REPUBLIKA SRBIJA
UNIVERZITET U NIŠU
TEHNOLOŠKI FAKULTET U LESKOVCU
Bratimir Nešić
Indeks 42/2010
Student doktorskih studija
Smer: Tehnološko inženjerstvo
Predmet: Metodologija naučno-istraživačkog rada
ČVRSTI KOMUNALNI OTPAD
Seminarski rad
Predmetni nastavnik:
Dr Sandra Konstantinović
Leskovac, 2011.
1
1.
UVOD
Prema međunarodnom standard ISO 14000, pod otpadom se podrazumevaju materijali,
energija, proizvodi ili nus-proizvodi koji se odbacuju u životnu sredinu kao krajnje
odlagalište i mogu biti izvor sekundarnih sirovina. Korišćenjem čvrstog komunalnog otpada
može se dobiti značajna masa sekundarnih sirovina i energije.
U ovom radu su prikazane projektne eksploatacione i tehno-ekonomske karakteristike
čvrstog komunalnog otpada, termičkih i bioloških postupaka u procesu upravljanja
otpadom i postupaka prečišćavanja dimnih gasova i otpadnih voda nastalih u procesima
prerade otpada.
3
Primera radi, maseni udeo krupnijeg otpada u Austriji prosečno iznosi 7,2% a samo u
Beču 0,7% [26].
U zavisnosti od morfološkog sastava, udela vlage i mineralnih komponenata menja se i
gustina komunalnog i industrijskog otpada varirajući od 100 do 1200 kg/m
3
. Gustina
ukupnog čvrstog komunalnog otpada iznosi 100 – 300 kg/m
3
i znatno je niža od gustine
njegovih komponenata (drvo 530 kg/m
3
, staklo 3200 kg/m
3
). Niže vrednosti gustine su
karakteristične za čvrsti komunalni otpad iz urbanih sredina (stambene i komereijalne
četvrti), a veće iz delova grada gde je zastupljena individualna gradnja. Na veću gustinu u
ovim delovima grada utiče udeo mineralnih komponenata (pepela) s obzirom na
individualno grejanje i povećan udeo kamena i prašine kao posledica uređenja i čišćenja
dvorišta.
Na gustinu otpada utiče i način sakupljanja i transporta, pa čvrsti komunalni otpad sabijen
u vozilima za transport ima gustinu od 180 do 450 kg/m
3
a dobro sabijen otpad pri
deponovanju i do 750 kg/m
3
. Gustina otpada zavisi i od veličine grada, tj. od broja
stanovnika [12]. Veća gustina u gradovima sa manjim brojem stanovnika je posledica veće
zastupljenosti individualnih porodičnih kuća u odnosu na stambene blokove u većim
gradovima.
Ako se čvrsti komunalni otpad koristi kao gorivo ili se reciklira primenom tehnologije
kompostiranja, neophodno je poznavati sledeće karakteristike:
Rezultate tehničke analize:
o
Maseni udeo vlage;
o
Maseni udeo isparljivih komponenata;
o
Maseni udeo nesagorelih komponenata;
o
Maseni udeo fiksnog ugljenika.
Vrednost temperature topljenja pepela;
Rezultate elementame analize:
o
Maseni udeo ugljenika;
o
Maseni udeo kiseonika;
o
Maseni udeo vodonika;
o
Maseni udeo azota;
o
Maseni udeo sumpora;
o
Maseni udeo pepela (mineralnih komponenata);
o
Maseni udeo vlage.
Vrednost donje toplotne moći.
Vlage u čvrstom komunalnom otpadu ima najviše u jesenjem period s obzirom da je tada
najviši udeo organskih komponenata (otpaci od hrane itd.). U zimskom i prolećnom
periodu maseni udeo vlage je približno 30% a u letnjem i jesenjem periodu oko 50%.
Mineralne komponente (nesagorljive komponente i pepeo) prvenstveno potiču od staklenih
i metalnih komponenata, kao i od čišćenja ulica i pepela od sagorevanja goriva u
individualnim kotlarnicama. Prisustvo mineralnih komponenata je nepoželjno u otpadu jer
predstavlja balast. Mineralne komponente smanjuju maseni udeo gorivih komponenata a
time i ukupnu toplotnu moć. Prilikom sagorevanja otpada, u zavisnosti od sastava
mineralnih komponenata, tj. temperature topljenja moguće je njihovo razlaganje i topljenje.
Omekšane i istopljene mineralne komponente otežavaju proces sagorevanja u sloju s
obzirom da onemogućavaju dovod i ravnomemu raspodelu vazduha za sagorevanje.
Određeni problem se javljaju i pri transport stvorene šljake jer šljaci može ostati i određeni
4
deo nesagorelih komponenata [13]. Maseni udeli vlage i pepela u nekim komponentama
čvrstog komunalnog otpada prikazani su u tabeli 1.
