ΕΠΙΛΥΣΗ 3ης ΣΕΙΡΑΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ (ΣΤΕΡΕΑ) ΓΙΑ Ν=0 1 η Άσκηση (α) Η συνολική ετήσια παραγωγή Αστικών Στερεών Αποβλήτων (ΑΣΑ) είναι 500kg/(cap y) * 100000cap = 50000 t/y Τα επιμέρους ρεύματα των ΑΣΑ υπολογίζονται πολλαπλασιάζοντας τη συνολική παραγωγή με την ποσοστιαία σύσταση των ρευμάτων (δίδεται στην εκφώνηση). Ρεύμα Αποβλήτων Ποσοστό κ.β. (%) Ποσότητα ΑΣΑ (t/y) Βιοαπόβλητα 42 21000 Χαρτί - χαρτόνι 29 14500 Πλαστικά 14 7000 Μέταλλα 3 1500 Γυαλί 3 1500 Υπόλοιπα 9 4500 ΣΥΝΟΛΟ 100 50000 (β) Η ποσότητα ΔσΠ ανά ρεύμα ΑΣΑ (t/y) προκύπτει από το γινόμενο της ποσότητας των επιμέρους ρευμάτων (t/y) που υπολογίστηκαν στο (α), και τα αντίστοιχα % ΔσΠ που δίνονται στην εκφώνηση ΔσΠ βιοαποβλήτων = 70% ΔσΠ χαρτιών, μετάλλων και πλαστικών = 50% σε κάθε ρεύμα ΔσΠ Υπόλοιπα = 0% Οπότε προκύπτει ο παρακάτω πίνακας Το ποσοστό του συνόλου των παραγόμενων ΑΣΑ που διαχωρίζεται στην πηγή (% κ.β.) είναι (26950/50000)%=53,9% Ρεύμα Αποβλήτων Ποσότητα ΑΣΑ (t/y) ΔσΠ (%) Ποσότητα ΔσΠ (t/y) Βιοαπόβλητα 21000 70 14700 Χαρτί - χαρτόνι 14500 50 7250 Πλαστικά 7000 50 3500 Μέταλλα 1500 50 750 Γυαλί 1500 50 750 Υπόλοιπα 4500 0 0 ΣΥΝΟΛΟ 50000 53,9 26950
(γ) Η ποσότητα ανά ρεύμα ΑΣΑ που ανακυκλώνεται (t/y) υπολογίζεται αφαιρώντας από τα επιμέρους ρεύματα που διαχωρίζονται στην πηγή (υπολογίστηκαν στο (β)) τις αντίστοιχες ποσότητες προσμίξεων. Οι ποσότητες προσμίξεων υπολογίζονται ως μέρος που δίνονται στην εκφώνηση Προσμίξεις βιοαποβλήτων = 10% Προσμίξεις χαρτιών, μετάλλων και πλαστικών = 30% σε κάθε ρεύμα Οπότε προκύπτει ο παρακάτω πίνακας Η συνολική ποσότητα ανακύκλωσης είναι 21805 t/y ενώ το ποσοστό ανακύκλωσης στο σύνολο των παραγόμενων ΑΣΑ (% κ.β.) είναι (21805/50000)%=43,61% Ρεύμα Αποβλήτων Ποσότητα ΔσΠ (t/y) Προσμίξεις (%) Ποσότητα Ανακύκλωσης (t/y) Βιοαπόβλητα 14700 10 13230 Χαρτί - χαρτόνι 7250 30 5075 Πλαστικά 3500 30 2450 Μέταλλα 750 30 525 Γυαλί 750 30 525 Υπόλοιπα 0 0 0 ΣΥΝΟΛΟ 26950 21805 (δ) Η ποσότητα που θα οδηγηθεί προς θερμική επεξεργασία (t/y) αφορά στο μέρος των ΑΣΑ που ΔΕΝ ανακυκλώνεται και υπολογίζεται αφαιρώντας από την παραγόμενη ποσότητα ΑΣΑ την ποσότητα που ανακυκλώνεται όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. Η συνολική ποσότητα ΑΣΑ που οδηγείται προς θερμική επεξεργασία είναι 28195 t/y Ρεύμα Αποβλήτων Ποσότητα ΑΣΑ (t/y) Ποσότητα Ποσότητα Θερμικής (t/y) Ανακύκλωσης (t/y) Βιοαπόβλητα 21000 13230 7770 Χαρτί - χαρτόνι 14500 5075 9425 Πλαστικά 7000 2450 4550 Μέταλλα 1500 525 975 Γυαλί 1500 525 975 Υπόλοιπα 4500 0 4500 ΣΥΝΟΛΟ 50000 21805 28195
