Dobre praktyki w gospodarce odpadami

VII Spotkanie Forum NFOŚiGW – Targi POLEKO
(Poznań 24 listopada 2011 r.)
Dobre praktyki w gospodarce
odpadami
Rozwiązania techniczne i
organizacyjne w gospodarce
odpadami komunalnymi
1
Trendy i praktyka w gospodarce
odpadami komunalnymi w
Europie
W2
Jerzy Kędzierski
CDM
2
Wytworzone odpady komunalne na
mieszkańca w 2007 r. w kg
3
Ilość odpadów wytwarzanych przez mieszkańca
(kg/mieszkańca,rok)
• 300 – 400 - Czechy, Słowacja, Polska, Łotwa,
Rumunia, Litwa (6 państw)
• Powyżej 600 - Austria, Holandia, Malta,
Luksemburg, Szwajcaria, Cypr,
Irlandia, Dania, Norwegia (9 państw)
4
Struktura zagospodarowania
odpadów komunalnych w 2007 r.
5
Zmiany w latach 2004 – 2007 – 31 państw Europy
• Składowanie powyżej 80%:
2004 - „Nowa Unia” bez Estonii oraz Turcja i Grecja (13)
2007 – Malta, Litwa, Cypr, Łotwa, Turcja, Bułgaria, Czechy (7)
• Spalanie: wzrost w 7 państwach, spadek w 4 państwach (do 3%) w
tym wzrost powyżej 5%:
- Austria (do 30%), Holandia (do 32%), Słowacja (do 10%) i
Węgry (do 8%)
• Odzyskiwanie – wzrost w 15 państwach, spadek w 6 państwach
Zaobserwowany trend: umiarkowane zwiększenie ilości
odpadów spalanych w spalarniach odpadów, znaczne
zwiększenie ilości odpadów odzyskiwanych, znaczne zmniejszenie
ilości odpadów składowanych.
6
Cele państw wiodących w gospodarce odpadami
komunalnymi wprowadzane do prawa unijnego i
implementowane do prawa krajowego
1. Zmniejszanie ilości odpadów składowanych do możliwego
minimum.
2. Zwalczanie tendencji do tworzenia „dzikich” składowisk.
3. Wykorzystanie gospodarcze gromadzonych odpadów
poprzez recykling materiałowy i energetyczny.
4. Eliminowanie gazów składowiskowych.
5. Wprowadzanie zasad racjonalnej działalności w zakresie
tworzenia, segregacji i unieszkodliwiania odpadów
komunalnych
6. Wykorzystanie najlepszych dostępnych technologii oraz
racjonalnych rozwiązań organizacyjnych i ekonomicznych
7
Stosowane zasady zarządzania odpadami
• Stanowienie prawa – szczebel krajowy, lub krajowy i
regionalny (landy, kantony)
• Zarządzanie odpadami, ustalanie opłat, podpisywanie umów
– gminy. Wyjątek – Węgry – umowy wytwórcy z odbiorcą.
• Ustalanie opłat przez gminy – dwa różne systemy:
- tylko opłata stała zależna od wielkości gospodarstwa,
- dwie opłaty:
• opłata stała na pokrycie kosztów zbiórki selektywnej,
• opłata zmienna zależna od ilości odbieranych
odpadów, często w dostarczonych wcześniej workach z
kodem wytwórcy odpadów
8
Specyficzne elementy wybrane z systemów krajowych
• System umów ekologicznych pomiędzy ministerstwem
środowiska a gminami na terminową realizacje umówionych
zadań ekologicznych za określone środki (Flandria),
• Limity ilości odpadów dopuszczonych do składowania,
obniżane co roku, aż do roku 2020. Posiadanymi limitami
gminy mogą handlować (Wielka Brytania).
• Likwidacja emisji starych składowisk przy użyciu ruchomych
zestawów maszyn dokonujących odkopania, segregacji,
fermentacji z odzyskiem energii i produkcji paliwa
alternatywnego. Pozostałość jest składowana (Szwajcaria).
• Kilkakrotne zwiększenie intensywności zgazowania odpadów
bio poprzez zastosowanie technologii DEPO+(Niemcy).
9
Trendy w systemach zarządzania
• Zarządzanie strumieniami. Badanie ilości i własności
odpadów wytwarzanych przez różnych wytwórców w
różnych częściach miasta i gminy w poszczególnych okresach
roku, planowanie rozwoju odpowiednich technologii i
właściwe kierowanie strumieni odpadów.
