Mechanicko - biologická úprava odpadů

Mechanicko - biologická úprava odpadů (MBÚO) je zpracování zbytkového (reziduálního) komunálního odpadu, případně směsného komunálního odpadu nebo jakéhokoliv bioodpadu nevhodného pro kompostování nebo pro anaerobní digesci. Účelem MBÚO je stabilizace a redukce objemu odpadu.

Stabilizací je podle pracovního dokumentu Evropské komise "Biologické zpracování bioodpadu" (DG.ENV.A.2) snížení dekompozičních vlastností bioodpadu projevující se minimalizací zápachu a poklesem respirační aktivity za dobu 4 dnů (AT4) pod 10 mg O₂/g sušiny odpadu. Takto stabilizovaný odpad není již biodegradabilním odpadem ve smyslu Směrnice EU 1999/31/EC "o skládkách odpadu". MBÚO je v současnosti legislativně usměrněna ve SRN (Deponieverordung MBA - Richtlinie) a v Rakousku (Abf Ab IV 30. Anhang 23). V těchto předpisech je požadavek na pokles respirační aktivity (AT4) zpřísněn na 5 - 7 mg O₂/g sušiny a zároveň jsou uplatňovány další ukazatele stabilizace upraveného odpadu a to produkce plynů za 21 dnů v anaerobních podmínkách (G21), limitovaná 20 l/kg suš. odpadu a obsah uhlíku ve vodním výluhu odpadu (TOC), limitovaný v Rakousku 250 mg/l.

Předmětem legislativního usměrnění MBÚO jsou hraniční hodnoty pro plynné emise ze zařízení pro kontaminující látky (N₂O, NO₂, NH₃ a PCDD/PCDF) a zápachové jednotky. Tyto limitní hodnoty jsou natolik přísné, že většinu zařízení bude nutno vybavit termickou technologií na ošetření odplynu. Hygienická ochranná pásma pro zařízení MBÚ jsou ve SRN 500 m a v Rakousku 300 m. Legislativa dále stanoví podmínky pro fermentaci na otevřených zakládkách při MBÚO.

Rozvoj budování zařízení pro MBÚO ve SRN (kde je v provozu 44 závodů) a v dalších zemích EU je dán snahou o omezení ukládání bioodpadů na skládky především z důvodů minimalizace tvorby skleníkových plynů. I když je prioritní množství zbytkového komunálního odpadu snižovat tříděným sběrem bioodpadu a dalších recyklovatelných složek odpadů, je produkce zbytkového komunálního odpadu významná nejen množstvím, ale i zastoupením organických látek (55 - 65% suš.). Zdrojem těchto látek je produkce komunálních odpadů v centrech měst, kde je většinou organizace tříděného sběru bioodpadu problematická. Dalším zdrojem jsou odpadkové koše a další odpady z čištění komunikací a organický podíl sběru velkoobjemových odpadů.

Hlavním cílem technologií MBÚO je stabilizace zbytkového komunálního odpadu pro ekologicky nezávadné skládkování (tab.č.1). Takto upravený odpad je možné na skládkách komprimovat až na objemovou váhu 1,6 t/m³. Návrh směrnice EU "Biologické zpracování bioodpadu" doporučuje členským státům povolit použití stabilizovaného bioodpadu splňujícího požadavky uvedené v Příloze III k přípravě umělých (antropogenních) půd, k rekultivaci skládek, důlních výsypek, k tvorbě protihlukových bariér, při stavbách cest, lyžařských svahů a sportovišť a k dalším účelům nesměřujícím k potravinářské produkci.

Stabilizovaný odpad z MBÚO využívaný k výše uvedeným účelům nesmí mít v 1 kg sušiny více než 5 mg kadmia, 600 mg chrómu, 600 mg mědi, 5 mg rtuti, 150 mg niklu, 500 mg olova a 1500 mg zinku, 0,4 mg PCB a 3 mg polyaromatických uhlovodíků (PAU).

V technologiích MBÚO vznikají zpravidla ještě další produkty. Jsou to zejména náhradní paliva z lehkých organických frakcí pro spoluspalování  v cementárnách a v uhelných kotelnách a elektrárnách,. Při přípravě těchto náhradních paliv se používá i briketování a peletizace. Pelety z lehkých organických frakcí se ve SRN využívají též k výrobě methanolu. Kromě náhradních paliv se při MBÚO získávají magnetické i nemagnetické kovy, inertní zásypová hmota a v některých případech i sklo.

V současné době se vyskytuje řada technologicko - technických variant MBÚO. Mechanická část spočívá v magnetické separaci kovů a v třídění odpadu na rotačním nebo vibračních sítu. Nadsítná část je dále rozdělována větrným třídičem na lehkou energeticky využitelnou frakci a na těžkou frakci. Těžká frakce, ze které jsou v některých závodech MBÚO vytříděny inertní složky se homogenizuje s podsítnou frakcí pro nastávající biologickou úpravu. Biologická úprava připraveného substrátu po separaci kovů a spalitelného podílu se provádí zpravidla aerobní fermentací (kompostováním) nebo kombinací anaerobní a aerobní fermentace.

