezet iránti érzékenységének fokozódása következtében nőtt a szelektív gyűjtésben való részvétel készsége és mértéke, azonban a nem kellő előkészítés, a sokszor szerencsétlenül, vagy éppen rosszul szervezett gyűjtési akciók eredménye lényegében negatív volt. A külföldi tapasztalatok sora igazolja, hogy a szelektív hulladékgyűjtést csak alaposan, gondosan előkészített, jól szervezett és a lakosság együttműködését megnyerni tudó szolgáltatási rendszer kialakításával és folyamatos működtetésével lehet eredményesen megvalósítani. Emellett természetesen bizonyos externáliák is szükségesek, úgymint a támogató jellegű jogi szabályozás és a potenciális másodnyersanyagként hasznosítható alkotókat átvevő feldolgozóipar műszaki felkészültsége és nem utolsósorban gazdasági érdekeltsége. A szelektív gyűjtés kialakításánál alapelv, hogy csak ott célszerű bevezetni, ahol már van hagyományos szervezett hulladékgyűjtés és rendelkezésre állnak a gyűjtés-szállítás eszközei. A helyi adottságokhoz illeszkedve célszerű olyan kombinált megoldásokat alkalmazni a fokozatos bevezetés érdekében, amely egyaránt tartalmaz: • hulladékudvarokat, • gyűjtőszigeteket és • lakóházakhoz kötött szelektív elhordásos megoldásokat. A szelektív gyűjtés kiterjedhet a település egészére, illetve annak egy-egy jól, a beépítési módok szerint lehatárolható területi egységére is (ez főként a bevezetési időszakban javasolt, hogy az érintett lakosság az újfajta gyűjtéshez hozzá tudjon szokni). Az egyes gyűjtőterületeket már csak szervezési okokból is jól le kell határolni. A gyűjtőterületek kijelölését alapvetően: • a terület jellege, beépítettsége (családiházas-kertes, zártsorú-többszintes, egyedi magasházas, lakótelepi); • az ellátandó lakos szám, a keletkező hulladék mennyisége; • a hulladék térfogatsűrűsége, jellemzői, a szelektíven gyűjtendő alkotók mennyisége és részaránya; • a hulladékgyűjtés, - szállítás gyakorisága; • szállításszervezési és gazdaságossági szempontok határozzák meg. A családi házas, kertes beépítésű területeken a gyűjtő edényzet korlátozás nélkül elhelyezhető. A zártsorú, többszintes beépítésű területeken – rendszerint településcentrumok – a gyűjtő edényzet épületen belüli elhelyezése korlátozott, ezért a szelektív gyűjtés edényzetének egy részét a közterületen kell elhelyezni. Hasonló a helyzet az egyedi magasházas területeken. A lakótelepeken a szelektív gyűjtés a zöldterületeken létesített közterületi gyűjtőszigeteken oldható meg legelőnyösebben. A szelektív gyűjtés kialakítása során figyelembe veendő fontosabb szempontok: • a hulladékkeletkezést helyhez minél közelebbi és lehető legkényelmesebb elkülönítést biztosító gyűjtőhelyek kialakítása, • a megközelítési távolság az érintett lakosok számára a lehető legkisebb legyen, • rugalmas, igényekhez alkalmazkodó kialakítás, • a települési környezetbe harmonikus illesztés, esztétikus kivitel. A házon (telken) belüli gyűjtőhelyek lehetnek lépcsőházban, közös helyiségekben, szeméttárolókban, kapu alatt, illetve a családi házaknál az udvaron. Fontos a praktikus helykihasználás, az olcsó és egyszerű műszaki megoldású kialakítás, a jó hozzáférhetőség és könnyű ürítési megoldás, valamint a könnyű tisztíthatóság, és ne zavarja a lakóház funkcionális működését.



A lakóházak közelében, ill. közterületeken kialakított gyűjtőhelyek (gyűjtőszigetek) esetében – az előző kritériumok betartása mellett – fontos a gyűjtő edényzet zárhatóságának biztosítása, a hulladékalkotók beürítéséhez könnyen hozzáférhető beürítő lehetőségekkel való ellátása, a közterületi funkciók zavartalanságának biztosítása, az esztétikus és környezetbe illeszkedő, de figyelemfelkeltő (színezés, felirat stb.) kivitel, valamint a gyűjtőjárművek számára a jó megközelíthetőség. A minél egyszerűbb, gazdaságosabb műszaki megoldásokra kell törekedni. A gyűjtőszigetek előnyös telepítési helye a lakóövezeteken kívül a kereskedelmi egységek parkolói. Őrzés nélkül üzemelnek. A ráhordás minden esetben gyalogos formában történik, az ürítés és edényzetcsere gyűjtőszállító célgépekkel. A gyűjtőszigeteken biztosítani kell a papír, a színes és fehér üveg, valamint az alumínium italos dobozok szelektív gyűjtését, amely kiegészíthető műanyag és szárazelem, esetleg textilhulladék elkülönített gyűjtésével. A gyűjtősziget engedélyezése önkormányzati hatáskör, szakhatóságok bevonása nem szükséges, védőtávolság nincs. A gyűjtőeszközök (edényzet) megválasztásánál a mai meglévő edényzet felhasználásával, annak kiegészítéseként ajánlatos az új típusú edényzet rendszert kialakítani. Egyfunkciós (egyszer használatos) gyűjtő edényzet – műanyag vagy papírzsákok – előnye a könnyű kezelhetőség és olcsóság, a rugalmasság a változó igényekhez és a könnyű szállíthatóság. Ezzel szemben csak korlátozottan, meghatározott hulladékalkotók gyűjtéséhez használhatók és állandó megújításuk szükséges. A többször használatos nehezebb edényzetek igen változatos, szabványos kivitelben készülnek (50, 70, 110, 120, 240, 660 és 1100 literesek műanyagból vagy fémből; 2,2–5 m3-esek fémből, esetleg többféle komponens együttes elkülönített gyűjtésére). Követelmény a gyűjtendő alkotó jellegének megfelelő kialakítás, megfelelő kiképzésű bedobónyílás és az illetéktelen kivétel elleni biztosítás, a könnyű üríthetőség és tisztíthatóság, valamint a figyelemfelkeltő színezés és feliratozás, az esztétikus megjelenési forma, továbbá az időjárás állóság és szándékos rongálás elleni védelem. A lakóházaknál, ill. a gyűjtőpontokon (gyűjtőszigeteken) telepítendő konkrét gyűjtő edényzet típusok és azok számának meghatározása a települési adottságok és a gazdaságos járatszervezés alapján történik. A szelektív gyűjtési rendszer sajátos, azt kiegészítő elemei a hulladékudvarok. A hulladékudvarok segítenek a szelektív gyűjtés lakosság általi elfogadtatásában, szelektív gyűjtéshez történő hozzászoktatásban, iniciáló erőt jelentve a lakossági együttműködés biztosításában. Az udvarokban a lakosság hulladékainak egy részét díjfizetés nélkül adhatja le, redukálva ezáltal a szemétdíjjal terhelt hulladék mennyiségét és csökkentve a szemétszállítási díjat, ami a lakosságnál megtakarítást eredményez. Szélesebb körű funkciókkal rendelkezik, mint a lakóházaknál, vagy a gyűjtőszigeteken telepített szelektív gyűjtés, azt komplexebbé, teljesebbé teszi. Funkciói a következők: • a lakosság (esetleg intézmények) által behordott hulladékok átvétele, • az átadott hulladékok mennyiségi és minőségi adatainak nyilvántartása, • a begyűjtött hulladékok rövid idejű szelektív tárolása (az elszállítás menetrendjétől függően), • a hulladékok fizikai kezelése (aprítás, tömörítés, bálázás, válogatás stb.), • a begyűjtött hulladékok rendszeres elszállításának szervezése hasznosító vagy ártalmatlanító telephelyekre. A hulladékudvarokban gyűjthető hulladékok köre: • másodnyersanyagként hasznosítható alkotók (papír, üveg, műanyag flakonok, fólia, fémhulladékok, alumínium italos dobozok, vashulladékok, fahulladék, textilhulladék); • termékdíj törvény hatálya alá tartozó hulladékok (gumiabroncs, hűtőszekrény); • darabos hulladékok (háztartási tárgyak és berendezések, elektronikai hulladékok, gépkocsi roncs); 23 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


• lakossági körből származó veszélyes hulladékok (szárazelem, akkumulátor, gyógyszer, festék-és lakkmaradékok csomagolóeszközeikkel, sütőzsírok, növényvédőszer maradékok, fénycső és izzó). A zöldhulladékok gyűjtésére (nyesedék, fű, lomb) annak idényjellege és területi koncentráltsága (főleg kertváros) miatt, lomtalanítási jelleggel külön gyűjtőjáratok szervezése javasolható az ingatlanok elől, ill. azok közeléből. Erre a gyűjtőszigetek, hulladékudvarok hálózata valójában nem alkalmas, bár az udvarokon egy-egy ilyen célkonténer kihelyezése megoldható. A gépkocsi roncsok gyűjtésére célszerű egyetlen központi helyet kijelölni, mert innen gazdaságosabb a továbbszállítás. A hulladékudvarok által begyűjtendő hulladékok mennyiségét a település települési szilárd hulladékainak elemzése alapján lehet meghatározni. A gyűjtendő hulladékmennyiségnél figyelembe kell venni, hogy a vonzáskörzetében lévő lakosságnak – legalábbis az első 3– 5 évben – csak a 20–40%-a veszi igénybe a külföldi tapasztalatok szerint. A kezdeti időszakot követően rendszerré váló, megszokott szolgáltatásnál is csupán az érintett lakosság legfeljebb 60–80%-os részvételével lehet számolni. Ez is csak akkor igaz, ha: • jogszabály is erősíti a használatot (pl. önkormányzati rendelet írja elő a szelektív hulladékgyűjtést), • a hulladékgyűjtő udvar igénybevétele nem okoz különösebb kényelmetlenséget a lakosság számára (távolság, helyszín stb.), • az udvar működéséről, annak használatáról rendszeres és részletes információkkal rendelkezik a lakosság. A hulladékgyűjtő udvarok létesítésénél alapvető szempont a lakosság és a környezet biztonsága, de a költségtakarékosságot is figyelembe véve, a minimálisan szükséges edényzet egy részét fedett, zárt területen kell elhelyezni, míg más részük tető alatt vagy szabad területen tárolható. A hulladékgyűjtő udvarba beszállított hulladékmennyiséget befolyásolják: • a lakosság által elfogadott ráhordási távolság, elérhetőség, • a nyilvántartási rend (mennyire igazodik a lakosság szabadidejéhez), • a fogadási feltételek megfelelősége (pl. könnyű parkolás). Ismerve a külföldi tapasztalatokat és tekintettel a hazai lakosság környezeti tudatosságának relatíve alacsony színvonalára azzal kell számolni, hogy még a szelektív gyűjtésért valóban tenni akaró lakosság sem lesz hajlandó túl nagy távolságokat megtenni. Ezért legfeljebb 1–1,5 km ráhordási távolság vehető figyelembe a kezdeti időszakban, ami nem zárja ki ennek fokozatos bővülését (tapasztalatok szerint ez a ráhordási távolság legfeljebb 2–2,5 km-re bővülhet, főként a gépkocsival rendelkező lakosok miatt). A gyűjtőszigetek esetében a ráhordási távolság ennél jelentősen kisebbre, legfeljebb néhány száz méterre tervezhető. A hulladékgyűjtő udvarokban a hulladékokat legfeljebb néhány hétig lehet tárolni, célszerű azonban azokat egy-egy fuvarnyi mennyiség összegyűlését követően azonnal a felhasználókhoz továbbítani. Az indokolatlanul hosszabb időn át tárolt hulladékok feleslegesen kötnek le tárolási kapacitást és helyet, ez gazdasági szempontból nyilvánvalóan kedvezőtlen. Ezért nagyon lényeges, hogy a potenciális átvevőkkel rendszeres, hosszú távú szerződésekkel biztosított együttműködés jöjjön létre. Egy település számára fenti elemek kombinációjával kialakítandó szelektív gyűjtési rendszer megvalósítása sajátos logisztikai tervezést igényel, amelyet a hulladékgyűjtésben már alkalmazott számítógépes járatszervezéssel kell összehangolni. A szelektív gyűjtési rendszer kialakításánál, tervezésénél irányadó szempont az a külföldi tapasztalat, miszerint még 100%-os lakossági együttműködés esetén sem lehet a hasznosítható alkotóknál a teljes mennyiség visszagyűjtésével számolni. Az optimálisan elérhető visszagyűjtési arányok: • papírféleségeknél 60–70%, • műanyagoknál 30–40%, • fémeknél 80–90%, • üvegnél 60–70%,



• textilhulladéknál 60–70%, • veszélyes alkotóknál 60–70%. Ennek objektív okai vannak (pl. a papír és műanyag jelentős hányada ugyan relatíve tiszta és elkülönítetten gyűjthető, de nem kis része erősen szennyezett). Mindez akkor is igaz, ha a hasznosítható komponensek a szelektív gyűjtést követően utóválogatásra kerülnek. A települési szilárd hulladékok veszélyes komponenseinek szelektív gyűjtésére a hulladékudvarok és részben a gyűjtőszigetek hálózata mellett, azt kiegészítve mobil begyűjtési módszer alkalmazása ajánlható. Ez lényegében egy speciális, zárt, a különböző veszélyes komponensek elkülönített fogadására alkalmasan kiképzett felépítménnyel rendelkező jármű meghatározott rendben történő üzemeltetését jelenti, amely egy vagy több, veszélyes komponensek gyűjtésére is felszerelt hulladékudvarhoz kapcsolódik. A módszer lényege, hogy a mobil átvevőállomással, előre megszervezett és meghirdetett időben és módon – rendszerint hétvégeken –, szakképzett személyzet részvételével, célszerűen negyedéves vagy féléves gyakorisággal gyűjtik össze a veszélyes alkotókat. A megoldásban hazai tapasztalatok is rendelkezésre állnak. Ennek a módszernek és a hulladékudvarok hálózatának kombinációjával a veszélyes komponensek visszagyűjtési hatékonysága tovább javítható. Meg kell jegyezni, hogy a veszélyes komponenseket is gyűjtő hulladékudvarok megvalósításához a környezetvédelmi hatóság engedélye nem nélkülözhető (102/1996. (VII. 12.) Korm. rendelet alapján). A lakossági gyűjtés mellett külön figyelmet kell fordítani a termelő üzemek, intézmények települési szilárd hulladékainak szelektív gyűjtésére már csak azért is, mert ezeknél a hasznosítható részarány gyakran jelentősen meghaladja a szokásos kommunális hulladékét. A használatos konténeres gyűjtési formát megtartva, célszerűen a kétedényes gyűjtés valósítandó meg. Ennek lényege, hogy a hasznosítható komponenseket vegyesen gyűjtik egy edényzetben és a nem hasznosítható maradékot külön konténerben. A nagymennyiségű egyfajta hulladékot termelőknél így az egyféle hulladékot (pl. papírt) az egyik konténerben, az ártalmatlanítandót pedig egy másik konténerben gyűjtik. A kisebb hulladéktermelőknél a kisebb mennyiségű, de többféle hasznosítható hulladékot vegyesen gyűjtik az egyik konténerben, a maradékot pedig szintén egy másik konténerben. Mind ez utóbbi, mind a lakossági szelektív gyűjtésből származó hasznosítható komponensek megfelelő piaci értékesítéséhez nélkülözhetetlen utóválogató, tisztítási funkciót is betöltő gépi technika alkalmazása (16. ábra). A válogatósor – előrostálás mobil dobrostával, mágneses vasleválasztás, munka-és egészségvédelmi szempontból megfelelően kiképzett kézi válogatószalag a csatlakozó gyűjtőkonténerekkel – funkciója, hogy az utóválogatással a szelektíven gyűjtött és az ipar számára hasznosítható alkotókat az átvételi igényeknek megfelelő minőségben (tisztaságban) állítsa elő, biztosítva így az értékesítés által megkövetelt homogenitást és minőségi feltételeket.

16. ábra. Szelektív gyűjtési rendszer folyamata. 1. szelektív gyűjtés; 2. szállítás célgépekkel; 3. utóválogatás és szállítókonténerek tisztítása; 4. tisztított másodnyersanyagok szállítása a feldolgozó üzemekhez Az utóválogató gépsort szelektív gyűjtőhálózat kiszolgálására, kizárólag egy helyen, arra alkalmasan kiképzett hulladékudvarban célszerű telepíteni. Ez a hulladékudvar ipari területen létesítendő, tekintettel a műveletek porés szagkibocsátására, valamint a jelentős gépjárműforgalomra. Egy ilyen utó-válogatósor tipikus kialakítását mutatja be a 17. ábra.



A szelektív gyűjtés bevezetése a korábbi gyűjtőjármű állomány célgépeinek felhasználása mellett, azok részbeni lecserélését, korszerűsítését is megköveteli. A forgódobos járművek kizárólag a maradékhulladék gyűjtéséhez alkalmazhatók. A tömörítőlapos célgépek és a konténerszállító járművek viszont jól illeszthetők a szelektív gyűjtési rendszerhez. A szelektív gyűjtésre való átállás megköveteli a számítógépes járatszervezés átalakítását is. A szállítások, gyűjtőjáratok egzakt megtervezésével és irányításával rugalmas, a belső tartalékokat kihasználni tudó és gazdaságosan üzemeltethető logisztikai rendszer hozható létre. A szállítási útvonalak optimalizálását, az edényzetek és ürítési gyakoriságuk pontos nyilvántartását stb. nagymértékben segítheti a vonalkódos azonosítási rendszer. Ami a szelektív gyűjtési program kiterjedését illeti, a célokat meg lehet határozni egy kísérleti tervre, egy egész várost érintő tervre, egy regionális tervre vagy egy országos tervre vonatkozóan. A program céljai pontosan körülhatárolódnak, így gondoskodni lehet a sikerről, annál is inkább, mivel érvényesül a fokozatosság és a korábbi tapasztalatokra való támaszkodás elve.

17. ábra. Utó-válogatósor kialakítása. 1. mobil dobrosta; 2. adagolószalag mágneses vasleválasztással; 3. telepített válogatószalag szortírozott anyagokat gyűjtő konténerekkel b) telepített rostával kapcsolt zárt, klimatizált kézi szortírozó egység 1. anyagfeladó egység; 2. szállítóheveder; 3. forgó dobrosta előválogatásra; 4. mágneses porleválasztás; 5. klimatizált kabinba telepített válogatószalag; 6. vezérlés és energiaellátás; 7. maradékanyag ártalmatlanításra A TSZH- program céljainak osztályozása kapcsán az első szint a hulladékok és újrahasznosítható anyagok egyszerű elkülönítése. Egy magasabb szint a különféle hasznosítható anyagok szétválogatása, még mindig a lakosok által. Még magasabb szintet jelent a későbbiekben az állampolgári részvétellel történő visszanyerés és újrahasznosítás. A kommunikációs kampányok orientációjára vonatkozóan a céloknak igazodniuk kell a program fejlődéséhez az információadás, az ösztönzés és a nevelés szintjének meghatározása révén. Ami a kampányok tartalmát illeti, a TSZH problémával kapcsolatos elvek ismertetését azzal érdemes kezdeni, hogy új szemlélet kialakítására törekszünk a hulladékok kapcsán, célszerűen felhasználható anyagokként mutatva be ezeket, majd olyan üzenetekkel folytatjuk, melyek új társadalmi elvként vezetik be a köztudatba a visszanyerés eszméjét és a hulladékból elkülönített másodnyersanyagok értékelését.1



Végül, a javasolt céloknak arányban kell állniuk a vállalható költségekkel, valamint az erőforrások hozzáférhetőségével; amennyiben ezeket a tényezőket nem vesszük figyelembe, a program kudarcba fullad. Az újrahasznosítási program kidolgozásához tehát szükséges: • A hulladékkeletkezés (mennyiség, időbeli változás és összetétel) elemzése, • Az átlagos hulladék összetétel ismerete. A szelektív hulladékgyűjtésbe belefogni csak akkor érdemes, ha biztosak vagyunk az így képződő másodnyersanyag értékesítésében, vagy az értékesítési lehetőségek létrejöttéig rendelkezünk megfelelő kapacitású tároló helyekkel az elkülönített hulladékfrakciók számára. Az újrahasznosítás sikeressége nagymértékben függ attól, hogy az állam milyen módon segíti az újrahasznosításnak kedvező környezet létrejöttét. Az Egyesült Államok elsősorban az újrahasznosító beruházásokhoz kapcsolódó adókedvezményekkel él, míg az európai szabályozásra az újrahasznosítási kvóták (kötelező újrahasznosítási hányad) előírása a jellemző. Ez utóbbi irányba mutat a hazai szabályozás is. Ugyancsak fontos a szelektív gyűjtésben főszerepet kapó lakosság befolyásolása a minél aktívabb részvétel érdekében. Ez csak úgy képzelhető el, ha a polgárok érdemben beleszólhatnak a gyűjtési rendszer kialakításába, s a program során állandó visszajelzést kapnak a gyűjtés eredményeiről. Elméletileg a települési szilárd hulladék 80 (tömeg)%-a újrahasznosítható. A nyugat-európai és észak-amerikai gyakorlatban 40-60% volt elérhető. Számos példa bizonyítja tehát, hogy az elméleti maximum fokozatosan megközelíthető. Az 1990-as évek elejének kísérleti programjaiban az NSZK Niederrhein járásában 58%-os szelektív gyűjtési arányt sikerült elérni, Ahrweiler járásban 62%-ot, Berlinben 45%-ot. Az Egyesült Államokban, Seattle-ben pedig 40% volt az eredmény. A szelektív gyűjtés sikerességének egyik kulcsa a megfelelő gyűjtési logisztikai rendszer kialakítása, ami a települések adottságaitól függően különböző lehet. Hazánkban területi beosztás szerint különböző szervezetek végzik a hulladék kezelését. Példaként a DélDunántúl térségében működő Biokom Kft szelektív gyűjtéssel gyűjtött hulladék mennyiségi tendenciáját láthatjuk a 18. ábrán. Az általános tendencia szerinti növekvő mennyiségre természetesen jelentős hatással van a világgazdasági helyzet (2008-09 évi csökkenés) amely a másodnyersanyagok piacát jelentősen visszavetette.

18. ábra. A BIOKOM Kft által szelektív gyűjtéssel gyűjtött mennyiségek és arányok

5. 4.5 Anyaghasználati módok hatása a hulladék keletkezésére Az anyaghasználati módok jelentős hatással vannak a keletkező hulladék mennyiségére (19. ábra). Természetesen az egyszeres felhasználás nyitott rendszere a legnagyobb hulladékképző, ahol a termeléselosztás- fogyasztás rendszerének minden eleménél képződik hulladék, természetesen az elhasznált termék hulladékképzése mellett.



A többszörös felhasználás soros anyagárama már jelentősen csökkenti a keletkező hulladék mennyiségét. Természetesen leghatékonyabb a visszaforgatott anyagáramot megvalósító technológia, azonban általánosságban kijelenthető, hogy korlát nélküli újrahasznosítás mai ismereteink szerint nem lehetséges, (az alapanyagok tulajdonságainak esetenként igen jelentős megváltozása miatt), ezért inkább a többszörös felhasználás a reális lehetőség technológiai lánc végén alkalmazott végső megoldással, ami természetesen lehet pl. energetikai hasznosítással egybekötött égetés.

19. ábra. Anyaghasználat lehetséges változatai

6. 4.6 A hulladékkezelés technológiai rendszere A hulladékkezelés önállóan is alkalmazható eljárásokból álló, összehangolt technológiai rendszer, amely magában foglalja a hulladék gyűjtését, átmeneti tárolását, esetleges előkezelését, valamint szállítását, továbbá hasznosítását, ártalmatlanítását és bizonyos ártalmatlanító létesítmények utólagos gondozását. Az egyes eljárások kapcsolatát szemlélteti a 20. ábra.



20. ábra. A hulladékkezelési technológiai rendszer A hulladékgyűjtés a hulladék összeszedésére, rövid ideig tartó tárolására irányul a keletkezés helyén. Célja a további kezelési műveletekhez, a hulladék környezetet nem szennyező készletezése. A megfelelő kezelhetőség érdekében – könnyebb ártalmatlaníthatóság, hatékonyabb hasznosíthatóság, nagyobb környezetbiztonság – sokszor elengedhetetlen a hulladék fajtánkénti, anyagféleségek szerint elkülönített – szelektív – gyűjtése. Az átmeneti tárolás a hulladék meghatározott időre szóló, környezetszennyezést megakadályozó módon történő raktározása, a megfelelő hasznosításig vagy ártalmatlanításig. A hulladék előkezelése, előkészítése során a hulladék mennyisége és veszélyessége csökken, könnyebben kezelhetővé válik, vagy közvetlenül hasznosítható állapotba kerül. Az előkezelési eljárások főként fizikai, esetleg kémiai eljárások, illetve ezek kombinációi. A fizikai előkezelési eljárások mechanikai hatásra (de hasonló az elektromos, mágneses, gravitációs hatások következménye is) a hulladék fizikai szerkezetét, alakját változtatják meg pl. szétválasztás, egyesítés, alakítás útján. Az előkezelési eljárások során – annak ellenére, hogy elsősorban a hulladék további kezelését hivatottak elősegíteni – esetenként a hulladék olyan mértékben átalakul, hogy az egyenértékű az ártalmatlanítással (pl. egyes semlegesítési, méregtelenítési, kémiai technológiák). A hulladékszállítás az összegyűjtött hulladékok mozgatása a hulladékkezelési helyek között a célnak megfelelően kialakított járművekkel, helyhez kötött eszközökkel, ill. zárt rendszerben áramló közeggel. A hulladékszállítás során alkalmazkodni kell a hulladék keletkezési üteméhez, anyagi tulajdonságaihoz, a keletkezési hely és a kezelő helyek környezetéhez, jellemzőihez valamint a gyűjtő alrendszer tárolókapacitásához. A szervezett hulladékszállításon belül megkülönböztetünk kommunális (települési), termelési és veszélyes-hulladék szállítást. A hulladékhasznosítás az a technológiai tevékenység, amelynek során az eredeti rendeltetésük szerint tovább nem használható anyagokat, termékeket (azaz hulladékokat) közvetlenül, tulajdonságaik megváltoztatása nélkül – újrahasználat –, vagy közvetetten, tulajdonságaik fizikai, kémiai, biológiai kezeléssel történő megváltoztatásával – újrahasznosítás – a termelési vagy szolgáltatási folyamatba visszavezetik. A hasznosítást követően a hulladék, mint másodnyersanyag, ill. energiahordozó, vagy mint félkész, ill. késztermék kerül vissza a termelési folyamatba, esetleg közvetlen felhasználásra. A hulladékhasznosítás maradék anyagai további kezelést – rendszerint égetést vagy lerakást – igényelnek. A hulladékhasznosítás célja tehát a keletkezett hulladék, vagy alkotói minél nagyobb arányú feldolgozása félkész vagy késztermékké. A hasznosítással járó környezetvédelmi és gazdasági előnyök: 29 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


• a hasznosítás elősegíti az eredeti nyersanyagokkal való takarékos gazdálkodást, • a másodnyersanyagok felhasználásával csökken a termelés energia felhasználása és környezet károsításának mértéke, • csökken az ártalmatlanítandó hulladék mennyisége és ezáltal mérséklődik a környezet hulladékkal való terhelése. A hulladékok nagy része műszaki, technológiai okokból nem, vagy csak nagy költségráfordítással hasznosítható. Ezért környezetvédelmi szempontból megfelelő módon történő ártalmatlanításukról kell gondoskodni. A hulladékártalmatlanítás a hulladék anyagi minőségének megváltoztatásával, ill. a hulladéknak a környezettől való elszigetelésével akadályozza meg a környezetszennyezést, ill. a környezetkárosítást. A hulladék anyagi minőségének megváltoztatását eredményezik a különböző kémiai, termikus és biológiai hulladékkezelési eljárások. A kémiai eljárásokkal a hulladék vegyi összetételét változtatják meg. Ez viszont nem zárja ki, hogy a hulladék nem alakulhat át hő-vagy mechanikai vagy éppen biológiai hatásra. A termikus eljárások során impulzus transzport, azaz hűtés (pl. kifagyasztás), kondenzálás, melegítés (pl. olvasztás, elpárologtatás, desztillálás, lágyítás), oxidatív vagy reduktív termikus kezelés (pl. égetés, hőbontás, hidrogénezés) alkalmazásával változik meg a hulladék minősége. A biotechnológiai műveletekkel a hulladék fizikai, kémiai vagy biológiai tulajdonságait élőlények, jellemzően mikroorganizmusok élettani működésével végrehajtott technológiai folyamatokban módosítják. Az említett hulladékártalmatlanítási eljárások rendszerint valamilyen hasznosítási elemet is tartalmaznak (pl. hőhasznosítás hulladékégetésnél). A hulladéklerakás az anyagi minőség megváltoztatásával nem járó, a környezet elemeitől való elszigetelésen alapuló ártalmatlanítási eljárás, amely a hulladék végső elhelyezését biztosítja. Célja a hulladék és a környezet kölcsönhatásának megakadályozása, amely a talajban vagy a talaj felszíne felett rendezett lerakás (különleges kezelést nem igénylő termelési és települési hulladékok végső elhelyezése), illetve rendezett, biztonságos lerakás (veszélyes hulladékok végső elhelyezése) formájában valósítható meg. Nem tekinthető ártalmatlanításnak a környezetvédelmi és közegészségügyi előírásoknak nem vagy nem teljeskörűen megfelelő, hatósági engedély nélküli hulladéklerakás. A gyakorlatban széles körben alkalmazott lényegesebb hulladékkezelési eljárásokat az 5. táblázat szemlélteti. A hulladék fizikai, kémiai és biológiai jellemzői szerint az alkalmazható eljárások és ezek kombinációinak száma igen nagy. Azonos feladat elvégzésére rendszerint többféle eljárás vagy eljárás-kombináció használható. A hatékony hulladékkezelés egyik sarkalatos pontja éppen a legalkalmasabb, kellő rugalmasságú technológiai sor kialakítása, ami az egyes műveletek kapcsolódásában és az alkalmazott eszközök kombinálhatóságában, paramétereik szabályozhatóságában nyilvánul meg. Különös jelentősége van ezért az építőszekrény elv használatának. A minőségében gyakran jelentősen ingadozó hulladék kezelése a széles érzékenységi tartományban használható, többcélú berendezések, eljárások alkalmazása jobb kihasználhatóságot és nagyobb gazdasági hasznot ígér. 5. táblázat. Hulladékkezelési eljárások



6. táblázat. Hulladékkezelés technológiai rendszere



A hulladékkezelés önállóan is alkalmazható eljárásokból álló, összehangolt technológiai rendszer, amely magában foglalja a hulladék gyűjtését, átmeneti tárolását, esetleges előkezelését, valamint szállítását, továbbá hasznosítását, ártalmatlanítását és bizonyos ártalmatlanító létesítmények utólagos gondozását. Az egyes eljárások kapcsolatát szemlélteti a 6. táblázat.