• Oddziaływanie na miejscową społeczność poprzez:
- edukację ekologiczną,
- system opłat za odbierane odpady,
- lokalne regulaminy, rozporządzenia i instrukcje,
- informację o środowisku i jego ochronie.
• Uzyskiwanie zaangażowania społecznego w proces
kształtowania systemu i udziału w jego realizacji.
10
Uzyskiwane rezultaty
• Współpraca gmin z mieszkańcami umożliwia tworzenie
systemu akceptowalnego.
• Jednakże rezultaty tego współdziałania nie wszędzie są
jednakowe. W zasadzie wyniki są pozytywne.
• Na przykład w Zurychu, gdzie mieszkańcy wypowiadają się
w referendach, od 1945 r. wszystkie referenda dotyczące
przedyskutowanej rozbudowy i modernizacji systemu
unieszkodliwiania odpadów i związanego z tym wzrostu
opłat uzyskały od 78 do 96% odpowiedzi „TAK”.
• Natomiast w Neapolu obserwujemy kolejne przejawy wojny
odpadowej z udziałem premiera, władz lokalnych,
mieszkańców i jak twierdzą niektórzy – włoskiej mafii.
11
Rozwój spalarni odpadów w Europie
Anglia 1876-1890 – 39 spalarni,
Niemcy – od 1895 r. spalanie odpadów po epidemii cholery,
Europa 1876-1908 – ponad 210 instalacji
Warszawa 1912-1944 (zniszczona w czasie powstania,
pozostałość przy ul. Spokojnej – zabytek) 10 tys. Mg/rok.
• Poznań 1927-1953 – wykorzystanie żużla do produkcji
krawężników, płyt chodnikowych, rur kanalizacyjnych itp.
• Średnia wydajność do 1990 roku – poniżej 100 tys. Mg/rok,
obecnie – powyżej 200 tys. Mg/rok,
• Rozwój spalarni jest obecnie ograniczony z powodu rozwoju
procesu konkurencyjnego – wykonywania w procesach MBP
produkcji paliwa alternatywnego spalanego poza
spalarniami odpadów w elektrowniach na paliwo
alternatywne, współspalane w elektrowniach węglowych i
cementowniach.
•
•
•
•
12
Technologia spalania
Warunek dla komory spalania 850 0 C przez 2 sek.
Oczyszczanie gazów odlotowych:
- elektrofiltr - pyły
- dwustopniowa płuczka – HCl, HF, SO2 i metale ciężkie
- absorber ze złożem koksowym – dioksyny, furany i inne
Efekty – zawartość zanieczyszczeń poniżej wszystkich limitów
dyrektywy UE,
- zawartość dioksyn i furanów kilka rzędów wielkości
poniżej limitu.
Powstające odpady:
- popioły lotne i odpady z oczyszczania spalin klasyfikowane
jako odpady niebezpieczne ok. 20 kg/Mg odpadów,
- żużle – około 250 kg/Mg odpadów.
13
Odpady spalania
Popioły lotne:
- scalane przy użyciu cementu,
- składowane na składowiskach odpadów niebezpiecznych lub
w nieczynnych kopalniach (usługi niemieckich kopalń soli
kamiennej).
Żużle:
- rosnący problem w krajach UE,
- skład – spiek metali, szkła, krzemu, wapna, niedopalonych
materiałów palnych i wody
- zawartość metali ciężkich – ok. 1%
- zawartość dioksyn i furanów średnio ok. 4 ng/kg (norma 10)
- własności mechaniczne po obróbce porównywalne z
kruszywami naturalnymi
14
Wykorzystanie żużli ze spalania odpadów w
budownictwie drogowym
• Przygotowanie żużla:
- rozdrabnianie nadziarna,
- odzysk metali – ok. 20 kg/Mg spalonych odpadów,
- wydzielanie frakcji niedopalonych do ponownego spalania.
• Wykorzystanie powyżej 50% żużla (2006 r.): Dania, Czechy,
Holandia, Niemcy, Wielka Brytania, Norwegia,
• Wykorzystanie w roku 2010: Francja 71%, Wlk. Brytania 97%.
• W Polsce niezbędne jest uporządkowanie stanu prawnego w
zakresie właściwości, ograniczeń stosowania i metod badań.
15
Trendy w wykorzystaniu technologii spalania
• Technologia rozwija się jako sposób na szybkie dostosowanie
gospodarki odpadowej do części wymagań UE (odpady
biodegradowalne).
• Przykładowe zmiany jednostkowych emisji w spalarniach
niemieckich (emisja na m3 spalin):
1990 r.
