Figura 1 Semnifica ia managementului durabil al deşeurilorţ

EconomicMediu

Management durabil

Social

CAPITOLUL I

Introducere

Consideraţii generale

Integrarea României în Uniunea Europeana impune armonizarea legisla iei din ara noastr cu legisla ia Uniuniiţ ţ ă ţ Europene. Legisla ia de mediu a Uniunii Europene, cuprins înţ ă Capitolul 22 al Acquis-ului Comunitar, stabileşte şi principiile activit ii de gestionare a deşeurilor : ăţ principiul protec ieiţ resurselor primare; principiul m surilor preliminare;ă principiul prevenirii; principiul poluatorul pl teşte corelat cuă principiul responsabilit ii produc torului şi cu principiulăţ ă responsabilit ii utilizatorului; principiul substitu iei;ăţ ţ principiul proximit ii corelat cu principiul autonomiei;ăţ principiul subsidiarit ii; principiul integr rii.ăţ ă Aceste principii sunt formulate în contextul mai larg al conceptului de dezvoltare durabilă.

Prin urmare, managementul durabil al deşeurilor este acel management al deşeurilor eficient din punctul de vedere al protec iei mediului, posibil din punct de vedereţ economic şi acceptabil din punct de vedere social, altfel spus, s reducem povara asupra mediului într-un nivel de costă acceptabil, dup cum se poate observa în figura 1.ă

4

Figura 2 Ierarhia solu iilor în gestionarea ţdeşeurilor

Totuşi, de când elul principal al unui sistem deţ management al deşeurilor solide municipale nu se referă doar la s n tatea şi siguran a oamenilor, dar el trebuie sa fieă ă ţ eficient sub aspectul protec iei mediului, posibil din punct deţ vedere economic şi acceptabil din punct de vedere social, durabilitatea managementului deşeurilor ar putea s însemneă c el se poate automen ine în timp, f r sec tuirea resurseloră ţ ă ă ă pe care se bazeaz . Un astfel de sistem ar trebui integrată condi iilor locale şi fezabil din perspective tehnice, de mediu,ţ sociale, economice, financiare, institu ionale şi politice.ţ

Elementul comun şi fundamental al strategiilor şi politicilor regionale de management al deşeurilor îl constituie abordarea cunoscut sub numele de Gestionarea Durabil aă ă Deşeurilor (GDD). Gestionarea Durabil a Deşeurilor esteă vital pentru o comunitate uman , întrucât : capacitateaă ă depozitelor scade continuu, în timp ce construirea unora noi reprezint un proces dificil şi scump; multe materiale care seă g sesc în volumul de deşeuri sunt resurse naturale rare, careă trebuie recuperate; activitatea de colectare şi sortare a materialelor care se g sesc în volumul de deşeuri poate fi oă oportunitate de a începe o afacere; un sistem care nu se bazeaz pe o singur variant (adic existen a cel pu in aă ă ă ă ţ ţ unei alternative) este mai flexibil la schimb ri economice,ă tehnologice şi legislative.

Prin urmare, aspectele economice ale GDD se refer şiă la economisirea resurselor naturale, prin valorificarea materiilor prime şi materialelor.

5

Figura 2 Ierarhia solu iilor în gestionarea ţdeşeurilor

prevenire

minimizare

reutilizare

reciclare

recuperare de energie

depozitare finală

solu ii ţfavorabile

op iuni ţdefavorabile

GDD direc ioneaz comunit ile spre o rezolvare aţ ă ăţ problemelor de gestionare a deşeurilor, stabilind ierarhia solu iilor şi alternativelor, conform figurii 2: reducereaţ (minimizarea) cantit ii de deşeuri; valorificarea (reciclarea şiăţ compostarea) deşeurilor; recuperarea de energie şi micşorarea volumului deşeurilor prin incinerare; optimizarea evacu rii finale, prin depozitarea în depozite ecologice. ă

Valorificarea deşeurilor are în vedere recuperarea şi reciclarea.

Reciclarea deşeurilor este un proces care include colectarea deşeurilor, sortarea (separarea) materialelor din volumul deşeurilor, transportul materialelor şi procesarea acestora în vederea valorific rii, activitatea de marketingă (identificarea cump r torilor, negocierea pre ului şiă ă ţ transportul materialelor) şi manufacturarea (reconfigurarea) de noi produse cu materialele reciclate.

La scar global , sunt eviden iate o serie de restric ii înă ă ţ ţ privin a resurselor materiale, ceea ce a f cut ca reciclareaţ ă produselor s devin o necesitate obiectiv . ă ă ă

Avantajele recuper rii au determinat rile vestice ă ţă să includ recuperarea şi reciclarea substan elor utile dină ţ deşeurile municipale si industriale în strategia dezvolt riiă economice.

Sursele de deşeuri sunt numeroase şi variate generând produse heterogene atât ca m rime, form şi densitate cât şiă ă ca propriet i fizico-chimice.ăţ

În consecin exist un num r mare de filiere de tratareţă ă ă a acestor deşeuri, fiecare având caracteristici proprii. Evident, este necesar a se alege filiera cea mai potrivită pentru distrugerea unui anumit tip de deşeu. Unit ile deăţ tratare termic se confrunt adesea cu probleme înă ă

6

exploatare datorit variabilit ii deşeurilor ce urmeaz a fiă ăţ ă procesate. Alegerea unui anumit tip de instala ie pentruţ tratarea unui deşeu, astfel încât distrugerea termic aă produsului s fie complet eliminându-se totodat cantit iă ă ă ăţ minime de poluan i de nocivitate redus , necesitţ ă ă cunoaşterea unui anumit num r de propriet i fizico-chimiceă ăţ ale deşeului.

Singurele teste existente ce permit determinarea acestor caracteristici, sunt cele aplicabile combustibililor solizi şi în special c rbunilor. Aceste teste omologate necesit îns ună ă ă grad mare de preg tire a eşantionului, deoarece cantit ileă ăţ cu care lucreaz sunt de ordinul gramelor, în plus cu oă granulometrie micronic . Aplicarea lor în cazul deşeurilor esteă mai mult decât aleatoare. Astfel, reprezentativitatea eşantionului pentru deşeuri este dificil de realizat din cauza cantit tilor mici cu care se realizeaz testul. În plus, esteă ă aproape imposibil de ob inut o granula ie de ordinulţ ţ micronilor în cazul deşeurilor datorit caracteristicilor fiziceă (elastice, fibroase, umede).

Este necesar, astfel, s se dispun de teste ce permită ă ob inerea aceloraşi date despre propriet ile fizico-chimice,ţ ăţ cu aceeaşi precizie, dar pentru eşantioane de ordinul kilogramelor şi o granulometrie centrimetric , care nuă necesit o preg tire preliminar laborioas . În prezent nuă ă ă ă exist un test care s permit caracterizarea precis a unuiă ă ă ă deşeu din punctul de vedere al „incinerabilit ii” sale. Înăţ acelaşi timp, instala iile de tratare termic prezintţ ă ă caracteristici şi limit ri în func ionare foarte precise,ă ţ neacceptând varia ii mari ale condi iilor de exploatare induseţ ţ de neomogenitatea produsului tratat. Simpla valoare a puterii calorifice inferioare nu furnizeaz informa ii suplimentareă ţ decât despre capacitatea de aprindere a produsului, şi aceasta într-un mod limitat. Pentru o mai bun analiz aă ă caracteristicilor deşeului solid în vederea alegerii

7

tratamentului optim termic în scopul elimin rii lui a devenită necesar stabilirea unei serii de condi ii printr-un test deă ţ incinerabilitate sau piroliz .ă

1.1 Concepte cheie în ceea ce priveşte managementul deşeurilor

Reducerea deşeurilor : reprezint totalitatea mijloaceloră de minimizare a cantit ilor de deşeuri care trebuie colectateăţ şi eliminate de c tre autorit ile desemnate cu gestionareaă ăţ deşeurilor solide. Se reg seşte de la legisla ia şi conven iileă ţ ţ existente la nivel na ional şi pân la programe locale care sţ ă ă previn p trunderea materialelor reciclabile şi a celoră ă organice compostabile în fluxurile finale de deşeuri.

Reducerea la sursă : reprezint orice procedur deă ă reducere a componentelor reciclabile ale unui deşeu dup ceă acestea au fost amestecate în cursul colect rii.ă

Separarea la sursă : reprezint men inerea separat aă ţ ă diferitelor categorii de materiale reciclabile şi organice la surs , adic în punctul de generare, pentru a facilitaă ă folosirea, reciclarea şi compostarea.

Recuperarea deşeurilor, recuperarea materialelor reciclabile sau dirijarea deşeurilor : ob inerea de materialeţ reciclabile/organice (prin separare la surs sau sortare deă deşeuri amestecate) care pot fi refolosite sau reciclate.

Refolosirea : refolosirea unui produs pentru acelaşi scop sau pentru unul diferit.

Reciclarea : procesul de transformare a materialelor în resurse secundare pentru fabricarea de produse noi.

Centru de r scump rare (re - cump rare):ă ă ă întreprindere de comercializare a deşeurilor care cump r materialeă ă

8

reciclabile şi le vinde intermediarilor, în vederea introducerii acestora în fluxurile de fabrica ie.ţ

Responsabilitatea produc toruluiă : produc torii deă produse sau servicii accept un grad de responsabilitateă pentru deşeurile care rezult din produsele/serviciile pe careă le comercializeaz , prin reducerea materialelor folosite înă produc ie, prin producerea de bunuri reparabile/reciclabileţ şi/sau reducerea ambalajelor.

1.2 Tipuri de deşeuri

a) Deşeuri municipaleDeşeurile municipale sunt formate, în general, dintr-un

amestec de deşeuri menajere, deşeuri din comer similareţ celor menajere, deşeuri din pie e, parcuri şi gr dini, deşeuriţ ă stradale, deşeuri din demol ri, n mol municipal, materiiă ă fecale şi n mol fecal, etc.ă

Caracterizarea deşeurilor municipale se poate face, în principal, prin:

- greutatea specific [kg/m3];ă- umiditate [%];- puterea caloric [kJ/kg sau kcal/kg];ă- raportul carbon/azot [C/N];

Greutatea specific a deşeuriloră

Prin greutatea specific a deşeurilor se în elegeă ţ greutatea unit ii de volum, în starea în care se g sescăţ ă acestea depuse.

Greut ile specifice diferite ale deşeurilor se determinăţ ă în func ie de formele multiple în care se g sesc deşeurile şiţ ă anume: greutatea specific în recipient, în depozit cu sau f ră ă ă tasare etc.

Greutatea specific de referin , de exemplu în cazulă ţă deşeurilor menajere, are în general o tendin de sc dere,ţă ă

9

datorit creşterii continue a procentului deşeurilor cuă greutate specific mic (hârtie, cartoane, ambalaje diverse,ă ă plastice etc.) şi sc derea procentajului de materialeă biodegradabile şi inerte (zgur , cenuş , p mânt, moloz etc.)ă ă ă ca 0urmare a creşterii nivelului de calitate al vie ii.ţ

Deşeurile menajere au greutatea specific relativ mare,ă în special datorit procentului ridicat de deşeuri fermentabileă (vegetale şi animale), cât şi a umidit ii ridicate a acestora.ăţ Aceasta variaz între 300-350 kg/m3.ă

O importan deosebit în tratarea deşeurilor oţă ă constituie con inutul de ţ metale grele care sunt deosebit de poluante, în special în cenuşi sau composturi. Este interesant reparti ia acestor metale în diferitele componenteă ţ ale deşeurilor menajere. inând cont de compozi ia deşeurilorŢ ţ menajere din România, con inutul în metale grele este multţ diminuat, având o medie de aproximativ 30-35% din con inutul de metale grele corespunz tor statelor puternicţ ă industrializate

Principalele surse de metale grele, din deşeurile menajere sunt:

- baterii şi acumulatori pentru con inutul de Hg, Zn şi Ni;ţ- metalele - care aduc în deşeurile menajere prezen aţ

Pb, Cu şi Cr;

- deşeurile m runte (< 20 mm) care sunt purt toriă ă importan i de Cu, Pb, Ni şi Zn;ţ

- hârtia şi cartonul care conduc la creşterea con inutului de Pb şi Cr.ţ

Proiectarea incineratoarelor pentru deşeurile municipale trebuie realizat luând în considerare un domeniu de varia ieă ţ a puterii calorice de 7 pân la 12,5 MJ/kg, un con inut de apă ţ ă de 20 pân la 50% şi un con inut de cenuş de 20 pân laă ţ ă ă 40%.

10

b) Deşeuri spitaliceşti

Aceste deşeuri se caracterizeaz printr-o mare diversitate.ă Multe din deşeurile spitaliceşti sunt asimilabile cu deşeurile solide urbane (sau menajere), dar o parte dintre deşeurile de spital sunt speciale, unele încadrându-se chiar la deşeuri periculoase din cauza riscului de infec ie. Astfel de deşeuriţ speciale sunt:

- deşeurile de la pacien i cu boli infec ioase, de exemplu deţ ţ la compartimentele epidemiologice ale spitalului;

- toate ustensilele t ioase sau ascu ite: seringi, bisturie,ă ţ alte instrumentechirurgicale;

- deşeurile biologice din zonele operatorii;- deşeurile infec ioase de la laboratoarele clinice de microbiologie;ţ- reziduuri de medicamente, medicamente expirate,

termometre cu mercur;- deşeuri cu izotopi, care trebuie încadrate şi tratate în

conformitate cu legisla ia pentru deşeurile radioactive.ţ

De aceea, în timp ce deşeurile de spital obişnuite pot fi colectate şi eliminate împreun cu deşeurileă solide,municipale, deşeurile de spital speciale cer o aten ieţ deosebit atât în faza de colectare, cât şi în faza deă tratare/eliminare. Ele nu trebuie arse într-o instala ieţ obişnuit de incinerare a deşeurilor solide, ci într-ună compartiment special al acestei instala ii, ori într-o instala ieţ ţ de ardere separat . Este important ca deşeurile de spital să ă fie arse la temperaturi mari, astfel încât toate materiile organice şi obiectele ascu ite sau t ioase s fie distruse total.ţ ă ă

c) Deşeuri periculoaseDeşeurile periculoase sunt deşeurile definite în cadrul

Ordonan ei de Urgen a Guvernului nr. 78/2000, aprobat cuţ ţă ă modific ri prin Legea nr. 426/2001, care, din cauzaă poten ialului de periculozitate (oxidante, foarte inflamabile,ţ inflamabile, iritante, nocive, toxice, cancerigene, corozive, infec ioase, teratogene, mutagene, ecotoxice, etc.) necesit oţ ă

11

supraveghere special , exemplu, produse rezultate dină fabricarea uleiurilor minerale, uleiuri uzate, bitum, uleiuri grele contaminate, gr simi şi deşeuri contaminate cu produseă de tipul celor de mai sus, de exemplu – soluri poluate cu uleiuri sau reziduuri p stoase şi lichide de la unit i deă ăţ cracare a emulsiilor, la fel ca şi deşeuri sau reziduuri provenind de la produse comerciale, cum sunt: vopselele, solven ii, gudroanele, plasticele şi deşeurile farmaceutice.ţ

Consisten a (starea fizic ) a acestor deşeuri poate fiţ ă solid , p stoas sau lichid . Deşeurile sunt, în mod uzual,ă ă ă ă amestecuri ale c ror propriet i chimice şi fizice pot varia înă ăţ domenii foarte largi.

Deşeurile periculoase pot include orice tip de containere, ambalaje sau alte materiale care pot fi contaminate cu substan ele men ionate. De asemenea, înţ ţ afara deşeurilor cu con inut organic ridicat, materialele careţ sunt uşor contaminate dar care nu pot fi tratate prin metode conven ionale fiziochimice sunt incinerate ca deşeuriţ periculoase. Deşeurile periculoase specifice produc iei apar înţ anumite sectoare industriale şi, în special, în industria chimic . ă

Compozi ia acestor deşeuri depinde, în principal, de domeniulţ particular (specific) de produc ie şi poate con ine concentra iiţ ţ ţ mari de elemente în stare molecular , precum clor, fluor,ă brom, iod, fosfor, azot sau sulf. Aceste elemente specifice pot impune tehnologii de incinerare speciale sau utilit i tehniceăţ speciale care trebuie adaptate la condi iile particulare aleţ instala iei de incinerare.ţ

d) N moluri municipaleă

12

În acest normativ se analizeaz numai incinerareaă n molurilor rezultate din sta iile de epurare or şeneşti, care,ă ţ ă prin defini ie, sunt considerate "deşeuri municipale".ţ

N molul municipal este n molul rezultat din tratareaă ă apelor uzate or şeneşti sau echivalent din sta iile de epurareă ţ industriale, chiar dac a fost deshidratat, uscat sau tratată anterior. N molul are în structura sa, în principal, ap uzat şiă ă ă suspensii organice şi anorganice.

În prezentul normativ prin „n mol municipal” se în elegeă ţ n molul rezultat din sta iile de tratare a apelor uzate aflate înă ţ administrarea autorit ilor locale sau similare având înc rc riăţ ă ă mici în poluan i.ţ

Apele uzate industriale sunt epurate, frecvent, în sta iiţ de epurare special proiectate din care rezult "n molă ă industrial" care este tratat termic în incineratoare.

Caracteristicile n molurilor municipale variaz mult şiă ă depind de sursa şi/sau procesele de epurare folosite în sta iaţ de epurare.

