Określenie kryteriów stosowania osadów ściekowych poza rolnictwem

Transkrypt

Politechnika Częstochowska
Instytut Inżynierii Środowiska
OKREŚLENIE KRYTERIÓW STOSOWANIA
OSADÓW ŚCIEKOWYCH POZA ROLNICTWEM
„Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki
Wodnej na zamówienie Ministra Środowiska”
Częstochowa, listopad 2004
1
Spis treści
1.Cel i zakres pracy .................................................................................................................. 4
2. Wytwarzanie osadów ściekowych ....................................................................................... 4
3. Rodzaje osadów ściekowych................................................................................................ 5
4. Charakterystyka osadów ściekowych................................................................................. 9
4.1. Charakterystyka osadów komunalnych........................................................................... 9
4.2. Charakterystyka wybranych przemysłowych osadów ściekowych .............................. 12
5. Metody przeróbki osadów ściekowych............................................................................ 20
5.1. Procesy przeróbki osadów ściekowych realizowane na terenie oczyszczalni ścieków 20
5.1.1. Zagęszczanie osadów ............................................................................................. 20
5.1.2. Biochemiczne procesy stabilizacji osadów ............................................................ 21
5.1.3. Odwadnianie........................................................................................................... 25
5.2. Przygotowanie osadów do wykorzystania .................................................................... 26
6.Kierunki zagospodarowania osadów ściekowych poza rolnictwem ............................... 30
6.1. Wykorzystanie przyrodnicze......................................................................................... 35
6.2.Spalanie i współspalanie osadów ściekowych ............................................................... 39
6.3. Składowanie .................................................................................................................. 45
7. Kryteria stosowania osadów ściekowych poza rolnictwem dla poszczególnych celów określenie istotnych parametrów i ich wartości .................................................................. 48
7.1.Transport odpadów......................................................................................................... 50
7.2. Kryteria stosowania osadów ściekowych na cele przyrodnicze.................................... 52
7.3. Warunki bezpośredniego stosowania osadów ściekowych ........................................... 71
7.4. Kryteria stosowania osadów ściekowych na cele przemysłowe ................................... 72
Literatura ................................................................................................................................ 84
Załącznik nr 1 Wykaz cytowanych w opracowaniu aktów prawnych
2
WYKAZ SKRÓTÓW
UE
Unia Europejska
s.m.
sucha masa
s.m.o.
sucha masa organiczna
GUS
Główny Urząd Statystyczny
KPOŚK
Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych
KPGO
krajowy plan gospodarki odpadami
RLM
równoważna liczba mieszkańców
AOX
halogenowe związki organiczne
WWA
wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
PCB
polichlorowane bifenyle
PCDD/F
polichlorowane dibenzodioksyny i furany
PCT
polichlorowane trójfenyle
TEQ
normowany poziom toksyczności
ADR
konwencja
dotycząca
drogowego
przewozu
niebezpiecznych Dz.U.1975.Nr 35, poz. 189
BAT
najlepsze dostępne techniki
ATT
wskaźnik liczebności jaj helmintów
3
towarów
i
ładunków
1.Cel i zakres pracy
Celem pracy było określenie wymagań dotyczących stosowania osadów ściekowych
poza rolnictwem. W pracy omówiono technologie przetwarzania osadów ściekowych oraz
sposoby ich zagospodarowania. Uwzględniono istniejące podstawy prawne, zarówno prawa
polskiego jak i UE. Praca obejmuje nie tylko komunalne osady ściekowe, ale również osady
wytworzone w poszczególnych działach przemysłu. W ramach pracy określono kryteria
stosowania osadów ściekowych poza rolnictwem.
2. Wytwarzanie osadów ściekowych
W
zależności
od
rodzaju
oczyszczanych
ścieków
oczyszczalnie
dzielimy
na oczyszczalnie ścieków komunalnych i przemysłowych. Do oczyszczania ścieków
komunalnych najczęściej stosuję się metodę osadu czynnego. W klasycznych mechanicznobiologicznych oczyszczalniach z wykorzystaniem osadu czynnego ciąg technologiczny składa
się z części mechanicznej: kraty, piaskowniki, osadniki wstępne oraz biologicznej, w skład
której wchodzą komory napowietrzania i osadniki wtórne. Ścieki surowe poprzez system
kanalizacji dopływają do ciągu technologicznego oczyszczalni. Na kratach zachodzi usuwanie
ze ścieków substancji stałych o dużych rozmiarach. Zanieczyszczenia zatrzymane na kratach
(skratki) są, co pewien czas zgarniane, niekiedy prasowane, dezynfekowane, po czym
deponowane na składowiskach odpadów. Małe kraty mogą być czyszczone ręcznie, w
przypadku krat o większych rozmiarach stosuje się mechaniczne urządzenia do zgarniania
skratek. Po przejściu krat ścieki dopływają do piaskowników, gdzie zatrzymywane są cząstki
mineralne jak piasek, żwir, żużel itp. Podobnie jak w przypadku krat, wyróżnia się
piaskowniki czyszczone ręcznie oraz z wykorzystaniem urządzeń mechanicznych. Stosuje się
również piaskowniki napowietrzane, pełniące dodatkowo rolę odtłuszczacza. W osadnikach
wstępnych dochodzi do zatrzymania zawiesin łatwo opadających, głównie organicznych, w
wyniku procesu sedymentacji. Ponadto w osadnikach wstępnych ze ścieków usuwane są
zawiesiny lżejsze od wody (tłuszcze i części pływające), które flotują ku powierzchni tworząc
kożuch. Osadniki wyposażone są w z zgarniacze usuwające osad z dna do lejów osadowych
oraz wyflotowane z powierzchni osadnika zanieczyszczenia. Osady wstępnie zagęszczone w
leju osadowym odprowadzane są do dalszego unieszkodliwienia.
4
Ścieki pozbawione w osadnikach wstępnych zawiesin łatwo opadających dopływają do
komór napowietrzania, w których zachodzi proces osadu czynnego. Po odpowiednim czasie
kontaktu mieszanina ścieków i osadu czynnego przepływa do osadników wtórnych, w których
dochodzi do oddzielenia kłaczków osadu czynnego od ścieków oczyszczonych. Zagęszczony
w osadnikach wtórnych osad czynny częściowo jest zawracany do komór napowietrzania
(osad recyrkulowany), natomiast część osadu tzw. osad nadmierny odprowadzana jest do
dalszej przeróbki.
Do oczyszczania ścieków przemysłowych, w zależności od rodzaju zanieczyszczenia,
stosuje się różne metody, które generalnie można podzielić na:
•
Mechaniczne: sedymentacja grawitacyjna, sedymentacja odśrodkowa, filtracja
ciśnieniowa, filtracja próżniowa, filtracja odśrodkowa, filtracja złożowa, odśrodkowo
grawitacyjne rozdzielanie w hydrocyklonach i inne,
•
Fizykochemiczne: koagulacja, współstrącanie, sorpcja, flotacja, wymiana jonowa na
jonitach, elektroliza, elektrodializa, odwrócona osmoza, ultrafiltracja i inne,
•
Biologiczne oczyszczanie na złożach biologicznych, metoda osadu czynnego i inne
[1].
Metody mechaniczne są najczęściej pierwszymi operacjami, którym poddawane są ścieki i
mają na celu oddzielenie od nich zanieczyszczeń w postaci zawiesiny. Operacje mechaniczne
stosowane są również do oddzielania osadów powstałych po zastosowaniu innych procesów,
chemicznych czy fizykochemicznych.
Metody fizykochemiczne i chemiczne wykorzystywane są w celu usunięcia ze ścieków
związków koloidalnych i substancji rozpuszczonych. Metodami biologicznymi usuwane są ze
ścieków głównie związki organiczne podatne na biodegradację. Najczęściej wykorzystuje się
je do oczyszczania ścieków przemysłowych łącznie z komunalnymi.
3. Rodzaje osadów ściekowych
Osady ściekowe są definiowane jako faza stała ścieków, złożona ze związków
mineralnych i/lub organicznych, oddzielana od fazy płynnej najczęściej w procesie
sedymentacji. W zależności od zastosowanej technologii oczyszczania ścieków w ciągu
technologicznym każdej oczyszczalni wyróżniamy następujące rodzaje osadów:
5
•
Osady wstępne - wydzielone w osadnikach wstępnych w wyniku mechanicznego
oczyszczania ścieków. Są to głównie zawiesiny pochodzące z dopływających ścieków.
Osady te charakteryzują się słabą podatnością na odwadnianie.
•
Osady wtórne – wydzielone w osadnikach wtórnych, powstające w wyniku
oddzielania nadmiernego osadu w procesie biologicznego oczyszczania ścieków.
Zasadniczą masę tych osadów stanowią mikroorganizmy. W procesie osadu czynnego
część osadu wtórnego jest zawracana do komory napowietrzania jako tzw. osad
recyrkulowany, cześć natomiast w postaci osadu nadmiernego jest usuwana z układu
oczyszczania.
•
Osady z chemicznego strącania – powstające w wyniku chemicznego strącania
zanieczyszczeń, np. związków fosforu lub neutralizacji ścieków. Osady te wydzielane
są w różnych miejscach ciągu technologicznego, zależnie od miejsca stosowania
środków chemicznych.
•
Osady z osadników gnilnych – dowożone do oczyszczalni. Są to nieustabilizowane
osady charakteryzujące się słabą podatnością na odwadnianie.
•
Osady mieszane – powstają na skutek mieszania osadów wstępnych i wtórnych.
Osady te wydzielane są w osadnikach wstępnych, w sytuacji, kiedy osad nadmierny
zawracany jest do systemu oczyszczania, przed osadniki wstępne.
Wymienione wyżej rodzaje osadów zaliczamy do osadów surowych. Osady po kolejnych
stopniach przetwarzania należą natomiast do następujących grup:
•
Osady zagęszczone – osady poddane procesowi zagęszczania,
•
Osady po stabilizacji biochemicznej (beztlenowej, tlenowej),
•
Osady odwodnione – osady poddane procesowi odwadniania,
•
Osady zhigienizowane – poddane procesom prowadzącym do wyeliminowania
z osadów organizmów patogennych (pasteryzacja, wapnowanie, suszenie).
Poniżej przedstawiono rodzaje osadów ściekowych ujęte w katalogu odpadów (tab.1).
Tab.1.Rodzaje osadów ściekowych [2]
Kod
Grupy, podgrupy i rodzaje odpadów
02
Odpady z rolnictwa, sadownictwa, upraw hydroponicznych,
rybołówstwa, leśnictwa, łowiectwa oraz przetwórstwa żywności
02 02
Odpady z przygotowania i przetwórstwa produktów spożywczych
pochodzenia zwierzęcego
02 02 04
Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków
6
02 03
Odpady z przygotowania, przetwórstwa produktów i używek spożywczych
oraz odpady pochodzenia roślinnego, w tym odpady z owoców, warzyw,
produktów zbożowych, olejów jadalnych, kakao, kawy, herbaty oraz
przygotowania i przetwórstwa tytoniu, drożdży i produkcji ekstraktów
drożdżowych, przygotowywania i fermentacji melasy (z wyłączeniem 02
07)
02 03 05
02 04
Odpady z przemysłu cukrowniczego
02 04 03
02 05
Odpady z przemysłu mleczarskiego
02 05 02
02 06
Odpady z przemysłu piekarniczego i cukierniczego
02 06 03
02 07
Odpady z produkcji napojów alkoholowych i bezalkoholowych (z
wyłączeniem kawy, herbaty i kakao)
02 07 05
03
Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli,
masy celulozowej, papieru i tektury
03 01
Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli
03 01 82
03 03
Odpady z produkcji oraz z przetwórstwa masy celulozowej, papieru i
tektury
03 03 11
Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków inne niż wymienione w 03 03 10
04
Odpady z przemysłu skórzanego, futrzarskiego i tekstylnego
04 01
Odpady z przemysłu skórzanego i futrzarskiego
04 01 06
04 01 07
Osady zawierające chrom, zwłaszcza z zakładowych oczyszczalni ścieków
Osady nie zawierające chromu, zwłaszcza z zakładowych oczyszczalni ścieków
04 02
Odpady z przemysłu tekstylnego
04 02 19* Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków zawierające substancje niebezpieczne1
04 02 20 Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków inne niż wymienione w 04 02 191
05
Odpady z przeróbki ropy naftowej, oczyszczania gazu ziemnego
oraz pirolitycznej przeróbki węgla
05 01
Odpady z przeróbki (np. rafinacji) ropy naftowej
05 01 09* Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków zawierające substancje niebezpieczne
06
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania
produktów przemysłu chemii nieorganicznej
06 05
07
produktów przemysłu chemii organicznej
07 01
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania podstawowych
7
produktów przemysłu chemii organicznej
07 02
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania tworzyw
sztucznych oraz kauczuków i włókien syntetycznych
07 03
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania organicznych
barwników oraz pigmentów (z wyłączeniem podgrupy 06 11)
07 04
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania organicznych
środków ochrony roślin (z wyłączeniem 02 01 08 i 02 01 09), środków do
konserwacji drewna (z wyłączeniem 03 02) i innych biocydów
07 05
farmaceutyków
07 06
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania tłuszczów,
natłustek, mydeł, detergentów, środków dezynfekujących i kosmetyków
07 07
Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania innych nie
wymienionych produktów chemicznych
09
Odpady z przemysłu fotograficznego i usług fotograficznych
09 01
Odpady z przemysłu fotograficznego i usług fotograficznych
09 01 06* Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków zawierające srebro
10
Odpady z procesów termicznych
10 01
Odpady z elektrowni i innych zakładów energetycznego spalania paliw (z
wyłączeniem grupy 19)
10 12
Odpady z produkcji wyrobów ceramiki budowlanej, szlachetnej i
ogniotrwałej (wyrobów ceramicznych, cegieł, płytek i produktów
konstrukcyjnych)
10 12 13
Szlamy z zakładowych oczyszczalni ścieków
19
Odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu
odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej
i wody do celów przemysłowych
19 08
Odpady z oczyszczalni ścieków nie ujęte w innych grupach
19 08 05
Ustabilizowane komunalne osady ściekowe
8
19 08 11* Szlamy zawierające substancje niebezpieczne z biologicznego oczyszczania ścieków
przemysłowych
19 08 12 Szlamy z biologicznego oczyszczania ścieków przemysłowych inne niż wymienione w
19 08 11
19 08 13* Szlamy zawierające substancje niebezpieczne z innego niż biologiczne oczyszczania
ścieków przemysłowych
19 08 14
Szlamy z innego niż biologiczne oczyszczania ścieków przemysłowych inne niż
wymienione w 19 08 13
19 11
Odpady z regeneracji olejów
1
w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001r. w sprawie katalogu odpadów pod tymi
kodami zdefiniowano odpady z zakładowych oczyszczalni ścieków natomiast w Europejskim Katalogu odpadów
osady z zakładowych oczyszczalni ścieków.
4. Charakterystyka osadów ściekowych
Szacuje się, że obecnie w Europie wytwarzanych jest 8 mln ton suchej masy osadów
ściekowych. W Polsce zgodnie z danymi GUS komunalne oczyszczalnie ścieków obsługiwały
w 2002 roku 56,7% populacji i wytwarzały ponad 435 tys. ton osadów. Jednocześnie
wytworzono 647 tys. ton osadów przemysłowych.
4.1. Charakterystyka osadów komunalnych
Komunalne osady ściekowe są produktem ubocznym oczyszczania ścieków
komunalnych. Szacuje się, że objętość powstających osadów stanowi około 2 %
oczyszczanych ścieków i zawiera ponad połowę ładunku zanieczyszczeń dopływających wraz
ze ściekami do oczyszczalni. Skład komunalnych osadów ściekowych jest zmienny i zależy
od rodzaju oczyszczanych ścieków, sposobu ich oczyszczania oraz sposobu przeróbki. Udział
ścieków przemysłowych, a także charakter tych ścieków może mieć decydujący wpływ na
jakość powstających osadów.
Osady ściekowe charakteryzują się następującymi właściwościami:
•
wysokim uwodnieniem (ponad 99 % dla osadów surowych, 80 – 55 % dla osadów
odwodnionych, poniżej 10 % po termicznym suszeniu),
•
wysoką zawartością związków organicznych (około 75 % dla osadów surowych, 4555 % dla osadów ustabilizowanych),
•
wysoką zawartością związków azotu (2 – 7% s.m.), niższą związków fosforu i potasu,
9
•
zróżnicowaną zawartością metali ciężkich, największą charakteryzują się osady
ściekowe z oczyszczalni zlokalizowanych w silnie uprzemysłowionych miastach,
•
zróżnicowanym stopniem zagrożenia sanitarnego, największym w przypadku osadów
surowych
wstępnych,
najmniejszym
dla
osadów
ustabilizowanych
i
zhigienizowanych.
Osady
komunalne
powstające
podczas
biologicznego
oczyszczania
ścieków
charakteryzują się dobrymi wartościami nawozowymi. Są one bardzo efektywne w procesach
rekultywacji terenów, gleb zdegradowanych, czy też w kształtowaniu szaty roślinnej
nieużytków. Poniżej przedstawiono charakterystykę właściwości nawozowych osadów na
przykładzie oczyszczalni ścieków „Czajka” w Warszawie [3]. W osadach zbadano stężenie
związków azotu i fosforu oraz wapnia i magnezu. Badania prowadzono od listopada 1999
roku do maja 2000 roku. Otrzymane średnie zawartości w odniesieniu do suchej masy osadu
były następujące:
•
Azot ogólny – 3,29 % s.m.,
•
Azot amonowy – 0,34 % s.m.,
•
Fosfor ogólny – 3,4 % s.m.,
•
Wapń – 3,5 % s.m. (tendencja spadkowa),
•
Magnez - 0,85 % s.m.
Do głównych cech, które dyskwalifikują osady do dalszego wykorzystania należy zwiększona
zawartość metali ciężkich, silnie toksycznych związków chemicznych pochodzenia
organicznego, organizmów chorobotwórczych i innych.
Metale ciężkie przedostają się do osadów ze ścieków przede wszystkim wskutek sorpcyjnych
właściwości zawiesin. Dostępne dane literaturowe wskazują, że w osadach obecne są
różnorodne formy metali [4]. W tabeli 2 przedstawiono zawartość metali ciężkich w osadach
z 44 oczyszczalni ścieków województwa podlaskiego. Badania realizowane zostały w
Politechnice Białostockiej w latach 1998-2000.
Tab.2. Zawartość metali ciężkich w osadach z oczyszczalni ścieków województwa
podlaskiego w latach 1998-2000 [4]
Oczyszczalnie
grupa
I
II
III
liczba
32
5
6
Maksymalna i minimalna zawartość metali ciężkich w osadach mg/kg s.m.
Pb
Cd
Cr
Cu
Ni
Hg
Zn
0,4-92,8
2,6-67,1
16,3-194,0
0,08-16,0
0,28-4,90
0,77-4,12
2,8-196,0
7,1-2855
19,8-62,0
10
2,6-128,8
16,8-107,0
23,0-123,0
0,4-25,0
7,3-21,6
6,9-16,1
0,11-2,45
0,10-3,80
0,21-5,15
28-2200
58-2436
257-1614
V
I-IV
1
44
27,8-29,3
0,4-194,0
1,14-2,20
0,08-16,0
5,4-16,1
2,8-2855
94,0-131,2
2,6-131,2
8,0-8,1
0,4-25,0
1,0-3,4
0,10-5,15
910-976
28-2436
Grupa I – oczyszczalnie obsługujące do 2 tys. LRM
Grupa II - oczyszczalnie obsługujące 2-10 tys. LRM
Grupa III - oczyszczalnie obsługujące 10-50 tys. LRM
Grupa IV - oczyszczalnie obsługujące 50-100 tys. LRM
Grupa V - oczyszczalnie obsługujące powyżej100 tys. LRM
W Instytucie Ochrony Środowiska przeprowadzono w latach 1998-2002 analizę osadów
ściekowych z województwa podlaskiego pod kątem zawartości mikrozanieczyszczeń
organicznych. Zawartość chlorowcopochodnych związków organicznych AOX w osadach
była w poszczególnych okresach badawczych stosunkowo niska i nie ulegała istotnym
zmianom. W przebadanych osadach z czternastu oczyszczalni średnia zawartość tych
związków w osadach wynosiła od 150 do 360 mg Cl/kg s.m. W osadach z jednej oczyszczalni
stwierdzono znacznie wyższe stężenia, wynoszące kilka tysięcy mg Cl/kg s.m, co było
związane z doprowadzeniem do oczyszczalni ścieków z produkcji PCV. Zawartość AOX w
osadach z czternastu oczyszczalni dla poszczególnych okresów badawczych wynosiła [4]:
Rok 1998
151-357 mg Cl/kg s.m
Rok 1999
Rok 2001-2002
Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych mieściła się w granicach
wartości od 2,6 do 17 mg/kg s.m w poszczególnych latach badań. Udział w nich
benzo(a)pirenu wahał się od 2,8 % do 14,2 %. W oczyszczalniach średniej wielkości suma
badanych WWA wyniosła około 5 mg/kg s.m. W oczyszczalniach większych zaobserwowano
niższe stężenia WWA, szczególnie w porównaniu z rokiem 1998. W roku 1999 procentowy
udział benzo(a)pirenu w ogólnej sumie WWA był najwyższy w osadach z większości
oczyszczalni i wyniósł od 4,1 % do 14,2 %. Natomiast w roku 1998 wynosił on od 2,8 % do
8,0 %, a w latach 2001-2002 od 4,8 % do 9,3 %. Zaobserwowano stopniowe obniżanie się
stężenia WWA w osadach ściekowych [4].
W latach 1998-1999 w 90 % próbek stężenie sumy siedmiu polichlorowanych bifenyli PCB
wynosiło 0,32 mg/kg s.m., a w latach 2001-2002 0,09 mg/kg s.m. Zjawisko obniżania się
stężenia PCB w osadach jest wynikiem ograniczonego ich stosowania w różnych gałęziach
przemysłu.
Sanitarne właściwości komunalnych osadów ściekowych mają charakter zmienny i
wynikają z wielu czynników m.in. zależą od standardu życia i stanu zdrowotnego
mieszkańców na danym terenie, rodzaju oczyszczanych ścieków oraz stosowanych metod
11
przeróbki osadów. Wśród wykrywanych w osadach ściekowych organizmów patogennych
dominują bakterie chorobotwórcze, wirusy, grzyby, pierwotniaki oraz jaja pasożytów.
Niebezpieczne dla zwierząt i ludzi może być bakteriologiczne skażenie osadów
ściekowych. Dane literaturowe wskazują na wysokie skażenie osadów bakteriami
patogennymi. W osadach stwierdza się obecność szczególnie niebezpiecznych dla człowieka
drobnoustrojów tj.: pałeczek duru brzusznego – z rodzaju Salmonella, czerwonki – Shigella,
beztlenowych laseczek wywołujących tężec – Clostridium tetani, zgorzel gazową –
Clostridium perfringens, wywołujące zatrucie pokarmowe – Clostridium botulinum oraz
tlenowych laseczek wąglika – Bacillus anthracis, a także prątki gruźlicy – Mycobacterium
tuberculosis. Ponadto w osadach ściekowych stwierdza się należące do bakterii
chorobotwórczych
promieniowce
wywołujące
tzw.
promienicę.