2008 r.
norma
Tlenki azotu
w mg
350
60
200
Dwutlenek siarki w mg
690
1,3
50
Kadm
w ng 175 000
1 400
50
Rtęć
w ng 12 000
100
50
Dioksyny (TEQ)
w ng 10 000
10
0,1
16
Kompostowane materiały
• Materiał po zbiórce selektywnej (w tym odpady kuchenne zbiórka na poziomie około 20% wytworzonych odpadów).
Zebrany materiał umożliwia recykling organiczny, który
zmniejsza ilość zmieszanych odpadów domowych o około 7%
i umożliwia zagospodarowanie odpadów zielonych oraz
pofermentacyjnych.
• Materiał nie dający możliwości uzyskania kompostu: odpady
zmieszane, frakcja średnia z segregacji, strumienie bio z
niektórych wersji MBP.
Uzyskany po kompostowaniu stabilizat powinien spełniać
warunki umożliwiające jego składowanie.
17
Kompostowanie - technologia
• Obróbka mechaniczna odpadów i usunięcie zanieczyszczeń,
• Kompostowanie dwustopniowe – jedno z wiodących:
- kompostowanie wstępne w reaktorach komorowych lub w
hali – 2–4 tygodni – powstaje kompost surowy,
- faza dojrzewania w zamkniętej hali – 8-10 tygodni,
• Oczyszczanie gazów odlotowych – biofiltr połączony z
kwaśną płuczką i zbieranie ścieków wykorzystywanych
następnie w technologii lub kierowanych do oczyszczalni,
• Produkowany kompost może być wykorzystany jako nawóz,
jako środek wspomagający uprawę roślin w rolnictwie lub do
rekultywacji terenów zdegradowanych,
• Stosowane są powszechnie różnorodne tańsze technologie w
zależności od ilości i jakości kompostowanych odpadów.
18
Mechaniczno biologiczne przetwarzanie (MBP) (1)
Rozwój MBP doprowadził do powstania różnych kombinacji
procesów mechaniczno-fizycznego, biologicznego i
termicznego, odpowiednio dobranych w zależności od
wybranych celów. Można wyróżnić:
- rozdzielenie strumieni materiałowych (RSM), w którym
mechanicznie zostają wydzielone z odpadów frakcje
wysokokaloryczne przeznaczone na paliwo alternatywne,
frakcje do recyklingu materiałowego a frakcja pozostała jest
biologicznie przetwarzana i składowana,
- mechaniczno-biologiczną stabilizację (MBS), w którym
poprzez biosuszenie uzyskuje się biostabilizację zawartego
w odpadach biodegradowalnych węgla i możliwość
wydzielenia frakcji na paliwo alternatywne, frakcji
materiałowej i frakcji obojętnej,
19
Mechaniczno biologiczne przetwarzanie (MBP) (2)
- mechaniczno-fizyczną stabilizację (MFS) ma na celu
podobnie jak (MBS) uzyskać rozdzielenie odpadów na
frakcje paliwową, materiałową i obojętną, ale z
wykorzystaniem energii dostarczanej z zewnątrz np. z
procesu fermentacji,
- mechaniczno biologiczne przetwarzanie przed termicznym
przekształcaniem (MBT) z mechaniczno biologiczną obróbką
wstępna umożliwiającą wydzielenie frakcji energetycznej,
złomu i skierowanie pozostałego strumienia do spalarni
odpadów,
- stabilizację biologiczną frakcji niskoenergetycznej w
warunkach beztlenowych z wydzieleniem biogazu,
pozostałość stabilizowana tlenowo.
20
Składowiska odpadów komunalnych
• 1 Mg odpadów zmieszanych emituje około 160 m3 gazu
składowiskowego, z czego większość emitowana jest po
zamknięciu składowiska.
• Wydajność gazu uzyskiwanego z zamkniętych składowisk
szybko maleje poniżej progu możliwości eksploatacji
energetycznej.
• Konieczny jest długi okres monitorowania składowiska po
jego zamknięciu i rekultywacji i duża ilość działań
operacyjnych rozbrajających „bomby ekologiczne”.
• Istnieje możliwość rozwiązania problemu i uzyskanie
dodatkowych korzyści energetycznych w stosowanym w
Niemczech przez CDM procesie odgazowania DEPO+.