Tabela 1. Maseni udeo vlage i pepela u čvrstom komunalnom otpadu
(srednje vrednosti masenih udela u %) [10, 20]
Komponente nesabijenog čvrstog komunalnog otpada
Vlaga
Pepeo
Mešani ostaci hrane
70
5
Papir
6
1,2 – 22,5
Veštački materijali
2
0,5 – 4,4
Tekstilni materijali
10
6,5
Koža
10
9,0
Staklo
2
96 – 99+
Konzerve
3
94 – 99+
Obojeni metali
2
94 – 99+
Komponente sabijenog čvrstog komunalnog otpada
Vlaga
Pepeo
U kamionima za sakupljanje
20
Nema podataka
Na deponijama (prirodno sabijeni otpad)
30
Nema podataka
Na deponijama (otpad sabijan mehanizacijom za sabijanje)
30
Nema podataka
Komercijalni otpad
12
Do 70
Osim poznavanja udela vlage i pepela, veoma je važno poznavati i udeo isparljivih i
neisparljivih komponenata s obzirom na to da ove komponente daju jasnu sliku o
ponašanju otpada u procesu sagorevanja. Isparljive komponente sadrže i gorive i negorive
komponente. Pri zagrevanju otpada, prvo isparava gruba i higroskopna vlaga (čine
negorivi deo isparljivih komponenata) a zatim sa porastom temperature, počinje proces
devolatilizacije. Pri devolatilizaciji se otpad razlaže na gorive gasovite komponente koje
sagorevaju iznad sloja otpada (u ložišnom prostoru) i na čvrsti ostatak. Čvrsti ostatak
sadrži mineralne komponente i gorivi deo koji sagoreva.
Dosadašnjim istraživanjima je utvrđeno da je vrednost toplotne moći čvrstog komunalnog
otpada a posebno industrijskog otpada, u mnogim slučajevima veća od toplotne moći
niskokaloričnih goriva koja se danas koriste u termoenergetskim postrojenjima. Zbog ovog
ali i brojnih drugih razloga, čvrsti komunalni otpad se može tretirati i koristiti kao gorivo.
Drugo je pitanje što je neefikasno sagorevati čvrsti komunalni otpad u celini bez izdvajanja
vrednih materijala (sekundarnih sirovina ili reciklabilnih materijala).
Osnovni nosioci toplote unutar mase čvrstog komunalnog otpada su hartija, čija je donja
toplotna moć približno 18000 kJ/kg, plastični (veštački) materijali (40000 kJ/kg) i
otpaci od ishrane (19000 kJ/kg). Međutim, vlaga u otpacima hrane isparava tokom
procesa sagorevanja i time smanjuje ukupnu potencijalno oslobođenu količinu
toplote. Isparavanje vlage zahteva toplotu od 2500 kJ/kg, što znači da pri
sagorevanju smeća sa udelom vlage od 50% toplotni gubitak iznosi 1250 kJ/kg
otpada [23,24]. Iako udeo vlage i pepela može varirati (povećavati ili smanjivati), zbog
povećanog udela papira i plastičnih (veštačkih) materijala (sagorljive komponente)
toplotna moć stalno raste [23,24]. Porast toplotne moći nije konstantan, ali prosečno
iznosi približno 200 kJ/kg godišnje. Ove promene se značajno odražavaju pri
projektovanju postrojenja za sagorevanje otpada (tabela 2.) [24].
6
3.
UPRAVLJANJE ČVRSTIM KOMUNALNIM OTPADOM
Analize su pokazale da efikasno iskorišćenje otpada može značajno smanjiti potrebe
za primarnim sirovinama i energentima, uz istovremenu uštedu životnog prostora i
zaštitu životne sredine. U sistemu upravljanja otpadom može se prepoznati šest
funkcionalnih elemenata prikazanih na slici 1 [20].
Razmatranje svakog elementa posebno omogućava:
identifikaciju fundamentalnih aspekata uzajamnih veza između elemenata
sistema i
utvrđivanje neophodnih parametara (masa, maseni i zapreminski protok,
zapremina, nasipna gustina, morfološki, elementarni i frakcioni sastav i dr.) koji
omogućavaju inženjerima komparaciju, analizu i izbor (evaluaciju) pojedinih ili
kompleksnih sistema za tretman otpada.
Slika 1. - Elementi sistema upravljanja čvrstim komunalnim otpadom [20]
Nastajanje otpada
je faza u kojoj određeni materijal prestane da služi svojoj svrsi i
postane balast korisniku.
Privremeno odlaganje
je faza odbacivanja korišćenog
materijala, koja se sastoji od rukovanja, odlaganja i eventualne prerade (sortiranje ili
neka druga operacija na mestu nastajanja).
Sakupljanje
predstavija operaciju u kojoj
nadležne službe ili sami građani odnose privremeno odloženi otpad na dalju preradu
ili konačno odlaganje.
Prerada
je najsloženija operacija sistema i sastoji se od
sortiranja, pripreme, prerade (recikliranja) i ponovnog korišćenja.
Konačno odlaganje
je poslednja faza sistema, pri čemu se može odlagati ostatak od prerade ili početni
otpad. Konačno odlaganje podrazumeva i eventualnu eksploataciju odloženog otpada
(deponijski gas).
Danas se u svetu koristi nekoliko postupaka za uklanjanje i iskorišćenje otpada, čiji
se udeo menja iz godine u godinu u korist postupaka recikliranja ali su termički
postupci i dalje veoma zastupIjeni [26].
3.1 Osnove recikliranja
Nastao i sakupIjen otpad se dalje može ukloniti, pri čemu postupci uklanjanja otpada
treba da obezbede optimalnu zaštitu životne sredine, kako sa aspekta kruženja
materijala u prirodi, tako i sa aspekta zagađenja sredine.
NASTAJANJE OTPADA
PRIVREMENO ODLAGANJE
SAKUPLJANJE
TRANSFER I TRANSPORT
PRERADA I KORIŠĆENJE
KONAČNO ODLAGANJE
