OTPAD OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE

Transcript

1 List:1 OTPAD OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE Otpad - je svaka tvar koja ima svojstva zbog kojih se vlasnik mora ili želi riješiti. Nastaje kao rezultat raznih ljudskih aktivnosti: u domaćinstvima, u raznim privrednim djelatnostima te posebno u industriji. Komunalni otpad je kruti otpad koji nastaje u stambenim naseljima, a uključuje smeće iz domaćinstava, industrije i obrtništva, vrtni i tržišni otpad, razni komadni otpad, grañevinski otpad, ostatke od obrade komunalnih otpadnih voda. U principu, komunalni otpad spada u nadležnost komunalnih poduzeća. Gospodarenje otpadom ekonomski i ekološki razumno upravljanje otpadom tijekom njegova nastanka, sakupljanja, transporta, iskorištavanja i obrade do konačna odlaganja, a sve u skladu s pripadajućom i važećom zakonskom regulativom. Obrada otpada niz postupaka pomoću kojih se mijenjaju fizikalna, kemijska ili biološka svojsva otpada u cilju dobivanja sekundarnih sirovina, energije ili tvari prikladnih za konačno odlaganje. Priprema otpada razni procesi predobrade radi postignuća odreñenih svojstava potrebnih za daljnju obradu i korištenje (usitnajvanje, odvajanje, sušenje, kompaktiraje, homogeniziranje i sl.) Biootpad biološki razgradiv organski dio komunalna otpada (vrtni, kuhinjski i slično). Odvojeno sakupljanje otpada (recikliranje) organizirani sustav s kojim se na mjestu nastanka otpada vrši odvajanje i sakupljanje korisnih tvari u cilju njihova ponovna korištenja.

2 List:2 PODJELA OTPADA Prema mjestu nastajanja (porijeklu): Komunalni otpad - razni kućni otpad (smeće, kućni komadni otpad) - vrtni otpad - tržnički otpad - kancelarijski otpad - otpad s javnih površina (smeće) Tehnološki otpad - otpad iz raznih industrijskih pogona - otpad iz raznih uslužnih i obrtničkih djelatnosti Bolnički otpad Poljoprivredni i stočarski otpad Grañevinski otpad Rudarski otpad Specijalni (posebni) otpad - radioaktivni otpad - eksplozivni otpad

3 List:3 Prema svojstvima: Inertni otpad - ne sadrži ili sadrži vrlo malo tvari koje podliježu fizikalnoj, kemijskoj i biološkoj razgradnji; - ne ugrožava okoliš. Opasni otpad - ima jedno od svojstava: eksplozivnost, zapaljivost, reaktivnost, toksičnost, nagrizanje, nadražljivost, infektivnost, karcinogenost, mutagenost, svojstvo ispuštanja otrovnih plinova kemijskom reakcijom ili biološkom razgradnjom. Prema mogućnosti transformiranja u okolišu Materijali koji su biološki transformabilni - organski dio otpada (papir, karton, hrana) Materijali koji su kemijski transformabilni - metalni dijelovi i neki kemijski proizvodi koji se u okolišu mogu transformirati procesom oksidacije (priroda degradira materijale, ali je proces veoma spor) Materijali koji su fizički transformabilni - staklo, keramika, šljaka (proces je vrlo spor i zbiva se pod djelovanjem atmosferskih utjecaja: kiša, vjetar, sunce Materijali koji nisu transformabilni - plastika koja nije biorazgradiva

4 List:4 UTJECAJI OTPADA NA OKOLIŠ (BIOSFERU)

5 List:5 ŠTETNI UTJECAJI KOMUNALNA OTPADA NA LJUDSKI ORGANIZAM - ZDRAVLJE Nepravilno postupanje s krutim komunalnim otpadom ima direktne štetne utjecaje na ljudsko zdravlje: Nekontrolirana fermentacija otpada stvara pogodnu hranjivu podlogu i stanište za nastajanje i rast raznih bakterija; Insekti, glodavci i neke ptičje vrste postaju pogodni prijenosnici raznih infektivnih bolesti; Komunalni otad može sadržavati razne patogene (uzročnike bolesti) koji ulaze u ljudski organizam i izazivaju neželjene posljedice. Mogući načini unosa patogena u ljudski organizam ZRAK KOŽA RUKE INSEKTI KOMPOST AEROSOLI USTA HRANA UDISANJE OZLJEDE PREHRANA

6 List:6 PORIJEKLO I VRSTA OTPADA Za pravilo planiranje, obradu i odlaganje otpada potrebno je poznavati njegovo prijeklo, vrstu i sastav. Porijeklo i vrsta otpada PORIJEKLO AKTIVNOST VRSTA OTPADA Domaćinstva Stanovanje Hrana, papir, karton, staklo, metali, prašina, pepeo, komadni kućanski otpad, opasni kućanski otpad (baterije). Trgovine, restorani, Hrana, papir, karton, Komercijalna marketi, uredi, hoteli, staklo, metali, komadni djelatnost moteli, institucije. otpad, opasni otpad. Industrija Grañevinarstvo Prerada, obrtna proizvodnja, rafinerije, kemijska postrojenja, rudnici, proizvodnja energije. Gradnja Industrijski procesni otpad, metali, plastika, uljni otpad, razni opasni otpad. Pijesak, beton, kamen, čelik, plastika, staklo, vegetacija.

7 List:7 Vrsta i sastojci optada TIP VRSTA SASTOJCI Organski Anorganski Otpad od hrane Papir i karton Plastika Odjeća, vlakna Vrtni otpad Drvni otpad Drugi organski otpad Metali Staklo Razna prljavština Ostalo Meso, voće, povrće Papir, karton Polietilen niske gustoće, polietilen visoke gustoće, polivinil-klorid, polipropilen, polistiren, ostale vrste plastike Tekstil, guma, koža Razne biljke Drvo Kosti i dr. Limene kantice, željezo, aluminij, obojeni metali, Bezbojno, obojeno Prašina, pijesak, kamen, opeka Razni sastojci

8 List:8 PROCESI GOSPODARENJA KOMUNALNIM OTPADOM Analiza prihvatljivosti pojedinih procesa gospodarenja otpadom u relaciji s troškovima i rizicima od štetna djelovanja na okoliš dovodi do hijerarhijskoga slijeda kao što je prikazano na grafikonu: Relevantna zakonska regulativa (EU direktive za zemlje europske zajednice, EPA propisi za SAD) svrstava odlaganje otpada kao posljednje u prioritetnim procesima upravljanja otpadom.

9 List:9 Prioritetni postupci upravljanja otpadom: 1. Sprječavanje / smanjenje nastajanja 2. Recikliranje / ponovno korištenje 3. Obrada Stabiliziranje, neutaliziranje Spaljivanje - s rekuperacijom energije - bez rekuperacije energije 4. Odlaganje (landfilling) 1 - Sprječavanje / smanjenje nastajanja Ovaj proces u strategiji upravljanja otpadom podrazumijeva svoñenje na minimum odnosno sprječavaje nastajanja otpada na mjestu nastanka. 2 Recikliranje i ponovno korištenje Ovaj proces podrazumijeva rekuperaciju pojedinih sastojaka radi ponovna korištenja kao sirovine ili kao izvora energije u proizvodnji toplinske i električne energije. 3 - Obrada Proces obrade u strategiji upravljanja otpadom ima zadaću da nastali otpad, koji se ne može reciklirati i ponovno koristiti, stabilizira, neutralizira njegovo štetno djelovanje te reducira obujam prije odlaganja. 4 - Odlaganje Odlaganje je zadnji proces u hijerarhiji strategije upravljanja otpadom. Dugoročno promatrano, za okoliš je najnepoželniji, iako nažalost još uvijek vrlo često korišten.