2η Άσκηση (α) Δεχομάστε την ποσότητα βιοαποβλήτων (χωρίς τις προσμίξεις) που υπολογίστηκε στην 1η Άσκηση ήτοι 13230t/y ή 36,25 t/d Η ανακυκλοφορία για Rw=0,25 είναι 36,25 t/d * 0,25 = 9,06 t/d Η συνολική ημερήσια παροχή στην μονάδα κομποστοποίησης είναι 36,25 + 9,06=45,31 t/d (β) ο χρόνος παραμονής στο στάδιο της κομποστοποίησης είναι t=20 d (δίδεται στην εκφώνηση) το μέσο ειδικό βάρος του υποστρώματος είναι 0,85 kg/l (δίδεται στην εκφώνηση) O συνολικός όγκος του υποστρώματος είναι: Vtot = (45,31 * 20) / 0,85 = 1066,08 m 3 (γ) Ο αριθμός σειραδιών (Nσ) μπορεί να υπολογιστεί από την παρακάτω σχέση Nσ= Vtot/Vσ όπου Vσ ο όγκος κάθε σειραδιού Vσ= επιφάνεια διατομής σειραδιού * μήκος σειραδιού = (2,5*1,5/2)*50=93,75 m 3 Άρα Nσ=1066,08/93,75= 12 σειράδια (με στρογγυλοποίηση προς τα πάνω) (δ) H συνολική απαιτούμενη επιφάνεια (E) είναι το άθροισμα του εμβαδού των σειραδιών (Eσ) και του απαιτούμενου εμβαδού για τη μετακίνηση του οχήματος (Εμετ) E=Eσ + Εμετ Ε=(Nσ *πλάτος σειρ* μήκος σειρ) + [(Νσ-1)*πλάτος μετακ.*μήκος σειρ] Ε= 12*2,5*50 + 11*1,5*50=2325m 2
Ασκηση 3 (α) Από τον πίνακα της εκφώνησης γνωρίζουμε την περιεχόμενη ενέργεια για τα επιμέρους ρεύματα των ΑΣΑ. Από την άσκηση 1 έχουμε υπολογίσει την ποσότητα των επιμέρους ρευμάτων των ΑΣΑ (και την συνολική) που οδηγούνται προς θερμική επεξεργασία. Υπολογίζουμε την ετήσια ενέργεια (kj/y) για κάθε ρεύμα από το γινόμενο της περιεχόμενης ενέργειας και της ποσότητας κάθε ρεύματος που οδηγείται προς θερμική επεξεργασία. Από το άθροισμα υπολογίζουμε τη συνολική ενέργεια που παράγεται σε ετήσια βάση από την θερμική επεξεργασία των ΑΣΑ (Πίνακας). Η ετήσια παραγόμενη ενέργεια είναι 3,70E+11 kj/y, ενώ το ενεργειακό περιεχόμενο ανά τόνο ΑΣΑ είναι (3,70E+11/28195)= 1,31E+07 kj/t Ρεύμα Αποβλήτων Ποσότητα Θερμικής (t/y) Περιεχόμενη ενέργεια Ενέργεια (KJ/kg) (kj/y) Βιοαπόβλητα 7770 4650 3,61E+10 Χαρτί - χαρτόνι 9425 16500 1,56E+11 Πλαστικά 4550 32000 1,46E+11 Μέταλλα 975 700 6,83E+08 Γυαλί 975 150 1,46E+08 Υπόλοιπα 4500 7000 3,15E+10 ΣΥΝΟΛΟ 28195 3,70E+11 (β) Η ηλεκτρική ενέργεια που δύναται να παραχθεί από τα ΑΣΑ (kwh/y) για δεδομένη απόδοση 1/5 = 20% είναι: 3,70E+11 kj/y *2.78E-04 kwh/kj * 0.2= 2.05E+07 kwh /yr (γ) Για δεδομένη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην πόλη ίση με 5.19x10 8 kwh/y το ποσοστό κάλυψης ηλεκτρικής ενέργειας από τη θερμική επεξεργασία των ΑΣΑ θα είναι ίσo με (2.05E+07 / 5.19E+08)% = 4% (δ) Υπολογίζουμε την ποσότητα τέφρας για κάθε ρεύμα ΑΣΑ από το γινόμενο της περιεκτικότητα της τέφρας (δίδεται στην εκφώνηση) και της ποσότητας κάθε ρεύματος που οδηγείται προς θερμική επεξεργασία (υπολογίστηκε στην Άσκηση 1). Το άθροισμα μας δίνει τη συνολική παραγόμενη τέφρα 4406.0 t/y Ρεύμα Αποβλήτων Ποσότητα Θερμικής (t/y) Τέφρα (% κ.β.) Τέφρα (t/y) Βιοαπόβλητα 7770 1,5 116.6 Χαρτί - χαρτόνι 9425 5,6 531.6 Πλαστικά 4550 9,8 445.9 Μέταλλα 975 87,8 855.9 Γυαλί 975 96,9 945.0 Υπόλοιπα 4500 33,6 1511.1 ΣΥΝΟΛΟ 28195 4406.0