Zařízení pro MBÚO používající pouze aerobní fermentaci provádějí 1. fázi této fermentace zpravidla v diskontinuálních, méně v kontinuálních fermentorech, ve kterých je substrát po dobu 7 - 10 dnů intenzivně tlakově aerován a odplyn z fermentace je odsáván do zařízení pro čištění plynů. Fermentace probíhající při teplotě 60 - 75°C zabezpečuje dokonalou hygienizaci. Jako fermentorů se používá kompostových tunelů, věží nebo pomalu se otáčejících válců. Po intenzivním zrání je substrát navážen do halového prostoru do zakládek lichoběžníkového průřezu o výšce 3 - 3,5 m. Zakládky jsou tlakově vzdušněné z podloží a odplyn je odsáván z halového prostoru nebo je aerace kompostu zabezpečována naopak odsáváním vzduchu z podloží kompostové zakládky. Kompostové zakládky jsou v průběhu cca 10 týdnů několikrát překopány. Pro překopávání v halách se používají nejčastěji samochodné frézové překopávače s přesunem hmoty dozadu a s výkonem cca 400 t . h^-1. Některé závody MBÚO používají i kompostových zakládek na vodohospodářsky zabezpečené otevřené ploše. Tyto zakládky ve SRN jsou povoleny teprve po 4 týdenní fermentaci substrátu a v Rakousku při stabilitě substrátu AT4 < 20 mg O₂/g sušiny. Aerobní fermentace při MBÚO je řízena tak, že v závěru vlhkost substrátu klesá až na 15% a substrát je možné opětovně přetřídit a odloučit další lehké frakce pro energetické využití.

Technologie MBÚ využívající kombinaci anaerobní a aerobní fermentace zpravidla třídí zbytkový odpad po magnetické separaci na 3 kategorie. Odpady s vyšší zrnitostí než 100 mm jsou k termickému využití, odpady se zrnitostí 60 - 100 mm jdou na aerobní fermentaci a odpady se zrnitostí menší než 60 mm jsou předurčeny pro anaerobní zpracování. Pro anaerobní zpracování se používají vysokosušinové fermentory, provozované v termofilním režimu (cca 55°C). Získaný bioplyn slouží k výrobě elektrického proudu a tepla. Teplo se využívá k ohřevu substrátu před vstupem do anaerobního fermentoru, k vytápění zařízení a případně ohřevu teplé užitkové vody. Zbioplynovaný substrát po cca 25 dnech fermentace je spolu se zrnitostní frakcí 60 - 100 mm fermentován aerobně. Tímto způsobem je možno dosáhnout rychleji požadované stability substrátu a zároveň je možné podstatně snížit náklady na energie.

Zajímavou variantou MBÚO je stabilizační technologie biologickým sušením německé firmy Hershof. Zbytkový komunální odpad, zbavený tuhých části se podrobí termofilní aerobní fermentaci s cílem rychlého poklesu vlhkosti. Suchý produkt je tříděn a mechanicky upravován. Cca 50% vstupní hmotnosti zbytkového odpadu tvoří tzv. suchý stabilizát, který je následně peletizován pro spoluspalování v uhelných elektrárnách a teplárnách. Nevyužitelný stabilizovaný zbytek je ukládán na skládky.

Závody pro MBÚO jsou budovány v halových prostorách, kde je i centrální zásobník pro svážené odpady, zařízení pro tlakovou aeraci fermentačních boxů a zakládek a zařízení pro čištění odplynu. Toto zařízení při zpracování 1 t zbytkového komunálního odpadu musí ošetřit 6000 - 8000 m³ plynu. Další zařízení je pro získávání a ošetřování kondenzátu z odplynu. Kondenzát je maximálně využíván k úpravě vlhkosti v průběhu aerobní fermentace. Provoz zařízení, zejména tlaková aerace a odsávání odplynu je řízeno počítačem. Čisté odpadní plyny, zejména po termickém ošetření, jsou vypouštěny komínem. Investiční i provozní náklady dosahují cca 90% nákladů spaloven zbytkového komunálního odpadu (tab.č.2).

Hlavní efekt technologií MBÚO je ekologický, omezení vzniku 120 - 150 m³ skleníkového plynu metanu z 1 t zbytkového komunálního odpadu.

V případě, že v ČR nedojde k rozvoji spalování zbytkového komunálního odpadu, budou technologie MBÚO vhodnou alternativou omezování skládkování biologicky rozložitelných odpadů.

Literatura:

• Fricke K., Turk T.: Stand und Perspektiven der biologischen Abfallverwertung und - behandlung in Deutschland. TA Datenbank - Nachrichten 1, IX, pp. 24 - 36, 2000.
• Váňa J.: Mechanickobiologická úprava komunálních odpadů. Odpadové fórum 4, s. 22 - 23, 2000.

 

Výzkumná činnost v oblasti nakládání s biodegradabilními odpady je prováděna v rámci etapy výzkumného záměru č. MZe-M01-01-01.

 

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost