Sposoby przetwarzania i utylizacji odpadów organicznych

Sposoby przetwarzania i utylizacji odpadów organicznych

STRESZCZENIE
Technologia FuelCal^® służy do przetwarzania odpadów zasobnych w substancję organiczną na nawozy organiczno-mineralne OrCal® zgodnie ze zgłoszeniem patentowym P.400268 pt. „Nawóz o kontrolowanym uwalnianiu składników oraz sposób wytwarzania nawozu o kontrolowanym uwalnianiu i sposób aplikacji nawozu”. Głównymi surowcami organicznymi są: osady z oczyszczania ścieków komunalnych oraz osady ściekowe z zakładów przetwórstwa rolno spożywczego, odpady przetwórstwa roślinnego i zwierzęcego, odchody ferm zwierzęcych (w tym ptasich), odpady gastronomiczne, przeterminowana (niespożytkowana) żywność w obrocie rynkowym. Technologicznym reagentem i nawozowym surowcem jest wapno palone (CaO), które w reakcji z wodą przemienia się w wodorotlenek wapnia Ca(OH)2 podnosząc raptownie temperaturę i alkaliczność środowiska. Technologia przetwarzania odpadów biologicznych na użyteczny nawóz jest bezodpadowa. Zainstalowanie jej u źródła (miejsca) wytwarzania odpadów umożliwia ich użytkowe wykorzystanie, co sprawia, że dotychczasowy proces wytwórczy staje się bezodpadowy.
Słowa kluczowe: odpady biomasy, nawozy organiczno-mineralne, nawozy wapniowo-organiczne, FuelCal®, OrCal^®.

Komunalne oczyszczalnie ścieków i zakłady przetwórstwa rolno-spożywczego wytwarzają coraz większe masy odpadów bardzo uciążliwych dla środowiska i gospodarki. Stanowią one bardzo duży  zasób  próchnicotwórczej  (glebotwórczej) materii organicznej i składników pokarmowych dla roślin. Przetwarzanie tych oraz analogicznych zasobów na użyteczne nawozy przywraca ziemi należną jej wartość.

W technologii FuelCal® produkuje się nawozy organiczno-mineralne i wapniowo-organiczne, zależnie od jakości surowców organicznych (odpadów). Technologia FuelCal®  zainstalowana u źródeł powstających odpadów organicznych umożliwia pomniejszenie lub wyeliminowanie tych odpadów. Omawianą technologię opisano w zgłoszeniu patentowym P.400268 pt. „Nawóz o kontrolowanym uwalnianiu składników oraz sposób wytwarzania nawozu o kontrolowanym uwal- nianiu i sposób aplikacji nawozu”. Podstawowym produktem jest nawóz OrCal®, który został do- puszczony do obrotu decyzją Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi Nr. 183/07 z 2007 r. Przetwarzaniem odpadów na nawozy z zastosowaniem technologii FuelCal® oraz dystrybucją nawozów zajmuje się firma Evergreen Solutions Sp. z o.o. z siedzibą w Pyrzycach.

Surowcami organicznymi wykorzystywanymi w technologii FuelCal® są:

• osady z oczyszczania ścieków komunalnych –mechanicznie odwodnione,
• osady z oczyszczania ścieków przetwórstwa roślinnego-mechanicznie odwodnione,
• osady z  oczyszczania  ścieków przetwórstwa mięsnego-mechanicznie odwodnione,
• odpady ferm zwierzęcych (w tym ptasich),
• odpady gastronomiczne,
• zdyskwalifikowana (niespożytkowana) żywność obrotu rynkowego,
• inne biologiczne.

Zastosowanym reagentem w przetwarzaniu odpadów organicznych i jednocześnie głównym składnikiem produktu finalnego jest wapno palone (CaO), które w kontakcie z wodą przekształca się w wodorotlenek wapnia Ca(OH)2 podnosząc raptownie temperaturę i alkaliczność biomasy w hermetycznym reaktorze, które ulega destrukcji oraz biologicznej sanitacji. Technologia FuelCal® przetwarzania odpadów biologicznych jest bezodpadowa.

Zainteresuje Cię również: Ortwed Tuzal vs FuelCal

PRZETWARZANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH W PRODUKTY NAWOZOWE

Osady z oczyszczania ścieków komunalnych to największy i stale powiększany zasób surowca do produkcji nawozów organiczno-mineralnych  i organiczno-wapniowych. Znając nawozowe wartości komunalnych osadów ściekowych oraz ich chorobotwórcze zagrożenie, a także odorową uciążliwość prowadzono liczne, wieloczynnikowe badania mające na celu uzdatnianie fizycznych  i  sanitarnych  właściwości  tych osadów.

Podstawy i zasady przyrodniczego użytkowania osadów ściekowych referowano oraz prezentowano ich rezultaty w terenie [Siuta 2002, Siuta (red.) 1993, Siuta i in. 1982, 1988, 1996, 2013, Opracowanie zbiorowe 1996, 1997, 1999, 2001].

Merytoryczne podstawy do opracowania przepisów prawnych dotyczących przyrodniczego użytkowania osadów ściekowych zostały opracowane wspólnie przez Instytut Ochrony Środowiska i Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa [Opracowanie zbiorowe 2004].

Dotychczasowe sposoby wprowadzania ich do ziemi (nawożenie i rekultywacja gruntów bezglebowych) koliduje bardzo z sanitarnymi, ekologicznymi i agrotechnicznymi wymogami. Stan ten opisano szczegółowo w artykule „Spór  o prawną i wykonawczą zasadność stosowania komunalnych osadów ściekowych [Siuta 2015]. Inspiracją tego sporu była dokumentacja postępowania śledztwa Prokuratora Rejonowego w Białymstoku „w sprawie składowania wbrew przepisom komunalnych osadów ściekowych w warunkach mogących zagrozić życiu lub zdrowiu człowieka lub spowodować istotne obniżenie jakości powierzchni ziemi lub zniszczenia w środowisku o znacznych rozmiarach tj. o czyn    z art. 183 §1 KK oraz inne czyny”. Opinię do odnośnego dochodzenia opracował prof. dr hab. Jan Siuta z Instytutu Ochrony Środowiska  –  PIB. Dokumentacja tego śledztwa zainspirowała opinię do przedstawienia jej Ministerstwu Środowiska, a następnie do opublikowania artykułu pt. „Spór o prawną i wykonawczą zasadność stosowania komunalnych osadów ściekowych” [Siuta 2015].

Oprócz krytycznej treści sporu, autor skupił się głównie na potrzebie i możliwości podjęcia działań zmierzających do opracowania prawne- go usankcjonowania i wdrożenia racjonalnego uzdatniania (przetwarzania) osadów ściekowych w produkty nawozowe, spełniające wymogi sanitarnoekologiczne i agrotechniczne, stosownie do ustawy o odpadach z 14 grudnia 2012 r. (Dz. U. z 8 stycznia 2013 r., poz. 21):

„Art. 96.1. Odzysk polegający na stosowaniu komunalnych osadów ściekowych:

1) w rolnictwie, rozumianym jako uprawa płodów rolnych wprowadzanych do obrotu handlowego, włączając w to uprawy przeznaczone do produkcji pasz,
4) do rekultywacji terenów, w tym gruntów na cele rolnicze.
Ust. 2. Komunalne osady ściekowe mogą być przekazane do stosowania władającemu powierzchnią ziemi wyłącznie przez wytwórcę tych osadów.
Ust. 3. Odpowiedzialność za prawidłowe stosowanie komunalnych osadów ściekowych, o
których mowa w ust. 1 pkt. 1-2, spoczywa na wytwórcy osadów.
Ust. 4. Stosowanie komunalnych osadów ściekowych jest możliwe, jeżeli są one ustabilizowane oraz przygotowane odpowiednio do ich celu i sposobu ich stosowania, w szczególności przez poddanie ich obróbce biologicznej, chemicznej, termicznej lub innemu procesowi, który obniża podatność osadów ściekowych na zagniwanie i eliminuje zagrożenie dla środowiska lub życia i zdrowia.”

