Механично-биологично третиране на отпадъци за производство на RDF гориво

Tвърдото гориво, получено от отпадъци, познато още като модифицирано гориво или RDF (Refuse Derived Fuel), се получава чрез раздробяване и дехидратиране на твърди битови отпадъци (ТБО) чрез специална технология за преобразуване. RDF се произвежда основно от горими фракции като пластмаси и биоразградими отпадъци.

Съоръженията за производство на RDF обикновено са разположени в близост до голям източник на ТБО, а горивото се използва на място. Възможно е и изграждането на отделно съоръжение за изгаряне на горивото, което в повечето случаи е в близост до съоръжението за преработка, но може да бъде изградено и на по-отдалечено място.

Една от разходно ефективните и утвърдени технологии за производство на RDF от ТБО е механично-биологичното третиране (МБТ). В съоръженията за МБТ се сепарират металите и инертните материали, преработват се органичните фракции (за стабилизация чрез компостиране със или без разграждане) и се отделят висококалоричните фракции за производство на RDF.

RDF горивата могат да се произвеждат и чрез суха стабилизация - след отделяне на металите и инертните материали остатъчните отпадъци се изсушават чрез компостиране, като така полученият материал е с по-висока енергийна и горивна стойност.

Особености на RDF горивото

RDF горивото обхваща широка гама от отпадъчни материали, които се обработват, за да се изпълнят конкретни регулаторни или браншови изисквания, основно за постигане на висока калоричност. Горивата, получени от отпадъци, съдържат остатъци от рециклирани ТБО, промишлени и търговски отпадъци, утайки от отпадъчни води, опасни промишлени отпадъци, отпадъчна биомаса и др. В англоезичните страни терминът “Refuse Derived Fuel” обикновено се отнася само за преработените фракции с висока калоричност.

Термините “вторично гориво” и “алтернативно гориво” по-често се използват за горива, базирани на промишлени отпадъци като гуми и разтворители, които се обработват за постигане на качество, съвместимо с определени изисквания на промишлените процеси, в които се утилизират.

Техники за преработка на ТБО

Негоримите материали, като стъкло и метали, се отстраняват след първоначално сепариране посредством техника за разделяне по плътност. Остатъчният горим материал може да се продава в преработената си форма (в зависимост от преминатата обработка) или да се пресова на пелети, тухли или трупи и да се използва за други цели.

RDF горивото се извлича от ТБО чрез комбинация от механична и/или биологична обработка. Производството на този вид гориво може да включва следните етапи: разопаковане на балите, сортиране по размери, магнитна сепарация, грубо раздробяване, фино пресяване и др.

Размерите частици на материалите в сместа, която ще се обработва, обикновено не трябва да са по-големи от 25 мм. Съдържанието на влага типично не трябва да надвишава 15% или материалите няма да горят ефективно в пещта на съоръжението за изгаряне.

Производството на RDF от твърди битови отпадъци е най-разпространено в държавите с активни практики по сепариране и рециклиране на ТБО, тъй като тези дейности генерират нерециклируеми остатъци с висока енергийна стойност, които са подходящи за производство на RDF.

Механично-биологично третиране на ТБО

Системата за механично-биологично третиране е съоръжение за преработка на отпадъци, което комбинира механично сортиране с дадена техника за последващо биологично третиране като компостиране или анаеробно разграждане. Тези съоръжения са проектирани за обработка както на смесени битови отпадъци, така и на търговски и промишлени отпадъци.

Термините “механично-биологично третиране” и “механично-биологично предварително третиране” се отнасят за група от техники за третиране на твърди отпадъци, които позволяват възстановяването на материали от смесените отпадъци и улесняват стабилизацията на биоразградимите компоненти.

Системата за сортиране типично е съоръжение, подобно на системите за рециклиране на материали. В него се сепарират отделни фракции от отпадъците за рециклиране и други - за произвеждане на RDF, което да се използва за производство на електроенергия. Компонентите от потока смесени отпадъци, които могат да се възстановят и използват повторно след рециклиране, са черни и цветни метали, пластмаси, стъкло и др.