10 List:10 CILJEVI ZAKONSKE REGULATIVE VEZANE NA POSTUPANJE S OTPADOM Zakonska regulativa propisuje postupanje s otpadom na način da se izbjegne: opasnost za ljudsko zdravlje, opasnost za biljni i životinjski svijet, onečišćenje okoliša (vode, mora, tla, zraka) iznad graničnih vrijednosti, nekontrolirano odlaganje i spaljivanje, nastajanje eksplozije i požara, stvaranje buke i neugodnih mirisa, pojavljivanje i razmnožavanje štetnih životinja i biljaka te razvoj patogenih mikroorganizama. propisanih Regulativa posebno obrañuje probleme otpada vezano na: prihvatljivost otpada, kemijska, fizikalna i biološka svojstva, prilagodljivost otpada u okolišu, količinu (obujam) odlaganja, procjeñivanje, zaštitu podzemnih voda, nastajanje i kontrolu otpadnih plinova. S regulativom postaju obvezujući: proizvoñači otpada, sakupljači i prijevoznici otpada, rukovatelji, obrañivači i zbrinitelji otpada.

11 List:11 KOLIČINA I SASTAV KOMUNALNA OTPADA OSOBINE ZEMLJE OTPADA RAZVIJENE OSTALE Količina otpada kg/dan po stanovniku t/god Gustoća kg/m Vlažnost % mas Toplinska vrijednost MJ/kg Sastav: - papir, karton - staklo, keramika - metali - plastika - koža, guma - drvo, slama - tekstil - bio-otpad - opasni otpad - razni drugi inertni otpadi %mas Izvor: V. Potočnik, Obrada komunalnog otpada, Svjetska iskustva, Zagreb, Komunalni otpad (13 %) Struktura ukupnoga otpada u Hrvatskoj (podaci iz 1998.g.) Sekudarne sirovine (11 %) Tehnološki otpad (76 %)

12 List:12 SVOJSTVA KOMUNALNA OTPADA Za pravilno postupanje s otpadom potrebno je poznavati njegova glavna svojstva: fizikalna kemijska / energetska biološka. FIZIKALNA SVOJSTVA gustoća i sadržaj vlage veličina čestica (statistička distribucija dimenzija) kapacitet polja hidraulična propusnost smična čvrstoća Gustoća i sadržaj vlage Gustoća otpada uglavnom zavisi o sastavu, sadržaju vlage i stupnju nabijenosti (kompaktnosti). - Gustoća otpadne hrane: 100 do 500 kg/m 3 - Sadržaj vlage otpadne hrane: 50 do 80 % - Gustoća kompaktiranoga komunalnog otpada na odlagalištu: 200 do 400 kg/m 3 - Sadržaj vlage kompaktiranoga komunalnog otpada na odlagalištu: 15 do 40 % Sadržaj vlage je bitan parametar za odreñivanje: - toplinske vrijednosti otpada, - definiranje veličine odlagališta, - odreñivanje dimenzija reaktora kod anaerobna kompostiranja.

13 List:13 VRSTA OTPADA Otpad iz domaćinstva Gradski otpad Tipična gustoća i vlaga u komunalnom otpadu SASTOJCI I VRSTA OTPADA Hrana Papir i karton Plastika Staklo Metal Tekstil / odjeća Prašina / razna prljavština Nekompaktiran Normalno kompaktiran na odlagalištu Dobro kompaktran na odlagalištu GUSTOĆA (kg/m 3 ) VLAGA (% m/m) Izvor: Gerard Kiely, Environmental Engineering, Mc Graw-Hill Int. Edtion Distribucija veličine (dimenzija) čestica Statistička distribucija veličine (dimenzija) čestica otpada važna je za: - projektiranje opreme za manipulaciju (konvejeri, trakasti transporteri), - za odabir i projektiranje opreme za izgaranje, - za odabir i projektiranje opreme za biološku obradu. Tipične dimenzije komunalna otpada SASTOJCI Hrana Papir i karton Plastika Staklo Metal Tekstil Prašina /razna prljavština RASPON (mm) PROSJEČNO (mm) Izvor: Gerard Kiely, Environmental Engineering, Mc Graw-Hill Int. Edtion

14 List:14 Kapacitet polja Kapacitet polja (KP) je definiran kao maksimalni udjel vlage koju može zadržati uzorak rastresitog otpada pod djelovanjem gravitacije. Kada se KP prekorači, voda će otjecati. Što je tlak zbog tereta sloja materijala veći, to je KP manji. Nekompaktirani komunalni otpad ima KP od 0,5 do 0,6. Za odlagalište otpada važno je odrediti KP da bi se utvrdila količina procjedne vode. Empirijski izraz za kapacitet polja KP (Techobanoglous, 1993.): gdje je: KP kapacitet polja, izražen kao najveći udjel vlage u suhoj masi otpada M masa suhoga otpada iznad sredine visine sloja, (kg/m 2 ). Primjer: Odrediti kapacitet polja (KP) za jednu lokaciju odlagališta otpada za zadane uvjete nakon jedne godine rada. Odrediti takoñer količinu vode koja može biti zadržana na odlagalištu. - Gustoća dobro kompaktirana otpada: 600 kg/m 3 (vidi tablicu) - Udjel sadržane vlage u kompaktiranome otpadu: w=25 % (vidi tablicu) - Visina sloja otpada nakon jedne godine: H=6 m - Prosječne godišnje oborine: 400 mm/god - Količina vode u vlažnom otpadu ( w=25%): w/(600-w)=0,25 Količina vode w=120 kg po 1m 3 otpada Gustoća suhoga otpada: ρ o = =480 kg/m 3 Masa suhoga otpada iznad sredine visine sloja: M=0,5(6x480)=1440 kg/m 2 Kapacitet polja: M 1440 KP = 0,6 0,55( ) = 0,6 0,55( ) = 0, M Ukupni kapacitet prihvata vode: Q w =KP.ρ.H=0,47x480x6=1353 kg/m 2 M KP = 0,6 0,55( ) M Preostali prihvatni kapacitet polja nakon jedne godine: 1353 kg/m kg/m 2 god=953 kg/m 2

15 List:15 Hidraulična propusnost Hidraulična propusnost sloja podrazumijeva brzinu propuštanja (procjeñivanja) tekućine kroz otpad, a samim time i onoga što se odnosi s procjeñivanjem i ispiranjem (mikrobiološko i kemijsko onečišćenje). Važna je za definiranje količine procjednih voda. Hidraulična propusnost sloja zavisi o gustoći (nabijenosti), vrsti i homogenosti otpada. VRSTA OTPADA Gusto nabijeni sloj Slabo nabijeni sloj Prosječan sloj otpada HIDRAULIČNA PROPUSNOST oko 7x10-6 m/s oko 15x10-6 m/s oko 10-5 m/s Smična čvrstoća Smična čvrstoća sloja otpada predstavlja otpornost na bočne sile, a važna je zbog utvrñivanja načina odlaganja i geometrijskih veličina odlagališta. Smična čvrstoća sloja utječe na statičku stabilnost sloja na odlagalištima Smična čvrstoća bitno zavisi o vlažnosti otpada. Smična čvrstoća muljevita sloja je minimalna i približno jednaka nuli. S porastom udjela suhih dijelova, smična čvrstoća se povećava. Kruti otpad ima najveću smičnu čvrstoću neposredno nakon kompaktiranja; vremenom ona opada i nakon nekoliko godina padne na nulu. Preporuka EU regulative za otpad koji se odlaže: - smična čvrstoća 15 kn/m 2 - udjel suhog 30 %.

16 List:16 KEMIJSKA I ENERGETSKA SVOJSTVA Da bi se odredila pravilna tehnologija za ponovno korištenje, recikliranje i transformiranje (spaljivanje, kompostiranje) otpada, potrebno je što točnije poznavati njegova kemijska svojstva: Okvirni sastav otpada (% m/m) sadržaj vlage udjel volatilnih sastojaka sadržaj ugljika udjel negorivih sastojaka (pepela). Vlaga smanjuje iskoristivi dio energetske vrijednosti otpada, odnosno njegovu toplinsku (energetsku) vrijednosti. Sadržaj ugljika i volatilnih sastojaka čine gorivi dio materijala, povećavaju njegovu toplinsku vrijednost te utječu na sastav i količinu dimnih plinova izgaranja. Negorivi sastojci otpada čine pepeo. Što je veći udjel negorivih sastojaka, manja je energetska vrijednost materijala. Elementarana kemijska analiza (% m/m) - sadržaj ugljika (m C ) - sadržaj vodika (m H ) - sadržaj kisika (m O ) - sadržaj sumpora (m S ) - sadržaj dušika (m N ) - sadržaj vlage (m W ) - sadržaj pepela (m A ) Energetska (toplinska) vrijednost (kj/kg) - donja toplinska vrijednost (H d ) - gornja toplinska vrijednost (H g )