Άσκηση 4 Η συμπλήρωση του πίνακα προκύπτει από τα στοιχεία των ασκήσεων 1 έως 3. Παραγωγή ΑΣΑ ΑΣΑ 50000 100 ΔσΠ Βιοαπόβλητα Ανακυκλώσιμα Σύμμεικτα - Λοιπά 14700 29.4 12250 24.5 23050 46.1 Ανακύκλωση Κομποστοποίηση Μηχανική Διαλογή 13230 26.5 8575 17.2 Προσμίξεις 5145 10.3 Θερμική Επεξεργασία Καύση 28195 56.4 Διάθεση ΧΥΤΑ 4406 8.8 Παρατηρούμε ότι το ποσοστό ανακύκλωσης των ΑΣΑ με τις υφιστάμενες πρακτικές διαχείρισης είναι ίσο με 43,61% και μας ζητείται να φτάσουμε το 50%. Για να ικανοποιηθεί αυτή η συνθήκη θα πρέπει (α) να αυξήσουμε το % ΔσΠ των επιμέρους ρευμάτων των ΑΣΑ ή (β) να μειώσουμε το % προσμίξεων των επιμέρους ρευμάτων των ΑΣΑ ή (γ) να εφαρμόσουμε το (α) και το (β) μαζί. Η επιλογές είναι πολλές. Παρακάτω δίνονται 2 σενάρια τα οποία τηρούνε τη συνθήκη για τις περιπτώσεις (α) και (β).
1ο σενάριο: Αύξηση του % ΔσΠ των επιμέρους ρευμάτων των ΑΣΑ ως εξής : Ρεύμα Ποσότητα ΔσΠ Ποσότητα Προσμίξεις Ποσότητα Αποβλήτων ΑΣΑ (t/y) (%) ΔσΠ (t/y) (%) Ανακύκλωσης (t/y) Βιοαπόβλητα 21000 77,83 16344 10 14710 Χαρτί - χαρτόνι 14500 60 8700 30 6090 Πλαστικά 7000 60 4200 30 2940 Μέταλλα 1500 60 900 30 630 Γυαλί 1500 60 900 30 630 Υπόλοιπα 4500 0 0 0 0 ΣΥΝΟΛΟ 50000 62.09 31044 19.47 25000 Επομένως: νέο % Ανακύκλωσης= (25000/50000)%=50% Με τα νέα δεδομένα ο πίνακας διαχείρισης των ΑΣΑ έχει πλέον ως εξής: Παραγωγή ΑΣΑ ΑΣΑ 50000 100 ΔσΠ Βιοαπόβλητα Ανακυκλώσιμα Σύμμεικτα - Λοιπά 16344 32.6889 14700 29.4 18956 37.91111 Ανακύκλωση Κομποστοποίηση Μηχανική Διαλογή 14710 29.4 10290 20.6 Προσμίξεις 6044 12.1 Θερμική Επεξεργασία Καύση 25000 50.0 Διάθεση ΧΥΤΑ 4085 8.2
2ο σενάριο: Μείωση των προσμίξεων της ΔσΠ ως εξής Ρεύμα Ποσότητα ΔσΠ Ποσότητα Προσμίξεις Ποσότητα Αποβλήτων ΑΣΑ (t/y) (%) ΔσΠ (t/y) (%) Ανακύκλωσης (t/y) Βιοαπόβλητα 21000 70 14700 4.93 13975 Χαρτί - χαρτόνι 14500 50 7250 10 6525 Πλαστικά 7000 50 3500 10 3150 Μέταλλα 1500 50 750 10 675 Γυαλί 1500 50 750 10 675 Υπόλοιπα 4500 0 0 0 0 ΣΥΝΟΛΟ 50000 53.9 26950 25000 Επομένως: νέο % Ανακύκλωσης= (25000/50000)%=50% Με τα νέα δεδομένα ο πίνακας διαχείρισης των ΑΣΑ έχει πλέον ως εξής: Παραγωγή ΑΣΑ ΑΣΑ 50000 100 ΔσΠ Βιοαπόβλητα Ανακυκλώσιμα Σύμμεικτα - Λοιπά 14700 29.4 12250 24.5 23050 46.1 Ανακύκλωση Κομποστοποίηση Μηχανική Διαλογή 13975 28.0 11025 22.1 Προσμίξεις 1950 3.9 Θερμική Επεξεργασία Καύση 25000 50.0 Διάθεση ΧΥΤΑ 3967 7.9