Referat bioodpady - Zakład Zagospodarowania Odpadów Nowy

Opracował: Mateusz Grudzina – technolog ZZO Nowy Dwór
Ogólnopolska konferencja
„Bioodpady”
1-2 października 2014r. Poznań - Berlin
KOMPOSTOWANIE FRAKCJI PODSITOWEJ W PROCESIE
TLENOWYM
W PRYZMACH POD WIATĄ – PARAMETRY PROCESU, A MODERNIZACJA
Zakład Zagospodarowania Odpadów w Nowym Dworze to mechaniczno-biologiczna
instalacja do przetwarzania odpadów komunalnych, która zgodnie z Wojewódzkim Planem
Gospodarki Odpadami Województwa Pomorskiego leży w regionie południowo-zachodnim tego
województwa. Obsługuje ponad 150 tys. mieszkańców dwóch powiatów: chojnickiego
i człuchowskiego. Od 4 kwietnia 2013r. posiadamy status RIPOKU i przyjmujemy odpady od 12
gmin wspomnianych powiatów. Jesteśmy jedynym RIPOK-iem w regionie. Zakład został
przeznaczony do zagospodarowania 35 000 Mg odpadów rocznie i składa się z następujących
obiektów:
- sortowni przeznaczonej na przetwarzanie zmieszanych odpadów komunalnych
i doczyszczanie odpadów selektywnie zebranych;
- kompostowni pryzmowej z wentylaltorownią i biofiltrami;
- wiaty przyjmowania odpadów do kompostowania;
- placu gotowego kompostu;
- placu na odpady budowlane;
- kwatery balastu;
- kwatery azbestu;
- podczyszczalni odcieków;
- hali wstępnego demontażu sprzętu AGD i RTV oraz warsztatu naprawczego.
Zakład został zaprojektowany i wybudowany w latach 2008-2012, a więc w okresie
w którym pojawiły się zarówno wytyczne dotyczące wymagań dla procesów kompostowania,
fermentacji i mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów wydanych przez Departament
Gospodarki Odpadami Ministerstwa Środowiska, jaki również projekt rozporządzenia Ministra
Środowiska w sprawie mechaniczno-biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów
komunalnych. W związku z powyższym poczyniliśmy szereg kroków już na etapie opracowywania
dokumentacji projektowej, a także budowy zakładu mających na celu dostosowanie pierwotnie
zaprojektowanej wiaty do kompostowania do nadchodzących zmian w przepisach prawa.
Dostosowano instalację m.in. w następującym zakresie:
- skierowanie frakcji 0-80 mm odsianej na sicie w sortowni do procesu stabilizacji tlenowej zamiast
zakładanej pierwotnie 20-80 mm;
- wprowadzono dodatkowe urządzenia do oczyszczania oraz nawilżania powietrza procesowego
dostarczanego do biofiltra.
- wybudowano ściany podłużne do wysokości 3,5 m;
- zamontowano bramy plandekowe w ścianach szczytowych i ścianie podłużnej wiaty.
Nie mniej jednak uzyskane przez Wykonawcę robót budowlanych w ramach projektu
pozwolenie zintegrowane obwarowane jest zapisem świadczącym o konieczności dostosowania
instalacji MBP w terminie 36 miesięcy od wejścia w życie obecnie obowiązującego rozporządzenia.
Konieczność dostosowania polega na przystosowaniu kompostowni pryzmowej
do wymogów zawartych w §4. rozporządzenia obecnie obowiązującego, tj.
„przez co najmniej pierwsze 2 tygodnie proces odbywa się w zamkniętym reaktorze
lub w hali, z aktywnym napowietrzaniem, z zabezpieczeniem uniemożliwiającym przedostawanie się
nieoczyszczonego powietrza procesowego do atmosfery, do czasu osiągniecia wartości AT4
(rozumianej jako aktywność oddychania – parametr wyrażający zapotrzebowanie tlenu przez
próbkę odpadów w ciągu 4 dni) poniżej 20 mg O2/g suchej masy”, ponieważ wybudowana
w ramach projektu kompostownia pryzmowa to cały czas wiata - zadaszona konstrukcja stalowa
z 3,5 m ścianami podłużnymi.
Opis technologii procesu stabilizacji tlenowej frakcji podsitowej pod witą do kompostowania:
Obecnie wybudowana kompostownia posiada wydajność 18 000 Mg/rok. W jej skład
wchodzą:
- wiata kompostowni z kanałami napowietrzającymi;
- wentylatorownia;
- bofiltry w ilości 2 sztuk.