Jedną
z
bardzo
niebezpiecznych chorób bydła powoduje spotykana w osadach ściekowych laseczka wąglika
(Bacillus anthracis). Źródłem skażenia mogą być pasze, a nawet pastwisko, zielonka lub
siano z terenów nawadnianych ściekami komunalnymi.
Grzyby izolowane ze ścieków i osadów ściekowych to głównie tzw. grzyby pleśniowe
(Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Mucor czy Rhizopus), występujące powszechnie w wielu
środowiskach zarówno glebowych, jak i wodnych oraz w bezpośrednim sąsiedztwie
człowieka. Jednak, w skład osadów ściekowych wchodzą również typowe dermatofity:
Trichophyton, Microsporum czy Candida. Wymienione grzyby mogą stanowić zagrożenie
zarówno dla ludzi, zwierząt jak i roślin. Pomimo tego, że ścieki czy osady nie są ich
naturalnym siedliskiem, organizmy te, jak Trichophyton mentagrophytes var. mentagrophytes
i Microsporum persicolor, mogą przeżyć przez długi czas na włosach w osadach ściekowych
[5].
Osady zawierają dość duże ilości jaj helmintów. Dominującym rodzajem są jaja
Ascaris (glista ludzka), w mniejszej ilości występują jaja Toxocara (glista psia lub kocia) i
Trichuris (włosogłówka). Żywe jaja helmintów są wykrywane w osadach składowanych przez
1-2 lata. Wyniki badań wskazują, iż dopiero po upływie około 5 lat w składowanych osadach
nie stwierdzono obecności żywych jaj helmintów [6].
4.2. Charakterystyka wybranych przemysłowych osadów ściekowych
Osady ściekowe z przemysłu garbarskiego
W przemyśle garbarskim skóry surowe przekształcane są w skóry wyprawione w wyniku
zastosowania wielu związków chemicznych oraz określonych zabiegów mechanicznych.
12
Proces garbowania wymaga znacznych ilości wody oraz związków chemicznych, które
przechodzą do ścieków [7].
Szeroko stosowanymi substancjami garbującymi są sole chromu. Chrom pozostaje w
wyczerpanych kąpielach, które są następnie oczyszczane i odprowadzane do ścieków [7,8]. W
procesach przeróbki wytwarzanych jest ok. 260 tys. m3 ścieków oraz trudna do oszacowania
ilość osadów ściekowych [9].
Garbarskie osady ściekowe mogą pochodzić z:
•
podczyszczania chemicznego ścieków uśrednionych (mieszaniny wszystkich kąpieli
procesu technologicznego),
•
biologicznego
oczyszczania
uśrednionych
ścieków
podczyszczonych
wcześniej
chemicznie (oczyszczanie biologiczne nie poprzedzone podczyszczaniem nie jest
skuteczne),
•
podczyszczania chemicznego odrębnych zużytych kąpieli [10].
Różnice w jakości osadów garbarskich zależą od:
-
sposobu ich wydzielenia z uśrednionych ścieków,
-
rodzaju przerabianych skór,
-
zaawansowania technologii przerobu osadów w oczyszczalniach ścieków [10].
Osady powstałe w wyniku podczyszczania chemicznego i odwodnione na poletkach mogą
zawierać od 5-20% s.m. Osady te mogą zawierać 35-85% substancji organicznych w s.m., z
czego od 4-77% stanowią substancje tłuszczowe. W osadach tych znajdują się różne ilości
chromu, jeśli nie występuje recyrkulacja to ilość ta może dochodzić do ponad 1000 mg Cr/kg
s.m. W przypadku recyrkulacji ilość chromu będzie mniejsza w granicach od kilkuset do
tysiąca mg Cr/kg s.m. osadu. Jeśli podczyszczanie jest skuteczne to w osadach z oczyszczania
biologicznego ilość chromu będzie niewielka i powinna mieścić się w granicach od ilości
śladowych do kilkuset mg Cr/kg s.m. [9].
Typowy osad ściekowy z instalacji biologicznego oczyszczania po odwodnieniu zawiera
od 40-75% substancji organicznych, 25-60% substancji nieorganicznych, 21-38% węgla
organicznego, 0,1- 1,6% zw. amonowych, od 1,3-7% azotu organicznego, od 0,06-0,4%
substancji ekstrahujących się eterem, 0,01-0,6% zw. fosforowych, 0,8-5% chromu (III), 0-5%
zw. glinu, od 0,6-12% żelaza, od 1-15 % wapnia oraz 0,7-7% siarczanów. W polskich
garbarniach niewiele osadów pochodzi jednak z oczyszczania biologicznego.
Częściej stosowane jest wytrącanie chromu ze zużytych kąpieli garbujących. Po
wytrąceniu chromu pozostaje duża ilość zanieczyszczeń organicznych i mineralnych [10].
13
Najbardziej rozpowszechnionym sposobem zagospodarowania garbarskich osadów
ściekowych jest ich składowanie na składowiskach. W celu zminimalizowana kosztów
składowania redukuje się objętość metodami hydrometalurgicznymi lub termicznymi. Procesy
hydrometalurgiczne wytwarzają jednak dodatkowe ścieki, zaś termiczna obróbka wymaga
zastosowania spopielenia, zgazowania czy pirolizy.
Inną metodą zagospodarowania osadów jest ich stapianie. W procesach tych osady
mieszane są z innymi mediami (ceramika, szkło, szkło ceramiczne) w celu uzyskania nowego
produktu. Produkt końcowy jest odporny na działanie czynników środowiskowych i może być
bezpiecznie składowany.
Po zastosowaniu odpowiednich procesów obróbki osady garbarskie mogą być traktowane
tak jak osady komunalne i mogą być wykorzystane przyrodniczo z uwagi na wartości
nawozowe. Poprawiają właściwości fizyczne gleb wpływając na parametry strukturotwórcze.
Kompost, otrzymany na bazie osadów ściekowych pochodzących z garbarni może być
stosowany w szkółkach leśnych oraz do rekultywacji terenów zdegradowanych i nawożenia
gleb lekkich [11].
Osady ściekowe z przemysłu mięsnego
Osady z przemysłu mięsnego są zwykle uciążliwe zapachowo i niebezpieczne z punktu
widzenia sanitarnego, zawierają zwykle śladowe ilości metali ciężkich. Charakter osadów
ściekowych z przemysłu mięsnego związany jest z profilem produkcji w danym zakładzie.
Charakterystykę osadów przedstawiono na przykładzie osadów z oczyszczalni ścieków
jednego z zakładów przetwórstwa mięsnego. Badaniom poddano osady surowe (stanowiące
mieszaninę zagęszczonego osadu wstępnego oraz nadmiernego osadu czynnego) wstępnie
odwodnione na prasie filtracyjnej oraz osady higienizowane wapnem [12]. Przeprowadzona
analiza obejmowała wskaźniki decydujące o glebotwórczej i nawozowej wartości osadów
oraz toksyczne składniki mineralne. Określano również ich charakterystykę bakteriologiczną
oraz parazytologiczną. Właściwości badanych osadów przedstawiono w tabelach 3,4,5.
14
Tab.3. Własności fizyko-chemiczne surowych oraz wapnowanych osadów z przemysłu mięsnego [12]
1
83,29
16,71
78,41
Osad surowy
Numer próby
2
77,82
22,11
77,44
3
84,18
15,82
61,7
% s.m.
21,59
22,56
% s.m.
% s.m.
% s.m.
% s.m.
% s.m.
% s.m.
% s.m.
% s.m.
% s.m.
mg/kg s.m.
mg/kg s.m.
mg/kg s.m.
mg/kg s.m.
mg/kg s.m.
mg/kg s.m.
mg/kg s.m.
2,72
0,15
0,34
0,05
0,06
n.w.
n.w.
n.w.
1,06
n.w.
61,66
n.w.
0,14
n.w.
n.w.
0,076
3,09
0,22
0,5
0,11
0,13
n.w.
n.w.
n.w.
3,71
n.w.
728
59
n.w.
67,3
n.w.
0,01
Wskaźnik
Jednostka
Uwodnienie
Sucha masa
Substancje
organiczne
Substancje
mineralne
Nog.
Pog.
P2O5
K
K2O
Ca
CaO
Mg
Feog.
Hg
Zn
Ni
Pb
Cu
Cd
Cr
%
%
% s.m.
I-1,2
57,8
42,2
13,1
Osad wapnowany
Nr próby i dawka CaO, kg/kg s.m. osadu
II – 1,31
III – 1,39
IV-1,42
V – 1,53
69,62
52,52
52,01
60,48
30,38
47,48
47,99
39,52
16,48
9,98
8,89
20,06
VI – 2,3
55,18
44,82
12,41
38,3
86,9
83,52
90,02
91,11
79,94
87,59
3,51
0,12
0,27
0,09
0,11
n.w.
n.w.
n.w.
8,44
n.w.
565,1
55,8
n.w.
66,5
n.w.
n.w.
1,1
0,07
0,15
0,04
0,03
45,58
64,2
n.w.
2,1
n.w.
321,4
31,2
n.w.
29,5
n.w.
n.w.
1,5
0,09
0,2
0,04
0,03
47,43
66,8
n.w.
1,9
n.w.
307,1
26,8
n.w.
21,9
n.w.
n.w.
1,44
0,1
0,23
0,05
0,04
48,64
68,5
n.w.
1,73
n.w.
339,24
27,49
n.w.
31,36
n.w.
n.w.
1,42
0,1
0,23
0,04
0,03
49
69
n.w.
1,71
n.w.
335,41
27,2
n.w.
31,03
n.w.
n.w.
1,15
0,06
0,11
0,04
0,03
50,86
71,2
n.w.
0,45
n.w.
26,08
n.w.
0,06
n.w.
n.w.
n.w.
1,24
0,04
0,1
0,05
0,04
58,16
82
n.w.
2,98
n.w.
199,48
19,7
n.w.
23,47
n.w.
n.w.
15
Analiza zawartości metali ciężkich wykazała, że osady te zawierają niewielkie ilości
metali ciężkich nie przekraczające norm dopuszczających ich przyrodnicze wykorzystanie.
Tab.4. Zawartość substancji nawozowych w osadach surowych z przemysłu mięsnego i w
osadach z komunalnych oczyszczalni ścieków [12]
Wskaźnik
Osad surowy z przemysłu
Osad z komunalnych
mięsnego
oczyszczalni ścieków
Azot ogólny Nog.
2,72 – 3,51
0,8 – 16,9
Fosfor P2O5
0,27 – 0,50
0,5 – 7,0
Potas K2O
0,06 – 0,13
0,05 – 0,7
Porównanie zawartości substancji nawozowych z osadami komunalnymi pozwala na
stwierdzenie, że osady z przemysłu mięsnego należą do mało zasobnych w substancje
nawozowe.
Analiza własności sanitarnych (tab.5) wykazała wysokie skażenie bakteriologiczne
a zwłaszcza parazytologiczne osadów niezhigienizowanych. Osady charakteryzowały się dużą
liczbą jaj helmintów (wskaźnik ATT ok. 3270), natomiast w przypadku osadów komunalnych
wskaźnik ten jest na poziomie 300. W osadach nie wykryto bakterii z rodzaju Salmonella.
Miano coli typu fekalnego, określono na poziomie 10-9-10-6, liczebność Streptococcus
faecalis 6 ⋅ 105 – 8 ⋅107/g, Clostridium perfringens 7 ⋅ 102 - 7⋅104/g. Po procesie higienizacji
osady są bezpieczne pod względem sanitarnym.
Kryterium przemawiającym za potencjalnym wykorzystaniem przyrodniczym są
własności glebotwórcze i nawozowe. Zaletą higieniozwanych osadów jest ich struktura, która
po kilku dniach składowania zmienia się z ubitej w sypką i grudkowatą – wygodną do
rozprowadzania w gruncie. Osady pozbawione są przykrego zapachu.
16
Tab.5. Charakterystyka mikrobiologiczna osadów surowych i osadów wapnowanych pochodzących z przemysłu mięsnego [12]
Wskaźnik
Badania bakteriologiczne
Bakterie
chorobotwórcze
z
rodzaju
Salmonella w 10 mg
Coli fekalne /miano/
Streptococcus faecalis w 1g
Clostridium perfringens w 1g
Badania helmintologiczne
inwazyjność jaj
/liczba jaj helmintów w 1kg s.m.
osadów/
Inwazyjne
Oesophagostomum dentatum
Nieinwazyjne
Inwazyjne
Ascaris
nieinwazyjne
Inwazyjne
Toxocara
nieinwazyjne
Inwazyjne
Trichocephalus
Nieinwazyjne
Inwazyjne
Wskaźnik ATT
/suma inwazyjnych jaj Ascaris,
Toxocara i Trichocephalus w 1 kg
s.m. osadu/
Osady surowe
Numer próby
1
2
3
I
0
1,2
II
0
Osady wapnowane
Nr próby i dawka CaO, kg/kg s.m. osadu
III
IV
V
VI
1,31 0
1,39 0
1,42 0
1,53 0
2,3
VII
0
2,31
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
10-6
6·105
7·102
1
10-9
8·107
7·104
2
10-9
5·106
9·103
3
nb.
nb
nb.
0
10-1
<10
<10
1,2
nb.
nb
nb
0
10-1
<10
<10
1,31
nb
nb
nb
0
10-1
<10
<10
1,39
nb
nb
nb
0
102
<10
<10
1,42
nb.
nb
nb
0
103
n.w.
n.w
1,53
nb
nb
nb
0
103
n.w.
n.w
2,3
nb
nb.
nb
0
103
n.w.
n.w
2,31
n.w.
n.w.
700
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w
800
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
300
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
800
n.w.
n.w.
n.w.
2700
350
300
300
1500
1050
2020
1220
1500
n.w.
n.w.
n.w.
2000
n.w.
1500
n.w.
200
n.w.
150
n.w.
n.w.
n.w.
450
n.w.
800
n.w.
1500
200
200
n.w.
2000
n.w.
1500
n.w.
570
n.w.
20
20
260
180
300
180
200
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
600
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
80
n.w.
120
n.w.
200
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
600
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
n.w.
0
3270
350
320
320
1760
1230
2320
1400
1700
0
0
0
200
0
2100
0
17
Osady z przemysłu mleczarskiego na przykładzie S.M. Mlekovita
Ścieki mleczarskie dopływają do piaskownika (wyposażonego w mechaniczny zgarniacz
piasku z separatorem) przez kratę schodkową. Pierwszy etap biologicznego oczyszczania
ścieków – defosfatacja realizowany jest w komorze beztlenowej. Do komory tej zawracany
jest również osad z osadnika pośredniego, mieszanie odbywa się za pomocą mieszadeł
szybkoobrotowych. Następnie ścieki przepływają do komory osadu wysokoobciążonego, skąd
po sklarowaniu w osadniku pośrednim kierowane są do komory osadu niskoobciążonego.
W komorze tej przebiega denitryfikacja symultaniczna. Końcowy etap oczyszczania stanowią
4 osadniki radialne, skąd ścieki odprowadzane są do odbiornika [13].
Wytwarzane w procesie oczyszczania ścieków osady poddawane są procesowi
zagęszczania w zagęszczaczu mechanicznym następnie kierowane są do komory stabilizacji
tlenowej. Po procesie stabilizacji osady są odwadniane mechanicznie i higienizowane
wapnem.
Osady uzyskiwane ze ścieków mleczarskich charakteryzują się dużą zawartością
związków biogennych. Zawartość azotu, fosforu stanowi o ich własnościach nawozowych.
Charakterystykę osadów otrzymanych ze ścieków mleczarskich przedstawiono w poniższej
tabeli. W tabeli tej dla porównania zawarto charakterystykę osadów z oczyszczalni
komunalnych (pochodzących z woj. podlaskiego).
Tab.6. Charakterystyka właściwości nawozowych osadów z przemysłu mleczarskiego oraz
osadów ze ścieków komunalnych [13]
Wskaźnik
Azot ogólny
g/kg s.m.
Fosfor ogólny
g/kg s.m.
Azot amonowy g/kg s.m.
Magnez
g/kg s.m.
Wapń
g/kg s.m.
Substancje
%
organiczne
pH
-
Osady ze ścieków
mleczarskich
45,3
60,9
0,02
5,9
73
66
Osady ze ścieków
komunalnych
9,2-86,2
1,3-36,9
0,06-8,15
1,02-19,9
10-551
11,2-81,1
7,23
6,2-12,4
Osady z przemysłu mleczarskiego są bogate w substancje organiczne i nawozowe,
które mogą być wykorzystane jako pełnowartościowy nawóz, zapewniający prawidłowy
rozwój roślin. Powstające w procesie oczyszczania ścieków osady nadmierne są poddawane
procesom przeróbki umożliwiającym ich wykorzystanie w środowisku w postaci nawozu
bądź zastosowane do rekultywacji. Osady te mogą być również wykorzystane do
współkompostowania z odpadami typu zrębki, trociny, słoma w celu uzyskania kompostu.
18
Osady ściekowe z przemysłu ziemniaczanego
Osady ściekowe z przemysłu ziemniaczanego charakteryzują się stosunkowo wysoką
zawartością substancji nawozowych, brakiem zanieczyszczeń chemicznych (np. metali
ciężkich) oraz czystością mikrobiologiczna. W tabeli przedstawiono wyniki badań osadu
ściekowego, pobranego z zakładu przetwarzania ziemniaków w północnej Polsce.
Tab.7. Wyniki analizy chemicznej osadów ściekowych pobranych do badań w 2003r. [14]
Parametr
Azot ogólny
Azot amonowy
Fosfor ogólny
Substancja
organiczna
Węgiel organiczny
Zawartość suchej
masy
Gęstość
Jednostka
mg N/kg s.m.
mg N/kg s.m.
mg P/kg s.m.
% s.m.
Osad wstępny
41 000
1764
3664
94,9
Wartość
Osad biologiczny Osad wapnowany
61 000
43
8 816
23
32 557
3 325
77,3
25,8
% s.m.
%
42,6
28
35,4
10,9
18,9
40,7
g/cm3
/_
_
1,10
Wyniki badań fizykochemicznych wykazały, że osady ściekowe z przemysłu ziemniaczanego
charakteryzowały się korzystnymi parametrami nawozowymi z uwagi na zawartość
składników mineralnych i organicznych. Wysoka zawartość związków azotu i fosforu sprzyja
procesom mineralizacji w glebie i umożliwia wykorzystanie tych związków przez rośliny.
Stężenie metali ciężkich w analizowanych osadach nie przekraczała wartości dopuszczalnych
dla potrzeb rolnictwa lub produkcji kompostu. Osady charakteryzowały się niskimi
wartościami
pH
wykorzystaniem.
i
dlatego
Wapnowanie
powinny
być
wapnowane
przed
ich
przyrodniczym
staje się tu jednocześnie dodatkowym
czynnikiem
higienizującym, aczkolwiek w osadach nie stwierdzono obecności organizmów patogennych
19
5. Metody przeróbki osadów ściekowych
5.1. Procesy przeróbki osadów ściekowych realizowane na terenie oczyszczalni ścieków
Do podstawowych sposobów przeróbki osadów realizowanych na terenie oczyszczalni
należą: zagęszczanie, stabilizacja biochemiczna (beztlenowa, tlenowa) oraz odwadnianie
osadów.
5.1.1. Zagęszczanie osadów
Zagęszczanie osadów jest pierwszym procesem w ciągu technologicznym przeróbki
osadów, w którym z osadów usuwana jest woda. W procesie tym uzyskuje się zmniejszenie
objętości osadów, przez co obniża się koszty inwestycyjne i eksploatacyjne kolejnych etapów
przeróbki. W procesie zagęszczania można usunąć jedynie wodę wolną oddzielającą się
samorzutnie od cząstek osadów w procesie odsączania.
Do zagęszczania wykorzystywane są zagęszczacze: grawitacyjne, mechaniczne i
flotacyjne. Przy zagęszczaniu grawitacyjnym siłą powodującą rozdział faz jest siła grawitacji
powodująca sedymentację cząstek stałych. Proces zagęszczania może przebiegać w
osadnikach (wstępnych, wtórnych) lub w wydzielonych zagęszczaczach. Zagęszczacze mogą
pracować w sposób okresowy lub ciągły. W czasie zagęszczania grawitacyjnego zachodzą
procesy sedymentacji i komprymacji cząstek osadu. Zagęszczaniu grawitacyjnemu
poddawane są zwykle osady wstępne, które osiągają zawartość suchej masy rzędu 4-6%.
Istotą zagęszczania mechanicznego jest wprowadzenie do procesu zagęszczania
dodatkowej siły wspomagającej rozdział faz. Jest to siła odśrodkowa w przypadku
zagęszczaczy wirówkowych, filtracja (w przypadku zagęszczaczy sitowo-taśmowych), bądź
połączenie obu tych sił. Zagęszczaniu mechanicznemu poddawane są osady nadmierne. Do
mechanicznego zagęszczania osadu stosowane są zagęszczacze: sitowo-taśmowe, sitowobębnowe, śrubowe oraz wirówki zagęszczające. W większości urządzeń stosuje się
wspomaganie procesu polielektrolitami. Zawartość suchej masy w zagęszczonym osadzie
nadmiernym w zależności od rodzaju urządzenia wynosi od 3-10%. Zaletą zagęszczania
mechanicznego jest efektywność i stabilność procesu.
Zagęszczanie flotacyjne następuje w wyniku wprowadzenia do osadu pęcherzyków
gazu, które unosząc się ku górze porywają ze sobą cząstki osadu i wynoszą je na
powierzchnię. Zagęszczanie flotacyjne stosowane jest w przypadku osadów lekkich,
20
kłaczkowatych, nadmiernych. Najczęściej stosowana jest flotacja ciśnieniowa, podczas której
powietrze jest doprowadzane i sprężane w recyrkulowanej cieczy nadosadowej.
5.1.2. Biochemiczne procesy stabilizacji osadów
Organiczne cząsteczki osadów mogą być rozkładane przez mikroorganizmy
w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Rozkład materii organicznej w warunkach
tlenowych nosi nazwę tlenowej stabilizacji osadów, natomiast w warunkach anaerobowych –
fermentacji metanowej. Proces fermentacji metanowej pozwala na odzysk energii, natomiast
tlenowa stabilizacja wymaga doprowadzenia energii z zewnątrz. Wybór metody biologicznej
stabilizacji osadu jest uzależniony od
wielkości oczyszczalni oraz od względów
ekonomicznych. Stabilizacja tlenowa, ze względu na niskie koszty inwestycyjne i wysoką
energochłonność jest korzystniejsza dla małych oczyszczalni ścieków (do 18000 m3/d). Dla
dużych i średnich oczyszczalni ekonomiczniejsza jest stabilizacja osadów w procesie
fermentacji metanowej [15,16].