Factorii care influen eaz caracteristicile acestor n moluri sunt:ţ ă ă

- sursa şi caracteristicile apelor uzate (municipale şi/sau industriale);

- îndep rtarea n molului ca n mol primar, secundar şi ter iar;ă ă ă ţ- stabilizarea aerob sau anaerob ;ă ă- existen a sau nu a unor instala ii de deshidratare;ţ ţ- ad ugarea sau nu de aditivi de deshidratare (var, polielectroli i).ă ţ

N molurile municipale deshidratate (25 pân la 40%ă ă substan uscat ) sau uscate (peste 85% substan uscat )ţă ă ţă ă pot fi incinerate în incineratoare de deşeuri municipale, în instala iile de incinerare a n molurilor municipale sauţ ă coincinerate în cuptoarele din fabricile de ciment, în centralele termice care func ioneaz cu lignit sau înţ ă instala iile de coincinerare a centralelor termice. N molurileţ ă municipale deshidratate mecanic au un con inut de substanţ ţă uscat de 18 pân la 45%, în func ie de tehnologia deă ă ţ deshidratare, folosirea sau nu de aditivi şi caracteristicile ini iale.ţ

13

N molurile municipale uscate pot avea un con inut deă ţ substan uscat de pân la 95%, în func ie de procesul deţă ă ă ţ uscare folosit. În general se poate considera c un n molă ă municipal cu un con inut de peste 85% substan uscat esteţ ţă ă un n mol bine uscat. Descrierea, în continuare, a modului deă depozitare, manipulare şi a propriet ilor pe durata inciner riiăţ ă n molurilor municipale este dependent de caracteristicileă ă acestora. În mod normal se face distinc ie între n molurileţ ă deshidratate şi cele uscate. Uscarea n molurilor se poateă face combinat cu sta ia de epurare sau instala iile de tratareţ ţ termic , pentru fiecare caz în parte fiind specifice transportul,ă aprovizionarea şi manipularea în cadrul instala iilor de tratareţ termic .ă

1.3 Piroliza în valorificarea deşeurilor

În natur , procesul prin care s-au format petrolul şiă c rbunii constituie un proces de ă piroliză. La transformarea termic a lemnului în c rbuni, în cuptoare cu c rbune, are locă ă ă de asemenea, un proces pirolitic.

Prin aplicarea acestui proces natural în instala iiţ tehnologice şi cu ajutorul tehnicilor moderne, ia naştere un procedeu utilizabil şi la tratarea deşeurilor. În acest caz, sunt separate materialele organice, ca hârtia, lemnul şi materialele plastice, care la temperatur mare şi aport limitată de oxigen, se transform în produse solide şi gazoase. Gazulă rezultat poate fi valorificat energetic, iar r m şi ele solideă ă ţ (cocs de piroliz ) pot fi valorificate material.ă

Oxidarea complet a compuşilor carbonului în dioxid deă carbon (CO2) este un proces derulat în mai multe etape. Mai întâi se formeaz monoxidul de carbon (CO), iar apoi, în aă doua etap de oxidare, dioxidul de carbon (COă 2). La formarea monoxidului de carbon se elibereaz relativ pu in c ldur ,ă ţ ă ă ă deoarece în CO înc mai este disponibil o mare parte dină ă energia chimic . De-abia în a doua etap (la formarea COă ă 2), aceast energie este consumat .ă ă

14

Acest mecanism si succesiune de reac ii pot fi utilizateţ la tratarea materialelor reziduale cu con inut în carbon, deciţ la anumite deşeuri.

La utilizarea pirolizei in procesul de valorificare a deşeurilor, o parte a materialului solid cu con inut de carbonţ este transformat în gaz util. Aici se ia în considerare mecanismul dat mai sus şi, în procesul de gazeificare, se introduce exact atâta oxigen cât este necesar pentru formarea CO.

Pentru alegerea agentului şi temperaturii de gazeificare, compozi ia şi deci şi con inutul de energie al gazului suntţ ţ importante. Ca agen i de gazeificare se pot utiliza printreţ altele, oxigenul, aburul, aerul sau hidrogenul.

Gazul format poate fi utilizat energetic. O tehnologie eficient o reprezint producerea curentului electric utilizândă ă un motor pe gaz şi un generator, c ldura rezultat putând fiă ă de asemenea folosit . Cocsul de piroliz poate fi valorificat peă ă diferite c i, fie în form m run it , ca adaos la materialele deă ă ă ţ ă construc ii (de ex. la fabricarea iglei), fie ca p r i metalice ceţ ţ ă ţ pot fi cernute din cocsul de piroliz . ă

15

Figura 3 Mecanismul de piroliză

Continuarea trat rii cocsului de piroliz f r partea deă ă ă ă metal este posibil , caz în care se produce o separare aă cocsulul în gaz de sintez cu un con inut mare de CO şi zgură ţ ă vitroas sau cristalin . Aceste componente se pot utiliza la felă ă ca şi produsele din piroliz , adic sub form de adaos inert laă ă ă materialele de construc ii.ţ

Cu ajutorul pirolizei se poate descompune deşeul din materiale plastice (care nu este separat pe sortimente pure), prin procedee chimice, în substan ele de baz , uleiuri şi gaze.ţ ă Aplicarea pirolizei la deşeul mixt, cu un con inut mare deţ material plastic şi alte materiale organice este exemplificată prin procesul de conversie Noell unde, pe lâng valorificareaă termic , se realizeaz şi o valorificare material a gazului deă ă ă sintez .ă

De asemenea, trebuie amintit si procedeul PKA, la care cocsul de piroliz se introduce într-un reactor de topireă ob inându-se gaz de sintez şi material solid granulat vitros.ţ ă În Aalen - Germania func ioneaz din 1998 o astfel deţ ă instala ie de piroliz pentru prelucrarea a 24.000 t de gunoiţ ă menajer.

1.4 Metode de evaluare a impactului asupra mediului

Una din metodele de evaluare a impactului produs asupra mediului este matricea lui Leopold, care se prezintă sub forma unui tablou cu dubl intrare, pe axa verticală ă figurând factorii de mediu şi/sau func iile acestora, precum şiţ procesele de mediu, iar pe axa orizontal ac iunile posibilă ţ generatoare de impuls. Pentru realizarea matricei sunt parcurse urm toarele etape:ă

a) Identificarea factorilor de mediu care pot fi afecta i înţ cazul execut rii, ă exploat rii sau lichid rii unei activit i (dintr-ă ă ăţun sector economic) într-o anumit zon ;ă ă

b) Identificarea ac iunilor, ţ prev zute prin proiectă susceptibile a produce impact asupra factorilor de mediu;

c)Marcarea impactelor, la intersec ia ac iunilor cu factoriiţ ţ de mediu;

16

d) Exprimarea subiectiv a m rimii impactului, ă ă pe o scară de evaluare cuprins ă între 1 şi 10 şi înscrierea acesteia în partea superioar a fiec rei diagonale, precedat , ă ă ă în func ie deţ natura impactului, de semnul " + " sau de semnul "-";

e) Estimarea subiectiv a importan ei impactului, ă ţ utilizând o scar de m rime ă ă cu valori de la 1 la 10 şi înscrierea acesteia în partea inferioar a fiec rei diagonale.ă ă

f) Elaborarea unei matrice restrânse, care s cuprindă ă doar acei factori de mediu cu impact semnificativ.

Matricea lui Leopold poate fi elaborat pentru două ă orizonturi de timp: pe termen scurt sau pe termen lung.

Prin caracteristicile sale, matricea este considerat oă form de informare, mai mult decât una de evaluare aă impactului, pe baza ei identificându-se impacturile de mediu.

Ac iuniţ generatoare de impact

Factorii de mediu

XI X2 X3 X4 X5 X6

ZI 5/7Z2 8/10Z3 2/1Z4 7/4Z5 2/2 4/8 3/2 9/10Z6 5/1Z7 3/10Z8 7/9 3/8

17

Tabelul 1 Matricea lui Leopold

CAPITOLUL II

Metode de valorificare a deseurilor prin tratare biologica, mecano-biologica, mecanica si termica

2.1.Tehnici de tratare biologica

Compostarea sau tratarea biologica a deseurilor se bazeaza pe descompunerea substantelor organice de catre diverse microorganisme. Descompunerea se efectueaza in cadrul procedeului de transformare in compost prin alimentare cu aer, iar in cadrul procedeului cu biogaz prin inchidere ermetica ceea ce duce la o reductie a substantelor organice originare.

Obiectivul procedeului biologic este pe de o parte valorificarea si pe de alta parte indepartarea reziduurilor. Deseurile biodegradabile cuprinse separat reprezinta un potential valorificabil ce poate fi utilizat ca material in instalatii de producere a compostului, in instalatii de fermentare sau in concepte combinate. In scopul degajarii deseurilor dupa extragerea materialelor utile procedeele biologice sunt in masura sa efectueze alternativ o asa numita "inertizare rece" a deseurilor ce trebuie depozitate.

18

Procedeul de compostare

Compostarea, ca si depozitarea sau incinerarea, apartine procedeelor clasice de tratare a deseurilor. Este o metoda de tratare ecologica utila deoarece partea biodegradabila din deseuri, care reprezinta in jur de50% din totalul deseurilor casnice, poate fi reintrodusa in ciclul natural. Comparata cu alte metode de tratare a deseurilor, compostarea presupune numai o incarcare redusa a mediului inconjurator.

Pe langa compostarea deseurilor municipale, in aceste instalatii se composteaza si deseurile din parcuri, alte deseuri biodegradabile descentralizate din agricultura, din horticultura si din gradinile proprii. Aceasta tehnica este avantajoasa mai ales in zone preponderent agricole Fireste, compostarea nu poate fi un inlocuitor pentru tratarea tehnica a deseurilor din fabricile de transformare in compost, mai ales in zone cu preponderenta oraseneasca..

Bazele compostarii

Conditiile material Deseurile, ce trebuie utilizate la compostare, trebuie sa aiba o componenta preponderent biodegradabila si un continut mic de elemente nocive. Deseurile principale ce pot fi utilizate sunt:

• fractia biodegradabila din deseurile menajere si asimilabile;• deseuri de gradina si parcuri;• deseuri din piete;• resturi biodegradabile din industria alimentara;• namol orasenesc.

Aceste fractii de deseuri biodegradabile reprezinta de la 50 la 60% din totalul deseurilor municipale.

Substante biodegradabile ce se pot descompune Totalitatea substantei organice (TSO) se compune din substanta eficienta, biodegradabila, ce se poate descompune (SEO) si din substanta rezistenta ce nu se poate descompune (SRO). In functie de ponderea SEO, raportat la TSO, se realizeaza in cadrul procesului de descompunere o reducere volumetrica mai mare sau mai mica.

19

Raportul de substanta nutritiva Datorita faptului ca descompunerea substantelor organice se realizeaza prin microorganisme, trebuie sa existe un raport echilibrat de substante nutritive. Pe langa substantele biodegradabile ce se pot descompune sunt necesare si urmatoarele substante minerale:

• furnizoare de substante nutritive (azot, fosfor, potasiu);• furnizoare de microelemente pentru microorganisme si plante;• medii tampon alcaline pentru neutralizarea CO2 si a acizilor organici;

• suprafete de absorbtie pentru produsele intermediare si finale din cadrul procesului de alterare;

• mediu de dezvoltare pentru nenumarate tipuri de microorganisme.

De o importanta deosebita este raportul de carbon si azot (raportul C/N). Materiile prime pentru alterarea aeroba trebuie sa aiba un raport optim C/N de la 35 la 1, deoarece microorganismele prefera acest raport de amestec pentru metabolism. Raportul optim C/N se poate realiza prin adaosul cantitatilor corespunzatoare de hartie si carton (C/N = 300), deseuri menajere (C/N = 25), namol orasenesc (C/N =15), paie de grau (C/N = 128) si

rumegus de lemn (C/N = 500). Dupa finalizarea alterarii raportul C/N trebuie sa fie de la 15 la 20, ceea ce corespunde componentei de substante nutritive pentru solurile de cultura.In cazul in care raportul C/N al compostului utilizat este mai mare de 20, atunci se va extrage azotul din pamant, iar daca raportul C/N este substantial mai mic de 15, atunci se va furniza azot pamantului.

Valoarea pH Valoarea pH-ului trebuie sa se situeze intre 7 si 9. La inceputul procedurii de alterare pH-ul va scade datorita crearii de acizi grasi, producerii de CO2 si datorita nitrificarii dar va creste din nou prin restructurarea bacteriilor.

20

Figura 1. Cursul tipic al pH-ului in timpul alterarii

Conditiile tehnice de proceduraContinutul de apa Microorganismele preiau substantele nutritive printr-o membrana semipermeabila sub forma moleculara dizolvata, motiv pentru care continutul de apa a materiei de compostat trebuie sa fie reglat la 55%. La o umiditate sub 20% nu mai pot avea loc fenomene biologice. Continutul de apa in deseurile menajere se situeaza intre 20 si 40%, astfel incat trebuie adaugata apa. Se recomanda astfel un amestec cu namol orasenesc.

Volumul porilor de aer Volumul porilor de aer trebuie sa se situeze intre 25 si 35%. Prin aceasta volumul porilor de aer este in concurenta cu continutul de apa.

Necesarul de oxigen Necesarul de oxigen in timpul procesului de alterare aeroba este de 2 g O2/g substanta uscata (=2 l aer/g material proaspat). Pe perioada alterarii, descompunerea substantelor biodegradabile in unitatea de timp si activitatea de respiratie se reduc. Cel mai mare consum de oxigen este in jurul

temperaturii de 600C.

Aerarea In cadrul celulelor de alterare inchise si a stogurilor, aerarea fortata se realizeaza cu ajutorul unor sisteme de

21

suflare sau de absortie a aerului in sau din interiorul celulelor, respectiv al stogurilor. In sistemele neaerate, alimentarea cu oxigen se face prin intoarcerea stogurilor. Insa o alimentare redusa cu oxigen poate duce la procese de putrezire si fermentare, respectiv la formarea de mirosuri neplacute.

Suprafete active Pentru o alterare eficienta este necesara o suprafata activa cat mai mare a materiei prime pentru compost, motiv pentru care deseurile biodegradable vor fi faramitate inainte de depunerea lor in celulele de compostare sau stoguri.

Conditiile biologice si transferul de energie pe timpul alterarii Microorganismele care iau parte la procesul de alterare sunt:

• bacterii aerobe si facultativ anaerobe;• actinomicete;• fungi;• alge si protozoare.

O injectare a materiei prime pentru compost cu astfel de microorganisme nu este necesara, deoarece acestea sunt prezente in materia de alterare. Astfel 1 g de namol orasenesc contine mai multe miliarde de germeni.

Metabolismul Microorganismele utilizeaza numai 20% din azotul organic pentru formarea de materiale celulare, in timp ce 80% din azotul organic este utilizat la metabolism si prin aceasta la extragerea de energie. Energia chimica eliberata apare sub forma de caldura si conduce la propria incalzire a materiei de alterare.

Derularea procesului de alterare, evolutia temperaturii Pe timpul alterarii se pot observa modificari in varietatea microorganismelor prezente la un timp anume, modificari induse de temperatura.

Peste temperatura de 750C nu mai au loc procese biologice.

Figura 2 prezinta evolutia temperaturii in gramada de compost. Se disting urmatoarele faze de alterare:- faza de descompunere (1-15 zile);

22

- faza de reconstructie (16-22 zile);- faza de constructie (23-30 zile).

Figura 2. Evolutia temperaturii in gramada de compost.

Finalizarea procesului de alterare Procesul de alterare se termina atunci cand activitatea biologica a materiei de alterare s-a incheiat, iar substantele ce se pot descompune usor au fost deja transformate. Igienizarea, sau altfel spus distrugerea germenilor patogeni pentru oameni, animale si plante depinde considerabil de durata si temperatura procesului de alterare.

In vederea determinarii gradului de alterare, ca un criteriu de aplicare a compostului, exista mai multe procedee, care oricum nu se bazeaza pe o scara general valabila. Procedeele se bazeaza pe analizele biologice de reactie in vederea stabilirii suportabilitatii plantelor, respectiv a activitatii de respiratie a microorganismelor din cadrul compostului.

Emisii Prejudicierea mediului prin instalatii de compost este foarte mica fata de alte instalatii de eliminare a deseurilor, respectiv depozitarea. Reziduurile lichide din instalatiile de compost reprezinta apa de infiltratie eliminata si apa de ploaie impura.

Cantitatea de apa de infiltratie este cu mult mai mica decat la depozitele compactate. Se caracterizeaza prin incarcatura biodegradabila si continutul ridicat de sare si trebuie tratata fie prin decantare sau prin reintroducerea in procesul de alterare.

Emisiile de praf apar la toate procesele de compostare. Prin aspirarea si curatarea aerului din buncare si hale

23

precum si cu ajutorul proceselor de mutare a stogurilor fara praf este, in principiu, aproape mereu posibila mentinerea emisiilor la cote scazute. O atentie deosebita la montarea instalatiilor de compost se acorda incarcarii cu materiale mirositoare, care provin de la alimente gatite, carne si oase. Este indicat ca materia prima utilizata sa fie, in general, deseuri verzi: resturi de la legume, fructe, plante, crengute, etc.

Combaterea mirosurilor se poate realiza prin:• arderea aerului viciat (de exemplu: aerul viciat din

buncar poate fi utilizat ca aer ajutator la arderea deseurilor intr-un incinerator);

• absorbtia materialelor mirositoare prin carbune activ;• filtrare prin pamant (de exemplu: biofiltru).

Din posibilitatile enuntate, filtrarea prin biofiltru este convenabila si reprezinta o metoda eficienta in combaterea mirosurilor. Separarea materialelor toxice se realizeaza pe un portant fix (de exemplu: compost, turba, iarba neagra sau coaja de copac) si sunt apoi descompuse cu ajutorul microorganismelor localizate in acel portant fix..

Pentru a mentine activitatea microorganismelor la un nivel ridicat trebuie mentinute cerintele mediului in patul de filtrare, respectiv umiditate, continut de oxigen, temperatura si valoare pH, in limite cat mai stranse. Continutul de apa trebuie sa se situeze intre 20 si 40%, timpul de contact trebuie sa fie de 0,5 pana la 1 min., iar viteza de filtrare sa fie de circa 1 m/min. Incarcarea suprafetei filtrului trebuie sa fie

de circa 100 m3/h pe m2.

24

Figura 3. Vedere biofiltru utilizat la o statie de compostare

Figu

ra 4. Vedere biofiltru

25

Compostarea fractiei biodegradabile din deseurile municipale

Compostarea deseurilor biodegradabile a castigat in ultimii ani din ce in ce mai mult interes. Partea biodegradabila compostabila din deseurile menajere (deseuri din gradina, livada, gradina de legume, deseuri alimentare crude precum si hartia igienica sau hartia de proasta calitate) reprezinta circa 45% din greutatea totala a deseurilor menajere generate intr-un an.Pe timpul anului aceasta pondere poate atinge un punct limita de circa 65% din greutate in lunile de toamna. Tendinta este ca acumularea deseurilor biodegradabile in orase sa fie mai mica decat in zonele rurale. In cazuri solitare limitele pot fi foarte diferite.

Schema unei instalatii de compostare a deseurilor biodegradabile Componentele tipice a unei instalatii de compostare a deseurilor biodegradabile sunt: receptia deseurilor, pregatirea grosiera, sistemul de alterare si pregatirea finala (vezi figura 5). In cadrul pregatirii grosiere materialul livrat este separat de materialele anorganice si este maruntit.