17 List:17 Energetska vrijednost odreñuje se donjom ili gornjom topl. vrijednošću: Donja toplinska vrijednost je količina osloboñene topline pri izgaranju 1 kg materijala, pri čemu se dimni plinovi ne ohlade ispod temperature kondenzacije vodene pare što nastaje iz sadržane vlage te izgaranjem vodika u otpadnom materijalu (vodena para ostaje u dimnim plinovima u parnome stanju). Gornja toplinska vrijednost uključuje i latentnu toplinu kondenzacije vodene pare koja se vraća kada se dimni plinovi ohlade ispod temperature kondenzacije vodene pare. Prema definiciji, donja toplinska vrijednost komunalna otpada definirana je relacijom: H d =B.H g 2445.W (kj/kg) gdje je: B udjel gorivih sastojaka ( ugljik + volatili), (kg/kg) H g - gornja toplinska vrijednost gorivog dijela otpada, (kj/kg) W- maseni udjel vlage, (kg/kg). Tipično, gornja toplinska vrijednost komunalna otpada iznosi oko 20 MJ/kg, a donja toplinska vrijednost oko 12 MJ/kg. Toplinska vrijednost može se odrediti i na temelju elementarne analize, odnosno iz poznatih masenih udjela (kg/kg): ugljika (m C ), vodika (m H ), kisika (m O ), sumpora (m S ), dušika (m N ), vlage (m W ) pepela (m A ).

18 List:18 Donja toplinska vrijednost: o Hd = 34000mC ( mh ) mS 2500 m 8 m W (kj/kg) Gornja toplinska vrijednost: m o H g = m C (m H ) m S (kj/kg) Razlika izmeñu gornje i donje toplinske vrijednosti: g d ( m m ) H H = (kj/kg) w H Kemijska analiza tipičnoga komunalnog otpada: Sastojak Maseni udjel u suhom uzorku (% m/m) Ugljik Vodik Kisik Dušik Sumpor Pepeo Hrana ,5 0,5 5 Papir i karton 43, ,3 0,2 6 Plastika Staklo 0,5 0,1 0,4 do Metali 5 0,6 4,3 0,1-90 Tekstil ,2 3 Prašina / prljavština ,5 0,2 68 Izvor: Gerard Kiely, Environmental Engineering, Mc Graw-Hill Int. Edtion

19 List:19 Okvirni sastav i energetska vrijednost tipičnoga komunalnog otpada Vrsta otpada SASTOJCI (% m/m) Vlaga Volatili Ugljik Negorivi dio (pepeo) ENERGETSKA VRIJEDNOST (MJ/kg) Prirodni uzorak Osušeni uzorak Osušeni uzorak bez negorivog (bez Donja toplinska vrijednost (H d ) Topl. vrijednost suhi dio (H) pepela) Gornja topl. vrijednost za suhi gorivi dio (H g ) Hrana ,6 5,0 4,2 13,9 16,7 miješana Masnoće ,5 0,2 37,4 38,4 39,1 Voće ,0 0,7 4,0 18,6 19,2 Meso ,8 3,1 17,6 28,9 30,4 Papir razni 10,2 76 8,4 5,4 15,7 17,6 18,7 Novine ,5 1,4 18,5 19,7 20,0 Karton 5, ,3 5,0 26,2 27,1 27,4 Plastika 0, ,7 33,4 37,1 razna Polietilen 0,2 98 <1,0 1,2 43,4 43,4 43,9 Polistiren 0,2 99 0,7 0,5 38,0 38,1 38,1 Poliuretan 0,2 87 8,3 4,4 26,0 26,0 27,1 PVC 0, ,8 2,1 22,5 22,5 22,7 Tekstili razni ,5 6,5 18,3 20,4 22,7 Vrtni otpad ,5 0,5 6,0 15,1 15,1 Drvo razno ,3 0,6 15,4 19,3 19,3 Metali ~100 nema nema nema Staklo ~100 nema nema nema Otpad iz domaćinstva Otpad iz kancelarija Izvor: Gerard Kiely, Environmental Engineering, Mc Graw-Hill Int. Edtion