W Polsce aktualnie proces fermentacji metanowej prowadzony jest w 64 %
oczyszczalni mechaniczno biologicznych, stabilizacja tlenowa w 28 % obiektów, natomiast
8 % oczyszczalni nie posiada urządzeń do prowadzenia stabilizacji osadów [17].
Fermentacja osadów
Fermentacja metanowa jest złożonym procesem biologicznym przebiegającym przy
udziale mieszanych grup wzajemnie na siebie oddziaływujących mikroorganizmów. Składa
się na nią szereg przemian biochemicznych przebiegających w układzie, w którym produkt
metabolizmu jednych mikroorganizmów jest substratem dla innych. Przemiany te podzielono
na następujące etapy [18] (rys.1):
•
Faza I hydrolityczna - jest pierwszym etapem rozkładu związków organicznych.
W wyniku hydrolizy następuje upłynnienie polimerów organicznych. Proces ten
prowadzony jest przez bakterie saprofityczne, które działają na nierozpuszczalne
związki enzymami zewnątrzkomórkowymi. Produktem tej reakcji są rozpuszczalne
monomery. Białka w procesie hydrolizy zostają przekształcone do aminokwasów,
polisacharydy
do
cukrów
prostych,
tłuszcze
natomiast
do
alkoholi
wielowodorotlenowych i kwasów tłuszczowych. Jest to proces powolny, dlatego też
jest fazą limitującą przebieg całego procesu fermentacji metanowej.
•
Faza II acidogenna (kwaśna) – bakterie prowadzące tę fermentację korzystają
monomerów powstałych w wyniku działalności bakterii hydrolizujących.
21
W tym etapie powstają krótko-łańcuchowe kwasy organiczne (mrówkowy, octowy,
propionowy, masłowy, walerianowy, kapronowy), alkohole (np. metanol, etanol),
aldehydy i produkty gazowe: CO2 i H2. Już w tej fazie powstają związki posiadające
charakter metanogenny (kwas mrówkowy, octowy, metanol, CO2, H2). Mogą one być
bezpośrednio wykorzystywane przez bakterie metanowe i przetwarzane do metanu.
Fermentacja kwaśna charakteryzuje się spadkiem odczynu do pH w zakresie 5,0 – 6,0.
Nie następuje stabilizacja związków organicznych, a odpływ z tej fazy charakteryzuje
się intensywnym zapachem.
•
Faza III acetogenna – bakterie acetogenne prowadzą przemianę Faza III acetogenna –
bakterie acetogenne prowadzą przemianę produktów fazy kwaśnej do kwasu
octowego, który może być wykorzystany przez bakterie metanowe do wytworzenia
metanu zgodnie z reakcją:
CH3COOH
=
CH4 + CO2
Rozkład kwasów organicznych wymaga współpracy różnych gatunków bakterii.
W trakcie rozkładu kwasów tłuszczowych, alkoholi oraz kwasów organicznych
bakterie octanowe uwalniają wodór. W związku z tym, że bakterie te mogą
egzystować tylko przy niewielkim stężeniu wodoru, wymagają one symbiozy
z bakteriami metanowymi zużywającymi wodór.
•
Faza IV metanogenna - faza ta jest zdominowana przez bakterie należące do
bezwzględnych beztlenowców charakteryzujących się dużą wrażliwością na zmiany
temperatury i odczynu środowiska. Metan pozyskiwany jest w tej fazie dwoma
drogami: poprzez biologiczny rozkład CH3COOH i redukcję CO2 :
CH3COOH = CH4 + CO2
(bakterie heterotroficzne)
CO2 + 4 H2 = CH4 + 2 H2O
22
(bakterie autotroficzne ).
Polimery organiczne
(wielocukry, białka, tłuszcze)
rodzaj reakcji
Rozpuszczalne poli i monomery
H2
CO2
kwasy
kwas
alkohole
organiczne octowy
hydroliza
faza kwaśna
(acidogenna)
faza octanogenna
kwas octowy (octan)
faza metanogenna
CH4
CO2
Rys. 1. Fazy anaerobowego rozkładu substancji organicznej [18]
23
Tab.8. Podstawowe parametry mezofilowej fermentacji metanowej [18]
PARAMETR
o
Temperatura, C
pH
WARTOŚĆ
OPTYMALNA
30 – 35
WARTOŚĆ EKSTREMALNA
20 – 40
6,8 – 7,4
6,4 – 7,8
-520 do – 530
- 490 do – 550
50 – 500
> 2000
1500 – 3000
1000 – 5000
10 – 15
7 – 30
Metan (CH4)
65 – 70
60 – 75
Dwutlenek węgla (CO2)
30 – 35
25 – 40
Potencjał utleniająco –
redukcyjny, mV
Lotne kwasy organiczne
mg CH3COOH/dm3
Zasadowość, mg CaCO3/dm3
Czas fermentacji, doby
Skład gazu: [ % obj.]
Oprócz stabilizacji osadu główną zaletą stosowania fermentacji metanowej jest
pozyskiwanie biogazu. Biogaz może być wykorzystany do zaspokojenia potrzeb
energetycznych procesu oczyszczania ścieków. W pierwszej kolejności biogaz stosowany jest
do ogrzewania komór fermentacyjnych, zaś nadwyżki wykorzystywane są do innych celów
[19]. Zastosowanie generatorów prądotwórczych pozwala uzyskać z 1m3 biogazu – 1,9-2,8
kW energii elektrycznej oraz 3,5-4,9 kW energii cieplnej. Umożliwia to pokrycie
zapotrzebowania na ciepło oczyszczalni w okresie zimowym oraz na 50-100% pokrycie
zapotrzebowania na energię elektryczną [20]. Biogaz z miejskich oczyszczalni ścieków, po
uprzednim oczyszczeniu może być stosowany jako dodatek do rozprowadzanego siecią gazu
systemowego. Może służyć do oświetlania, opalania i gotowania.
Zastosowanie biogazu jako alternatywnego źródła energii pozwala na oszczędności
finansowe. Dlatego obiekt, w którym zastosowano fermentację metanową, może być
samowystarczalny energetycznie, a nakłady inwestycyjne zwracają się po 5-7 latach [21].
Tlenowa stabilizacja osadów oparta jest na rozkładzie masy organicznej w warunkach „głodu
substratowego”, czyli tzw. respiracji endogennej. Proces ten prowadzony jest w wydzielonych
otwartych lub zamkniętych komorach z doprowadzeniem powietrza lub równolegle z
oczyszczaniem ścieków w komorach osadu czynnego w układzie z przedłużonym
napowietrzaniem. Proces stabilizacji tlenowej może być prowadzony w warunkach
naturalnych lub termofilnych.
24
Parametrami technologicznymi procesu są: zawartość tlenu rozpuszczonego, odczyn,
temperatura, szybkość zużycia tlenu oraz wiek osadu, który można utożsamiać z czasem
stabilizacji osadu, określającym z kolei czas przetrzymania osadu w komorze [22]. Wiek
osadu wpływa na szybkość poboru tlenu przez osad oraz na stopień stabilizacji osadu. Ta
wielkość zależy od ubytku suchej masy organicznej osadu. Jeśli zawartość suchej masy
organicznej w osadzie wynosi 69-72 %, to biologicznie rozkładalna sucha masa organiczna
stanowi 60-65% s.m. Zakłada się, że średni stopień rozkładu suchej masy osadu w wyniku
działania komory tlenowej stabilizacji wynosi ok.35% s.m. [23].
Stabilizacja tlenowa może być realizowana również jako stabilizacja nieciągła z
denitryfikacją i zagęszczaniem oraz jako autotermiczna termofilowa stabilizacja tlenowa.
5.1.3. Odwadnianie
Odwadnianie osadów jest ważnym elementem ciągu technologicznego oczyszczalni
ścieków ułatwiającym przeróbkę osadów ściekowych, ze względu na znaczny ubytek masy i
objętości. Odwadnianie osadów może być prowadzone w warunkach naturalnych lub
sztucznych. Najbardziej efektywnym sposobem odwadniania osadów jest odwadnianie w
warunkach sztucznych z wykorzystaniem urządzeń mechanicznych, których działanie oparte
jest na sile odśrodkowej lub filtracji cieczy przez warstwę osadu.
Efekt odwadniania zależy od zdolności filtracyjnych substancji stałych zawartych w
osadach oraz od warunków prowadzenia procesu. Zastosowanie procesu kondycjonowania
osadów wpływa na polepszenie efektów odwadniania.
Wysoki
stopień
odwodnienia
osadów
uzyskuje
się
w
urządzeniach
wysokociśnieniowych: prasach taśmowych, komorowych i membranowych. Z zastosowaniem
nowoczesnej prasy taśmowej można osiągnąć zawartość suchej masy rzędu 28-32%. Prasy
ciśnieniowe komorowe pozwalają uzyskać zawartość suchej masy 30-35%. Najwyższą
zawartość suchej masy otrzymuje się na prasach membranowych 30-38%. Zastosowanie
wirówek pozwala na uzyskanie suchej masy 20-30%.
25
5.2. Przygotowanie osadów do wykorzystania
Priorytetowym sposobem postępowania z osadami ściekowymi jest ich wykorzystanie w
gruntach, w sposób niepowodujący negatywnego oddziaływania na ludzi i środowisko. Aby
osady ściekowe spełniały określone normy związane z ich wykorzystaniem lub składowaniem
najczęściej muszą zostać poddane odpowiednim zabiegom. Należą do nich:
•
Wapnowanie
•
Kompostowanie
•
Hydrofitowe odwadnianie i mineralizacja
•
Suszenie
Wapnowanie osadu
Proces wapnowania osadów pozwala uzyskać daleko idącą stabilizację i higienizację
osadów, czyli zniszczenie organizmów chorobotwórczych. Metoda ta stosowana jest głównie
dla osadów z małych i średnich oczyszczalni ścieków. Proces prowadzony jest przy użyciu
wapna palonego (CaO) lub gaszonego (Ca(OH)2). Wzrost temperatury do około 70oC oraz
wysokie pH prowadzi do zniszczenia zanieczyszczeń mikrobiologicznych, dostabilizowania
osadu oraz redukcji jego uwodnienia. Dawka wapna powinna być dobierana zależnie od
rodzaju osadu oraz wymaganego stopnia higienizacji. Utrzymanie wartości pH powyżej 12
przez dwie godziny, a następnie powyżej 11,5 przez następne 22 godziny pozwala na daleko
idącą mineralizację i higienizację osadów. Uważa się, że do stabilizacji osadów wapnem
konieczne jest zastosowanie od 0,5 do 1,2 kg wapna na kg s.m. Ponieważ w Polsce brak jest
wytycznych odnośnie stosowanych dawek, zalecane jest dozowanie wapna na poziomie 0,1
kg/kg s.m.[25] Jednak, dopiero dawka powyżej 0,2 kg/kg s.m. pozwala na uzyskanie
zadawalających efektów. Wapnowany osad jest szczególnie przydatny do zastosowania na
glebach kwaśnych.
Kompostowanie
Kompostowanie osadów ściekowych jest procesem, którego celem jest uzyskanie
materiału o właściwościach nawozu organicznego. Prawidłowo prowadzony proces
kompostowania pozwala ustabilizować osady, zniszczyć organizmy patogenne, zmniejszyć
masę i objętość osadów.
26
Kompostowanie jest procesem zachodzącym w warunkach aerobowych, prowadzącym
do częściowej mineralizacji i humifikacji materii organicznej. W procesie mineralizacji
następuje przemiana substancji organicznych w związki mineralne. W trakcie procesu
mineralizacji następuje utlenienie substancji organicznych do produktów takich jak:
dwutlenek węgla, woda, azotany, fosforany i siarczany [25].
Do kompostowania powinien być przeznaczony materiał o uwodnieniu ≤ 60%. W
przypadku wyższego uwodnienia lokalnie mogą wystąpić procesy beztlenowe. Osad
kompostowany powinien być osadem surowym o zawartości suchej masy maksymalnie od
18-25%, warunki te spełnia osad po mechanicznym odwodnieniu. Osad mieszany jest ze
środkiem strukturotwórczym (korą, trocinami, wiórami) m.in. w celu uzyskania zawartości
s.m. rzędu 40-50 %, nadania osadowi odpowiedniej struktury, zapewnienia lepszego
przepływu powietrza, poprawy stosunku węgla organicznego do azotu [23].
Kompostowanie może być realizowane z wykorzystaniem metody:
-
pryzmowej,
-
w stosie napowietrzanym,
-
tlenowej w wydzielonych reaktorach,
- beztlenowej w reaktorach.
Wytwarzany kompost ma właściwą strukturę (ziemistą) i może być stosowany z
wykorzystaniem różnych technik nawożenia, pod warunkiem spełnienia określonych norm
dotyczących jakości kompostu.
Do kompostowania nadają się przede wszystkim osady z oczyszczalni ścieków
przemysłowych przemysłu rolno – spożywczego ze względu na małą zawartość metali
ciężkich. Wymogi dotyczące jakości kompostu i warunki wprowadzania kompostu do obrotu
omówione zostały w rozdziale 7.
Hydrofitowe odwadnianie i mineralizacja
Metoda ta pozwala na znaczną redukcję masy osadów ściekowych i mineralizację zawartych
w nich związków organicznych. Stosowana jest w wielu oczyszczalniach ścieków
komunalnych w Danii, Niemczech, Francji i Belgii, a ostatnio również w Polsce. Najczęściej
wykorzystuje się trzcinę pospolitą (Phragmites australis). W procesie wykorzystuje się
zdolność roślin do tworzenia stref natleniania wewnątrz osadów ściekowych w rezultacie
wzmożonego rozkładu materii organicznej, a także nitryfikacji i denitryfikacji. Trzcina
akumuluje też pierwiastki śladowe, takie jak ołów, kadm i rtęć. Metoda hydrofitowa
stosowana jest głównie w małych oczyszczalniach. Proces ten może być prowadzony na
27
poletkach osadowych o zwiększonej głębokości, podzielonych na kwatery lub w specjalnych
basenach. Dno takich obiektów powinno być wyłożone folią, na której znajduje się warstwa
filtracyjna z drenażem, na niej piasek lub ziemia. Tak przygotowane podłoże obsadza się
roślinnością hydrofilową [4].
Prowadzone od wielu lat badania pozwoliły na opracowanie wytycznych odnośnie
projektowania i eksploatacji poletek trzcinowych. Metoda uważana jest za tanią i prostą w
eksploatacji. W Dani została uznana za jedną z tańszych metod przygotowania osadu do
wykorzystania w rolnictwie i do innych celów gospodarczych.
Zastosowanie tej metody w Polsce jest jednak ograniczone, głównie ze względu na
niekorzystne warunki klimatyczne.
Suszenie
Suszenie osadów ściekowych pozwala wykorzystać je w procesach termicznych
(spalanie, współspalanie) bądź zastosować przyrodniczo (w postaci nawozu) – traktowane jest
wówczas jako metoda odzysku. Jeśli suszenie ma na celu jedynie ustabilizowanie własności
osadów traktowane jest jako metoda unieszkodliwiania
Suszenie
osadów
ściekowych
realizowane
w
procesach
termicznych
poza
zmniejszeniem masy osadów do 85-90% s.m. pozwala na usunięcie organizmów
chorobotwórczych oraz nieprzyjemnego zapachu. Do suszenia osadów wykorzystywane są
suszarki konwekcyjne (bezpośrednie), w których czynnik grzewczy styka się bezpośrednio z
materiałem poddawanym suszeniu oraz kontaktowe, w których substancja transportująca
ciepło jest oddzielona ogrzewaną powierzchnią od suszonego materiału. Wyróżnia się
również suszarnie promiennikowe wykorzystujące proces przenoszenia ciepła bez użycia
paliwa,
za
pomocą
promieniowania
elektromagnetycznego
lub
promieniowania
podczerwonego. Obecnie coraz częściej odchodzi się od stosowania suszarek konwekcyjnych,
wg [26] suszenie osadów w niektórych suszarkach bezpośrednich ma wiele wad:
- wysoka temperatura czynnika grzewczego,
- duże zanieczyszczenie gazów odlotowych związkami lotnymi i pyłem,
- możliwość wybuchu pyłów oraz konieczna duża recyrkulacja osadu wysuszonego w
zależności od wymaganego stopnia odwodnienia.
Suszarki pośrednie charakteryzują się rozdziałem osadu od czynnika grzewczego, którym
może być para wodna lub olej. Temperatura suszenia w suszarkach taśmowych wynosi ok.
175ºC, która wraz ze wzrostem suchej masy osadu obniżana jest do 80ºC. Powietrze suszące
recyrkulowane jest w obiegu zamkniętym. Wewnątrz suszarki utrzymywane jest minimalne
28
podciśnienie zapobiegające ewentualnemu wydostawaniu się do otoczenia nieprzyjemnego
zapachu powietrza suszącego. Czas suszenia wynosi około jednej godziny. Do suszenia często
wykorzystywany jest gaz fermentacyjny.
W zależności od technologii, wysuszone osady posiadają formę:
•
okrągłych, regularnych, twardych granulek o średnicy 2-6 mm, nierozmywających się w
wodzie, prawie bezwonnych;
•
nieregularnie ciętych „makaroników”, twardych o średnicy 2-6 mm, długości 1-2 cm,
nierozmywających się w wodzie, prawie bezwonnych;
•
nieregularnych kawałków, prawie bezwonnych, jednakże o mniejszej twardości aniżeli
wyżej opisane, z tendencją do tworzenia pyłu podczas przesypywania czy transportu
[27,28].
Osad w postaci granulek lub makaroników, przy stosowaniu w rolnictwie, może być
równomiernie rozsypany na powierzchni terenu, stopniowo uwalniając substancje nawozowe,
co wpływa korzystnie na wegetację roślin [4].
Suszenie zimnym powietrzem odbywa się w suszarkach półkowych z wędrującymi
poziomo sitowymi taśmami, jedna na drugą. Całość umieszczona jest w obudowanej
komorze, otwartej od dołu. Przez komorę przetłaczane jest za pomocą wentylatora powietrze
o temperaturze otoczenia. Suszenie odbywa się na zasadzie odparowania wody w niskich
temperaturach i suszenia placka do wymaganej wilgotności. Przy długotrwałych spadkach
temperatur do suszarki podawane jest powietrze ogrzane palnikami olejowo-gazowymi.
Powietrze odlotowe nie jest zanieczyszczone, bowiem podczas suszenia nie następuje
podrywanie stałych cząstek osadu. Osad poddawany suszeniu powinien być w wysokim
stopniu odwodniony, do ok. 40% suchej masy, zaś wysuszony osad zawiera 70-95% suchej
masy, w zależności od rodzaju osadu.
29
6. Kierunki zagospodarowania osadów ściekowych poza rolnictwem
Zgodnie z artykułem 5 ustawy o odpadach, każdy wytwórca odpadów powinien:
•
zapobiegać powstawaniu odpadów lub ograniczać ilość odpadów i ich negatywne
oddziaływanie na środowisko przy wytwarzaniu produktów, podczas i po zakończeniu ich
użytkowania,
•
zapewniać zgodny z zasadami ochrony środowiska odzysk, jeżeli nie udało się
zapobiec ich powstaniu,
•
zapewniać zgodne z zasadami ochrony środowiska unieszkodliwianie odpadów,
których powstaniu nie udało się zapobiec lub których nie udało się poddać odzyskowi.
W związku z tym, że podstawowym celem oczyszczania ścieków jest usunięcie z nich jak
największej ilości substancji zanieczyszczających, oddzielanych właśnie w postaci osadów,
nie ma możliwości zapobieganiu ich powstawaniu. Dlatego też największy nacisk powinien
być położony na minimalizację ich ilości, odpowiednie unieszkodliwienie i wykorzystanie.
W ustawie o odpadach przyjęto, że unieszkodliwianie odpadów polega na poddaniu ich
procesom przekształceń biologicznych, fizycznych lub chemicznych w celu doprowadzenia
ich do stanu, który nie stwarza zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska.
Załącznik nr 6 do ustawy do procesów unieszkodliwiania zalicza:
•
Składowanie na składowiskach odpadów obojętnych
•
Obróbkę w glebie i ziemi (np. biodegradacja odpadów płynnych lub szlamów w glebie i
ziemi)
•
Składowanie poprzez głębokie wtryskiwanie (np. wtryskiwanie odpadów, które można
pompować)
•
Retencję powierzchniową (np. umieszczanie odpadów na poletkach osadowych lub
lagunach)
•
Składowanie na składowiskach odpadów niebezpiecznych lub na składowiskach
odpadów innych niż niebezpieczne
•
Lokowanie (zatapianie) na dnie mórz (zgodnie z art. 55, składowanie odpadów jest
zakazane w polskich obszarach morskich)
30
•
Obróbkę biologiczną, w wyniku której powstają odpady, (np. fermentacja)
•
Obróbkę fizyczno-chemiczną, w wyniku której powstają odpady, (np. parowanie,
suszenie, strącanie)
•
Termiczne przekształcanie odpadów w instalacjach lub urządzeniach zlokalizowanych
na lądzie
•
Termiczne przekształcanie odpadów w instalacjach lub urządzeniach zlokalizowanych
na morzu
•
Składowanie odpadów w pojemnikach w ziemi (np. w kopalni)
Natomiast załącznik 5 ustawy o odpadach określa działania polegające na wykorzystaniu
odpadów w całości lub w części lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji lub
materiałów lub energii wraz z ich wykorzystaniem.
Zaliczono tu m.in.:
•
Wykorzystanie jako paliwa lub innego środka wytwarzania energii
•
Recykling lub regeneracja substancji organicznych, które nie są stosowane jako
rozpuszczalniki (włączając kompostowanie i inne biologiczne procesy przekształcania)
•
Rozprowadzenie na powierzchni ziemi, w celu nawożenia lub ulepszania gleby lub
rekultywacji gleby i ziemi
W ustawie o odpadach zapisano także, że do składowania mogą być kierowane tylko te
odpady, których unieszkodliwienie w inny sposób było niemożliwe z przyczyn
technologicznych lub nieuzasadnione z przyczyn ekologicznych lub ekonomicznych.
W Polsce wciąż głównym kierunkiem zagospodarowania zarówno komunalnych jak i
przemysłowych
osadów
ściekowych
jest
ich
składowanie
(rys.2,3).
Przyrodnicze
wykorzystanie kształtuje się na poziomie 15% (osady komunalne) i 21% (osady
przemysłowe),
6%
osadów
komunalnych
i
0,43%
osadów
przemysłowych
jest
kompostowanych. Niecałe 2% (osady komunalne) i 4% (osady przemysłowe) jest
przekształcanych termicznie. Wg informacji uzyskanych w GUS przez autorów opracowania
wytwórcy odpadów w sprawozdaniach dotyczących sposobów zagospodarowania osadów
ściekowych w pozycji „inne” umieszczają: proces odzysku R14 (inne działania prowadzące
31
do wykorzystania odpadów w całości lub części lub do odzyskania z odpadów substancji lub
materiałów, łącznie z ich wykorzystaniem, nie wymienione w punktach od R1 do R13 w
załączniku nr 5 do ustawy o odpadach). Stwierdzenia te wg autorów opracowania są bardzo
lakoniczne i nie odzwierciedlają prawdziwego obrazu istniejącej sytuacji.