Figura 5. Schema de actionare a unei statii de compost

26

Pentru alterarea intensiva sunt puse la dispozitie o serie de procedee care se stabilesc in primul rand in functie de cantitatea de deseuri biodegradabile. Pregatirea finala este necesara pentru separarea materialelor anorganice care au mai ramas si clasificarea in functie de dimensiunea dorita.

Preluarea deseurilor, stocare, dozare Aceasta grupa a procedurii cuprinde:

• cantar de receptive;• capacitati de descarcare a mijloacelor de transport deseuri;• buncar pentru desfacerea materialelor livrate si pentru tratare;• aparate de prelucrare;• aparate de transport;

LivrareMijloacele de transport trec peste un cantar la intrarea in incinta platformei de compostare. La plecare mijloacele de transport sunt cantarite din nou si diferenta de cantitate fata de materialul intrat se calculeaza la bilantul instalatiei.

Deseurile biodegradabile sunt descarcate in buncare, acestea au rolul de a echilibra variatiile din cantitatile livrate si trebuie sa dispuna de o capacitate stabilita in functie de frecventa livrarilor.

27

Figura 6. Receptia deseurilor biodegradabile in buncarul de descarcare

Figura 7. Transportul deseurilor din buncar la utilajele de prelucrare

Alimentarea instalatiei, respectiv transportul materialului in cadrul instalatiei se poate face prin:

• benzi transportoare si mijloace de transport;• incarcatoare frontale;• macarale.

Se pot utiliza urmatoarele mijloace de transport • benzi orizontale si de scurgere (placi);

28

• benzi de cauciuc;• jgheaburi cu lant si in cazuri speciale;• jgheaburi de transport (pe distante scurte);• melci de transport (speciali pentru materialele namoloase);• sisteme tip palnie (pentru transport pe verticala).

Pregatirea deseurilor biodegradabile In sectorul instalatiei de pregatire a deseurilor biodegradabile sunt eliminate materialele necorespunzatoare si deseurile biodegradabile sunt pregatite pentru procesul de alterare.Eliminarea materialelor inadecvate se poate face prin urmatoarea procedura:

• control vizual in sectorul de receptie;• tratare mecanica preliminara (maruntire, cernere, sortare

densimetrica, omogenizare, etc).

Control vizual Controlul vizual in sectorul de receptie se va efectua pentru a elimina bucatile de deseuri mai mari care pot deteriora pe parcursul procesului dispozitivele si componentele instalatiei. Se va executa o sortare manuala partiala, dar nu se recomanda din motive de igiena si sanatate.

Tratarea mecanica preliminara In cadrul tratarii mecanice preliminare trebuie asigurate toate conditiile pentru tratarea biologica. Materia prima pentru compostare trebuie maruntita pentru marirea suprafetei specifice a particulelor biodegradabile. Cernerea este necesara pentru verificarea dimensiunilor particulelor, iar particulele care depasesc dimensiunea dorita sunt din nou maruntite. Sortarea densimetrica se realizeaza in cazul in care deseurile biodegradabile sunt colectate in saci de plastic, pentru separarea acestora din materia prima de compostat.

Tehnici de compostare Alterarea este procesul principal al fiecarei instalatii de compostare. In vederea realizarii alterarii este necesara indeplinirea urmatoarelor cerinte:

• accelerarea proceselor prin optimizarea conditiilor de alterare;

• directionarea procesului aerob;• verificarea emisiilor.

29

Alterarea preliminara Sistemele de alterare preliminara sunt utile atunci cand trebuie produs compost proaspat, brut si pentru instalatiile amplasate in vecinatatea zonelor rezidentiale unde trebuie evitate emisiile din fazele de alterare intensiva. Se disting doua sisteme de alterare preliminara si anume cea dinamica si cea statica.

Sistemele statice de alterare preliminara prezinta diverse avantaje in ceea ce priveste obtinerea in conditii igienice mai bune a unui produs de calitate superioara.

Sistemele dinamice sunt eficiente din punctul de vedere a rapiditatii derularii etapelor de alterare, astfel produsul final poate intra mai repede in circuitul de valorificare.

Alterarea ulterioara Numai in cazul in care se doreste obtinerea unui compost maturat se va realiza faza de alterare ulterioara a materialului precompostat. In timp ce inainte se parcurgea o etapa de alterare ulterioara in stoguri triunghiulare, in ziua de astazi sunt mai eficiente stogurile trapezoidale, mutabile, care permit o alterare mai rapida si necesita un spatiu mai redus.

Procedeu static Procedeele statice sunt din punct de vedere tehnic cele mai simple procedee de alterare. In cadrul acestora materialele supuse alterarii nu sunt mutate pe timpul alterarii.Cele mai importante procedee statice sunt:

• compostare in stoguri;• compostare in celule/hale.

Compostarea in stoguri Acesta este procedeul cel mai vechi de compostare. O problema principala a acestui procedeu o reprezinta alimentarea cu insuficient oxigen a materiei pentru realizarea compostului, lucru care se poate realiza numai in conditii de mica inaltime a stogurilor. Din acest motiv stogurile mai inalte sunt de regula mutate sau aerisite sistematic. Compostarea in stoguri se poate realiza cu material faramitat sau nefaramitat, dar ultimul procedeu prezinta unele dezavantaje.

30

Figura 8. Exemplu metoda de aerare a stogurilor fixe

Alterarea in stoguri fara mutare este recomandata ca alterare preliminara numai daca exista mijloacele tehnice de aerare si udare cu apa. O metoda de aerare si udare poate fi: montarea transversala spre baza stogului a unor tevi de drenare flexibile si gaurite (vezi figura 8).

Distanta dintre tevi va fi de 3 pana la 4 m. Prin autoincalzirea biologica a materialului supus alterarii se realizeaza un curent de aer care asigura alimentarea cu oxigen a stogului. Stogul este acoperit cu compost, care sa minimizeze emisiile de mirosuri si de substante nocive.

O alterare in stoguri fara mutare si alte tehnici auxiliare sunt utilizate in general, pentru o alterare ulterioara putin activa din punct de vedere biologic.

Durata de alterare pana la producerea compostului final este de:• compostare in stoguri fara mutare si cu aerare artificiala: 12 pana la 16 • saptamani;• compostare in stoguri fara mutare si fara aerare artificiala: 20 pana la 25 saptamani.

31

Figura 9. Compostare in stoguri

Compostare in stoguri cu mutare Se deosebesc stoguri triunghiulare cu inaltimi normale de 1,30 m, 1,80 m precum si de 2 pana la 2,5 m si stoguri trapezoidale de 1,00 m inaltime. Inaltimea stogurilor in cazul procedeelor cu mutare este limitata la 2,20 m din motive geometrice, pe cand stogurile aerisite sistematic pot avea o inaltime de 5 m. Mutarea se face cu ajutorul excavatoarelor pe roti sau a utilajelor speciale.

32

Figura 10. Exemple de utilaje speciale pentru mutarea stogurilor

Necesarul de spatiu depinde de forma stogului, a inaltimii acestuia, a cantitatii de deseuri si a timpului de alterare. Se recomanda eliminarea apei prin santuri rotunde, pentru a se putea colecta controlat apa de infiltratie. In zonele predispuse precipitatiilor este necesara o acoperire a stogurilor pentru a se evita o umezire avansata a materiei pentru compost. Prin aceasta se micsoreaza si cantitatea de apa de infiltratie.

Pentru stoguri cu inaltimi mari s-au dezvoltat diferite sisteme de aerare artificiala, insa cea mai intalnita este aerarea reglabila prin podea, in special pentru compostarea in celule.

33

Figura 11. Vedere sistem aerare prin podea protejat cu ajutorul rumegusului

Tevile de aerare artificiala trebuie protejate, orificiile pot fi usor colmatate cu materialul de compostat sau chiar compost. De aceea, este indicata utilizarea unui material biodegradabil care sa nu afecteze calitatea compostului rezultat, ca de exemplu: rumegus de dimensiuni mai mari.

Compostarea in celule Dezvoltarea de compost in celule de alterare statice are la baza dorinta de monitorizare pe cat de mult posibil a procesului de alterare, ideea principala fiind adaugarea de aer si apa, in conditii optime. Celulele de alterare din ziua de astazi pot fi privite ca stoguri modificate conectate la sistemele de alimentare avand un grad mai mic sau mai mare de automatizare.

Figura 12. Exemplu de celule de compostare

Compostul poate fi intors cu ajutorul unor tractorase prin mutarea acestuia dintr-o celula in alta, astfel compostului rezultat i se asigura o alterare mai rapida si mai eficienta in intreaga masa a stogului si implicit i se asigura calitatea necesara punerii pe piata.

34

Figura 13. Intoarcerea compostului cu ajutorul tractoraselor

Procedeu dinamic Acest procedeu se caracterizeaza printr-o miscare si o aerare continua a materialului. Datorita faptului ca materialul nu sta niciodata nu se pot forma ciupercile care sa conduca la o alterare totala.

Sistemele dinamice de alterare preliminara au avantajul ca aduc un aport considerabil la omogenizarea materialului primar. In comparatie cu sistemele statice de alterare preliminara sistemele dinamice de alterare preliminara sunt considerabil mai bune din punct de vedere al economisirii timpului, dar in ceea ce priveste timpul total necesar procesului alterarea dinamica nu aduce o reducere substantiala de timp. Principalele procedee dinamice sunt:

• tamburi de alterare;• turnuri de alterare.

35

Figura 15. Vederea unei instalatii de compostare dinamica cu tambur de alterare

Tamburi de alterare

Materia prima este rasucita continuu in tambur si este aerata artificial. O faramitare preliminara nu este neaparat necesara, deoarece acest lucru se efectueaza prin miscarea de rotatie si prin subansamblele tamburului. Prin adaugarea unei cantitati de namol orasenesc in tambur se realizeaza o malaxare si o omogenizare buna a materialului. Timpul de stationare in tamburul de alterare se situeaza, dupa diversi producatori, in functie de intensitatea miscarii si a aerarii intre 24 ore si 14 zile. Pentru a se realiza igienizarea materialului alterat, acesta trebuie expus unei aerari intensive timp de 3 pana la 4 zile in tambur. Tamburii de alterare sunt potriviti in mod special pentru alterare preliminara. In cadrul acestor tamburi are loc o omogenizare foarte buna si o buna explorare mecanica a deseurilor. Insa, tamburii sunt supusi uzurii datorita componentelor mobile si din acest motiv trebuie utilizati la procese de alterare pe perioada relativ scurta.

Turnuri de alterare

36

Se deosebesc doua tipuri de turnuri de alterare si anume turnuri cu etaje si turnuri fara etaje. Deseurile parcurg turnurile de sus in jos si de regula sunt aerate in mod artificial.

In reactorii tunel au loc procesele de alterare in cuptoare glisante, in care deseurile sunt aerate si umezite in functie de gradul de alterare.

Prin modul inchis de constructie gazele rezultate din procesul de alterare pot fi captate si tratate. Prin mutarea intensiva in cadrul reactorului alterarea intensiva dureaza numai 4 zile.

Turnuri fara etaje Alimentarea cu deseurile biodegradabile faramitate in prealabil se face prin partea superioara a reactorului. In turn nu are loc o malaxare a materiei prime, motiv pentru care acest lucru trebuie realizat in faza de pregatire preliminara a deseurilor. Materialul precompostat va fi externat dupa o stationare de4 pana la 6 zile prin partea inferioara a turnului. Datorita malaxarii si a aerarii insuficiente in interiorul turnului substanta biodegradabila este relativ putin descompusa.

Turnuri cu etaje

Caracteristica principala a acestor turnuri este dizolvarea materialului in straturi subtiri, malaxarea intensiva si miscarea relativa a materialelor componente. In mod obisnuit materialul este introdus prin partea superioara a turnului si impins de la un etaj la altul. Aerul necesar aerarii se poate asigura prin curent natural prin orificiile de absorbtie laterale sau artificial prin transfer de jos in sus. Materialul este igienizat dupa 1 pana la 2 zile si este in mare compostat.

Pregatire fina Compostul este modificat biologic la finalul perioadei de alterare. In functie de continutul de substante nocive, de procedeul de prelucrare preliminara si de viitorul domeniu de utilizare exista diferite variante de utilizare in cadrul pregatirii fine.

37

In principiu compostul din deseuri biodegradabile este cernut, procedeu din care rezulta doua marimi de cernere fina si una de supra-granule. Ambele fractiuni de cernere vor fi supuse unui proces de separare a materialelor solide anorganice, dupa care printr-un proces de malaxare rezulta compostul necesar valorificarii pe piata. Supra-granulele bogate in materiale de structura sunt de cele mai multe ori reutilizate in procesul de alterare. Alte metode de pregatire fina sunt: utilizarea separatoarelor magnetice, a separatoarelor densimetrice, respectiv a separatoarelor dimensionale pentru separarea foliilor, a sticlei, pietrelor, etc., acestea fiind cunoscute sub denumirea de tratare mecanica ulterioara.

Avand in vedere realizarea unui compost de buna calitate si cu un grad de utilizare satisfacator este absolut necesara o cernere ulterioara. Pentru aceasta operatie sunt utilizate cu precadere sitele tambur.

Figura 16. Vederea unei site de cernere a compostul

Comercializarea compostului Compostul este bogat in substante biodegradabile si nutritive N, P, K, Ca si Mg. Compostul duce la o ridicare a continutului de humus, a capacitatii de prevenire a eroziunilor, a activitatii solului, la o imbunatatire a structurii pamantului, a controlului caldurii, a apei si a rezervelor de substante nutritive in pamant. In cazul solurilor nisipoase compostul imbunatateste capacitatea de retinere a apei si diminueaza uscarea, in cazul solului argilos

38

acesta mareste capacitatea de permeabilitate a aerului si a apei si reduc prin aceasta spalarile de suprafata. Se mareste capacitatea de patrundere si crestere in adancime a radacinilor si pamantul este afanat. In ceea ce priveste scopul pentru atingerea calitatii compostului se pot distinge diferite criterii de calitate:

• din punct de vedere fizic compostul trebuie sa corespunda,• adica sa nu fie vizibile bucati de materiale sintetice, materiale solide sau in special de sticla, care ar putea duce la raniri;• din punct de vedere chimic trebuie sa fie eliminate din compost substantele care ar putea dauna plantelor, ce ar

putea duce la influente dezavantajoase asupra consumatorilor. Deoarece compozitia chimica a compostului nu poate fi influentata direct sau indirect, aceasta solicitare poate fi indeplinita prin sortarea materiilor prime corespunzatoare;

• din punct de vedere biologic cea mai mare importanta pentru compost o reprezinta gradul de alterare si dezinfectarea;• in functie de gradul de alterare se deosebesc diverse tipuri de compost: compost proaspat si compost maturat.

Compost proaspat Este un compost primar dezinfectat dupa alterarea rapida, alterat, dar nu pana la suportabilitatea totala, din care s-au eliminat componentele grosiere prin cernere. Compostul proaspat are un continut mare de substante biodegradabile. In cazul in care acesta nu este depozitat in conditii optime, este prelucrat necorespunzator sau este umezit se poate ajunge la procesul de putrezire.

Pentru compostul proaspat se recomanda un raport carbon - azot in materialul de alterare de la 25 - 30 la 1. Acest raport C/N reprezinta gradul de maturizare a compostului. Cu cat cifra raportului este mai mica prin eliminarea carbonului oxidat sub forma gazoasa, cu atat este mai mare gradul de maturizare al alterarii compostului.

39

Compost maturat Este compostul realizat prin alterare ulterioara pana la capacitatea de suportabilitate a plantelor. Raportul C/N trebuie sa fie clar sub 25/1 (circa 15/1).

Pe langa cerintele calitative sus mentionate un bun compost trebuie sa contina si suficiente substante biodegradabile si microelemente si componente nutritive. Pe langa gradul de eficienta fizica si chimica se desfasoara si o eficienta biologica. Un compost matur de buna calitate, eficient nu poate fi realizat intr-un timp relativ redus, ci are nevoie de o perioada de cel putin 4 saptamani in conditiile celei mai avansate tehnici. In mod real o compostare (compost matur) poate dura cel putin 8 pana la 12 saptamani.

Tratarea biologica in instalatii de biogaz

Instalatiile de biogaz pot fi utilizate pentru tratarea excrementelor de provenienta animalica, pentru stabilizarea anaeroba a namolului orasenesc cu incarcatura mare biodegradabila si pentru compostarea fractiei biodegradabila a deseurilor menajere.

Avantajul este ca instalatiile de biogaz au doua produse finale: compostul si biogazul. Succesul introducerii procedeului de biogaz depinde de luarea in considerare a tuturor conceptelor diferentiate de degajare a deseurilor.

Bazele dospirii anaerobe Bacteriile de metan se gasesc peste tot in natura unde materiale organice se descompun in medii deficiente in oxigen, ca de exemplu in mlastini si in sedimente, dar si in stomacul rumegatoarelor.

Aceste bacterii sunt obligatoriu anaerobe si pot trai numai intr-un mediu fara aer. In cadrul metabolismului lor acestea sunt dependente de alte bacterii (vezi figura 17).

40

Figura 17. Pasii descompunerii anaerobe

Cerinte pentru materia prima Materia prima trebuie sa contina suficiente substante organice pentru a permite un proces de descompunere stabil. Descompunerea anaeroba a combinatiilor cu greutate moleculara redusa se realizeaza mai rapid si mai complex decat la biopolimerii cu greutate moleculara mare. Astfel se face o distinctie clara intre deseurile verzi din gradini si parcuri si cele menajere prin capacitatea de descompunere, deoarece deseurile verzi se descompun greu, pe cand deseurile menajere sunt mai umede, contin mai multe substante nutritive si se descompun mai usor.Inainte de a fi introdusa in reactor materia prima este maruntita, omogenizata si pentru fiecare procedeu de fermentare se vor realiza etape diferite.

Parametrii procedeelor Deoarece de-a lungul evolutiei s-au format mai multe ramuri de bacterii metanice care se deosebesc prin preferintele fata de temperatura, exista trei domenii de temperatura cu productie ridicata de gaze:

41

• domeniul psicrofil in jurul temperaturii de 100C

• domeniul mezofil intre 32 si 500C

• domeniul termofil intre 50 si 700C. Pentru a realiza in reactor temperaturi termofile sunt necesare cheltuieli tehnice si de energie mai mari.

Datorita faptului ca dospirea termofila se deruleaza instabil din punct de vedere biologic, cele mai multe instalatii puse in functiune se situeaza in domeniul mezofil.

Timpul de stationare Timpul de stationare depinde de temperatura, de incarcarea bazinului de fermentare, deci a concentratiei de materie prima in reactor, a concentratiei de biomasa activa si de gradul de descompunere dorit.

Variante de procedeeSe deosebesc trei solutii principiale pentru instalatii:

• fermentatia uscata, unde se fermenteaza substratul cu un continut de pana la 65% substanta uscata;• fermentatia umeda, unde se adauga apa pana cand se ajunge la un namol orasenesc cu circa 10% substanta uscata;

• fermentatia umeda in doua trepte, unde substanta solida trece printr-o hidroliza, in care mare parte din substanta biodegradabila este dizolvata in apa.

In cazul fermentatiei uscate un avantaj este necesarul redus de apa si utilizarea capacitatii maxime a bazinului de fermentare. Fermentatia umeda prezinta probleme mai reduse prin utilizarea unei materii prime mai omogene si prin posibilitatea separarii substantelor plutitoare sau a celor care se scufunda in etapa de fluidizare, si recircularea materiei prime. In cazul fermentatiei umede in doua trepte exista un randament mai mare prin posibilitatea de a crea conditii optime pentru fiecare faza in parte.

Produse finiteBiogaz Recuperarea de biogaz si calitatea acestuia depind de materia prima procesata si de instalatiile utilizate.

42

Exploatarile din prezent au un ordin de marime de la 100

pana la 200 Nm3 pe tona de deseuri biodegradabile. Compozitia biogazului variaza in functie de fractiile introduse si de procesul de fermentare utilizat si anume intr-o etapa sau in doua etape.

Tabel 1. Componenta biogazului

Materie [Vol.-%]

Metan (CH4) 40-75

Bioxid de carbon (CO2) 25-60

Azot (NO2) 0-7

Oxigen (O2) 0-2

Hidrogen (H2) 0-1

Hidrogen sulfurat (H2S) 0-1

In cazul introducerii anumitor deseuri mai poate aparea in compozitie hidrocarbura halogenata.

43

Figura 18. Vederea unei instalatii de biogaz

In functie de tipul de valorificare si a continutului de metan gazul trebuie curatat si eventual imbogatit in continutul de metan. In cadrul epurarii pe primul loc se situeaza eliminarea sulfului, deoarece hidrogenul sulfurat este un gaz incolor, otravitor si iritant, care prin ardere se transforma in SO2 fiind coroziv si nociv pentru mediul inconjurator. Este comun pentru toate procedeele de eliminare a sulfului faptul ca mediile de curatare se regenereaza cu ajutorul oxigenului.

O separare a bioxidului de carbon pentru imbogatirea cu metan este absolut necesara la o alimentare intentionata a gazului in reteaua de gaze. Pentru aceasta exista trei procedee:

• procedeul de absorbtie;• procedeul de absorbtie prin schimbarea presiunii;• procedeul cu membrana, unde separarea gazelor se face in functie de comportamentul permeabil al gazelor.

Figura 19. Echipament de stocare a biogazului

Biogazul poate fi utilizat la:• generarea energiei termice si electrice;• motoare pentru functionarea vehiculelor;• introducerea in reteaua publica de gaze.

Compostul

44

Proprietatile materialului rezultat din reactor in urma fermentarii seamana cu cele ale compostului obtinut aerob. Se remarca faptul ca sunt necesare masuri de igienizare, ca de exemplu o compostare ulterioara a materialului, deoarece in cadrul procedeului mezofil nu are loc o distrugere a germenilor patogeni. Timpii necesari pentru alterarea ulterioara sunt in mod vizibil redusi fata de compostare.

EmisiiAer Ca si in cadrul procedeelor aerobe in cazul introducerii de deseuri biodegradabile se vor crea mirosuri neplacute. Datorita faptului ca dospirea are loc intr-un reactor inchis, nu apar emisii daca prelucrarea preliminara a materiei prime se realizeaza de asemenea, in spatii inchise. Deoarece metanul din biogaz are efecte puternice in cadrul deteriorarii stratului de ozon, acesta trebuie neaparat ars. O ardere cu flacara deschisa a biogazului impur necesara, de exemplu in cazul unei defectiuni a anumitor echipamente, ar avea ca rezultat emisii de dioxid de sulf.

Ape reziduale Apele reziduale rezultate din procesul de fermentare au un continut de saruri anorganice si componente organice, astfel incat pot fi tratate in statiile de epurare a apelor reziduale orasenesti.

2.2. Tehnici de tratare mecano-biologica

Tratarea mecano-biologica se aplica deseurilor municipale colectate in amestec.Acest tip de tratare are rolul de reducere a componentei biodegradabile din aceste deseuri si a volumului de deseuri depozitate.Instalatiile de tratare mecanico-biologica nu difera prea mult de instalatiile de tratare biologica, ele se compun dintr-o tratare mecanica preliminara, tratarea principala biologica si eventual o tratare mecanica ulterioara.

45

Tratarea mecano-biologica in vederea reducerii cantitatii de biodegradabil depozitat

Tratarea mecanica preliminara In cadrul tratarii mecanice preliminare trebuie asigurate toate conditiile pentru tratarea biologica ulterioara. Acest lucru se realizeaza prin separarea, respectiv eliminarea de materiale, care sa ingreuneze tratarea biologica a deseurilor (cum ar fi: baterii si acumulatori), respectiv care nu se pot trata biologic (de exemplu sticla, roci) sau care se descompun greu (de exemplu materiale sintetice) sau care reprezinta un potential de materiale utile (de exemplu, metale feroase si neferoase). Separarea fluxului de deseuri, din motive de protejare a sanatatii este indicat sa se faca automat; se va evita sortarea manuala din motive de protectie a sanatatii personalului. Dupa separarea materialelor sus mentionate deseurile trebuie omogenizate in asa fel incat sa se poata realiza o tratare biologica efectiva.

Aproape toate proiectele noi de instalatii din Uniunea Europeana prezinta o etapa de separare a fractiunilor usoare cu putere calorica mare (constand in plastice, hartie si carton, textile), inainte de tratarea biologica. Aceste fractiuni usoare este indicat sa fie valorificate energetic.

Tratarea biologica Pentru tratarea biologica se pot utiliza doar procedee aerobe (alterarea). De mentionat ca, aceasta tratare biologica trebuie realizata numai intr-un mediu inchis, deoarece mirosurile rezultate in urma procesului de alterare a deseurilor municipale colectate in amestec pot deveni insuportabile, iar emisiile de aer si apa trebuie tratate inainte de evacuarea lor.

Procedeu de alterare totala Toate instalatiile de alterare folosite pana acum functioneaza pe principiul alterarii totale. Prin alterare toate substantele biologice ce se pot descompune vor fi transformate in CO2, apa si substante cu continut de acizi de putrefactie. Formatiunile de gaze si de apa de infiltratie la depozitarea materialului rezultat in urma alterarii

46

totale se reduc substantial fata de deseurile netratate si depozitate.

La inceputul alterarii (alterare intensiva; durata 1 pana la 4 saptamani) are loc cea mai mare parte a procesului de descompunere biologica. In cadrul acestui proces se formeaza pe langa CO2, apa si substante cu continut de acizi de putrefactie si un numar ridicat de produse de descompunere sub forma de gaze, care au un miros intensiv si/sau contin substante nocive. Din acest motiv alterarea rapida se va face in locuri inchise, iar aerul viciat va fi tratat. Faza de alterare ulterioara (durata 4 pana la 12 saptamani) se distinge printr-o reducere clara a activitatii biochimice si este necesara pentru inertizarea materialului.

Datorita faptului ca, fata de etapa de alterare rapida, in aceasta etapa activitatea biochimica este redusa nu se recomanda desfasurarea procesului de alterare ulterioara in spatiu inchis.

Tratarea mecanica ulterioara Tratarea mecanica ulterioara poate fi realizata in vederea separarii deseurilor din plastic din materialul rezultat in urma alterarii deseurilor biodegradabile. Aceasta separare se poate face in cazul in care deseurile din plastic pot fi valorificate energetic ulterior, prin realizarea unui combustibil alternativ pe baza de fulgi de plastic, numit “fluff”. Materialul rezultat in urma tratarii mecano- biologice urmeaza a fi depozitat pe un depozit de deseuri nepericuloase.

Stabilizarea Stabilizarea este utilizata in Uniunea Europeana ca o metoda de tratare mecano-biologica in vederea valorificarii materiale si energetice a deseurilor municipale colectate in amestec. Procesul de stabilizare are, de asemenea, 3 etape: tratare mecanica preliminara, tratare biologica aeroba in buncare inchise si tratare mecanica ulterioara.Instalatia este total automatizata, de la intrarea deseurilor municipale si pana la obtinerea produselor finale sau a materialelor de eliminat.

47

Figura 1. Zona de livrare deseuri

Deseurile sunt descarcate printr-un sistem palnie. Usa, cand se deschide, are o inclinatie suficient de mare pentru alunecarea deseurilor in interiorul zonei de primire a acestora.

Figura 2. Livrarea deseurilor la statia de stabilizare

Tratarea mecanica preliminaraDe aici deseurile sunt preluate cu ajutorul unei macarale cu graifar si sunt duse la un tocator. Materialul maruntit este transportat cu ajutorul benzilor transportoare prin diferite etape de separare a deseurilor metalice feroase si neferoase, a bateriilor si acumulatorilor, a deseurilor inerte cum ar fi sticla, roci, etc.

Dupa aceste etape, materialul este pregatit pentru treapta

48

de tratare biologica prin omogenizare.

Figura 3. Zona de primire a deseurilor

Tratarea biologica Deoarece, in cadrul procesului de alterare continutul de energie al deseurilor nu este utilizat s-au dezvoltat procedee de stabilizare termo-biologica ca etapa de tratare preliminara in vederea valorificarii energetice a produsului final, respectiv a combustibilului alternativ sub forma de pelete.

Materialul rezultat in urma tratarii mecanice preliminare este introdus in niste buncare de alterare aeroba. Fata de procedeul de alterare sunt modificate componentele instalatiei pentru tratare biologica, deoarece la conceperea procedeului de stabilizare trebuie evitata descompunerea deseurilor biodegradabile de catre microorganisme in CO2 si apa. In loc de aceasta se va mari valoarea calorica a deseurilor prin uscare biologica.

49

Figura 4. Buncar de uscare biologica a deseurilor

Pe de o parte se obtine un combustibil inactiv biologic si cu potential de valorificare energetica, iar pe de alta parte, prin separarea apei se reduce cantitatea de deseuri ce trebuie incinerata sau depozitata. Emisiile de apa si aer sunt captate si tratate tot in cadrul statiei de stabilizare.

Tratarea mecanica ulterioaraMaterialul rezultat in urma stabilizarii este din nou sortat pentru o noua separare a materialelor inerte ramase in materialul tratat biologic, apoi poate fi compactat sub forma de “pelete” si poate fi valorificat in industria cimentului, in cadrul incineratoarelor de deseuri pe baza de combustibil alternativ, etc.

Figura 5. Tipuri de deseuri valorificabile in urma stabilizarii

50

Deseurile rezultate in prima etapa de tratare mecanica pot fi usor valorificate in industrie.

Figura 6. Pelete de combustibil alternative

2.3. Tehnici de tratare mecanica

Tehnici de maruntire a deseurilor

Maruntirea reprezinta trecerea unui material intr-o granulatie mai fina. Fiecare maruntire serveste extinderii suprafetei exterioare specifice. Pentru alegerea masinii de maruntire potrivite sunt necesare urmatoarele informatii:

• proprietatile fizice ale materialului care trebuie maruntit precum granulatia initiala, consistenta, duritatea, fragilitatea si fisionabilitatea• scopul maruntirii, ca de exemplu, procesele fizice sau chimice la care va fi supus materialul maruntit;• caracteristicile necesare ale materialului maruntit precum marimea si distributia particulelor maruntite, marimea medie a particulelor sau marimea specifica a particulelor.

Maruntirea este cel mai des utilizata pentru marirea suprafetei specifice a componentelor deseurilor biodegradabile, in vederea grabirii procesului de tratare biologica. Prin acest procedeu materialul se prepara pentru descompunerea microbiana, iar preluarea cantitatii necesare de apa este imbunatatita.

51

Pentru maruntire se pot utiliza: mori rapide cu ciocane, mori rapide sau lente de taiere, mori cu bile, tamburi rotativi, mori raspel si mori spiralate.

Masinile de maruntire, care au fost testate in domeniul gestionarii deseurilor si care de-a lungul celor20 de ani s-au dezvoltat la un nivel extrem de ridicat, sunt prezentate mai jos, precizandu-se avantajele si dezavantajele lor legate de instalatia de reciclare.

Figura 1. Tipuri de mori:

moara cu ciocane moara de taiere cu cutite

Pregatirea prin maruntire a deseurilor biodegradabile in scopul compostarii presupune in special o destramare a materialului, de aceea sunt preferate morile rapide de taiere cu cutite. In ceea ce priveste maruntirea altor tipuri de deseuri casante, cum ar fi deseurile din sticla si deseurile din lemn sunt preferate morile cu ciocane.

Maruntire prin lovire

Morile cu ciocane Pentru maruntirea deseurilor municipale si de productie, precum deseurile din lemn si sticla morile cu ciocane s-au dovedit a fi foarte eficiente. Ele se deosebesc, in principial, doar dupa tipul rotorului. Exista mori orizontale si verticale cu ciocane montate flexibil. In figura 2 este prezentata o moara orizontala cu ciocane.

52

Dupa acest principiu de baza se folosesc o serie de mori in instalatiile de reciclare a deseurilor sau in depozitele de deseuri, astfel ca s-a obtinut o experienta vasta in cazul diferitelor compozitii de deseuri.Versiunea verticala a morii cu ciocane este caracterizata de un rotor vertical prevazut cu ciocane de lovire. Acest tip de moara a fost conceput la sfarsitul anilor 50 special pentru prepararea deseurilor menajere. Pentru a creste debitul acestei mori, care la inceput era scazut, se aspira aerul din interiorul morii prin orificiul de evacuare. Astfel se pot maruntii si partile din deseuri foarte usoare precum hartia sau masele plastice.

Datorita faptului ca morile verticale cu ciocane nu au o limitare a granulatiei printr-un gratar, distributia granulatiei se poate varia prin modificarea numarului de ciocane. Prin marirea numarului de ciocane rezulta o granulatie mai fina si un debit mai mic pe unitatea de timp.

Figura 2. Vederea unei instalatii cu moara orizontala cu ciocane

53

Figura 3. Vedere de sus a unor mori cu ciocane:

cu arbore dublu cu arbore simplu

Concasoare percutante Concasorul percutant consta dintr-o carcasa sudata din mai multe parti din tabla sau profiluri din otel, al carei interior este captusit cu placi de percutie. Arborele, care se roteste cu aproximativ 500-1000 rot/min este prevazut cu mai multe ciocane preschimbabile din otel rezistent la uzura. Arborele se roteste intr-un lagar montat pe carcasa. Placile de percutie sunt asezate reglabil cu ajutorul unor pivoti. Atat distanta dintre placile de percutie si ciocane, cat si inclinatia placilor sunt reglabile. La intrarea unor componente care nu se pot marunti in spatiul de percutie placile de percutie pot fi ridicate iar materialele nemaruntite sunt eliminate prin partea inferioara.

Figura 4. Sectiune a unui concasor percutant

Concasoarele percutante se alimenteza prin partea superioara cu ajutorul benzilor transportoare, in timp ce materialele maruntite se elimina prin partea inferioara. Materialul este preluat in concasor de catre ciocane cu o viteza de aproximativ 25-40 m/s, si sunt lovite de placile de percutie de deasupra arborelui. Placile de percutie sunt astfel aranjate, incat materialul sa fie adus inapoi in circuitul de lovire.

54

Acest proces se repeta pana cand materialul este maruntit in asa masura incat sa poata trece prin spatiul dintre arbore si placile de percutie, spatiu ce este reglat in functie de dimensiunea dorita a particulelor.

In cazul concasoarelor percutante trebuie avut in vedere, de exemplu, la prelucrarea deseurilor din constructii si demolari sa nu fie introdus

beton cu armaturi de otel prea lungi, pentru ca acestea s-ar putea invarti in jurul rotorului si ar duce la blocarea instalatiei.

Maruntire prin taiere

Mori cu cutite sau tocatoare Moara poate fi cu arbore orizontal simplu sau dublu. Prin rotatia in sensuri diferite a arborilor dubli prevazuti cu cutite materialul este atras intre cutite. Maruntirea are loc intre uneltele de taiere indiferent de tipul materialului: moale, elastic sau dur.

Gradul de maruntire se fixeaza prin alegerea distantei dintre cutite respectiv prin latimea dintilor la arborele cu cutite.

Pentru maruntirea deseurilor menajere distanta dorita dintre cutitele arborelui este de 0,1 mm si pentru a garanta succesul procesului de tocare, nu trebuie sa depaseasca 0,8 mm. Daca gradul de maruntire nu este corespunzator, sau daca distributia granulatiei este neuniforma, instalatiile pot fi reglate in mai multe trepte pana cand rezultatul final este cel dorit.

Pentru a realiza un debit mare in cazul deseurilor voluminoase acestea ar trebui in prealabil presate cu ajutorul unei prese hidraulice inaintea umplerii morii cu cutite.

In cazul in care bucati grele din metal sau alte parti componente care nu pot fi maruntite ajung in moara, arborele cu cutite dispune de un sistem de siguranta automat, care actioneaza arborele in sens invers pentru a

55

debloca materialul respectiv si apoi il opreste.

In acest caz materialul trebuie indepartat manual. Practica a demonstrat ca, in instalatiile de maruntire cu arbore cu cutite, este mai convenabil daca se indeparteaza manual materiale dure precum metalele inainte de a fi admise in moara.

Figura 5. Vederea unui arbore cu cutite

In functie de marirmea dintilor, debitul de materiale maruntite se situeaza in jurul valorii de 3 t/h. Materialul maruntit este caracterizat de margini taiate curat si un interval destul de mic al dimensiunilor particulelor. Acest tip de moara se foloseste cel mai des pentru maruntirea deseurilor din plastic, deseurilor din lemn, etc.

Figura 6. Vederea unui tocator de deseuri din lemn

56

Figura 7. Vederea unui arbore cu cutite ce trebuie curatat si refacut

Raspel cu sita Acest tip de moara s-a dezvoltat special pentru prepararea deseurilor in unitati de compostare. Modul de actionare a unui raspel cu sita poate fi comparat cu cel al unei site din bucatarie.

Deasupra bazei dispozitivului care partial este prevazut cu segmente cu orificii de cernere de diametre intre 22 si 45 mm si cu segmente cu dinti de rupere ficsi, se misca bratele raspelului, care imping si fac deseurile sa alunece cu viteze intre 8 si 10 rot/min printre dintii de rupere si prin site.

Figura 8. Schema unui raspel cu Sita

Materialele greu de maruntit, textilele, metalele, materialele plastice sau materialele dure se aduna in raspelul cu sita si pot fi evacuate printr-o clapa laterala a

57

bratelor raspelului.

Raspelul cu sita se utilizeaza insa din ce in ce mai rar in tehnica de prelucrare a deseurilor, datorita fapului ca:

• efectul de maruntire in cazul acestor dispozitive este mai mic decat in cazul morilor cu ciocane sau cu cutite;• faptul ca raspelul cu sita lucreaza discontinuu.

Tehnici de sortare a deseurilor

Sortarea reprezinta procesul de separare si clasare a deseurilor in functie de diferentele dintre caracteristicile lor fizice.

In principiu exista sortarea dimensionala, sortarea densimetrica, sortarea optica, sortarea magnetica, flotarea si sortarea manuala.

Sortarea dimensionala

Prin cernere se separa materiale de granulatie diferita, in diverse clase granulometrice propuse. Acest proces se mai denumeste si clasare. Prin cernerea cu sita se realizeaza separarea in functie de dimensiunea caracteristica a granulelor, cu ajutorul unei suprafete de separatie, prevazuta cu orificii asezate geometric. Granulele care, la alunecarea peste sita, sunt intr-o pozitie potrivita si au dimensiuni mai mici decat orificiile sitei, cad prin aceasta si formeaza astfel materialul cu granulatie fina. Restul granulelor raman in sita si formeaza materialul cu granulatie mare. Materialele cu granulatie fina, umede, fibroase si lipicioas obtureaza usor sitele. Astfel, se micsoreaza suprafata de cernere, iar debitul de cernere scade. Pentru a evita obturarea sitelor, sunt folosite pentru materiale greu de cernut sisteme de site speciale sau ajutoare pentru site. Cele mai importante ajutoare pentru site sunt periile, lanturile, incalzitoarele de site, jeturile de aer si apa suplimentara pentru anularea fortelor dintre particulele lipite una de cealalta. Sunt folosite, in special, doua tipuri de site pentru sortarea dimensionala: site cilindrice si site cu vibratie. O sita este considerata eficienta daca 70% din materialele cu

58

dimensiunea particulelor mai mica decat ochiurile plasei pot trece prin acestea.

Sita tambur Sita tambur este o sita cilindrica; aceasta reprezinta un agregat de clasare verificat care poate fi utilizat intr-o instalatie de preparare a deseurilor, atat in prima treapta de preparare, cat si dupa procesul de maruntire. Debitul si performantele la separare ale unei site tambur sunt determinate de marimea orificiilor, diametrul, turatia, elementele interiorului tamburului si inclinatia acestuia.

Dat fiind faptul ca suprafata de cernere a unei site tambur este relativ mica, se incearca prin diferite constructii ale peretelui interior (sita poligonala) ridicarea cat mai mult a materialului de cernut pe peretele tamburului rotativ, pentru a obtine o cernere mai eficienta.

Figura 9: Vedere si sectiune schematica a unei site tambur

59

Figura 10: Vedere in interiorul unei site tambur (cutite pentru desfacerea sacilor de deseuri)

Pentru a reduce si mai mult timpul de prelucrare a deseurilor, sita tamburpoate avea pe peretii interiori diferite accesorii cu ajutorul carora sa taie sacii in care sunt colectate deseurile. Astfel, sacii de deseuri menajere colectati de agentii de salubritate pot fi desfacuti si sortati rapid si automat cu ajutorul sitei tambur.

Sita cu vibratie Aceasta sita face parte din categoria masinilor de cernere dinamice si s-a dovedit a fi eficienta ca agregat de cernere a deseurilor care nu se infunda.

Pentru acest gen de cernere se folosesc site maleabile din cauciuc sau materiale plastice, montate pe un sistem de bare care basculeaza in contratimp.

Aceasta miscare de basculare antreneaza sita intr-o miscare de tip unda, cu o amplitudine considerabila de 30 pana la 50 mm pentru frecvente de oscilatie de 600 pana la 800 /min si imprima materialului de cernut acceleratii considerabile.

Figura 11: Vedere laterala sita cu vibratie

60

Separator balistic Acest mecanism a fost realizat pentru separarea deseurilor municipale in trei fractii: grea, usoara si fina. Separatorul balistic este format din palnia de incarcare si puntea formata din mai multe benzi metalice perforate si care vibreaza in contrasens una fata de cealalta. Puntea are o mica inclinatie pentru a imprima fractiei grele o anumita acceleratie.

a unui separator ballistic

Figura 12. Schema de functionare a unui separator ballistic

Deseurile maruntite, in functie de forma si gravitatea specifica fiecarei particule se deplaseaza in susul sau in josul puntei. Particulele mai grele au tendinta sa se deplaseze in jos odata cu miscarea benzilor si astfel se separa fractia grea.

Datorita miscarii de vibratie si de rearanjare continua a deseurilor pe puntea separatorului, particulele usoare cum ar fi hartia, cartonul si foliile de plastic se deplaseaza catre marginea superioara a separatorului, astfel formandu-se fractia usoara. Iar fractia fina reprezinta particulele care au trecut prin orificiile benzilor metalice.

Procentajul de fractie grea si fractie usoara se determina prin modificarea inclinatiei puntei. Inclinatia se afla, in general, intre 15-20%; aceasta inclinatie este proiectata pentru o rata de incarcare de aproximativ 10

tone/h sau 90 m3/h.

Sita plata cu disc61

O sita cu disc este un aparat de clasare in cascada care consta dintr-un gratar de clasare cu mai multe site partiale asezate in trepte formate dintr-o multitudine de arbori paraleli plasati la distante egale unul de altul cu discuri de antrenare hexagonale. Fiecare dintre aceste discuri de antrenare se roteste in golul dintre doua corpuri de discuri invecinate.

de functionare a unei site cu disc

Figura 13. Schema de functionare a unei site cu disc

Distantele dintre aceste discuri determina marimea orificiilor de cernere ale fiecarui nivel de cernere.

De exemplu, deseurile presortate din constructii se introduc printr-un dispozitiv de incarcare catre primul nivel de separare si sunt accelerate si separate in procesul de cernere prin asezarea discurilor de antrenare pe arbori precum si prin cresterea turatiei arborilor pe fiecare nivel in directia de antrenare a materialului catre celelalte nivele de separare. Arborii rotunjiti dintre discurile de antrenare si colturile rotunjite impiedica intepenirea materialului de separat.

Sortarea densimetrica

Sortarea densimetrica este o metoda de clasare care se bazeaza pe echivalenta specifica a materialelor asemanatoare intr-un curent de aer ascendent. Acest proces se mai denumeste si clasare. Echivalenta inseamna ca diferite particule vor atinge aceeasi viteza finala de

62

cadere. Daca particulele sunt echivalente, atunci acestea ar trebui sa aiba in aceleasi conditii initiale aceeasi traiectorie, respectiv aceeasi viteza de coborare. Sortarea densimetrica se poate realiza si cu ajutorul apei (vezi hidrociclonul). Separarea se realizeaza in functie de viteza de cadere a particulelor. Viteza de cadere depinde de forma granulei si de greutatea specifica a fiecarui material. Debitul este influentat de masa volumetrica, de umiditate, de compozitia deseurilor si de maruntirea prealabila a deseurilor de sortat.

O serie de tipuri de separatoare cu ajutorul curentului de aer s-au testat in Uniunea Europeana.

Din multitudinea de instalatii de separare existente, in prelucrarea deseurilor se folosesc cu precadere 2 tipuri: separatorul cu aer rotativ si instalatia de aspirare.

Separatorul rotativ cu curent de aer Separatorul rotativ cu curent de aer are trei elemente principale: un tambur rotativ, o camera de separare si decantare si un sistem de aer comprimat. Tamburul rotativ este inclinat cu aproximativ 15 grade fata de orizontala si are forma conica cu baza mare in sus (vezi figura 14).

Deseurile maruntite si deja cernute sunt transportate cu ajutorul unei benzi rulante catre partea superioara a tamburului. Prin duze de aer comprimat se sufla aerul, paralel cu axa tamburului. In acest fel materialele usoare sunt antrenate in sus catre camera de decantare. Materialul greu este transportat prin tambur in continuare si iese prin baza mica a tamburului.

63

Figura 14: Vederea unui separator rotativ cu curent de aer

Pentru a asigura un curent de aer continuu de-a lungul intregului tambur, se sufla aer suplimentar prin baza mica a tamburului. Marimea granulatiei si selectivitatea pot fi variate prin schimbarea volumului de aer, schimbarea presiunii aerului comprimat, prin modificarea unghiului de inclinatie al tamburului si prin modificarea modului de incarcare a materialului maruntit.

Instalatia de aspirare Componentele usoare din deseuri sunt aspirate de obicei de pe o banda transportoare, de pe o sita cu vibratie sau dintr-o sita tambur si sunt eliminate printr-un ciclon. Componentele usoare pot fi: bucati de hartie, pungi de plastic, bucati de plastic, etc. (vezi figura 15).

Figura 15: Vederea unei instalatii de aspirare

64

Figura 15: Vederea unei instalatii de aspirare

Hidrociclonul Separarea diferitelor fractiuni de materiale plastice dintr-un amestec de granule se realizeaza in cazul hidrociclonului intr-un camp de forte centrifugal. Geometria ciclonului realizeaza un vartej interior ascendent prin care este eliminata fractiunea usoara a amestecului si un vartej exterior descendent cu ajutorul caruia se elimina fractiunea grea.

Hidrociclonul a fost proiectat special pentru separarea diferitelor tipuri de deseuri din plastic. Calitatea separarii tipurilor de materiale cu ajutorul hidrociclonului sunt determinate de tipul si calitatea maruntirii in prealabil a deseurilor din plastic.

Figura 16. Vederea unei instalatii cu hidrociclon

65

In cadrul testarilor facute s-a utilizat un hidrociclon cu capacitate de 1 tona/h. Materialele plastic folosite au fost sortate din deseurile menajere. Impuritatile au fost de 1 pana la 5 % (hartie, metal, nisip). Compozitia medieera de 80 - 85 % PE, 2-10 % PS si 8 -15 % PVC.

Testele au condus la eliminarea 100 % a polietilenei cu impuritati de 2-3 % PS. Impuritati de PVC nu au fost gasite in PE. Prin sortarea ulterioara a fractiunii grele formata din PS si PVC care a rezultat din hidrociclon s-a obtinut o concentratie de 100% PVC, pentru PS s-a obtinut o concentratie de aprox. 95%, impuritatile au fost din PVC si PE. Majoritatea impuritatilor au fost eliminate impreuna cu PVC-ul in fractiunea grea.

Sortarea magnetica

O sortare magnetica eficienta se realizeaza atunci cand elementele feromagnetice sunt preluate de magneti in urma unei maruntiri a deseurilor si a unei afanari, eliberandu-se astfel, de alte impuritati.

Marimea elementelor feroase nu este limitata, dat fiind faptul ca magnetii pot atrage orice fel de greutati. Acest tip de magneti sunt utilizati in principal pentru presortarea magnetica grosiera a deseurilor maruntite sau nemaruntite.

Separator magnetic Sortarea magnetica se face in mare masura cu magneti asezati deasupra benzilor rulante de transport a deseurilor care sorteaza materialele feroase din curentul de deseuri si le elimina, ori perpendicular, ori paralel cu directia transportorului de deseuri (vezi figura 17).

Sortarea magnetica s-a dovedit a fi eficienta dupa maruntire. Pana acum au esuat toate incercarile de obtinere a unui produs feromagnetic de buna calitate prin sortarea metalelor feroase inainte de a utiliza un agregat de maruntire. In cazul sortarii magnetice a deseurilor casnice, marimea optima a elementelor este in jur de 10 pana la 100 mm.

66

Figura 17: Vedere separator magnetic

Separator cu curenti turbionari Tehnologia de separare consta in inducerea unor curenti turbionari in corpuri care conduc electricitatea, care prin acestea dezvolta forte intr-un camp magnetic.

Figura 18. Vederea unui separator cu curenti turbionari

In acest domeniu sunt mai cunoscute efectele secundare nedorite ale curentilor turbionari: franarea datorita curentilor turbionari, levitarea sau suspensia magnetica, sau pierderile datorate curentilor turbionari din transformatoare. Dar in cazul separarii cu ajutorul curentilor turbionari, rezultatele sunt la fel de eficiente ca si in cazul separarii metalelor feroase cu ajutorul magnetilor.

Curentii turbionari se formeaza atunci cand un conductor electric se afla intr-un camp magnetic care se modifica in timp si spatiu sau se misca in acest camp

67

magnetic. Curentii turbionari curg in interiorul conductorului pe traiectorii inchise si forma lor nu este legata de forma conductorului.

Conform legilor lui Lenz acesti curenti formeaza la randul lor un camp magnetic in sens invers celui care i-a creat. Din aceasta rezulta o forta care actioneaza asupra conductorului, accelerandu-l sa iasa din campul magnetic initial. Prin scaderea conductibilitatii, forta asupra conductorului este mai mica. Cu cresterea densitatii (la volum constant aceasta inseamna masa mai mare) trebuie aplicata o forta mai mare pentru a invinge inertia masei si a devia particula respectiva.

Sortare optica

Sortarea optica are rolul de a separa materialele valorificabile in functie de culoare, iar cu ajutorul echipamentelor cu infrarosu se pot sorta si in functie de tipul de material din care este confectionat(vezi figura 19).

Lumina care trece prin materialul reciclabil este preluata de un senzor. Un conductor de lumina din materialul plastic conduce semnalul catre unitatea de evaluare. Semnalul luminos este descompus in culorile rosu, verde si albastru iar separarea se face dupa culoare.De exemplu, cu ajutorul unei instalatii de sortare a sticlei se obtine o puritate de aproximativ 99,7%. Cu ajutorul echipamentelor cu infrarosu se realizeaza forma curbei caracteristice pentru fiecare tip de material, iar dupa evaluarea cu ajutorul unui program urmeaza activarea mecanismului de comanda al clapetelor de evacuare, iar deseurile carora nu le sunt recunoscute curbele caracteristice sunt eliminate din circuit. Aceasta sortare este, in principal utilizata pentru separarea diferitelor tipuri de materiale plastice: PET, PS, PP, HDPE, LDPE, PVC, etc.

Sortarea manuala

La ora actuala, sortarea manuala este totusi cea mai de incredere metoda de separare voita si de foarte buna calitate a produselor secundare dintr-un amestec de deseuri (vezi figura 20 si 21).

68

Din deseurile casnice sau din mica industrie, comert si institutii, dar si din fractiunile de deseuri colectate separat, personalul de sortare poate separa diferite calitati de hartie recuperata, sticle de diferite culori sau amestecate, folii din polietilena alba sau colorata etc, dar poate indeparta si impuritati sau componente daunatoare. Prin conducerea directionata a sortarii manuale se poate actiona rapid si fara interventii tehnice asupra fluctuatiilor preturilor de pe piata a materiilor prime secundare.

Datorita faptului ca sortarea manuala este foarte costisitoare, trebuie marit randamentul de selectare cu ajutorul utilajelor speciale. Pentru a mari productivitatea sortarii manuale, materialele cu granulatie mica sunt indepartate prin sitare.

Separatoare magnetice, suflatoare, benzi inclinate, masini de impins, au toate scopul de a pregati deseurile pentru sortarea manuala si de a mari productivitatea personalului de sortare. Exista doua tipuri de sortare: negativa si pozitiva.

In cazul sortarii pozitive este extras materialul recuperabil din fluxul de deseuri si este aruncat in sertarele corespunzatoare.

In cazul sortarii negative materialele care sunt considerate impuritati care deranjeaza sunt extrase din fluxul de materiale, pe banda transportoare ramanand doar fractiunea dorita.

Prin sortare negativa se obtin productivitati mai mari, dar de calitate mai scazuta, in timp ce in cazul sortarii pozitive se obtine calitate foarte buna cu productivitate insa mult mai mica. Colectarea separata a materialelor recuperabile creste considerabil randamentul operatiunii de sortare.

69

Figura 19: Vederea unui mecanism de sortare optica

Figura 20: Vederea unei statii de sortare manuala

70

Figura 21: Schema unei statii de sortare manuala

Flotarea

Sortarea prin flotatie este avuta in vedere cand densitatile specifice ale unui amestec de materiale sunt foarte apropiate.

Flotatia se foloseste la indepartarea impuritatilor din carbuni, minereuri, barita, zgura, cernelurile negre de tipar, deseurile din materiale plastice si multe altele. Domeniul principal de utilizare este cel al fabricarii de hartie, in care se prelucreaza prin flotatie hartia tiparita recuperata, obtinandu-se o hartie grafica deschisa la culoare.

Tehnici de curatare a deseurilor

In general curatarea deseurilor se realizeaza pentru deseurile care pot ajunge materie prima secundara intr-un proces de fabricare a ambalajelor alimentare.Astfel, in procesele de reciclare a deseurilor din plastic si optional si pentru deseurile din sticla regasim si o etapa de curatare a deseurilor. Pentru obtinerea unor granule din plastic de

71

calitate ridicata este absolut necesara curatarea acestora. Curatarea poate fi realizata cu apa sau fara apa, astfel intalnim purifcarea mecanica si spalarea in tamburi speciali.

Purificare mecanica Aceasta metoda de tratare mecanica a deseurilor din plastic permite indepartarea deseurilor de hartie, carton si alte reziduuri fara apa.

Figura 22. Vedere instalatie de purificare mecanica si materialul rezultat

Ambalajele colectate de la populatie sunt presate pentru a se elimina continutul ramas in acestea si sunt apoi tocate sub forma de fulgi. Materialul tocat este apoi supus intr-o centrifuga unor actiuni si deformari mecanice semnificative. Ca urmare a acestui proces de centrifugare hartia este descompusa in celuloza, alte reziduuri aderente fulgilor de plastic si aluminiul fiind indepartate mecanic si pneumatic. Jeturi de aer sub forte mecanice ridicate imping aceste impuritati printr-o sita. Hartia ajuta la absorbtia grasimilor si umiditatii de pe fulgii de plastic, iar materialul rezultat din procesul de purificare mecanica este de o calitate foarte ridicata.

Spalare in tamburi

Acest proces are doua avantaje, spalarea fulgilor de plastic si sortarea prin flotare a diferitelor tipuri de plastic. Instalatiile de curatare a deseurilor pot fi usor integrate in orice tip de instalatie de reciclare a deseurilor de ambalaje.

72

Figura 23. Vedere tambur de spalare

Tehnici de compactare si balotare a deseurilor

Compactarea deseurilor se realizeaza in vederea reducerii volumului deseurilor, in special pentru transportul acestora sau pentru stocare. Prin compactare se reduc, astfel, costurile de transport si dimensiunile spatiului de stocare necesar.

In functie de tipurile de deseuri prelucrate au fost dezvoltate diferite echipamente de compactare a acestora. De exemplu, pentru deseurile de ambalaje din plastic sunt recomandati tamburii cu tepi, care perforeaza deseurile de ambalaje din plastic si usureaza compactarea lor.

Figura 24. Vedere instalatie compactare deseuri de ambalaje din plastic

73

Figura 25. Vedere instalatii de compactare si balotare deseuri din hartie si carton

Compactarea poate fi realizata cu prese operate mecanic sau hidraulic. Presele pot fi dotate si cu un mecanism de balotare a deseurilor compactate pentru usurarea transportarii lor.

Compactarea poate fi intalnita, de asemenea si in autovehiculele de colectare sau in autovehiculele de transport cu mecanisme speciale. In acest caz, exista containere prevazute cu mecanisme de compactare a deseurilor. In cazul autovehiculelor fara astfel de mecanisme, compactarea poate fi realizata intr-o statie de transfer, inainte de transbordarea deseurilor intr-un container de capacitate mai mare.

Compactarea mai este utilizata in cazul presarii deseurilor ce pot fi utilizate ca si combustibil alternativ intr-o forma mai densa, si anume pelete sau brichete. Presele de pelete au fost preferate fata de cele pentru brichete, datorita cantitatii mult mai mare de procesare si a gradului de compactare mult mai ridicat.

Prin aceasta compactare a deseurilor pentru combustitibil alternativ, pe langa avantajele mentionate mai sus, se poate obtine si o crestere a energiei termice dezvoltate de acestea.

2.4. Tehnici de tratare termica

Printre procedeele termice din cadrul tratarii deseurilor se numara incinerarea deseurilor, piroliza deseurilor, coincinerarea deseurilor si procedeul de uscare. Pe departe cel mai important procedeu termic este la ora actuala incinerarea deseurilor.

In managementul modern al deseurilor, incinerarii deseurilor ii revine sarcina de a trata deseurile reziduale ce

74

nu mai pot fi valorificate, astfel incat sa se ajunga la:• inertizarea deseurilor reziduale, minimizand emisiile in aer si apa;• distrugerea materialelor nocive organice, respectiv concentrarea materialelor anorganice;• reducerea masei de deseuri de depozitat, in special a volumului;• folosirea valorii calorifice a deseurilor reziduale in vederea protejarii resurselor de energie;• transferarea deseurilor reziduale in materii prime secundare in vederea protejarii celorlalte resurse materiale.

Punctele de mai sus sunt enumerate in functie de prioritatea lor in managementul deseurilor. O instalatie de tratare a deseurilor reziduale optima trebuie sa indeplineasca cel putin primele trei puncte.

Pe langa criteriile enumerate mai sus se va mai tine cont si de urmatoarele aspecte:

• siguranta functionarii;• necesarul de investitii;• necesarul de spatiu;• cantitati prelucrate posibile respectiv viabile.

In cadrul pirolizei, deseurile organice se transforma prin intermediul descompunerii termice sub retinerea aerului in produse ce pot fi valorificate energetic datorita continutului mare de energie, respectiv depozitate in cantitati mult mai reduse.

Coincinerarea reprezinta valorificarea energetica a anumitor tipuri de deseuri in industrie, cum ar fi de exemplu, valorificarea anvelopelor uzate sau a combustibililor alternativi in cuptoare de ciment.

Deseurile ce pot fi tratate termic sunt deseurile municipale, namolul orasenesc, deseurile de productie periculoase si nepericuloase. Insa pentru fiecare tip de deseu exista niste caracteristici tehnice bine definite.

Incinerarea deseurilor

Incinerarea se poate aplica atat deseurilor municipale colectate in amestec cat si numai fractiei de deseuri

75

reziduale. Insa, compozitia deseurilor municipale este prepoderent biodegradabila, iar aceasta impiedica incinerarea deseurilor municipale fara alti combustibili, conducand la cresterea costurilor de incinerare pe tona de deseuri municipale. De aceea este indicata incinerarea deseurilor reziduale din deseurile municipale, deseurile reziduale reprezentand deseurile ramase dupa sortarea deseurilor reciclabile, respectiv deseurile ce nu mai pot fi reciclate material.

Pe langa deseurile reziduale sau municipale, incineratoarele pot accepta orice tipuri de deseuri. In functie de tipul deseurilor acceptate incineratoarele sunt proiectate special. Pentru deseurile periculoase, incineratoarele trebuie sa atinga o temperatura de ardere mult mai ridicata decat in cazul incinerarii deseurilor nepericuloase.

Structura de principiu si modalitatea de functionare a unei instalatii de incinerare a deseurilor este explicata in baza catorva componente si agregate ale instalatiei.

Acestea sunt oferite de numerosi producatori, fiecare executie diferind corespunzator. Insa derularea principiala a incinerarii si fluxul materialelor difera de la o instalatie la alta, iar pentru diversi producatori, numai in mica masura. O instalatie de incinerare a deseurilor consta din urmatoarele domenii de functionare, expuse in continuare:

• preluarea deseurilor;• stocarea temporara, pretratarea (daca este necesara);• alimentarea in unitatea de incinerare;• eliminarea si tratarea cenusei reziduale;• tratarea si valorificarea emisiilor.

76

Figura 1. Schema de functionare a unui incinerator

Preluarea deseurilor La preluarea deseurilor are loc mai intai o cantarire in vederea stabilirii cantitatii de deseuri livrate. Anumite deseuri pot fi indreptate catre locuri de descarcare prestabilite, in functie de tipul de deseu, respectiv catre o pretratare inainte de a fi incinerate. De asemenea, este necesar un control vizual pentru fiecare autovehicul cantarit. In cazul primirii unor deseuri noi sau in cazul unor suspiciuni este indicata realizarea unor teste in laborator pentru: continut de metale grele, pH, pietre de calcinare, putere calorica, punct de aprindere, clor, sulf si altele.

Cantarirea vehiculelor se poate face mecanic sau electromecanic. Sistemele electromecanice s-au impus deoarece inlesnesc o transpunere simpla a valorilor masurate. Pentru vehiculele ce livreaza des deseuri li se pot elibera cartele magnetice, unde sunt salvate greutatea vehiculului gol (in cazul utilajelor cu suprastructura fixa), numarul de inmatriculare si datele privind destinatarul facturii.

Pentru stabilirea cantitatii de deseuri livrate de catre vehiculele ce nu detin o astfel de cartela, mai trebuie efectuata inca o cantarire dupa descarcare.

In cazul vehiculelor particulare care livreaza deseuri sau a vehiculelor cu containere de schimb este mereu necesar un al doilea procedeu de cantarire in vederea stabilirii cantitatii de deseuri livrate.

77

Zona de descarcare a deseurilor trebuie sa asigure posibilitatea descarcarii oricaror tipuri de masini de colectare sau transport a deseurilor. Un incinerator poate accepta diferite tipuri de deseuri pentru incinerare, de la deseuri solide la deseuri semilichide si chiar lichide. De aceea, in functie de tipurile de deseuri acceptate zona de descarcare trebuie sa prevada toate accesoriile necesare descarcarii acestor deseuri

Figura 2. Vedere zona de descarcare a deseurilor la incinerator

Figura 3. Exemplu de rampa de descarcare a uleiului uzat

78

Stocarea temporara, prelucrarea Pentru deseurile livrate trebuie sa existe un loc de stocare temporara, deoarece livrarea deseurilor are loc discontinuu, iar alimentarea unei instalatii de incinerare a deseurilor trebuie sa fie continua.

Buncarul de deseuri serveste pe de o parte drept tampon pentru cantitatea de deseuri, iar pe de alta parte aici pot fi detectate materialele neadecvate pentru incinerare si sortate, sau pot fi indrumate catre o pretratare. In plus, in buncar are loc o omogenizare a deseurilor.

Prelucrarea deseurilor municipale se poate realiza prin intermediul sortarii, astfel deseurile ce nu ard (materialele neadecvate incinerarii, cum ar fi materialele inerte, metalele feroase si neferoase) sunt eliminate, astfel incat functionarea instalatiei sa nu poata fi intrerupta, iar componentele voluminoase incinerabile trebuie maruntite inaintea incinerarii. Maruntireadeseurilor voluminoase inseamna o reducere de volum si astfel o mai buna folosire a spatiului disponibil din buncar si o incinerare mai eficienta a acestor deseuri. Daca in palnia de alimentare a unitatii de incinerare trec deseuri voluminoase nemaruntite , se poate ajunge la formarea unor dopuri si la nefunctionarea instalatiei.

Figura 4. Exemplu de dispozitiv de maruntire a deseurilor voluminoase, chiar in rampa de descarcare

La maruntirea deseurilor voluminoase se pot utiliza mori cu ciocane sau mori de taiere, care pot fi prevazute la

79

nevoie cu instalatii de aspirare.

Maruntirea poate avea loc intr-o zona a buncarului rezervata in acest scop sau chiar inaintea intrarii deseurilor in buncar. Aici pot fi tratate pe de o parte materialele care trebuie excluse din deseurile municipale, pe de alta se pot sorta deseurile declarate ca fiind voluminoase la preluare. Capacitatea de prelucrare a instalatiei de maruntire va fi adaptata cantitatii de deseuri voluminoase receptionate anual.

In hala de descarcare si in buncarul de deseuri trebuie mentinuta o presiune mai joasa comparativ cu zona invecinata, pentru a evita imprastierea emisiilor si a prafului. Aerul aspirat ori se incinereaza ori se dezodorizeaza printr-un filtru biologic.

Alimentarea in camera de incinerare Palniile de umplere sunt de regula astfel gradate, incat sa asigure o functionare continua prin preluarea capacitatii de productie pe ora a unitatii de incinerare. Deseurile din palnia de umplere ajung printr-un put de umplere in instalatia de alimentar.

Vedere palnie si put de alimentare cu deseuri a camerei de incinerare

Figura 5. Vedere palnie si put de alimentare cu deseuri a camerei de incinerare

Putul de umplere este prevazut cu o clapeta ce inchide palnia de umplere, pentru a evita palpairea flacarii din camera de incinerare. Instalatiile de alimentare sunt supuse unei presiuni mecanice puternice prin transportul

80

de deseuri si unei presiuni termice prin alinierea directa la gratarul de incinerare.

Incinerarea propiu-zisa Pentru incinerarea deseurilor se folosesc, de regula, instalatiile de ardere cu gratar si instalatiile cu cuptor rotativ.

Procesul de incinerare la instalatiile cu gratar Indiferent de sistemul cu gratar folosit, structura de baza a cuptorului este caracterizata de un gratar de ardere la baza, peretii camerei de ardere si in partea superioara un plafon. Gratarul poate fi orizontal sau putin inclinat. In cazul gratarului inclinat cea mai intalnita versiune este acea a cuptorului cu gratar cu actiune inversa. In ambele cazuri, barele gratarului sunt miscate continuu pentru a asigura arderea completa a deseurilor si transferul acestora in cuptor. Barele gratarului pot fi racite cu aer sau cu apa.

Figura 6. Vedere cuptor cu gratar

81

Figura 6. Alimentarea cu aer pentru o incinerare completa

Cuptorul este format din 5 zone de combustie. Acestea se observa in figura 7 si sunt descrise mai jos.

Figura 7. Schema cuptorului cu gratar

De asemenea, procedeul de incinerare se imparte in 5 faze, ce se intrepatrund in mare masura:• uscarea: in partea superioara a gratarului deseurile

se incalzesc pana la peste 100 0C prin intermediul iradierii cu caldura sau a convectiei, astfel avand loc indepartarea umezelii.

• degazarea: prin continuarea procesului de incalzire 82

pana la temperaturi de peste 250 0C se exclud materiile volatile. Acestea sunt in primul rand umezeala reziduala si gazele reziduale. Procesul de piroliza are loc la presiune atmosferica scazuta si la cresterea temperaturii..

• arderea completa: in cea de-a treia parte a gratarului se atinge temperatura de ardere completa a deseurilor.

• gazarea: numai o mica parte din deseurile arse sunt oxidate in procesul de piroliza. Cea mai mare parte a deseurilor se oxideaza in partea superioara a camerei de incinerare la 1000°C.

• post-combustia: pentru minimizarea gazelor reziduale ramase neincinerate si a CO din emisii exista mereu o camera de post-combustie.

Aici se adauga aer sau gaz rezidual desprafuit in vederea realizarii incinerarii complete. Timpul de pastrare in aceasta

zona este de minim 2 secunde la 850 0C.

Trecerea de la o faza la alta depinde de compozitia si valoarea calorica a deseurilor de incinerat.

Pentru pornirea instalatiei este necesara preincalzirea spatiului de ardere. In acest scop sunt instalate arzatoare ce functioneaza cu gaz, ulei, praf de carbune sau orice alt tip de combustibil, ce au rolul de a preincalzi camera de ardere si de a intretine flacara in cazul unei compozitii mai dificile a deseurilor. Cand camera de ardere a atins temperatura corespunzatoare, atunci deseurile pot fi aprinse cu ajutorul arzatoarelor de aprindere, instalate in camera de ardere.

Alimentarea cu aer se face atat prin barele gratarului de jos in sus (alimentarea primara), cat si cu ajutorul unor dispozitive suplimentare prevazute in camera de ardere (alimentarea secundara). Masurarea debitului de aer de combustie este adaptat la procesul de incinerare in timp si spatiu. Deoarece compozitia deseurilor varaiaza in limite largi si amestecarea inainte de incinerare nu asigura omogenizarea totala a deseurilor, miscarea gratarelor si masurarea aerului de combustie sunt mereu adaptate la situatia de functionare a

83

cuptorului.

Procesul de incinerare la instalatiile cu cuptor rotativ Cuptorul rotativ este intalnit in industria cimentului, de aici fiind preluat si pentru incinerarea deseurilor. In cazul incinerarii cu cuptor rotativ temperatura atinsa in camera de ardere este mult mai ridicata fata de incineratoarele cu gratar.

Figura 8. Vedere cuptor rotativ

84

Figura 9. Vedere schema principiului de functionare a unui cuptor rotativ

In functie de tipul instalatiei de alimentare, deseurile solide trebuie maruntite inainte de introducerea acestora in cuptor. In cazul deseurilor voluminoase, acestea intotdeauna trebuie maruntite inainte de incinerare pentru o ardere completa a acestor deseuri.

Datorita rotirii continue si inclinatiei usoare a cuptorului, transferul deseurilor dintr-un capat in altul a cuptorului este realizat usor. In functie de temperatura de ardere, dispozitivul de ardere a cenusei poate fi necesar sau nu. In cazul unor temperaturi de 1150 ºC cenusa este aglomerata, iar la temperaturi de 1300 ºC cenusa este topita si vitrifiata. De asemenea, cenusa de fund si cenusa recuperata din filtre pot fi reintroduse in cuptorul rotativ pentru aglomerare sau vitrifiere.

Deoarece temperaturiile de ardere intr-un cuptor rotativ sunt cu mult mai ridicate instalatiile secundare, cum ar fi camera de post-combustie, sau echipamentele de recuperare a energiei, trebuie proiectate pentru a rezista la astfel de temperaturi ridicate.

Indiferent de cuptorul ales pentru incinerarea deseurilor, urmatoarele trepte intalnite in procesul de incinerare a deseurilor, cum ar fi eliminarea cenusei,

85

tratarea emisiilor, recuperarea energiei, etc. sunt asemanatoare.

Tratarea, respectiv eliminarea cenusei reziduale Cenusa reziduala rezulta in urma incinerarii. Ea consta in principal din material neincinerabil cum ar fi silicati nedizolvabili in apa, oxizi de aluminiu si fier.

Cenusa reziduala pura contine, in general, urmatoarele• 3 – 5 % material neincinerat,• 7 – 10 % metale feroase si neferoase,• 5 – 7 % granule mari,• 80 – 83 % granule fine.

La incinerarea deseurilor apar diverse reziduuri solide si lichide.

Cenusa reziduala se elimina la capatul gratarului de incinerare si trebuie transportata. Cele mai importante cerinte de la aceasta instalatie de eliminare sunt evitarea dopurilor la eliminarea cenusei reziduale precum si impiedicarea infiltrarii de aer fals. In acest scop sunt oferite mai multe sisteme de eliminare a cenusei reziduale, dependente in parte de sistemul de tevi folosit. Eliminarea prin gratar are loc exclusiv prin intermediul fortei gravitationale in puturi de cadere, ce duc direct la instalatiile de eliminare a cenusei reziduale.

86

Figura 10. Exemple de instalatii de eliminare a cenusii cu apa

Problema principala la eliminarea prin gratar consta in temperatura ridicata a cenusei reziduale, ce poate fi intre

600 – 900 0C. Printr-un surplus de aer prea scazut se poate atinge punctul de inmuiere a cenusei reziduale (950 – 1000 0C), astfel putandu-se transforma intr-o stare pastoasa. Stingerea cenusei reziduale se poate face prin sisteme cu apa.

Figura 11. Vedere schema dispozitiv de eliminare a cenusii

Metodele de tratare ale cenusei reziduale depind de componenta deseurilor incinerate, de legislatia in vigoare si posibilitatile economice.

Principalele metode de tratare a cenusei reziduale sunt:• imbatranirea cenusei reziduale• separarea materialului fin• vitrificare.

87

Figura 12. Vedere cenusa de fund

Utilizarile ulterioare ale cenusei reziduale tratate pot fi: material de umplutura pentru constructii de baraje, de drumuri, de pereti de protectie, etc. Cenusa nu poate fi utilizata in umplerea zonelor cu o panza freatica bogata. Tratarea si valorificarea altor emisii Deseurile fac parte din resursele energetice secundare combustibile. Resursele energetice secundare reprezinta cantitatile de energie sub toate formele care contin inca un potential energetic ce poate fi utilizat in trei directii: termica, electroenergetica si combinata.Recuperarea sub aspect termic are loc prin utilizarea aburului sau a apei calde obtinute in instalatiile recuperatoare de caldura pentru alimentarea cu caldura a proceselor:

• tehnologice;• de incalzire;• ventilatie;

• climatizare;• alimentarea cu apa calda menajera a consumatorilor urbani.

Absolut necesara este racirea fumului rezultat in urma

incinerarii deseurilor menajere de la 1000 –1200 0C pana la

200 – 300 0C, aceasta reducere a temperaturii este necesara si din motive tehnice procedurale, deoarece procedeele de purificare a fumului necesita temperaturi sub

350 0C. Racirea fumului provenit de la incinerarea deseurilor are loc de obicei indirect, adica prin schimbatoare de caldura recuperative aer-apa respectiv abur.

88

Drept instalatie de transfer al caldurii serveste un cazan, in care caldura fumului (energie cinetica = energie a caldurii) se transfera intr-un purtator de caldura adecvat (abur sau apa).

Cantitatea de energie recuperata este data de produsul dintre masa deseurilor tratate, puterea calorica inferioara a acestora si randamentul termic al ansamblului cuptor incinerare si cazan recuperator.

O alta particularitate la incinerarea deseurilor consta in transportul mare de praf a fumului ce trebuie racit. Pentru evitarea impuritatilor de fum la cazan, ce pot conduce la acumulari ce minimizeaza durata de transport, sunt necesare o serie de masuri.

Valoarea calorica viitoare a deseurilor va fi probabil mai mare decat cea de azi. Acest fapt este dovedit de cercetari ce determina influenta diverselor cote de reciclare asupra valorii calorice a deseurilor reziduale.

Urmatoarele valori pentru obtinerea energiei din incinerarea deseurilor stau la baza datelor de pornire medii pentru instalatiile moderne de incinerare a deseurilor:

• valoarea calorica inferioara a deseurilor (Hu): 9,5 – 10 MJ/kg,• randamentul de producere a aburului: 65 – 76 %,• producerea de abur pe tona de deseuri: 1,9 – 2,4 tone,• producerea de curent electric pe tona de deseuri, folosindu-se randamentele pentru producerea aburului si pentru curent la functionarea in condens: 350 – 400 kWh.

Folosirea caldurii de incinerare pentru producerea de abur este categoric influentata de imprejurimi. In instalatii mai mari se produce in principal abur de calitate relativ

ridicata (40 bar, 400 0C) in vederea producerii de curent, partial combinata cu incalzirea la distanta.

In instalatii mai mici se produce in principal abur cu

parametri mai scazuti (15 – 20 bar, 200 – 250 0C), ce se 89

foloseste direct in scopuri de incalzire sau in domeniul industrial sub forma de caldura de proces.

Ca aspect energetic este interesanta incinerarea namolurilor din statiile de epurare. Aceasta combinatie are sens in special sub aspectul unei folosiri asigurate de caldura, deoarece conditionarea, asanarea si uscarea namolului necesita o alimentare ridicata cu energie la un nivel scazut.

Epurarea gazelor reziduale Dupa arderea completa, epurarea gazelor reziduale este cea mai importanta posibilitate de a controla nivelul emisiilor evacuate din incinerator.

Pentru separarea substantelor din gazele reziduale evacuate din camerele de ardere a incineratorului sau de la boiler, pot fi utilizate mai multe procedee, pentru alegerea si proiectarea carora trebuie luate in considerare urmatoarele elemente:

• substantele poluante specifice din gazele reziduale;• tipul, volumul si schimbarile continutului gazelor reziduale;• concentratiile maxime admisbile ale poluantilor in gazele epurate;• evitarea, minimizarea si epurarea apelor uzate evacuate din instalatii;• probleme in functionare (coroziune, uzura, murdarirea instalatiilor);• temperatura gazelor la evacuarea din cosul de dispersie;• evitarea, recuperarea si depozitarea reziduurilor;• disponibilitati de suprafete pentru depozitarea reziduurilor.

Materialele nocive apar in forma gazoasa sau sub forma de particule de impuritati. La purificarea fumului se efectueaza mai intai o eliminare a materialelor sub forma de particule, iar apoi o indepartare a impuritatilor gazoase.

Instalatiile moderne de purificare a fumului vor indeparta materialele nocive din fum pe cat posibil cantitativ. De aceea ele sunt structurate in mai multe etape si necesita un mare efort financiar. Eliminarea prafului, adica indepartarea impuritatilor sub forma de particule, se efectueaza inaintea spalarii fumului, pentru a nu solicita acest din urma procedeu.

90

Aparatura de urmarire a instalatiilor este necesara pentru monitorizarea exploatarii corecte a arderii, procedurii de abur si nivelului de epurare a gazelor reziduale si pentru prevenirea aparitiei de situatii neprevazute in functionare. Nivelul de monitorizare si urmarire a acesteia depinde de tipul de deseu incinerat si de cerintele legale.

Dupa alegerea aparaturii si a punctelor de amplasare a aparaturii trebuie acordata atentie reproductibilitatii adecvate si fiabilitatii functionale necesare a aparaturii.

Piroliza si gazarea deseurilor

Piroliza este cunoscuta din tehnica procedurala industriala. In ceea ce priveste tratarea deseurilor s-au dorit printre altele urmatoarele avantaje ale pirolizei:

• procedee necomplicate, care sa poata functiona si cu cantitati mici de prelucrare de pana la 10 tona/h;• posibilitatea recuperarii energiei si materiei prime;• posibilitatea de depozitare a produselor valorificabile in mod energetic;• flexibilitate fata de diversele si schimbatoarele componente ale deseurilor;• evitarea in mare masura a impactului asupra mediului.

Cu ajutorul pirolizei deseurilor s-a urmarit un scop asemanator cu cel al incinerarii. Volumul deseurilor se reduce considerabil si se transforma intr-o forma ce face posibila o depozitare fara impact semnificativ asupra imprejurimilor.

La o incinerare conventionala, procesele de uscare, degazare, gazare si incinerare au loc intr- o singura camera. La piroliza, unele dintre aceste procese partiale pot fi executate in reactori separati, astfel incat degazarea si gazarea sa devina procedee de tratare a deseurilor de sine statatoare.

Piroliza ca instalatie de tratare a deseurilor nu s-a putut impune in fata incinerarii deseurilor, din cauza diverselor probleme si a redusei disponibilitati.

Insa se are in vedere utilizarea pirolizei in combinatie cu

91

incinerarea la temperaturi inalte. Aici, gazele pirolitice obtinute se vor folosi intr-o a doua etapa procedurala la incinerarea si vitrifierea cocsului pirolitic.

Degazarea Degazarea sau piroliza reprezinta descompunerea termica a materialului organic, eliminandu-se compusi, cum ar fi oxigenul, aerul, CO2, aburul etc. In intervalele de

temperatura intre 150 – 900 0C se elimina materii volatile, iar compusi de carbohidrati se descompun. Prin transformarea pirolitica a deseurilor iau nastere diverse produse dependente de componenta materialului initial, de parametrii de functionare ai instalatiei, de conditiile de incalzire ale temperaturii de degazare si de durata reactiei. Urmatoarele produse finite pot aparea:

• combustibil respectiv, materii prime sub forma de asfalt, ulei, gaze de ardere,• apa de condens cu impuritatile dizolvate in ea,• reziduuri cum ar fi cocs, metale, sticla, nisip etc.

Pentru unele produse provenite din piroliza exista o piata limitata. In special uleiurile provenite din degazarea anvelopelor uzate se pot folosi drept materie prima in industria chimica sau petroliera.

Conditia este insa ca instalatia pirolitica sa se afle in apropierea instalatiei prelucratoare de ulei. Acelasi lucru este valabil si pentru gazul pirolitic, ce trebuie utilizat partial la incalzirea propriului proces de piroliza.

Gazarea Gazarea se refera la conversia la temperaturi inalte a materialelor cu continut de carbon in combustibil gazos.

Gazarea difera de piroliza prin faptul ca se adauga gaz reactiv, ce transforma reziduurile carbonizate in alte produse gazoase. Gazarea, la fel ca si piroliza, este un procedeu de sine statator, insa si un proces partial al incinerarii. Produsele ivite ca urmare a gazarii sunt, in functie de solutia gazanta, gaz slab, aburi, etc.

Energia necesara reactiei pentru procesul de gazare se produce prin incinerarea partiala a materialului organic in interiorul reactorului. Procedeele executate la

92

temperatura inalta in intervalul de temperatura

intre 800 – 1100 0C livreaza cea mai mare cantitate de gaz, care este insa cu o valoare calorica scazuta.

Este de dorit o valorificare imediata a gazelor intr-o camera de ardere ulterioara, deoarece astfel se poate valorifica si caldura. Gazul de generator prezinta o valoare calorica mai scazuta decat gazul pirolitic, insa comparativ cu volumul deseurilor intrate in proces, rezulta un volum de gaz mai mare decat la piroliza.

Reziduurile solide din procesul de gazare sunt similare celor provenite din incinerare, ele prezinta un continut ridicat de cenusa si unul scazut de carbon.

Apa reziduala provenita din piroliza Apa reziduala provenita din piroliza se compune din umiditatea deseurilor, apa de descompunere si apa de incinerare, mai putin apa care s-a consumat in timpul reactiei.

Apa reziduala provenita din piroliza paraseste reactorul sub forma de abur si apare dupa racirea gazului drept condensat. Apele reziduale cu continut organic mare, in special in cazul pirolizei deseurilor necesita o pretratare chimico-fizica, deoarece materialele nocive pot fi reduse in instalatii de epurare biologice numai partial. O alta posibilitate a evitarii materialelor nocive in apele reziduale este descompunerea termica a gazelor de ardere mocnita.

Coincinerarea deseurilor

De cand deseurile si combustibilii alternativi produsi din acestea prin diferite metode de tratare au fost acceptati ca surse de energie, sunt folositi tot mai mult ca inlocuitori in procesele industriale, in principal, in centralele electrice, fabricile de ciment si otelarii.

Deseurile municipale nu sunt, de regula, considerate materia prima pentru sistemele industriale de ardere si sunt folosite numai in calitate de combustibili alternativi. In schimb, datorita densitatii lor precum si proprietatilor lor chimice si fizice, un mare numar de deseuri de productie

93

sunt folosite in sistemele de ardere industriala. Folosirea deseurilor in sistemele de ardere industriala se numeste coincinerare.

Avantajele coincinerarii:• reducerea cantitatii de deseuri depozitate;• valorificarea energetica a deseurilor acolo unde valorificarea materiala nu este posibila;• conservarea resurselor de materii prime necesare pentru producerea energiei.

Coincinerarea in centralele electrice Centralele electrice ca uzine producatoare de electricitate sunt proiectate pentru folosirea eficienta a combustibililor conventionali. Insa ele pot fi adaptate si pentru utilizarea combustibililor alternativi.

Folosirea deseurilor si a combustibililor alternativi este limitata de urmatoarele elemente:• posibilitatile de stocare a acestora in centralele electrice;• cerintele de pretratare a deseurilor pentru a le

aduce intr-o forma utilizabila sistemelor de ardere particulare in instalatiile utilizate in centrale

• comportarea deseurilor pe durata procesului de combustie, respectiv reducerea procesului de combustie prin depunerea pe peretii cuptorului, aparitia coroziunii si influentarea sistemelor de epurare a gazelor reziduale.

Coincinerarea in cuptoare de ciment Un aspect esential in fabricarea cimentului il reprezinta producerea clincherului in cuptorul rotativ. Materia prima pentru producerea clincherului este uscata si incalzita pana la 1400 ºC si datorita reactiilor chimice ce au loc se formeaza clincherul de ciment. Indiferent de metoda de fabricare, obtinerea clincherului este un proces de conversie in care materialele folosite (combustibili si materii prime) sunt consumate sau integrate in produsul final.

Datorita temperaturilor inalte din cuptorul de ciment, continutul organic al combustibililor alternativi este distrus in totalitate. Cateva caracteristici ale procesului de fabricare a clincherului, in cazul utilizarii combustibililor

94

alternativi, ar fi:• prelungirea timpului de stationare a gazelor reziduale in cuptorul rotativ la temperaturi de peste 1200 ºC;• folosirea cenusei rezultate de la arderea combustibililor alternativi ca parte componenta a clincherului impreuna cu alte materiale;

• fixarea din punct de vedere chimic si mineralogic in clincher a elementelor aflate in concentratii foarte mici.

Caracteristicile combustibililor alternativi utilizati in fabricile de ciment trebuie stabilite clar, deoarece deseurile utilizate in producerea clincherului pot schimba concentratia anumitor elemente in produsul final.

Procedee de uscare a deseurilor

In cadrul procedeelor de uscare cea mai mare importanta a obtinut-o uscarea namolului. La alegerea procedeului este important daca namolul este puternic mirositor sau nu. In cazul namolului mirositor se recomanda utilizarea unui proces indirect de uscare, cum ar fi uscarea cu pat fluidizat cu recirculare de vapori. Aici apa transformata in abur poate fi condensata, iar mediul fluidizant (abur supraincalzit) este introdus in circuitul procedural. Mirosurile sunt astfel in mare parte excluse.

La uscarea cu transmitere, mediile de uscare cum ar fi gazele reziduale, aburul supraincalzit ori vapori sau aerul, se afla in contact direct cu namolul si preiau apa ce se evapora din acesta. La sistemele inchise cu abur supraincalzit, un condensator realizeaza condensarea aburului in exces. La sistemele deschise, gazele reziduale inca fierbinti parasesc uscatorul impreuna cu aburul.

La uscarea cu contact, caldura este condusa direct catre materialul de uscat. Namolul si mediul de incalzire sunt separate prin diferite tipuri de pereti.

95

Figura 13. Tipuri de tehnologii de uscare

In functie de alimentarea cu caldura se regasesc in principal urmatoarele tehnologii de uscare:

1. Uscarea cu contact:• uscator cu pelicula,• uscator cu disc,• uscator cu pat fluidizat.

2. Uscarea cu transmitere:• uscator cu cilindru rotativ,• uscator cu suspensii,• uscator cu etaje,• uscator cu banda.

96

La uscarea namolului din statiile de epurare rezulta si alte substante volatile.

Gazele ce nu pot fi condensate, pot fi dezodorizate prin coincinerare in generatorul de caldura.

Aceste uscatoare au rol de a reduce umiditatea din namolul orasenesc intr-un timp scurt, in vederea valorificarii materiale a acestuia in agricultura ca ingrasamant sau in vederea valorificarii energetice a acestuia in incineratoare, centrale electrice, cuptoare de ciment, etc.

Figura 14. Vedere interior uscator cu cilindru rotativ

97

Figura 15. Vedere schema uscator cu etaje

98

CAPITOLUL III

Instalatia de producere a biogazului

3.1. Programul de implementare a tehnologiilor de

producere a biogazului

Folositi - biomasa:

GENERARE gaze combustibile pe cale biologica - BIOG AZ (80% - metan si 20% - dioxid de carbon) din Dejectii de animale, eventual in amestec cu G unoaie menajere sau namoluri organice in cadrul FERMELOR crescatoare de animale / complexe agro-alimentare sau Platforme ecologice (in plus si cu reziduri vegetale, resturi alimentare): Reziduurile umede, intr-o incinta inchisa (numita fermantator), fara lumina si oxigen molecular, cu mediu bogat in carbon, in special celuloza, sunt descompuse de cateva specii de Bacterii (sa traiasca, trimise de Cel de Sus). Amestecul gazos obtinut constituie BIOG AZUL, adica component al combustibilului denumit BIOMASA, care in 2015 in Europa va furniza 30% din energie! Rezidurile organice, dupa evacuarea din fermentator, se pot folosi ca ingrasamant. Inclusiv ecologizare zona si management mediu: reducere mirosuri, fara poluare ape de suprafata/panza freatica si terenuri sau distrugere de germeni patogeni (cu reducere boli animale sau oameni).Continut mediu de energie - 21200 Btu/mc - 28250 Btu/ mc, adica suficient pentru:

99

Sistem Instalatii cu combustibil biogaz

Eficienta energetica

Generare de electricitate

1. Motor cu ardere interna - a. 200KW panab. 10MW, cuplat cu generator electric

2. Energie electrica cu producere si utilizare caldura, adica abur si apa fierbinte (din gazele de ardere si sistemul de racire al motorului)

1. in cazul:a.-25% si b.-38%

2. in jur de 80-85%(cu turbine cu gaz sau abur si boilere)

Combustibil in transporturi cu vehicole grele sau usoare

Tehnica - din biogaz se elimina dioxidul de carbon, hidrogenul sulfurat si apa, si apoi este comprimat(idem cu alim. cu gaz natural modificat). Motorul este modificat constructiv

Economii de 40-50%

100

Producere caldura Echipament ce utilizeaza propan sau gaze naturale

Raport la cresterile de preturi ale combustibililor gazosi

Racire –refrigerare Ferme de vaci - racirea laptelui

Economii energetice de 15-30%

Incalzire spatii Circuit termic pentru incalzire SERE

Dioxidul de carbon din arderea biogazului - contribuie la dezvoltarea plantelor

FISE tehnice ale unor instalatii de producere a biogazului prin fermentare anaeroba

Tara Descriere Performante/avantaje

Romania cu1. Statii de epurare ape uzate -

1964-

1990

Iasi - deseuri si namoluri organice; 2000mc biogaz/zi

Bacau, Sobozia, Roman, Sibiu, Timis, Oradea, Suceava -

85.000 mc. biogaz/zi

UP Buc -Fac Biotehnica

2. Dejectii animale - 1973-1979/1985

Iasi, Peris, Giurgiu, Pecinega-8000/Avrig, Roman – cap.mare

Ipscaia; IPolitehnica Iasi3. Fermentator - capac. mici a.5-15

mc/b.medii - 25-50/

c.mare - 400/580/2x 750

a. Prototip - colectivitati mici;gospodarii rurale - 3 mc gaz

inTeleorman;

b. caldura proprie;c. dejectii la 5000 porci - Peris -

combustibil pt motoarele electrice

proprii/schimb.caldura/Adunatii Cop-154 t comb. conventional -

centrala termica; Roman - autonomie energetica de 80%

1. Comp. Franz Eisele - capacit. f 2,25MW electrici (d.c 92% spre

vanzare); 3,15 MW termici

101

Ungariamare;

7 mil E2. Balytobin - capac.mica;

dejectii/resturi alim.