Самото RDF гориво може да се използва в циментови пещи или топлоелектроцентрали и най-често се прави от пластмаси и биоразградими органични отпадъци. Често срещано погрешно схващане е, че всички МБТ процеси произвеждат RDF. Това всъщност строго зависи от конфигурацията на дадена система и характера на местните пазари.

Механична обработка на ТБО

“Механичният” елемент в този вид обработка обикновено представлява автоматизирана механична площадка за сортиране. На нея се сепарират или преработват рециклируемите компоненти от потока смесени отпадъци като метали, пластмаси, стъкло и хартия. Това обикновено включва употребата на фабрични конвейери, индустриални магнити, вихровотокови сепаратори, барабанни сита, шредери и други специализирани съоръжения. Сортирането може да се извършва и ръчно на обособени пунктове.

В някои системи за механична обработка се интегрират съоръжения за мокро рециклиране чрез сепариране на отпадъците по плътност и плаваемост, които отделят рециклируемите елементи от потока отпадъци, за да бъдат изпратени за последваща обработка.

Биологично третиране на ТБО

Биологичната обработка на твърди битови отпадъци обикновено се състои в анаеробно разлагане, компостиране или биоизсушаване. Анаеробното разлагане се извършва в системи, базирани на естествената функция на анаеробни микроорганизми, в които в отсъствие на кислород се разлагат биоразградимите компоненти на отпадъците и се произвеждат биогаз и подобрители за почва. Впоследствие биогазът може да се използва за производство на електроенергия и топлина.

При биологичното третиране чрез компостиране органичният компонент се разпада по естествен път в присъствието на кислород чрез аеробни микроорганизми до получаването на въглероден двуокис и компост. Системите, използващи единствено компостиране за третиране на биоразградими отпадъци, не произвеждат енергия.

При биоизсушаването отпадъчният материал преминава през много бързо нагряване под въздействието на аеробни микроорганизми. По време на това частично компостиране топлината, генерирана от процеса, води до бързо изсъхване на отпадъците. Впоследствие от този сух материал се произвежда RDF гориво с висока енергийна стойност. Тези системи често са пригодени за производство на RDF на места, където са изгодни транспортът и изгарянето на сух лек материал.

Някои системи за биологично третиране използват както анаеробно разлагане, така и компостиране. По този начин може да се създаде пълен цикъл на анаеробно разлагане, последван от съзряване (компостиране) на вторичната биомаса. Друг вариант на технологията е частичен цикъл на анаеробно разлагане чрез вода, която се прецежда през необработените отпадъци и разтваря лесно достъпните захари, а остатъчният материал се изпраща към съоръжение за компостиране.

Специфики и предимства на МБТ

Обработката на биоразградими отпадъци чрез различни технологии за механично-биологично третиране спомага за намаляването на количеството парникови газове, отделяни в атмосферата, и влиянието им върху глобалното затопляне. Отпадъците, които системите за МБТ могат да оползотворяват ефективно, са твърди битови отпадъци, търговски и промишлени отпадъци, както и утайки от отпадъчни води.

Продуктите, които такива системи могат да произведат, включват възобновяеми горива (биогаз) и възобновяема енергия; възстановени рециклируеми материали като метали, хартия, пластмаса, стъкло и други; вторична биомаса - органични торове и подобрители на почвата; въглеродни кредити за спестени емисии; висококалорично RDF гориво със съдържание на възобновяеми горива в зависимост от биологичния компонент; остатъчни неизползваеми материали, подготвени за последен етап от безопасното им третиране (изгаряне или газификация) и/или отработени фракции отпадъци за депониране.

Допълнителни ползи от МБТ са: малка фракция инертни остатъчни отпадъци; намаляване на обема на отпадъците за депониране приблизително наполовина (при плътност по-голяма от 1,3 т/м3) и др. Чрез прилагане на механично-биологично третиране на подходящите за целта фракции експлоатационният живот на депата за отпадъци се удължава поне два пъти. В допълнение технология спомага за усвояване на лугата в процеса; стабилизиране на сметищния газ; елиминиране на нуждата от всекидневно покриване на депото и др.