Autor odnośnego artykułu jest zdania, że realizacja przepisów art. 96 ustawy o odpadach będzie możliwa pod warunkiem opracowania odpowiednich technologii przetwarzania osadów ściekowych na kwalifikowane nawozy, dopuszczone do obrotu rynkowego. Przetwarzanie osadów ściekowych na produkty nawozowe powinno być realizowane na terenie oczyszczalni ścieków lub w nieodległym miejscu. Uważa też, że istnieją- ce do termicznego suszenia osadów ściekowych oraz wiele innych instalacji do przetwarzania osadów ściekowych na nawozy stanowią bazę starto- wą do rozwoju stosownej ich sieci. Istnieje wiele niewdrożonych (na skalę produkcyjną) technologii oraz projektów nowych technologii przetwarzania osadów ściekowych na nawozy spełniają- ce ekologiczne i agrotechniczne wymogi.

Wnioski w powołanym wyżej artykule są na- stępujące [Siuta 2015]:

• Obowiązujące przepisy rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie stosowania komunalnych osadów ściekowych mają treść postulatywną, są niespójne i w znacznej mierze merytorycznie wadliwe. Nie tworzą one nawet namiastki systemu:

1. uzdatniania fizycznych i sanitarnych właściwości do ich przyrodniczego użytkowania,
2. agrotechnicznej (nawozowej i rekultywacyjnej) aplikacji,
3. agrochemicznej, sanitarnej i ekologicznej kontroli.

• Osady ściekowe przeznaczone do nawożenia i ulepszania jakości gleby, powinny być prze- tworzone do sypkiej postaci, stosownie do wymogów agrotechnicznej
• Próchnicotwórczy (glebotwórczy) i nawozowy potencjał komunalnych osadów ściekowych jest bardzo duży. Należy go przywrócić glebie i szacie roślinnej to co wyprowadzono z niej wbrew naturze.
• Należy mieć nadzieję, że mimo niefortunnego stanu rzeczy zostanie opracowany i wdrożony zintegrowany system przetwarzania, aplikacji i kontroli przyrodniczego wykorzystania zasobów komunalnych osadów ściekowych.
• Głównym składnikiem osadów z oczyszczania ścieków komunalnych jest koloidalna sub- stancja organiczna, zasobna w azot, fosfor, siarkę, wapń, magnez, metale ciężkie (zwane mikro- składnikami pokarmowymi).Osady ściekowe były i są stosowane jako nawóz organiczny w rolnictwie. Ich odorowa uciążliwość,   obecność   pasożytów   jelitowych i chorobotwórczych mikroorganizmów oraz mazista konsystencja kolidują z  ekologicznymi, sanitarnymi, agrotechnicznymi wymogami. Stosuje się więc różne sposoby (techniki) likwidowania uciążliwości (zagrożeń) sanitarnych i dostosowanie konsystencji do agrotechnicznych wymogów. Kompostowanie to najstarszy sposób przetwarzania osadów ściekowych na nawóz organiczny. Ulepszany sukcesywnie do postaci spełniającej agrotechniczne, sanitarne i ekologiczne wymogi. Nowoczesne technologie kompostowania osadów ściekowych są jednak bardzo kosztowne, a tradycyjne kompostowanie w pryzmach z udziałem energetycznej i strukturotwórczej masy roślinnej nie gwarantuje pełnej sanitacji, mimo swej kosztowności. Realizacja przepisów art. 96 ustawy o od- padach będzie możliwa pod warunkiem opracowania i prawnego usankcjonowania zintegrowanego systemu gospodarowania osadami ściekowymi w środowisku, ze szczególnym uwzględnieniem przetwarzania ich na nawóz kwalifikowany. Istniejące instalacje do termicznego suszenia osadów ściekowych oraz wiele innych instalacji do przetwarzania osadów ściekowych na nawozy stanowią już wyjściową bazę starto- wą do tworzenia systemu. Istnieje też wiele nie wdrożonych (na skalę produkcyjną) technologii oraz projektów nowych technologii przetwarzania osadów ściekowych na nawozy organiczne. Stworzenie zintegrowanego systemu przetwarzania komunalnych osadów ściekowych na na- wozy, wraz z ich rynkową dystrybucją i agrotechniczną aplikacją wymaga dłuższego czasu oraz zaangażowania wielu firm gotowych budować stosowne instalacje.