W bieżącym roku, w okresie od stycznia do czerwca skierowaliśmy do procesu stabilizacji
tlenowej 7 326,02 Mg frakcji podsitowej odsianej na sicie o oczku 80 mm, co stanowi około 51 %
dostarczanych odpadów komunalnych zmieszanych. Frakcja ta przewożona jest w kontenerach
do sąsiadującej z sortownią wiaty do kompostowania. Tam materiał usypywany jest w pryzmy,
i następnie poddawany procesowi stabilizacji tlenowej – do czasu osiągnięcia parametru AT4
poniżej 10 mg O2/g suchej masy lub jednego z dwóch pozostałych parametrów poniżej wartości
wymaganej rozporządzeniem. Technologię do stabilizacji tlenowej dostarczyła firma Vauche
z Francji, jako podwykonawca firmy Skanska – generalnego Wykonawcy całego zakładu.
Głównym obiektem, w który odbywa się sterowanie procesem jest wentylatorownia,
bezpośrednio sąsiadująca z wiatą do kompostowania. Zamontowano w niej następujące urządzenia:
instalację ssącą (wyposażaną w wentylator, studzienki przelotowe, czujniki pomiarowe), płuczkę
chemiczną, system zraszania z pompą i elektrozaworami, zbiornik czystej wody, podposadzkowy
zbiornik na odcieki, zbiornik magazynowy kwasu siarkowego.
Elementy technologii:
Płyta napowietrzająca
Kompostownia umożliwia stabilizację tlenową jednocześnie 8 pryzm. Każde z miejsc przewidziane
pod pryzmę posiada po 2 kanały napowietrzające, umożliwiające jednocześnie aktywne
napowietrzanie poprzez zasysanie powietrza procesowego, jak i również odprowadzanie odcieków
powstających w trakcie procesu. Ze względu na negatywny system napowietrzania, w kanałach
panuje podciśnienie.
Płyta napowietrzająca pozwala na:
- wentylację pryzm;
- dostarczenie powietrza bakteriom, powodującym tlenowy rozkład frakcji podsitowej;
- regulowanie temperatury pryzm i uniknięcie przegrzania pryzm;
- regulowanie stopnia wilgotności w pryzmach;
- ograniczenie wilgotności uwalnianej przez pryzmy w hali kompostowni;
- zasysanie części powietrza z wiaty, umożliwiając jego wymianę.
System wentylacji
W kompostowni znajduje się jeden system wentylacji – system wyciągu powietrza przechodzącego
przez pryzmę. W wentylatorowni zamontowany został jeden kolektor ssący podwieszony
do konstrukcji budynku, umieszczony ponad ośmioma studzienkami przelotowymi, podłączonymi
do wspólnego wentylatora o mocy 75 kW. Kolektory powietrza z poszczególnych pryzm
doprowadzają powietrze zasysane z procesu do pomieszczenia wentylatorowni, gdzie po przejściu
przez zainstalowane w studzienkach przelotowych czujniki m.in. pomiaru stężenia tlenu, dwutlenku
węgla i temperatury kierowane jest do dwustopniowego procesu dezodoryzacji tj:
- procesu chemicznego w płuczce umożliwiającej wstępne oczyszczanie powietrza z amoniaku
poprzez dodawanie kwasu siarkowego. Płuczka reguluje również wilgotność powietrza oraz
temperaturę przed ostatecznym oczyszczeniem powietrza z odorów;
- procesu biologicznego na złożu naturalnym. Biofiltry w ilości 2 sztuk o łącznej powierzchni
czynnej 360 m2 wypełnione są naprzemiennie 30 cm warstwą kory i torfu do wysokości 1,5 m. Tak
skonstruowany system umożliwia przedostawanie się do atmosfery tylko powietrza oczyszczonego.
System nawadniania pryzm i odbioru odcieku
Kompostownia wyposażona jest w system nawilżania pryzm. System zapewnia wyrównanie utraty
wilgotności przez pryzmy podczas procesu stabilizacji i wentylacji. Sterowanie pracą systemu
odbywa się za pomocą elektrozaworów umożliwiających nawadnianie czystą wodą lub odciekiem.
Z systemem zraszania współpracuje przerzucarka Backhus, która oprócz napowietrzania poprzez
przerzucanie pryzm dodatkowo posiada możliwość ich zraszania za pomocą przystosowanego
wózka nawadniającego dostarczonego w zestawie z urządzeniem. Odcieki z pryzm trafiają do
kanałów posadzkowych, a następnie grawitacyjnie spływają do rur systemu odsysania. Na poziomie
studzienek przelotowych następuje oddzielenie odcieku, który spływa do podposadzkowego
zbiornika magazynowego na odciek o objętości ponad 100 m3, znajdującego się w wentalatorowni.
Stężenia gazów w zbiorniku m.in. metanu kontrolowane jest przez system Gazex.