21
Technologia i korzyści
Cele zastosowania procesu DEPO+
⇒ Szybka stabilizacja
⇒ Wysoka redukcja emisji ze składowiska i „wykorzystanie
zalegających pokładów GAZU”
Znaczące zwiększenie prędkości ekstrakcji gazu
Aktywacja dostępnego węgla organicznego i jego odzyskanie
poprzez „ścieżkę gazową”
Ciągłe dostarczanie gazu w ilości uzasadniającej jego
energetyczny odzysk w fazie niskiej produkcji gazu (Faza A) –
beztlenowa stabilizacja in situ)
Przejście do fazy tlenowej (Faza B) DOPIERO po
zakończeniu etapu ekonomicznego energetycznego odzysku
gazu składowiskowego
22
DEPO+ standardowe studnie gazowe
Studnia DEPO+
Glina
Rura
pełna
Składowisko
żwir
rura
perforowana
23
Składowisko w Alsdorf Warden (Niemcy) – projekt realizowany od
2007 roku - wyniki podjętych działań
• Wyniki testów ekstrakcji gazu (3 miesiące)
przed i po przerobieniu studni i zastosowaniu DEPO+
Lokalizacja
Przed modernizacją
Po modernizacji
Ilość gazu
CH4-stęż.
Ilość gazu
CH4-stęż.
Studnia 1
0 m3/h
10% - spada
> 25 m3/h
> 40 %
Studnia 2
0-9 m3/h
38% - spada
> 25 m3/h
> 40 %
Studnia 3
0 m3/h
Brak danych > 25 m3/h
> 40 %
24
Korzyści finansowe i ekonomiczne
Koszty
Okres zwrotu z inwestycji (uwzględniający zyski z odzysku gazu i koszty
eksploatacyjne): ≈ 1 rok
Przychody / Korzyści
Krótko-terminowe / Średnio-terminowe
• przychody związane z odzyskiem energii ze źródeł odnawialnych
(zwiększenie ilości pozyskiwanego gazu o 200%-300%)
• redukcja aktywnej frakcji organicznej / wysoki stopień redukcji emisji
niekontrolowanej ze składowiska
• oszczędności związane z dodatkowym uszczelnieniem składowiska
Długo-terminowe
• Redukcja kosztów w okresie monitorowania składowiska
25
Podsumowanie graficzne
m³/h
Aktywacja materii
organicznej w składowisku
=> DEPO+ process
Legenda:
Obliczeniowa prognoza ilości gazu
Obliczeniowa ilość zebranego gazu (30-50 %)
Ilość możliwa do odzyskania DEPO+ process
Granica odzysku energetycznego (mało
gazu/mało metanu)
Emisja
powierzchniowa
Dodatkowe ilości gazu do
odzysku energetycznego
brak możliwości
energetycznego
odzysku gazu
Czas
26
Trendy w składowaniu odpadów komunalnych
• Nowoczesna gospodarka odpadami preferująca unikanie
szkodliwych emisji ze składowisk doprowadziła do
minimalizacji składowania odpadów co następnie zostało
ujęte w ograniczeniach UE.
• Technologie recyklingu materiałowego i energetycznego
ograniczyły ilość składowanych odpadów.
• Technologie przetwarzania odpadów przed ich
składowaniem pozwoliły na likwidację zagrożeń ze strony
składowanych odpadów komunalnych.
• Nowe technologie wspomagania reakcji zgazowania
odpadów na składowisku (np. DEPO+) umożliwiają
ekonomiczne usuwanie emisji składowiskowych.
27
Recykling materiałowy
• Rozwój różnych systemów selektywnej zbiórki, w tym polski
system EKO AB, możliwości uzyskiwane w procesach MBP i
regulacje UE powodują systematyczny wzrost powtórnego
wykorzystania frakcji wysegregowanych z odpadów
komunalnych.
• Uzyskiwane korzyści to:
- oszczędność zasobów naturalnych,
- tworzenie tanich miejsc pracy.
• Zagrożenia ze strony recyklingu wielocyklowego:
- zmiana własności materiału np. skracanie włókien
celulozowych,
- narastanie zanieczyszczeń w stopach metali,
- narastanie zawartości szkodliwych substancji w materiałach
wielokrotnie przetwarzanych.
28
Podsumowanie wyników Kongresu ENVICON
• Wnioski z obrad sesji IV - Polityka Europejska w Gospodarce
Odpadami – Międzynarodowego Kongresu Ochrony
Środowiska ENVICON.
• Wnioski z obrad sesji I-III Kongresu ENVICON i ich znaczenie
dla systemu gospodarki odpadowej w Polsce na tle trendów
europejskich
29