Sprawdź także: projektowanie i budowa biogazowni

Technologia FuelCal® do przetwarzania odpadów biologicznych

Linia technologiczna

Do opracowania technologii FuelCal® potrzeb- ne są (między innymi):

• dokumentacja zgłoszenia patentowego,
• dokumentacja Decyzji o dopuszczeniu nawozowym wraz z opiniami uprawnionych (akredytowanych) jednostek badawczych,
• ewentualnie inne  specjalistyczne opinie na etapie projektowania technologii,
• wyniki badań laboratoryjnych surowców i rodzaju produktów będących na rynku,
• opis poszczególnych urządzeń instalacji technologicznych, w tym do granulacji produktu,
• wskazanie lokalizacji instalacji funkcjonujących,
• informacja o  zdolności  przerobowej osadów ściekowych w skali rocznej czyli zapewniających bezodpadowość ścieków,
• wyniki analiz  składu  chemicznego   nawozu z uwzględnieniem jakości użytego surowca (osadu ściekowego),
• informacja o  możliwości  przetwarzaniu  innych surowców niż komunalne osady ścieków.

W linii technologicznej przetwarzania odpadów organicznych na nawóz organiczno-mineralny lub organiczno-wapniowy znajdują się następujące podstawowe urządzenia:

• homogenizator i separator surowca organicznego układ podawania surowca organicznego
• układ dozowania CaO do reaktora,
• reaktor RCal 120 i RCal 250 do przetwarzania surowca organicznego, wraz z systemem peł- nej automatyki i sterowania procesem (rys. 3),
• obudowany układ odbierania produktu,
• silos wapna palonego,
• węzeł pakowania produktu w pojemniku typu Big Bag (rys. 4, 5, 6),
• hala magazynowania i dystrybucji produktu.

Reaktor RCal 120 i RCal 250 jest hermetyczny, zaizolowany termicznie, posadowiony na czterech wspornikach do których zamontowano elementy napędu mieszadeł wewnątrz komory reaktora z  układem odpowiednich sit i przecierków. Hermetyczność technologii zabezpiecza środowisko przed gazową i akustyczną uciążliwością. W dnie reaktora znajduje się zasuwa sterowania siłownikiem pneumatycznym, przez którą przemieszcza się na zewnątrz produkt.

Górna część reaktora jest pokrywą (osłoną), która pełni rolę skraplacza oparów. W górnej części skraplacza znajduje się zraszacz do schładzania oparów. W skraplaczu znajdują się dwa przeciwległe króćce. Dolny króciec odprowadza skropliny, a górny opary. W osłonie są również dwie kryzy, do których podłączone są rękawy do precyzyjnego podawania surowca organicznego i wapna palonego. Szafa sterownicza jest posadowiona na wsporniku zespolonym z podstawą reaktora.

Zainteresuje Cię również: zagospodarowanie odpadów komunalnych

Zastosowanie technologii FuelCal®

Technologia FuelCal® przetwarzania odpadów na nawozy organiczno-mineralne OrCal® jest nie tylko bezpieczna i nieuciążliwa, ale także pożyteczna w ochronie i racjonalnym użytkowaniu gleby. Różnorodność stosowanych odpadów organicznych oraz ich właściwości stanowią o:

• znacznej zmienności składu chemicznego nawozu kwalifikowanego jako organiczno-mineralny lub organiczno-wapniowy,
• dużym zużyciu wapna palonego na tonę  surowca organicznego,
• zmienności temperatury reakcji w reaktorze,
• zmienności procentowej zawartości substancji organicznej i wapna (CaO),
• zmienności procentowej zawartości azotu, fosforu, potasu i mikroskładników nawozowych.

Duże różnice składu chemicznego głównych surowców organicznych, stanowiące o analogicznych różnicach w składzie chemicznym produktu uzasadniają potrzebę wyróżnienia odpowiednich asortymentów produktu nawozowego, głównie według zawartości substancji organicznej, wapnia, azotu, fosforu i odczynu (pH)

Agroekologiczne i plonotwórcze działanie wapnowania gleb jest bardzo efektywne w większości gospodarstw rolnych i regionach kraju o nadmiernej kwasowości gleby [Siuta, Żukowski 2015].

Uniwersalność technologii FuelCal® polega również na tym, że istnieje możliwość przetwarzania i sanitacji odpadów zwierzęcych, czyniąc z nich produkty użyteczne w środowisku przyrodniczym. Wiadomo, że inne sposoby unicestwiania odpadów zwierzęcych są  bardzo kosztowne i nie przywracają środowisku należnych jemu zasobów.