Termiczne przekształcanie osadów ściekowych jako jedna z metod ich utylizacji

Autor

Bogna Burzała
„ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Centralne Laboratorium

 

Wprowadzenie

Osady ściekowe powstają jako odpad w procesie oczyszczania ścieków. Ich ilość zależy od zastosowanej technologii, stopnia oczyszczenia oraz rozkładu substancji organicznej w procesach stabilizacji osadów.

Z uwagi na źródło wytwarzania ścieków osady możemy podzielić na pochodzące z oczyszczalni komunalnych, przemysłowych i komunalno-przemysłowych. Osady wytwarzane w oczyszczalniach komunalnych charakteryzują się znaczną zdolnością do zagniwania ze względu na zawartość łatwo rozkładalnych substancji organicznych, niską skłonność do wydzielania wody, a także obecność bakterii chorobotwórczych i pasożytów. Osady z oczyszczalni ścieków komunalno-przemysłowych czy przemysłowych na ogół trudniej zagniwają i lepiej się odwadniają, ale zawierają wiele specyficznych zanieczyszczeń (metali ciężkich i innych substancji niebezpiecznych). Z uwagi na swoje właściwości fizykochemiczne mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi oraz środowiska naturalnego, dlatego muszą być ustabilizowane. W trakcie stabilizacji powinny zostać poddane odpowiedniej obróbce, np. biologicznej, chemicznej, termicznej lub innemu procesowi, który obniży podatność komunalnych osadów ściekowych na zagniwanie i wyeliminuje zagrożenie dla środowiska, życia i zdrowia ludzi [1]. Ustabilizowane osady ściekowe zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 roku w sprawie katalogu odpadów zostały oznaczone kodem 19 08 05 i są opisane jako ustabilizowane komunalne osady ściekowe.

Gospodarka osadami ściekowymi

W ostatnich latach nastąpiło zwiększenie ilości oczyszczanych ścieków, a co za tym idzie –ilości wytwarzanych osadów ściekowych. Zgodnie z „Krajowym Planem Gospodarki Odpadami 2014" (KPGO 2014) przewidywany jest dalszy wzrost ilości wytwarzanych komunalnych osadów ściekowych, wynikający z uszczelnienia sytemu wodno-kanalizacyjnego. Przewiduje się, że ilość osadów ściekowych w 2020 roku będzie większa o 20% w stosunku do roku 2011 i wynosić będzie 746 tys. Mg s.m. Tak ogromna ilość wytworzonych osadów może stanowić duże wyzwanie dla przedsiębiorstw zajmujących się ich zagospodarowaniem.

Stosowane w Polsce metody utylizacji oraz zagospodarowania osadów ściekowych to: składowanie, wykorzystywanie do rekultywacji terenów, wykorzystanie rolnicze, kompostowanie, produkcja biogazu czy unieszkodliwianie termicznie.

Głównym celem zawartym w KPGO 2014 jest ograniczenie składowania, maksymalizacja stopnia wykorzystania substancji biogennych oraz zwiększenia ilości osadów przetwarzanych przed wprowadzeniem do środowiska oraz przekształconych termicznie.

Składowanie

Składowanie jest najmniej pożądaną metodą utylizacji osadów ściekowych jednak nadal często stosowaną. Ilość utylizowanych w ten sposób osadów w ostatnich latach znacznie zmalała – z 40% w 2000 roku do ok. 10% w 2012. Od 2016 roku będzie obowiązywać zakaz składowania odpadów o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg suchej masy. Większość osadów ściekowych posiada ciepło spalania powyżej tej wartości, dlatego od 2016 nie będzie można ich składować zgodnie z Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 stycznia 2013 roku.

Wykorzystanie rolnicze i przyrodnicze

Jedną z zalecanych przez KPGO 2014 metod odzysku jest wykorzystanie osadów ściekowych na cele rolnicze lub do rekultywacji terenów. Odzysk ten jest zalecany ze względu na dużą zawartość substancji organicznych, mikroelementów i związków biogennych, dzięki którym osady ściekowe posiadają wysokie walory glebotwórcze oraz nawozowe. W KPGO 2014 przewiduje się, że do 2020 roku ilość przetworzonych tą metodą osadów wzrośnie do poziomu 30% wykorzystania rolniczego oraz 15% do stosowania przy rekultywacji terenów. Odzysk ten podlega jednak wielu ograniczeniom. Należy pamiętać, że przed wprowadzeniem osadów do gruntu należy spełnić wymogi bezpieczeństwa sanitarnego, chemicznego i środowiskowego. Wymogi te są opisane w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 roku. Zgodnie z tymi przepisami limitowane są metale ciężkie, takie jak: kadm, miedź, nikiel, ołów, cynk, rtęć, chrom, w zależności do jakiego gruntu są wprowadzane i jakie przeznaczenie ma dany grunt. Ze względu na bezpieczeństwo sanitarne należy zbadać osady pod kątem obecności bakterii chorobotwórczych z rodzaju Salmonella oraz żywych jaj pasożytniczych. W ostatnich latach pojawia się coraz więcej badań dotyczących zawartości mikrozanieczyszczeń organicznych, takich jak: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA, pestycydy, detergenty, polichlorowane dwufenyle PCB, dioksyny PCDD, furany PCDF. Źródłem tych zanieczyszczeń mogą być między innymi ścieki przemysłowe, środki czystości wykorzystywane w gospodarstwach domowych czy środki ochrony roślin. Mikrozanieczyszczenia organiczne nie są limitowane w rozporządzeniu, jednak w przyszłości mogą stać się dodatkowym ograniczeniem w wykorzystaniu osadów na cele rolnicze i przyrodnicze czy w rekultywacji terenów.

Termiczna utylizacja

Jednym z głównych celów Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2014 jest zwiększenie ilości przetwarzanych osadów ściekowych w procesach termicznych. Ilość zutylizowanych tą metodą osadów ściekowych ma przekroczyć 30% w roku 2020. Już teraz metoda ta ma coraz większe znacznie – w roku 2000 wynosiła tylko 1%, natomiast w roku 2012 osiągnęła poziom 11%.

Istnieją trzy główne sposoby termicznej utylizacji osadów: spalanie, współspalanie oraz metody alternatywne takie jak piroliza czy zgazowanie. Analizując przydatność osadów ściekowych do termicznej utylizacji, należy poznać ich parametry paliwowe. Barierą do stosowania metod termicznych jest wysoki stopień uwodnienia osadów, który dla ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych kształtuje się na poziome ok. 80%. Tak duża zawartość wody uniemożliwia autotermiczne spalanie. Warunkiem monospalania jest wysuszenie osadu do poziomu poniżej 40% zwartości wody, natomiast zawartość substancji palnych (węgiel, wodór, siarka) powinna wynosić powyżej 25%. W metodach, w których wykorzystywane jest współspalanie, np. w przemyśle cementowym, wymagane jest, aby osad ściekowy został wysuszony do zawartości suchej masy na poziomie 10–30%.

Do pobrania pełna wersja artykułu w wersji PDF

Artykuł ukazał się w czasopiśmie „Nowa Energia" nr 1/2014.