Schemat systemu zraszania:
Parametry procesu stabilizacji tlenowej frakcji podsitowej pod witą do kompostowania:
Proces stabilizacji tlenowej w zastosowanej technologii jest procesem zautomatyzowanym
i sterowanie każdą z 8 pryzm odbywa się indywidualnie. Formowanie każdej z nich odbywa się
w ciągu maksymalnie jednego tygodnia. W tym okresie na pryzmę zostaje dowieziona frakcja
podsitowa w ilości około 300-350 Mg, w zależności od wilgotności materiału wsadowego, która
jest zmienna w zależności m.in. od pory roku prowadzenia procesu. Uformowana pryzma
poddawana jest procesowi intensywnego napowietrzania, podczas którego monitorowane są takie
parametry jak: stężenie tlenu i dwutlenku węgla w zasysanym powietrzu oraz ilość przepływającego
powietrza przez pryzmę. W momencie uformowania każda pryzma zostaje zaopatrzona w trzy
sondy temperaturowe z trzema punktami pomiarowymi każda, aby ocenić stopień rozkładu
temperatur wewnątrz warstw pryzmy. Najistotniejsza z punktu prowadzenia procesu jest informacja
dotycząca zawartości tlenu oraz temperatury w powietrzu poprocesowym, które wpływają
na sterowanie procesem wentylacji. Dostarczona technologia umożliwia prowadzenie procesu
w trzech trybach: tlenowym, temperaturowym i ręcznym. Dla dwóch pierwszych został
wyznaczony dolny i górny poziom odpowiednio tlenowy i temperaturowy regulujący intensywność
wentylacji. W przypadku trybu tlenowego progi te wynoszą: dolny 15% i górny 18%, w przypadku
temperaturowego: dolny 20 ºC, górny 50 ºC. Jeśli temperatura jest wyższa od maksymalnej, w celu
schłodzenia pryzmy i uniknięcia przegrzania następuje uruchomienie wentylacji. Jeśli temperatura
jest niższa od poziomu minimalnego rozpoczęcie procesu oraz wzrost temperatury następuje
poprzez wyłączenie wentylacji. Odwrotnie natomiast w trybie tlenowym, w którym niski poziom
tlenu wymusza wentylację, natomiast wysoki poziom tlenu zatrzymuje wentylator.
Wentylacja możliwa jest za pomocą wentylatora o wydajności 18 000m3/h, wystarczającego
do zasysania około 2 000 m3/h powietrza, przypadającego na każdą pryzmę. Oczywiście faktyczny
przepływ powietrza procesowego uzależniony jest od stopnia ustabilizowania materiału oraz trybu
prowadzenia procesu, o którym mowa wyżej.
Proces stabilizacji tlenowej prowadzony jest w ciągu 8-10 tygodni, przy czym pierwsze
3 tygodnie to intensywna stabilizacja W tej fazie obserwujemy wysokie temperatury wewnątrz
pryzm rzędu 70-75 °C. Aby zapewnić optimum temperaturowe procesu około 65°C przerzucanie
z nawadnianiem w tym okresie odbywa się średnio raz w tygodniu. Intensywność nawadniania
uzależniona jest od stopnia wilgotności materiału, która utrzymywana jest na poziomie około 50%.
Założenia dostawcy technologii nie obejmowały zautomatyzowanego pomiaru wilgotności, dlatego
parametr ten mierzony jest przez technologa organoleptycznie i umożliwia w wystarczającym
stopniu ocenę stopnia nawodnienia poszczególnych pryzm. Wartość AT4 po trzytygodniowej
stabilizacji waha się w granicach 13 - 15 mg O2/g suchej masy i spełnia warunki rozporządzenia
MBP. W kolejnych tygodniach stanowiących fazę dojrzewania obserwujemy spadek temperatury
do około 55 °C i po około 10 tygodniach łącznej stabilizacji tlenowej uzyskujemy wartość AT4
i pozostałych dwóch parametrów tj. straty przy prażeniu i ogólnego węgla organicznego również na
poziomie spełniającym wymagania rozporządzenia.
AT4 po 10 tygodniowej stabilizacji
10
8,79
8,90
9
8
7,13
7
AT4
6
3
3,23
4
3,96
5
2
1
0
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
2013
IV
V
VI
VII
VIII
2014
czas
10,00
10,20
12,40
13,30
8,12
9,77
9,43
12,00
11,00
11,70
11,20
8,61
9,37
10
10,80
12
OWO
III
OWO po 10 tygodniowej stabilizacji
14
8
II
6
4
2
0
VII
VIII
IX
X
2013
XI
XII
I
II
czas
III
IV
V
2014
VI
VII
VIII
Strata przy prażeniu po 10 tygodniowej stabilizacji
40
27,30
15,90
22,00
23,60
32,90
16,10
10
19,60
14,90
16,60
18,10
15
25,90
Strata
20
21,50
28,40
30
25
34,40
35
V
VI
5
0
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
2013
II
III
IV
VII
VIII
2014
czas
Otrzymany stabilizat charakteryzuje się około 20% ubytkiem masy w stosunku do wsadu
i wilgotnością około 30 %.