7. 4.7 A hulladékkezelés előkészítő műveletei A kezelési eljárások anyag-előkészítési műveletei során a hulladék egyes hasznosítási, ill. ártalmatlanítási eljárásoknak megfelelő állapotba kerül. A jó előkészítéssel növelhető a kezelési művelet eredményessége és hatékonysága. Ilyen előkészítési művelet az aprítás, a rostálás, a tömörítés, darabosítás, valamit a tisztítás és mosás. Mechanikai eljárások Aprítás Az aprítás célja egyrészt a szilárd hulladék szemcse-, ill. darabméretének csökkentése, másrészt az anyagegyüttesek megbontásával a különböző komponensek előkészítése az elválasztásra, valamint a további kezelés hatékonyságának növelése. Az aprítás végezhető mechanikai (ez a gyakoribb) és termikus módszerekkel, továbbá száraz-és nedveseljárással, környezeti hőmérsékleten, ill. mélyhűtött állapotban. A hulladékaprítók a legkülönbözőbb szerkezeti megoldásokkal készülnek, minden típusnak megvan a legcélszerűbb alkalmazási területe. Az adott feladatra legalkalmasabb géptípust nagyon körültekintően kell kiválasztani, megnyugtató módon ez gyakran csak elővizsgálatokkal és aprítási próbákkal oldható meg. A berendezés kiválasztásakor figyelembe kell venni a beadagolandó hulladék nedvességtartalmát, hőmérsékletét, keménységét, darabosságát, ill. szemcseméret-eloszlását, valamint hogy milyen további kezelést kíván, ill. hogy mekkora méretcsökkenést akarunk elérni vele (aprítási fok). Az 7. táblázat az egyes hulladékfajták aprítására legalkalmasabb géptípus kiválasztásához ad segítséget. A 21. és a 22. ábra a leggyakrabban alkalmazott horizontális és vertikális elrendezésű kalapácsmalmok, a 23. ábra pedig a vágómalmok jellemző megoldásait szemlélteti. Az aprítás energiaigénye részben a géptípustól, részben az elérendő szemcsemérettől és a kezelt anyagtípustól függ (24. ábra). Valamely géptípus egységnyi aprított hulladékra számított energiaigényét a gép teljesítménye és a rotor sebessége, valamint a hulladék nedvességtartalma határozza meg. Akkor a legkisebb az energiaigény, ha 35–40%-os a nedvességtartalom. Ha az anyagot finomabb szemcseméretűre kívánjuk aprítani, az az energiafogyasztás növekedésével jár. 7. táblázat. Aprítási eljárások



21. ábra. Egyrotoros kalapácsos aprító kialakítása. 1. anyagfeladás; 2. töltőgarat; 3. merevített ház; 4. kalapácsok; 5. pálcás rostély; 6. hidraulikusan állítható ellenpofák



22. ábra. Kétrotoros kalapácsos aprító kialakítása. 1. forgórész kalapácsokkal; 2. hornyolt törőlemezek

23. ábra. Vágómalmok kialakítási változatai. a) nyitott forgórésszel; b) zárt forgórésszel; c) hengeres zárt forgórésszel, lépcsőzetesen elhelyezett késekkel 1. forgórész vágókésekkel; 2. állókések; 3. rostaszerkezet; 4. anyagfeladás



24. ábra. Aprítók jellegzetes fajlagos energiaigénye a kapacitás függvényében (Trezek és Savage nyomán). 1. kalapácsmalmok O; 2. hengeres törők és pulperek □; 3. Az aprítás sajátos változata a kis hőmérsékletű vagy hidegaprítás (kriogén aprítás). Ez főként a gumi-, műanyagés kábelhulladék, valamint egyes fémhulladékok és összetett, ún. kompozit anyagok (pl. Al-PE laminált lemezek) szelektív aprítására alkalmas. Hűtőközegként többnyire folyékony nitrogén, hűtőrendszerként hűtőalagutak (forgó cső-és dobhűtők, kihordó hevederes hűtőcsatornák) jöhetnek számításba, amelyekben a folyékony nitrogént a hulladékra porlasztják és gázfázisban ellen-vagy köráramban a még kevésbé hűtött anyagrészek felett vezetik át. A bemerítéses módszer nagy nitrogénfogyasztással jár, ezért ritkábban alkalmazzák. Esetenként közvetlenül az őrlőkamrába nitrogént fecskendeznek, ill. az adagológarat gyorshűtését is ezzel a módszerrel végzik. A hűtött hulladék ütköztetéses, kalapács-, ütőcsapos és röpítő malmokban aprítható. Többkomponensű hulladék (pl. kábelhulladékok, villamos motorok, gépkocsi roncsok) hidegaprítását követően az aprított anyagkeveréket megfelelő elválasztási módszerekkel (pl. rostálás, légosztályozás) anyagfajták szerint viszonylag könnyen szét lehet választani. A hulladékaprítók üzemeltetése során általában nagy a környezeti zajterhelés és porkibocsátás. Külön veszély az, hogy például a települési szilárd hulladék aprításakor kibocsátott pornak nagy lehet a fertőzést okozó mikroorganizmus tartalma. A munkahelyi zajártalom csökkentésére az aprítókat rendszerint elkülönített, zárt építményrészben kell elhelyezni. Részben ezzel is csökkenthető a porkibocsátás, másrészt a műveleti ventiláció fokozásával és helyi elszívók alkalmazásával. A hulladékaprítók a feladat jellegének megfelelően készülnek stabil és mobil kivitelben egyaránt. A 25. ábrán egy korszerű mobil aprítóberendezés vázlata látható.



25. ábra. Mobil aprítóberendezés vázlata. 1. kihordóheveder; 2. alsó szállítóheveder; 3. törő-aprító fogak; 4. gázolajtartály; 5. akkumulátor; 6. áramszabályozó; 7. vezérlőszekrény; 8. olajhűtő; 9. hidraulikatartály; 10. víztartály hűtőhöz; 11. meghajtómotor; 12. hidraulika szabályozás; 13. tengelykapcsoló; 14. álló tépőfogak; 15. horizontális aprítódob tépőfogakkal Rostálás A rostálást több célból alkalmazzák a hulladékkezelés során. Főként a méret szerinti osztályozásra, de használják elválasztási feladatok elvégzésére, továbbá az adott hulladék finom szemcsés vagy durva szennyező anyagainak eltávolítására is. A hulladék kezelése során leginkább a dobrostát és a vibrációs rostát használják. A dobrostát elsősorban elválasztási és tisztítási célra, a vibrációs rostát mindhárom célra, főként azonban méret szerint osztályozásra használják. A dobrosta kialakítását szemlélteti a 26. ábra. A dobrosták mobil kivitelben is készülnek.

26. ábra. Telepített forgó dobrosta kialakítása. 1. anyagfeladás; 2. tisztított anyag kihordása; 3. rostafelület; 4. támgyűrű; 5. hajtómű; 6. fogaskoszorú; 7. fogaskerék; 8. védőburkolat; 9. poros levegő elszívása; 10. alapozás és támasztógörgők A rostafelület lehet drótszövet, perforált lemez és pálcás megoldású. A pálcás megoldású és perforált lemezes rostafelület inkább a durvább osztályozási feladatokhoz, a drótszövetes pedig a finomabb osztályozási feladatokhoz használatos. A rostafelület folyamatos tisztán tartására külön figyelmet kell fordítani.



A vibrációs rosták különösen jól használhatók nedves üzemben, amihez is az adott hulladék mosási-tisztítási feladatai a rostálással közös műveleti egységben végezhetők. Az adott célra legmegfelelőbb géptípus kiválasztásához ismerni kell a hulladék fizikai jellemzőit. Pl. méret, alak, sűrűség, folyási tulajdonságok, hőmérséklet, nedvességtartalom, az adagolás átlagos és legnagyobb sebességét, az osztályozandó anyag szemcseméret-eloszlását és a végtermék megkívánt méreteloszlását, valamint a kapcsolódó technológiai folyamat meghatározó jellemzőit (az elérni kívánt célokat és feladatokat, nedves- vagy szárazrostálás szükségességét, a kapcsolódó berendezések paramétereit, üzemidőt stb.). Az adott feladatra legalkalmasabb rostatípus és kapacitás kiválasztásához többnyire előzetes kísérletre van szükség. Tömörítés A tömörítés során a laza állapotú, nagy pórustérfogatú szilárd hulladékot a lehetőség szerinti legkisebb térfogatra sajtolják össze. A művelet célja egyrészt a kisebb költséggel járó gyűjtőhelyen való tárolás és szállítás, másrészt a hulladék előkészítése a további kezeléshez. A tömörítést mindenkor megfelelő nyomóerővel, többnyire kötőanyag hozzáadása nélkül végzik. Az aprítatlan, eredeti állapotú hulladék kötőanyag hozzáadása nélküli tömörítését nevezzük bálázásnak. Az aprítással előkészített, esetenként kötőanyag hozzáadásával végzett tömörítés a brikettálás. A bálázópréseket a viszonylag homogén összetételű hulladék (papír-, textil-, műanyag-, fa-és fémhulladék) tömörítésére, ritkábban a heterogén települési és termelési hulladékkeverékek tömörítésére alkalmazzák. A bálázóprések vertikális és horizontális elrendezésben, a tömörítendő anyag jellemzőit figyelembe vevő, szerkezeti megoldásban, igen változatos kialakítással készülnek. A brikettálást fém-és faforgács-, valamint települési szilárd hulladékhoz alkalmazzák. A brikett készítésére a horizontális elrendezésű, ellen-nyomólapos vagy kéthengeres megoldású prések használatosak. A fémforgácsok melegen végzett brikettálásának fejlesztése folyamatban van. A feladatra a legmegfelelőbb tömörítő berendezés kiválasztásához alapvető fontosságú a hulladék anyagi jellemzőinek (darabnagyság, összetétel, nedveségtartalom stb.) és mennyiségének, valamint a felhasználás céljának pontos ismerete. Darabosítás A darabosítás során a finom szemcsés, aprítással előkészített szilárd hulladékból préseléssel, sajtolással vagy termikus módszerrel nagyobb, szabályos vagy szabálytalan szemcséket állítanak elő. A cél általában a további kezelés megkönnyítése.A darabosítás fogalomkörébe tartozik a hőre lágyuló műanyaghulladék agglomerálása és regranulálása, valamint az aprított szerves hulladék pelletizálása. Az agglomerációs és a regranuláló eljárások a különféle poliolefin anyagú, előzetesen osztályozott (típusazonos) és legfeljebb kismértékben szennyezett műanyagfólia-hulladék kezelésére alkalmasak. Az agglomerációs eljárásoknak két alapmegoldása ismeretes: a tárcsás tömörítővel (27. ábra) és a vágó-tépő malommal való agglomerálás. A fő műveletek az előaprítás, az agglomerátum előállítása és az utóaprítás. A regranulálást extruderekkel végzik, ezekben az anyag szűrésével az agglomerátuménál nagyobb tisztaságú termék különíthető el. Az extruderhez hűtő és utóaprító csatlakozik.



27. ábra. Agglomeráló gépcsoport felépítése. 1. előaprító vágómalom; 2. adagolótartály; 3. csigás adagolómű és tárcsás tömörítőgép; 4. utóaprító vágómalom; 5. ventilátorok; 6. leválasztó ciklonok A szennyezett fóliahulladék esetében használható agglomerálási eljárásban a vágó-tépő malomban végzett agglomerálást a vágómalomban végzett aprítás és mosás, majd ezt követő flotációs és hidrociklonos tisztítás, ill. szárítás előzi meg. Az agglomerátumot extruderen dolgozzák fel. Az eljárások közül aszerint lehet választani, hogy milyen a hőre lágyuló műanyaghulladék típusa, formája, szennyezettsége, milyen tulajdonságú lesz a termék és szükség lesz-e további feldolgozásra. A vegyes és szennyezett műanyaghulladék számára több olyan eljárást fejlesztettek ki, amelyek a műanyagot nagy nyírófeszültséggel, rövid idő alatt melegítik fel a kilágyulási hőmérsékletre, majd az ömledéket gáztalanítás után nyomás alatt formázzák (Reverzer-eljárás, Remaker-eljárás, Klobbie-eljárás, Flita-eljárás stb.). Az így készíthető termékek: raklapok, csövek, kábeldobok stb. Az aprítással, osztályozással és szárítással előkészített szerves szilárd hulladék pelletizálását az ipar egyéb területein alkalmazott présekhez hasonló rendszerekben végzik. A pelletizálást a hulladékból történő takarmányés tüzelőanyag-előállítás esetén használják. A prések zöme gyűrűs matricával és egy, két, három, ill. négy présgörgővel, ritkábban síkmatricával és kúpos, vagy hengeres Koller-járatokkal van felszerelve (28. ábra). A pelletizálás előfeltétele egyrészt az anyag megfelelő méretre aprítása, másrészt a szükség szerinti tisztítása és osztályozása. Ezek célja, hogy viszonylag homogén, finom szemcsés anyaghalmazt hozzanak létre a darabosításhoz. Fontos a megfelelő nedvességtartalom beállítása is.



28. ábra. Pelletizáló prések elve. a) négygörgős matricával dolgozó prés kialakítása (ház nélkül) 1. hidraulikus görgőnyomás szabályzó; 2. görgők; 3. főtengely; 5. csigahajtómű b) kétgörgős gyűrűs matricával dolgozó prés elve 1. pelletizálandó anyag; 2. gyűrűs matrica présfuratokkal;3. vágókések A végtermék szemcsealakja rövid hengerre hasonlít, térfogattömege 1–2 g/cm3.A pelletizálás a kezelendő hulladéktól függően adalékanyag (kötőanyag) bekeverésével vagy anélkül, esetenként nagyobb hőmérsékleten megy végbe. Némelykor elegendő a megfelelő víztartalom beállítása, máskor a hulladékhoz kötőanyagot (pl. olajat, gyantát) is kell adni. A pelletizálással nemcsak a hulladék további felhasználása könnyíthető meg, hanem jelentősen csökkenthető az anyagmozgatással járó porzási vesztesége és ennek kedvezőtlen hatásai. Továbbá megakadályozható, hogy az anyag tároláskor összeálljon és hogy szállításkor rétegeződjék. Mosás, tisztítás A mosás és a tisztítás a szilárd hulladék felületi szennyeződéseit eltávolító művelet, megkönnyíti a hulladék hasznosítását. A szennyeződés a mosáskor folyadékfázisba megy át: oldódik, diszpergálódik, emulgeálódik. A folyadékfázis legtöbbször víz, vizes oldat, de lehet szerves oldószer is. A vízben oldott vegyszereket és szerves oldószereket aszerint kell kiválasztani, hogy milyenek a tisztítandó hulladék és a szennyező anyag tulajdonságai, és milyen a tisztítási hatásfokuk. A művelet hatékonyságát különböző kémiai adalékokkal segítik elő (pl. vízlágyítók, nedvesítőszerek, emulgeáló-és diszpergáló anyagok alkalmazásával), valamint növelik a mosóközeg hőmérsékletét. A mosási folyamat több műveleti fázisból áll, amelyek a mosófolyadék vegyszertartalma, a szilárd anyag és a folyadék aránya, továbbá a hőmérséklet tekintetében is különböznek egymástól. A mosóvizet recirkuláltatják, ill. az elszennyeződést követően komplexen tisztítják. A mosást szakaszos és folyamatos üzemű berendezésekben végzik. Textilhulladék folyamatos tisztítására alkalmas mosóberendezés vázlatát a 29. ábra szemlélteti. A mosási technológiát főként textil-, műanyag-és üveghulladékok felületi tisztítására használják a hulladékkezelési gyakorlatban.

29. ábra. Folyamatos csőmosógép vázlata. 1. víz és mosószer; 2. szennyezett anyag; 3. fő mosózóna; 4. tisztára mosó zóna; 5. öblítőzóna; 6. forróvíz-adagoló; 7. gőz; 8. kondenzvíz; 9. flottaelválasztás; 10. hőcserélő; 11. lefolyó; 12. öblítővíz; 13. szivattyú; 14. hajtómű; 15. kihordószalag Egyéb fizikai eljárások A fizikai hulladékkezelési eljárások rendkívül széles választékát jelzik azok az egyéb mechanikai és hidromechanikai eljárások, amelyekre terjedelmi korlátok miatt itt csak utalunk. Ezek közül jó néhányat már ismertettek a hazai szakirodalomban, sőt alkalmazzák is a gyakorlatban. A mechanikai hulladékkezelési eljárásokban (sajtolás, töltőanyagkénti bekeverés, tűnemezelés) a hulladék kémiai, molekuláris szerkezete nem változik, csupán alakja és tömege módosul.



A sajtolás és a tűnemezelés során a hulladékrészecskék közötti kapcsolat alapvetően fizikai jellegű. A sajtolási technikát fémhulladékok porkohászati hasznosítására, hőre keményedő műanyagok présporkénti hasznosítására, valamint papír-és textilhulladékok száraz lapképző eljárásaiban alkalmazzák (építőipari felhasználás). A tűnemezeléssel szálas textil-és műanyag hulladékokat nemszőtt termékké alakítanak át. A töltőanyagként bekevert hulladékrészecskék a vivő-vagy kötőanyaggal felületileg aktív kapcsolatot alkotnak, amely egyaránt lehet fizikai és kémiai jellegű. Ezekkel a módszerekkel a gumi-, a műanyag-és az üveghulladékot útburkolati anyagokba építik be, továbbá műgyanták hozzákeverésével üveghulladékból önterülő padlóbevonatot, műmárványt és szennyvízcsövet készítenek. A hidromechanikai hulladékkezelési eljárásokkal a szilárd anyagok habosodását, nedves rostálását és a megömlesztésük utáni reológiai tulajdonságukat hasznosítják. Ilyenek: papírhulladékból papírhab előállítása csomagolási és építőipari célokra, papírhulladék nedves rostosításával masékészítés csomagolási célokra: textilhulladék nemezelése, műanyag-és üveghulladék feldolgozása csomagolásnál és építőiparban felhasználható termékké. Fázisszétválasztási eljárások A fázisszétválasztási eljárásokat a nem egyfázisú hulladék (iszap, zagy, emulzió) meghatározott komponenseinek kezelést megelőző előkészítésére, valamint térfogatcsökkentésére alkalmazzák. A módszerek különösen akkor hatékonyak, ha az elválasztandó (pl. a veszélyes) komponens alapvetően csak az egyik fázisban van jelen. A fázisszétválasztással bizonyos komponensek koncentrálódnak, így kedvezőbb állapotba kerül az anyag a további hasznosításhoz, ártalmatlanításhoz. Ezzel esetenként jelentősen csökkenthető a szállítási költség. Az eljárások általában viszonylag egyszerűek, nem drágák és sokféle hulladékra alkalmazhatók. Ülepítés Az ülepítő zagyok fázisszétválasztásában leginkább az ülepítést és a szűrést, ritkábban a centrifugálást és a flotálást alkalmazzák. A nem ülepíthető zagyok esetében elterjedt a flokkulálás és fejlesztés alatt áll az ultraszűrés. Iszapok esetében a szűréssel és centrifugálással végzett fázisszétválasztást széles körben alkalmazzák (iszapvíztelenítési eljárások), kísérleti szakaszban van a fagyasztva kristályosítás. Desztilláció Minden olyan iszap és zagy, amelyik elpárologtatható folyékony fázist (vizet, oldószereket) tartalmaz, bepárlással és desztillációval is kezelhető. A desztilláció alkalmazása egyúttal hulladékhasznosítást is jelenthet (pl. oldó-szer-visszanyerés). Az olaj-víz keverékek egyszerűbben, az emulziók általában körülményesen bonthatók meg. Fáziselválasztás adhézió alapján Az olaj-víz keverékek szétválasztásának alapja a víz és olaj sűrűségkülönbsége és eltérő adhéziós tulajdonsága. A legegyszerűbb olajlefölöző berendezésekben a víznél kisebb sűrűségű olaj a gravitáció hatására felúszik. Lényegesen jobb elválasztási hatásfok érhető el hidrociklonokban és centrifugákban. Az eltérő adhéziós tulajdonságokat hasznosítják a koaleszcens eljárásokkal, amelyekben fémből vagy műanyagból kialakított felületeken filmáramlást hoznak létre akár folyadék, akár a felület irányított mozgatásával. Az utóbbi megoldások elterjedtebbek. Ezekben fém-vagy műanyag szalagokat merítenek a víz-olaj keverékébe. A szalagról a víz visszafolyik, az olajcseppek az oleofil műanyagfelületen összefüggő filmet alkotnak és a szalaggal együtt távoznak. Flotáció A flotációs változat alapja az, hogy az emulzión átbuborékoltatott gáz olajcseppeket ragad magával, amelyek a folyadék felszínén külön fázist alkotnak. Mivel a gázbuborékok mérete meghatározó a folyamat szempontjából, különböző módszereket alkalmaznak a minél finomabb eloszlású gázbuborékok előállítására (elektrolízissel, szakaszos gázbefúvással, oldott gázok felszabadításával). Az emulziók zöme „olaj a vízben‖ típusú emulzió, amely számos adalékanyagot (emulgeátort, korróziógátló és baktericid adalékot stb.) tartalmaz. Az ilyen emulziók bontására az előző módszerek nem alkalmasak. A használatos megoldások: fizikai eljárások (membránszűrés, adszorpció, termikus bontás) és fizikai-kémiai eljárások (kisózás, savas bontás, flokkuláció). 40 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


Ultraszűrés A membránszűrési eljárásokkal: ultraszűréssel, fordított ozmózissal az emulzióból eltávolítják a vízben oldott emulgeátorokat. Az ultraszűrés során az emulziót 0,01 µm pórusméretű membránon 2–10 bar nyomással préselik át: a kis vízmolekulák a membránon átmennek, a nagyobb olajmolekulák visszamaradnak. A membrán eltömődését a folyadék turbulens áramlása akadályozza meg. Az ultraszűrőegység általában cső formájú hordozóanyagból és cellulóz-acetátból, poliamidból vagy poliamidhidrazidból készült membránból áll. A teljesítmény a membrán pórusnagyságától, az alkalmazott nyomástól, a folyadék áramlási sebességétől, a hőmérséklettől, az olajtartalomtól, valamint az olaj és az emulgeátor tulajdonságától függ. A kívánt teljesítmény több ultraszűrőegység összekapcsolásával biztosítható. A folyamat többszöri ismétlésével az emulzió eredeti 2– 5%-os olajtartalma 5–60%-ra növelhető (30. ábra). A módszer klórozott szénhidrogéneket tartalmazó emulziók bontására nem alkalmas.

30. ábra. Ultraszűrés folyamatvázlata. 1. emulzió; 2. kb. 5% olajtartalom; 3. lefölözött olaj; 4. ultraszűrés; 5. tisztított víz; 6. emulzió koncentrátum; 7. kb. 50% olaj Fordított ozmózis A módszer működési elve a 31. ábrán látható. Ha egy tömény vizes oldatot féligáteresztő hártyával választanak el a hígabb oldattól, a koncentráció-különbség kiegyenlítésére megindul a vízmolekulák diffúziója a hártyán keresztül a töményebb oldatba és ennek következtében túlnyomás (ozmózisnyomás) keletkezik. Ha a töményebb oldatra az ozmózisnyomásnál nagyobb nyomás hat, a vízmolekulák a féligáteresztő és mechanikailag szilárd membránon keresztül a hígabb oldatba áramlanak (fordított ozmózis) és az a töményebb oldat koncentrációját növeli.



31. ábra. A fordított ozmózis működési elve. 1. féligáteresztő hártya; 2. híg oldat; 3. tömény oldat; 4. ozmózisnyomásnál nagyobb nyomás Termikus emulzióbontás A termikus eljárásokban az emulzió vizét párologtatják el, de az olaj magasabb forráspontja miatt visszamarad. A merülő égés emulzióbontóban hulladékot az elgőzölögtetőbe vezetik, amelybe felülről nyúlik be a merülő égő. A forró füstgázok átbuborékolnak ellenáramban az emulzión és így intenzív hő-és anyagcsere jön létre. A vízgőz mosóberendezésen, majd kondenzátoron halad át és szükség van szennyvízkezelésre is. Az elgőzölögtetőből eltávolított olaj – a sók kiválasztása után – a merülő égőben tüzelhető el. Az eljárás 0,5–1 m3/h emulzió kezelésére ajánlott. A vékony filmes elpárologtatót 5–10 m3/h emulzió termikus bontására alkalmazzák. Az elhasznált emulziót fokozatosan felmelegítik, majd az elpárologtatóba vezetik, ahol a víz gőzzé válik és az olaj az elpárologató falán lecsorog. Lassan forgó rotor távolítja el az olajat. E berendezés esetében is szükség van az olaj sótalanítására, a vízgőz mosására és a szennyvíz utókezelésére. Kisózás, savas bontás A kisózás és az emulziók savas bontása az anionaktív emulgeátorokkal képzett emulziók hulladékainak előkezelésére alkalmas a következő megfontolások alapján. Anionaktív emulgeátorok alkalmazásakor az olajcseppek és a víz között olyan elektromos kettős réteg alakul ki, amelyben az olajcseppek a negatív töltésű kolloid részecskék. Ha az emulzióhoz sót adagolnak, az olajcseppek negatív töltése a kationokkal végbemenő reakció következtében csökken és így csökken az azonos töltésű részecskék közötti taszítóhatás is. Többértékű kationok (A13+,Fe3+) a Schulz-Hardy-szabály alapján kedvezőbbek, mint az egyértékűek. A savas bontás hasonlóképpen magyarázható. Az emulzióbontás nagyobb hatékonyságának oka, hogy a hidrogénion mozgékonyabb, mint a fémionok. Flokkulálás Elterjedten használt módszer az emulzió megbontására a flokkulálás, amelyben két eljárás összegződik: a negatív töltésű olajcseppek hozzákapcsolása a szilárd, pozitív töltésű részecskékhez, valamint ezek agglomerálása stabil, jól ülepíthető pelyhekké. Első lépésben az emulziót sók vagy savak hozzáadásával bontják és az olajat lefölözik. Második lépésben a pH-érték beállításával és sóoldat hozzáadásával fémhidroxid csapadékot képeznek, amely a maradék olajat megköti, a csapadék szűrhető. A flokkulás számos kifejlesztett változata a stabil emulziók megbontását segíti elő. Ezek:



Az alkalmazható fázisbontási eljárást a kezelendő hulladék anyagi jellemzőinek, mennyiségének és a konkrét helyi adottságoknak megfelelően kell kiválasztani. Komponens szétválasztási eljárások A komponens szétválasztási eljárások egyaránt alkalmasak anyag-előkészítési és anyag-átalakítási feladatokra. Ezeket az eljárásokat egyfázisú, többkomponensű hulladék alkotórészeinek ionos vagy molekuláris formában, alapvetően fizikai módszerekkel való szétválasztására használják, elsődlegesen hasznosítási célból. A gyakorlati alkalmazásra megérett módszerek többsége vizes oldatok kezelésére használható. A jellemző eljárástípusokat az alapvető műveleti feladat figyelembevételével csoportosítjuk az 8. táblázatban. A komponens szétválasztási eljárások közé tartoznak továbbá azok a módszerek is, amelyekkel a különböző szilárd hulladék-keverékek másodnyersanyagként hasznosítható alkotórészei nyerhetők vissza. Ezek a módszerek egyrészt az anyagok elektromos, mágneses és optikai tulajdonságait (pl. elektromos vezetés, felületi töltés, mágneses permeabilitás, fényreflexió), másrészt ezek további fizikai tulajdonságait (szemcseméret és -alak, sűrűség, nedvesíthetőség) hasznosítják az elválasztás során. A fontosabb elválasztási tulajdonságok szerint csoportosított szétválasztási módszereket ismerteti a 9. táblázat, néhány jellemző alkalmazási területüket pedig a 10. táblázat. 8. táblázat. Komponens szétválasztási eljárások



9.táblázat. Szilárd hulladékok komponens szétválasztási módszerei

10. táblázat. A szétválasztási eljárások alkalmazási területei



A hulladékok ártalmatlanításának biológiai módszerei A biokémiai eljárások során a hulladék szerves alkotóinak feldolgozása élő mikroszervezetek segítségével történik. A hulladékhasznosítás a mikrobiológiai lebomlás termékeinek kinyerése, tisztítása, illetve értékesítése révén valósul meg. A mikrobiológiai folyamatok szabályozhatók. Ennek egyik alapvető módja a levegő-vagy oxigénadagolás másrészt a nedvesség vagy a hőmérséklet stb. A hulladék ártalmatlanítás biológiai módszerei négy fő csoportra oszthatók: • komposztálás (aerob lebontás), • biogáz előállítás (anaerob lebontás), • fémek biológiai kinyerése, • enzimes fermentáció (pl. fehérje-előállítás). A gyakorlatban az első két eljárásnak van nagyobb jelentősége és ezáltal elterjedtebbek, a további két eljárás fejlesztési stádiumnak tekinthető. Csapadékos leválasztás (kicsapatás) A csapadékos leválasztás során a vízoldható vegyületet oldhatatlanná alakítják. A kivált csapadékot ülepítéssel vagy szűréssel választják el. E módszert főleg a mérgező fémtartalmú vizes oldatok tisztítására használják. A legfontosabb mérgező fémek, amelyekre alkalmazható csapadékos leválasztás: az arzén, bárium, kadmium, króm, réz ólom, higany, nikkel, szelén, ezüst, tallium és cink. Az anionok közül a foszfátok leválasztása a legjelentősebb. A vizes oldatban rosszul oldódó ionvegyületek egyensúlyi viszonyait az oldhatósági szorzattal fejezik ki. Az oldhatóságot elsősorban a közös ion koncentrációjával befolyásolhatják. Idegen ionok is befolyásolhatják az oldhatóságot azáltal, hogy megváltoztatják az aktivitásokat. A pH-értéknek általában jelentős hatása van az oldhatóságra. Mivel a mérgező nehézfémek hidroxidjai amfoter jelleműek, oldhatóságuk mind nagy, mind kis pH-érték esetén nő. Ezért kell megtalálnunk azt a legkedvezőbb pH-értéket, ahol az oldhatóság a legkisebb.



Beágyazás A beágyazás (szilárdítás) olyan hulladékkezelési eljárások összefoglaló neve, amelyekkel a folyékony és iszap halmazállapotú veszélyes hulladékot – mérgező komponenseik kioldásának csökkentése végett – vázképző anyagokkal keverik össze mechanikailag és kémiailag stabil, szilárd anyag előállítása céljából. A beágyazással egyidejűleg a kémhatás, ill. a redoxipotenciál megváltoztatásával mesterségesen is csökkentik az oldhatósági viszonyokat. A beágyazási eljárások végterméke vízoldhatatlan anyag, amely általában rendezett lerakással, biztonsági követelmények nélkül elhelyezhető, ill. szükség szerint földfeltöltési célokra is hasznosítható. A beágyazással a hulladék veszélyessége igen nagy mértékben csökkenthető vagy megszüntethető és ez rendkívüli módon növeli a lerakás biztonságát. A végtermék minőségét, mérgező hatását oldási próbákkal kell meghatározni. A beágyazási, szilárdítási eljárások alapja lényegében valamilyen vízben nem oldható kötőanyag és az adott hulladék megfelelő arányú, ellenőrzött hatásfokú keverése. A gyakorlatban alkalmazott beágyazási eljárások: • cementalapú eljárások; • mész-pernye alapú eljárások; • hőre lágyuló anyagok (bitumen, polietilén, paraffin, aszfalt) felhasználásával végzett beágyazás; • szerves polimerek (karbamid-formaldehid, poliésztergyanta stb.) alkalmazásához kötődő eljárások; • kapszulázás; • gipszképzési eljárások; • üvegbe ágyazás. Az egyes eljárások előnyeit és hátrányait az 11. táblázat ismerteti. A beágyazással, ill. szilárdítással a hulladék fizikai tulajdonságát kívánják megjavítani, hogy könnyebben kezelhető legyen. A cél: a biztonságos szállítás és könnyebb lerakhatóság elérése, a hulladék mérgező tulajdonságainak és környezetkárosító hatásának csökkentése vagy megszüntetése, továbbá építőanyagkénti hasznosítás elérése. A betonba ágyazással általában a nehézfémeket a cement lúgos pH-ján oldhatatlan karbonátokká és hidroxidokká alakítják. A megszilárdult beton felülete aszfalttal vagy egyéb fedőréteggel tovább védhető. A mészalapú eljárások a mész vízzel és szilikátalapú anyagokkal végbemenő betonképző reakcióját használják fel. Ilyen szilikátalapú hulladék például a cementgyárak pora vagy a széntüzelésű erőművek pernyéje. 11. táblázat. A beágyazási eljárások jellemzői



Az üvegbe ágyazást csak radioaktív hulladék rögzítésére alkalmazzák. Ebben az eljárásban a rögzítés olvadékba történik, majd az olvadékot hagyják kihűlni. Az egyes eljárástípusokra számos konkrét technológiát fejlesztettek ki és alkalmaznak a gyakorlatban. A következőkben csak a legismertebb megoldásokat említjük, a részletes értékelésre és ismertetésre terjedelmi okokból itt nincs módunk. A legszélesebb körben az amerikai Chemfix-és az angol Sealosefe-eljárást alkalmazzák. A Chemfix-eljárásban szilárdítóreagensként vízüveg (nátrium-szilikát) és szilikátszilárdító katalizátor kombinációját használják. A Sealosafe-eljárásban kétféle cement jellegű, szilikátalapú port (pl. pernyét és portlandcementet), valamint vízüveget és vas-alumínium-hidroxidot adagolnak a hulladékhoz. Mindkét eljárás főleg a szervetlen hulladék hatékony beágyazására használható (különösen előnyösek nehézfémek megkötésére), korlátozottan alkalmasak szerves maradékokhoz.



