Przekształcanie i unieszkodliwianie odpadów

Odzysk odpadów to, zgodnie z ustawą z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach, wszelkie działania, nie stwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania, określone w załączniku nr 5 do ustawy.

Unieszkodliwianie odpadów to poddawanie odpadów procesom przekształceń biologicznych, fizycznych lub chemicznych określonych w załączniku nr 6 do ustawy w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub środowiska.

Aby dobrać odpowiednią metodę przekształcania odpadów, należy określić:

• cel przekształcenia i jego stopień,
• rodzaj przekształcanych odpadów, ich skład i właściwości.

METODY FIZYCZNE

Aby odpowiednio dobrać fizyczną metodę obróbki odpadów, należy właściwie ocenić takie ich parametry jak np.:

• stan skupienia,
• rozpuszczalność,
• gęstość,
• lotność,
• temperatura wrzenia i topnienia.

MIESZANIE przeprowadza się w celu doprowadzenia danego środowiska (jedno- lub wielofazowego) w stan jednorodności pod względem np. temperatury, składu, gęstości.
Maszyny mieszające dobiera się biorąc pod uwagę stan skupienia danej substancji. Należy przy tym pamiętać, że zdolność do mieszania rośnie w szeregu: ciało stale, ciecz, gaz. Z tego wynika, iż mieszanie gazów zachodzi dość łatwo. Związane jest to ze zjawiskiem dyfuzji molekularnej.

ZAGĘSZCZANIE odpadów polega na tym, że ich objętość zostaje zmniejszona, a gęstość (zarówno pozorna jak i usypowa) zwiększona. Proces ten stosuje się najczęściej w celu redukcji przestrzeni magazynowej oraz umożliwienia efektywnego transportu. Opady stale zagęszcza się poprzez mechaniczną kompresję (uderzanie, prasowanie), odpady ciekle, poprzez zwiększanie ciśnienia (jest to ograniczony proces ze względu na ściśliwość cieczy) za pomocą np. pomp. Zagęszczanie odpadów gazowych odbywa się na zasadzie ich sprężania, a więc zwiększania ich ciśnienia poprzez stłoczenie w mniejszej objętości.

AGLOMERACJA to tworzenie większych aglomeratów z odpadów rozdrobnionych. Proces ten prowadzi się w celu np. zmniejszenia powierzchni właściwej, zmniejszenia skłonności do segregacji, zwiększenia gęstości usypowej, poprawienia zdolności zraszania, przeciwdziałaniu pyleniu itp. Aglomeracja może zachodzić w wyniku następujących procesów:

• prasowania (tabletkowanie, brykietowanie, belowanie, wytłaczanie),
• nawarstwiania materiału na pierwotne cząstki (granulowanie),
• spiekania.

ROZDRABNIANIE, czyli proces rozdzielenia ciał stałych na części za pomocą siły zewnętrznej. Stanowi on często wstępną obróbkę w procesie unieszkodliwiania odpadów. Stosuje się go np. w celu zwiększenia powierzchni właściwej fazy stałej lub w celu uzyskania produktu o określonym rozmiarze. Biorąc pod uwagę takie czynniki jak: wielkość brył, wytrzymałość rozdrobnionego materiału, wymagany stopień końcowego rozdrobnienia, dobiera się odpowiednio sposób ich rozdzielenia np. poprzez: zagniatanie, rozrywanie, ścinanie, łamanie, ścieranie, uderzanie, rozłupywanie.

SORTOWANIE polega na rozdzieleniu danego materiału wielofazowego na odpowiednie frakcje różniące się cechami fizycznymi jak np.: rozmiar ziaren, gęstość, właściwości magnetyczne i elektryczne, zwilżalność. Sortowania można dokonać następującymi metodami:

• klasyfikacja w strumieniu cieczy (hydrauliczna),
• klasyfikacja w strumieniu gazu (pneumatyczna),
• klasyfikacja sitowa,
• sortowanie na stołach koncentracyjnych,
• wzbogacanie w cieczach,
• flotacja,
• sortowanie magnetyczne, elektrostatyczne,
• sortowanie ręczne.

METODY CHEMICZNE

Dobór odpowiedniej metody chemicznej w procesie unieszkodliwiania odpadów uzależniony jest od takich właściwości chemicznych jak np.:

• odczyn,
• reaktywność,
• właściwości utleniająco redukujące,
• skłonność do tworzenia kompleksów albo strącania,
• właściwości palne,
• korozyjność.

NEUTRALIZACJA to podstawowa chemiczna metoda unieszkodliwiania odpadów alkalicznych i kwaśnych. Wykorzystuje ona reakcje zobojętniania, które prowadzą do powstania roztworu obojętnego.