30%
inne
6%
przemysłowe
przekształcanie
termiczne
2%
składowanie
44%
kompostowanie
6%
wykorzystanie
przyrodnicze
15%
Rys.2. Sposoby zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych w Polsce [29]
13%
inne
43%
składowanie
przekształcone
termicznie
kompostowane
4%
0,43%
wykorzystanie
przyrodnicze
21%
wykorzystane na
cele przemysłowe
19%
Rys.3. Sposoby zagospodarowania przemysłowych osadów ściekowych w Polsce [29]
32
Nieco inaczej sytuacja wygląda w poszczególnych województwach (rys.4,5). Najmniejszy
udział składowania komunalnych osadów ściekowych odnotowano w woj. lubelskim i
śląskim, a największy w wielkopolskim i warmińsko-pomorskim. Natomiast najwięcej
osadów ściekowych zostało zagospodarowanych rolniczo w woj. lubelskim, mazowieckim
zachodniopomorskim.
110%
100%
90%
inne
80%
w tym na terenie oczyszczalni
70%
składow ane razem
60%
przekształcone termicznie
50%
kompostow ane
40%
30%
w ykorzystane na cele rolnicze
20%
w ykorzystane na cele przemysłow e
10%
K
uj
aw D
s k oln
o- oś
po lą
m sk
or ie
Lu s k
be ie
Lu ls k
bu ie
s
Ł
M ó kie
ał dz
M op ki
az o e
ow lsk
ie ie
c
Po Op k ie
dk ol
ar sk
p ie
Po ac
k
Po dla i e
s
m ki
W
or e
ar Ś
s
m w
iń ię Śl kie
sk to ą
o- krz ski
m y e
Za
ch W azu ski
i
od e l rs e
ni ko kie
op po
om lsk
or i e
s
PO kie
LS
K
A
0%
Rys.4. Zagospodarowanie osadów komunalnych w poszczególnych województwach [29]
110%
100%
90%
80%
w tym na terenie zakładu
70%
składow ane razem
60%
przekształcone termicznie
50%
kompostow ane
40%
w ykorzystane na cele rolnicze
30%
w ykorzystane na cele przemysłow e
20%
10%
K
uj
aw D
s k ol
o- no
po ślą
m sk
o
Lu rs k ie
be ie
Lu ls k
bu ie
s
M Łó kie
ał d
M op zk
az o ie
ow ls
ie kie
Po O ck
dk po ie
ar lsk
p i
Po ac e
k
d
Po la i e
W
sk
m
ar Ś
or ie
m w
iń ię Ś ski
sk to lą e
o- kr sk
Za
m z
ch W a y s ie
od ie zur kie
ni lko s k
op p ie
om ols
or kie
s
PO kie
LS
K
A
0%
Rys.5. Sposoby postępowania z osadami przemysłowymi w poszczególnych województwach
[29]
33
W związku z zakazem zatapiania osadów ściekowych w morzu (obowiązującym w UE) oraz
koniecznością wprowadzenia dyrektywy 99/31/WE dotyczącej składowisk odpadów, która
przewiduje ograniczenie w składowaniu odpadów ulegających biodegradacji (a więc i osadów
ściekowych) przewiduje się, że głównymi kierunkami zagospodarowania osadów ściekowych
będzie:
•
wykorzystanie przyrodnicze
•
przeróbka termiczna (głównie spalanie).
Krajowy program oczyszczania ścieków komunalnych (KPOŚK) zakłada, że struktura
sposobów postępowania z osadami w latach 2010-2015 prawdopodobnie ukształtuje się
następująco:
•
bezpośrednie wykorzystanie do nawożenia w rolnictwie – 10%,
•
wykorzystanie do rekultywacji – 20%,
•
kompostowanie – 10%,
•
suszenie i spalanie – 20%,
•
składowanie – 40%
Jednocześnie KPOŚK zastrzega, że warunkiem prawidłowego rozwoju sposobów stosowania
osadów na gruntach, obejmujących także procesy ich przygotowania do tych celów, jest:
•
wdrożenie systemu kontroli jakości osadów,
•
utworzenie wyspecjalizowanych jednostek organizacyjnych, których zadaniem byłoby
właściwe zagospodarowanie osadów ściekowych.
Natomiast krajowy plan gospodarki odpadami podaje, że preferowanym kierunkiem
postępowania z osadami ściekowymi będzie kompostowanie. Kierunek ten winien być
preferowany w oczyszczalniach posiadających powiązania z zakładami kompostowania
odpadów komunalnych i z zakładami wytwarzającymi znaczne ilości odpadów organicznych
(np. zakłady wytwarzające korę, trociny). Zakłada się, że ilość osadów kompostowanych
może wzrosnąć nawet do 20% ich całkowitej masy wytwarzanej w kraju. Warunkiem jest
realizacja programu budowy zakładów kompostowania i przygotowanie ich do współpracy z
oczyszczalniami ścieków. Kolejnym preferowanym kierunkiem będzie przyrodnicze
34
wykorzystanie osadów. Zakłada się, że w roku 2014 bezpośrednie wykorzystanie
komunalnych osadów ściekowych w rolnictwie zmaleje do 12% ich wytwarzanej masy.
Jednocześnie zmaleje wykorzystanie komunalnych osadów ściekowych niekompostowanych
do innych przyrodniczych celów z obecnych 17% do 14%. Łącznie do nawożenia
i użyźniania gruntów w roku 2014 używane będzie 26% osadów bez kompostowania oraz
20% osadów po procesie kompostowania, co razem daje 46% osadów. Kolejnym kierunkiem
zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych będzie ich termiczne przekształcanie.
Zakłada się, że w roku 2010 ilość komunalnych osadów ściekowych przekształcanych
termicznie wzrośnie z obecnych 1,6% do 5% w roku 2010 i 8 % w roku 2014.
Natomiast w przypadku składowania osadów ściekowych, przewiduje się, że z obecnych
42,14% powinien nastąpić wzrost do 45 % w roku 2010 i spadek do 39% w roku 2014 (rys.6).
Rys.6. Zmiany w strukturze unieszkodliwiania i wykorzystania osadów z komunalnych
oczyszczalni ścieków wg klasyfikacji GUS [30]
6.1. Wykorzystanie przyrodnicze
Zgodnie z ustawą o odpadach komunalne osady ściekowe mogą być stosowane, jeżeli są
ustabilizowane (tzn. poddane procesom stabilizacji biochemicznej tlenowej lub beztlenowej)
oraz przygotowane odpowiednio do celu i sposobu ich stosowania, w szczególności przez
poddanie ich obróbce biologicznej, chemicznej, termicznej lub innemu procesowi, który
obniża podatność komunalnego osadu ściekowego na zagniwanie i eliminuje zagrożenie dla
środowiska lub zdrowia ludzi.
35
Osad surowy
Stabilizacja beztlenowa
Kompostowanie
Higienizacja
Wykorzystanie przyrodnicze
Wykorzystani
e w rolnictwie
Rekultywacja
terenu
Wykorzystani
e nawozowe
Utrwalanie
powierzchni
Rys.7. Wykorzystanie przyrodnicze osadów ściekowych
Ze względu na obecność metali ciężkich, mikrozanieczyszczeń organicznych oraz
patogenów wykorzystanie osadów ściekowych jako nawozów do produkcji rolnej (uprawa
zbóż, łąki itp.) czy warzywniczej jest praktycznie możliwe w niewielkim stopniu. Realnym
natomiast
jest
biologicznego
wykorzystanie
utrwalenia
osadów
powierzchni,
do
rekultywacji
poprawienia
terenów
retencji
zdegradowanych,
wodnej
(melioracyjne
użytkowanie) oraz ewentualnie jako nawóz do produkcji roślin nieprzeznaczonych do
spożycia przez ludzi.
Nawozowe stosowanie osadów
Osad ściekowy, ze względu na swój organiczny charakter, dostarcza do gleby zarówno
składniki pokarmowe dla roślin oraz poprawia strukturę gleby.
Dawka osadów ściekowych, stosowana jako nawóz do gleb, jest ograniczana poprzez:
•
zawartość azotu w osadach,
36
•
zawartość metali ciężkich w osadach,
•
zawartość metali ciężkich w glebach,
•
obecność organizmów patogennych,
•
konsystencję osadu.
Stosowanie osadu jako nawozu powinno nie tylko zapewnić odpowiednie warunki do wzrostu
roślin, ale także zachować równowagę ekologiczną i właściwy stan sanitarny gleb.
Rekultywacyjne użytkowanie osadów
Siuta podaje, że osady ściekowe można stosować na gruntach bezglebowych, takich jak [31]:
•
grunty naturalne o zdegradowanej pokrywie glebowo-roślinnej,
•
grunty naturalnie pozbawione pokrywy glebowej (np. wyrobiska),
•
nasypy (w tym składowiska) mas pochodzenia geologicznego,
•
składowiska odpadów przemysłowych,
•
składowiska odpadów komunalnych.
Głównym celem rekultywacji glebotwórczej jest ukształtowanie szaty roślinnej, chroniącej
powierzchnię gruntu przed niszczącym działaniem wody, wiatru i słońca oraz chroniącej
klimat lokalny [31].
Rekultywacyjne dawki osadu zależą głównie od [31]:
•
użytkowania gruntu zrekultywowanego,
•
zamierzonej intensywności użyźnienia gruntu,
•
zawartości metali ciężkich w osadzie,
•
konsystencji osadu i techniki jego aplikacji,
•
ograniczeń wynikających z ochrony środowiska na terenach przyległych
Uważa się, że stosowanie osadów ściekowych na składowiska odpadów przemysłowych
o dużej zawartości metali ciężkich nie powoduje kumulacji tych metali w gruncie
rekultywowanym. Również alkaliczność znacznej części składowisk przemysłowych (np.
paleniskowych) znacznie zmniejsza dostępność metali ciężkich wprowadzanych do gruntu
z osadem [31].
37
Stosowanie osadów ściekowych w celu rekultywacji gruntów zdegradowanych przez
przemysł jest obwarowane szeregiem wymogów formalnych, które szczegółowo omówiono w
rozdziale 7.
Stosowanie osadów do biologicznego utrwalenia powierzchni
Osady ściekowe mogą zostać wykorzystane do utrwalenia powierzchni składowisk popiołów
lotnych i pozostałych odpadów pylących oraz skarp zagrożonych erozją wodną [31]. Osad
ściekowy wraz z nasionami jest rozdeszczowywany na powierzchni gruntu, co pozwala na:
•
zespolenie powierzchniowe cząstek złoża w porowatą warstwę (błonę przepuszczalną),
•
przyklejenie nasion roślin do podłoża,
•
dostarczenie składników pokarmowych dla roślin w początkowym okresie ich życia,
•
uzupełnienie składników organicznych, niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania
mikroorganizmów.
Osad ściekowy dostarcza również wody do kiełkowania roślin oraz pełni funkcje buforujące
na złożach zarówno kwaśnych jak i alkalicznych.
Melioracyjne użytkowanie osadów
Osady ściekowe po wprowadzeniu do gleb zwiększają jej zasobność w próchnicę i składniki
pokarmowe oraz poprawiają retencję wodną, zgodnie z potrzebami roślin.
Osady ściekowe proponowane są do użyźniania gleb (gruntów), [31]:
•
rolniczych, ubogich w próchnicę i składniki pokarmowe,
•
terenów zieleni miejskiej i przemysłowej,
•
szkółek drzew i krzewów,
•
plantacji drzew, krzewów i bylin o intensywnej produkcji,
•
do użyźniania punktowego, płatowego czy pasmowego.
Przyjmuje się, że zwartość metali ciężkich w osadach stosowanych do użyźniania gleb
nierolniczego użytkowania może być wyższa, ponieważ uprawiane rośliny nie zostaną
przeznaczone do produkcji żywności ani paszy, [31].
Stosowanie komunalnych osadów ściekowych do rekultywacji terenów, oraz w celu
dostosowania gruntów do określonych potrzeb, wynikających z odpowiednich planów lub
38
decyzji wymaga zezwolenia na prowadzenie odzysku odpadów lub zgłoszenie do
prowadzonego przez starostę rejestru. Wymogi te określone zostały w rozporządzeniu
Ministra Środowiska z dnia 11 grudnia 2001 r. w sprawie zakresu informacji podawanych
przy rejestracji przez posiadaczy odpadów zwolnionych z obowiązku uzyskiwania zezwoleń
oraz sposobu rejestracji. Konieczne jest także prowadzenie ewidencji tych odpadów zgodnie z
rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 11 grudnia 2001 r. w sprawie wzorów
dokumentów stosowanych na potrzeby ewidencji odpadów oraz uzyskanie zezwolenia na
prowadzenie działalności w zakresie transportu odpadów.
6.2.Spalanie i współspalanie osadów ściekowych
Osady ściekowe ze względu na ich właściwości energetyczne mogą być spalane lub
współspalane bądź wykorzystywane w przemyśle materiałów budowlanych (produkcja
klinkieru).
Spalanie osadów polega na całkowitym utlenieniu związków organicznych zawartych w
osadach. Jeżeli wartość opałowa związków organicznych w osadach ściekowych nie
wystarcza do odparowania zawartej w nich wody, to wówczas osady mogą być termicznie
przetwarzane tylko z dodatkowym paliwem takim jak węgiel, olej opałowy, biogaz czy słoma.
Osady ściekowe mogą spalać się autotermicznie, jedynie wówczas, gdy są odpowiednio
odwodnione. Dlatego proces spalania powinien być poprzedzony odwadnianiem oraz
ewentualnie podsuszaniem osadów ściekowych.
Rys.8. Schemat termicznego wykorzystania osadów ściekowych [32]
39
Piece fluidalne są najczęściej stosowane do spalania osadów ściekowych. Ich zaletą jest
elastyczność pracy, przy zmniejszonej ilości osadów automatycznie ulega zmniejszeniu ilość
doprowadzanego powietrza. Nie stanowią utrudnienia w czasie remontów ze względu na to,
że w piecu nie ma żadnych części ruchomych [33]. Technologie spalania w złożu fluidalnym
są w chwili obecnej najbardziej rozwiniętymi technologiami pod względem konstrukcyjnym
i technicznym. Technologie mają wiele zastosowań w energetyce opartej na paliwach
węglowych. Technologie te realizowane są ze złożem stacjonarnym, cyrkulacyjnym lub
wirującym.
Piece fluidalne stanowią cylindryczną lub prostokątną komorę. W dolnej części znajduje
się ruszt, a nad nim piaskowe złoże fluidalne. W procesie fluidalnego spalania osadów
materiał inertny, np. piasek utrzymywany jest w stanie zawieszonym w komorze spalania.
Zawieszone złoże działa jak wrząca ciecz rozpostarta na poziomej płaszczyźnie. Takie
warunki spalania zapewniają dobrą dystrybucję powietrza w procesie, wymieszanie złoża
i optymalny kontakt pomiędzy spalanym medium i powietrzem [34]. Wymagania dotyczące
całkowitej likwidacji substancji organicznych zostają praktycznie spełnione w 100%. Na
skutek mechanicznego działania ziaren złoża fluidalnego powstające aglomeraty popiołu
zostają rozdrobnione. Szybkie, wyrównanie się temperatury i wysoki współczynnik wymiany
ciepła powoduje, że spalanie przebiega intensywnie i równomiernie. Czas przebywania
w przestrzeni dopalania jest dostatecznie długi i wystarcza do całkowitego wypalenia. Duża
intensywność spalania powoduje, że wartość opałowa paliwa zostaje całkowicie
wykorzystana, a objętość pozostałości zredukowana do minimum. Do instalacji powinny być
doprowadzone osady o jak największej zawartości suchej masy, z uwagi na autotermiczną
realizację procesu spalania. Oznacza to zazwyczaj konieczność podsuszania mechanicznie
odwodnionych osadów.
Odpowiednia zawartość suchej masy jest różna dla różnych osadów i zależy od
zawartości substancji organicznych. Dla biologicznych osadów nadmiernych z komunalnych
oczyszczalni ścieków spalanie autotermiczne można uzyskać spalając osad o zawartości 30%
s.m. Częstym błędem jest suszenie osadów do 90% s.m. a następnie spalanie w piecu
fluidalnym – układ taki jest nie korzystny z powodu strat ciepła [34]
Osady z komunalnych i przemysłowych oczyszczalni ścieków wysuszone do ok. 90%
s.m. mogą być spalane w kotłach rusztowych [35]. W kotłach tych komora spalania zwykle
wyposażona jest w trzy punkty podawania powietrza oraz ruszt ruchomy chłodzony wodą.
Spaliny ulegają dopalaniu w komorze dopalającej, w temperaturze ponad 850ºC i przy czasie
40
zatrzymania 2s. Spaliny mogą być oczyszczane metoda suchą, półsuchą lub mokrą
i opuszczają instalację przez komin. Popiół i żużel paleniskowy usuwany jest okresowo
z dolnej części pieca przez specjalne pochyłe dno. Ciepło wydzielone w procesie spalania
osadów może być wykorzystane do zasilania suszarki osadów. Przy odpowiednim stosunku
wartości kalorycznej osadu oraz stopnia jego odwodnienia, proces może być autotermiczny,
tzn. niewymagane jest dostarczenie dodatkowego paliwa.
Osady ściekowe mogą być spalane odrębnie bądź z innymi odpadami, np. komunalnymi.
Zastosowanie technologii spalania z odpadami komunalnymi jest uzasadnione tam, gdzie już
istnieje bądź jest planowana spalarnia odpadów i ekonomicznie jest uzasadniony transport
odwodnionych osadów [36]. Wg danych literaturowych zaletą takiej, efektywnej
energetycznie, kombinacji spalania odpadów komunalnych i osadów ściekowych jest
możliwość wykorzystania części strumienia ciepła z procesu spalania odpadów komunalnych
do osuszania osadów. Warunkiem jest odpowiednio wysoka wartość opałowa odpadów
komunalnych. Ponadto w dużym stopniu wykorzystywana jest infrastruktura spalarni
odpadów dla realizacji procesu spalania osadów, np. wspólny węzeł oczyszczania spalin,
odżużlacz, składowanie i przerób żużla oraz popiołów. Jednak rozwiązanie to może wiązać
się z problemami wynikającymi z odmiennej charakterystyki i tym samym odmiennych
wymagań, jakie musi spełnić instalacja termicznej przeróbki [37]. Do spalania odpadów
komunalnych najlepsza instalacją jest spalarnia rusztowa z rusztem posuwisto-zwrotnym lub
walcowym. Większość europejskich spalarni odpadów komunalnych ma właśnie taką
konstrukcję. Do osadów ściekowych najczęściej stosowane są instalacje fluidalne, gdyż
konstrukcje tego typu najlepiej nadają się do spalania wilgotnych, maziowatych osadów.
Termiczne przetwarzanie osadów ściekowych może być realizowane również na drodze
współspalania z paliwami konwencjonalnymi. Doświadczenia techniczne [37] wykazują, że
możliwe jest bezpieczne współspalanie osadów ściekowych (w postaci wysuszonej)
w elektrowniach, elektrociepłowniach, kotłowniach oraz stosowanie osadów jako paliwa
zastępczego, uzupełniającego strumień paliwa kopalnego w piecach cementowych (do
wypalania klinkieru.
Współspalanie osadów w obiektach energetycznych jest metodą dobrze rozwiniętą
technicznie i z dobrymi efektami stosowaną w wielu krajach np. w Niemczech.
Współspalanie osadów może być realizowane w dwóch rodzajach kotłów, w kotłach
rusztowych oraz pyłowych. Większe doświadczenie eksploatacyjne (pewność ruchowa
i
niezawodność),
a
przede
wszystkim
spełnienie
wymagań
prawnych
odnośnie
dopuszczalnych emisji, temperatury procesu i czasu przebywania spalin charakteryzuje proces
41
współspalania
osadów
ściekowych
w
kotłach
energetycznych
wyposażonych
w palniki pyłowe. W oparciu o doświadczenia głównie niemieckich elektrociepłowni oraz
realia krajowe sformułowano [38,39] następujące stwierdzenia:
-
opalane węglem pyłowe kotły energetyczne są powszechnie stosowane w krajowej
energetyce zawodowej, stanowią bloki pracujące w obciążeniu podstawowym, przez co
eksploatowane są w odpowiednio dużym wymiarze godzin w skali roku,
-
duża moc cieplna stosowanych w kraju typowych kotłów energetycznych, spalających
znaczne ilości paliw kopalnych, powoduje, że współspalanie w kotłach pyłowych wraz
z węglem procentowo niewielkich ilości osadu – przeważnie w granicach około 5%
strumienia masy spalanego węgla w przeliczeniu suchą masę osadu – staje się
interesującym
zakresem
dla
termicznego
przetwarzania
osadów
ściekowych
pochodzących z dużych oczyszczalni ścieków,
-
proces współspalania osadów ściekowych w kotłach pyłowych został bardzo dobrze
opanowany technicznie (elektrociepłownie w Niemczech) [21] i jego adaptacja do
warunków
krajowej
energetyki
nie
powinna
stwarzać
większych
problemów
technicznych,
-
nakłady inwestycyjne związane z dozbrojeniem istniejących bloków energetycznych,
a także koszty eksploatacyjne współspalania osadów w pyłowych kotłach energetycznych
są niewątpliwie niższe niż przy zastosowaniu profesjonalnych instalacji pojedynczego
spalania osadów. Doświadczenia niemieckie wskazują, że koszty eksploatacyjne są około
trzy razy mniejsze niż w przypadku bezpośredniego spalania osadów w instalacjach
specjalnie do tego celu zakupionych [40],
-
prowadzenie procesu współspalania osadów ściekowych zgodnie z wymaganiami
dyrektywy 2000/76/WE w sprawie spalania odpadów wymaga spełnienia stosunkowo
ostrych jak dla energetyki zawodowej norm emisji pyłu, SO2, NOx, oraz określonych
metali ciężkich, a w szczególności rtęci. Krajowe bloki energetyczne niewyposażone
w efektywne instalacje odsiarczania spalin oraz instalacje redukcji tlenków azotu nie będą
w stanie sprostać tym wymaganiom, stąd też nakłady inwestycyjne na dozbrojenie tych
bloków muszą być zdecydowanie wyższe, co znacznie komplikuje efektywność
ekonomiczną planowanego przedsięwzięcia, emisja zanieczyszczeń musi również spełniać
ograniczenia zawarte w rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r.
w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz.U., Nr 163, poz. 1584),
-
od strony technicznej nie ma przeszkód, aby współspalać zarówno wysuszony, jak
i uwodniony osad ściekowy. Należy jednak brać pod uwagę akceptację społeczną
42
mieszkańców sąsiadujących z elektrownią czy elektrociepłownią, która w przypadku
osadu uwodnionego będzie zdecydowanie mniejsza. Aspekt akceptacji społecznej jest
jednym z ważniejszych uwarunkowań realizacji procesu współspalania osadów
ściekowych i nie powinien zostać pominięty w ogólnych studiach związanych
z realizacją projektu współspalania osadów ściekowych,
-
osady ściekowe pochodzące z komunalnych oczyszczalni ścieków, wykazują minimalne
właściwości toksyczne w stosunku do innych rodzajów odpadów, przez co proces ich
współspalania – realizowany zgodnie z odpowiednimi wymaganiami prawnymi – może
być całkowicie bezpieczny dla środowiska naturalnego. Kierowanie do współspalania
osuszonego i zhigienizowanego osadu oddala ponadto zagrożenie sanitarne, jakie
związane jest z przeróbką osadu uwodnionego,
-
proces współspalania osadów ściekowych rodzi często pytanie o skład chemiczny
popiołów, stosowanych jako materiał budowlany i związane z tym ewentualne zagrożenie
dla dalszego sposobu zagospodarowania popiołów, niemieckie doświadczenia wykazują,
że zachowanie odpowiedniej proporcji pomiędzy strumieniem masy węgla i osadu nie
powoduje zmian właściwości popiołów w aspekcie ich budowlanego wykorzystania.