Füstgázmosási iszap és egyéb szervetlen iszap beágyazására használható a Calci-lox-eljárás, amely cementalapú beágyazási módszer (Dravo Lime Co., USA). Az Environmental Technology Corp. amerikai technológia mészhidrátot és speciális reagenseket használ ipari iszapok, savas hulladékok beágyazására. A szintén amerikai POZ-O-TEC eljárással főként erőművi füstgáztisztítási iszap és korlátozottan nehézfémtartalmú iszap beágyazása végezhető el, szálló pernye és mész együttes adagolásával. A Canadian Waste Technology eljárásban mész-cement-vízüveg kombinált kötőanyagot használnak szervetlen veszélyes hulladék feldolgozásához. Cement és mész kötőanyagot használnak a francia Petrifix-eljárásban, vízmentes kalcium-szulfidot és szálló pernyét pedig az amerikai Terra-Crete-eljárásban. Ez utóbbit füstgázkéntelení-tési iszap beágyazására fejlesztették ki. Hasonló feladatra alkalmas elsősorban az amerikai ResearchControll Inc. FGD-eljárása is. Mészalapú eljárást alkalmaz a Voest Alpine cég olajiszap, olajtartalmú veszélyes hulladék beágyazására (Lecoeljárás). Adalékolt cementet használnak kötőanyagként a Nucem GmbH eljárásában, amelyet főként veszélyeshulladék-égető füstgáztisztítási maradékainak ártalmatlanítására ajánlanak. Speciális cementkeveréket használnak a japán T-S-T eljárásban, amit főként arzénhulladék beágyazására fejlesztettek ki. Megemlítendő még, mint gyakorlati alkalmazásra érett módszer, az amerikai TRW eljárás, amelynek kötőanyag portlandcement, kalcium-szulfát-hemihidrát és kalcium-oxid keveréke. Poliésztergyantába ágyazást alkalmaznak Polimeric Materials Section amerikai és ként kötőanyagot az ugyancsak amerikai SRI eljárásban (ezek kísérleti szakaszban vannak). Üzemi alkalmazásra érett eljárása van a Werner and Pfleiderer Corp.-nak veszélyes hulladék bitumenbe ágyazására. Ugyancsak ilyen eljárásokat fejlesztettek ki az osztrák cégek és a Magyar Ásványolaj és Földgáz Kísérleti Intézet. A beágyazási, ill. szilárdítási eljárások alkalmazása gondos előkészítő munkát kíván. Az éppen megfelelő eljárás a hulladék fizikai és kémiai tulajdonságainak és mennyiségének ismeretében választható ki. A beágyazás a komplex veszélyeshulladék-kezelési technológia egyik részművelete és csak a folyamat egészébe illesztve ad helyes megoldást. Kémiai eljárások A kémiai hulladékkezelés mindazoknak az anyag-átalakítási eljárásoknak az összefoglaló megnevezése, amelyek a hulladék anyagi szerkezetét kémiai reakcióban vagy reakciósorozatban változtatják meg. Alkalmazásuk célja lehet ártalmatlanítás vagy hasznosítás, de lehet bizonyos környezetkárosító, veszélyes komponens vagy komponensek mennyiségének, koncenctrációjának, veszélyességének csökkentése is (előkezelés). Tekintettel arra, hogy ezek az eljárások csak részben alkalmazottak előkezelési feladatokra, ismertetésüket csak rövid áttekintéssel összegezzük. Az egyes eljárások alkalmazási lehetőségeit tekinti át a 12. táblázat (a táblázatban a lényegében termo-kémiai eljárásoknak tekinthető termikus módszereket is felsoroljuk). Semlegesítés A semlegesítés során savas vagy lúgos oldatok pH-értékét vegyszer adagolásával pH = 7-re állítják be. Több lépésből álló tisztítás során a semlegesítés általában megelőzi a többi módszert. Például szükséges a pH-érték beállítása emulziók megbontásakor, a kémiai eljárások reakció körülményeinek optimalizálásakor (pl. klórozás, redukció). 12. táblázat. Kémiai eljárások



Lúgos hulladékok semlegesítésére rendszerint sósavat, kénsavat vagy kén-dioxidot használnak. A kénsav olcsóbb, mint a sósav, de ha a semlegesítést anaerob biológiai kezelés követi, hidrogén-szulfid keletkezésével is számolni kell. A kén-dioxid alkalmazása akkor gazdaságos, ha füstgáz formájában áll rendelkezésre. A sósav előnye, hogy oldható reakciótermékek keletkeznek. Mind a sósav, mind a kénsav alkalmazása esetén ügyelni kell arra, hogy a semlegesítés után ne kerüljön a természetes vizekbe az engedélyezettnél nagyobb koncentrációjú klorid, ill. szulfát. Savas hulladékok semlegesítésére leggyakrabban különböző mészféleségeket, nátrium-hidroxidot, ritkábban ammónium-hidroxidot használnak. Semlegesítésre általában betonból készült, több rekeszből álló kádat használnak. A kád falát korrózióálló bevonattal (pl. saválló téglákkal) látják el. Oldószeres extrakció Az oldószeres extrakciót több évtizede alkalmazzák egyes hidrometallurgiai eljárásokban, újabban azonban a szennyvizek fémtartalmának kinyerésére is. Az eljárás lényege, hogy szerves savakkal vagy komplexképzőkkel – főként kelátképzőkkel – olyan fémvegyületeket hoznak létre, amelyek megoszlása a vizes és az oldószeres fázis között az extrakció számára előnyös. A leggyakoribb kelátképzők pl. a dikarbonsavak, az aminosavak, a hidroxialdehidek, a hidroxisavak, a fenolszármazékok. Tetemes mennyiségű dokumentáció foglalkozik a színesfémek oldószeres extakciójával. ioncsere Az ioncserélő eljárások oldatok fémtartalmának elválasztására való alkalmazása szintén hagyományosnak tekinthető. Jó eredményeket értek el a galvántechnika területén a króm, réz, kadmium, nikkel, vas és cink elválasztásában. Ilyen célra leggyakrabban erős kationcserélő gyantákat használnak, amelyek savazással regenerálhatók. 49 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


Kémiai szempontból ezek a gyanták térhálósított polisztirol vázon aktív szulfonsavcsoportokat hordoznak. Anionos állapotba hozható fémek (kromátok, bikromátok) kinyerésére aminocsoportokat tartalmazó anioncserélő gyantákat használnak. Az ioncserélő fémvisszanyerő eljárások alkalmazására intenzív fejlesztőmunka folyik, elsősorban a galvániparban és a szennyvízkezelés területén. Az ioncsere főként híg oldatok esetében (0,1%-nál kisebb fémtartalom) hatékony. Hátrányai közé sorolható kis szelektivitása, valamint érzékenysége az oldatban jelen lévő lebegőanyagokkal szemben. Membránszűrés A membrános eljárások többnyire cellulóz-acetátból vagy poliamidból készített membránjai lehetnek lemez alakúak, üreges szálmembránok és spirális rendszerűek. A membránok iránti követelmények: nagy visszatartó képesség, jó szelektivitás, kémiai és bakterológiai ellenálló képesség, nagy áramlási sebesség, nagy mechanikai szilárdság, hosszú élettartam és alacsony költségek. A membrános eljárások (főként az ultraszűrés és a fordított ozmózis) biológiai tisztítási módszerekkel kombinálva különösen hatékonyak szerves és szervetlen (fémionok) szennyező anyagokat tartalmazó szennyvizek (pl. lerakóhelyi szivárgóvizek) eredményes tisztítására. Hátrányuk, hogy a membránok érzékenyek mechanikai hatásra, korrózióra, valamint lebegőanyagok által okozott eltömődésekre. Desztilláció A szerves oldószerek visszanyerésére a desztillációs és bepárlási módszereket széles körben alkalmazzák. A desztilláció során a két-vagy többkomponensű folyadékelegyet hevítik és a keletkezett gőzt (gőzöket) elvezetve cseppfolyósítják. A desztillációval az egyik komponenst fel lehet dúsítani a desztillátumban, másikat a visszamaradó folyadékban és ismételt desztillációval sok esetben tetszőleges tisztasági fokig szét lehet választani az elegy komponenseit. Az elméletileg tökéletes elválasztás csak végtelen, sokszor megismételt desztillációval lenne megoldható. A gyakorlatilag kielégítő elválasztást viszont annál könnyebben érjük el, minél nagyobb a két összetevő forráspontja közötti különbség. A gyakorlatban a sokszor ismételt desztilláció helyett folyamatos üzemben, ún. rektifikációval választják szét a komponenseket. A rektifikáció és a deflegmáció összekapcsolásával igen nagymértékű elválasztás érhető el egyetlen desztillálási műveletben. Ez az alapja a folyamatosan működő frakcionált desztillációt végző rendszernek is, amelyben a különböző forráspontú, tehát különböző összetételű részeket gyakran külön fogják fel .


5. fejezet - Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai 1. 5.1 A hulladék termikus hasznosítása és technika feltételrendszere A hulladékégetés a hulladékok ártalmatlanításának termikus módszere, mely világszerte a környezetvédelmi vizsgálatok központjában áll, számos előnyének illetve hátrányának komplex értékelése mellett. A hulladékégetés előnyei: • a keletkező hulladékok térfogatát és tömegét jelentősen csökkenti (ezáltal kisebb anyagmozgatás, kisebb elhelyező terület, földhasználat szükséges) • az égetés energiatermeléssel jár, a keletkezett hő hasznosítható, • az eljárás közegészségügyi szempontból a leghatékonyabb, mivel a kórokozók elpusztulnak. A hulladékégetés hátrányai: • az égetés másodlagos környezetszennyezéssel jár (légszennyezés, pernye, salakelhelyezés problémái) • ökológiai szempontból kedvezőtlen, mivel a termikusan bontott anyag kikerül a természetes körforgásból, • beruházási és üzemeltetési költségei lényegesen magasabbak a hagyományos eljárásoknál (komposzt, biogáz, lerakás) A hulladékégetés exoterm folyamat. Az égetés során a hulladék szervesanyag komponensei a levegő oxigénjével reagálva gázokká, vízgőzzé alakulnak és füstgázként távoznak a rendszerből. Az éghetetlen szervetlen anyag salak, ill. pernye alakjában marad vissza. A hulladékégetés során a gyakorlatban a legkülönfélébb típusú és kémiai összetételű anyagokat kell elégetni. Ez az égetési viszonyokat nagymértékben bonyolulttá, az égési reakciót pedig rendkívül heterogénné teszi. Németországban megváltozott a települési hulladékok termikus hasznosításának törvényi szabályzása. A jövőben az ilyen berendezések létesítését nem a hulladéktörvény, hanem az emmisszióvédelmi törvény szabályozza. A korszerű termikus maradványhulladék kezeléstől a következő célok megvalósulását várják: • hulladéklerakók méretének csökkenése, • a maradványhulladékban visszamaradó káros szerves anyagok elbomlása, • a szűrőkben koncentrálódnak a szervetlen káros anyagok, így azok megfelelő kezelése, elhelyezése révén a bioszféra ezektől az anyagoktól a továbbiakban mentesül, • lehetővé válik a maradványhulladékok kb. 90 %-ának hasznosítása, • a keletkező hőenergia többféle módon hasznosítható A várakozás szerint az integrált hulladékgazdálkodás keretében a települési hulladékok teljes mennyiségének mintegy 50 %-a kerülhet termikus hasznosításra (32. ábra) A kifogástalan elégetéshez • megfelelő hőmérséklet, • megfelelő áramlási viszonyok, • tartózkodási idő, 51 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai • valamint a szokásosnál nagyobb mennyiségű levegő bevezetése szükséges.

32. ábra. Az integrált hulladékgazdálkodási folyamat tömegmérlege A kívánt minimális tűztérhőmérséklet 850 °C, a légfelesleg-tényező értéke 1,5–2,5, a füstgázoknak a tűztérben való tartózkodási ideje 2–3 s szilárd hulladékok és 0,5–1 s folyékony hulladékok égetésekor, a minimális oxigéntartalom eközben 6%. A megfelelő áramlási viszonyok egyrészt mechanikai eszközökkel (mozgó rostélyok, forgó kemence, bolygató szerkezet), másrészt aerodinamikai módszerekkel (gázáramok irányított mozgatása) teremthetők meg. A legtöbb hulladékégetőben a szervetlen maradékok (salak, pernye) lágyulás-olvadási jellemzői miatt a tűztéri hőmérséklet nem haladja meg az 1050–1100 °C-ot. Az égetés 1200–1700 °C-on is végezhető, ekkor beszélünk salakolvasztásos hulladékégetésről. Ekkor a szilárd maradék olvadékként távozik az égéstérből. Az égetés szilárd maradékanyagának mennyisége az elégetett hulladék típusától függ. Szilárd települési hulladék égetésekor a maradék mennyisége kb. 10 tf. % valamint 30–35 (salakolvasztásos tüzelésnél 15–25) tömeg %, folyékony és iszaphulladék égetésekor pedig átlagosan 2–10 tömeg %. A hulladékégetéses ártalmatlanításhoz a következők ismerete szükséges: • halmazállapot (folyékony, pasztás, szilárd, ill. kevert); • elemi analízissel megállapított kémiai összetétel (szén-, hidrogén-, oxigén-, nitrogén-, kén-, víz-és hamutartalom); • gyors analízissel megállapított összetétel (fix szén-, illóanyag-, víz-és hamutartalom); • fűtőérték; • sűrűség; • a hamu olvadási jellemzői; • szilárd hulladék esetében szemcseméret-eloszlás, maximális darabnagyság, valamint anyagfajták szerinti összetétel;


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai • folyékony hulladék esetében viszkozitás, gyulladás-és lobbanáspont, valamint szilárd szennyezőanyagtartalom és annak legnagyobb szemcsemérete, továbbá a kémhatás; • halogénanyag-tartalom (kloridok, fluoridok, bromidok); • nehézfémtartalom (ólom, kadmium, higany, réz, vanádium stb.); • egyéb fémtartalom (vas, kalcium, nátrium stb.); • egyéb mérgezőanyag-tartalom (PCB); • egyéb specifikus anyagi tulajdonságok szükség szerint (pl. fertőző tulajdonság, hőmérséklet stb.); • mennyiségi adatok (szélső határok és átlagértékek). Tüzeléstechnikai szempontból elsősorban a kalorikus tulajdonságok fontosak (fűtőérték, éghetőanyag-tartalom, víztartalom és hamutartalom). Ezek egymástól nem függetlenek, erős kölcsönhatás van közöttük (30. ábra). Az ábrán a vastagon bekeretezett rész jelöli az önálló éghetőség tartományát. Tüzeléstechnikai szempontból nem elhanyagolhatók a hulladék egyéb fizikai és kémiai tulajdonságai sem (szemcseméret, korrozív hatás, gyulladás és lobbanáspont, viszkozitás stb.). Ezek ismerete nemcsak a berendezés kialakításához fontos, hanem az előkezelő és a betáplálási folyamatok műszaki megoldása szempontjából is. A hulladékégetők anyag-és energiamérlegének kiszámításához ismerni kell: • a hulladék kémiai összetételét és fűtőértékét; • a hulladék égethető komponenseinek égésére vonatkozó égésegyenleteket; • az égéslevegő és füstgáz mennyiségét és összetételét; • tapasztalati mérési adatokat a maradékanyagok mennyiségére és összetételére; • a tüzelőberendezés működési jellemzőit. Az energiamérleg összeállításához a következő gyakorlati szempontok ajánlottak: • az elégetett tüzelőanyag hőtartalmának 70–80%-át lehet gőztermelésre hasznosítani; • a füstgázokkal távozó hővesztesség nagysága 16–30%; • a salak kiégetlen alkotórészeivel távozó hővesztesség 1,5–3%; • a salakkal kihordott hővesztesség 1,5–3%; • a kazán sugárzási vesztesége 1–2%. Hő-hasznosítás hiányában a füstgázokkal távozó hővesztesség 92–95%. A hulladékégető berendezés kapacitását a tüzelőberendezés konstrukciójától függő legnagyobb hőteljesítmény figyelembevételével, lényegében az égetendő hulladék fűtőérték-tartománya határozza meg (a hulladék legnagyobb és legkisebb fűtőértéke (33. ábra).


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai

33. ábra. A hulladékok fontosabb kalorikus jellemzői közötti összefüggés


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai 34. ábra. A kommunális hulladék átlagos összetétele A 34. ábrán a válogatás nélkül gyűjtött települési hulladék átlagos összetételét láthatjuk, míg a 13. táblázatban a hulladék legfontosabb összetevőinek és hagyományos tüzelőanyagoknak égéshőjét. 13. táblázat. Egyes hulladékok égéshője

A 34. ábra és 13. táblázat szerint az átlagos vegyes hulladék égéshője megfelel a gyenge barnaszén, vagy lignit égéshőjének. természetesen figyelembe kell venni az év különböző szakaszaiban a hulladék összetételben bekövetkező kedvezőtlen változásokat, a nyári-őszi szerves zöld hulladékrész növekedését, így az égéshő csökkenést.

2. 5.2 A termikus hasznosítás általános technológiája A hulladékégetés technológiája a következő részfolyamatokra tagolódik: átvétel (fogadás) és tárolás, anyag előkészítés és adagolás, égetés és hőhasznosítás, füstgázhűtés és -tisztítás, salak-és pernyekezelés. Az általános technológiai folyamatot az 35. ábra szemlélteti.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai 35. ábra. A hulladékégetés általános technológiai folyamata. 1. tárolás; 2. anyag-előkészítés; 3. adagolás; 4. égetés; 5. póttüzelőanyag; 6. levegő; 7. füstgázhűtés; 8. hőhasznosítás; 9. füstgáztisztítás; 10. mosóvízkezelés; 11. kémény; 12. pernyeválasztás; 13. salakgyűjtés- és kihordás; 14. salak- és pernyetárolás E az ábra egyben jól érzékelteti a hulladékégetés input-output elvi anyagmérlegét is, ahol a bemenő anyagok: • égetendő hulladék, • égéslevegő, • segédtüzelés; a kimenő anyagok (a teljes ciklust figyelembe véve): • salak, hamu, • pernye és/vagy elektrofilter por, • füstgáz, • füstgázmosó szennyvíz (nedves mosás esetén), • mosóvíz tisztítási iszap (nedves mosás esetén), • füstgáztisztítási maradék (száraz, félszáraz tisztítás során), • egyéb füstgáztisztítási maradék (aktiv szén vagy egyéb szorbens). A 36 - 37. ábrán (Nürnberg ill. felújítás után Bp.) egy-egy korszerű nyílt rosélytüzeléses égető technológiai folyamatát, a 38. ábrán egy átlagos összetételű hulladék energetikai és anyagmérlegét, a 39.-41 ábrákon pedig különböző EU országok hulladékégető (energiatermelő) kapacitását láthatjuk. Az ábrák alapján kijelenthető, hogy a hazai kapacitás sem méretében, sem összetételében nem felel meg az európai gyakorlatnak.

36. ábra. A Nürnbergi hulladékégető technológiai rendszere, átadás 2001. október



37. ábra. A Budapesti égetőmű technológiai folyamata

38. ábra. 8400 kJ/kg égéshőjű hulladék energiamérlege



39. ábra. EU tagországok hulladékégető kapacitása 1992-ben

40. ábra. EU tagországokban és Magyarországon működő hulladékégetők száma 1992-ben



41. ábra. Energianyerés hulladék termikus hasznosításával 1992-ben

3. 5.3 A termikus hulladékhasznosítás technológiai lépései és technikai megoldásai Égető rendszerek Tárolás, előkészítés, adagolás A hulladékot átvétele után tárolják. Az egyes hulladékok jellemző tárolási és mozgatási módjai: • a szilárd hulladékot megfelelően kialakított bunkerben tárolják. Mozgatását és adagolását polipmarkolós híddaruval végzik; • a nem szivattyúzható iszapot és nagy viszkozitású (a szakmai gyakorlatban pasztásnak nevezett) hulladékot megfelelően kialakított kazettás bunkerban tárolják. Mozgatását és adagolását serleges markolóval ellátott híddaruval végzik (a tárolótér szükségszerűen fűthető); • a szivattyúzható iszapot és a nagy viszkozitású hulladékot fűthető, zárt tartályban tárolják, mozgatásukat és adagolásukat szivattyúval végzik; • a folyékony hulladékot fűthető, zárt tartályban vagy hordóban tárolják. Mozgatását és adagolását speciális szivattyúkkal végzik. A tárolóterek kapacitását az égetőmű óránkénti teljesítménye, az üzemidő és a hulladék térfogattömege határozza meg. Az üzembiztonság érdekében min. 3–5 napos feldolgozási teljesítménynek megfelelő hulladékmennyiség tárolását kell biztosítani. Magas-és mélybunkereket különböztetünk meg aszerint, hogy a bunker fenékszintje milyen mélyen helyezkedik el a külső terepszinthez képest. Gyakoribbak a magasbunkerek, amelyekbe a gépjárművek magasított ürítőtérről (rámpáról) ürítenek. A bunkerek készülhetnek osztatlan és osztott (kazettás) belső térkialakítással (42. ábra). 59 Created by XMLmind XSL-FO Converter.


42. ábra. Bunkerkialakítások. a) osztatlan magasbunker; b) osztott magasbunker 1. beürítőtér; 2. bunkertér; 3. daru markolóval; 4. adagológarat A bunkerek az ürítéskor keletkező por, valamint a tárolási bűzös gázok kiáramlásának megakadályozása céljából enyhe szívás alatt állnak. Az esetleges bunkertüzek gyors elfojtása érdekében a tárolótereket hatékony félautomata tűzoltó berendezésekkel szerelik fel. A bunkereken belül a hulladékot többnyire polipmarkolós vagy serleges híddarukkal mozgatják, keverik és adagolják a tűztérbe. Különösen kisebb berendezésekhez speciális képzésű acéllemezes szállítóhevederek is alkalmazhatók. Általában az adagolás egyenletessége lényegesen kihat az égésfolyamat minőségére, a tűztér közel állandó hőterhelésére, ezért a kezelőszemélyzet szakértelme, figyelme különösen fontos a jó minőségű üzemelés szempontjából. A kevert, homogenizált hulladékokat a daru az adagológaratba táplálja. Az adagológarat kettős zárrendszere megakadályozza a füstgáz és láng kicsapódását, ill. hamis levegőnek az égéstérbe kerülését. A garatokat általában vízzel hűtik és izotópos szintjelzővel látják el. A garatból a hulladék gravitációsan csúszik az adagolóberendezésbe. Az adagolók folyamatosan juttatják a hulladékot a mindenkori tüzeléstechnikai és terhelési viszonyoknak megfelelő mennyiségben és ütemben a tűztérbe. A szilárd és nem szivattyúzható iszaphulladék általában különleges előkezelést nem igényel kivéve, ha a kemence szerkezeti megoldásai miatt méretcsökkenés szükséges, pl. aprítással. A folyékony és szivattyúzható iszaphulladékot fűtött, zárt tartályban, ill. hordóban tárolják. A hulladék a konzisztencia, a fűtőérték és a jellemző kémiai tulajdonságok (összeférhetőség) figyelembevételével elkülönítetten vagy esetenként keverten tárolható. A tartályparkot és a hordós tárolókat a vegyi üzemek telepítésekor alkalmazott biztonsági és tűzvédelmi előírások figyelembevételével kell kialakítani. A költségek szempontjából előnyösebb a felszíni telepítés. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy csőtörés, szelepszivárgás, túlfolyás stb. esetén a talaj ne szennyeződhessen. Gyakori megoldás a tartályok kármentesítési funkciót is teljesítő, vasbeton műtárgyon való telepítése. Az anyagok be-és kitárolását teljesen gépesítetten (szivattyúk, csővezetékek) végzik. Hordós tárolás esetén a hordókba esetleg bedermedt anyag kiolvasztását általában gőzfűtésű zárt kamrákban oldják meg. Az anyagmozgatást szivattyúk – szükség szerint inert gáz (nitrogén) felhasználásával – végzik. A folyékony hulladék és iszap többnyire égetés előtti előkezelést igényel, amit a hulladék anyagi jellemzői és az égetőrendszer kialakítása határoz meg. A legszükségesebb előkezelési módszerek: méregtelenítés és semlegesítés, ülepítés (dekantálás), víztartalom csökkentés, emulzióbontás, homogenizálás. A folyékony hulladék és a szivattyúzható iszap tűztérbe adagolását arra alkalmas égetőfejekkel végzik. A forgóserleges égők, mivel kevésbé érzékenyek a szennyeződésekre és a folyadék viszkozitás ingadozására, 60 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai továbbá széles teljesítmény tartományban szabályozhatók, folyékony hulladék (a legnagyobb szilárdanyag koncentráció 20% lehet) égetésére előnyösek. A szilárd részekkel is erősen szennyezett folyékony és iszaphulladék (a legnagyobb szilárdanyag-tartalom 70% lehet) égetésére főleg injektálásos égőfejeket használnak, amelyben gőzzel, levegővel porlasztják a folyadékot. Ezek lehetnek belső és külső keverőterű, valamint szónikus megoldásúak, kis-és nagynyomásúak. A folyékony hulladék a tároló edényzetből kiürítéssel közvetlenül is adagolható a tűztérbe, ha erre a kemence szerkezeti kialakítása és hőviszonyai lehetőséget adnak. Tüzelő berendezések A hulladékégetők legfontosabb része a tüzelőberendezés. A tüzelőberendezések két fő csoportját: • a rostélytüzelésű és • a rostély nélküli hulladékégető berendezések alkotják. A rostélytüzelésű berendezéseket főleg települési szilárd és termelési szilárd hulladék és bizonyos korlátozásokkal iszap halmazállapotú termelési hulladék égetésére alkalmazzák. A rostély nélküli hulladékégetők főleg folyékony és pasztás hulladék, valamint iszap égetésére használatosak, azonban némelyik megoldás szilárd hulladék kezelésére is megfelelő. A rostélytüzelésű berendezések A legáltalánosabban használt rostélytípusok: hengerrostély (VKW-Babcock), visszatoló rostély (Martin), előtoló lengőrostély (Steinmüller), ellenáramú előtoló rostély (K + K Ofenbau). További ritkábban használatos rostélytípusok: fölétoló rostély, kosárrostély, forgórostély. A rostélyok átlagos termikus terhelhetősége 2000–4000 MJ/(m2 × h). A 43. ábrán néhány rostélytípus kialakítása látható. A rostélyok egyrészt biztosítják a hulladék állandó keverését, mozgatását, másrészt az égéságy megfelelő levegőztetését teszik lehetővé.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai 43. ábra. A hulladékégetők leggyakoribb rostélytípusai. a) hengerrostély; b) lengőrostély; c) lépcsős vándorrostély; d) visszatoló rostély; e) lépcsős előtoló rostély A rostélyoknál lehetővé kell tenni: • a primer levegőnek hosszirányban legalább öt zónában, egymástól független szabályozhatóságát; • a rostély szállítási sebességének legalább három zónában (gyulladási tartományban, fő égési zónában és a kiégési zónában) egymástól független szabályozhatóságát; • a hulladékréteg intenzív bolygatását, keverését; • a rostélyszőnyegen lévő levegőrések azonos méretét és egyenletes elosztását; • a hűtőlevegő-igény legfeljebb az égési levegő tüzelőágyba vezetett mennyiségével azonos legyen. A feltételeknek legjobban a hengerrostély, az ellenáramú és a visszatoló rostély felel meg. A primer levegő (a tüzelőanyagágyba vezetett alsó szél és az oldalfalakról bevezetett levegő) az összes levegőszükségletnek kb. 70– 80%-a. Ez egyben a rostély hűtését is biztosítja. A kiszárítási és begyújtási zónába vezetett alsó szél célszerűen 120–180 °-ra előmelegítendő. Az égésgázok levegővel keveredése és kiégetése a tűztérben történik. A tűzterek átlagos termikus terhelhetősége 400–1000 MJ (m3 × h). A füstgáz és a levegő áramlási iránya szerint egyenáramú, ellenáramú és kombinált áramú tűztérformák különböztethetők meg (44. ábra). Az egyenáramú tüzelés során a kis fűtőértékű tüzelőanyag kiszárítása és begyújtása nehezebb. Ezt a gondot az égéshez használt levegő előmelegítésével csökkentik.

44. ábra. Tűztérváltozatok. a) egyenáramú; b) ellenáramú; c) kombinált áramú Az ellenáramú tüzelés esetében ilyen problémák nem jelentkeznek, viszont hátránya, hogy a gyulladási tartományból rész gázáramok kerülhetnek az első huzamba anélkül, hogy kényszerítetten átáramolnának a legforróbb zónán. A két megoldás közötti áthidaló megoldás a kombinált áramú, vagy kettős égésterű (45. ábra) tüzelés. Ez utóbbiban az egyenáramú – szárítási és gyulladási zónából származó – rész gázáramot elterelik és a turbulencia zónában a fő égési zónából érkező forró gázárammal és a befúvott szekunder levegővel összekeverik a tökéletes kiégetés érdekében.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai A nagyobb fűtőértékű hulladékok esetében a forró zónán való biztos áthaladás miatt az egyenáramú tűztérmegoldásokat részesítik előnyben. Erősen ingadozó fűtőérték-tartomány esetén előnyösebbek a turbulencia zónájú kombinált áramú tűztérformák. A szekunder levegő részarányát célszerű kis értéken tartani. A nagyobb részarány nem optimális tüzelésre utal. A kisebb részarány főként egyenáramú tüzeléssel valósítható meg és részben a kombinált áramú tüzeléssel (a forró zónán átkényszerített gázáramban az égéstermék bomlási maradékai kevesebb levegő bekeverésével érhetők el). A szekunder levegő hőmérsékletét az utóégetőtér szén-monoxid-tartalmától függően kell szabályozni. A befúvást nagy impulzussal kell végezni.

45. ábra. Kettős égőtér kialakítás Az égetendő anyag fűtőértékének ingadozása miatt gyakorlatilag nem nélkülözhető a póttüzelés, amihez olajvagy gázégőket használnak. A póttüzelés célja és az égők beépítési helye szerint megkülönböztetünk stabilizálóés teljesítményégőket. Az égőket a hatásosabb kiégetés érdekében célszerűbb közvetlenül a tűztérben és nem az utóégető tér elején beépíteni. A tűztérfalazat a tüzelőberendezés egyik legkritikusabb része, amelyet úgy kell kialakítani, hogy egyensúly legyen a túlzott mértékű hőelvonást és a tűztérfalazat elsalakosodását okozó tűztérhőmérséklet között. Fontos a megfelelő szilárdság és a koptatóhatással szembeni ellenállás, valamint a hőingadozásokkal és a kémiai hatásokkal szembeni rezisztencia. A kevésbé igénybe vett tűztérfalazathoz samott típusú bélést, az erősebben igénybe vett részekhez pedig SIC és műkorund anyagú falazatot készítenek. A tűztérhőmérséklet az égéslevegő mennyiségével és hőmérsékletével, valamint a szükség szerinti póttüzeléssel a kívánt határok között tartható. A rostélytüzelésű égetőket is folyamatosan fejlesztik. Ennek célja a hatékonyabb tüzelés, a biztonságosabb üzemelés fokozása és a másodlagos környezetszennyezés csökkentése. Rostély nélküli berendezések A rostély nélküli hulladékégetők főként a tűztér kialakításában különböznek a rostélyos berendezéstől. A rostély nélküli hulladékégetők tűztere általában hengeres, ezáltal majdnem kétszeresére növelik a hősugárzás intenzitását. Ez kisebb veszteséget okoz. Ezek a berendezések típustól függően salakolvasztásos üzemmódban is üzemeltethetők. Lényegesebb típusaik: forgódobos kemencék, égetőkamrák, emeletes kemencék, fluidizációs kemencék, egyéb speciális tűzterek. A forgódobos kemence tűzálló falazattal kibélelt hengeres tűztér, amely a vízszinteshez képest enyhén lejt és lassan forog. A fordulatszám és a dőlésszög változtatásával szabályozható a hulladék tartózkodási ideje. Az anyagi jellemzőktől függően a hulladék kiégetési időtartama a kemencében 15–70 min. A kemencébe táplált anyag folyamatosan keveredik, a keveredés során fellazult anyagból a bomlási és égési gázok gyorsan távoznak és ezáltal a viszonylag kis dobhőmérsékleten is gyors és egyenletes égés érhető el. A hulladék mozgása a dobban kétirányú. Egyrészt a henger palástjával együtt mozog, majd visszacsúszik, miközben tengelyirányban is elmozdul. Az égéságy és a falazat közötti súrlódás következtében az ágy keresztmetszetében elnyúlik és konkáv 63 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai formát vesz fel, ami által megnő az égéságy aktív felülete is. Ez a kétirányú mozgás az anyagforgalom és a tökéletes elégés szempontjából is nagy jelentőségű. A hulladék és a füstgázok áramlási iránya egyenáramú üzemmódot eredményez, ami a szárítási-gyulladási zónából származó bomlási termékek forró zónán való átvezetését teszi lehetővé, és így lényegesen javul a kiégés hatásfoka. Az 46. ábra a forgódobos kemence termodinamikai viszonyait ábrázolja.

46. ábra. A forgódobos kemence hőmérsékleti szakaszai. a) vízgőz; b) éghető anyag; c) salak; d) salakolvadék; e) falazat Az égési zónában felszabaduló hő a dob tűzálló falazatát felhevíti és a dob elfordulása révén az elégetendő hulladék alá fordul. Ez fokozza a beadagolt anyag előmelegítését és kigázosodását, valamint hatásos kiégetését. Így a hőátadás konvektív és sugárzásos úton egyaránt végbemegy és bizonyos esetekben az anyag hevülési sebessége elérheti a 90–100 °C/s értéket is. A dob végén a kiégés folytán keletkezett füstgázok nagy mennyisége és a hőmérséklet növekedése miatt az áramlási ellenállás olyan belső turbulenciát eredményez, amely az égetési folyamatot jelentősen segíti. Ezáltal a gázáramban jelenlévő még éghető gázok és gőzök által elragadott pernye teljes kiégetése is elérhető. A jó turbulencia ellenére sem biztosítható azonban mindenkor az égésgázok tökéletes kiégetése magában a tűztérben, ezért a forgódobhoz 900–1000 °C hőmérsékleten üzemelő utóégető tér csatlakoztatása általában nem nélkülözhető. Itt az égésgázokat biztonságosan olaj-vagy gázégőkkel égetik el. Az utóégető térben folyékony hulladék elégetésére nyílik lehetőség. Az utóégető tér többnyire négyszög keresztmetszetű. Újabban az optimális áramlási viszonyok érdekében kör keresztmetszetű utóégető terek kialakítását szorgalmazzák. A forgódobos kemence fejrészénél adagolják be a hulladékot, a póttüzelőanyagot és az égéslevegőt. A dob mintegy 20 térfogat %-ig folyamatosan tölthető fel hulladékkal. A salakot nedves rendszerű salakkihordóval távolítják el. A forgódobos kemencében a légfelesleg-tényező szerkezeti okok miatt igen nagy (átlagosan 2– 2,5). Ez jelentősen növeli a ventilációs energiaigényt. A kemence szokásos tűztérhőmérséklete 900 °C. Salakolvasztásos üzemben a falazat védelmére vékony védő salakréteg előzetes felvitele szükséges. A védő salakréteg vastagsága a tűztér terhelésétől, a salak olvadáspontjától és a tűztér hőmérsékletétől függ. Általában 150–200 mm-es, (max. 400 mm) rétegvastagságot alakítanak ki. Az egyenletes salakréteg fenntartásához a hulladékot homogenizálni kell és adalékanyag (pl. homok, szűrőföld) alkalmazására van szükség. Szerkezeti megfontolásokból a dob legnagyobb átmérője 3,5–4 m, hossza pedig 8–12,5 m. A szokásos legnagyobb hőteljesítménye 60–65 GJ/h, ami a hulladék fűtőértékétől függően 2–6 t/h teljesítménynek felel meg. Ennél nagyobb átbocsátási teljesítmény is elérhető ugyan a fűtőértéktől függően – max. 8–10 t/h –, azonban ebben és az e fölötti teljesítménytartományban a kedvezőtlen hő-és anyagátadási folyamatok miatt az az égési folyamat már nem megy végbe tökéletesen. Az utóégetéssel együtt hő-teljesítmény ennél lényegesen nagyobb lehet, elérheti a 110–120 GJ/h nagyságot is.