STRĄCANIE stosuje się do usuwania jonów metali ciężkich, wodorotlenków, węglanów, soli zasadowych itd. z odpadowych roztworów wodnych.

REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI wykorzystuje się do usuwania lub odzysku związków organicznych i nieorganicznych. Do tego celu stosuje się utleniacze i reduktory. Odpady organiczne poddaje się najczęściej utlenianiu, a nieorganiczne redukcji.

ELEKTROLIZA polega na tym, że substancja rozpuszczona jest redukowana przez przyłączanie elektronów z elektrody dodatniej, podczas gdy inna substancja jest utleniania oddając elektrony do elektrody ujemnej. W taki sposób odzyskuje się miedź, ołów, kadm, cynk, złoto i srebro.

HYDROLIZA to reakcja odwrotna do reakcji zobojętniania. Może zachodzić jedynie w przypadku soli słabych kwasów i słabych zasad, lub słabych kwasów i mocnych zasad albo mocnych kwasów i słabych zasad.

CHEMICZNA EKSTRAKCJA I ŁUGOWANIE odpowiednich składników mieszanin polega na ich usuwaniu w procesie reakcji chemicznej z ekstrahentem. W ten sposób ługuje się słabo rozpuszczone sole metali ciężkich.

METODY FIZYKOCHEMICZNE

Metody fizykochemiczne wykorzystują takie przekształcenia odpadów, które składają się z następujących po sobie procesów fizycznych i chemicznych oraz takie przekształcenia fizyczne, którym towarzyszą reakcje chemiczne.

PROCESY FOTOCHEMICZNE wykorzystują reakcje fotochemiczne, przebiegające pod działaniem promieniowania elektromagnetycznego z zakresu widzialnego (najczęściej nadfioletowego). Najpopularniejszym stosowanym procesem jest fotoliza, która prowadzi do rozpadu cząsteczki danego związku na części składowe, a tym samym powstanie związków mniej toksycznych.

PROCESY SONOCHEMICZNE wykorzystują reakcje chemiczne zachodzące pod wpływem ultradźwięków i fal głosowych.

ZESTALANIE ZA POMOCĄ SPOIW HYDRAULICZNYCH prowadzi się w celu unieruchomienia toksycznych składników odpadów w trwalej matrycy, przed ich składowaniem lub wykorzystaniem. Do spoiw hydraulicznych zalicza się materiały wiążące takie jak cement, wapno palone, gips, glina. Zestalanie odpadów może odbywać się zarówno na drodze chemicznej jak i fizycznej.

METODY TERMICZNE

Procesy termiczne, to wszelkie przemiany (zarówno fizyczne, chemiczne lub fizykochemiczne) zachodzące pod wpływem zmiany temperatury w określonym środowisku przy ewentualnym udziale różnych stymulatorów. Są to technologie oparte na takich procesach jak: piroliza, zgazowanie i spalanie.

METODY BIOTERMICZNE wykorzystują podwyższoną temperaturę do odpowiedniego rozwoju mikroorganizmów, które stosowane są do unieszkodliwiania odpadów lub do ich dalszego przekształcania.

SUSZENIE ma na celu odparowanie wilgoci z odpadów oraz czasami aglomerację.

SPIEKANIE stosowane jest głównie w celu aglomeracji odpadów lub ich zestalania w matrycy ceramicznej lub szklanej.

DESORPCJA TERMICZNA pozwala na usunięcie z odpadów stałych lotnych substancji zanieczyszczających.

UWĘGLANIE to termiczny rozkład substancji organicznej zawartej w odpadach. Realizowany jest on bez udziału tlenu oraz innych czynników utleniających pochodzących z zewnątrz. Wykorzystuje się tu procesy wytlewania lub odgazowania. Produktami są: koks procesowy, gaz pirolityczny oraz smoła wytlewna i olej pirolityczny.

SPOPIELANIE realizowane jest w warunkach nadmiaru tlenu– spalanie, lub niedomiaru tlenu– proces zgazowania. Możliwy jest również udział pary wodnej, dwutlenku węgla oraz innych czynników zgazowujących. Produktami są popiół, żużel, palny gaz syntezowy i substancje ciekle (w przypadku zgazowania) oraz spaliny (w przypadku spalania).

SPRAWDŹ SWOJE WIADOMOŚCI

1. Czym różni się proces odzysku odpadów od ich unieszkodliwiania?
2. W jaki sposób można podzielić metody przekształcania odpadów?
3. Czym charakteryzują się metody fizyczne, chemiczne, fizykochemiczne i termiczne?
4. Podaj przykłady i wytłumacz na czym one polegają, metod fizycznych, chemicznych, fizykochemicznych i termicznych unieszkodliwiania odpadów.

LITERATURA

„Podstawy gospodarki odpadami“ R. Oleniacz