Приложение на съоръженията за МБТ

МБТ системите типично са неразделна част от инфраструктурата за третиране на отпадъци на населените места. Тези системи обикновено се интегрират заедно със схеми за събиране на битови отпадъци. За производство на RDF като страничен продукт трябва да бъде изграден и инсинератор или газификатор.

Механично-биологичното третиране като цяло намалява необходимостта от разделно събиране на битови отпадъци в райони, в които по дадена причина такова събиране е трудно изпълнимо, но в никакъв случай не я отменя. Като резултат от ефективно комбинирано управление на отпадъците чрез прилагането на най-добрите налични техники за съответните потоци и източници, местните власти могат да намалят броя на боклукчийски камиони по пътищата и да запазят висок процент на рециклиране, оползотворявайки максималния ресурсен и енергиен капацитет на твърдите битови отпадъци.

Оползотворяване на RDF горивото

RDF гориво може да се използва за производство на електроенергия и топлина в различни видове съоръжения, базирани на разнообразни методи и технологии. То може да се използва и успоредно с традиционните горива в топло- и електроцентралите.

В Европа RDF горивото намира широко приложение в циментовата промишленост, в която са налице строги стандарти, определени от Директивата за изгаряне на отпадъци. Чрез RDF могат да бъдат захранвани съоръжения за газификация с плазмени дъги, съоръжения за пиролиза, а в приложенията, където твърдото гориво би могло да се изгаря по чист метод или в съответствие с Протокола от Киото, RDF може да осигури източник на финансиране чрез въглеродни кредити, които се продават на свободните въглеродни борси.

Съществуват някои ограничения относно изгарянето на RDF от твърди битови отпадъци самостоятелно или с други конвенционални горива. Твърдото гориво от преработени ТБО е допустимо за изгаряне в инсинератори с кипящ слой за производство на енергия, в топлофикации, работещи с няколко вида горива, в котелни инсталации в хартиени фабрики и в циментови пещи.

Тъй като невинаги е възможно да се изхаби цялото произведено количество RDF, често се налага известни количества от горивото да се съхраняват в специално проектирани за целта съоръжения. RDF е допустимо за оползотворяване и в негоривни процеси за производство на енергия като газификация и пиролиза.

Разнообразни фракции промишлени и индустриални отпадъци се обработват за съвместно изгаряне като вторични горива в промишлените процеси. Тези фракции включват пластмаси, хартия и картон от търговски и промишлени дейности (отпадъци от опаковки и брак в производството), гуми и каучукови отпадъци, биомаса (слама, необработени дървени отпадъци, сухи утайки от отпадъчни води), текстилни отпадъци, остатъци от автомобилен демонтаж (автомобилни стружкови остатъци) и опасни промишлени отпадъци като отработени масла, промишлени утайки, импрегнирани стърготини и отработени разтворители.

За да бъдат допустими за оползотворяване под формата на вторични горива, тези отпадъци трябва да имат висока калоричност, устойчиво качество, да са евтини и да могат да бъдат таксувани при депониране.

Използване на алтернативни и вторични горива в индустрията

Вторичните горива, произвеждани от промишлени отпадъци (главно опасни отпадъци като използвани разтворители, масла и гуми), типично се изгарят съвместно в циментови пещи за производство на топлина и енергия за технологични цели в различни индустрии. В производството на хартия за изсушаване на суровината съвместно се изгарят големи количества промишлени отпадъци (кори, утайки и вторични течности от производство на хартия).

Промишлени отпадъци, като остатъци от рециклирана хартия, отпадъчна дървесина, изсушени утайки от отпадъчни води, текстилни отпадъци и остатъци от автомобилен демонтаж, обикновено се оползотворяват под формата на вторично гориво в циментовите заводи.

RDF гориво се използва и в топло- и електроцентрали на въглища, където съвместно се изгарят неопасни вторични горива като остатъци от дървесина, слама и изсушени утайки от отпадъчни води.

Съвместното изгаряне на отпадъчна биомаса в централите на въглища се очаква значително да се увеличи след прилагането на новите изисквания на Европейския съюз по отношение на възобновяемата енергия, които ще допринесат за адекватното регулиране на задълженията на индустриалните потребители, свързани с възобновяемите източници.