47. ábra. A forgódobos kemence felépítésének vázlata. 1. adagológarat szilárd anyag számára; 2. hidraulikus adagolómű; 3. csigás adagoló iszapok számára; 4. a kemence fejrésze; 5. kifalazott forgódobos kemence; 6. utóégető tér; 7. folyékony hulladék égetése; 8. nedves rendszerű salakkihordó; 9. hajtómű Az ipari hulladék égetésére alkalmazott forgódobos kemence kialakítását szemlélteti a 47. ábra. A 48. ábrán veszélyes hulladék égetésére alkalmas regionális égetőmű folyamatvázlata látható. Az égetőkamrák horizontális vagy vertikális elrendezésű, kifalazott hengeres égésterű, fix kemencék, amelyekben megfelelő áramlási viszonyok kialakításával és különböző porlasztókkal, adagoló égetőfejekkel égethető el folyékony hulladék, valamint iszap. Egyszerű felépítésük és rugalmas alkalmazási lehetőségeik miatt igen elterjedtek. Áramlási viszonyaik szerint vannak párhuzamos áramú, keresztirányú, ellenáramú és ciklon rendszerű kemencék (49. és 50. ábrák).

48. ábra. A forgódobos kemencével felszerelt korszerű veszélyes hulladékégető mű. A. folyékony hulladék beszállítása és lefejtése; B. szilárd és iszaphulladék beszállítása; C. hordós hulladék-feladás, D tápvíz; E. tisztított füstgáz; F. iszaplepény; G. tisztított szennyvíz; H. salak és pernye 1. folyékony hulladéktároló tartályok, homogenizáló és fűtőolaj tartály; 2. szilárd hulladék bunker; 3. iszaphulladék bunker gőzfűtéssel; 4. hulladékadagolás; 5. forgódobos kemence; 6. utóégető tér; 7. kazán; 8. elektrofilter; 9. füstgázmosó; 10. füstgázújrahevítés; 11. kémény; 12. szennyezett mosóvíz tisztítása; 13. szennyvíz utókezelés; 14. kamrás szűrőprés; 15. turbina generátorral; 16. léghűtéses kondenzátor; 17. tápvíz-előkészítés; 18. salak- és pernyekihordás



49. ábra. Égetőkamrák alaptípusai. a) párhuzamos áramú; b) keresztáramú; c) ellenáramú 1. tüzelőanyagfeladás; 2. égéslevegő; 3; tűztér A párhuzamos áramú megoldásban a hulladék és a levegő lassabban keveredik. Ezt a típust többnyire a könnyen porlasztható, jól égethető folyékony hulladékok égetésére használják. Ilyen rendszerű kemencének legnagyobb a mérete. A keresztáramú tűztérkiképzés a jobb megoldás. A szekunder levegőt több radiális furaton át, nagy kinetikai energiával a kamra tengelyére merőlegesen fújják az égéstérbe. A keresztáramlás révén egyrészt az égési levegő a forró füstgázzal keveredve előmelegszik, másrészt a félig elégett, ill. részben kiégett füstgázokat elegendő oxigénhez juttatva a teljes kiégés meggyorsul. Az ilyen rendszerű kemence rövidebb és így építési költsége is kisebb.

50. ábra. Ciklon rendszerű égetőkamra vázlata. 1. égetőfej; 2. hűtőlevegő; 3. égéslevegő (primer levegő); 4. égéslevegő (szekunder levegő); 5. levegő bevezető huzatok; 6. tűzálló falazat; 7. tűztér; 8. füstgáz a mosóba; 10. válaszfalak; 11. gázégő; 12. gázáram


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai A keresztáramú rendszert nehezen égethető hulladék (pl. emulziók, anyalúg, szennyvíz) ártalmatlanítására használják. Főként ez a típus alkalmas iszapállapotú (és pasztás), esetleg előaprított szilárd maradék égetésére is. Ez esetben utóégető teret is kell csatlakoztatni hozzá úgy, mint a forgódobos kemencéhez. Keresztáramú kemence kétkamrás változatban is készül úgy, hogy a beadagolás közelében alakítanak ki egy ún. lángteret, ahol primer levegővel előégetést végeznek. Az előégetést végezhetik légfelesleggel és léghiánnyal is. Ez utóbbi akkor célszerű megoldás, ha a hulladék szerves nitrogénkötései miatt a nitrogén-oxidok csökkentését kívánják elérni. A lángtér utáni reakciótérbe vezetik be a keresztáramú szekunder levegőt és itt égetik ki tökéletesen az égésgázokat. Az intenzív keveredés és a zömök építési mód követelményeit figyelembe véve alakították ki az ellenáramú kiképzést. Az égéslevegőt több szabad sugárban, egymással szemben fújják be, ezáltal az érintkezési sávokban igen intenzív és állandó jellegű keveredési zónák jönnek létre. Ezt a típust szinte kizárólag folyékony hulladék égetésére használják, sok esetben salakolvasztásos megoldással. Az égetőkamrák speciális változata a ciklon rendszerű tűztér, amely leggyakrabban vertikális elrendezésű. A hengeres tűztérbe tangenciálisan vezetik be több furaton át a nagy sebességű szekunder levegőt és így a tűztérben lévő gázoszlop körmozgását idézik elő. A betáplált folyékony vagy aprított szilárd hulladék az égésteret többször körbejárva, spirális lánggal ég. A hosszú, turbulens lángban lényegében tökéletes égés megy végbe. Nagy hőteljesítményekre képes kemencetípus, amelyet gyakran salakolvasztásos rendszerben üzemeltetnek. Salakkihordó szerkezettel ellátva nehezen égethető szilárd hulladék (pl. autógumik, műanyagok) égetésére is használják. Az égetőkamrákban a tapasztalatok szerint a 12 MJ/kg-nál nagyobb fűtőértékű folyékony hulladék 1300 °C-nál nagyobb tűztérhőmérsékleten a másodperc törtrésze alatt teljesen elég. A kisebb fűtőértékű folyékony hulladékot póttüzeléssel együtt kell égetni és a teljes kiégéshez 800–1100 °C hőmérsékletnél 1–2 s tartózkodási idő szükséges, ha a légfelesleg átlagosan 10–20%. A hulladékok kémiai összetétele döntően befolyásolja az égéstér kialakítását és az égetés paramétereit. Ezeket általában égetési kísérletekkel határozzák meg. A póttüzelés mértéke függ a reakció hőmérséklettől, a szükséges légfeleslegtől és a hőveszteségtől. Az égetőkamrákat legtöbbször azért építik vertikális elrendezésűre, mert így helyet takarítanak meg vagy azért, mert a szilárd maradékokat egyszerűbben lehet eltávolítani (ezek ilyenkor kihullanak az égéstérből). Az égetőkamrák legnagyobb hőteljesítménye szerkezeti okokból általában nem lehet több, mint 40–45 GJ/h. A szilárd hulladék égetésére általában csak speciális felszerelésekkel ellátva (adagoló, utóégető stb.) alkalmasak. Az emeletes kemence henger alakú, több tűzteres kifalazott kemence, amely elsősorban iszap, főként szennyvíziszap égetésére alkalmas. Szilárd és folyékony hulladék égetésére feltételesen (aprítás, előkezelés után) használható. Az emeletes kemence három különböző működési szakaszra tagolódik: a felső szakasz (1–5. emelet) a nedves iszap szárítására, a középső (6–8 emelet) az elégetésre és az alsó (9–10. emelet) a salak lehűtésére. Az egyes emeletek magassága 60–80 cm. A kemencébe felül beadagolt, előkezelt hulladék az egyes szintek padozatán váltakozó irányban ki-és befelé mozog és a kerületén, ill. a központjában kialakított nyílásokon át felülről lefelé mindig az alatta lévő szintre esik. Az iszap mozgatását a kemence középvonalában elhelyezett hűtött tengelyre erősített fogazott kaparókarok végzik. Az égéshez szükséges szekunder levegőt a forgatómechanizmus hűtését követően az alsó szinten vezetik be, ahol salakkal érintkezve tovább melegszik és felfelé áramlik. A kemence légfelesleg tényezője: 1,4–1,6. A füstgázok kiszárítják az ellenáramban mozgó anyagot, majd kb. 250–540 °C- on távoznak a kemencéből. A szárítószakaszban az átlagos hőmérséklet 350–550 °C, az égetőszakaszban pedig 780–980 °C. Nagyobb hőmérsékleten a salak megolvad. Az alsó szakaszban részben lehűtött salakot folyamatosan távolítják el és a nedves rendszerben hűtik. A vázolt ellenáramú megoldásban a füstgázok hőtartalmának egy részét közvetlenül hasznosítják a víz elgőzölögtetéséhez és ezzel póttüzelőanyagot takarítanak meg. Hátránya a bonyolult üzemeltetés és a gyakori meghibásodási lehetőség, valamint a viszonylag nagy beruházási költség. A fluidizációs (örvényágyas vagy fluidágyas) kemencében a nagyfokú, intenzív hőés anyagátadás miatt igen nagy fajlagos égetési teljesítmény érhető el. Folyékony, pasztás és aprított szilárd hulladék, valamint iszap kezelésére egyaránt alkalmas. A fluidizációs kemence égéstere henger alakú, amelynek alján megfelelően


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai kiképzett tartórostélyon finom szemcsés, ömlesztett anyagból álló réteg helyezkedik el. Ezt az anyagot a rostélyon átfúvott levegőáram tartja lebegő, örvénylő mozgásban (örvényáram). A kemence szerkezete egyszerű, nincsenek benne mozgó alkatrészek. Technológiai szempontból a fluidizációs kemencében nagyrészt egyenáramú folyamat megy végbe. Az égetendő anyag az örvényrétegbe esik vagy részben az örvényréteg felett porlasztják be. Elgőzölögtetéssel, bomlási és gázosodási reakciókkal a komponensek illóvá válnak, jól elkeverednek az égetéshez szükséges levegővel, az örvényréteg felett elhelyezkedő gázrétegig jutnak és ott gyorsan reagálnak. Az ehhez szükséges tartózkodási idő rövid, általában az égetőkamrákban szükséges időtartamnak felel meg. A szilárd anyagrészecskéket, amelyek gyakran hosszabb kiégési időt igényelnek, tovább tartják az örvényágyban. Az égési zóna felett helyezkedik el a fő égéstér, amelynek térfogata az égésgázok tökéletes kiégetési követelményeinek megfelel. Az égés javítására esetenként a fő égéstérbe szekunder levegőt is fújnak be. A kemence szokásos tűztérhőmérséklete 750–850 °C. Ezek a technológiai jellemzők magyarázzák, hogy az utóbbi időben miért terjedt el ez a kemencetípus. A hulladék víztartalma 65–70% is lehet. E kemencetípusnak az is előnye, hogy jellemzői miatt viszonylag gyorsan üzembe helyezhető és ezért szakaszosan is üzemeltethető. A fluidizációs kemence a hulladéktól és a kiegészítő berendezésektől függően többféleképpen kialakítható (51. ábra).

51. ábra. Fluidizációs kemence építési módjai. 1. hulladék; 2. levegő; 3. füstgáz; 4. hamukihordás Az égés során visszamaradó hamu a kemence fejrészén távolítható el vagy az örvényágyból az ágy anyagával együtt vehető ki. Felső eltávolítás esetén a hamu az utánkapcsolt füstgáztisztító berendezésekbe kerül. Az ággyal együtt való kihordás során közvetett vagy közvetlen hűtésről kell gondoskodni. A fluidizációs kemence szokásos légfelesleg tényezője: 1,1–1,3. A légfelesleg csökkenthető kis szemcseátmérőjű égéságyanyag alkalmazásával, ill. a kemence átmérőjének szűkítésével, a rostély síkjában. Az örvényágy szokásos vastagsága 0,5–3 m. A füstgázok hőenergiáját általában az égéslevegő kívánt mértékű előmelegítésére hasznosítják. Speciális esetekben a hő kazánban is hasznosítható. Erre legjobban beváltak az örvényágyban elhelyezett hűtőcsövek, amelyek kb. 10%-kal jobb hatásfokúak, mint az utánkapcsolt kazán. Az utánkapcsolt kazán hatásfokát és élettartamát nagyon csökkenti a füstgázok nagy por- és pernyetartalma. Az örvényágy anyag finom szemcsés kvarc, korund vagy bazalt. Számos ipari hulladékfajta égetésekor a hamu és az ágy anyaga közömbösen viselkedik, ha azonban a hamu megolvad, akkor az ágy anyagának ragadásával, zsugorodásával kell számolni (üzemzavar). Különösen olyan hulladék esetében fordul ez elő, amely alkálisókat (pl. nátrium-kloridot, nátrium-szulfátot) tartalmaz. Speciális tűztérmegoldásúak a különböző egyéni építésformákkal kiképzett salakolvasztásos égetőkamrák, a szállítóhevederes kemence és a kupolókemencéhez hasonló felépítésű salakolvasztásos égetők. Ezek többségének fejlesztése folyamatban van, nagyüzemi alkalmazásuk néhány kivételtől eltekintve nem széles körű. Az utóbbi évtizedekben számos új termikus hulladékkezelési eljárást fejlesztettek ki, amelyek lényegében az égetésnek mint oxidációs folyamatnak valamilyen speciális változatai. Ezek a sóolvadékos kemencék, a nagyhőmérsékletű fluidágyas kemencék, az infravörös és mikrohullámú kemencék, valamint a plazmaíves eljárások.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai Plazmaíves technológia nagy hőmérsékletű gázt vagy gázelegyet használ fel szerves hulladék hőbontására, tehát különleges pirolízis technológiának is tekinthető. A plazmát a gáz vagy gázelegy (pl. levegő) 10000–15000 °Cra vagy ennél nagyobb hőmérsékletre (max. 25000 °C-ra) hevítésével állítják elő úgy, hogy a gázt a plazmagenerátorban két elektród között létrehozott íven vezetik át. Az ilyen módon ionizált gáz – a gáz típusától függően – lehet oxidáló, redukáló vagy inert hatású. Veszélyes hulladék kezelésére oxidáló atmoszféra szükséges. Az ionizált gázplazma lehűlésekor elegendő hőenergia szabadul fel a veszélyes hulladék molekuláinak elbontásához szükséges endoterm folyamatokhoz. A plazmareaktorban előállított ionizált plazmaáramot a rakciótérbe vezetik, ahová ugyancsak betáplálják az elbontandó folyékony hulladékot (pl. klórozott szerves hulladékokat). A plazmaállapotú gáz és a hulladék kölcsönhatása következtében a molekulák atomokra hasadnak. Az egyensúlyi zónában a lehűlő gázáramban az atomok egyszerűbb, kevésbé vagy nem veszélyes termékké (hidrogén-klorid, szén-monoxid, szén-dioxid, oxigén-, kén-dioxid-, hidrogéngázzá, finom szénné stb.) alakulnak. Az így nyert gázterméket mosón átvezetve tisztítják, majd hőtartalmát energianyerésre hasznosítják. A plazmaíves technológia a különböző klórozott szerves vegyületek, köztük a nagy PCB-tartalmú hulladékok, valamint a viszonylag nagyobb hőmérsékleten is stabil anyagok (pl. metil-etil-keton, szén-tetraklorid) nagy hatásfokú hőbontására előnyösen alkalmas. Az eddigi vizsgálatok szerint teljesen ártalmatlaníthatók az említett anyagok. A plazmaíves eljárás előnye a veszélyes hulladék kezelése szempontjából egyszerű kiépítés és az elérhető nagy ártalmatlanítási hatásfok. Hátránya viszonylag a nagy fajlagos energiaigény. Füstgázkezelés, hőhasznosítás A hulladékégetés füstgázai a tűztérből 900–1000 °C-on vagy ennél nagyobb hőmérsékleten távoznak és azokat a tisztítóberendezések hőtűrő képessége miatt és a harmatponti korrózió elkerülésére 250–350 °C-ra le kell hűteni. A füstgáz hűthető közvetlen és közvetett módszerrel. A közvetlen módszer esetében a füstgázt levegő befújással vagy vízbepermetezéssel hűtik, a közvetett módszerekben pedig hőcserélőket (rekuperátorokat, melegvíz és gőzkazánokat) alkalmaznak. Az egyes lehetőségek között a következők ismeretében lehet választani: • a termelt meleg víz, gőz vagy villamos energia, ill. termo-olaj hasznosíthatósága, • a hulladék fűtőértéke, • az égetőmű teljesítménye és • a beruházási, ill. üzemeltetési költségek. A kis kapacitású, kis hőteljesítményű hulladékégetők esetében alkalmazzák általában a közvetlen füstgázhűtési megoldást. A hideg levegővel végzett füstgázhűtéshez a levegő korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre, a szükséges kiegészítő berendezések egyszerűek. Hátránya, hogy igen nagy gázmennyiségeket kell megmozgatni (az 1000 °C-ról 300 °C-ra való hűtés a füstgázvolument 3,5–4-szeresére növeli). A levegő befújás turbulens áramlási körülményei kedvezőtlenek a már kiülepedett porrészecskék újbóli füstgázáramba kerülése miatt is. A vízbepermetezéses megoldás – amely nagyon hatékony hűtési módszer – hátránya, hogy a vízgőz növeli a füstgáz reakcióképességét. Ezért többnyire korrózióálló védőbevonat felvitele szükséges. Az eljárásban porlasztókkal finom vízködöt permeteznek be a füstgázba. Ha helyes a méretezés, a hűtőkamra padozata száraz marad. A vízbepermetezéssel végzett hűtéskor a füstgázvolumen kb. 1,4–1,6-szorosára nő. Alkalmazható a két módszer kombinációja is. Ekkor a vízbepermetezéses hűtést csupán a nagyobb hőmérséklet tartományban használják. Ez esetben a tűztér végső tartományát használják fel hűtőzónaként és itt végzik a füstgázok vízbepermetezéses lehűtését 500–600 °C-ig. A további hűtés levegővel megy végbe. A kombinált módszerben a füstgáz mennyisége majdnem kétszeresére nő, a hűtött gáz víztartalma majdnem azonos a tűztérből távozó füstgázéval. Általános tapasztalat szerint 15–20 GJ/h hőteljesítmény felett célszerű a füstgázok hőtartalmát hasznosítani. A hulladékégetők kazánjai általában természetes vagy kényszeráramlásúak, 3–5 huzamúak. Ritkábban alkalmazzák a kényszer keringtetésű (pl. La-Mont rendszerű) kazánt, mégpedig általában a tűztér után kapcsolt megoldással (52. ábra). Az ipari égetőkhöz használt változatok közül gyakoribb a függőleges huzamú kazán. Az L alakú megoldás akkor előnyösebb, ha igen nagy a füstgáz portartalma. Ekkor a konvektív fűtőfelületeket a vízszintes huzamban helyezik el és így ezek egyszerűbben tisztíthatók.



52. ábra. Tűztérbe épített meredek csöves kazán. 1. bunker; 2. adagolás; 3. rostély és tűztér; 4. salakkihordás; 5. kazán; 6. elektrofilter; 7. füstgázventillátor A kazán tervezésekor néhány sajátos szempontot kell figyelembe venni. A füstgázok nagy portartalma és a pernye olvadási jellemzői miatt különös gondot kell fordítani a lerakódások csökkentésére. Ezért a szokásosnál nagyobb csőosztásokat kell választani és lehetőleg párhuzamos áramlási viszonyokat kell biztosítani. A többhuzamú kazánmegoldás is ezt segíti elő. Különösen az ipari égetők szálló porában gyakran kis olvadáspontú és nagy a korróziót okozó alkotórészek koncentrációja. Ilyenkor kellően nagyra méretezik a besugárzott teret, biztosítva ezzel a füstgáz 650 °C alá hűtését, mielőtt az a konvektív fűtőfelületekkel érintkezésbe kerülne. A pernye ezen a hőmérsékleten a lágyulási pont alá kerül és a fűtőcsövek tisztítása a szokásos eszközökkel megoldható. A hulladékégetők kazánjaiban külön problémát okoz a főleg halogének miatt bekövetkező tűzoldali korrózió. Ennek elkerülésére a korszerű kazánokban nem alkalmaznak 400–450 °C-nál magasabb túlhevítési hőmérsékletet, még turbinás üzemben sem. A harmatponti korrózió elkerülése érdekében szükséges, hogy a hőcserélők ne dolgozzanak 200–220 °C hőmérséklet alatt. A tűztérben elhelyezett sugárzó hőnek kitett fűtőfelületet SIC kifalazással is védik. A füstgázsebesség a sugárzásos huzamban 3–6 m/s, a konvekciós huzamban 6–10 m/s. A kazán fűtőfelületeinek tisztítására a besugárzott huzamokban a szokásos, pneumatikusan vagy villamosan működtetett kopogtatókat használják. A konvektív fűtőfelületekhez – elsősorban a vízszintes huzamban – a kazán oldalán elhelyezett – automatikusan működő kopogtatókat használják. A csőköteges fűtőfelületeket a függőleges huzamú kazánok hátsó – „hideg‖ – részében gőzös vagy sűrített levegős korom lefújókkal tisztítják. A forró füstgázokat a kazánba való belépésük előtt 450–800 °C-ra kell hűteni, csökkentve ezzel is a pernyerészecskék tapadását és megkönnyítve egyben a biztonságos üzemelést (a hűtés megoldható hideg levegő vagy víz befecskendezésével, ill. füstgáz recirkulációval). A korszerű hulladékégető kazánok hatásfoka 80–85%. Kondenzációs turbinás üzemben a hatásfok 15–20%. A hő-, ill. gőzleadási teljesítmény ingadozása a kazánok esetében +/– 20%, ami automatizált szabályozással és a hulladék fokozott homogenizálásával mintegy felére csökkenthető. Éppen ez a terület – azaz a hulladékégetés előtti jobb minőségű homogenizálási módszereinek kidolgozása – a hulladékégetők továbbfejlesztésének egyik fő iránya. Az eddigi eredmények alapján például szilárd hulladékra megfelelő megoldásnak látszik az elkülönített bunkertérbe telepített ún. autogén őrlőmalom (kaszkádmalom) használata.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai Az égetés területén a tűzvitel, a hőterhelés egyenletesebbé tétele végett törekednek az automatizált szabályozási rendszer kialakítására. A cél az, hogy a teljes folyamat a vezérlőközpontból csekély kézi beavatkozással irányítható legyen. A tűzvitelt a tűztér falába beépített tv-kamerák és a vezénylőbe telepített monitorok ellenőrzik. A korszerű égetőművekben a gőztermelő folyamat jellemzői közül a tűztérből kilépő füstgázhőmérsékletet választják szabályozott jellemzőnek, vezető jellemzőként figyelembe veszik még a gőztermelést. Beavatkozó jellemző a tüzelőanyag adagolás mennyiségi jele. Szabályozás során változik a feladott hulladék mennyisége és ennek megfelelően állítható be a primer levegő, ill. a szekunder levegő mennyisége (53. ábra).

53. ábra. Égetés hatásfokának javítása speciális rostély kialakítással és égéslevegő bevezetéssel Korrigáló jellemző a füstgázban mért oxigén és szénmonoxid mennyisége, nehogy az égés redukáló tartományban kerüljön (54. ábra).

54. ábra. A reaktor hőmérséklet és a füstgáz összetétel kapcsolata


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai A hőhasznosítás lehetősége és módja a hulladék mennyiségének, jellemzőinek, valamint a helyi hőértékesítési feltételek ismeretében határozható meg. A nagy teljesítményű települési-és iparhulladék égetők felszabaduló hőenergiájának hasznosítására főleg a következő kapcsolási rendszereket használják: • Fűtőműves változat. A fűtőműves rendszerben kisnyomású gőzt termelnek és a termelt gőzmennyiséget távhőszolgáltatásra vagy ipari gőzszolgáltatásra hasznosítják. Ipari üzemeknek és infrastruktúrális létesítményeknek a hőátadás kiegyenlítettebb éves hőfogyasztást jelent, mint a távfűtés. • Fűtőerőműves változat. Hasonló az előző megoldáshoz azzal a kiegészítéssel, hogy a hulladékégető műben ellennyomásos erőgép létesül. Az ellennyomásos erőgép létesítésének gazdaságossági feltétele, hogy legalább 8–10 t/h gőztermelés biztosított legyen. • Kondenzációs erőműves változat. Ebben az esetben a hőhasznosítást kondenzációs turbina létesítésével érik el, tehát a gőzt villamos energia termelésre hasznosítják. Ez a megoldás biztosítja a legnagyobb mennyiségű villamos energiát, azonban a nagyobb beruházási költségek és a nagy fajlagos gőzfogyasztás miatt ez a változat hőhasznosítás szempontjából nem kedvező. Tájékoztatásul: 1 t hulladékból max. 350–450 kWh villamos energia termelhető. Fűtőerőműves változat elvételes kondenzációs turbinával. Az elvételes kondenzációs turbina lehetőséget ad arra, hogy a hulladékégető mű gőzkiadása a hőfogyasztók változó igényéhez igazítható legyen. Ezt a változatot ott célszerű alkalmazni, ahol viszonylag kisebb a hőfogyasztói körzet és nincs lehetőség hagyományos tüzelésű fűtőművel való kooperációra. Gazdasági szempontból az első két változat részesítendő előnyben. Ezek kapcsolási vázlatát a 55. ábra szemlélteti.

55. ábra. Hulladékégetők hőhasznosítási lehetőségei. a) fűtőműves változat; b) fűtőerőműves változat 1. égetőmű kazánnal;2. kondenzátor; 3. tápvíz-előkészítés; 4. hőcserélő; 5. távfűtőhálózat; 6. turbina generátorral A hulladékégető művekben szükségkondenzátorok segítségével megoldható, hogy a hőhasznosító rendszer ideiglenes kiesése (pl. karbantartás) esetén ne kelljen szüneteltetni a hulladék égetését. A szükség kondenzátorokban a kazánok által termelt gőz kondenzálását hűtővízzel vagy léghűtéssel oldják meg. A szükség kondenzátorokat általában a legnagyobb gőzteljesítmény 50%-a körüli értékre méretezik. A szükség kondenzátorok lehetővé teszik a többletgőz visszahűtését is abban az esetben, ha a gőztermelést és a hőfogyasztók igényeit az év folyamán nem sikerül teljesen összhangba hozni. Az égetőmű energetikai jellemzőinek, a kazánnyomásnak és a gőz hőmérsékletének a kiválasztását lényegében hasonló szempontok szerint végzik, mint más erőművekben. Ebben az esetben azonban figyelembe kell venni a korróziós problémákat, amelyek miatt a gőz hőmérsékletét nem célszerű 400–450 °C-nál nagyobbra növelni. Ezért viszont kisebb gőznyomást kell alkalmazni. Célszerű tehát forró vizet vagy kisnyomású, max. 2–2,5 bar nyomású gőzt termelni. Ez különösen a kisebb teljesítményű ipari hulladékégetőkre érvényes. A korróziós kérdésektől függetlenül természetesen figyelembe kell venni azt, hogy az egység nagyságához (teljesítményéhez) mekkora nyomásérték gazdaságos. Alapelv az, hogy akkora erőművekben, amelyekben már villamosenergia termelés is lehetséges, a nagyobb kazánnyomást kell választani (a gyakorlatban alkalmazott nyomástartomány 4–8 bar. Nagyobb égetőművekben a nagyobb gőznyomás és a gőzhőmérséklet a gazdaságosabb. Ha fűtőművel kapcsolják össze, az égetőmű kazánnyomása lényegében meghatározott. Minden esetben – az alkalmazandó 72 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai hőhasznosítási változattól függően – részletes gazdaságossági számításokkal kell eldönteni a rendszer kazán paramétereinek konkrét értékeit. Különleges esetekben – szennyvíztisztító mű közelében telepített hulladékégetőben – a termelt hőenergia részben vagy teljesen a szennyvíziszap termikus kezelésére hasznosítható. Ilyenkor kétféle megoldást alkalmaznak. Az egyikben a forró füstgázokat közvetlenül az iszapszárító egységbe viszik, ahol az iszap termikus kezelése közvetlen vagy közvetett hőközlés révén megy végbe. A folyamat végén a füstgázt és a szárítóból származó bűzös, páradús gázterméket az égetőmű tűzterébe visszavezetik. Az iszapszárító egység többnyire ellenáramú rendszerű forgódobos szárítókemence vagy ütőcsapos kivitelű forró gázos szárítómalom. A másik megoldásban az égetőmű által termelt gőzt hasznosítják az iszap termikus hőkezelésére, ill. szárítására. A hőkezelést közvetlen gőzbefúvással autoklávokban vagy hőcserélőkben végzik (Dorr-Oliver-Farrer eljárás, Passavant-eljárás, Porteous-eljárás). Ennek célja a víztelenítés megkönnyítése. A gőzzel végzett szárításra a korábban már említett vékonyréteges szárítók használatosak. Szilárd égési maradékok kezelése A szilárd égési maradékok (salak és pernye) anyagi tulajdonságaik miatt környezetet nem károsító módon kizárólag rendezett, ill. rendezett biztonságos lerakókon helyezhetők el. A maradékok mennyisége és összetétele a hulladék jellemzőitől és a tüzelőberendezés üzemmódjától függ. A salak szemcseeloszlása elsősorban a hulladék darabosságától függ, valamint a tüzelőberendezés és a tűzvitel szabályozásának megoldásától is. Erősen változó összetételű, olvadási tartománya 1100–1600 °C. Éghető-anyag tartalma gyakran eléri a 10–15%ot is, de többnyire 8% alatt tartható. Szilikáttartalma 50–70%, kén-, klorid-és fluoridtartalma néhány tized százalék. Bomlóanyag-tartalma nem haladja meg az előírt értéket. Vízoldható sótartalma 0,5–5%, azonban némelyik veszélyes hulladék égetésekor ennél sokkal nagyobb is le-het. A salakolvasztásos égetési eljárásokból kikerülő átolvadt anyagban a vízoldható komponensek vízben oldhatatlan szilikátos kötésbe mennek át és így a salakgranulátum a környezetre nem hat, ezért bárhol lerakható, sőt esetleg építési anyagként is hasznosítható. A pernye a salak mennyiségének 5–10%-a. Lényegesen szélsőségesebb tulajdonságai vannak, mint a salaknak. Abszorpciós képessége miatt ként, fluoridokat, kloridokat és nehézfémeket (ólom, cink, kadmium, ón stb.) tartalmaz néhány tized százaléktól néhány százalékig. Vízoldhatóanyag-tartalma igen nagy, átlagosan 8–10%, de elérheti akár a 35%-ot is. Szemcsemérete általában 2–120µm. Lerakása a salakénál is különösebb figyelmet követel. A hulladék alkotóelemeinek az égési maradékokban jellemző megoszlási arányait (salak-pernye-füstgáz) az 14. táblázat adatai szemléltetik (települési szilárd hulladék égetése). 14. táblázat. Az egyes hulladékkomponensek jellemző megoszlása a füstgázban, a salakban és a pernyében


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai A salakot a tűztér végén kialakított nedves rendszerű salakeltávolítóban hűtik le és hordják ki a salakbunkerba vagy átmeneti tárolóba (ez kisebb berendezéseknél lehet zárt konténer is). A salakot levegővel csak kis teljesítményű berendezésekben hűtik, mert ez erőteljesen növeli a hűtés levegőigényét és fokozza a rendszer hőveszteségeit is. A nedves rendszerű salakhűtők megoldásuk szerint lehetnek lengőlapátos, acéllemez hevederes és kaparóláncos kihordók. A salak hűthető átfolyó és elpárologtató üzemmódban. Átfolyó rendszerben a készülék túlfolyó hűtővizét az esetek többségében – közbenső salakülepítés után – recirkuláltatják. Az elhasznált hűtővizet a közcsatornába bocsátás előtt ülepítéssel és semlegesítéssel utókezelik. Az átfolyó rendszernél az 1 t salakhoz felhasznált vízmennyiség 3,5–6 m3, az elpárologtató rendszernél ezzel szemben csak kb. 0,3–0,4 m3. Az utóbbi megoldás kivitelezése körülményesebb, azonban ezáltal a salak víztartalma jelentősen csökkenthető. A salakeltávolítóból kikerült salak víztartalma általában 15–25% között változik. A salak térfogattömege 1,5– 2,5 t/m3, a száraz pernyéé 0,6–1 t/m3. Az elektrofilterek alatt összegyűlő és a huzamokból származó pernye kezelése attól függ, hogy milyen salak elhelyezési (esetleg hasznosítási) módot választanak. A salakbunkereknek megfelelő vízelvezetése van, így a salak víztartalma csökkenthető. A salak bunkerben való mozgatására elsősorban csészés markolóval felszerelt híddarukat használnak. Ha nem vonnak ki vasat a salakból, a daru a salakot közvetlenül a szállítójárműre rakja. Ha vasat vonnak ki belőle, akkor a salakot először szállítószalag feletti mágneses szeparátorok alatt vezetik el, amelyek segítségével kinyerik a vas nagy részét. A vas bálázás után értékesíthető. A vashulladék nagymértékben tartalmaz salakszennyezőt, amelynek mennyiségét bálázás előtt célserű vibrációs rostálással csökkenteni. Kis teljesítményű égetőkben a salakot átmenetileg a szállítóeszközben (pl. konténerben) célszerű tárolni. Az égéstérből visszamaradó salak egyéb anyagtartalmának (nemvas fémek, üveg) visszanyerésére is végeznek kísérleteket, azonban ezeknek az eljárásoknak a fejlesztése még folyamatban van. Hasonló fejlesztési munka folyik a salak káros komponenseinek termikus utókezeléssel történő immobilizálása terén (pl. üvegesítés, zsugorító olvasztás, plazmaolvasztás). A káros anyagok (PAH, PCDD, PCDF vegyületek, illékony fémvegyületek) zömét tartalmazó, ezért veszélyes hulladékként kezelendő pernye környezetkárosító hatása minimalizálható beágyazással, reduktív közegű termikus-katalitikus lebontással és savas extrakcióval. Ez utóbbi eljárások gyakorlati bevezetés alatt állnak. Füstgáztisztítás Környezetvédelmi szempontból a hulladékégetés egyik legjelentősebb problémája a kibocsátott füstgázok által okozott légszennyezés és annak a megengedett érték alá csökkentése (56. ábra). A hulladékégetés távozó füstgázainak szennyezőanyag tartalma (mennyisége, minősége) az elégetett hulladék anyagi tulajdonságaitól, az égető berendezés szerkezeti kialakításától, valamint az üzemeltetési paraméterektől függően változik. A hulladékégetők füstgázainak károsanyag-tartalma ennek megfelelően igen széles koncentráció tartományban ingadozik.