Warunkiem współspalania osadów w piecach obrotowych w przemyśle cementowym jest
wstępne całkowite osuszenie osadów (co jest związane z zużyciem energii na ich wysuszenie)
i ich odpowiednio wysoka wartość opałowa [37]. Zaletą procesu współspalania jest
immobilizacja znacznej ilości zanieczyszczeń w klinkierze. Dlatego metoda ta polecana jest
dla osadów charakteryzujących się znaczną zawartością metali ciężkich.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie wymagań
dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów, które weszło w
życie z dniem 27 kwietnia 2002 r., określa wymagania dotyczące prowadzenia procesu
termicznego przekształcania odpadów oraz sposoby postępowania z odpadami powstałymi w
wyniku tego procesu. Jego przepisy stosuje się do wszelkich instalacji i urządzeń
przekształcających termicznie odpady, z odzyskiem i bez odzysku energii, wykorzystujących
procesy (§2):
! spalania,
! pirolizy, zgazowania, plazmowe, inne, w których produkty powstające w ich trakcie
poddawane są spaleniu.
43
Podczas procesu termicznego przekształcania odpadów minimalna temperatura w
komorze spalania nie może być niższa niż 1100°C w przypadku odpadów zawierających
powyżej 1% związków chlorowcoorganicznych przeliczonych na chlor, zaś dla pozostałych
odpadów - nie niższa niż 850°C (§3). Proces powinien być prowadzony w sposób
zapewniający utrzymywania gazów spalinowych w komorze spalania przez co najmniej 2
sekundy przy zawartości co najmniej 6% tlenu (§4).
Przekształcanie termiczne odpadów powinno zapewniać odpowiedni poziom ich
przekształcenia (§5), wyrażony jako maksymalna zawartość nieutlenionych związków
organicznych. Jej miernikiem mogą być całkowita zawartość węgla organicznego w żużlach i
popiołach paleniskowych nie przekraczająca 3% lub udział części palnych w żużlach i
popiołach paleniskowych, tzw. strata przy prażeniu, nie przekraczający 5% (obowiązująca
norma PN - 77/G - 04528.02 "Paliwa stałe. Oznaczanie składu chemicznego popiołu, strata
przy prażeniu"). Wymaganie to stosuje się od dnia 1 stycznia 2006 r. do instalacji, do
użytkowania których przystąpiono przed dniem 1 stycznia 2003 r., natomiast dla nowych
instalacji - od dnia 1 stycznia 2003 r. (§18 ust. 1).
Warunki panujące w piecach cementowych pozwalają na bezpieczne spalanie bardzo
wielu odpadów organicznych. Wymagania stawiane odpadom przez przemysł cementowy są
następujące [37]:
-
wartość opałowa paliwa odpadowego (wysuszonego osadu ściekowego) nie może być
niższa od 11,5 MJ/kg – tylko w takim przypadku cementownia może zmniejszyć zużycie
paliwa kopalnego –węgla,
-
zawartość chloru nie może przekraczać 5% (masowo) masy wprowadzanych odpadów.
Główne zalety spalania osadów ściekowych w piecach cementowych to:
-
temperatura
spalania
w
piecach
cementowych
przekracza
1450ºC,
osiągając
niejednokrotnie 1800ºC, co zapewnia całkowitą destrukcję materii organicznej,
-
czas przebywania gazów w piecu cementowym wynosi od 4 – 10 sekund
(w temperaturze powyżej 1450ºC), co jest czasem znacznie dłuższym niż w przypadku
konwencjonalnych spalarni osadów ściekowych,
-
proces spalania prowadzony jest w środowisku silnie alkalicznym, dzięki czemu wiązaniu
chemicznemu ulegają kwaśne składniki gazów spalinowych, powstałe podczas spalania
odpadów (HCl, HF, SO2, Cl2),
-
bardzo duża bezwładność cieplna wyklucza awaryjną, niekontrolowaną emisję
zanieczyszczeń, np. na skutek chwilowego zaniku płomienia,
44
-
niepalne części paliw odpadowych, w tym metale ciężkie ulegają wbudowaniu
w strukturę wypalanego klinkieru, przez co ich emisja jest minimalna,
-
brak obserwowanego wpływu dodatku paliw na emisje zanieczyszczeń z pieca
cementowego,
- spaleniu mogą być poddawane zarówno odpady stałe, jak i ciekłe [37].
Przedstawione powyżej wymagania i zalety procesu spalania odpadów są zgodne z
cytowanym wcześniej rozporządzeniem a nawet bardziej rygorystyczne, co warunkuje
bezpieczne unieszkodliwianie odpadów.
Więcej
szczegółowych
wymagań,
dotyczących
współspalania
osadów
ściekowych
w cementowniach zamieszczono w rozdziale 7.
Procesy pirolizy, zgazowania
Pozostałe procesy termicznego przetwarzania osadów takie jak np. piroliza,
zgazowanie lub kombinacja tych procesów należą do rozwiązań o bardzo małej skali aplikacji
przemysłowych. Charakteryzują się one wysokim stopniem ryzyka inwestycyjnego.
Realizacja tych procesów wiąże się z koniecznością doprowadzania energii i wielu
przypadkach bilans energetyczny może być ujemny [32].
6.3. Składowanie
Zgodnie z ustawą o odpadach do składowania mogą być kierowane tylko te odpady,
których unieszkodliwienie w inny sposób było niemożliwe z przyczyn technologicznych lub
nieuzasadnione z przyczyn ekologicznych lub ekonomicznych. Określono także szereg
zakazów dotyczących składowania odpadów, m.in. nie wolno składować odpadów
występujących w postaci ciekłej, w tym odpadów zawierających wodę w ilości powyżej 95%
masy całkowitej z wyłączeniem szlamów. Osady kierowane na składowiska muszą zostać
poddane procesom stabilizacji i odwodnienia.
Dodatkowo składowanie wiąże się z uiszczeniem opłaty za korzystanie ze środowiska. Jej
wysokość zależy od rodzaju odpadu i od stanu uregulowań formalno prawnych obiektu, na
którym składowane są odpady.
W Dyrektywie Rady 99/31/WE z 26 kwietnia 1999 r. o składowaniu odpadów wprowadzono
założenia dotyczące obniżenia zawartości składników ulegających biodegradacji kierowanych
na składowiska. Przyjęto, że w ciągu dwóch lat od momentu wejścia ustawy w życie
w poszczególnych krajach zostaną opracowane krajowe programy redukcji ilości składników
45
odpadów komunalnych ulegających biodegradacji. Założono także konieczne terminy
osiągnięcia poszczególnych etapów redukcji:
•
do 2010 roku obniżenie ilości składowanych odpadów ulegających biodegradacji
do ilości nie większej niż 75 % ilości odpadów komunalnych ulegających
biodegradacji wytworzonych w 1995,
•
biodegradacji wytworzonych w 1995,
•
biodegradacji wytworzonych w 1995.
Aby ograniczyć zawartość składników organicznych kierowanych na składowiska poleca
się zastosować ich kompostowanie. W wyniku kompostowania nastąpi zmniejszenie masy
odpadów o około 30 %, a powstały kompost zostanie zagospodarowany przyrodniczo.
W Decyzji Rady z dnia 19 grudnia 2002 r. ustanawiającej kryteria i procedury akceptacji
odpadów na składowiskach zgodnie z artykułem 16 i Załącznikiem II do Dyrektywy
1999/31/WE (2003/33/WE) zostały określone kryteria i procedury akceptacji odpadów na
składowiskach zgodnie z zasadami dyrektywy 99/31/WE. W sekcji 1 Załącznika „Kryteria
i procedury akceptacji odpadów na składowiskach” określono procedurę określania
możliwości akceptacji odpadów na składowiskach. Procedura ta obejmuje podstawową
charakterystykę, testy zgodności i weryfikację na składowisku. Podstawowa charakterystyka
obejmuje m.in. podstawowe informacje na temat odpadów (rodzaj i pochodzenie, skład
konsystencja,
reakcja
na
wymywanie).
Tylko
w
przypadku,
jeżeli
podstawowa
charakterystyka odpadów wykazuje, że spełniają one kryteria dla danej klasy składowisk,
uważa się, że takie odpady mogą zostać przyjęte na składowisko danej klasy. Za poprawność
danych ujętych w charakterystyce przyjmuje odpowiedzialność wytwarzający odpady lub,
w przypadku jego braku, osoba odpowiedzialna za gospodarkę odpadami. W sekcji 2
określono kryteria akceptacji odpadów na składowiskach każdej klasy, w tym kryteria
dotyczące składowania podziemnego. Przyjęto następujące klasy składowisk odpadów:
składowiska odpadów obojętnych, składowiska odpadów innych niż niebezpieczne,
składowiska odpadów niebezpiecznych Większość odpadów (w tym również odpady
ulegające biodegradacji muszą spełniać wartości graniczne dla wymywania. W eluatach
podlegać analizie będą wybrane metale ciężkie (As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, Se,
Zn), chlorki, fluorki, siarczany, indeks fenolowy, całkowity węgiel organiczny, rozpuszczony
46
węgiel organiczny, stałe związki rozpuszczone, wybrane węglowodory. W przypadku
odpadów niebezpiecznych możliwych do przyjęcia na składowiskach odpadów innych niż
niebezpieczne przyjęto, ze stabilność i niereaktywność (danego odpadu) oznacza, że
podatność tegoż odpadu na wymywanie nie ulegnie niekorzystnej zmianie w dłuższej
perspektywie w warunkach składowiska i przewidywanych wypadkach:
-
w samych odpadach (np. poprzez biodegradację),
-
pod wpływem warunków otoczenia,
-
wskutek wpływu innych odpadów.
W przypadku kryteriów akceptacji dla składowania podziemnego ustalono, że do odpadów
niedopuszczalnych, których nie wolno składować pod ziemią należą odpady ulegające
biodegradacji. Dodatek B do niniejszej decyzji zawiera przegląd opcji składowania odpadów
przewidzianych w dyrektywie w sprawie składowisk. Ustalono trzy najważniejsze
podkategorie składowisk dla odpadów innych niż niebezpieczne: składowiska dla odpadów
nieorganicznych o niskiej zawartości składników organicznych/ulegających biodegradacji
(B1), składowiska dla odpadów organicznych (B2) oraz składowiska dla mieszanych
odpadów
innych
niż
niebezpieczne
ze
znaczną
ilością
materiałów
zarówno
organicznych/ulegających jak i nieorganicznych. Jeżeli odpady są niebezpieczne, wówczas
proces obróbki może umożliwić spełnienie kryteriów dotyczących umieszczania odpadów
stabilnych, niebezpiecznych i niereaktywnych na składowiskach odpadów innych niż
niebezpieczne w wydzielonych częściach dla odpadów nieorganicznych o niskiej zawartości
składników organicznych/ulegających biodegradacji.
47
7. Kryteria stosowania osadów ściekowych poza rolnictwem dla
poszczególnych celów - określenie istotnych parametrów i ich wartości
Już pod rządami poprzedniej ustawy o odpadach obowiązywały w Polsce zasady
postępowania z odpadami, określone w dyrektywie ramowej w sprawie odpadów. Każdy
podmiot, którego działalność mogła spowodować powstawanie odpadów zobowiązany był do
takiego jej organizowania, aby:
•
zapobiegać powstawaniu odpadów,
•
wykorzystywać w sposób bezpieczny dla środowiska te odpady, których powstaniu
nie udało się zapobiec,
•
zapewnić zgodny z zasadami ochrony środowiska sposób postępowania z odpadami,
których powstaniu nie udało się zapobiec lub których nie udało się wykorzystać.
W ustawie zdefiniowano wykorzystanie odpadów jako ich użycie w celach przemysłowych,
w tym energetycznych, budowlanych oraz jako surowców wtórnych; lub w celach
nieprzemysłowych, w szczególności do kształtowania powierzchni gruntów, nawożenia lub
ulepszania gleby. Ogólne zasady postępowania z odpadami obowiązują także pod rządami
nowej ustawy o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r. Natomiast takie pojęcia, jak
wykorzystywanie w celach przemysłowych lub w celach nieprzemysłowych, przestały
obowiązywać z chwilą wejścia w życie tej ustawy.
Wraz z nową ustawą pojawiło się pojęcie odzysku odpadów, które oznacza wszelkie działania
polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania
z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania. Działania związane
z prowadzeniem odzysku nie mogą powodować zagrożenia dla życia lub zdrowia ludzi albo
dla środowiska. Rodzaje procesów odzysku zamieszczone są w załączniku Nr 5 do ustawy.
Szczególnym rodzajem odzysku jest recykling, który polega na powtórnym przetwarzaniu
substancji lub materiałów, zawartych w odpadach. W ustawie wyróżniono recykling
organiczny, przez który rozumie się obróbkę tlenową, w tym kompostowanie, lub beztlenową
odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w warunkach kontrolowanych, przy
wykorzystaniu mikroorganizmów. W wyniku tego procesu powstaje materia organiczna lub
metan. Recykling organiczny nie jest traktowany jako termiczne przekształcanie odpadów.
Odpad, którego powstaniu nie udało się zapobiec, może być poddany procesom odzysku lub
zostać unieszkodliwiony. Oba te działania muszą być zgodne z wymogami ochrony
48
środowiska oraz planami gospodarki odpadami. Przy podejmowaniu decyzji, co do sposobu
gospodarowania odpadami uwzględnia się warunki technologiczne, ekologiczne oraz
ekonomiczne. Ważne jest też uzyskanie akceptacji społecznej na lokalizację przedsięwzięcia
służącego wykorzystaniu odpadów oraz zamierzony sposób postępowania z odpadem.
Rys.9. Czynniki wpływające na zagospodarowanie odpadów
Możliwe
sposoby
wykorzystania
komunalnych
osadów
ściekowych
wynikają
ze wspomnianego wyżej załącznika Nr 5 „PROCESY ODZYSKU” do ustawy z dnia
27 kwietnia 2001 r. o odpadach. Są to:
R1 – wykorzystanie jako paliwa lub innego środka wytwarzania energii,
R3 – recykling lub regeneracja substancji organicznych, które nie są stosowane jako
rozpuszczalniki (włączając kompostowanie i inne biologiczne procesy przekształcania),
R10 – rozprowadzanie na powierzchni ziemi, w celu nawożenia lub ulepszania gleby lub
rekultywacji gleby i ziemi.
49
Z wymienionych wyżej procesów odzysku R1 można uznać jako zagospodarowanie osadów
na cele przemysłowe, natomiast R3 i R10 jako zagospodarowanie osadów na cele
nieprzemysłowe w rozumieniu dawnej ustawy o odpadach (rys.10).
Rys. 10. Kryteria ekologiczne zagospodarowania osadów
7.1.Transport odpadów
Najczęściej procesy odzysku osadów ściekowych, takie jak kompostowanie, rozprowadzanie
na powierzchni ziemi, czy też wykorzystanie jako źródła energii, mają miejsce poza
obiektami oczyszczalni ścieków. Niezbędny jest wówczas transport osadów ściekowych.
W przypadku osadów o wysokim stopniu uwodnienia jest to przesył rurami kanalizacyjnymi,
jednak najczęściej jest to transport kołowy. W takim przypadku muszą być przestrzegane,
określone w ustawie o odpadach, wymogi dotyczące transportu odpadów.
Prowadzenie działalności w zakresie transportu odpadów wymaga posiadania zezwolenia
udzielanego decyzją właściwego organu ochrony środowiska. Organem właściwym do
50
wydania takiej decyzji jest, co do zasady starosta. Jeżeli działalność w zakresie transportu jest
równocześnie związana z działalnością w zakresie odzysku lub unieszkodliwiania albo
zbierania odpadów, wówczas nie ma obowiązku odrębnego uzyskiwania decyzji na transport.
W takim przypadku warunki transportu są dodatkowo określone w decyzji na gospodarowanie
odpadami.
Zezwolenie na transport odpadów wydawane jest na wniosek podmiotu zainteresowanego
prowadzeniem takiej działalności. Właściwym terenowo do wydania zezwolenia na transport
odpadów jest starosta właściwy ze względu na miejsce siedziby lub zamieszkania podmiotu
zamierzającego prowadzić działalność w zakresie transportu odpadów.
Starosta wydaje zezwolenie na prowadzenie działalności w zakresie transportu odpadów po
zasięgnięciu opinii wójta, burmistrza, prezydenta miasta.
Wniosek o wydanie decyzji na prowadzenie działalności w zakresie transportu odpadów
powinien zawierać:
1) wyszczególnienie rodzajów odpadów, przewidywanych do transportu,
2) oznaczenie obszaru prowadzenia działalności,
3) wskazanie sposobu i środka transportu,
4) przedstawienie możliwości technicznych i organizacyjnych, gwarantujących
należyte wykonywanie działalności,
5) przewidywany okres prowadzenia działalności w zakresie transportu odpadów.
Jak wynika z rozporządzenia Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 23
grudnia 2003 r. w sprawie rodzajów odpadów, których zbieranie lub transport nie wymagają
zezwolenia na prowadzenie działalności, dla każdego rodzaju osadów ściekowych istnieje
obowiązek posiadania zezwolenia właściwego organu ochrony środowiska na prowadzenie
działalności w zakresie ich zbierania i transportu.
Zezwolenie na prowadzenie działalności w zakresie transportu odpadów, wydawane w drodze
decyzji, powinno zawierać:
1. rodzaje odpadów /według katalogu odpadów,
2. oznaczenie obszaru prowadzenia działalności /najczęściej terytorium
całego kraju,
3. sposób i środki transportu,
4. dodatkowe warunki, niezbędne dla potrzeby ochrony zdrowia i życia ludzi
lub ochrony środowiska /szczególnie w przypadku transportu odpadów
niebezpiecznych,
5. czas obowiązywania zezwolenia / nie dłużej, niż 10 lat.
51
Transport odpadów powinien odbywać się w sposób bezpieczny dla ludzi i środowiska,
zgodnie z wymogami ustawy z dnia 20 czerwca 1997 r. Prawo o ruchu drogowym.
Transport odpadów niebezpiecznych, zgodnie z art. 11 ust. 4 ustawy o odpadach, odbywać się
powinien
z
zachowaniem
przepisów
obowiązujących
przy
transporcie
towarów
niebezpiecznych, to jest zgodnie z ustawą z dnia 28 października 2002 r. o przewozie
drogowym towarów niebezpiecznych. Środki transportu, wykorzystywane do przewozu
odpadów niebezpiecznych, muszą posiadać niezbędne dokumenty, spełniające wymogi
rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie świadectwa
dopuszczenia pojazdów do przewozu niektórych towarów niebezpiecznych. Podmiot
prowadzący działalność w zakresie transportu odpadów niebezpiecznych musi wypełniać
określone wymagania techniczne i organizacyjne. Używane pojazdy muszą posiadać
świadectwa dopuszczenia pojazdu do transportu odpadów niebezpiecznych, kierowcy muszą
posiadać świadectwa ADR, wśród pracowników muszą być osoby, posiadające świadectwa
potwierdzające status doradcy d/s bezpieczeństwa w transporcie towarów niebezpiecznych.
7.2. Kryteria stosowania osadów ściekowych na cele przyrodnicze
Kompostowanie zostało uznane w krajowym planie gospodarki odpadami (KPGO) za
preferowany kierunek postępowania z komunalnymi osadami ściekowymi. Ze względu na
wymogi technologiczne, a także znaczne koszty kompostowania samych osadów ściekowych,
KPGO
zakłada,
z oczyszczalniami
że
kompostownie
ścieków
i
będą
podmiotami,
stanowić
odrębne
wytwarzającymi
instalacje, powiązane
duże
ilości
odpadów
organicznych, takich jak kora, trociny itp.
Prowadzenie
odzysku
osadów
ściekowych
poprzez
zastosowanie
procesów
R3 (kompostowanie) wymaga:
•
dotrzymania warunków technicznych i środowiskowych przez obiekty kompostowni
(procedury oceny oddziaływania na środowisko, obszar ograniczonego użytkowania),
•
zachowania wymogów związanych z oceną jakości nawozów organicznych,
•
przestrzegania określonych wymogów dotyczących rekultywacji terenów, na których
występuje zanieczyszczenie gleby lub ziemi albo niekorzystne przekształcenie
naturalnego ukształtowania terenu .
Kompostownie, jako instalacje do unieszkodliwiania lub odzysku odpadów, zaliczane są do
przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko w rozumieniu ustawy z dnia
52
27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska. W takim przypadku konieczne jest
przeprowadzenie przez właściwy organ ochrony środowiska postępowania w sprawie oceny
oddziaływania na środowisko. Dopiero w wyniku takiego postępowania organ może
stwierdzić, czy jest konieczne sporządzenie raportu o oddziaływaniu na środowisko.
Wynikiem postępowania w sprawie oceny oddziaływania na środowisko może być konkluzja,
że
mimo
zastosowania
dostępnych
rozwiązań
technicznych,
technologicznych
i organizacyjnych, nie mogą być dotrzymane standardy jakości środowiska poza terenem, do
którego inwestor posiada tytuł prawny. W takim przypadku niezbędne będzie utworzenie
wokół kompostowni obszaru ograniczonego użytkowania /art. 135 ustawy.
Zgodnie z ustawą o odpadach, odzysk lub unieszkodliwianie odpadów mogą odbywać się
tylko w miejscu wyznaczonym w trybie ustawy o zagospodarowaniu przestrzennym,
w instalacjach lub urządzeniach, których eksploatacja nie powoduje przekroczenia
standardów emisyjnych.
Kompost uzyskany w takich instalacjach może być wykorzystany do zakładania i konserwacji
terenów zieleni miejskiej, rekultywacji składowisk odpadów, rekultywacji terenów
poprzemysłowych o wysokim stopniu zanieczyszczenia.
Przy ocenie możliwości zgodnego z prawem wykorzystania kompostu uzyskanego z osadów
ściekowych, należy uwzględnić następujące ustawy i rozporządzenia:
# ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska,
# ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach,
# ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych,
# ustawa z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu,
# rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych
osadów ściekowych,
# rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów
jakości gleby oraz standardów jakości ziemi,
# rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 19 października 2004 r. w
sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu.
Obowiązki wytwórcy osadów ściekowych
Jednym z warunków, determinujących zgodne z prawem gospodarowanie osadami
ściekowymi jest wypełnienie obowiązków wytwórcy odpadów, określonych w ustawie o
53
odpadach. Wytwórca odpadów, w zależności od rodzaju i ilości wytwarzanych odpadów, jest
zobowiązany do:
•
uzyskania decyzji zatwierdzającej program gospodarki odpadami niebezpiecznymi,
wytwarzanymi w ilości powyżej 0,1 Mg rocznie,
•
przedkładania informacji o wytworzonych odpadach i sposobach gospodarowania
nimi jeżeli wytwarza poniżej 0,1 Mg rocznie odpadów niebezpiecznych lub powyżej
5 Mg rocznie odpadów innych niż niebezpieczne,
•
posiadania pozwolenia na wytwarzanie odpadów, które powstają w związku
z eksploatacją instalacji, jeżeli rocznie wytwarza w tej instalacji powyżej 1 Mg
odpadów niebezpiecznych lub powyżej 5 tys. Mg odpadów innych niż niebezpieczne.
•
posiadania pozwolenia zintegrowanego, jeżeli odpady są wytwarzane w wyniku
eksploatacji instalacji objętej obowiązkiem posiadania takiego pozwolenia.
We wniosku, kierowanym do organu ochrony środowiska o wydanie odpowiedniej decyzji
lub zatwierdzenie składanych informacji, wytwórca odpadów jest zobowiązany podać
szczegółowy opis sposobów gospodarowania odpadami, w tym przewidywane warunki
transportu oraz sposoby odzysku lub unieszkodliwiania wytworzonych osadów ściekowych.
Ważnym obowiązkiem wytwórcy osadów jest prowadzenie ich ilościowej i jakościowej
ewidencji, zgodnej z obowiązującym katalogiem odpadów. Ewidencję prowadzi się
z zastosowaniem karty ewidencji odpadu i karty przekazania odpadu. W przypadku
działalności w zakresie transportu odpadów, wymagane jest prowadzenie karty przekazania
odpadu. Na podstawie prowadzonej ewidencji, wytwórca odpadów sporządza zbiorcze
zestawienie, w którym zawarte muszą być informacje o rodzajach i ilości wytworzonych
odpadów, o sposobach gospodarowania odpadami oraz o instalacjach i urządzeniach do
odzysku lub unieszkodliwiania odpadów.
Zbiorcze zestawienia danych o odpadach ich wytwórca lub posiadacz przedkłada
marszałkowi województwa właściwemu ze względu na miejsce wytwarzania, zbierania,
odzysku lub unieszkodliwiania odpadów w terminie do końca pierwszego kwartału za
poprzedni rok kalendarzowy.
Dotyczy to wszystkich zamierzonych sposobów postępowania z osadem:
•
przekazania do odzysku poprzez kompostowanie,
•
przekazania do odzysku bezpośrednio na powierzchni ziemi,
•
przekazania do odzysku w instalacjach do termicznego przekształcania odpadów,
•
unieszkodliwiania poprzez składowanie,
54
•
unieszkodliwiania termicznego w instalacjach.
Wykorzystanie komunalnych osadów ściekowych
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych
osadów ściekowych jest zgodne z zapisami dyrektywy Rady 86/278/EWG i określa:
•
warunki, jakie muszą być spełnione przy wykorzystywaniu komunalnych osadów
ściekowych;
•
dawki komunalnych osadów ściekowych, które można stosować na gruntach;
•
zakres, częstotliwości i metody referencyjne badań komunalnych osadów ściekowych i
gruntów, na których osady te mają być stosowane.
Komunalne osady ściekowe mogą być stosowane:
•
w rolnictwie, rozumianym jako uprawa wszystkich płodów rolnych wprowadzanych
do obrotu handlowego, włączając w to uprawy przeznaczane do produkcji pasz,
•
do rekultywacji terenów, w tym gruntów na cele rolne,
•
do dostosowania gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów
gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach
zabudowy i zagospodarowania terenu,
•
do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu,
•
do uprawy roślin nieprzeznaczonych do spożycia i do produkcji pasz.
Natomiast zakazuje się stosowania komunalnych osadów ściekowych:
o
na obszarach parków narodowych i rezerwatów przyrody,
o
na wewnętrznych terenach ochrony pośredniej stref ochronnych ujęć wody,
o
w pasie gruntu o szerokości 50 m bezpośrednio przylegającego do brzegów
jezior i cieków,
o
na terenach zalewowych, czasowo podtopionych i bagiennych,
o
na terenach czasowo zamarzniętych i pokrytych śniegiem,
55
o
na gruntach o dużej przepuszczalności, stanowiących w szczególności piaski
luźne i słabogliniaste oraz piaski gliniaste lekkie, jeżeli poziom wód gruntowych
znajduje się na głębokości mniejszej niż 1,5 m poniżej powierzchni gruntu,
o
na gruntach rolnych o spadku przekraczającym 10%,
o
na obszarach zasilania zbiorników wód podziemnych,
o
na terenach objętych pozostałymi formami ochrony przyrody
niewymienionymi w pkt 1, jeżeli osady ściekowe zostały wytworzone poza tymi
terenami,
o
na terenach położonych w odległości mniejszej niż 100 m od ujęcia wody,
domu mieszkalnego lub zakładu produkcji żywności,
o
na gruntach, na których rosną rośliny sadownicze i warzywa, z wyjątkiem
drzew owocowych,
o
na gruntach przeznaczonych pod uprawę roślin jagodowych i warzyw, których
części jadalne bezpośrednio stykają się z ziemią i są spożywane w stanie surowym w ciągu 18 miesięcy poprzedzających zbiory i w czasie zbiorów,
o
na gruntach wykorzystywanych na pastwiska i łąki,
o
na gruntach wykorzystywanych do upraw pod osłonami.
Czynnikami ograniczającymi stosowanie osadów ściekowych są:
a.
zawartość metali ciężkich: ołowiu, kadmu, rtęci, niklu, cynku, miedzi i chromu
zarówno w osadach jak i wierzchniej warstwie gruntu;
b.
bakterie z rodzaju Salmonella;
c.
łączna liczba żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp.,
Toxocara sp.,
d.
odczyn gleby na terenach użytkowanych rolniczo nie mniejszy niż 5,6
W rozporządzeniu określono zakres badań, jakim muszą być poddawane osady ściekowe
przed ich wykorzystaniem dla celów przyrodniczych:
56
•
odczyn pH,
•
zawartość suchej masy w % s.m.,
•
zawartość substancji organicznej w % s.m.,
•
zawartość azotu ogólnego, w tym azotu amonowego, fosforu ogólnego, wapnia i
magnezu w % s.m.,
•
zawartość metali ciężkich: ołowiu, cynku, chromu, kadmu, niklu, rtęci, miedzi w %
s.m.,
•
obecność bakterii chorobotwórczych z rodzaju Salmonella w 100 g osadu,
•
liczba żywych jaj pasożytów ludzkiego przewodu pokarmowego w 1 kg s.m.
Grunty na których komunalne osady ściekowe są stosowane podlegają badaniom:
-
odczynu pH,
-
zawartości metali ciężkich: Pb, Cd, Hg, Ni, Zn, Cu, Cr (wyrażonej w mg/kg s.m.),
-
zawartości fosforu przyswajalnego na P2O5 (wyrażonej w mg/100g gleby),
Badania gruntów na których komunalne osady ściekowe są stosowane w rolnictwie
wykonuje się raz na rok, a pozostałych - raz na pięć lat
Stosowanie osadów nie może wpłynąć na pogorszenie jakości wód powierzchniowych i
gruntowych. Ponadto rozporządzenie określa maksymalne dawki osadów wprowadzanych do
gleby w ciągu roku średnio przez okres 10 lat.
Warunki stosowania kompostu
Ustawa o nawozach i nawożeniu zalicza komposty do nawozów organicznych, to jest
nawozów wyprodukowanych z substancji organicznej lub z mieszanin substancji
organicznych. W związku z tym komposty uzyskane w wyniku przetworzenia osadów
ściekowych muszą być poddane procedurom, wynikającym z tej ustawy pod kątem spełniania
wymagań jakościowych oraz warunków wprowadzania do obrotu.
Zgodnie z ustawą nawozy organiczne mogą być wprowadzone do obrotu na podstawie
zezwolenia ministra właściwego do spraw rolnictwa. Zezwolenie na wprowadzanie nawozu
do obrotu wydawane jest na wniosek producenta nawozu.
57
Wniosek powinien zawierać:
•
wyniki badań nawozu,
•
opinie upoważnionych jednostek organizacyjnych,
•
projekt instrukcji stosowania i przechowywania nawozu,
•
odpis z Krajowego Rejestru Sądowego albo zaświadczenie z ewidencji działalności
gospodarczej, a w przypadku spółki cywilnej również umowę tej spółki (rys.11).
Rys. 11. Procedura uzyskania zezwolenia na produkcję kompostu
Wykaz nawozów, które można wprowadzić do obrotu jest ogłaszany w drodze obwieszczenia
przez ministra właściwego do spraw rolnictwa do dnia 30 czerwca każdego roku w Dzienniku
Urzędowym Rzeczypospolitej Polskiej „Monitor Polski”.
Konfekcjonowanie nawozów może odbywać się tylko za pisemną zgodą producenta i po
uzgodnieniu z nim rodzaju opakowań. Na każdym opakowaniu, dołączonej etykiecie lub
58
dokumentach towarzyszących w przypadku nawozów luzem muszą być zamieszczone
informacje dotyczące identyfikacji nawozu, w tym między innymi:
•
dane o deklarowanej zawartości składników pokarmowych,
•
instrukcja stosowania i przechowywania nawozu,
•
informacje o okresie przydatności nawozu do stosowania.
Zgodnie z delegacją ustawową minister właściwy do spraw rolnictwa w porozumieniu
z ministrami właściwymi do spraw: zdrowia, środowiska, oraz gospodarki w drodze
rozporządzenia określi między innymi:
•
dopuszczalne rodzaje zanieczyszczeń i ich wartości, które nie stanowią zagrożenia dla
zdrowia ludzi i zwierząt oraz dla środowiska,
•
minimalne wymagania jakościowe dla nawozów organicznych.
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w sprawie wykonania niektórych
przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu przewiduje, że dopuszczalna wartość
zanieczyszczeń w nawozach organicznych i organiczno – mineralnych w przypadku
pierwiastków toksycznych nie może przekraczać:
a) chromu - 100 mg/kg s.m. nawozu,
b) cynku – 1 500 mg/kg s.m. nawozu,
c) kadmu – 3 mg/kg s.m. nawozu,
d) miedzi – 400 mg/kg s.m. nawozu,
e) niklu – 30 mg/kg s.m. nawozu,
f) ołowiu – 100 mg/kg s.m. nawozu,
g) rtęci - 2 mg/kg s.m. nawozu.
Ponadto w nawozach organicznych i organiczno – mineralnych nie może być:
a) żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp., Toxocara sp.,
b) bakterii z rodzaju Salmonella i Enterobacteriaceae.
Zestawienie porównawcze dopuszczalnych zawartości substancji toksycznych w stosunku
do rozporządzenia w sprawie komunalnych osadów ściekowych zawiera tabela nr 9. W tabeli
w kolumnie 6, dodatkowo w nawiasach kolorem czerwonym podano wartości dopuszczalne
stężeń metali ciężkich w powierzchniowej warstwie gleby, tzn. na głębokości 0-0,3 m ppt. dla
terenów grupy B, kolorem niebieskim dla terenów grupy C. Klasyfikacja terenów wg
rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości
gleby oraz standardów jakości ziemi. Tereny grupy B to grunty zaliczone do użytków
59
rolnych, grunty leśne oraz zadrzewione i zakrzewione a także grunty zabudowane. Tereny
grupy C to tereny przemysłowe, użytki kopalne, tereny komunikacyjne.
Porównanie tych trzech wielkości prowadzi do spostrzeżenia, że trudno znaleźć korelację
między wartościami określonymi przez Ministra Środowiska jako standardy jakości gleby, a
ustalonymi przez Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w odniesieniu do nawozów.
Osady ściekowe, zastosowane w różnych celach na powierzchni ziemi (w rolnictwie, do
rekultywacji itd...), nie mogą powodować przekroczenia standardów jakości gleby,
określonych dla różnych rodzajów gruntów, w zależności od ich funkcji aktualnej i
planowanej. W związku z tym proponuje się następujące rozwiązanie, aby dawkę osadów
ściekowych obliczać w zależności od zawartości metali ciężkich w osadzie, zawartości metali
ciężkich w glebie, na której będą stosowane oraz z uwzględnieniem standardów jakości gleby
i standardów jakości ziemi, określonych w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 9
września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi.
Rozporządzenie zawiera także minimalne wymagania jakościowe, które muszą być
spełnione, aby uzyskać zezwolenie ministra właściwego do spraw rolnictwa na wprowadzenie
do obrotu nawozów organicznych i organiczno – mineralnych.
Do dnia 31 maja 2005 r. nawozy te, w zależności od postaci powinny spełniać następujące
wymagania minimalne:
1) nawozy organiczne w postaci stałej powinny zawierać, co najmniej 40% substancji
organicznej, w przeliczeniu na suchą masę; w przypadku deklarowania w nich azotu
lub fosforu lub potasu albo ich sumy, zawartość poszczególnych składników nie może
być mniejsza, niż:
a) 0,5 % (m/m) azotu całkowitego (N),
b) 0,3 % (m/m) fosforu w przeliczeniu na pięciotlenek fosforu (P2O5),
c) 0,1 % (m/m) potasu w przeliczeniu na tlenek potasu (K2O).
2) w nawozach organicznych w postaci płynnej, w których deklaruje się zawartość azotu
lub fosforu lub potasu albo ich sumę, zawartość poszczególnych składników nie może
być mniejsza niż:
60
Tabela nr 9. Zestawienie porównawcze dopuszczalnych zawartości substancji toksycznych w stosunku do rozporządzenia w sprawie komunalnych osadów
ściekowych
ILOŚĆ METALI CIĘŻKICH W STOSOWANYCH
KOMUNALNYCH OSADACH ŚCIEKOWYCH
wg rozporządzenia Ministra Środowiska
z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych
Ilość metali ciężkich w mg/kg suchej masy osadu nie większa niż:
przy stosowaniu komunalnych osadów ściekowych:
Wyszczególnie
nie (rodzaj w rolnictwie oraz do do rekultywacji
rekultywacji gruntów terenów na cele
Lp.
zanieczyszczen
na cele rolne
nierolne
ia)
1
2
DOPUSZCZALNA WARTOŚĆ ZANIECZYSZCZEŃ
W NAWOZACH ORGANICZNYCH I ORGANICZNO –
MINERALNYCH
wg rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w sprawie
wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu
Dopuszczalna wartość zanieczyszczeń w nawozach organicznych i organiczno
– mineralnych w przypadku pierwiastków toksycznych nie może przekraczać:
mg/kg s.m. nawozu
przy dostosowywaniu gruntów do
określonych potrzeb wynikających z
planów gospodarki odpadami, planów
zagospodarowania przestrzennego lub
decyzji o warunkach zabudowy i
zagospodarowania terenu, do uprawy
roślin przeznaczonych do produkcji
kompostu, do uprawy roślin
nieprzeznaczonych do spożycia i
produkcji pasz
3
4
5
6
1
Ołów (Pb)
500
1 000
1 500
100 (100) [600]
2
Kadm (Cd)
10
25
50
3 (4) [15]
3
Rtęć (Hg)
5
10
25
2
4
Nikiel (Ni)
100
200
500
5
Cynk (Zn)
2 500
3 500
5 000
1500
(300) [1000]
6
Miedź (Cu)
800
1 200
2 000
400
(150) [600]
7
Chrom (Cr)
500
1 000
2 500
100
(150) [500]
(2) [30]
30 (100) [300]
61
3) nawozy organiczno - mineralne w postaci stałej powinny zawierać, co najmniej 30%
substancji organicznej, w przeliczeniu na suchą masę; w przypadku deklarowania w
nich azotu lub fosforu lub potasu albo ich sumy, zawartość poszczególnych
składników nie może być mniejsza, niż:
a) 1 % (m/m) azotu całkowitego (N),
c) 1 % (m/m) potasu w przeliczeniu na tlenek potasu (K2O).
4) w nawozach organiczno - mineralnych w postaci płynnej, w których deklaruje się
zawartość azotu lub fosforu lub potasu albo ich sumę, zawartość poszczególnych
składników nie może być mniejsza niż:
Od dnia 1 czerwca 2006 r. nawozy organiczne i organiczno - mineralne, w zależności od
postaci powinny spełniać następujące wymagania minimalne:
1) nawozy organiczne w postaci stałej powinny zawierać, co najmniej 40% substancji
organicznej, w przeliczeniu na suchą masę; w przypadku deklarowania w nich azotu
lub fosforu lub potasu albo ich sumy, zawartość poszczególnych składników nie może
być mniejsza, niż:
2) w nawozach organicznych w postaci płynnej, w których deklaruje się zawartość azotu
lub fosforu lub potasu albo ich sumę, zawartość poszczególnych składników nie może
być mniejsza niż:
3) nawozy organiczno - mineralne w postaci stałej powinny zawierać, co najmniej 30%
substancji organicznej, w przeliczeniu na suchą masę; w przypadku deklarowania w
nich azotu lub fosforu lub potasu albo ich sumy, zawartość poszczególnych
składników nie może być mniejsza, niż:
a) 1 % (m/m) azotu całkowitego (N),
62
c) 1 % (m/m) potasu w przeliczeniu na tlenek potasu (K2O).
4) w nawozach organiczno - mineralnych w postaci płynnej, w których deklaruje się
zawartość azotu lub fosforu lub potasu albo ich sumę, zawartość poszczególnych
składników nie może być mniejsza niż:
Rozporządzenie to zastąpiło rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia
1 czerwca 2001 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach
i nawożeniu.
Wykorzystanie kompostów do rekultywacji terenów poprzemysłowych wymaga
uwzględnienia warunków, wynikających z ustawy – Prawo ochrony środowiska oraz ustawy
o ochronie gruntów rolnych i leśnych.
Ustawa o ochronie gruntów rolnych i leśnych określa grunty zdegradowane jako grunty,
których rolnicza lub leśna wartość użytkowa zmalała, w szczególności w wyniku pogorszenia
się warunków przyrodniczych albo wskutek zmian środowiska oraz działalności
przemysłowej, a także wadliwej działalności rolniczej. Grunty zdewastowane to grunty, które
całkowicie utraciły wartość użytkową w wyniku wymienionych wcześniej przyczyn.
Rekultywacja gruntów oznacza nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradowanym albo
zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych, poprzez właściwe ukształtowanie
rzeźby terenu, poprawienie właściwości fizycznych i chemicznych, uregulowanie stosunków
wodnych, odtworzenie gleb, umocnienie skarp oraz odbudowanie lub zbudowanie
niezbędnych dróg.
Zgodnie z ustawą o ochronie gruntów rolnych i leśnych, organem właściwym w sprawach
ochrony gruntów rolnych jest starosta, a gruntów leśnych dyrektor regionalnej dyrekcji Lasów
Państwowych.
Natomiast jak wynika z ustawy – Prawo ochrony środowiska, ochrona powierzchni ziemi
polega na zapewnieniu jak najlepszej jej jakości, w tym w szczególności poprzez:
1. racjonalne gospodarowanie,
2. zachowanie wartości przyrodniczych,
3. zachowanie możliwości produkcyjnego wykorzystania,
4. ograniczanie zmian naturalnego ukształtowania,
63
5. utrzymywanie jakości gleby i ziemi powyżej lub co najmniej na poziomie
wymaganych standardów,
6. doprowadzenie jakości gleby i ziemi, co najmniej do wymaganych standardów,
gdy są one naruszane,
7. zachowanie wartości kulturowych, z uwzględnienie archeologicznych dóbr
kultury.
Władający powierzchnią ziemi, na której nastąpiło zanieczyszczenie lub niekorzystne
przekształcenie naturalnego ukształtowania terenu, jest zobowiązany do przeprowadzenia ich
rekultywacji. W niektórych warunkach, określonych w ustawie, rekultywacji dokonuje
starosta.
Do 30 czerwca 2004 r. władający powierzchnią ziemi, na której nastąpiło zanieczyszczenie
albo niekorzystne przekształcenie naturalnego ukształtowania terenu przed dniem
1 października 2001 r., zobowiązany był do zgłoszenia tego faktu staroście. Do zgłoszenia
należało dołączyć wyniki badań i dokumentację potwierdzającą, że sprawcą zanieczyszczenia
czy też przekształcenia powierzchni ziemi nie był władający w czasie, kiedy nastąpiło
zanieczyszczenie lub niekorzystne przekształcenie powierzchni ziemi. Na podstawie
otrzymywanych zgłoszeń starosta prowadzi, aktualizowany corocznie, rejestr. Rejestr ten
zawiera informacje o terenach, na których stwierdzono przekroczenie standardów jakości
gleby lub ziemi. W rejestrze wyszczególnione są te obszary, co do których obowiązek
rekultywacji obciąża starostę. Kolejność rekultywacji poszczególnych terenów określają
powiatowe programy ochrony środowiska. Starosta może przeprowadzić rekultywację
powierzchni ziemi także poza powiatowym programem ochrony środowiska, jeżeli nie
przeprowadzenie rekultywacji spowoduje pogorszenie stanu środowiska w znacznych
rozmiarach lub zagrożenie zdrowia albo życia ludzi.
Starosta dokonuje rekultywacji powierzchni ziemi, jeżeli:
1. podmiot, który spowodował zanieczyszczenie, nie dysponuje prawami do powierzchni
ziemi,
2. nie można wszcząć postępowania egzekucyjnego dotyczącego rekultywacji albo
egzekucja stała się bezskuteczna,
3. zanieczyszczenie nastąpiło w wyniku klęski żywiołowej.
Jeżeli zanieczyszczenie lub niekorzystne przekształcenie powierzchni ziemi może
spowodować zagrożenie życia albo zdrowia ludzi lub wywołać możliwość zaistnienia
nieodwracalnych szkód w środowisku, przez co konieczne jest natychmiastowe wykonanie
rekultywacji, wówczas obowiązek ten także realizuje starosta.
64
Jeżeli powierzchnia ziemi została zanieczyszczona przez podmiot, który nie ma do niej
prawa, wówczas koszty rekultywacji ponosi tenże podmiot. Wysokość kosztów rekultywacji
określa w drodze decyzji starosta.
Rekultywacja niekorzystnie przekształconej powierzchni ziemi polega na przywróceniu do
stanu poprzedniego, rekultywacja w przypadku zanieczyszczenia polega na doprowadzeniu
do stanu zgodnego ze standardami jakości.
Zgodnie z delegacją zawartą w art. 105 ustawy Prawo ochrony środowiska, zostało wydane
rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości
gleby oraz standardów jakości ziemi.
Glebę lub ziemię uważa się za zanieczyszczoną, gdy w wyniku działalności antropogenicznej,
stężenie co najmniej jednej substancji przekracza wartość dopuszczalną, określoną
w załączniku do rozporządzenia. Ustalanie wartości dopuszczalnych odbywa się w trzech
etapach:
1.
ustalenie wykazu substancji, których obecności można się spodziewać ze względu na
rodzaj prowadzonej działalności gospodarczej,
2.
przeprowadzenie
pomiarów
wstępnych
w
celu
potwierdzenia
faktycznego
występowania substancji,
3.
szczegółowe badanie poziomu stężeń wytypowanych substancji; wskazanie zakresu i
sposobu przeprowadzenia rekultywacji.
Standardy jakości gleby lub ziemi zostały określone dla trzech grup w powiązaniu
z charakterem funkcji ocenianych gruntów:
Grupa A – nieruchomości poddane ochronie w trybie ustawy Prawo wodne oraz
nieruchomości prawnie chronione w trybie przepisów o ochronie przyrody,
Grupa B – grunty zaliczone do użytków rolnych, grunty leśne, grunty zadrzewione
i zakrzewione, grunty zabudowane i zurbanizowane z wyjątkiem terenów przemysłowych,
użytków kopalnych oraz terenów komunikacyjnych,
Grupa C – tereny przemysłowe, użytki kopalne, tereny komunikacyjne.
Gleba lub ziemia używane w pracach ziemnych, a także osady denne ze zbiorników wód,
powinny spełniać kryteria dopuszczalnych wartości stężeń, określonych w załączniku do
rozporządzenia.
Dla wymienionych wyżej trzech grup gruntów, określone zostały wartości dopuszczalne
stężeń w glebie lub ziemi dla następujących rodzajów zanieczyszczeń: metale ciężkie,
związki nieorganiczne, węglowodory, w tym węglowodory aromatyczne, wielopierścieniowe
węglowodory aromatyczne, wielopierścieniowe węglowodory chlorowane, pestycydy
65
chloroorganiczne, pestycydy związki niechlorowane, pozostałe zanieczyszczenia, w tym
między innymi pirydyna, fenol, krezole, ftalany.
Zestawienie dopuszczalnych wartości zanieczyszczeń w glebie lub ziemi zawiera tabela nr
10.
66
Tabela nr 10 Wartości dopuszczalne stężeń w glebie lub ziemi (mg/kg suchej masy)
Grupa B
Grupa C
Objaśnie
nia uwagi
Głębokość [m ppt]
Lp.
Zanieczyszczenie
Grupa A
0-0,3
0,3-15,0
do
1
2
>15
0-2
2-15
Wodoprzepuszczalność gruntów [m/s]
poniżej
do
poniżej
do
poniżej
-7
1x10
1x101x10
6
7
8
9
10
11
3
4
5
12
20
200
50
20
100
1
20
30
10
35
50
0.5
20
200
150
20
300
4
20
150
10
100
100
2
20
250
150
30
350
5
30
100
10
50
100
3
25
320
190
50
300
6
60
100
40
100
200
5
25
300
150
40
300
4
50
100
30
70
100
4
55
650
380
300
720
10
120
200
210
210
200
10
60
1.000
500
350
1.000
15
200
600
250
300
600
30
25
300
150
40
300
6
50
200
30
70
200
4
100
3.000
800
300
3.000
20
300
1.000
200
500
1.000
50
1
5
1
5
5
5
6
6
5
5
12
12
40
40
5
5
100
500
1
1
5
375
50
750
500
50
750
1
30
50
200
1.000
1.000
3.000
3.000
1.000
3.000
2
0.05d
0.05d
0.05d
0.1
0.1
0.1
0.2
1
1
25
75
75
3
10
5
50
150
150
100
200
200
3
10
5
150
250
230
I. METALE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Arsen
Bar
Chrom
Cyna
Cynk
Kadm
Kobalt
Miedź
Molibden
Nikiel
Ołów
Rtęć
I. NIEORGANICZNE
1
2
Cyjanki wolne
Cyjanki związki
kompleksowe
III. WĘGLOWODOROWE
Benzyna suma
(-węglowodory C6-12)
III/B Olej mineralny
(węglowodory C12C35)
III/C Węglowodory aromatyczne
1
Benzen
2
Etylobenzen
3
Toluen
III/A
67
4
5
6
Ksylen
Styren
Suma węglowodorów
aromatycznych
0.05d
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
1
1
1
35
5
75
5
2
10
75
100
150
100
60
200
5
2
10
150
100
250
3
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.03
0.1
0.1
1
5
5
5
5
5
5
5
5
10
20
20
20
20
20
20
20
10
10
10
40
10
10
10
10
10
10
5
5
5
20
40
40
40
40
40
40
40
40
40
200
50
50
50
50
50
50
50
50
50
250
10
10
10
10
10
10
5
5
5
20
40
40
40
40
40
40
40
40
100
200
4
0.01
0.01
0.1
5
1
10
5
1
20
5
0.01
0.01
0.15
7
3
40
60
2
40
6
0.01
0.01
0.1
1
0.5
10
15
0.5
10
7
0.01
0.001
0.01
0.001
0.1
0.01
2
0.5
0.8
0.2
20
1
25
1
0.8
0.2
20
5
8
9
0.001
0.02
0.001
0.02
0.001
0.1
1
1
0.5
0.5
10
5
10
2
0.5
0.5
10
5
10
11
0.0025
0.0025
0.0005
0.025
0.025
0.005
0.025
0.025
0.005
4
4
4
0.025
0.025
0.005
4
4
4
0.25
0.25
0.5
0.025
0.025
0.005
4
4
4
12
III/D Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Naftalen
Fenantren
Antracen
Fluoranten
Chrysen
Benzo(a)antracen
Benzo(a)piren
Benzo(a)fluoranten
Benzo(ghi)perylen
Suma
wielopierścieniowych
węglowodorów
aromatycznych
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.02
0.1
0.1
1
IV. WĘGLOWODORY CHLOROWANE
1
2
3
4
5
6
7
Alifatyczne
chlorowane
pojedyncze (lotne)
Alifatyczne
chlorowane
(suma)
Chlorobenzeny
pojedyncze
Chlorobenzeny (suma)
Chlorofenole
pojedyncze
Chlorofenole (suma)
PCB
V. ŚRODKI OCHRONY ROŚLIN
V/A
1
2
3
Pestycydy chloroorganiczne
DDT/DDE/DDD
Aldrin
dieldrin
68
4
Endrin
5
a-HCH
6
β-HCH
7
γ-HCH
V/B Pestycydy - związki nie chlorowe
1
carbaryl
2
carbofuran
3
Maneb
4
atrazin
0.001
0.0025
0.001
0.000005
0.01
0.025
0.01
0.0005
0.01
0.025
0.01
0.0005
4
2
2
0.5
0.01
0.025
0.01
0.0005
4
2
2
0.5
0.1
0.25
0.1
0.005
0.01
0.025
0.01
0.0005
4
2
2
0.5
0.01
0.01
0.01
0.00005
0.2
0.2
0.2
0.05
0.1
0.1
0.1
0.005
5
2
35
6
0.1
0.1
0.1
0.005
2
35
6
0.2
0.2
0.2
0.05
0.1
0.1
0.1
0.005
5
2
35
6
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
1
0.5
1
1
0.5
0.5
5
4
2
5
6
20
20
60
2
1
2
5
3
3
5
40
20
50
60
40
40
60
50
30
60
80
50
50
60
2
1
2
5
3
3
10
40
20
50
80
100
100
60
13
13
13
VI. POZOSTAŁE ZANIECZYSZCZENIA
1
2
3
4
5
6
7
Tetrahydrofuran
Pirydyna
Tetrahydrotiofen
Cykloheksan
Fenol
Krezole (suma)
Ftalany ( suma)
0.1
0.1
0.1
0.1
0.05
0.05
0.1
Objaśnienia:
1.
W znaczeniu suma węglowodorów alifatycznych, naftenowych i aromatycznych zawierających w cząsteczce od 6 do 12 węgli, z uwzględnieniem monoaromatów BTEX (benzenu,
toluenu, etylobenzenu i ksylenów).
2.
W znaczeniu suma węglowodorów alifatycznych, naftenowych i aromatycznych zawierających w cząsteczce od 12 do 35węgli i powyżej z uwzględnieniem wielopierścieniowych
węglowodorów aromatycznych WWA (10.WWA- jak: naftalen, fenantren, antracen, fluorantren, chrysen, benzo(a)antracen, benzo(a)piren, benzo(a)fluoranten, benzo(ghi)perylen).
3.
W znaczeniu suma: poziomu stężeń - benzenu, toluenu, etylobenzenu, ksylenów i styrenu.
4.
W znaczeniu suma poziomu stężeń: 10.WWA- to jest: naftalen, fenantren, antracen, fluorantren, chrysen, benzo(a)antracen, benzo(a)piren, benzo(a)fluoranten, benzo(ghi)perylen.
5.
W znaczeniu indywidualnych związków jak: 1,2chloroetan, dwuchlorometan, czterochloerometan, czterochloroetan, trójchlorometan, trójchloroetan, chlorekwinylu.
6.
W znaczeniu suma: poziomu stężeń związków: 1,2chloroetan, dwuchlorometan, czterochloerometan, czterochloroetan, trójchlorometan, trójchloroetan, chlorekwinylu.
7.
W znaczeniu: monochlorobenzen, dichlorobenzeny, trichlobenzeny, tetrachlorobenzeny, pentachlorobenzen i heksachliorobenzen.
8.
W znaczeniu suma: poziomu stężeń związków: jak: monochlorobenzen, dichlorobenzeny, trichlobenzeny, tetrachlorobenzeny, pentachlorobenzen i heksachliorobenzen.
9.
W znaczeniu: monochlorofenole (suma), dichlorofenole (suma), trichlorofenole (suma), tetrachlorofenole (suma), pentachlorofenol i chloronaftalen.
10. W znaczeniu suma : poziomu stężeń związków: monochlorofenole (suma), dichlorofenole(suma), trichlorofenole (suma),tetrachlorofenole (suma), pentachlorofenol i chloronaftalen.
11. PCB w rozumieniu art.3 pkt 17 ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska (Dz. U. z 2001 r. Nr 62, poz. 627 i Nr 115, poz. 1229 oraz z 2002 r. Nr 74, poz. 676, Nr 113,
poz. 984 i Nr 153, poz. 1271).
12. W znaczeniu DDT i jego metabolity to jest DDT [1,1,1-trichloro-2,2-bis (4- chlorofenylo)etan], DDD[1,1-dichloro-2,2-bis(chlorofenylo) etylen] i DDE[1,1-dichloro-2,2-bis(p-chlorofenylo)
etan].
13. HCH odpowiednio alfa, beta, gamma, w znaczeniu - 1,2,3,4,5,6-heksachlorocykloheksan (sześciochlorocykloheksan).
14. W znaczeniu suma krezoli.
15. W znaczeniu jako suma wszystkich ftalanów.
d- granica wykrywalności
Głębokość [m pt] - wartość głębokości wyrażona w metrach pod poziomem terenu1x10-7 - wartość przewodnictwa hydraulicznego nasyconego
69
14
15
Warunki rekultywacji terenów zdewastowanych lub zdegradowanych powinny zostać
uzgodnione z organem ochrony środowiska na wniosek, składany przez władającego
zanieczyszczoną powierzchnią ziemi (rys. 12).
We wniosku podaje się:
# obszar wymagający rekultywacji,
# funkcję pełnioną przez rekultywowaną powierzchnię ziemi,
# planowany zakres i sposób rekultywacji oraz termin jej zakończenia.
Uzgodnienie zakresu, sposobu i terminu zakończenia rekultywacji następuje w drodze
decyzji. Starosta może w decyzji zobowiązać władającego poddawaną rekultywacji
powierzchnią ziemi do prowadzenia pomiarów zawartości substancji zanieczyszczających w
glebie lub ziemi.
Do okresowych badań jakości gleby i ziemi w ramach państwowego monitoringu środowiska
jest zobowiązany starosta.
Rys. 12. Etapy uzyskania pozwolenia na przeprowadzenia procesu rekultywacji
70
7.3. Warunki bezpośredniego stosowania osadów ściekowych
Prowadzenie odzysku osadów ściekowych poprzez zastosowanie procesów R10 wymaga:
•
określenia warunków rozprowadzania osadów na powierzchni ziemi,
•
sprecyzowania wymogów dotyczących standardów jakości osadów.
Przy ocenie możliwości zgodnego z prawem wykorzystania osadów ściekowych w celu
nawożenia lub ulepszania gleby lub rekultywacji gleby i ziemi, należy uwzględnić
następujące ustawy i rozporządzenia:
# ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych,
# ustawa z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu,
# rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych
osadów ściekowych,
# rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów
jakości gleby oraz standardów jakości ziemi,
# rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 19 października 2004 w
sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu.
Wykorzystanie komunalnych osadów ściekowych na cele określone w art. 43 ust.1 ustawy
z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach jest jednym z kierunków preferowanych w KPGO.
Jednak ze względu na nie spełnianie wymagań jakościowych, wynikających z rozporządzenia
w sprawie komunalnych osadów ściekowych, zagospodarowanie tych osadów w rolnictwie
będzie miało coraz mniejsze znaczenie. Nie zmienia to faktu, że odpowiednio przygotowane
osady na przykład z oczyszczalni ścieków przemysłu rolno – spożywczego mogą być z
powodzeniem wykorzystywane w celu nawożenia lub ulepszania gleby lub rekultywacji gleby
i ziemi.
Przy podejmowaniu decyzji, co do wykorzystania osadów ściekowych do nawożenia lub
rekultywacji powierzchni ziemi, warto zwrócić uwagę na fakt, że obecność w osadach mikro
zanieczyszczeń organicznych, takich jak WWA,PCB, AOX oraz dioksyny może wpływać na
procesy samooczyszczania gleby. Wyniki prac badawczych prowadzą do wniosku, że
nawożenie kompostami organicznymi nie przyspiesza degradacji WWA, lecz wpływa na
zwiększenie ich trwałości.
71
7.4. Kryteria stosowania osadów ściekowych na cele przemysłowe
Termiczne
przekształcanie
osadów
ściekowych
jest
jednym
z
kierunków
zagospodarowania osadów ściekowych, przewidzianym w krajowym planie gospodarki
odpadami (KPGO). Zakłada się, że instalacje pozwalające na termiczny przerób osadów będą
przede wszystkim obsługiwać oczyszczalnie z dużych aglomeracji oraz terenów,
wyłączonych prawnie z możliwości stosowania metod odzysku określonych jako R10.
Prowadzenie odzysku osadów ściekowych poprzez zastosowanie procesów R1 wymaga:
•
określenia warunków dopuszczalnej emisji,
•
sprecyzowania wymogów dotyczących jakości paliwa.
Przy ocenie możliwości zgodnego z prawem wykorzystania osadów ściekowych jako paliwa,
należy uwzględnić następujące ustawy i rozporządzenia:
# ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska,
# rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie wymagań
dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów,
# rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 29 stycznia 2002 r., ze zmianą z dnia 31
października 2003 r., w sprawie rodzajów odpadów innych niż niebezpieczne oraz
rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich termiczne przekształcanie,
# rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r. w sprawie standardów
emisyjnych z instalacji
72
Polskie przepisy ochrony środowiska nie precyzują wprost wymagań, dotyczących jakości
odpadów, stosowanych jako paliwa zastępcze w piecach cementowych, piecach
wapienniczych, kotłach energetycznych, piecach do wypalania cegły, czy też innych
instalacjach, wymienionych w Załączniku nr 2 do rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia
29 stycznia 2002 r., ze zmianą z dnia 31 października 2003 r., w sprawie rodzajów odpadów
innych niż niebezpieczne oraz rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich
termiczne przekształcanie. Natomiast w Załączniku nr 1 do tego rozporządzenia zostały
wymienione te rodzaje odpadów, które mogą być przekształcane termicznie w instalacjach i
urządzeniach, nie będących spalarniami. Wśród rodzajów odpadów znalazły się osady
ściekowe z zakładowych oczyszczalni ścieków z wielu branż przemysłu:
02 02 Odpady z przygotowania i przetwórstwa produktów spożywczych pochodzenia
zwierzęcego
02 02 04 Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków,
02 03 Odpady z przygotowania i przetwórstwa produktów i używek spożywczych oraz odpady
pochodzenia roślinnego...
02 04 Odpady z przemysłu cukrowniczego
02 04 Odpady z przemysłu mleczarskiego
02 06 Odpady z przemysłu piekarniczego i cukrowniczego
02 07 Odpady z produkcji napojów alkoholowych i bezalkoholowych (z wyłączeniem kawy,
herbaty i kakao)
03 01 Odpady z przetwórstwa drewna oraz z produkcji płyt i mebli
03 03 Odpady z produkcji oraz z przetwórstwa masy celulozowej, papieru i tektury
03 03 11 Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków, inne niż wymienione w 03 03 10,
05 01 Odpady z przeróbki (np. rafinacji)ropy naftowej
06 05 Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków przemysłu chemii nieorganicznej
73
07 01 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania podstawowych produktów
przemysłu chemii organicznej
07 02 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania tworzyw sztucznych oraz
kauczuków i włókien syntetycznych
07 03 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania organicznych barwników
oraz pigmentów (z wyłączeniem podgrupy 06 11)
07 04 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania organicznych środków
ochrony roślin ( z wyłączeniem 02 01 08 i 02 01 09), środków do konserwacji drewna (z
wyłączeniem 03 02)i innych biocydów
07 05 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania farmaceutyków
07 06 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania tłuszczów, natłustek, mydeł,
detergentów, środków dezynfekujących i kosmetyków
07 07 Odpady z produkcji, przygotowania, obrotu i stosowania innych niewymienionych
produktów chemicznych
10 01 odpady z elektrowni i innych zakładów energetycznego spalania paliw (z wyłączeniem
grupy 19)
19 08 Odpady z oczyszczalni ścieków nieujęte w innych grupach
19 08 05 Ustabilizowane komunalne osady ściekowe
19 11 Odpady z regeneracji olejów
Pozostałe rodzaje osadów ściekowych mogą być unieszkodliwiane termicznie tylko w
instalacjach specjalistycznych.
Pewną pomocą przy podejmowaniu decyzji, co do możliwości wykorzystania osadów
ściekowych jako paliwa zastępczego, mogą być przepisy zawarte w rozporządzeniu Ministra
Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji,
określające standardy emisyjne, co pośrednio pozwala na określenie warunków spalania lub
74
współspalania odpadów, w tym osadów ściekowych, w instalacjach przemysłowych.
Standardy emisyjne z instalacji spalania odpadów w zakresie wprowadzania gazów lub pyłów
do powietrza muszą być uwzględniane przy wydawaniu decyzji o dopuszczalnej emisji przez
organy ochrony środowiska.
W niektórych państwach Europy Zachodniej obowiązujące przepisy pozwalają na
sklasyfikowanie odpadów na trzy podstawowe kategorie:
•
odpady zakwalifikowane do wykorzystania jako paliwa alternatywne,
•
odpady o charakterze komponentów technologicznych lub składników korygujących
skład cementu,
•
odpady mogące spełniać rolę zastępczych materiałów eksploatacyjnych.
W przypadku paliw alternatywnych dla cementowni w krajach Unii Europejskiej limitowane
są przede wszystkim zawartości związków chloroorganicznych i metali ciężkich. Niemal dla
wszystkich dopuszczonych do współspalania paliw przyjmowane są jako obowiązujące
limity:
•
górna dopuszczalna zawartość związków typu PCB/PCT – 50 mg/kg,
•
dopuszczalna zawartość związków chloroorganicznych nie powinna przekroczyć 1 %
wagowo w przeliczeniu na chlor,
•
dopuszczalne stężenie dioksyn PCDDs/PCDFs nie może być większe niż 10 ng ITEQ/kg bez względu na to, czy odpady te będą użyte jako paliwo, czy też jako
dodatek do wsadu.
Dodatkowo podawany jest warunek, uzależniający energetyczne wykorzystanie odpadów od
ich wartości opałowej. Wartość opałowa paliw alternatywnych nie powinna być mniejsza od
11 500 kJ/kg.
Niezależnie od wymienionych wyżej ograniczeń, limitowana jest także zawartość metali
ciężkich zawartych w odpadach. Zestawienie dopuszczalnej zawartości metali ciężkich w
odpadach wykorzystywanych do współspalania zawarto w tabeli nr 11.
75
Tabela nr 11. Standardy emisyjne z instalacji spalania odpadów w zakresie wprowadzania gazów lub
pyłów do powietrza
Lp.
Standardy emisyjne w
3
mg/m u (dla dioksyn i furanów w ng/
3
m u), przy zawartości 10 % tlenu w gazach
odlotowych
Nazwa substancji
1
2
3
1)
1
2
3
pył całkowity
chlorowodór (HCl)
fluorowodór (HF)
30
10
1
4
tlenki azotu (NOx) dla istniejących
instalacji
800
tlenki azotu (NOx) dla nowych instalacji
dwutlenek siarki (SO2)
substancje organiczne w postaci gazów i
par wyrażone jako całkowity węgiel
organiczny
tlenek węgla (CO)
kadm + tal (Cd + Tl)
rtęć (Hg)
antymon + arsen + ołów + chrom + kobalt
+
miedź + mangan + nikiel + wanad
(Sb + As + Pb + Cr + Co + Cu + Mn + Ni
+ V)
Dioksyny i furany
500
4)
50
5)
10
5
6
7
8
9
10
11
2)
3)
2.000
0,05
0,05
0,5
6)
0,1
Objaśnienia:
1)
do dnia 31 grudnia 2007 r. standard emisyjny pyłu w przypadku produkcji klinkieru cementowego
w piecach, w których spalane są odpady w ilości mniejszej niż 3 Mg na godzinę, wynosi 50
mg/m3u, przy zawartości 10 % tlenu w gazach odlotowych;
2)
do dnia 31 grudnia 2007 r. standard emisyjny NOx z eksploatowanych pieców, w których klinkier
cementowy jest produkowany z zastosowaniem metody mokrej lub z pieców do produkcji klinkieru
cementowego, w których spalane są odpady w ilości mniejszej niż 3 Mg na godzinę, wynosi 1.200
3)
standard emisyjny NOx z eksploatowanych pieców do produkcji klinkieru cementowego,
w których współspalanie odpadów zostanie rozpoczęte po dniu 28 grudnia 2004 r., wynosi 800
4)
standardów emisyjnych SO2 można nie stosować w przypadkach gdy substancja ta nie powstaje
w wyniku spalania odpadów;
5)
standardów emisyjnych substancji organicznych w postaci gazów i par wyrażonych jako
całkowity węgiel organiczny można nie stosować w przypadkach gdy substancje te nie powstają
w wyniku spalania odpadów;
6)
jako suma iloczynów stężeń dioksyn i furanów w gazach odlotowych oraz ich współczynników
równoważności toksycznej, wymienionych w załączniku nr 5 do rozporządzenia.