20 List:20 1. primjer: Izračunati donju toplinsku vrijednost suhoga komunalnog otpada čiji je sastav izražen kemijskom formulom: C 450 H 2050 O 950 N 12 S. Element Broj atoma po molu Atomska masa Relativna masa elemenata Maseni udjel (%) Ugljik (C) ,6 Vodik (H) ,0 Kisik (O) ,4 Dušik (N) ,7 Sumpor (S) ,3 Ukupno ,0 o Hd = 34000mC ( mh ) mS 2500 m 8 H d =34000x0, (0,09-0,664/8)+10500x0,003 H d =8895,5 kj/kg ~8,9 MJ/kg 2. primjer: Izračunati donju toplinsku vrijednost i ukupnu energiju sadržanu u 1,2x10 6 tona komunalna otpadu kojega čine sljedeći sastojci: - otpaci hrane 35 % - papir 30 % - karton 5 % - plastika 6 % - krpe (tekstil) 8 % - staklo 8 % - metal 4 % - ostali negorivi sastojci 4 %. Sastojak Maseni udjel (% m/m) Donja topl. vrij. (MJ/kg) Energija (MJ/kg) Hrana 35 4,2 1,47 Papir 30 15,7 4,71 Karton 5 26,2 1,31 Plastika 6 32,7 1,96 Krpe (tekstil) 8 18,3 1,46 Staklo Metal Ostalo negorivo Ukupno H d = 10,92 Donja toplinska vrijednost iznosi: 10,92 MJ/kg m W

21 List:21 Ukupna energija sadržana u t otpada iznosi: E=M.H d =1,2x10 6 x10,92=13,1x10 6 MJ, što je ekvivalentno oko t loživa ulja. Tanner- ov trokut izgaranja Nužni uvjeti, obzrom na sastav, da neki materijal (otpad) može izgarati bez dodatna goriva, prikazani su u tzv. Tanner-ovom trokutu izgaranja 0 % 100 % Vlaga (w %) 50 % 50 % Negorivi materijal pepeo (A %) IZGARANJE 100 % 0 % 25 % Gorivi materijal (B %) 100 % Da bi neki materijal mogao izgarati bez dodatna goriva, treba biti: - saržaj vlage w<50 % - sadržaj ne-goriva dijela (pepela) A<60 % - sadržaj goriva dijela B>25 % 0 %

22 List:22 BIOLOŠKA SVOJSTVA Biološka svojstva komunalna otpada važna su za definiranje tehnologije biološke obrade u cilju proizvodnje energije ili iskoristivih produkata. Biološka obrada otpada može se izvoditi u aerobnim ili anaerobnim uvjetima. Neki organski dijelovi otpada nepovoljni su za procese biološke transformacije (plastika, guma, koža i drvo), što zavisi o njihovim sastojcima (masnoće, ulja, proteini, lignin, celuloza, sastojci topivi u vodi). Općenito, porastom sadržaja lignina u nekoj tvari, smanjuje se njena biorazgradivost. Biorazgradivost nekih sastojaka komunalna otpada: Sastojak Udjel volatila (%) Udjel lignina u odnosu na volatile Biorazgradivost (%) (%) Hrana ,4 0,82 Novinski papir 94 21,9 0,22 Uredski papir 96 0,4 0,82 Karton 94 12,9 0,47 Vrtni otpad ,1 0,72 Izvor:: Gerard Kiely, Environmental Engineering, Mc Graw-Hill Int. Edtion