56. ábra. A német szabvány szerint engedélyezett káros füstgáz összetevők a hulladékégetőknél A nehézfémek oxidok, kloridok alakjában részben a salakban megkötődnek, részben pedig a füstgázokban jelennek meg. Régebben arra törekedtek, hogy ezek a szennyező anyagok – főként a nehézfémek – a salakban koncentrálódjanak. Ma viszont a megfelelő tüzeléstechnikai paraméterek beállításával azt kívánják elérni, hogy az illékony komponensek a füstgázba kerüljenek. Így viszonylag ártalmatlan salak keletkezik, a füstgázt pedig nagy hatékonyságú berendezésekkel a kívánt mértékig meg tudják tisztítani. A szennyező anyagok elsősorban a szálló pernyében dúsulnak fel. Ennek az az oka, hogy a gőz halmazállapotú szennyezők a füstgázok lehűlése következtében koncentrálódnak a szilárd részecskék felületén. A szálló porra kondenzálódott a nehézfémek zöme, jellemzően 80–90%-a, a 2 µm-nél kisebb porszemcséken található. A pernyére kondenzálódott szennyezők a pernye leválasztásával a füstgázból eltávolítható. Fémenként változik az, hogy mennyi kötődik meg a salakban, mennyi kondenzálódik a szálló poron és mennyi marad a tisztítandó füstgázban. Például az ólom esetében kb. 60–70% kötődik meg a salakban, kb. 30–35% kondenzálódik a szálló poron és kb. 4–5% jelenik meg aeroszolként a füstgázban; a kadmiumnak csak kb. 10– 15%-a ma-rad a salakban, kb. 70–75%-a kondenzálódik a szálló poron és kb. 10–15%-a jelenik meg a füstgázban. A higanynak csaknem teljes mennyisége fémgőzként felszabadul, csupán kb. 20–25%-a kondenzálódik a szálló poron és kb. 70–80%-a aeroszolként kerül a tisztítandó füstgázba. Mindezek figyelembe vételével a tűztérből távozó füstgázok nehézfémtartalma általában néhány tized milligrammtól néhány tíz milligrammig terjed (pl. kadmium 2–10 mg/m3, higany 0,5–20 mg/m3, ólom 10–50 mg/m3, arzén 0,01–0,4 mg/m3, cink 20–150 mg/m3). A szerves szénvegyületek mennyisége a füstgázban összesen általában 5–25 mg/m3, a szerves anyag kiégetési hatásfokától függ, ami ipari égetőkben jelenleg többnyire 99,99%-os értéken tartható. Nagyon fontos az elégetlen szerves kötésű szén mennyiségének csökkentése a szálló porban, mivel ez a paraméter meghatározható jelentőségű a dioxinok és furánok keletkezése szempontjából. A klórtartalmú vegyületek és a policiklusos aromás vegyületek jelenlétében képződő poliklórozott dibenzdioxinok (PCDD) és poliklórozott dibenzfuránok (PCDF) emissziója igen széles tartományban változik. Átlagosan 300–500 ng/m3 PCDD és PCDF – ez szélsőséges esetben elérheti a 2500–3500 ng/m3 értéket is – keletkezésével lehet számolni a települési hulladékégetők esetében. Ezzel szemben az ipari veszélyeshulladék


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai égetők füstgázaiban található dioxin és furánvegyületek koncentrációja 2–3 nagyságrenddel kisebb (NSZK és USA mérési adatok alapján, 56. ábra). A PCDD-és PCDF-vegyületek keletkezésének oka nem teljesen tisztázott. A tapasztalatok szerint a berendezések szokásos kialakításával és megfelelő üzemeltetésével (pl. 800–1000 °C tűztérhőmérséklet, 8–12% oxigéntartalom a füstgázban, megfelelő tűztér geometria turbulens áramláshoz, redukáló füstgázpászmák elkerülése) az ilyen vegyületek keletkezése minimálisra csökkenthető. Egyre több ismeret halmozódik a dioxinés furánvegyületek keletkezéséről. Reakciójuk a kazánok kis hőmérsékletű (300–400 °C-os) részeiben szén, szervetlen kloridok és réz(II)-klorid jelenlétében, katalitikus reakcióban, az oxigén és vízgőz koncentrációjától függően megy végbe. Ezek ismeretében keletkezésük mérsékelhető. A füstgázok portartalma 99%-nál nagyobb hatásfokkal leválasztható száraz vagy nedves elektrofilterek, ill. nagy hatékonyságú szövetszűrők alkalmazásával. A gázállapotú szennyezőanyagok leválasztására leginkább a füstgázmosási eljárásokat használják. A távozó vizes fázis tartalmazza az oldott reakciótermékeket, ezért a mosófolyadékot tisztítani kell (semlegesítés, nehézfém-eltávolítás). Kellő tapasztalat híján még nem beszélhetünk általánosan alkalmazható készülék-és eljárástípusokról. A leggyakrabban használt nedves leválasztók típusait mutatja be az 57. ábra. A füstgáztisztítás berendezéseinek részletesebb ismertetésétől eltekintve a hulladékégetésnél alkalmazott füstgáztisztítási rendszerek áttekintésére szorítkozunk. Gyakorlatilag három komplex füstgáztisztítási rendszert használnak, ezek: • száraz szorpciós eljárások, • félszáraz tisztítási eljárások, • nedves tisztítási eljárások. A száraz szorpciós eljárások képviselik készülékoldalról a legegyszerűbb technológiát, amelyet még a viszonylag kevésbé szigorú emissziós előírásokra dolgoztak ki. Viszonylag alacsony nyersgáz szennyezettségi értékeknél és kisebb füstgázmennyiségeknél alkalmazható. Az eljárás lényege, hogy a szennyező komponens csökkentésére szolgáló adalékanyagot száraz porként fújják be a reaktorba, a reakció hőmérséklet-tartománya a víz harmatpont felett helyezkedik el és maradékanyagként száraz por keletkezik (reakciótermékek és pernye keveréke).

57. ábra. Leggyakoribb nedves leválasztók típusai Az 58. ábra szemlélteti egy tipikus száraz szorpciós eljárás vázlatát. A technológiai lánc részei a következők: 76 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai elpárologtató hűtő – adalékanyag befújás a reaktorba – zsákos porszűrő vagy elektrofilter. Az elpárologtató hűtő vízbeporlasztással csökkenti a füstgázhőmérsékletet és egyidejűleg növeli a füstgáz nedvességtartalmát. A csökkentett füstgázhőmérséklet azonban lényegesen az adiabatikus telítési érték felett marad. A kondicionált füstgázba bázikus adalékanyag, általában mészhidrát – Ca/OH2 – finomszemcsés porát fújják be és valamilyen statikus keverővel a füstcsatorna keresztmetszetében finoman eloszlatják. A megfelelő átkeverés következtében a savas kémhatású szennyező komponensek a füstcsatornában reakcióba lépnek az adalékanyaggal. Zsákos porszűrő alkalmazása esetén további kémiai reakciókra ad alkalmat a szűrőszöveten képződő szilárdanyag réteg, melynek pórusain keresztül áramlik a füstgáz. A savas füstgázkomponensek és a bázikus adalékanyag szemcsék közötti reakciók eredményeképpen szilárd sók keletkeznek. A képződő reakcióterméket a többlet adalékanyaggal együtt mind az elektrofilterekből, mind a zsákos szövetszűrőkből mechanikusan eltávolítják. A szilárd maradékanyagként jelentkező pernye-sóadalékanyag keverék egy részét visszaforgatják, hogy a fel nem használt adalékanyag még reakcióba hozható legyen, nagyobb részét azonban ártalmatlanítani kell.

58. ábra. Száraz szorpciós eljárás folyamata Annak érdekében, hogy a HCl-nél 90–95%-os, az SO2-nél 60–65%-os hatásfokú leválasztást tudjanak elérni, a sztöchiometrikus adalékanyag mennyiség 1,7–2,5-szörösét kell felhasználni. A félszáraz füstgáztisztítási eljárásnál az adalékanyagot folyadékként (mésztej, nátronlúg) juttatják be a füstgázáramba. Az előzőhöz hasonlóan ez az eljárás is a vízharmatpont feletti hőmérsékleti tartományban működik és maradékanyagként száraz por keletkezik. Az eljárás egyik alapváltozatát a 59. ábrán vázoltuk. A permetező rendszerű abszorpciós reaktorban bázikus szuszpenzió befecskendezésével biztosítják a szükséges reakciófelületet. A reaktorban elpárolgó vizes fázis és a savas szennyezőanyag a kristályosodó abszorbenssel reakcióba lépnek. A reakcióterméket alkalmas porleválasztóban választják le.



59. ábra. Félszáraz füstgáztisztítás folyamata Előszeretettel használják a zsákos porleválasztókat (60. ábra), mert azokban nemcsak a hatékony leválasztást tudják elérni, hanem alkalmazásuk azzal az előnnyel is jár, hogy a szűrőszövetre rakódott rétegeken az abszorpciós reakciók folytatódnak, ill. befejeződnek. Itt azonban ügyelni kell arra, hogy a hőmérséklet ne csökkenjen a harmatpont alá, mert akkor a szűrő eltömődik. Ezzel szemben az elektrosztatikus leválasztónál a hőmérséklet csökkenthető, aminek következtében a reaktorban az abszorpciós hatásfok növekszik.

60. ábra. Zsákos füstgáztisztító és ülepítő torony


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai Az abszorbens mennyiségét alapvetően a füstgáz hőmérséklete, a megkívánt leválasztási hatásfok és a tisztított gázban elvárt szennyezőanyag koncentrációk határozzák meg. Nagy leválasztási hatásfok nagy abszorbens felesleget igényel. A szöchiometrikus adalékanyag mennyiséghez képest ennek megfelelően a gyakorlatban rendszerint 1,5–2-szeres abszorbens-mennyiségre van szükség. A reaktorba a füstgáz alternatív módon alulról vagy felülről áramolhat be. Az abszorbens befecskendezése többnyire egyenáramban történik. Az abszorbenst sűrített levegő segítségével, speciális fúvókákon keresztül porlasztják be a füstgázáramba. Abszorbensként általában mésztejet használnak, ami olcsóbb, mint az előbbi száraz szorpciós eljárásoknál alkalmazott mészhidrát. A gyorsan mozgó folyadékrészecskék felületén nagy sebességgel mennek végbe a reakciók. A megszáradt reagens (pl. CaO) egy részét a reaktor alján távolítják el és a leválasztóból származó maradék és pernye keverékkel együtt kezelik, ill. részben recirkuláltatják. A porlasztva szárító reaktorok kialakításánál fontos, hogy: • a füstgázt megadott áramlási sebességgel kell a reaktorba vezetni és ezt az értéket változó terhelés esetén is tartani kell; • a gázáramot úgy kell beállítani, hogy a lerakódásokat a reaktor belső falán elkerüljék; • a jó anyagátadás akkor biztosítható, ha az abszorbens részecskék és a gáz egymáshoz viszonyított sebessége nagy; • a porlasztó készülékeket úgy kell kialakítani, hogy a korróziót, az eróziót és a lerakódást megakadályozzák. Hazai körülmények között a nedves füstgáztisztítási eljárások reális alternatíváiként kell figyelembe venni a félszáraz füstgáztisztítási rendszereket. A nedves rendszerű füstgáztisztítási eljárásoknál rendszerint először egy elektrofilterben leválasztják a pernyét, majd az első mosófokozatba való belépéskor a füstgázt harmatpontra hűtik és ezt követően egy-, két-vagy többlépcsős mosással leválasztják a szennyező komponenseket. Általában mésztejet vagy nátronlúgot alkalmaznak abszorbensként és ezeket közel sztöchiometrikus mennyiségben adagolják. A nedves eljárások két nagy csoportra oszthatók: • szennyvízkeletkezéssel, ill. • szennyvízkeletkezés nélkül működő módszerekre. A létesítmények központi egysége(-i) a mosó(-k), amelyek egyaránt szolgálnak a gáz hűtésére és a szilárd, valamint gáznemű szennyezők leválasztására. Az egyfokozatú mosókat kezdetben célzottan a savas gázkomponensek (HCl, HF) és higany leválasztására alkalmazták. Ezeknél a technológiáknál a mosófolyadékot meghatározott mennyiségű nyersvíz mellett alacsony pH-értékre állították be és adalékanyagot nem alkalmaztak. Az emissziós előírások szigorodása az SO 2-re oda vezetett, hogy a célzott leválasztási hatékonyság növelése szükségessé tette egy második mosási fokozat bevezetését. Ebben a fejlődési fázisban különböző mosótípusokat fejlesztettek ki és alkalmaztak. A 61. ábrán kétfokozatú ellenáramú permetező tornyos mosó elvi kialakítása látható, melyet veszélyes hulladékot égetőművekben alkalmaznak, az első mosókörben mésztejes, a másodikban nátronlúgos mosási technikával.



61. ábra. Kétlépcsős füstgázmosás folyamatábrája. 1. kétfokozatú mosóegység cseppleválasztókkal; 2. savas mosókör; 3. lúgos mosókör; 4. nyersgáz; 5. tisztított gáz; 6. friss víz; 7. szennyvíz a savas mosókörből; 8. szennyvíz a lúgos mosókörből (SO2 eltávolítása) A különböző félszáraz és nedves füstgáztisztítási eljárásokkal a HCl és a HF koncentrációját 96–99%-kal, a kéndioxid koncentrációját 85–95%-kal lehet csökkenteni. A nehézfém-emisszió nagy hatásfokú porleválasztással, ill. mosással kb. 90–95%-kal redukálható. A szerves szennyezők közül a dioxin és furán vegyületeknél – tekintettel arra, hogy ezek zöme a porhoz kötődik – kb. 99%-os leválasztási hatásfok érhető el, a PAH-vegyületek és a PCB-k leválasztási hatásfoka azonban rendszerint csak 65–95%. A hatékony por-és gázleválasztási módszerekkel történő dioxin és furán eltávolítás mellett fontosak az olyan üzemelési intézkedések is, mint az elgőzölögtetők folyamatos tisztítása vagy a füstgázhűtés gyorsítása (minél gyorsabban átjussanak a füstgázok a rekombináció kritikus hőmérséklet tartományán). A legszigorúbb emissziós követelmények teljesítéséhez esetenként – különös tekintettel a dioxin és furán vegyületekre, a Hg-ra és a nitrogén-oxidokra – azonban további tisztítási műveletek beépítése is indokolt lehet. A dioxin és furánvegyületek tisztított füstgázban maradó hányadát a kimutathatósági értékig rendszerint adszorpciós technikával lehet csökkenteni. Adszorbensként ekkor aktívszenet, barnaszénkokszot vagy kohókokszot le-het alkalmazni, fixágyas vagy lebegtetett ágyas adszorbensekben, ill. olyan megoldásban, amikor a porformájú aktívkoksz és mészkeveréket juttatják a füstgázba, majd azt szövetszűrőn leválasztják. A fixágyas adszorbensben az aktívkoksz réteg hatékony vastagsága 1,5 m. A tisztított gáz és az aktív szén dioxin/furán – koncentrációja szabályozható az aktívkoksznak a szűrőben való tartózkodási idejével. Az eljárásnál azonban sokrétű biztonságtechnikai probléma vár megoldásra, hogy megakadályozható legyen az adszorber égése, a szénpor berobbanása, ill. a veszélyes szennyező anyagokkal telített porok szabaddá válása. Gazdasági szempontból legköltségesebbek a nedves füstgáztisztítási eljárások és kisebb, de közel hasonló beruházási költségeket igényelnek a száraz és félszáraz füstgáztisztítási módszerek. Az egyes eljárásokon belül a műszaki kiépítettségtől függően változó beruházási költségek relatív árviszonyait az 15. táblázat illusztrálja. 15. táblázat. Beruházási költségek összehasonlító árarányai füstgáztisztítási eljárásoknál



Az üzemelési költségek tekintetében rendszerint a száraz és a félszáraz eljárások rendelkeznek kedvezőbb eredményekkel. A célnak megfelelő füstgáztisztítási eljárás kiválasztásakor – helyi körülmények, adottságok igen eltérőek – mindig a teljes rendszert kell vizsgálni, beleértve az elérendő emissziós határértékeket, valamint a maradékok kezelésének, ártalmatlanításának követelményeit is. A hőbontás (pirolízis) alkalmazása A hőbontás (pirolízis) a szerves anyagú hulladék megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben – esetleg inert gáz (pl. nitrogén) bevezetés közben –, szabályozott körülmények között bekövetkező kémiai lebontása. • A hőbontás során a szerves hulladékból • pirolízis gáz • folyékony termék (olaj, kátrány, szerves savakat tartalmazó bomlási víz) • szilárd végtermék (pirolizis koksz) keletkeznek. Ezek összetétele, aránya és mennyisége a kezelt hulladék összetételétől, a reaktor üzemi viszonyaitól és szerkezeti megoldásától függ. A végtermék elsősorban energiahordozóként (fűtőgáz, tüzelőolaj, koksz), ritkábban vegyipari másodnyersanyagként (pl. a gázterméket szintézisgázzá konvertálva metanol előállításához) és esetenként egyéb célokra (talajjavítás szilárd, szénben dús maradékkal; fakonzerválás vizes maradékkal; granulált salakolvadék építőipari adalékanyagként stb.) hasznosítható. A hőbontás során döntőek a kémiai átalakulás reakció feltételei. Ide tartoznak elsősorban a hőmérséklet, a felfűtési idő és a reakcióidő, továbbá a szemcse-, ill. darabnagyság és az átkeveredés mértéke, hatékonysága. A végtermék összetételének és részarányának alapvető meghatározója a hőmérséklet. A hőátadástól függ a felfűtési sebesség, amely szintén hat a termékek összetételére. Az alkalmazott hőmérséklet-tartomány általában 450–550 °C, azonban egyes eljárások ennél nagyobb hőmérsékleten is üzemelnek (62. ábra).



62. ábra. Pirolizis technika elvi működése A reaktorok a fűtési mód szerint lehetnek: • közvetett (reaktorfalon keresztül, ill. cirkulációs közeg segítségével) és • közvetlen fűtési megoldásúak. A közvetlen fűtésű reaktorokban a pirolízis és a hőenergiát szolgáltató parciális égés közös térben megy végbe. A reaktorfalon keresztüli hőközlés egyrészt rossz hatásfokú, másrészt az ilyen reaktorok érzékenyek a tűzálló falazat minőségére, viszont egyszerű üzemeltetésűek és jól szabályozhatók. A cirkulációs közegű hőátadás jó hatásfokú, ellenben bonyolultabb az üzemeltetése. A legjobb hőátadási viszonyok a közvetlen fűtési módszerrel érhetők el, viszont ilyenkor megnő a gáztermékek szén-dioxid-, víz-és nitrogénoxid-tartalma és körülményesebb a folyamatszabályozás is. A reaktorban feldolgozott anyag és a pirolízis gázok egymáshoz viszonyított áramlási iránya szerint megkülönböztetünk egyen-, ellen-és keresztáramú eljárásokat. Az áramlási irány lényeges a gáztisztítás bonyolultsága szempontjából. A hulladék hőbontására négyféle reaktortípus használatos:



A szilárd maradékok a vízfürdős leválasztást követően különbözőképpen dolgozhatók fel (szervetlen maradékok elkülönítése után aktívszén előállítása, közvetlen elégetése stb.). A gáz-és gőzállapotú termékek leválasztására és tisztítására a legkülönfélébb gáztisztítási és gáz-gőz szétválasztási módszereket és kombinációikat (pl. ciklonokat, elektrofiltereket, gázmosókat, utóégető kamrákat, krakkoló reaktorokat) alkalmazzák. A hőbontás legnagyobb előnye az, hogy termékei értékesíthető alifás és aromás szénhidrogének, továbbá légszennyező hatása jelentősen kisebb,mint a hulladékégetésé. Hátránya ugyanakkor a fokozott anyag-előkészítési igény, valamint az, hogy főként a kisebb hőmérsékletű eljárásokban a gáztisztítás összetettebb és komplikáltabb, valamint az ennek során keletkező, többnyire erősen szennyezett mosóvizet is komplex módon tisztítani kell. Hátrányos továbbá, hogy az égetéshez képest nagyobb a lehetősége a nehezen bomló, nem tökéletes égéstermékek képződésének. A hőbontási eljárások fejlesztése folyamatban van. A költségek az égetéshez hasonlóak, esetenként az üzemeltetési költségek a végtermékek kedvező értékesítése következtében fedezhetők is. A gyakorlatban azok az eljárások terjedtek először amelyeket viszonylag homogén ipari hulladékok (pl. műanyag-és gumihulladék, savgyanta stb.) kezelésére fejlesztettek ki. A települési és az egészségügyi veszélyes hulladék kezelésben az „áttörést‖ • a reduktiv és oxidatív eljárás soros összekapcsolása, • a pirolízis menetét (oxigénadagolást) befolyásoló folyamatirányítási rendszerek kifejlesztése és alkalmazása jelentette napjainkra. A szabályozott termikus oxidáción alapuló pirolízis technológia lényege, hogy • az első kamrában oxigénmentes körülmények között. a szilárd hulladékot alkotó szénvegyületek gázfázisúvá alakulnak át, • a második kamrában (az ún. utóégetőben) a gáz levegővel turbulens áramlással keveredik, ez által magasabb hőmérsékletet elérve, biztosítjuk a lehetséges veszélyes anyagok teljes ártalmatlanítását, • a termikus folyamat különböző paramétereit betápláljuk egy számítógépes folyamatirányítóba, mely képes az ártalmatlanítás korrekcióját adott időközön belül megoldani. A fenti elvet a gyakorlatban megvalósító ECO-WASTE rendszer felépítését az 63. ábra szemléleti. A jelenlegi adatok alapján 1 t háztartási hulladék pirolízise során 100–120 kWh energia visszanyerésével lehet számolni.



63. ábra. Az ECO-WASTE SOLUTION pirolízis rendszer elvi technológiája. 1. hulladék adagoló; 2. biolízis kamra; 3. gázelvezető összekötő; 4. utóégető kamra; 5. submatikus szabályozó rendszer; 6. ipari vákuum rendszer; 7. füstgáztisztító; 8. energia visszanyerő; 9. kémény A pirolízis-technika előzőkben ismertetett előnye, a tökéletesebb lebontás és a füstgáztisztító hatékony működése következtében ma már a berendezések a legszigorúbb EPA, EU illetve hazai levegőtisztaság-védelmi előírásoknak is megfelelnek. Az eljárás végterméke a salak, hamu már nem tartalmaz toxikus kioldható anyagokat, igy külföldön ez az anyag minden megkötöttség nélkül lerakható ( akár települési hulladékkal együtt.) Hazai alkalmazás esetén minősítő vizsgálatok szükségesek, de III. osztályú minősítés esetén pl. takaróföldként szintén elhelyezhető. Összességében az ECO-WASTE szabályozott termikus oxidáció (pirolízis) anyagmérlege kedvezőnek mondható, • rendkívül lecsökkentve a továbbkezelendő anyagmennyiséget, • a környezetvédelmi határértékek betartása és • energiahasznosítás mellett. Az ismertetett elven működő pirolízis berendezések ma már elterjedten alkalmazottak külföldön kistérségi, helyi települési és egészségügyi hulladékkezelési feladatok megoldására. A technológia környezetvédelmi előnyei mellett a továbbiak is jelentkeznek: • az egyes berendezések modul rendszerben összekapcsolhatók, tág kapacitástartomány elérése mellett, • a technológia szakaszosságából jelentkező hátrány több kamra párhuzamos – soros működésével kiküszöbölhető, • a berendezések alkalmazása lehetővé teszi a komplex hulladékgazdálkodást, előzetes válogatás csatlakoztatásával A hőbontási eljárások különleges típusát képviselik az elgázosítási módszerek, melyeknél a szerves anyagok hőbontása min. 850–950 °C hőmérsékleten (max. 1600–1700 °C hőmérséklethatárig), segédanyagok – levegő, oxigén, vízgőz – segítségével megy végbe, a lehető legnagyobb gázkihozatal érdekében. Az elgázosításhoz szükséges energiát a szerves anyagok parciális égetése biztosítja. A gáztermék döntően hidrogént és szénmonoxidot tartalmaz, fűtőértéke jelentősen az alacsonyhőmérsékletű pirolízis gáz fűtőértéke alatt marad (levegővel történő elgázosításkor átlagosan 5000 kJ/m3, oxigénnel történő elgázosításkor átlagosan 10000 kJ/m3).


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai Az alkalmazott elgázosító reaktorok szilárd ágyas, fluid ágyas és áramlásos rendszerűek. A gáztisztításra a pirolízises módszereknél említett komplex tisztítási eljárások alkalmazottak. A gáztermék energetikai hasznosításra kerül, amennyiben szintézisgázkénti felhasználásra van mód, akkor az elgázosító segédanyagként oxigént kell alkalmazni és nyomás alatti üzemelés szükséges (pl. metanol előállításnál). Ez azonban csak a vegyipari vagy petrolkémiai üzemekben gazdaságos. Az elgázosítási eljárások intenzív fejlesztése az elmúlt évtized során felgyorsult, az alábbi előnyök miatt: • kisebb, tisztítandó gázmennyiségek, • a nagy molekulájú szénhidrogének, főként az ártalmas klórtartalmú vegyületek nagyhőmérsékletű lebontása a dioxinok és furánok redukáló atmoszférával gátolt képződésével, • üvegszerű salak granulátum előállításával (nehézfémek megkötésével) a szilárd maradékok másodlagos környezetszennyező hatásának minimalizálása, egyúttal könnyebben hasznosítható végtermék kinyerése (hasonlóan a salak-olvasztásos égetéshez), • a tiszta gáztermék előállítása, amely sokoldalúan (energianyerés, szintézisgáz) hasznosítható. A jó néhány eredményes fejlesztési eljárásból itt csak az üzemi megvalósítás alatt álló négy legjellemzőbb technológia rövid ismertetésére szorítkozunk. (Siemens-eljárás, Lurgi-eljárás, Noell-eljárás, Thermoselecteljárás). Az eljárások gyakorlatilag többfokozatú termikus hulladékkezelést valósítanak meg, így biztosítani tudják az egyes részfolyamatok jobb szabályozhatóságát és az előzetes és köztes válogatással az inert anyagok mennyiségének csökkentését. A Siemens és a Lurgi-eljárásoknál a gázfázis tökéletes kiégetése a berendezésben megy végbe, míg a másik kettő olyan gázt állít elő, amely a tulajdonképpeni hulladékkezelő berendezésen kívül is elégethető. A Siemens által kifejlesztett Schwel-Brenn-eljárás (64. ábra) a pirolízis és az azt követő nagyhőmérsékletű égetés kombinációja. A 150–200 mm-re aprított szilárd települési és ipari hulladékot közvetett fűtésű forgó dombkemencében 450–500 °C hőmérsékleten pirolizálják, majd az így előállított pirolízisgázokat további kezelés nélkül közvetlenül a nagyhőmérsékletű – kb. 1300 °C-on dolgozó – égetőkamrába vezetik. A szilárd pirolízismaradékot rostálják, a fémeket leválasztják. A tapasztalat szerint az 5 mm-nél kisebb részek gyakorlatilag az egész izzítási kokszot tartalmazzák. Ezt megőrlik és szintén a nagyhőmérsékletű égetőkamrába vezetik. Itt égetik el a véggáz tisztításból származó szálló port és elhasznált adszorbenst is. A hőhasznosítást követően (gőz-, ill. áramtermelés) a füstgázt a hulladékégetőkhöz hasonló komplex rendszerben tisztítják. A salakolvadékot vízfürdős hűtést követően tárolják ki. Nagy előnye a hagyományos égetéssel szemben, hogy a gáz és a finomra őrölt pirolízis koksz elégetése az égetőkamrában alacsony (20–30%) légfelesleggel történik.



64. ábra. A Siemens-eljárás egyszerűsített sémája A Lurgi-eljárás (WIKONEX) az előzőtől főként az elülső, termikus feltáró egységben különbözik (65. ábra), ahol cirkuláló fluidágyas kemencét alkalmaznak. A pirolízishez szükséges energiát a gáz és a pirolíziskoksz részleges elégetésével biztosítják, a fluidágy tehát önálló elgázosítóként működik. A keringtetett fluidizáló közeget olyan fűtőágy felett vezetik, amelyben a hőhasznosító kazánban előállított gőzt túlhevítik (hatásfoknövelés). A fűtőágyat az égetési levegővel fluidizálják és így az égetés véggáza nem okoz klórkorróziót. A gáz-és szilárd szén kiégetése, valamint a véggáz tisztítása az előző eljáráshoz hasonló.

65. ábra. A Lurgi-eljárás egyszerűsített sémája A Noell-féle konverziós eljárásban (66. ábra) a szilárd hulladék termikus feltárása közvetetten fűtött forgódobos reaktorban, aprítás után, 450–550 °C-on történik. A pirolízis kokszot szárazon hűtik, a fémtartalmát leválasztják, majd őrlést követően az áramlásos rendszerű elgázosító reaktorba vezetik. A pirolízisgázokat gyorshűtéssel hűtik, a kondenzálható szénhidrogéneket leválasztják és szintén a reaktorba vezetik. A pirolízis összes maradékanyaga elgázosításra kerül.



66. ábra. A Noell-eljárás egyszerűsített sémája Az áramlásos gázosítóban oxigén felhasználásával parciális oxidáció megy végbe, salakolvasztási hőmérsékleten, 2–35 bar túlnyomás mellett. A véggázt hűtik, tisztítják. A hűtővízzel előtisztított gáz alacsony hőmérsékletű gőzhasznosítás mellett hűl le és a gáztisztító berendezésben szabadul meg a kéntartalmától, a kinyert elemi kén értékesíthető. A szilárd olvadék vízfürdőben kerül lehűtésre és további hasznosításra. A gáztisztító szennyvize a nyersgáz szennyezéseinek nagy részét tartalmazza, ezért az oldott gázoktól és szilárd részektől elválasztják, elgőzölik. A további gázhűtésből származó vizes kondenzátumot a gázmosóban újra felhasználják. A gáztisztításból különböző célra hasznosítható tisztított gázt nyernek. A Thermoselect-eljárás (67. ábra) technológiai lépései a hulladék tömörítése, pirolízis (gáztalanítás), elgázosítás és nagyhőmérsékletű égetés.

67. ábra. A Thermoselect-eljárás egyszerűsített sémája Alapvetően szilárd települési és ipari hulladékok kezelésére dolgozták ki. A települési hulladék előkezelés (aprítás) nélkül feldolgozható a berendezésben. A hulladék heterogén összetétele miatt a kezelés első lépése a hulladék tömörítése. Ezt követi a levegő kizárása és állandó nyomás mellett, közvetetten fűtött pirolizáló csatornában a kigázosítás vagy pirolízis 500–600 °C hőmérsékleten, majd folyamatosan az elgázosítás tiszta oxigénnal 1200 °C hőmérséklet feletti tartományban.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai A megolvadt szervetlen alkotórészek homogenizálva, stabil vegyületekben kötődnek meg, amelynek további hasznosítása kedvező (építési és kohászati alapanyag). A nagyhőmérsékletű elgázosítás során valamennyi szerves anyag elbomlik, a képződő szintézisgáz lényegében hidrogénből, szén-monoxidból és vízgőzből tevődik össze, kismennyiségű szilárd és gáznemű szennyező tartalommal. A gáz tisztítása a szokásos módon, több fokozatban történik. Az első lépés egy gyorshűtés (dioxin és furán vegyületek rekombinációjának megakadályozása), majd a kismennyiségű szilárd szennyezést leválasztják és a termikus folyamatba visszavezetik. A gázalakú szennyezőket mosással távolítják el, a kénhidrogén eltávolítás speciális folyamatban történik, elemi kén leválasztásával. Ezt követően a gázt hűtőben szárítják, majd aktívszenes szűrőben tisztítják. A gáztisztításból származó kondenzátumokat és szennyvizet szennyvízkezelő egység tisztítja. A folyamatban felhasznált vízből fordított ozmózissal és bepárlással kristályosított sókeveréket leválasztják. A gáztisztítás nem jár szennyvíz kibocsátással. A tisztított gáz korlátlanul hasznosítható saját felhasználásra (pirolizáló csatorna fűtése, elgázosító reaktorba) vagy külső gőz, elektromos energia előállítására. Az a tény, hogy nem a füstgázból származó latens hőt, hanem kémiailag kötött energiát használnak fel, lehetővé teszi a magas hatásfokú energiahasznosítást. A fenti eljárások nagyüzemi alkalmazásra érettek. A Siemens-eljárással 100 ezer t/év kapacitású létesítmény épül Fürth-ben, a Lurgi-eljárással 100 ezer t/év kapacitású létesítmény Flensburg-ban, a Noell-eljárással 100 ezer t/év kapacitású létesítmény Northheim-ben, míg a Thermoselect-eljárással 108 ezer t/év kapacitással Ausbach-ban és 225 ezer t/év kapacitással Karlsruhe-ban kerül megvalósításra. A röviden ismertetett legújabb elgázosítási eljárások az égetés és a hőbontás előnyeit kombinálva, a másodlagos környezetszennyező hatásokat minimalizálva, a korszerű hulladékégetőkhöz hasonló beruházási és üzemeltetési költségekkel a jövő alternatív eljárásainak tekinthetők a szilárd hulladékok termikus kezelésében a már kiforrott égetéses technológiával szemben. A különböző termikus eljárások összehasonlítása Az előzőekben ismertetett eljárások a következő kritériumok alapján hasonlíthatók össze egymással: • környezetvédelem (füstgáz- és szennyvíz emisszió, a maradványanyagok hasznosíthatósága, energiahozam), • műszaki érettség (üzemi tapasztalatok, fejlettségi szint, az ártalmatlanítás biztonsága, tervezhetőség), • beruházási és üzemeltetési költségek A környezetvédelem füstgáz emisszió kérdésében eljárás esetén valamennyi tárgyalt eljárás esetén rendelkezésre állnak olyan hatékony tisztítóberendezések, amelyek megfelelő beruházási és üzemeltetési költségek esa összeetén azonos károsanyag koncentrációkra vezetnek. A 68. ábra a nyílt rostélytüzeléssel (Bonn), lepárló-égető eljárással (Ulm-Wiblingen) és termoselect eljárással (Verbania) dolgozó rendszer üzemi adatait hasonlítja össze. A vonatkozó rendeletekben meghatározott határértékeknél mindegyik megoldás kedvezőbb eredményeket produkál.