Wilgotność po 10 tygodniowej stabilizacji
35
33,80
37,00
40
20
21,00
Wilgotność
25
25,00
30
15
10
5
0
VII
VIII
IX
X
2013
XI
XII
I
II
czas
III
IV
V
VI
VII
VIII
2014
Cały proces stabilizacji tlenowej kontrolowany jest w wentylatorowni oraz sterowni
znajdującej się w budynku administracyjnym. Każdy sygnał z zamontowanych sond i czujników
monitorowany jest w tych dwóch miejscach. System wizualizacji umożliwia podgląd wszystkich
badanych parametrów oraz dokonywanie zmian w zależności od potrzeb eksploatatora instalacji
i tym samym sterowanie procesem bez konieczności wychodzenia z budynku administracyjnego.
Dzięki niemu wszystkie dane są rejestrowane i archiwizowane, w celu tworzenia raportów,
wykresów z przebiegu stabilizacji w poszczególnych etapach procesu.
Modernizacja obiektu w celu dostosowania wiaty do kompostowania:
Mimo zadowalających wyników wymaganych parametrów procesu przepisy prawa
w zakresie prowadzenia procesu obligują nas do szczelnego zamknięcia części obiektu, aby
zapewnić wymagania zawarte w §4. obowiązującego rozporządzenia MBP. W związku
z powyższym planujemy zastosować następujące rozwiązanie:
- proces prowadzony będzie z wykorzystaniem obecnie funkcjonującej technologii dostarczonej
przez Vauche przez co najmniej pierwsze 2 tygodnie w szczelnie zamkniętych reaktorach
wybudowanych wewnątrz wiaty kompostowni, co zabezpieczy przedostawanie się
nieoczyszczonego powietrza do atmosfery. W tym celu przeznaczymy część powierzchni
kompostowni na wybudowanie 4 szczelnych boksów wraz z polami odkładczymi w miejscach
dotychczasowych 4 pryzm. Materiał zgromadzony na polach odkładczych będzie wprowadzany do
reaktorów za pomocą ładowarki kołowej, każdorazowo po zgromadzeniu odpowiedniej ilości
frakcji podsitowej. Konstrukcja ścian reaktorów wykonana będzie w technologii żelbetowej,
z wykorzystaniem obecnych ścian zewnętrznych. Ściany oddzielające sąsiednie boksy wraz ze
ścianą oporową wykonane zostaną do wysokości obecnie wybudowanych ścian zewnętrznych tj. do
3,5 m. Powyżej tej wysokości planuje się wykonanie ścian zarówno zewnętrznych, wewnętrznych,
jak i oporowej i stropu w konstrukcji lekkiej, zapewniających hermetyczne środowisko stabilizacji
tlenowej. Wysokość reaktorów będzie wynosiła około 5,5 m, co zapewni sprawne i bezpieczne
poruszanie się ładowarki kołowej, obsługującej kompostownię.
Po wprowadzeniu partii materiału do reaktora, zostanie on zamknięty za pomocą szczelnych
bram. Każdy z reaktorów będzie wykorzystywał istniejące podposadzkowe kanały napowietrzające,
zasysające odciek i powietrze z materiału wsadowego. Dodatkowo zastaną zamontowane
niezależne wentylatory w tylnych ścianach boksów, zapewniające odpowiednią cyrkulację
powietrza w ich wnętrzu. Zasysane powietrze kierowane będzie do istniejącej płuczki chemicznej
oraz biofiltrów. Każdy z reaktorów zostanie wyposażony w podwieszany system zraszania
umożliwiający równomierne nawodnienie całego wsadu, który zostanie włączony
w istniejącą w kompostowni sieć nawadniania. Proces w reaktorach będzie prowadzony do czasu
osiągnięcia parametru AT4 poniżej 20 mg O2/g suchej masy. Szacujemy, iż czas ten może wynieść
od 2 do 3 tygodni. Po fazie intensywnej materiał zostanie przewieziony z reaktorów na drugą część
wiaty, która nie została zabudowana i stanowić będzie plac dojrzewania. W tej fazie możliwe
będzie sterowanie procesem i wykorzystanie przerzucarki jak dotychczas. Przewidujemy 5-6
tygodniowy czas trwania fazy dojrzewania, korzystając z doświadczeń już zdobytych podczas
przebiegu procesu pod wiatą.