Uwagi:
1. W przypadku ciągłych pomiarów wielkości emisji substancji standardy emisyjne określone są
jako średnie dobowe wartości stężeń substancji w gazach odlotowych; średnie dobowe wartości
stężeń obliczane są na podstawie średnich trzydziestominutowych wartości stężeń substancji
w gazach odlotowych.
2. Wartości standardów emisyjnych substancji wymienionych w lp. 8-10 dotyczą minimum
trzydziestominutowego i maksimum ośmiogodzinnego okresu pobierania próbek, a w lp. 11 minimum sześciogodzinnego i maksimum ośmiogodzinnego okresu pobierania próbek.
76
Rys. 13. Kryteria termicznego przekształcania osadów
Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie termicznego przekształcania odpadów, prowadzenie
procesu współspalania odpadów wymaga przeprowadzania następujących pomiarów:
•
temperatury gazów spalinowych - pomiar prowadzony w sposób ciągły,
•
zawartości tlenu w gazach spalinowych - pomiar prowadzony w sposób ciągły,
•
ciśnienia gazów spalinowych - pomiar prowadzony w sposób ciągły,
•
weryfikacji podczas rozruchu czasu przebywania spalin w wymaganej temperaturze
i po każdej modernizacji mogącej wpływać na zmianę czasu przebywania spalin,
•
monitorowania zawartości pary wodnej w gazach spalinowych, o ile techniki
pomiarowe zastosowane do poboru i analizy składu gazów spalinowych nie obejmują
osuszania gazów przed ich analizą.
Procesy termicznej przeróbki odpadów mogą być realizowane z wykorzystaniem spalania na
ruszcie, spalania w warstwie fluidalnej lub jako spalanie w obrotowym piecu cementowym.
77
Celem tych procesów jest usuwanie odpadów w sposób nieszkodliwy dla otaczającego
środowiska. Każdy z tych procesów charakteryzuje się określonymi zaletami i wadami, przy
czym coraz większe znaczenie praktyczne ma współspalanie odpadów w paleniskach
przemysłowych elektrowni, elektrociepłowni oraz cementowni.
Rozwiązania takie dają możliwość odzyskiwania energii zawartej w odpadach, dzięki czemu
osiąga się korzyść wynikającą z oszczędności na pierwotnych nośnikach energii.
Minimalna wartość opałowa, która umożliwia spalanie odpadów bez dodatkowego paliwa
(proces przebiega autotermicznie) wynosi 5-6 MJ/kg.
Odzysk ciepła w instalacjach termicznego przetwarzania odpadów przy zastosowaniu
konwencjonalnych technologii jest efektywny wówczas, gdy wartość opałowa spalanych
odpadów wynosić będzie ponad 5,8 MJ/kg. Taka wielkość wartości opałowej zapewnia
spalanie odpadów na ruszcie bez dodatkowego paliwa, nie zapewnia jednak uzyskania w
komorze spalania wymaganej przepisami temperatury 850oC. Z doświadczeń praktycznych
wynika, że temperatura taka może być osiągnięta przy wartości opałowej powyżej 7,5 MJ/kg.
Zadaniem przeróbki termicznej odpadów nie dających się już wykorzystać jest między
innymi osiągnięcie zmniejszenia ciężaru odpadów, zmniejszenie objętości odpadów, a tym
samym redukcja kosztów transportu, zmniejszenie niezbędnej objętości składowiska, rozkład
organicznych materiałów szkodliwych, pozyskanie energii z odpadów.
Przed skierowaniem do spalania odpady powinny być wstępnie przygotowane i
wysegregowane w celu oddzielenia odpadów nadających się do odzysku. W trakcie
prowadzenia procesów spalania odpadów należy zwracać uwagę na utrzymanie temperatury
powyżej minimalnej temperatury procesu, odpady powinny pozostać w strefie spalania co
najmniej 2 sekundy w temperaturze powyżej 850oC i przy zawartości tlenu powyżej 6%.
Instalacje do przeróbki termicznej powinny być przystosowane do obniżania poziomu
granicznych emisji gazów szkodliwych. Ponadto należy zawsze uwzględnić dalsze
zagospodarowanie, ewentualnie zobojętnienie pozostałości po przeróbce termicznej odpadów.
Najczęściej odpady pochodzące z termicznego przekształcania odpadów zaliczane są do
odpadów niebezpiecznych.
Obok wyżej wymienionych działań, niezbędnym warunkiem zachowania bezpieczeństwa dla
środowiska podczas eksploatacji spalarni są przedsięwzięcia polegające na zastosowaniu
wysokosprawnego węzła oczyszczania oraz neutralizacji gazów spalinowych.
Ze względu na znaczne zróżnicowanie i zmienności w czasie składu odpadów poddawanych
procesowi
spalania,
bardzo
trudno
jest
precyzyjnie
określić
potencjalny
udział
poszczególnych składników zanieczyszczeń w spalinach. Dlatego też zastosowane metody
78
oczyszczania i neutralizacji spalin muszą, uwzględniać wzajemne powiązania sposobu ich
obróbki, aby nawet przy znacznych wahaniach koncentracji substancji zanieczyszczających w
spalinach, można je było efektywnie zredukować do wartości, wymaganych przez
obowiązujące standardy emisyjne.
Nowoczesne wymogi stawiane procesowi termicznego przekształcania odpadów wymuszają
nie tylko dobór technologii do przewidywanego rodzaju spalanych odpadów, ale i pełną
kontrolę procesu oraz wyposażenie w urządzenia do przerobu i unieszkodliwiania stałych i
ciekłych produktów spalania.
Czynnikami,
które
decydują
o
wykorzystaniu
pieców
cementowych
do
unieszkodliwiania odpadów są:
•
wysoka temperatura spalania, wynosząca około 1700oC,
•
znaczna długość pieca obrotowego,
•
prędkość przepływu gazów wynosząca od 13 do 15 m/s,
•
czynnik neutralizujący w postaci węglanu wapnia.
Jak już wspomniano, paliwa alternatywne wykorzystywane w przemyśle cementowym muszą
spełniać określone wymogi związane z zastosowaną technologią. Przykładowo dla paliwa
alternatywnego stosowanego przez jedną z cementowni w Polsce centralnej są to:
•
minimalna wartość opałowa 15 MJ/kg (średnia tygodniowa) lub 11,7 MJ /kg (średnia
dzienna),
•
zawartość siarki do 2%,
•
zawartość chloru do 0,2%,
•
zawartość sumy metali ciężkich do 2500 ppm,
•
zawartość chromu i rtęci do 100 ppm, w tym zawartość rtęci do 10 ppm,
•
zawartość sumy PCB i PCT do 50 ppm,
•
zawartość wody do 10%.
dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów nie podaje w sposób
szczegółowy (określający zawartość metali ciężkich, chloru, siarki itp.) wymagań, co do
jakości przekształcanych odpadów. Niemniej jednak przy spalaniu osadów ściekowych w
tego rodzaju piecach wspomniane wcześniej parametry powinny być uwzględnione.
Korzyścią wynikającą z zastosowania paliw alternatywnych w przemyśle cementowym
jest uzyskiwanie energii bez konieczności wykorzystywania źródeł pierwotnych.
79
Są to korzyści ekonomiczne jak i ekologiczne, zarówno dla zakładu wykorzystującego
odpady, jak również dla społeczeństwa.
Dla porównania z wymogami wartości energetycznej paliw alternatywnych - osady ściekowe
wykazują średnią wartość opałową na poziomie 6 MJ/kg.
Przed dokonaniem wyboru technologii i urządzeń do termicznego unieszkodliwiania
odpadów komunalnych należy uwzględnić szereg uwarunkowań, takich jak:
•
bilans odpadów,
•
warunki lokalizacji inwestycji,
•
jednostkowe ceny unieszkodliwiania odpadów na terenie kraju,
•
długości trasy dowozu odpadów i przewidziane do zastosowania środki transportu,
•
poziom technologiczny zastosowanego rozwiązania, instalacje referencyjne,
•
koszt dostawy urządzeń,
•
koszt prac budowlano-montażowych,
•
koszt infrastruktury,
•
powiązania z gospodarką energetyczną,
•
stopień wykorzystania urządzeń,
•
sposób postępowania z odpadami w czasie postoju instalacji,
•
zatrudnienie,
•
koszt eksploatacji obiektu,
•
sposób zagospodarowania pozostałości po procesie,
•
jednostkowy koszt unieszkodliwiania odpadów.
•
wysoki stopień likwidacji odpadów,
•
możliwość otrzymania energii i ciepła (do ogrzewania pomieszczeń),
•
możliwość dalszego wykorzystania pozostałości po spalaniu np.: żużel- do budowy
dróg, popiół do produkcji betonu, rekultywacji terenów,
•
znaczne zmniejszenie objętości odpadów,
•
stopień akceptacji społecznej dla planowanych rozwiązań,
•
zgodność z planami gospodarki odpadami, wykorzystanie najlepszej dostępnej
techniki BAT.
80
Wady spalania to emisja gazów ( SOx, NOx, HCL, HF), emisja pyłów, wysokie koszty
inwestycyjne i eksploatacyjne, duży hałas w pomieszczeniach instalacji (około 80 decybeli).
Zawsze należy pamiętać, że termiczne unieszkodliwianie odpadów znajduje się w hierarchii
możliwych wyborów gospodarowania odpadami na dalszym miejscu, po procesach odzysku i
recyklingu. Spalanie odpadów, w tym osadów ściekowych jest właściwą technologią
unieszkodliwiania, gdy:
•
wymagany jest wysoki stopień redukcji objętości odpadów
•
wymagany jest wysoki stopień destrukcji i higienizacji odpadów,
•
odpady odznaczają się znaczną wartością opałową, pozwalającą na obniżenie kosztów
unieszkodliwiania dzięki wykorzystaniu wytworzonej energii.
W każdym przypadku wytwórca osadów ściekowych może dokonać wyboru, co do metody
ich wykorzystania lub unieszkodliwienia i zlecić wykonanie obowiązku gospodarowania tymi
osadami innemu podmiotowi. Odpady mogą być przekazywane wyłącznie podmiotom, które
posiadają zezwolenie właściwego organu na prowadzenie działalności w zakresie gospodarki
odpadami, chyba, że działalność taka nie wymaga zezwolenia. Przekazanie odpadów
podmiotowi,
uprawnionemu
na
podstawie
zezwolenia
właściwego
organu,
do
gospodarowania nimi, powoduje przeniesienie odpowiedzialności za działania objęte tym
zezwoleniem na odbiorcę odpadów.
81
Załącznik nr 1
Wykaz cytowanych w opracowaniu aktów prawnych:
Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska (Dz. U. Nr 62, poz. 627
z późn. zm.),
Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach (Dz. U. Nr 62, poz. 628 z późn. zm.),
Ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (tekst jedn. Dz. U. 2004,
Nr 121, poz. 1266 ),
Ustawa z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu (Dz. U. 2000 r. Nr 89, poz. 991
z późn. zm. ),
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych
osadów ściekowych ( Dz. U. Nr 134, poz. 1140),
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości
gleby oraz standardów jakości ziemi (Dz. U. Nr 165, poz. 1359),
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 19 października 2004 roku w
sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu,
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r. w sprawie standardów
emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 163, poz. 1584),
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 29 stycznia 2002 r. w sprawie rodzajów odpadów
innych niż niebezpieczne oraz rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich
termiczne przekształcanie (Dz. U. Nr18, poz.176),
Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 31 października
2003 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie rodzajów odpadów innych niż niebezpieczne
oraz rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich termiczne przekształcanie
(Dz. U. Nr192, poz.1877),
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r. w sprawie standardów
emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 163, poz. 1584),
dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów (Dz. U. Nr 37, poz.
339),
Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 24 września 2002 r. w sprawie określenia rodzajów
przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko oraz szczegółowych kryteriów
związanych z kwalifikowaniem przedsięwzięć do sporządzenia raportu o oddziaływaniu na
środowisko (Dz. U. Nr 179, poz. 1490),
Ustawa z dnia 27 czerwca 1997 r. o odpadach (Dz. U. Nr 96, poz. 554 z późn. zm.),
82
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu
odpadów (Dz. U. Nr 112, poz. 1206),
Ustawa z dnia 20 czerwca 1997 r. Prawo o ruchu drogowym (Dz. U. Nr 98 poz. 602 z późn.
zm.,)
Ustawa z dnia 28 października 2002 r. o przewozie drogowym towarów niebezpiecznych (Dz.
U. Nr 199 poz. 1671),
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie świadectwa
dopuszczenia pojazdów do przewozu niektórych towarów niebezpiecznych (Dz. U. Nr 237
poz. 2011),
Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 23 grudnia 2003 r. w
sprawie rodzajów odpadów, których zbieranie lub transport nie wymagają zezwolenia na
prowadzenie działalności (Dz. U. Nr 16, poz. 154),
Uchwała Rady Ministrów nr 219 z dnia 29 października 2002 r. w sprawie krajowego planu
gospodarki odpadami (M.P. Nr 11, poz. 159),
Dyrektywa 75/442/EWG w sprawie odpadów,
Dyrektywa Rady 99/31/WE z 26 kwietnia 1999 r. w sprawie składowania odpadów
Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/76/WE z 4 grudnia 2000 w sprawie
spalania odpadów (Dz. Urz. WE L 332 z 28.12.2001)
Decyzja Rady z dnia 19 grudnia 2002 r. ustanawiającej kryteria i procedury akceptacji
odpadów na składowiskach zgodnie z artykułem 16 i Załącznikiem II do Dyrektywy
1999/31/WE (2003/33/WE)
83
Literatura
[1] – Anielak A.M. Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo
PWN. Warszawa 2002.
[2] - Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001r. w sprawie katalogu
odpadów (D.z.U. Nr 112, poz. 1206),
[3] – Podedworna J., Heidrich Z.: Charakterystyka osadów z wybranych oczyszczalni
ścieków pod kątem ich wykorzystania na cele przemysłowe. Mat.Konf. pt. Osady ściekoweproblem aktualny. Częstochowa 2001
[4] – Projekt Krajowego programu oczyszczania ścieków komunalnych – materiały
niepublikowane
[5] – Kacprzak M., Stańczyk-Mazanek E.: Changes in the structure of fungal communities of
soils treated wth sewage sludge. Biology and Fertility of Soils. 38:89-95, 2003
[6] – Gaspard P., Wiart J., Schwartzbrod J. Parasitological contamination of urban sludge
used for agricultural purposes. Waste Management and Research. V. 15 (4) 429-436, 1997
[7] - Cassano A., Drioli E., Molinari R.: Saving of water and chemicals in tanning industry by
membrane processes, Water Research, 4, 443-450,1999
[8] - Change G.R., Liu J.C., Lee D.J.: Co-conditioning and dewatering of chemical sludge and
waste activated sludge, Water research, 3, 786-794, 2001
[9] - Urbaniak M.: Analiza możliwości technologicznych i organizacyjnych ograniczania
uciążliwości odpadów, osadów i ścieków z garbarni, Przegląd Skórzany 6, 16-24, 2002
[10] - Wójcik A., Kluziński W.: Osady ściekowe z garbarni. IV Międzynarodowa
Konferencja Naukowa „Problemy prawne, techniczne i ekonomiczne zagospodarowania
odpadów” Cz.II, radom 14 listopad 2003 r.]
[11] - Szymański K.: Zagospodarowanie osadów ściekowych z przemysłu garbarskiego. Mat.
Konf. Nauk. Tech. „Osady ściekowe w praktyce” Częstochowa-Ustroń 16-18 czerwca 1998r.
[12] - Podedworna J., Heidrich Z.: Badania nad możliwością przyrodniczego wykorzystania
osadów ściekowych powstających z zakładzie przemysłu mięsnego. Mat. Konf. Nauk. Tech.
„Osady ściekowe w praktyce” Częstochowa-Ustroń 16-18 czerwca 1998 r.
[13] - Dąbrowski W., Kajurek M.: Przeróbka i zagospodarowanie osadów ściekowych z
oczyszczalni ścieków mleczarskich na przykładzie S.M. Mlekovita. Mat. Konf. Nowe
spojrzenie na osady ściekowe- odnawialne źródła energii. Część I, Częstochowa 2003
84
[14] – Szymański K., Styszko L., Sidełko R.: Możliwości wykorzystania osadów ściekowych
z przemysłu ziemniaczanego do produkcji kompostów. Mat. Konf. Pt. Aktualne problemy
gospodarki wodno-ściekowej. 27-28 września. Ustroń 2004.
[15] - Eastman J.A., Ferguson J.F. „ Stabilization of particulate organic carbon during the acid
phase of anaerobic digestion, Journal WPCF 1981
[16] - Oles J., Dichtln N., Niehoff H., “Full scale experience of two stage
thermophilic/mesophilic sludge digestion”, Wat.Sci.Tech. , 36, 449-456, 1997
[17] - Borzacconi L., Lopez I., Anido C., “Hydrolysis constant and vfa inhibition in
acidogenic phase of msw anaerobic degradation”, Wat.Sci.Tech., 36, 479-484, 1997.
[18] - Sadecka Z. „Toksyczność i biodegradacja insektycydów
w procesie fermentacji
metanowej osadów ściekowych”. Uniwersytet Zielonogórski, wydział Inżynierii Lądowej i
Środowiska, Zielona Góra 2002.
[19] - Magrel L, Boruszko D.: Biogaz – produkt unieszkodliwiania osadów ściekowych
metodą fermentacji. Mat. Konf. Ochrona Środowiska naturalnego – niekonwencjonalne
źródła energii, Wyższa Szkoła Oficerska Inżynierii Wojskowej, Wrocław 1994, 39-52
[20] - Buraczewski G., Bartoszek B.: Biogaz – wytwarzanie i wykorzystanie, PWN,
Warszawa 1990
[21] - Odnawialne źródła energii, M.G.P.U.H. Mirosław Gromek, Supraśl 1998
[22] - Miksch K. „Biotechnologia ścieków i odpadów”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,
Gliwice 2000
[23] – Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. Cz. 2. WSiP.
[24] - Marcinkowski T.: Odkażanie osadów ściekowych tlenkiem wapniowym. Gaz, Woda i
Technika Sanitarna. Nr. 5 LXI, 1995
[25] - Zarzycki R., Wielgosiński G.: Problemy zagospodarowania osadów ściekowych.
Gospodarka komunalna w miastach praca zbiorowa pod red. R.Zarzyckiego. PAN, Łódź 2001
[26] - Oleszkiewicz J.A., Reimers R.S.: Suszenie osadów ściekowych. Materiały
Międzynarodowego Seminarium szkoleniowego nt. Podstawy oraz praktyka przeróbki i
zagospodarowania osadów, Kraków 1998.
[27] - Gromiec M.J., Korczak-Niedzielska M.: Wykorzystanie suszonych termicznie
komunalnych osadów ściekowych, Mat. Konf. Nauk.-Tech. nt. Osady ściekowe technologie,
wspomaganie decyzji, Częstochowa 2000
[28] - Korczak-Niedzielska M., Gromiec M.J.: Suszenie osadów ściekowych, Mat. Konf.
Nauk.-Tech. nt. Osady ściekowe w praktyce, Częstochowa-Ustroń 1998.
[29] – Ochrona środowiska 2003, GUS
85
[30] - Krajowy plan gospodarki odpadami (Monitor Polski, Dziennik Urzędowy RP, nr 11,
Uchwała
Nr
219
Rady
Ministrów
z
dnia
29
października
2002r.
w sprawie krajowego planu gospodarki odpadami)
[31] - Siuta J. Sposoby przyrodniczego użytkowania osadów ściekowych. W: Osady ściekowe
– przepisy, rozporządzenia. X Konferencja naukowo-techniczna pod red. J.B. Bienia. Wyd.
Politechniki Częstochowskiej 1999. 177-184
[32] – Pająk T.: Uwarunkowania procesu suszenia i termicznego przekształcania osadów
ściekowych. VII Polski Kongres Oczyszczania Miast „Jak chronić środowisko przed
odpadami”. Szczecin 2004
[33] - Zarzycki R., Wielgosiński G.: Osady ściekowe – najważniejsze problemy
zagospodarowania. Techniczne problemy zarządzania środowiskiem w Łodzi pod red. R.
Zarzyckiego. PAN o/Łódź. 2003, str.139-165.
[34] - Chodur M.: Zalecenia Dyrektyw UE: spalanie osadów z oczyszczalni ścieków w piecu
ze złożem fluidalnym. EkoTechnika 3/31/2004
[35] - www.veoliawatersystem.pl
[36]- Wielgosiński G., Pająk T.: Unieszkodliwianie osadów ściekowych metodami
termicznymi – pułapki i zagrożenia. Przegląd Komunalny 12 (147)/2003, str.56-57.
[37] - Zarzycki R., Wielgosiński G.: Osady ściekowe – najważniejsze problemy
zagospodarowania. Techniczne problemy zarządzania środowiskiem w Łodzi pod red. R.
Zarzyckiego. PAN o/Łódź. 2003, str.139-165.
[38] Pająk T.: Spalanie i współspalanie osadów ściekowych – podstawowe uwarunkowania,
mat. V Międzynarod. Konf. nt. Osady ściekowe i odpady komunalne – zagospodarowanie,
spalanie i współspalanie, Organizator: Grupa Konsultingowo-Projektowa ABRYS, Szklarska
Poręba, wrzesień 2002, 123-131
[39] Wielgosiński G: Współczesne tendencje w zagospodarowaniu osadów ściekowych, mat.
V Międzynarod. Konf. nt. Osady ściekowe i odpady komunalne – zagospodarowanie,
spalanie i współspalanie, Organizator: Grupa Konsultingowo-Projektowa ABRYS, Szklarska
Poręba, wrzesień 2002, 41-59
[40] Steier K., Współspalanie osadów ściekowych w elektrowniach opalanych węglem
kamiennym i brunatnym,Mat. V Międzynarodowej Konf. nt. Osady ściekowe i odpady
komunalne
–
zagospodarowanie,
spalanie
i
współspalanie,
Konsultingowo-Projektowa ABRYS, szklarska Poręba, wrzesień 2002
86
Organizator:
Grupa

Określenie kryteriów stosowania osadów ściekowych poza rolnictwem

Transkrypt

Podobne dokumenty

Wykorzystanie osadów ściekowych i traw gazonowych

Pytania na egzamin magisterski 1. Analizy składu petrograficznego

sprzedaży komunalnych osadów ściekowych o kodzie 19 08 05

e 90 super - Przedstawiciel HWR

Broszura do pobrania (PDF - 1.9MB)

cały dokument