68. ábra. Füstgáz emisszió a különböző energetikai hasznosító eljárásoknál A tényleges füstgázterhelést azonban a koncentráció és a füstgázmennyiség szorzata adja meg. Nyílt rostélytüzelésnél lényegesen nagyobb az egységnyi hulladékmennyiségre jutó füstgáz mennyisége mint pirolízisnél és az elgázosítási eljárásoknál. Azonban az utóbbi eljárások során termelt szintézisgázok gázmotorokban és gázturbinákban való elégetésekor is keletkeznek füstgázok, aminek következtében az előny gyakorlatilag kiegyenlítődik. A szennyvíz emisszió kérdésében a keletkező szennyvizek esetében meg kell különböztetni a füstgáztisztítás során keletkező, valamint a hasznosítandó hulladékban lévő és az égés során keletkező vizet. Szennyvízmentesnek tekintik azokat az eljárásokat, amelyeknél a füstgáztisztítás során nem keletkezik szennyvíz. Ezt általában külön párologtatók beépítése biztosítja. Mint a 68. ábrán látható, nyílt rostélytüzeléssel és a lepárló-égető eljárással dolgozó rendszereknél a hulladék nedvességtartalma (k. 300 l/t hulladék) a kéményen át távozik a szabadba. Termoselect eljárásnál ezzel szemben a hulladék nedvességtartalma a magas hőmérsékletű reaktorba kerül, majd a szintézisgázból kondenzálódva szennyvízként jelentkezik. Ezt azonban a termelt energia egy részének felhasználásával utólag elpárologtatják. A konverziós eljárás előnye e tekintetben az, hogy a hulladék nedvességtartalmát már kezdetben szárítással elpárologtatják, így az nem jut a magas hőmérsékletű reaktorba és nem nyeli el ott a különböző káros anyagokat. Az utólagos párologtatás esetén ugyanis higany és más, káros anyagok is szennyezhetik a légteret. A maradvány anyagok hasznosíthatósága tekintetében azt lehet összevetni, hogy az egyes eljárások során milyen termékek képződnek és azok hogyan hasznosíthatók. A nyílt rostélytüzelés és a lepárló-égető eljárás során olyan nedves (gáztisztítási) módszerek kerülnek alkalmazásra, melyeknél ipari hasznosításra alkalmas g psz és sósav (illetve nátriumclorid) keletkezik. A különböző eljárások során képződő maradványokat a 69. ábra foglalja össze. Hasznosítható anyagok: salak, granulátum, sósav, gipsz, kén, kő, üveg, vas és szinesfém (ill. fémötvözetek). Nem hasznosítható anyagok ezzel szemben: a szűrőpor, a lepárlási üledék, a szűrőlepény, a nehézfém koncentrátum, sókeverék. A hasznosítható anyagok részaránya a lepárló-égető eljárásnál a legkedvezőbb, eléri a 99 %-ot.



69. ábra. Égetési eljárások maradvány anyagai Mennyiségi szempontból legjelentősebb maradványanyag a salak, illetve a granulátum. Pl. Németországban évent kb. 2.4 millió t ilyen anyag képződik, amelynek 60 %-át az útépítésben (mint fagyásgátló réteg) hasznosítják. A többi anyag hulladék-elhelyezésre kerül. Külön munkabizottságok foglalkoznak a salak alkalmazásának vizsgálatával más anyagok helyettesítésére, valamint a salak tulajdonságainak javításával. Kidolgoztak eljárásokat a salak újraolvasztással való kezelésére is, hogy mérsékeljék a benne lévő káros anyagok szabaddá válásának lehetőségét. Ezek az eljárások azonban viszonylag magas költségeik következtében nem terjedtek el a gyakorlatban. Az energiahozam összehasonlítása során azt vizsgálják, hogy milyen lehetőség nyílik a termelt energiának gőz, távfűtés, vagy elektromos áram formájában való hasznosítására. A 70. ábra a tárgyalt eljárások villamos energiában kifejezett fajlagos energiahozamát mutatja kWh/t maradványhulladék értékben kifejezve (a maradványhulladék feltételezett égéshője 10.000 kJ/kg).

70. ábra. Termikus eljárások energiahozam összehasonlítása 90 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai Mint látható, a nyílt rostélytüzelés energiahozama a legnagyobb, kb. 500 kWh/t (feltételezett gőzjellemzők: 40 bar/400 oC). Amennyiben pl. a salak utókezelését a termelt energia egy részének felhasználásával végzik el, a hozam kb. 330 kWh/t értékre csökken. Az égetők műszaki érettségét tekintve világszerte több, mint 300, csak Németországban több, mint 50 nagyteljesítményű égető műszaki tapasztalatai állnak rendelkezésre. Az égetőművek átlagos kapacitása 35 t/h, a többi eljárással kapcsolatos tapasztalatok azonban hiányosak. A lepárló-égető eljárás kisérleti fázisban van, illetve a megvalósított üzemekkel kapcsolatos tapasztalatok hiányosak, a termoselect eljárást megvalósító üzemek teljesítménye általában alacsonyabb, a Verbania-ban létesített üzem 8 t/h kapacitású, a konverziós eljárás szerint működő üzemek (pl. Salzgitter) ugyancsak alacsonyabb teljesítményre tervezettek. Összegezve azt lehet mondani, hogy valamennyi termikus hulladékhasznosítási eljárás elvileg rendelkezik hatósági jóváhagyással, azonban a nyílt rostélytüzelés megoldása, helyzete a legkedvezőbb. A termikus hulladékhasznosítás beruházási és üzemeltetési költségei a következő feltételektől függnek: • berendezés mérete (kapacitás t/h) • a kezelő vonalak száma • az alkalmazot füstgáztisztítási technológia • a termelt energiaforma • a szennyvíziszapok egyidejű tüzelése • vasúti csatlakozás Az összköltségek a következő tételekből állnak: • tőkeköltség (hitelek, kamatok) • üzemi költségek (bér, biztosítás, anyagköltség, energia) • maradványanyagok eltávolításának költségei • energiahozamból eredő bevételek A rendelkezésre álló adatok elemzése azt mutatja, hogy a legelterjedtebb nyílt rostélytüzelés esetében a tőkeköltségek alkotják a költségek kb. 60 %-át, a termelt áramból származó bevételek a kiadások mintegy 10 – 15 %-át fedezik. A termikus hulladékhasznosítás egyéb lehetősége



71. ábra. Szárazeljárású cementgyártás technológiai folyamata A megfelelő hulladékok alternatív nyers- és cementkiegészítő adalékanyagként történő felhasználása csökkenti a természeti erőforrás felhasználását (71. ábra). A fosszilis energiahordozókkal való takarékoskodás a leghatékonyabban megfelelő alternatív tüzelőanyagok és cementkiegészítő adalékanyagok nagyobb mértékű felhasználásával érhető el. Az így felhasznált hulladékok energiatartalma és/vagy anyaga igen jó hatásfokkal, a környezetet járulékosan nem terhelve, hasznosul. A szervetlen szennyező anyagok (pl. nehézfémek) a cementmátrixba beépülnek, s mivel kioldhatóságuk mértéke rendkívül csekély, veszélyességük gyakorlatilag megszűnik. Az előzőekben leírtak és a piaci versenyképesség javítása érdekében a cementipar célul tűzte ki a megfelelő alternatív anyagok nagyobb mértékű hasznosítását. Ez egyrészt a hidraulikus cementkiegészítő anyagokat – erőművi pernyét, granulált kohósalakot – tartalmazó heterogéncementek és a többkomponensű, ún. kompozit cementek részarányának növelését, alternatív nyersanyagok (pl. érchulladékok, agglomerátumok) alkalmazásának elterjedését, másrészt alternatív tüzelőanyagok nagyobb mértékű felhasználását jelenti. Ezen célok megvalósíthatóságának előfeltétele, hogy a hulladék feldolgozó kapacitások fejlesztési koncepciójának kialakítása a magyar cementipar hulladékhasznosítási lehetőségeinek és kapacitásának kihasználásával, a hulladékáramok biztonságos fogadására történő felkészítésével és az országos hulladékgazdálkodási rendszerbe való integrálásával történjen. Az Országos Hulladékgazdálkodási Terv (2001)-2003-2008 „Ipari hulladékkezelési program‖ fejezete támogatja ezen törekvésünket, amikor egyértelműen leírja, hogy: „Ahol arra mód van, az együttes kezelés változatát kell preferálni, mert az gazdaságilag sokkal kedvezőbb. Az együttes kezelés részint csökkenti a létesítendő kezelő- vagy lerakóhelyek számát, javítja a kapacitáskihasználást, és egyéb előnyei is kimutathatók.‖ „Ilyen együttkezelési lehetőségek például: a cementiparban együtt égethető bármely hulladéktípusba tartozó, nagy fűtőértékű hulladék: többek között gumi, műanyag, savgyanta, selejt gyógyszerek, a papíriparban (keletkező hulladékok) a települési szilárd hulladékból szelektíven gyűjtött papír, valamint a nyomdaiparból, csomagolóanyag-iparból származó hulladékpapír.‖ „A hulladék hasznosítását mindenképpen elő kell segíteni a következőkkel: a hasznosítás egyszerűsített engedélyezési rendszerének bevezetése, költségeinek csökkentése (pénzügyi ösztönzők bevezetése).‖ Az iparág – az EU-országok cementiparához hasonlóan – elkötelezte magát az alternatív nyers- és tüzelőanyagok hasznosítása mellett. Európai uniós tapasztalatok szerint bizonyos, a környezetvédelmi követelményeknek eleget tevő iparágakban (pl. cementipar), melyek tevékenységét szigorú nemzeti és nemzetközi szabványok, jogszabályok, előírások szabályozzák a termékminőség, a környezetvédelem, a munkaegészségügy és biztonság stb. területén, számos hulladékfajtára az energiahasznosítás tüzelőanyaghelyettesítéssel („együttégetés‖) a környezetvédelmi szempontból választható legjobb lehetőség, és az anyaghasznosítással egyenértékűnek tekinthető. 92 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai A hulladékhasznosítás cementipari peremfeltételei • A cementgyári hulladékkezelés hasznosítás jellegű, azaz ténylegesen szükséges tüzelőanyagokat, nyersanyagokat, őrlési adalékanyagokat és üzemi segédanyagokat helyettesit (72.ábra).

72. ábra. A cementklinker és az alternatív anyagok kémiai összetétele • A hasznosítás során a rendszeridegen anyagok meg nem engedett hígulása minimális. • A hasznosítás a megfelelő hulladék számára teljes körű ártalmatlanítást is jelent, azaz nem keletkezik további kezelést igénylő maradékanyag. • A cementgyártási technológia különösen alkalmas bizonyos hulladékfajták ártalmatlanítására, hasznosítására, mert: • a főégő lánghőmérséklete kb. 2000 °C, • a füstgázhőmérséklet 5-7 másodpercig 1000 °C-nál magasabb, • a savas füstgázokat a bázikus nyersliszt-ellenáram nagymértékben semlegesíti, a kemence–hőcserélő– nyersmalom rendszer tulajdonképpen ötfokozatú, szárazeljárású füstgáztisztítónak tekinthető, • az összes áthaladó szilárd anyag kb. 1450 °C-on „szinterelődik • a távozó füstgáz hőmérséklete 100-200 °C (azaz a nehézfémek – a higany kivételével – lecsapódnak és visszamaradnak), • a szervetlen alkotórészek kémiailag megkötődnek, • a klinkerégető forgókemence emissziója gyakorlatilag független a hagyományos és alternatív tüzelőanyagok tulajdonságaitól (kivétel Hg), és csaknem kizárólag a nyersanyagban lévő illóanyag részarányától és a magas hőmérsékletű lángban keletkező NOx- től függ. A fosszilis tüzelőanyagok mellett a hulladékok alternatív fűtőanyagként történő együttégetése a következő előnyökkel is jár: • a természetes nyersanyagforrásokkal való takarékoskodás; • a nemesebb tüzelőanyagok (földgáz, kőolaj, kőszén) megtakarítása, ezek gazdaságosabb területen történő felhasználása; • globális levegőszennyezés-csökkenés;


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai • a hulladék elégetéséből származó szennyezőanyag emisszió nem nagyobb, sőt esetenként kisebb, mint a hulladékégető műben történő elégetéskor. Az NOx- kibocsátás bizonyítottan csökken; • az így felhasznált hulladékok – a hulladékégető művekkel szemben – nem igényelnek tárolókapacitást; • csökkenthetők az új hulladékégető művek létesítésével kapcsolatos beruházási költségek. Cementipari felhasználás szempontjából szóba jöhető alternatív (hulladék) anyagok típusa A klasszikus cementgyártási folyamatban főként természetes eredetű nyers- és tüzelőanyagokat használnak fel, mint amilyen a mészkő, a márga és az agyagkomponensek, illetve a szén, a fűtőolaj vagy a földgáz. Ezek – bizonyos előfeltételek és határértékek teljesülése esetén, a cementgyártási folyamat eljárástechnikai adottságainak céltudatos kihasználásával – az ipari termelésnél maradékanyagként, illetve hulladékként keletkező, ún. alternatív anyagokkal helyettesíthetők. A cementgyártásnál a hulladék anyag akkor minősül alternatív anyagnak, ha megfelelő előzetes vizsgálatok eredményei alapján, esetenként szükséges előkészítés után a klinker-, ill. cementgyártási folyamatban a szennyezőanyag-kibocsátás növelése és a cement minőségének romlása nélkül felhasználható. Az európai cementipar elfogadja, hogy a hulladékgazdálkodási alapelvek hármas prioritási szintjének – megelőzés, hasznosítás (anyag/energia), ártalmatlanítás (égetés/ lerakás) – teljesülnie kell, de ugyanakkor fontosnak tartja a különböző hasznosítási eljárások közötti választhatóság rugalmasságának, a környezeti-gazdasági szempontból legjobb lehetőség biztosítását is. Az egységes hatósági megítélés, az engedélyezési eljárás egyszerűsítése, meggyorsítása, a társadalmi elfogadás elősegítése érdekében a szereplőkből számos országban (Németország, Svájc stb.) bizottságokat (LAGA, BUWAL) hoztak létre, amelyek a szakértők által kidolgozott műszaki irányelveket és az iparágban hasznosításra javasolt hulladéklistát – az ún. Pozitív listát – megvitatták, jóváhagyták. Ezen, többek között, a következő anyagok szerepelnek. Alternatív tüzelőanyagok Olajfinomítói, ill. olajbányászati tevékenységből származók: • Savgyanta • Maleinsav üstmaradéka • Petrolkoksz • Kenőolajok, zsírok • Olajos derítőföldek • Parafinos présföldek • Olajbányászati iszap Fáradt olaj: • Megjegyzés: a használt olajon kívül nem tartalmazhat: egyéb vegyi anyagokat, oldószereket, megbonthatatlan hűtő-kenő folyadékot (emulziót), PCB-tartalmú kenőolaj hulladékot (LAGA előírás PCB-tartalom kisebb mint 100 mg/kg), szilárd szennyeződéseket (szűrt, ülepített), 5%-nál több vizet Szilárd gumihulladékok: • Használt gumiabroncs egyben, ill. felaprítva • Gumihulladékok Műanyagok: általában CxHx-tartalmú vegyületek alacsony klórtartalommal. A PVC- és a magas PCB-tartalmú anyagok kivételével.


Hulladék hasznosítás technológiai megoldásai Egyéb anyagok: • Olajpernye • Olajtartalmú iszapok • Olajos itatóanyagok (pl. rongy, fűrészpor stb.) • Használt zsírok • Papírok • Gyógyszergyári oldószer • Elektródakoksz • Fahulladékok • Festékmaradékok • Papírgyári iszap stb. Alternatív nyers- és cementkiegészítő adalékanyagok, segédanyagok • Pernye • Kohósalak • Fluortartalmú anyagok • Vasvegyületek • Öntödei homok • Gipsziszap • Szilikapor • Etil-glykol Alternatív tüzelőanyagként a magyar cementiparban jelenleg 1 t/h-nál kisebb mennyiségben hulladék gumiabroncsot hasznosítanak. Egyéb alternatív tüzelőanyagokkal az üzemi kísérletek folynak. Az alternatív nyers- és cementkiegészítő adalékanyagok iparági hasznosítási kapacitását a termelt adalékos cementek mennyisége, az alkalmas alternatív anyagok minősége, ára és hozzáférhetősége és így a gazdasági, piaci viszonyok határozzák meg. A vasércpótló anyagok (acélsalakkő stb.) és az erőművi füstgáz kéntelenítése során keletkező ún. REAgipsz hasznosítása folyamatban van. A cementtermelés felfutásával, megfelelő jogi, gazdasági háttér esetén a meglévő lehetőségek kihasználhatóságának biztosításával az iparág hulladékhasznosítási kapacitása jelentős mértékben nőhet. Az alternatív anyagok (hulladékok) felhasználási módja Az alternatív anyagok felhasználási módja, adagolása szempontjából a cementgyártási folyamat négy lehetőséget biztosít: • alternatív nyersanyaként (mint Ca-hordozó, Si-hordozó, Fe-hordozó, Al-hordozó), • a másodtüzelésben az előkalcinálásnál (pl. használt autógumi), • a forgókemence főtüzelésénél (pl. fáradt olaj), • a cementőrlésnél cementkiegészítő adalékanyagként (szilárdulás szabályozóként, pl. ipari gipsz; hidraulikus, aktív cementkiegészítő adalékanyagként, pl. kohósalak, pernye). 95 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

6. fejezet - Papír újrahasznosítása és technikai feltételei A papírtermék jellemző tulajdonsága, hogy viszonylag rövid (esetenként 1 – 2 nap) használat után hulladékká, az újrahasznosítás szemszögéből nézve másodnyersanyaggá válik. A papírhulladék olyan másodnyersanyag, melyet egyre nagyobb mértékben újrahasznosítanak, vagy megsemmisítenek, vagy viszonylag rövid időn belül magától megsemmisül. A nagyon sokféle papír és papírtermékből keletkező hulladék osztályozása bonyolult feladat. Elméletileg a gyártók, begyűjtők és felhasználók igényeit figyelembe véve a következő osztályozást lehet alkalmazni: • papírgyártás-technológiai szempontok: • a papírhulladékban lévő rostos anyagok összetétele és minősége, • a papírhulladék kísérőanyag (töltőanyag, stb.) tartalma, • szennyezőanyag tartalom, • idegenanyag tartalom (szervetlen és szerves), • regenerálási technológia bonyolultsági foka, • a regenerálás hatásfoka. • papírfogyasztói és hulladék begyűjtési szempontok: • keletkezési hely (ipar, kereskedelem, lakosság,stb.), • használtsági fok, • külső megjelenési forma (színes, többszínnyomott,stb.), • termékcsoport és fajta (hullám, nyomdai, stb.), • kezelési mód (felületkezelt, impregnált. A papírhulladékkal szemben támasztott minőségi követelmények: • nem tartalmazhat olyan anyagokat, melyek a gyártó berendezésekben és a késztermékben károkat okoz, • a szabvány szerinti papírhulladékban más típusú papírból csak meghatározott mennyiségű lehet, • összetétele feleljen meg a szabványnak, • nedvességtartalma 5 – 15 % között legyen, • gazdaságosan szállítható és tárolható legyen (pl. bálázva), • Nem tartalmazhat vegyi-, sugárzó és egészségügyi szempontból mérgező anyagokat.

1. 6.1 Papír újrahasznosítás általános jellemzés A papírhulladék újrahasznosítása kiválogatás, illetve gyűjtés, osztályozás után két fő területre osztható: papíripari és egyéb felhasználás (73. ábra). A hulladékpapír-felhasználás csaknem kizárólagos területe a papíripar. A papíriparon belül a csomagolóanyag-és hullámlemezgyártás a legnagyobb felhasználó. Az újságnyomó-papírok gyártásában 30%-nál több előkészített, festéktelenített hulladékpapír műszakilag felhasználható. A papírhulladék osztályozása a gyakorlatban: 96 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Papír újrahasznosítása és technikai feltételei • minden olyan papír és papírtermék hulladék, amelyben a rost és nem rost összetevők viszonylag könnyen, vizes közegben, mechanikai hatásra alkotóelemeikre bonthatók; • minden olyan papír és papírtermék hulladék, amely vízben vagy nem hidrolizáló kötőanyagokat tartalmaz, vagy fém- illetve műanyag fóliával kasírozott; • minden olyan papír és papírtermék hulladék, amit a városi szemétből gyűjtenek össze. A papírhulladék minőségével szembeni követelmények: • nem tartalmazhat semmilyen anyagot, ami a feldolgozó berendezéseket vagy a késztermék minőségét rontja; • a szabvány szerinti papírhulladék-fajtákban más típusú papírhulladék csak meghatározott mennyiségű lehet; • a nedvességtartalom maximum: 5-15 %; • nem tartalmazhat: • mérgező vegyi anyagokat; • humán és állategészségügyi intézetekből származó fertőzésveszélyes papírtermékeket, valamint városi szemétből származó papírokat; • összetétele feleljen meg a szabvány előírásainak.

73. ábra. Papírhulladék újrahasznosításának folyamata A hulladékpapír hagyományos feldolgozói közé tartozik a szürkelemez gyártás, mivel ez a hulladékpapír minőségére nem igényes. A hulladékpapír papíripari felhasználásának első lépése a hulladékpapír előkészítése. A papír és hullámlemezgyárak által alkalmazott eljárások a hulladékpapír minőségétől, a végtermék fajtájától függnek. A hulladékpapír legnagyobb részét vegyi kezelés nélkül vagy vegyi kezeléssel kombinált nedves és félnedves eljárással készítik elő. Első technológiai lépésként a hulladékpapírt áztatják, a rostok fellazulása után különböző szerkezeti megoldású papíripari gépek segítségével rostjaira bontják. A kapott pépet különböző osztályozó gépsoron – vibrációs rostán, csomótlanítón, hidrociklonon stb. – megszabadítják a nem kívánatos szennyező alkotórészektől. A kapott tisztított papírpép hagyományos besűrítő és lapképző eljárással feldolgozható. 97 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Papír újrahasznosítása és technikai feltételei A papíripari hasznosítás területén az elmúlt időszakban a fő feladat a hatékony rostosítás és a nyomdafestékeltávolítás volt. A mindennapi használatban alkalmazott papírhulladékból készített papír szürke színű, a nyomdafesték eltávolítását vegyi kezeléssel (feloldással) a papír és szennyező anyag elválasztását levegő befúvással (flotálással) oldják meg. A hulladékpapírok fehérségi fokának további növelésére fehérítő vegyi adalékanyagokat (nátrium-hipoklorit stb.) alkalmaznak. A hulladékpapír egyéb újrafelhasználói közé tartozik az építőipar. Az NSZK-ban végzett vizsgálatok szerint évente kb.12000 t hulladékpapír használható fel szigetelő gipszrostlemez gyártásához. A gyártás során a hulladékpapírt az üzemben fésűs tépővel tenyérnagyságúra tépik és szárazon csaknem rostjaira bontják. Az alapanyagot gipsz és víz hozzáadásával jól elkeverik, préselik, majd a préselt lapokat szárítják.

2. 6.2 Papír újrahasznosítási trendek, tendenciák, árak A papíripar hatalmas fejlődésen ment keresztül az elmúlt 20-30 évben. Ez részben jelenti a papír megnövekedett felhasználását (74- 75. ábra), de elsősorban az újrafeldolgozás mértékének nagyarányú növekedését.

74. ábra. Papírfelhasználás összevetése (technikai fejlettség/népesség)

75. ábra. Hulladékpapír felhasználás Magyarországon (Forrás: Dunapack Rt) A fejlődés mai szintjén, amikor egyre több újra feldolgozott rostanyagot használnak fel a magas hozzáadott értéket képviselő minőségi termékekben is, további ismeretekre van szükség az újrafeldolgozás technológiai és közgazdasági tényezőinek jobb megértéséhez. A fejlődési trendek alapján úgy tűnik, hogy 60 %-os arányt is meghaladhatja az újra feldolgozott rostarány (pl. újságpapír, rotációs papír esetén), azonban a technológiai korlát miatt ez jelentős tőkeigényt (76.ábra, újrahasznosított papír ára jelentősen nő) és üzemi költséget generál. Új technológiai berendezésekre van


Papír újrahasznosítása és technikai feltételei szükség, egyben a festéktelenítés, a szállebontás és az újra feldolgozhatóság tekintetében komoly további fejlesztések szükségesek.

76. ábra. Papír újrahasznosítás és lerakóba elhelyezés költségei (Forrás:Dánia papír ás műanyag újrahasznosítás 1981-2000) Az 1980-as években sikerült kifejleszteni egy nagy hatékonyságú tisztítót, mely 90 % feletti hatékonysággal távolítja el a tapadó és könnyű szennyeződéseket (szemben a korábbi 80 %-ot sem elérő megoldással), azonban az új technika nagyon drága, energiaigényes és magas fenntartási költségekkel jár. A modern, nagy hatékonyságú újságpapír festéktelenítő technológiákhoz kádas vagy hengeres foszlatókat alkalmaznak, amelyeknél az energia, munkaerő és területigény jelentős mértékén túl azt is tudni kell, milyen rostanyaghoz melyik foszlató a legmegfelelőbb, melyik alkalmasabb festéktelenítésre. A Dunapack Rt hulladékpapír felhasználásáról a következő elveket és számokat vehetjük figyelembe: fő tevékenysége a csomagolóeszközök gyártása (tárlódobozok, papírzsákok, redőszsák, hullámkarton 3-5 rétegű, hullámlemezek) • papírgyártás 98% papírhulladék felhasználásával történik, • 95 % alapanyag belföldről származik A papírhulladék gyűjtése • gyűjtőszigetekről • MÉH telepekről történik (hulladék udvarok) Beszállítás 100.000 tonna/év • 3-4 típusú hulladékpapírt használnak fel • használt hullámdoboz, • primér rost, • vegyes papír hulladék(csomagolóanyag 40 %) • Újságpapírt nem tartalmazhat! Alappapír gyártása kizárólag papírhulladékból • Kb. 1 tonna kész papírhoz 1150 kg papírhulladék felhasználás • 2006-ban 300.000 tonna hullámpapírt 99 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Papír újrahasznosítása és technikai feltételei • Magyarországon csak barna papír gyártása (Németországi feldolgozó 100% hulladékpapír felhasználásával, fehér papírt is gyárt.) Az energia felhasználás a gyártás során a következőképpen alakult (77. ábra) Az ábrából látható, hogy 10 év alatt a fajlagos energiafelhasználás értéke mintegy felére csökkent.

77. ábra. Fajlagos energiafelhasználás változása

3. 6.3 A papír újrahasznosítás előkészítés technológiai megoldásai Egy hulladékudvari technológiai folyamatot mutat a 78. ábra. A beszállítást követően kézi válogatással kerül elkülönítésre a kartonpapír és egyéb hulladékpapír.


Papír újrahasznosítása és technikai feltételei

78. ábra. Papír gyűjtőhelyi (hulladékudvar) technológia A tárolás – szállítás egyszerűbbé tétele miatt a papír bálázásra kerül, melyet átmeneti tárolón tárolnak a felhasználó helyre történő szállításig. A papírhulladék komplex ipari újrahasznosítás előkészítés fázisai (79. ábra): • Másodlagos nyersanyag előkészítése: • gyűjtés, szállítás; • száraztisztítás; • csomagolás; • kereskedelem.



79. ábra. Vegyes hulladékpapír feldolgozási technológia A papírhulladék papíripari feldolgozásának fázisai (80. ábra): • a papírhulladékban lévő lapképző tulajdonságú rostok generálása, amelynek eredményeképpen másodlagos rost szuszpenziót állítanak elő; • A másodlagos rost szuszpenzió lapképző tulajdonságainak függvényében, 100 %-ig terjedő mértékben más papíripari rostokkal keverve, különféle papírtermékek előállítása.



80. ábra. Papírgyártás technológiai fázisai A papírrostok ismételt felhasználása terén Magyarország igen előkelő helyet foglal el Európában, az utóbbi évek jelentős fejlesztéseinek eredményeképpen. Ma már az országban előállított papírok alapanyaga 75%-ban hulladékpapír, a hazai begyűjtés azonban igen szerény (a teljes felhasználásnak alig 20%-a, míg például Ausztriában a visszagyűjtés aránya meghaladja a 60%-ot). A hiányzó használt papírhulladékot importból kell beszerezni.

A hulladékpapír hasznosításban is meg kell említeni a hazai ún. „rendszergazda‖ intézményt, melynek hulladékpapír oldalát a DUNAPACK biztosítja, a papír begyűjtéssel (speciális tömörítős gépjárművekkel), gépesített válogatással, újra-feldolgozással és széleskörű termék előállítással. A csomagolóeszközök újratöltése, a csomagolóanyagok ismételt felhasználása A gazdaságosság oldaláról legtöbbet vitatott megoldás. Németország példája mutatja, hogy a „minden áron‖ való visszaforgatásnak több a hátránya, mint az előnye, gazdaságtalan és az értelmetlenül visszaforgatott anyagok felhalmozódásával jár. A visszaforgatás gazdaságosságának két előfeltétele van: • a hulladékok szelektív gyűjtése keletkezésük helyén; • csak annyi anyag visszaforgatása, amennyinek ismételt felhasználása biztosított. (felhasználói háttér)


Papír újrahasznosítása és technikai feltételei Az USA szupermarketjeiben a dobozok pénzzel való visszaváltását is megszervezték, az autóparkolókban automatákat állítanak fel, melyek a keverten bedobott alumínium és fehérlemez dobozokat szétválogatják és pénzérmével fizetnek. A műanyag csomagolószerek (fóliák, flakonok, palackok) visszaforgatása a legproblematikusabb. Többféle technológiai megoldás ismeretes, de ezek csak egységes kiindulási anyag esetén adnak megbízható eredményt (ezért terjednek például az olyan műanyag palackok, amelyeknek zárszerkezete és címkéje is a palack anyagából készült); megoldatlan a különféle anyagok szétválogatása, a keveredés elkerülhetetlen; a visszaforgatott műanyagok minősége eredeti állapotukhoz képest csökken; élelmezés-egészségügyi előírások miatt élelmiszercsomagolásra nem használhatók. A társított anyagú (PE/papír/A1) italos-kartonok (Tetra Pak, Combibloc) felhasználása tej és gyümölcslé töltésére egész Európában – így hazánkban is – elterjedt, sőt legújabban már borospalackok helyett is alkalmazzák őket. A kartonok felhasználás utáni visszaforgatása azonban a mai napig nincs megnyugtatóan megoldva. A hasznosítást célzó technológiákat két ellentétes irányban fejlesztik: • egyik eljárás a használt kartonok anyagát egyben hasznosítja, • míg a másik az összetevők szétválasztásán alapul. A szétválasztás nélküli eljárás lényege (81. ábra).

81. ábra. Táblagyártás társított anyagokból A használt csomagolóanyagot szárítják, megőrlik, PE-tartalmát 170 °C hőmérsékleten megolvasztják, majd a forró olvadékot lehűtik és nagy nyomás alatt lemezeket préselnek belőle. A préselt lemezekből használati tárgyak (padló-, bútorlemez, bőrönd stb.) készülnek.

4. 6.4 A papírgyártás technológiai műveletei A papírhulladék fajta összetétele, minősége, szennyezettsége, a szükséges másodlagos szuszpenzió minősége függvényében különféle regenerálási, technológiai eljárás kerül alkalmazásra. Ilyenek: • hidromechanikai eljárás, • hidro-termomechanikai eljárás, 104 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Papír újrahasznosítása és technikai feltételei • hidromechanikai-kémiai eljárás, • hidro- termomechanikai- kémiai eljárás. Az eljárásokban szereplő hidro előtag a vizes közeg kitüntetett funkciójára, a többi a kezelés módjára utal. A papírhulladék feldolgozása során két lényeges, de együtt végbemenő folyamat különböztethető meg: • A hulladék folyamatos diszpergálása az egyedi rostok szétválásáig, • a nemkívánatos anyagok rostszuszpenzióból.

(szennyeződések)

folyamatos

leválasztása

a

hulladékból,

illetve

a

• A papírhulladék regenerálása A regenerálás során a diszpergálást és a szennyezőanyag leválasztást különböző szárazanyag tartalommal és különböző műveletekkel végzik. ezek a műveletek egy – egy technológiai folyamaton belül a papírhulladék minőségétől függően különféle kombinációkban, egy- vagy több lépésben alkalmazott berendezések típusához, kapacitásához és hatásfokához igazodik. A feldolgozás során a technológiai műveleteket úgy kell megválasztani, hogy a szennyezőanyagok méreteinek megőrzése mellet, a lehető legkisebb energia ráfordítással a papírhulladékból olyan rostszuszpenziót állítsanak elő, melyben az egyedi rostok elkülönülnek egymástól. Ezek a technológiai műveletek a következők. • tépés (a feloldás érdekében történő darabolás), • portalanítás (szennyeződések csökkentése), • főzés (az összetevők közötti kötések lazítása), • feloldás (csővezetéken továbbítható rostszuszpenzió), • tisztítás • durva – és finomosztályozás (a nagy és nehéz, ill. a kis és könnyű részecskék eltávolítása) , • festéktelenítés (festékpigmentek eltávolítása), • fehérítés (fehérség növelése), • szintelenítés (szintónusok megváltoztatása), • extrakció (vegyi segédanyagok kioldása) • foszlatás (rost – rost kapcsolatok megszüntetése, • frakcionálás (rostok méret szerinti elkülönítése), • szállítás (szuszpenzió továbbítása), • tárolás (a kapcsolódó technológiai berendezések igényeinek megfelelően), • besűrítés (különböző szárazanyag tartalommal üzemelő berendezések anyagellátása). A feldolgozáshoz alkalmazott gépek rohamos fejlődésen mentek keresztül mind funkcionálisan, mind szerkezeti megoldásukban és természetesen hatékonyságban. A papírhulladék feloldásához első lépcsőben nyitott, függőleges és vízszintes építésű pulpereket alkalmaznak. (82. ábra) A második lépcsőben zárt rendszerű, ún. másodlagos pulpereket használnak, melyek forgó rotorral és különböző lyukméretű leválasztó lemezzel ellátottak (turbószeparátor, 83. ábra).



82. ábra. Szuszpenzió készítés hulladék papírból I.

83. ábra. Szuszpenzió készítés hulladék papírból II. Az alkalmazott eljárás során közepes konzisztencia tartományban (4 %-nál kisebb anyagsűrűség esetén) folyamatos feloldást, közepes (kb. 10 %-os anyagsűrűség) és nagy konzisztencia tartományban (15 %-os anyagsűrűség) szakaszos berendezéseket alkalmaznak. A két lépcső kombinációjaként alkalmazható a kétlépcsős feloldó berendezés (84. ábra) mely egy nyitott és egy zárt szakaszból áll.



84. ábra. Kétlépcsős feloldó berendezés folyamata: I. első lépcső, II. második lépcső Napjainkban a 10 -18 %-os nagy sűrűségű pépesítő rendszereket preferálják, melyek a kíméletes mechanikus kezelés előnyeit kínálják. Azonban a lágy, kenődő nyomdafestékek korlátozzák az ilyen berendezések alkalmazását. Változó papírhulladék összetétel és nehezen pépesíthető anyagok esetén a szakaszos üzemű berendezések előnyösebbek, mint a folyamatos pépesítő rendszerek. A szakaszos üzemű NS (nagy sűrűségű) pépesítő látható a 85. ábrán. A tisztítás első lépésében az előszitálásnak nagy hatása van az iszap tisztaságára. Asz ideális előszitáló rendszer tartalmaz egy „A‖ szakaszt 1.4 – 1.6 mm-es szita lyukmérettel és egy következő 0.25 – 0.35 mm-es lyukméretű második „B‖ szakaszt (86. ábra). A szitaperforáció nem az egyetlen kritérium, nagyon fontosak a folyási körülmények a szitafelületnél, a szitakosár alakja, az átlagos folyási sebesség a szita nyitott felületén, azaz a fajlagos szitaterhelés, a nyomáskülönbség, a hulladék folyási sebessége és a sziták elrendezése. Ha az ábrán bemutatott nagyon hatékony kaszkád elrendezést a második szakaszban soros előrefolyással cserélik fel –mely a beruházási költség szempontjából kedvező-, a rendszer hatásfoka jelentős mértékben csökken.


Papír újrahasznosítása és technikai feltételei 85. ábra. Sűrű pépet előállító rendszer

86. ábra. Spectro szitarendszer (kaszkád elrendezés) A másodlagos rostszuszpenzió tisztítása mind a híganyag, mind sűrűanyag tartományban lehetséges. a tisztítást osztályozó berendezésekkel végzik, melyek lehetnek: • vibrációs osztályozók melyekben a perforáció kör, vagy rés alakú (87. ábra) • hidrociklonok kúpos vagy hengeres kivitelben (88. ill. 89., 90. ábra) • függőleges centrifugál osztályozók (91. ábra) Különleges tisztító berendezésként kerül alkalmazásra az „E‖ típusú, teljesen zárt Voith injektorcella, felülről a szuszpenzióba merülő injektorokkal (92. ábra). Ezeket a soros elrendezésű flotációs cellákat flotáló gépnek is nevezik. A szűrt hulladéktúlfolyás nagy mennyisége garantálja a jó festékleválasztást és a kisméretű részecskék eltávolítását. Az injektorok a Venturi elven működnek, azaz levegőt szívnak be kompresszorok, vagy külső ventillátorok nélkül. Az injektorban a turbulencia biztosítja a légbuborékok és festékrészecskék közötti jó érintkezést, ami a sikeres leválasztás alapvető feltétele.



87. ábra.

88. ábra. Hidrociklon



89. ábra. KS tisztító A cellák közötti falak nyílásai lehetővé teszik az anyag kompenzáló átfolyását abban az esetben, ha a tényleges átfolyás kisebb az optimumnál (93. ábra). A kapacitás csökkenése fokozza ezt a belső recirkulációs áramlást, lehetővé téve, hogy az injektor állandóan optimális feltételek között üzemeljen. Ez a rendszer személyi beavatkozás és pótlólagos vezérlő elemek nélkül, teljesen önkiegyensúlyozó.

90. ábra.



91. ábra. Osztályozó berendezések a papír feldolgozásnál A flotáció napjainkban kétféle rendszerrel oldható meg (94. ábra). az egyik a kör keresztmetszetű, torony alakú, központi hablecsapolású ú.n. „CF‖ cella, a másik pedig az elliptikus keresztmetszetű csőből álló, oldalirányú hablecsapolással dolgozó „E‖ cella. A CF cella elsősorban famentes, az E cella pedig fatartalmú nyersanyagok esetén hatékony. Az eljárások technológiai hatásosságában mutatkozó különbségek a 95. ábrán láthatók. a különleges problémát okozó lézernyomtatású hulladékpapír esetén a CF cella jóval előnyösebbnek bizonyul.



92. ábra. Flotációs cella elvi működése

93. ábra. Kompenzáló anyagáram a flotációs cellánál


Papír újrahasznosítása és technikai feltételei 94. ábra. Torony- és csőcella hatékonysága

5. 6.5 A papír újrahasznosítás minőségi követelményei A papírhulladék újra feldolgozó rendszerek, mint az összes mechanikai-vegyi eljárások, egyedi modulokból, vagy technológiai egységekből állnak. Az egyes egységeknek hatékonyan kell elvégezniük faladataikat, azonban ugyanilyen lényeges, hogy harmonikusan kapcsolódjanak egymáshoz, az elrendezésük logikus legyen. Egy szokásos festékmentesítő alaprendszer technológiai egységei és kapcsolatai látható a 96. ábrán. Ez az ú.n. FMA technológia azonban nem tudja kielégíteni a festékmentesített péppel (FMP) szembeni fokozott követelményeket pl. 100 % FMP újságnyomópapírhoz való előkészítésekor. Ilyenkor különösen fontos a szennyezők kizárása, ami diszpergáló rendszer alkalmazását igényli (97. ábra). A diszpergáló rendszer az összes tapadós szennyezőket olyan kis méretre „aprítja‖, hogy azok a papírral együtt futtathatók át a papírgépen. A maradó festékrészecskék a láthatóság alá diszpergálódnak és így egyenletesen tisztának látszó papírt nyerünk. a festékmentesített pép pótlólagos fehérítése fokozza a világosságot. A diszpergálás és a peroxidos fehérítés kombinálása különösen hatékony.

95. ábra. A ma használt CF és E cellák technológiai összehasonlítása



96. ábra. Festékmentesítő alaprendszer (FMA) műveletei

97. ábra. Festékmentesítés magas minőségi követelményekhez Az anyagnak a festékmentesítő részben való kezelése a mechanikai tulajdonságokra is kedvezően hat. A festékmentesített anyag mechanikai tulajdonságainak abszolút értékei (törési hossz, repesztő szilárdság, tépő szilárdság) felülmúlják az elsődleges alapanyagból nyert papír tulajdonságát. Ugyanakkor a festékmentesítő berendezések nem gyakorolnak káros hatást a papírgép üzemére. A papír használat során fontos tulajdonságai • a húzószilárdság • a szakítószilárdság • a fényesség és • az átlátszatlanság.



98. ábra. Szakító- és húzószilárdság és a flotálási idő kapcsolata



99. ábra. Fényesség, húzószilárdság és flotálási fok összefüggése Ezen fontos tulajdonságok alakulását vizsgálva a hulladékpapír feldolgozási technológiák esetén, az tapasztalható, hogy szobahőmérsékleten 15 perces flotálás után a húzó- és szakítószilárdság hirtelen csökken, emelkedés követi és 30 perc után eléri az eredeti szintet (98. ábra). Hasonló a fényesség időbeli alakulása. A flotálási hőmérséklet változtatásának hatására a húzószilárdság 40 oC után az érték hirtelen csökken, majd 60 oC után visszanyerte eredeti értékét, azonban a papírképződés minden hibája jelentkezett utóbbi esetben (99. ábra). A papír fényesség az emelkedő flotációs hőmérséklettel növekedett, aminek oka a szálak erős duzzadása, így azok „levetik‖ magukról a festékszemcséket. Ezek azonban továbbiakban felgyűlnek és rontják a fényességet (100. ábra). Az átlátszatlanság a fényesség növekedésével csökken, fény tud áthatolni a rostok között. Az újrafeldolgozás során egyensúlyt kell teremteni az elsődleges és másodlagos rostanyagok alkalmazása között. Kísérleti körülmények között lehetséges 100 %-ban újra feldolgozott anyagból is minőségi termék előállítása, gyakorlatban azonban ennek határt szab a gazdasági kérdés, a berendezések magas ára és a termék előállítás magas energiaigénye. Ezért kijelenthető, hogy minőségi termék előállításához megfelelő arányban elsődleges rostanyag is szükséges.



100. ábra. Papír minőségi paraméterek a flotálási hőmérséklet kapcsolata A 101. ábra mutatja a festéktelenítő technológia fontos mutatóit, demonstrálva, hogy a szennyeződések tökéletes eltávolításához sokféle berendezés és technológiai lépcső kell. A további kutatás egyik fő iránya a rostanyag lebomlás kell legyen, mivel a gyártási tapasztalatok szerint a cellulózrostok visszafordíthatatlan károsodást szenvednek az újrafeldolgozásban. A másik kutatási terület a festékmentesítés. A papír újrahasznosítás lehetőségei, a fejlesztési munkák jellemzője a „nanobevonatos rost felület módosítási eljárás‖ alkalmazása: „Manapság a papírtermékek alapanyaga a primer rost helyett inkább a szekunder rostok felé, azz ipari- es mezőgazdasági hulladékok, a begyűjtött papír irányába tolódik el. Az újrahasznosított rostok rövidek, tömörek, kérgesedett, illetve sérült felülettel rendelkeznek. Fizikai tulajdonságaik jelentősen különböznek a primer rostokétól. Mindezek mellett az interfibrilláris kötésük kisebb, így gyengébb minőségű papírterméket lehet belőlük előállítani. A reciklált rostok tulajdonságainak javítását, a rost felületére adszorbeálódó polielektrolit segítségével (Poly(allylamine hydrochloride) – PAH, Poly(sodium styrenesulphonate) – PSS)próbálják javítani a Nyugat-Magyarországi Egyetemen. A rost felületének bevonását 1-50 rétegig lehet elvégezni ezekkel az elektrolitokkal. Megállapították, hogy a nagy molekula súlyú polielektrolitok jobban alkalmazkodnak a papírrostokhoz, ami nagyobb rost-rost feluleti kapcsolódáshoz vezet. A nanobevonatok kutatása során a cellulóz rostokat szilicium-dioxiddal 73 nm vastagságú rétegben borították be. A négyrétegű borítás teljesen befedte a rostok felületét es lecsökkentette a hidrogen-híd kötés kialakulását. A szilicium- dioxid mellett halloyzitot es titan-dioxidot is lehet rostok nanobevonására alkalmazni. A nanoborítás előnyei: a nedves és száraz szilárdság 35–50%-kal, a porozitás 40–50%-kal, a fehérség 4%-kal növekszik a nanobevonatos rostokat nem tartalmazó papírtermékekhez képest. Papírgyártás során 40%-ban nanoborított törmelékrostot adagolva, a készített papír szilárdsága nem változik.‖ (Csóka Levente, NyugatMagyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar).



101. ábra. Részecske méret, szűrés, papír minőség összefüggései


7. fejezet - Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei 1. 7.1 A műanyag újrahasznosítás műszaki-gazdasági környezete A modern világ fosszilis alapanyag és energiahordozó felhasználása az 1950-es évektől robbanásszerűen megnőtt (102. ábra). A szinte korlátlan növekedés már az 1976-78 közötti időszakban meghozta az ú.n. első energiaválság időszakát, melyet aztán a kőolaj felhasználásra alapozott iparágak további, rohamos fejlődése eredményeként szinte évtizedenként követték a további válságok.

102. ábra. Ásványi eredetű anyagok felhasználása A növekedés természetesen magával hozta a műanyagipar rohamos fejlődését (vagy éppen a műanyagipar rohamos fejlődése is kiváltója az ismétlődő energiaválságoknak) még akkor is, ha mint a 103. ábrán látható, az iparág az alapanyag felhasználásból csak mintegy 6 -8 %-ban veszi ki részét. A folyamatos „krizishelyzet‖ miatt is, az Európai Műanyaggyártók Szövetsége évente átfogó statisztikai elemzéseket készít a műanyagok felhasználásáról és ezen belül kiemelten kitér a műanyag hulladékok kezelésének helyzetére is (104 – 107 ábrák).


Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei

103. ábra. A kőolaj mint alapanyag felhasználási területei és arányai

104. ábra. Az EU műanyag felhasználási területei, arányai


Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei 105. ábra. A műanyag újrahasznosítás elvi lehetőségei

106. ábra. Magyarország műanyag felhasználása ágazatonként Európában egyre nagyobb mértékű a műanyaghulladék újrahasznosítása, amelyet az Európai Unió erőteljesen támogat. Az adatok szerint a vissza-forgatást végző üzemek fő hulladékforrása az ipari üzemek gyártási hulladéka; közülük 90% dolgoz fel ilyen anyagot. Mindössze 10%-uk foglalkozik mezőgazdasági műanyaghulladék hasznosításával. Kb. 30%-nál háztartási hulladékkal és elhasznált termékekből eredő hulladékkal is foglalkoznak. Természetesen a visszaforgató üzemeknek sokkal könnyebb a dolguk, ha tiszta és fajtánként elkülönített anyagokat kapnak. A vállalatok 40%-a azonban keverékkel is meg tud birkózni, 13%-uk pedig nedves, szennyezett hulladékot is képes feldolgozni. A hulladékhasznosításra vállalkozó cégek meglehetősen bizonytalan körülmények között dolgoznak. Egyik oldalról törvények és rendelkezések igyekeznek nyomást gyakorolni annak érdekében, hogy az anyagokat, mindenekelőtt a műanyagokat használat után visszavezessék a gazdaság anyagáramába. Európa legtöbb országában a központi kormányzat és a helyi vezetés is számos kezdeményezéssel támogatta azt a célkitűzést, hogy a hulladék hasznosítható része ne a szemétlerakóba kerüljön, hanem ismét termékké váljék. A műanyagfeldolgozók számára sem ördögtől való az a gondolat, hogy a drága friss granulátum helyett az olcsóbb másodnyersanyagot vásárolják meg. A másik oldalról nézve viszont az elmúlt években olyan nyomottak voltak a mű-anyagárak, hogy alig volt különbség a friss és a visszanyert anyag között. A hulladék feldolgozók különböző taktikákat alkalmaztak ilyen körülmények között, hogy talpon maradjanak. Voltak, akik kizárólag tiszta ipari hulladékkal foglalkoztak. Mások sokféle anyag, köztük műanyag visszaforgatását vállalták. Némelyek a műanyag hulladékból mint alapanyagból más alapanyagot készítettek (pl. PET palackból hőszigetelő textilipari szálpaplant).

107. ábra. Műanyag hulladékot feldolgozó üzemek Európában A 108. ábra mutatja a műanyag körforgást. A műanyag hulladékok túlnyomó hányada a kommunális szemétbe kerül, ennek a mennyiségnek csak töredéke kerül vissza a körforgásba.



108. ábra. A műanyag körforgása Ezzel szemben a kereskedelemben és az áruelosztásban keletkező hulladék jelentős hányada újrahasznosításra kerül, mivel ezek a termékek többnyire gyűjtő, vagy szállító csomagolóeszköz formájában kerülnek felhasználásra, nagy terjedelműek, kevésbé szennyezettek és fajta szerinti válogatásuk egyszerű módszerekkel megvalósítható. Az adatok és irányzatok mérleglésével arra a megállapításra juthatunk, hogy műszaki és gazdasági szempontok figyelembe vételével mechanikai eljárásokkal a műanyag hulladékok csak kis hányadát indokolt visszforgatni. Hosszabb távon a petrolkémiai és termikus újrahasznosítás lehetőségei tűnnek a legkedvezőbbnek. Magyarországon a háztartási szemétbe kerülő hasznosítható műanyag mennyisége évről-évre növekszik. A hulladékba bekerülő műanyagok nagy többsége a lerakodóhelyen „az idők végezetéig" változatlan állapotban marad, így jelentősen és tartósan növeli a hulladék mennyiségét. Kétségtelen tény, hogy világszerte, így Magyarországon is megindult egy olyan irányzat, amelynek célja a műanyag-hulladékok szelektív gyűjtésének, vala¬mint az ilyen jellegű hulladékok újrahasznosításának megoldása. A szemléleti korlátokon túl, a megvalósítást elsősorban a gazdasági lehetősé¬gek korlátozzák, miközben az újrahasznosítás során a környezetvédelem szempontjait is maximálisan figyelembe kell venni. A korszerű feldolgozási technológiák bevezetésével a termelékenység növelhe¬tő, a hulladékképződés jelentősen csökkenthető (pl. egy joghurtos pohár súlya 25 évvel ezelőtt 6, 5g volt, jelenleg 3, 5 g). 122 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei A műanyagok kis fajsúlya és terméksúlya mellett egyes országokban pl. Franciaországban falvastagságuk, ill. m2-súly csökkentése révén ma kb. 50 %-kal kevesebb műanyagot használ¬nak csomagolási egységként, mint 20 éve. A folyékony, ill. por alakú tisztítószereket már utántöltő tasakok¬ban is forgalomba hozzák (pl. Ariel, Lenor). Ezáltal akár 70 %-os megtakarítás is elérhető az azonos térfogatú palackhoz képest. Franciaországban a növényvédő szereket „zsák a zsákban" módon szerelik ki. Az elszennyeződött belső zsákot polivinil alkotókból készítik, amely vízben oldódik, a szilárdságot biztosító zsákot visszaviszik, és újra felhasználják, ha sérült újra feldolgozzák. Hasonlóan előnyös pl. tisztítószereknél a koncentrátumok forgalmazása, hiszen itt a felhasználó hígítja meg a tisztítószert, így a koncentrátum jóval kisebb térfogatú palackban forgalmazható. A másik lehetséges út, az újrahasznosítás, az értékek megtartását és a nyersanyagok jelentős megtakarítását jelenti.

2. 7.2 A műanyag újrahasznosítás lehetősége, feltételei A műanyagok újrahasznosításának lehetőségei három fő csoportba oszthatók (109. ábra): • természetes lebomlás, • mesterséges lebontás, • regenerálás.

109. ábra. A műanyaghulladékok újrahasznosításának lehetőségei A műanyag hulladékok újrahasznosításának leghosszabb útja, ha a természetes lebomlás révén keletkező anyagok növényi tápanyagként, mint mezőgazdasági eredetű műanyag alapanyagok (pl. cellulóz) nyersanyaga jelenik meg. Az ilyen jellegű kutatások két csoportra oszthatók: • az egyik a fizikai-kémiai hatásra (napfény) lebomló, • a másik a mikrobiológiai úton (talajban) lebontható műanyagok előállítására törekszik. A műanyag hulladékok újrahasznosítása mesterséges lebontással – az előbbi megoldásokkal szemben – már jelentős gazdasági előnyöket nyújt a hulladékok értékesítésének. A lebontás gyűjtőfogalmába az oldás, a depolimerizálás és a termikus krakkolás vagy más szóval pirolízis sorolható. Az oldás jól ismert eljárás, azonban a műanyaghulladékok viszonylag szűkebb körére korlátozódik. Általában a cellulóz-származékok, a metakrilátok hulladékának feldolgozásában. alkalmazzák. 123 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei A műanyag hulladékok depolimerizálásakor az összetett anyagot (polimert) tulajdonképpena különböző vegyi folyamatok eredményeként alapanyagokra, ún. monomerekre bontják. Elsősorban poliamidok, metilmetakrilátok, polisztirolok lebontására alkalmazott vegyipari eljárás. A harmadik újrahasznosítási csoportba sorolhatók a műanyag hulladékok regenerálási eljárásai (darabolás, őrlés, mosás, újrahasznosításra alkalmas anyag-előállítás). A műanyagok újrahasznosítására ma már többféle eljárást alkalmaznak. (110. ábra) Ahhoz, hogy a mechanikai hasznosítási mód gazdaságos legyen több feltétel¬nek is teljesülnie kell. Például szükséges a műanyag-hulladék szelektív gyűjtése, valamint az, hogy a begyűjtött műanyagok 30-40 g/db-nál súlyosab¬bak legyenek, ellenkező esetben annyi a hozzájuk tapadt szennyezés, hogy a begyűjtés és tisztítás nem lenne gazdaságos. Előnye ennek a feldolgozási módnak, hogy így alig keletkezik hulladék. A kémiai eljárással kis molekulájú vegyületté bontják le a polimert, majd a bomlástermékekből újra polimert gyártanak, vagy más vegyi folyamatokban használják fel őket (pl.olajfinomításban a kőolajszármazékokkal együtt vegyipari alapanyagot készítenek). Tulajdonképpen mind a mechanikai, mind a kémiai feldolgozás csak egy ideiglenes megoldást jelent, hiszen az így előállított termékekből később újra hulladék lesz, amely ismét a környezetet fogja szennyezni. A műanyag hulladékokból égetés útján történő energianyerés sokat vitatott téma. A műanyag-hulladékok nagy fűtőértékűek, a poliolefineké (43, 3 MJ/kg) majdnem annyi, mint a fűtőolajé (44 MJ/kg) és nagyobb, mint a jó minőségű széné (29 MJ/kg). A nedves hulladékok égetését (pl. kommunális hulladék) a műanyagok bizonyos részarányú jelenléte kifejezetten elősegíti, fölöslegessé téve a tüzelőolaj hozzáadását. A korszerű, környezetvédelmi feltételeknek is maradéktalanul megfelelő égető berendezések előállítása és telepítése azonban jelentős tőkebefektetést igényel. Ha ezek az égetők nem megfelelően működnek, akkor az égetés a légkör szennyezésével veszélyt jelent a környezetre. A dioxin, a furán származékok, valamint a füsttel szétszóródó nehézfémek: kadmium, cink, nikkel, ólom stb. az égető finom pernyéjével, porával leülepszik a talajra, a növényre, és a tápláléklánc révén bejut az emberi szervezetbe. A dioxin 0, 01 milliomod grammjának belégzése már tüdő és keringési rendel¬lenességet okoz, de károsítja az immun¬rendszert és a hormonháztartást is.



110. ábra. Műanyagok újrahasznosításának módszerei Az égetésen kívül a hulladék újrahasznosítása során is szennyeződik a légkör SO2, C02 és N-származékok révén. A hulladék átmosása és feldolgozása során keletkezett szennyvíz jelentős mértékben veszélyeztetheti felszíni és felszín alatti vizeinket, az ivóvíz készletet, de végső soron az egész élővilágot. Videó: Hulladékból éreték Regranulátum

3. 7.3 Műanyag hulladékok azonosítása, osztályozása Az előzőekből világosan kitűnik, hogy a műanyag-hulladékok újrahasznosítása több olyan gazdasági és környezetvédelmi problémát vet fel, amelyeknek megoldása és megnyugtató kiküszöbölése nem egyszerű feladat. Ezért mindenképpen figyelemre méltó törekvés az, hogy egyre többször kísérleteznek olyan műanyagok kifejlesztésével, gyártá¬sával, amelyek a műanyaghoz (PE, PP, PET) hozzákevert (biológiailag hozzáfér¬hető anyagok) keményítő, cellulóz adalék következtében mikrobiálisan bont-hatók, biológiailag degradálhatók. Így az ezekből készült termékek csak rövid ideig terhelik a környezetet. Lebomlásuk során anyagaik visszakerülnek a természetes anyagkörforgalomba. A vegyes műanyaghulladékok (PE, PS, PVC) esetén az osztályozás, típusazonosítás okozza a legtöbb problémát. A műanyagok típus szerinti osztályozása történhet fajsúly, villamos tulajdonságok alapján. A fajsúly szerinti osztályozás megvalósítható szárazon levegőáram segítségével vagy nedvesen víz, illetve megfelelő sűrűségű folyadék segítségével. A granulált műanyag-mint másodnyersanyag – a hagyományos műanyag


Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei feldolgozási eljárásokkal (fröccsöntés, extrudálás, sajtolás) késztermékké dolgozható fel (padlóburkoló, kábeldob, építőelem stb.). A vegyes műanyag hulladékok szétválogatását nagyban segíti a szabványos jelölés alkalmazása. Kezdetben az egymást követő nyilakból készült háromszöget, azon belül hét számot alkalmaztak megkülönböztetésre (111.ábra)

111. ábra. Hagyományos jelölőrendszer A jelenleg érvényes nemzetközi szabvány sem a háromszöget, sem az SAE négyszögben elhelyezett rövidítését nem fogadja el, hanem a „nagyobb‖ – „kisebb‖ jel között elhelyezett rövidítést alkalmazzák például a következők szerint (akrilnitril-butadién-sztirol esetén) >ABS< A rendszer további előnye, hogy polimer keverékek és ötvözők nemzetközi rendszerét használja, ahol a polimer komponensek rövidítése plusz (+) jellel van elválasztva >ABS + PC< Töltő és erősítő anyagot tartalmazó anyagnál zárójelet alkalmaznak. Pl. a poliamid 66, 25 % üvegszállal és 15 % ásványi por tartalommal: >PA 66-(GF25 + MD 15) < Azokat a termékeket, melyek két, vagy több komponenst tartalmaznak és amelyek közül egyesek közvetlenül nem látszanak, úgy jelölik, hogy először a látható anyagot azonosítják, majd ezt követi a többi komponens egymástól vesszővel elválasztva. A fő komponenst aláhúzással emelik ki. Pl.: egy három komponenses termék, ahol látható egy vékony polivinil-clorid bevonat ABS betéttel ellátott poliuretánon, a fő tömeget az ABS képviseli: PVC, PUR, ABS Újabban a válogatási rendszerek hatékonyságának növekedésével, lehetőség van vegyes műanyag hulladék hatékony szétválogatására, melyre a 112. ábra mutat egy szokásos technológiai folyamatot. A válogatás részben kézi munkaerő, másrészt különféle egyéb osztályozók (mosó, centrifuga, légosztályozó, flotálás és elektrosztatikus osztályozó) igénybevételével történik.



112. ábra. Vegyes műanyag hulladék válogatási rendszer (HDPE és PETE) Az egyik jó hatásfokkal alkalmazott osztályozó berendezésre mutat példát a 113. ábra, ahol térfogatsúly alapján történő ú.n. úsztatásos osztályozás elvének a bemutatása történik, a 114. ábrán pedig ennek a technológiai folyamatát láthatjuk.



113. ábra.



114. ábra. PET és PVC szétválasztása

4. 7.4 Műanyaghulladék hasznosító eljárások A műanyagokat kőolaj és földgáz felhasználásával állítják elő, így maguk is energiahordozók, átalakított formában. Az ásványi források kihasználására épített fűtés, közlekedés, energiaellátás a kitermelt anyagokat visszafordíthatatlanul feléli (B), a műanyag hulladék viszont fűtőanyagként is hasznosítható (C) 115. ábra. Ez utóbbi hasznosítás felfogható pazarlásként is, hiszen a műanyag hulladék elégetésére nagy energiaigényű kémiai átalakítás után (a termék felhasználása után) kerül sor. Ezért az ésszerű gazdálkodás az erőforrásokkal megkívánja a használt műanyagok bizonyos kezelések utáni ismételt használatba vételét. Igaz, hogy az újrahasznosítás is fogyaszt energiát és nyersanyagot, de lényegesen kevesebbet, mint az új műanyagok gyártása.



115. ábra. Hasznosító alrendszerek Az újrahasznosítás másik módja a természetet utánozza: a makromolekulákat (polimereket, műanyagokat) építőelemeikre bontják, (egyszerű vegyületekre, monomerekre) majd ismét felépítenek belőlük egy hasonló, vagy ugyanolyan láncot, térhálót (116.ábra)

116. ábra. Szerkezeti anyagként és nyersanyagként hasznosító alrendszerek A különböző hasznosítási módszerek termékei más- más piacokra kerülnek (csomagoló anyagok, vegyipari alapanyagok, energia) melyek szintén nem hasonlíthatók össze egymással, viszont gazdaságosan kombinálhatók a rendszer kölcsönös függésben lévő részeként (117. ábra), amely kiszolgál egy energiapiacot, egyszersmind a csomagoló műanyagok egy piaci szektorát. A két piac állandó felvevőképességét feltételezve az összehasonlító mérlegelésnek azt kell eldöntenie, hogy az elágazásnál – hasznosítás anyagban vagy energetikailag, illetve 130 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei nyersanyagként vagy szerkezeti anyagként –melyik irányba kell állítani a váltót, hogy a rendszer minél kevesebb ásványi kincset fogyasszon el.

117. ábra. Teljes rendszer: új műanyagok gyártása és a csomagolási hulladék hasznosítása Ezt a koncepciót nehézség nélkül alkalmazni lehet a légköri vagy élővízbe való kibocsátásokra, vagy a lerakóba szállított hulladékra. a módszertani különbség a termékekre alapozott ökológiai mérlegkészítéshez képest az, hogy az egyesített rendszer bizonyos környezeti paraméterekkel kapcsolatos viselkedéséből cselekvési alternatívák vezethetők le. A termelési hulladékok kezelésének egy speciális problémája a duroplaszt hulladék újrafeldolgozása. Problémát okoz, hogy az üzemen belüli hasznosítás során részben az aprító berendezések, részben az anyag viselkedése és a belőle készülő termék minőségére vonatkozó ismeretek hiányosak. Egyes ismeretek szerint már a 0.2-0.8 mm –es szemcseméretre történő aprítás is robbanásbiztos őrlőberendezést igényel. ezen kívül problémát okoz a merev duroplaszt aprításával járó erős zaj is. A gyártási hulladék és a selejt hasznosítása elvileg két úton lehetséges: • az őrlemény bedolgozása a nyersanyag előállításnál, ahol új formázó massza előállítása történik speciális tulajdonságokkal • a gyártó a termelési hulladékát feldolgozza és helyben új árut állít elő belőle A 118. ábra a gyártónál történő hasznosítást mutatja, ahol a regenerált és az új anyagot szárazon összekeverik, majd fröccsöntő gépen együttesen feldolgozzák. A feldolgozás minőségét nemcsak a felső szemcseméret határ befolyásolja, hanem sokkal inkább a szemcseméret eloszlás (119. ábra).



118. ábra. Duroplasztok üzemen belüli hasznosítása

119. ábra. Hajlítószilárdság durva és finom reciklátum bekeverésnél A reciklátum részecskék jó beágyazódása alapján a mechanikai tulajdonságok változása nem jelentős. A 10 %nál kisebb bekeverési arány esetén bekövetkezett viszonylag jelentős változás után a 10 % feletti bekeverésnél a hajlítószilárdság lényegében nem változik. a finomszemcsés reciklátum viszonylag kedvezőbb eredményt ad.



5. 7.5 A műanyag újrahasznosítás minőségi kérdései A kevert (vegyes) hulladékok feldolgozása során a kapott termékek gyenge minősége miatt szükségessé vált a kevert műanyag hulladékok petrolkémiai nyersanyaggá történő átalakítása. Az eljárás előnye, hogy a műanyagok mindegyike feldolgozható ezzel a módszerrel, és az így kapott anyagból valóban új műanyag állítható elő. Az eljárás vagy magas hőmérsékleten és nyomáson történő hidrogénezéssel, vagy inert atmoszférában légköri nyomáson történő pirolizissel (120. ábra) történhet, melynek során a műanyagok termikusan lebomlanak.

120. ábra. Vegyes hulladékok petrolkémiai anyaggá alakítása pirolizisel A következő 16. táblázatban látható az eljárás eredményeként különféle műanyagokból kapható termékösszetétel. 16. táblázat. Különféle műanyagok pirolizis termékei

A táblázat adataihoz megjegyezzük, hogy a pirolizis hőmérséklet növelésével csökken a viaszfrakció értéke, a gyors pirolizist okozó magasabb hőmérséklet miatt nagyobb mennyiségű gáz keletkezik a polimer molekulák bomlása miatt. Az autóiparban és az elektromos és elektronikai (E+E) iparban alkalmazott hőre lágyuló műanyagok újrahasznosítása kapcsán vizsgált tulajdonságok értékét kedvezően befolyásolja, hogy az egynemű hulladékforrás biztosítása kedvező feltételeket eredményez. Az e téren meghatározó nagy cégek termékeinek tartózkodási ideje a piacon viszonylag rövid, a szétszerelhetőséget kedvezően befolyásoló konstrukció az újrahasznosításnál jelentősen érezteti hatását. Ez a 17. és 18. táblázat és a 121.ábra adataiban jól látható, hangsúlyozva ezzel is a hulladékok megfelelő minőségű szétválasztásának szükségességét. 17. táblázat. A primer alapanyag (Bayblend FR 90) és 25 % reciklátumot tartalmazó (Bayblend R-FR 390) tulajdonságainak összehasonlítása



18. táblázat. Primer polipropilén és autókból visszanyert reciklátum tulajdonságainak összehasonlítása


Műanyag újrahasznosítása és technikai feltételei 121. ábra. Primer és reciklátum alapanyagból készült E+E műanyag termékek tulajdonságainak összehasonlítása Összefoglalóan a műanyag hulladékok újrahasznosítása kapcsán elmondható, hogy magas primer energiatartalma és ugyancsak magas feldolgozási energia tartalma és költsége miatt értékes anyagról van szó, melynek elsősorban alapanyagként való újrahasznosítása a hulladékgyűjtés, kezelés, előkészítés színvonalának további jelentős emelését kívánja. Ebben az esetben a reciklátum tulajdonságai a primer alapanyag tulajdonságainak lényegében megfelelnek, nincs minőségromlás. Ettől eltérő esetekben fontos, de az eredeti funkciótól távolabb eső területen történő hasznosítás lehet megoldás. Ilyen megoldásokat mutat a 122. és 123. ábra.

122. ábra. Műanyag hulladékok másodlagos hasznosítási lehetőségei



123. ábra.


8. fejezet - Gumihulladék újrahasznosítása és technikai feltételei 1. 8.1 A gumiabroncs újrahasznosítás műszakigazdasági környezete Évi 700 millió kerékköpenyt gyártanak a világon, és (a felhasználás csekély növekedésétől eltekintve) lényegében ugyanennyit használtan el is dobnak. Ezek a világ egyik legsúlyosabb hulladék elhelyezési problémáját okozzák, hiszen az újrahasznosítás aránya nagyon csekély, a gumi pedig a természetben nem bomlik le. Egy részét elégetik, például cementgyárakban, de még mindig rengeteg marad, amit csak valahogy eltemetnek vagy valahol felhalmoznak. Az elmúlt évtizedekben felhalmozódott elhasznált gumiabroncs- hulladékok nagyon súlyos környezetterhelést jelentenek. Ennek veszélyeit, illetve a hulladék újrahasznosítás jelentette előnyöket felismerve egyre szigorúbb előírások és szabályozások léptek életbe az ártalmatlanításukra és felhasználásukra vonatkozóan. Az iparilag fejlett államokban évente 9 kg hulladék gumiabroncs keletkezik lakosonként . Az Egyesült Államokban 2-3 milliárd tonnányi illegálisan lerakott hulladék gumiabroncsot tartanak számon. Ehhez mérhető az Európai Unióban található 5,5 milliárd tonna is. Hazánkban több mint 2,7 millió gépjármű fut, és évente közel 40-50 ezer tonna hulladék gumiabroncs keletkezik. A kültéri abroncstárolás legnyilvánvalóbb veszélye a rendkívül környezetszennyező tüzek kialakulása. Ha egy nagy gumiabroncshegy meggyullad, akkor azt az intenzív hő- és füstképződés miatt nagyon nehezen lehet eloltani, ha egyáltalában lehetséges az eloltás. A levegő- és talajszennyezés csak súlyosbodik, ha habbal vagy vízzel próbálják az oltást végezni. Ezért is gyakran hagyják a teljes felhalmozott gumimennyiséget kiégni. A hulladék gumik devulkanizálását Arthur Marks 1899-ben szabadalmaztatott lúgos eljárása alapján egészen a XX. század közepéig alkalmazták mindaddig, amíg a nyerskaucsuk magas ára elérte az ezüstét. Ezért a gumitermékekben az újrahasznosított kaucsuktartalom megközelítette az 50%-ot. Ez a II. világháború alatt kifejlesztett szintetikus kaucsukok megjelenésével 1960-ra 20%-ra csökkent. Az olcsó kőolaj, a szintetikus kaucsukok elterjedése a gumi-újrahasznosítás fokozatos visszaszorulásához vezetett. Amikor az 1960-as évek végén, az 1970-es évek elején a radiálgumik megjelentek, az acéltartalmú használt abroncsok őrlése, darabolása egyre nehezebbé vált. Ennek következtében a hulladék abroncsok őrlésére és újrahasznosítására meglévő régi infrastruktúra szinte teljesen használhatatlanná vált. 1995-ben a hagyományos abroncs és gumiipar már csak 2% újrahasznosított anyagot használt. A hulladék gumiabroncsok lerakásának (deponálásának) kockázatait felismerve a XX. század végétől fokozatosan szigorodtak a kezelésükre, felhasználásukra vonatkozó előírások. Jelenleg a hulladék gumiabroncsok és a belőlük előállított gumiőrlemények lerakása is tilos, előírás szerint a keletkező mennyiség legalább felét anyagában kell újrahasznosítani. Az elmúlt évtizedben elért műszaki fejlődés (pl. hatékony őrlő módszerek, új környezetbarát devulkanizáló eljárások) nagyon valószínűsítik, hogy az abroncsok újrahasznosítása jelentősen növekedni fog. A hagyományos gumiipari termékeken kívül számos új felhasználási területet találtak a használt gumiabroncsoknak.

2. 8.2 A hulladék gumiabroncs újrahasznosítási lehetőségei A hulladék gumiabroncsok kezelése, ártalmatlanítása már kezdetektől sok gondot okozott. A gumi magas ára miatt megpróbálkoztak az újrahasznosításával, de ennek mindmáig komoly nehézségei vannak. A begyűjtést, szállítást, lerakást, feldolgozást nehezíti az abroncsok nagy térfogata. A használt gumiabroncsok újra futózása rendkívül hatékony módszer (124. ábra). A személygépkocsi abroncsok egyszer, a nehéz járművek abroncsai ötször, hatszor is újra futózhatók. Ezzel az eredeti abroncsok élettartama is megtöbbszöröződik, de az újra futózásra már alkalmatlan gumiabroncsot valamilyen más módszerrel kell újrahasznosítani. 137 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Gumihulladék újrahasznosítása és technikai feltételei

124. ábra. Gumiabroncs áramlás Németországban 19. táblázat. A gumi újrahasznosítás arányai a képződő hulladék %-ában

A hulladék gumiabroncsok elégetésével energetikai hasznosítás valósul meg, amely során megszabadulnak a hulladéktól. A gumiabroncsok fűtőanyagként való hasznosítása cementművekben, mészégetőkben, papírgyárakban vagy erőművekben abban az esetben ésszerű, ha az újrahasznosítás nem jelent életképes megoldást. Általános értelemben a hulladék gumiabroncs újrahasznosítás azt jelenti, hogy a használt abroncsokat gumiőrleménnyé alakítják, eltávolítják belőle az acélt, erősítő szálakat és más szennyező komponenseket, az őrleményt pedig különböző termékek előállítására használják fel (19. táblázat). Építőipari célokra legtöbbször 25-300 mm-es hulladék gumiabroncs aprítékot használhatnak hagyományos építési anyagok, pl. út töltelék, kavics, zúzott kő vagy homok helyett.



Nyersanyagok 1. Textilipar: A korai abroncsszövetek gyapotszálból készültek. A ma használatos anyagok: • nylon; • műselyem; • poliészter; • üvegszál. 2. Gumiültetvények: A természetes alapanyagot, a gumit a Hevea fa nedvéből, a gumitejből (latex) nyerik. A fa külső kérgét átvágva, mintegy megcsapolják és a kifolyó gumitejet megalvasztják, hogy szilárd halmazállapotú legyen. A GoodYear saját ültetvényeiből nyeri az alapanyagot. 3. Vegyipar: • A szintetikus gumi alapanyaga a nyersolaj. • A keverékben található szén a nyersolaj speciális kemencékben történő égetésével áll elő, feladata a gumi szilárdságának növelése. • A keverékben megtalálhatók még más vegyipari termékek is, mint kén, műanyagok, antioxidációs anyagok stb.. 4. Vasipar: A nagy szakítószilárdsáú acéldrót a gumiabroncs merev bázisát képezi. A gumiabroncsban mind az egyes öv-rétegekben, mind a vázban, a peremben megtalálható. 5. Az acéldrót készítése: Az acéldrót készítésének első fázisa egy durva húzás, majd sárgarézzel történő bevonás, amit egy végső, finom húzás követ. A beépített acéldrót több szálból van összefonva. 6. A természetes és mesterséges gumianyagokat forgólapátos un. Banbury keverőben keverik más összetevőkkel együtt.


Gumihulladék újrahasznosítása és technikai feltételei 7. Szövetszál-gyártás: A textilszálakat összefonják, mindig csak hosszirányban vezetve. Ezt követően impregnálják (telítik) speciális cementes oldattal a tapadás növelése érdekében, majd egy GoodYear fejlesztésű hengersoron vezetik át. 8. Vágó, lapmángorló egység: Az összefonott és összeszőtt anyagot különböző szélességű lapokká vágják (a kívánt szögben). Ez képezi a gumiabroncs szilárd alapját. A gumi bevonatot, mely a textilszálakra kerül a tapadás növelésére és a környezeti ártalmak (pára, víz, levegő) bekerülésének megakadályozására alkalmazzák. 9. A textilszálakat mindkét oldalon bevonják mángorlóhengersoron való átvezetéssel. 10. Sajtolás: A futófelület, az oldalfelületek és a gumiabroncs többi része sajtolással készül, a kívánt méretre vágással együtt. 11.

Drótmángorlás: A drótszálakat lappá mángorolják össze, majd gumiréteggel vonják be.

12.

A gumibevonatos acéllapokat különböző szélességben és szögben darabolják.

13. A peremdrótokat is gumival vonják be, majd egy gyűrűn feltekerve állítják elő a végleges formájú és méretű gumiabroncs-peremet. 14.

Az egyes részgyártmányokat egyetlen gépen állítják össze abronccsá, amely még nem vulkanizált.

15. A vulkanizálás folyamata alatt a nyers gumiabroncsot nagy nyomáson és magas hőmérsékleten több fázisban alakítják. 16. Végső ellenőrzés: A vulkanizálást követően minden gumiabroncsot szigorú minőség ellenőrzésnek vetik alá. 17.

Mérlegelés

18.

Szilárdság-ellenőrzés

19.

Röntgenvizsgálat

125. ábra. A gumiabroncs gyártás technológiája A gumiabroncsipar használja fel a világ gumikompozícióinak 65%-át, így legkézenfekvőbb újrahasznosítást a gumiőrlemények új abroncsokban való felhasználása jelentheti. Ez a megoldás leginkább azokon a területeken jöhet szóba, ahol a sebesség és a teljesítmény nem kiemelt fontosságú, pl. a mezőgazdasági gépek gumiabroncsainál. Ehhez a megoldáshoz a kisebb szemcseméretű őrlemények a legkedvezőbbek. A gumiszemcsék felületének aktiválásával javítható a gumiszemcsék tapadóképessége (125. ábra). A devulkanizálás során a gumi kémiai visszaalakítását valósítják meg azáltal, hogy a térhálósított, elasztikus állapotából az eredeti plasztikus, önthető formájába alakítják vissza. A folyamat során a molekulaszerkezetben felszakítják a kénkötéseket. Ha megfelelő devulkanizáló módszert alkalmaznak, akkor a friss gumikeverékekhez sokkal több gumiőrleményt adhatnak. Ragasztó felhasználásával, sajtolással műszakilag kevésbé igényes termékek állíthatók elő gumiőrleményből, pl. istállók padozata, vasúti keresztezések burkolata, mozgatható fekvőrendőrök és tornamatracok. Játszóterek, atlétikai pályák borításához is felhasználható a gumiőrlemény. Az 1980-as évektől legintenzívebben az USA-ban vizsgálják a hulladék gumiabroncsok pirolízisének a lehetőségeit. 2007 májusában nagy nyilvánosságot kapott a CBpCarbon Industries, Inc. technológiája, amelyet a cég magyarországi üzemében sikerrel ki is próbáltak. A hulladék gumiabroncsokból előállított gumiőrlemények nagy mennyiségben való felhasználási lehetőségét jelenti az útépítési bitumenekhez való keverésük, és az így előállított gumibitumenek aszfaltkeveréshez való felhasználása. A 125. ábra a hagyományos gumigyártás technológiáját mutatja. Az ábrából látható, hogy a gumiabroncs előállításához több iparág termékei kerülnek felhasználásra. Ilyenek:



3. 8.3 A gumiabroncs újrahasznosítás technológiája A használt gumiabroncs bármilyen felhasználása során figyelembe kell venni azt a tényt, hogy ezen különféle alapanyagokból speciális technológia igénybevételével alakítható ki a termék, ami a feldolgozásnál esetenként nehézséget okozhat. A feldolgozás lehetséges céljait mutatja a 126. ábra, a 127. ábra pedig másodlagos alapanyagkén történő feldolgozásnak lehetséges termékeit.

126. ábra. Hulladék gumiabroncs lehetséges termékútjai



127. ábra. Gumiabroncs alapanyagkénti újrahasznosítás technológiája és termékei A gumihulladék csökkentésének a következő megoldásai jöhetnek számításba (20. táblázat): • a hulladék mennyiségének csökkentése a gumiabroncs tömegének csökkentése révén • a gumi élettartamának növelése • a hulladék gumiabroncs tovább használatra alkalmas állapotának biztosítása (újra futózás) • a gumihulladék alapanyagként történő újrahasznosításához szükséges technológiai fejlesztés 20.táblázat. Tendenciák a gumihulladék csökkentésben

A felhasználási területek arányai a 128. ábrán láthatók.



128. ábra. Gumiabroncs hulladék újrahasznosítási területei és arányai Gumihulladék (gumiőrlemény) alapanyagként való felhasználásának lehetséges technológiái A feldolgozás során fontos tudni a feldolgozandó termék összetételt és az alkotók egymáshoz való kapcsolatát, illetve a kapcsolat megszüntetésének lehetőségét. Az abroncsokat szinte valamennyi gyártó azonos alapanyagok azonos arányú alkalmazásával állítja elő. Lényeges eltérés a felhasznált acélmennyiség tekintetében van (a személygépkocsiknál kb. 18 %, haszonjárművek abroncsainál kb. 25 %. (A személygépkocsiknál szokásos összetételt mutatja a 21. táblázat). A gumiabroncsból pirolizis, hidrálás, magas hőmérsékleten való elgázosítás útján olaj, gáz és korom nyerhető, mivel az abroncsokat felépítő nyersanyagok 70 %-ban szén és szénhidrogén vegyületekből állnak. A pirolizis során egyik legfontosabb szempont a korom visszanyerése, mely az új abroncs gyártásának nagyon fontos eleme. Azonban az így visszanyert korom minősége nem elégíti ki teljesen a követelményeket. 21. táblázat. A gumiabroncsba épített anyagok részaránya

A járműiparban többféle korom használatos. A legfinomabb az ASTM szerinti N110, a legdurvább pedig az N774 (22. táblázat). A koromszemcsék nagyjából gömb alakúak és általában összetapadt állapotban (aggregátum) vannak, a „Van der Waals‖ erők tartják össze őket. erősítő tulajdonságukat meghatározó egyik fő jellemzőjük az aggregát mérete és alakja, közöttük igen nagy különbségek lehetnek. A legjobb minőségűből a futófelület teteje, a gyengébbekből a köpeny és oldalfala, a leggyengébbekből pedig a kisérőszövet készül, ezért a használt gumiból (a futófelületen elkopott jó minőségű korom miatt) kisebb az első osztályú korom kihozatala. Nagy nyomáson és magas hőmérsékleten való hidrálással szintetikus olaj állítható elő, mely megfelelő finomítás után alkalmas benzin, fűtőolaj, vagy kenőanyag előállítására. Ennek azonban előfeltétele a gumihulladéknak minden fémhulladéktól való megtisztítása, ami igen költséges eljárás. 22. táblázat. Gumierősítő korom jellemzői



Gumiőrlemény előállításának technológiai megoldásai, energiamérlegük

129. ábra. Gumihulladék tipikus mechanikus aprítási folyamata A használt gumiabroncsokat különféle megoldással bonthatjuk alkotó elemeikre, illetve hasznosíthatjuk egyéb formában. Ilyenek: • mechanikai feldolgozás (129 - 130. ábra) • pirolizis, vagy hőbontás • kriogén őrlés (131. ábra) • termikus hasznosítás (energianyerés) A szerkezeti anyagként való hasznosítás a hagyományos mechanikai módszerekkel felaprított és tisztított gumilisztnek az új gumikeverékben való felhasználása minőségi miatt csak kis arányban történhet. A mechanikai feldolgozás során a hagyományos őrlőkkel előállítható őrlemény tulajdonságainak javítására alkalmazzák az. ú.n. nyíró-extrudáló poritást, mely jelentősen eltér a hagyományos őrléstől. Az eljárás eleme egy ikertárcsás extruder, mely nagy nyíróerővel és nyomással finom, egyenletes, jó minőségű port állít elő a kiinduló 0.6 cm-es elődarabolt anyagból. Mechanó-kémiainak is nevezik az eljárást, mert a mechanikai műveletek során a gumiban kémiai folyamatok is végbemennek, a kötések egy része megszakad. 144 Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Gumihulladék újrahasznosítása és technikai feltételei Az új abroncsok gyártásánál felhasznált korom visszanyerésének egyik lehetséges módja a pirolizis. Az ily módon kapott szintetikus olaj minősége megfelelő finomítás után alkalmas volt benzin, fűtőolaj vagy kenőanyag előállítására. Ennek azonban előfeltétele az őrleménynek minden fémhulladéktól való mentesítése, megtisztítása. Ez rendkívül költséges eljárás alkalmazását teszi szükségessé.

130. ábra. Mechanikus őrlés és osztályozás technológiai folyamata A kriogén őrlés során az első lépés egy mechanikai eszközökkel végzett finomőrlés. Az őrleményt ezután folyékony nitrogénben lehűtik, majd a „fagyasztott gumit‖ lapátos malmon vezetik keresztül. A végterméket a részecskeméret szerint osztályozzák és vagy ebben a formában felhasználják, vagy tovább csökkentik a szemcseméretet például nedves őrléssel.

131. ábra. Kriogén őrlés technológiai folyamata



132. ábra. Fajlagos nitrogén felhasználás-szemcseméret A kriogén őrlés során keletkező termék felülete sima. Az őrlés során hő gyakorlatilag nem képződik, ezért a gumi kevésbé bomlik le. A textil és acél alkotórész felszabadul, magas kitermelési % -ú, hasznosítható terméket és kis gumiveszteséget eredményez. (132. ábra) A folyékony nitrogén ára az utóbbi időben jelentősen csökkent, ezért a kriogén módon őrölt gumi versenyképes a környezeti körülmények közötti, hagyományos őrlésű termékkel. A következő 133 -136 ábrákon a különféle technológiát alkalmazó eljárások energia, anyag és hulladékmérlegét láthatjuk.

133. ábra. Mechanikai őrlés anyag és energiamérlege



134. ábra. Kriogén eljárás anyag és energiamérlege

135. ábra. Pirolizis eljárás anyag és energiamérlege



136. ábra. Termikus hasznosítás anyag és energimérlege Az ábrák adatai alapján látható, hogy a rendszerek hatásfoka és maradék anyag értéke 1 t/h feldolgozott anyagra vonatkoztatva a következő:

Gumiőrlemény felhasználása gumibeton előállítására A hulladék gumiabroncsból előállított gumiapríték bitumenhez keverését és az így előállított kötőanyag alkalmazását már az 1920-as években is alkalmazták (137. ábra). A gumiőrlemény bitumenhez való keverése és szélesebb körű útépítési alkalmazása és elterjedése az amerikai Charles McDonald nevéhez köthető, aki az 1960-as években kezdte kísérleteit gumibitumenek előállítására. A gumibitumen definíciószerűen gumiabroncsból származó őrlemény és bitumen összekeverésével előállított olyan termék, amelynek előállításához a végtermékre vonatkoztatva legalább 15% gumiőrleményt használtak fel. A gumiőrlemények felhasználásával előállított gumibitumenek útépítési alkalmazása sokkal többet jelent egyszerű hulladékújrahasznosítási megoldásnál. A gumibitumenek útépítési alkalmazása során bebizonyosodott, hogy a gumibitumen kötőanyaggal épített aszfalt utak minősége és tartóssága lényegesen jobb volt, mint a normál bitumenekkel épített utaké. Továbbá ezek repedezettsége és fenntartási költsége lényegesen kisebb, mint a hagyományos bitumennel épített aszfalt utak esetében (138. ábra).



137. ábra. Repedezett útfelület hagyományos bitumennel épített út esetén Legfontosabb előnyként a hosszabb élettartamot, kisebb életciklus költséget, szélesebb alkalmazhatósági hőmérséklet-intervallumot, zajcsökkentő hatást és a kisebb deformálódást szokták kiemelni. Szemben a kimondottan bitumenmódosítási célra előállított polimerekkel (pl. etilén-vinil-acetát, sztirol-butadién-sztirol, blokk-kopolimer) a gumiőrlemény alkalmazása lényegesen olcsóbb volt, viszont a gumibitumen minőségileg elérte, sőt egyes paraméterek tekintetében (pl. hideg oldali viselkedés, fáradás) felül is múlta a drága, polimerekkel módosított bitumenekét. A gumibitumenek útépítési alkalmazása még ma is az Egyesült Államokban a legelterjedtebb, de Ázsiában és Európában, elsősorban Spanyolországban és Portugáliában is felismerték már a gumibitumenek, illetve a felhasználásukkal előállított aszfalt utak nyújtotta előnyöket.

138. ábra. Bitumen és gumibitumen felhasználásával előállított utak repedezettsége a) és fenntartási költsége b) az építéstől eltelt idő függvényében Gumiőrlemények aszfaltútépítéshez való felhasználására két fő eljárástípust ismertettek a szakirodalomban. A száraz eljárás során a gumiszemcséket először a kőzettel majd forró bitumennel keverik össze. A nedves eljárással viszont a gumiőrleményt először a forró bitumennel keverik össze, mert így jobban ki lehet használni a gumiban lévő értékes polimerek kedvező tulajdonságmódosító hatását. A nedves eljárással előállított gumibitumen továbbfejlesztésének következő lépcsőjét a kémiailag módosított, illetve a kémiailag stabilizált gumibitumenek jelentették. A kémiailag módosított gumibitumenek előállítása során vagy a gumiőrlemény felületét változtatják meg valami valamilyen vegyi kezelés során mielőtt a bitumennel érintkeztetik, vagy pedig a gumibitumen előállítása során


Gumihulladék újrahasznosítása és technikai feltételei valamilyen speciális vegyi anyagot is alkalmaznak. Mindkét módszernek az a célja, hogy javítsa a gumibitumen rendszer kompatibilitását, növelje a gumiőrlemény ülepedéssel szembeni ellenállását. 1999 augusztusában jelentették be a (volt brit) nemzetközösségi kutatási szervezet, a Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) ausztráliai intézetének kutatói, hogy megoldották a kerékköpenyből készített gumiőrlemény olyan felületkezelését, amely azt alkalmassá teszi más anyagokkal való elegyítésre. A közölt eredmények alapjána felületkezelt gumiőrleményből sikeresen készítettek akrilnitril– butadién–sztirol (ABS) műanyag eleggyel kompozitot. Az ilyen kompozit számos célra felhasználható, például készíthető belőle cipőtalp, autóalkatrészek, új kerékgumi, tömör gumikerék, tetőfedőanyag, épületszigetelés, ablakkeret, különbözõ konténerek, szállítószalag. Még 1996-ban ötletes módot talált a használt gumiabroncsok hasznos eltemetésére az Arizonai Egyetem egy nyugdíjas professzora. Patakokhoz, kisebb folyókhoz (a korábban használt tiszta földgát helyett) használt gumiabroncsok, kő és föld keverékéből tervezett völgyzárógátat. Egy ilyen gát hatalmas mennyiségű hulladék kerékköpenyt tud magába fogadni, a gumiból pedig (bár szabadon hagyva — főleg gyúlékonysága miatt — veszélyes hulladéknak számít) nem mosódnak ki káros anyagok az így felduzzasztott vízfolyás vizébe. A hétköznapi emberek számára a használt gumiabroncs értéktelen hulladék. Pedig a belőle készült őrlemény felhasználási területe széles körű. Rugalmassága, kopásállósága és csúszásmentes tulajdonsága kerékpárutak, belső utak, játszótéri és sportpályaburkolatok elkészítésére egyaránt alkalmassá teszi (139. ábra).

139. ábra. Gumiőrleményből készített különféle felületek Magyarországon jelenleg mintegy 45–50 ezer tonna mennyiségű hulladék gumiabroncs hasznosítása nincs megoldva. Pedig a nyugati országokban már régóta ismerik az újrafelhasználása lehetőségeit, és alkalmazzák is. Az elkészült gumiőrleményt kezdetben külföldre szállították regenerálásra, s ennek során a partnercégeknél – az angliai LCC-nél, valamint a német Kraiburg városbeli Bad Berleburgnál – a műszaki technológiát is sikerült elsajátítani. A feldolgozás finom őrleménnyé rendkívül energiaigényes, és az elhasználódott gumiabroncsok begyűjtésének megszervezése, tárolása is igen költséges. Azt, hogy az őrlemény felhasználható az útépítésnél alkalmazott gumibitumen gyártásához, a bécsi központú Chemolwien cégnél már több évtizede jól ismerték. Az ottani tapasztalatok alapján indult el ennek az anyagnak a hazai gyártása, kb. 10–12 éve. A gumibitument, bár kiváló bár kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, Magyarországon csak néhány útépítésnél alkalmazták. Egyike például a 6-os út Dunaújváros előtti része, valamint az Üllő és Ócsa közötti 20 kilométeres útszakasz, és az óbudai elkerülő út, a beruházások kivitelezője pedig a Betonútépítő Rt. volt. Bizonyítottan nemcsak kiváló zajcsökkentő hatású, energiatakarékos, de kopásálló is. Felhasználása ennek ellenére az utóbbi 2-3 évben visszaesett. Pedig a gumibitumen alkalmazási területe külföldön igen széles körű. Kiválóan alkalmas építőipari szigetelőanyagként, például pince- vagy tetőszigetelésnél, kocsi beállók, parkolók, valamint állattartóhelyek, például istállók alapzatára. Ez utóbbi esetben 2–6 cm vastag rétegben terítik a helyiség padlójára. Nemcsak higiénikus, könnyen tisztán tartható, de alkalmazásával jelentős, akár 80 százalékos alom-megtakarítás is elérhető.



Szobor használt gumiabroncsból Emellett kültéri területek, például játszóterek burkolásához is kiváló: biztonságos, nem okoz sérülést, ha elesik az ott játszó gyermek. A belőle készült gumitéglák uszodák, medencék, focipályák, teniszpályák burkolatainak esztétikus és balesetmentes szegélyezésére, a színezhető gumi burkolólapok pedig – mivel nem csúsznak – a sétálóutcákban díszburkolatnak is kiválóak. A burkolólapok színét a gyártáskor használt poliuretán kötőanyag színe határozza meg. Ez lehet vörös, zöld, kék, sárga, bézs, szürke és fekete. A gumiőrleménnyel készült burkolólapok csúszásmentessége, színtartóssága mellett további jó tulajdonsága, hogy kopásállók, hosszú élettartamúak és rugalmas felületet biztosítanak. A gumiőrleményt a cementiparban is alkalmazzák a cement gyártásához, az olaj és a gáz helyettesítésére. Az égetésével nyert energia előállítása ugyanis jóval költségkímélőbb. Újabb, széles körű alkalmazási területe pedig a vízvédelem lehet, ahol a hullámtörés megakadályozására már bizonyítottan megfelel.


Felhasznált és ajánlott irodalom 1. 2000. évi XLIII. törvény a hulladékgazdálkodásról 2. A 6. Környezetvédelmi Akcióprogram. Javaslat az Európai Parlament és a Tanács határozatára. Kézirat (2001) pp. 49-55. 3. A helyzet. Alapadatok a magyar kommunális szilárd hulladékokról és azok kezeléséről (az Euroconsult által a PHARE-701/91 sz. project keretében összeállított felmérés lapján). (1995) In.: Hulladék I/1. pp. I-II. 4. Bándi Gyula - Faragó Tibor - Lakosné Horváth Alojzia (1994): Nemzetközi környezetvédelmi es természetvédelmi egyezmények. KTM Környezetvédelmi Hivatal, Bp. pp.45-46. 5. Barótfi István (összeáll., 1998): A biomassza energetikai hasznosítása. Energia Gazdálkodási Kézikönyv 9. Energia Központ Kht., Bp. pp. 13-63. 6. Barótfi István (szerk): Környezettechnika, Mezőgazdasági Kiadó, 2000 7. Bese Erzsébet - Pólay István (1993): Budapest hulladékgazdálkodása. In.: Környezet es Fejlődés III./10-12. pp.24-32. 8. Bödecs Barna (2000): Mi lesz a csomagolóeszközök termékdíjának sorsa? In: Kukabuvár VI./4. 9. Braun, Christian (1992): Hulladék. Arge Umwelterzieherung, Bécs. pp.1-4. 10. Clancy, Eugene et al. (1998): Az Európai Unió es a környezetvédelem. Fejezetek az Európai Unió környezet politikáiból. Magyar Természetvédők Szövetsége, Bp. pp. 60. 11. Dr. Faitli József (szerk):Települési szilárd hulladékok összetételének vizsgálata, Tanulmány, Miskolc, 2006 12.

Dr. Vámos György: Papíripari kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó, 1980

13.

Energy from Waste Plants, ISWA 1994

14.

Environmental Action Programme. Office for Official Publications of the EC, Luxembourg pp.69- 73.

15.

Fehér gyula: Települési hulladékok eltávolítása és hasznosítása, Műszaki Könyvkiadó, 1977

16.

FKF Zrt: A Magyarországi hulladék összetétel alakulása, vizsgálati tapasztalatok, 2008 Szombathely

17.

Förstner, Ulrich (1993): Környezetvédelmi technika. Springer Hungarica, Bp. pp.289-371.

18.

Hilger Miklós: Cementgyártás, hulladékhasznosítás, Építôanyag 53. évf. 2001. 4. szám

19. Koltainé dr. Pfeiffer Zsuzsanna (1993): A települési hulladék es kezelése. In.: Környezet es Fejlődés III/10-12. pp.69-73. 20.

Környezetpolitikai vizsgálatok. Magyarország (2000) OECD pp. 30-31, 101-113, 210-211.

21.

Láng István (főszerk., 1993): Környezetvédelmi lexikon I-II. Akadémiai Kiadó, Bp.

22.

Lukács Pál (2001): Gépjárművek újrahasznosítása. In: Átfogó I/1. pp.30-35.

23.

Mohácsi Csilla-Lévai Tibor: Környezettechnika I., Környezetgazdálkodási Intézet, 2001

24.

Munkácsy Béla (1995): Szelektív hulladékgyűjtés Magyarországon. In.: Hulladék I/1. pp. III-V.

25. Nagy György: A települési hulladék kezelésének jellemző költségviszonyai, a szolgáltatás, gazdasági összefüggései a közszolgáltatók szemszögéből, Tanulmány,Köztisztasági Egyesülés,2010 26.

Nemzeti környezetvédelmi program 1996. A környezet állapota Magyarországon. KTM, Bp. pp.88-92. clii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Felhasznált és ajánlott irodalom

27.

Paul H. King – Rolf Eliassen:Integrated Solid Waste Management, McGraw-Hill Inc.1993

28.

Recovery of Materials and Energy from Waste Tyres, ISWA 1995

29.

Recycling of Paper and Cardboard, ISWA 1996, Edited by P.S. and J. Jerlang

30.

Rohstoff Rundschau: Der Altpapiereinsatz ist noch steigerbar. 1994

31.

Vermes László:Hulladékgazdálkodás, hulladék hasznosítás, Mezőgazda Kiadó, 2005

32.

Wieringa, Keimpe (ed.): Environment in the EU 1995. Report for the Review of the Fifth

Ajánlott internetes anyagok: Temikus hasznosításhoz, videó Képek a hulladék témakörben Műanyag hasznosításhoz Hasznosítási folyamatok Diákoknak Műanyag hasznosítás témához Aprítók, video Autó bontás, video Újrahasznosítás, termékek Cégek az újrahasznosítás témában Elektromos kábel ujrahasznosítás, videó Videok Termikus hasznosításhoz Műanyag újrahasznosításhoz, videó Osztályozók, animáció

cliii Created by XMLmind XSL-FO Converter.

Újrahasznosítási ismeretek Dr. Nagy, Béla

Recommend Documents