(80%-disponibili)

600 mc/zi; boiler de 200kW; generator (echivalent a 50 mii

litrii comb. lichid)

SUA 1. Crawford - capac.medie/3000 porci

1.1500-13000mc/zi biogas

2. fara mirosuri; produce apa calda

China Nivel familial /rural Preparare hrana si iluminat pt. familii de 5-6 persoane

Irlanda Balytobin - 600 mc/zi

Boiler pt reteaua locala de termoficare/generator electric

echiv.55mii l gazolina

Polonia Pomerania Statie de 5 MW - ape reziduale si ferme

Germania 1990-200 instalatii - 200-1200 kW Se primesc subventii pt producere de energie

Danemarca 18 uzine Deseuri din ferme, industrie si rampi de gunoi

De unde materie prima:

1. agricult ura - ierburi diferite; lucerna; frunze de copaci; paie de grau intregi; paie de grau tocate la 0,2 cm - deci partea biodegradabila a produselor

2. industria agro-alimentara - frunze sfecla de zahar; frunze sfecla furajera; lujeri de tomate tocati; drojdie de la distilerii - deci deseuri si reziduuri

3. zootehnie - dejectii de porcine, bovine, ovine, cai, gaini ouatoare sau rate - deci substante vegetale si animale

4. platforme ecologice-sunt de toate- deseuri industriale si urbane;

102

103

Biogaz

3.2.Instalatii de producere si

valorificare a

biogazului

Instalatii pentru producere a biogazului

Conceptia desavârsita si materialele de calitate superioara asigurafunctionarea fara probleme pe întreaga durata de viata

Bloc de cogenerare – CHP-tip container sau tip monobloc

Fie ca este vorba de cresterea productivitatii recoltelor agricole sau de reducerea cheltuielilor financiare comunale, producerea energiilor alternative poate aduce o contributie esentiala în domeniul energetic.Instalatiile de producere si valorifi care a biogazului prezinta în plus avantajul ca, în cazul alimentarii continue cu substraturi, furnizeaza energie electrica la putere relativ constanta – avantaj care va juca un rol tot mai important în discutiile despre energie, în viitor.Rentabilitatea functionarii unei instalatii de biogaz depinde în mod decisiv de durata de viata si de fi abilitatea ei.Cu instalatia noastra testata practic în nenumarate cazuri si perfectionata, nu va asumati niciun risc. Prin utilizarea materialelor de calitate superioara, activitatile de întretinere si de revizie sunt reduse la minim, astfel încật instalatiile ating în mod uzual perioade lungi de exploatare cu un grad de utilizare efectiva de 90%.Pentru consultanta, proiectare si livrare, puteti conta pe asistenta individuala si personala din partea reprezentantilor fi rmei.

De la biomasa la biogaz : Unitate de fermentare + agitatoare

Temperatura constanta si omogenizare corecta pentru rezultate excelente: schimbatoarele de caldura cu tevi din otel inoxidabil “by Lüthe”

si agitatoarele Lüthe-Power-Mix

Unitatile de fermentare sunt dotate cu agitatoare submersibile capsulate,

fi abile, corespunzator cerintelor ridicate.În unitatea de fermentare din otel inoxidabil se deruleaza procese biologice, de la descompunerea materiei prime pâna la formarea biogazului. Calitatea fara compromis a firmei Lüthe în productia acestei unitati de fermentare este o certitudine si garanteaza o durata de functionare îndelungata. Compozitia foarte agresiva a gazelor produse poate ataca multe materiale – dar nu si un recipient din otel inoxidabil fabricat de Lüthe! Bineînteles ca unitatea de fermentare este dotata cu scari de acces, platforme cu grilaj, toate conform normelor de siguranta si prescriptiilor în vigoare. Cupola de gaz este compusa din doua membrane speciale, rezistente la radiatii ultraviolete. Membrana exterioara ,afl ata sub o presiune de cca. 3 mBar, se mentine în forma cu ajutorul unei suflante (cu puterea de cca.90 W). Membrana interioara preia volumul variabil de gaz acumulat. Pe suportul central, sunt fi xate centuri de siguranta de cea mai buna calitate care formeaza o suprafata de sprijin pentru membrana interioara cu volum variabil.

Expluatarea sigura ,fiabila a instalatiei de biogaz

Inima si creierul instalatiei de biogaz: Unitatea de comanda centrala, cu display

Efi cienta economica a unei instalatii de bio- gaz depinde în mod decisiv de calitatea programului de comanda a procesului. Din acest motiv, Lüthe livreaza unitatile de co- manda cu Know-How-ul necesar, pentru toate instalatiile de biogaz, începând de la cele mai mici pâna la cele mai mari.Toti parametrii de intrare importanti, cum ar fi tipul substraturilor, cantitatile de dozare zil- nice si orele de alimentare pot fi preselectati. Nivelul de umplere pe zone este suprave- gheat si monitorizat în mod automat, pompe- le si agitatoarele sunt comandate automat, reducându-se astfel costurile exploatarii.

Toate datele controlate de calculator în tim- pul exploatarii, pot fi vizualizate pe un dis- play si tiparite. Aceasta usureaza controlul si supravegherea procesului, permite sesi- zarea din timp a unor defi ciente, astfel încât pot fi luate din timp masuri preventive.

Alte caracteristici de performanta:• Supravegherea calitatii gazului• Transmiterea la distanta a datelor,

sesiza- rea automata a problemelor tehnologice si semnalizarea lor pe mobil.

• Înregistrarea si vizualizarea datelor cogeneratorului - CHP

Supravegherea si comanda instalatiei de biogaz seefectueaza comod prin intermediul display-ului «Touchscreen»

Toate starile functionale pot fi facute vizibile printr-o simpla

atingere cu degetul a ecranului

Rezultatul cogenerii: Curent electric si Caldura

Capacitatile de productie mari asigura disponibilitati de livrare permanente

Bloc cogenerare în container – com- pact, izolatie fonica si instalare rapidaUnitate instalata pe suport metalic, premontata, pentru utilizare în hale de masini

Fabricarea unitatilor de cogenerare a com- pletat gama de fabricatie a firmei Lüthe. Mo- toarele de calitate superioara în domeniul de putere de la 110 kW pậna la peste 1000 kW reprezinta produse standard. Se poate ale- ge livrarea în container sau montajul la fata locului într-o hala de masini.Unitatea de cogenerare, premontata într-un container cu izolatie fonica, se livreaza pen- tru instalarea în exteriorul cladirilor. Caldura provenita din racirea motorului cu ardere in- terna, cât si caldura gazelor arse este re- cuperata printr-un schimbator de caldura si folosita în instalatie sau pusa la dispozitie benefi ciarului. Caldura neconsumata este evacuata în atmosfera de un radiator supli- mentar montat pe container.Motorul cu ardere interna se amplaseaza pe amortizoare, deasupra unei vane mari de ulei. Vana de ulei preia o rezerva suplimen- tara de ulei, astfel încật pot fi realizate inter- vale mari de timp între schimburile de ulei. Producerea de curent electric este realiza- ta printr-un generator sincron. Datorita mo- dulului de excitare a generatorului sincron, instalatia poate produce energie electrica chiar daca nu este bransata la retea. (Mod de functionare insular.) Optional, instalatia se poate livra ca grup electrogen de avarie.

Sistemul de alimentare a instalatiei

Sistemele de alimentare cu substraturi soli- de ale firmei Lüthe se bazeaza, în general, pe principiul mixarii cu cutite si snecuri, fo- losit la FNC-uri. Motoarele controlate si su- pravegheate electronic garanteaza functio- narea fara probleme a alimentarii unitatilor de fermentare.• Oferim instalatii de alimentare cu substra- turi solide pentru un volum de 14÷120 m³• Transportoare cu snec din otel inox în tub cu diametrul de 300 mm

Acest sistem de alimentare, cu cantarire automata a substratului, se evidentiaza prin universalitatea lui privind materialele pe care le poate transporta.Sistemul a fost testat de-a lungul anilor si re- prezinta un produs de cea mai buna calitate al fi rmei Lüthe.

Transportarea sigura fara înfundare: Depinde de pasul corespunzator al snecului!

Accesorii necesare

recveProces controlat de calculator

Indiferent daca se urmareste creterea gradulu de automatizare, monitorizarea unor parametri de functionare sau rezolvarea unei probleme speciale: Accesoriile asigura adaptarea instalatiei în mod optim la solicita- rile benefi ciarului.

Convertor de frecventa

Valva electrica Supraveghere pH Debitmeru

Inregistrator de tempratura pe baza de hartie

Senzori de presiune Senzori de temperature

Separator

Dozator de aer

Instalatii de exploatare

Puncte de lucru în Germania

3.3. Studiu de caz: BIOGAZ NORD AG

BIOGAZ NORD AG este un mediu cuprinzator careopereaza international, dar o companie independenta de mediu, tehnologie si constructii, specializata in design-ul, crearea, construirea,si exploatarea plantelor pentru producerea biogazului tratamentul diferitelor pierderi organice si de apa.

BIOGAZ NORD AG

BIOGAZ NORD a proiectat, creat si construit mai mult de 150 de plante pentru prelucrarea biogazului pentru pierderile de apa agricole /industriale sau aplicatii mixte (co-fermentare-incluzand distilare, mancare, grasime,piederi de panificatie, plantatie, plante cu biogas din Germania, SUA, Belarus, Italia, Spania, Tailanda si Cuba sunt in continuare, in procedura de aprobare sau in stadiul de creare.

3.3.1. Instalatii de producere a biogazului destinate pietei de desfacere din America Latina

• 150 t/d pierdere organica

• 1,6 MW capacitate electrica industrial

• Invest.:aprox.5 miliarde €

• incasarile asteptate prin vanzarea electricitatii produse 1.300.000 €/a

• incasarile asteptate prin vanzarea energiei termale produse:200.000 /a

• incasarile asteptate prin vanzarea CER-ului generat: aproape250.000€/a

(10 €/CER)

3.3.2.Instalatii de producerea biogazului destinate industrie de zahar din Caraibe

• 16000 t/a pierdere organica

• 300.000 m3/a pierdere organic de apa

• Cantitatea de metan asteptata: 5.300.000m3/a

• Invest aproximativ 2,7 miliarde €

• Veniturile asteptat in urma inlocuirii uleiului fosil cu biogazul produs: 1.500.000 €/a

• Veniturile asteptate prin vanzarea CER-ului general aproximativ 500.000 €( 10 €/CER).

3.4. Prezentarea instalatiei de producere a biogazului la scoala Padae

3.4.1.Introducere

3.4.1.1. Fundal

Ca patre a aprobarii Programului de dezvoltare a Natiunilor Unite (UNOP), echipa BGET a fost insarcinata sa instaleze un biodigestor (BD)la scoala Padae,in Padae,provincial Tak si in Tailanda.Padae este un sat Thai-Karen situate la apoximativ 20 km de Mae Sot si de provincial Tak .Functia BD-ului este sa produca gaz metan,cunoscut ca si biogas,in bucataria scolii Padae folosit pentru prepararea cinei pentru aproximativ 200 de student prezendti la scoala .Aceasta este alimentat cu combustibil prin dejectii de animale si alte material biodegenerabile,iar ca bioprodus produce o bogata fertilizare cu nitrogen.

Prtile implicate sunt:

• De la BGET 4 amngajati si un muncitor

• De la programul de studii al enrgiei (ESP),localizat la tabara ESP,2 profesori si 4 studenti

• Muncitorii Burmese-Karen ai scolii

• Diversi adminitratori si profesori ai scolii Padae

• Reprezentanti Padae

3.4.1.2.Scopul

Scopul acestui raport se bazeaza exclusive pe construirea si design-ul BD-ului ,fiind realizat prin cateva intalniri preliminare cu administratorul scolii.Trainingurile BGET de laPadae sunt incluse intr-un raport separate.

3.4.2.Consideratiile preliminare si design-ul

3.4.2.1.Consultatii l scoala Padae

Odata cu capitolul UNDP a fost confirmat si scoala Padae a fost selectionata ca responsabila de construirea si sustinerea proiectului BD in aprilie 2007 ,echipa BGET a calatorit la scoala pentru a face cercetari .O suprafata de 7/7 metri a fostaleasa langa un tarc de porci,aproape Declan si la aproximativ 20 metri de bucatarii .Locul ales a fost ideal pentru ca era aproape de bucatarii, dejectia porcilor fiind folosita drept combustibil,si pentru ca poseda un robinet de apa in apropiere.O strctura nefolosita acoperea suprafata in acel moment cee ce, din disctiile informale cu un profesor,nu parea s fie o problema pentru a o distruge. Dupa prima vizita directorul BGET Salime Tavaranan si voluntarul Adrian Armoren au calatorit pana la scoala Padae cu un design propus.A fost propusa construirea a 2 conducte de plastic de 4 metri cubi una langa cealalta pentru biodigestor.O structura deschisa pentru protective era necesara pentru acest design si era inclusa .

BGET era nesigur folosind cimentul ca o alternative deoarece nici un zidar nu putea sa-si creeze design-ul.Directorul nu er multumit de indicatiile pentru construirea unui BD

deplastic si insist ape ciment,iar Salinee si Adrian au fost de accord pentru ca astfel va avea o calitate superioara si va fi mult mai dur .De asemena a fost decisa construirea unei structure diferite al eventualului design pentru scopuri estetice.

La urmatorul miting Salinee si Adrian au prezentat un desing preliminary administratorului scolii Padae pentru aprobare.Acesta a aprobat si a fost decis ca BGET sa fundeze constructia pe o structura din fier si ciment,dar fara a angaja personal in plus.De asemenea un document al drepturilor si responsabilitatilor a fost prezentat administratorilor in vederea semnarii pentru a sublinia clar responsabilitatile tuturor partilor implicate.Cateva vizite si mitinguri scurte cu administratorul scolii au avut loc in vederea punerii sub observatii a muncilor detalii si aorganizarii programului de lucru.

3.4.2.2.Deign-ul biodigestorului

Experienta in construirea BD-ului a fost limitata la Plolientilena BD instalata la Scoala Agricola in tabara prin februarie 2007.Dupa decizia construirii in ciment afost luata BGET a incercat diverse design-uri pentru acest tip.Multe dintre acestea au fost response bazandu-se pe faptul ca nici un zidar de la BGET nu le putea construi.De asemenea,BGET voia un proiect nemodificat in timpul constructiei,odata ce locatarii intelegeau si observau conceptul,ei urmau sa se apuce de lucru.Un design demonstrate era dorit pentru a fi sigur ca va functiona,deci un design de moment era convenabil. Planurile alcatuite de Geraldo Baron din Filipine erau considerate bune pentru nevoile,capacitatile si bugetul BD-ului Design-ul a castigat o confirmare deci BGET a devenit increzator si urma sa il duca la indeplinire.

Anumite modificari ale design-ului erau facute de BGET in conformitate cu nevoile,disponibilitatea de material si interpretarea planurilor .Desenele construcii BGET pot fi vazute in figura D.1.Cele mai valabile schimbari sunt:

• Construirea unui bazin de amestecare cu canal circular.Se credea ca acesta era un mod simplu si foarte folositor pentru ca permitea o amestecare usoara a dijectiilor de animale cu apa si era o mica sansa de pierdere a continutului intr-u-cat cineva trebuia sa toarne in canalul bazinului, aceasta nefiind astfel afectat.

• Rezistenta BD-ului.Aceasta era facuta deoarece blocurile de ciment adanci existente in Tailanda erau majoritatea de 7 metri adancime fata de cele de 10 metri din alte tari.Astfel se obtinea un numar egal de blocuri pe fiecare rand si se evita taierea blocurilor.

• Schimbarea locatiei canalului circular.Aceasta a fost facuta pentru bazinul de amestecare care era localizat in cel mai apropiat colt al tarcului de porci.

• Scaderea inaltimii zidului la borna de iesire a biogazului.Aceasta a fost facuta pentru a evita plasarea blocurilorpeste lemn, alaturand plasticul zidului de ciment pentru o reamplasare usoara si estetica.

Aceste schimbari au fost facute constant luandu-se in considerare modul in care acestea vor afecta performanta BD-ului si daca vor avea rezultate negative.BGET adecis ca aceste modificari sa fie acceptate si continuat design-ul.

3.4.3.Instalarea

Ziua 1

Instalarea a inceput la aproximativ 8 dimineata in pezenta membrilor BGET Adrian,Dtee,Kom si Salinee.Surat nu a fost prezent dar a venit in zilele urmatoare pana la final.Majoritatea structurii de protectii a fost

complete,exceptand acoperisul la care oa lucrat un resident al scolii Padae. Locatia bazinului principal al BD-ului a fost trasata,iar cu ajutorul a 4 membrii Burmese-Karen sapatul a ajuns pana la 1 metru pana la sfarsitul zilei. Datorita faptului ca structura era incomplete,Dtee si Karen au fost constransti sa ajute la terminarea ei,luand muncitorii de la sapat.S-a stability de comun accord cu scoala ca structura va fi complete pana la inceputul construirii BD-ului,dar acest lucru nu s-a intamplat.De asemenea nu s-a acordat nici un ajutor local asa cum a fost mentionat .Studentii ESP nu au fost prezenti intr-u-cat detaliile finale pentru obtinerea promisiunii de a parasi tabara au fost solutionate.

Figura 3.1. Extinderea sapatului din prima zi.

Ziua 2

Sapatul a continuat cu cel mai bun reprezentnt de echipa al locuitorilor din Padae.Aproximativ 8 oameni au venit sa ajute. S-a descoprit apa la aproximativ 1 metru adancime, iar roci mari la aproximativ 1,3 m adancime,acest lucru incetinind considerabil sapatul.4 studenti ESP au ajuns la masa de pranz.Acoperisul structurii a fost complet panala sfrsitul zilei.

Ziua 3

Ultimii 20 cm de sapat au fost gata dimineata cu ajutorul studentilor ESP.Intre timp nisipul si pietrisul a fost strans si ales in afara scolii.Structura dalei si a zidului bazinului principal al BD-ului(vizibil in Figura 3.3)a fost construit.Aceasta structua care initial parea sa fie racordata a fost in schimb sudata de un angajat al scolii,ceea ce s-a dovedit de mare ajutor.Tiparul din lemn pentru placa de ciment a fost de asemenea construit in acea dimineata.

Figura 3.2. Adancimea finala a gaurii .

Dupa pranz,pietrisul apoi nisipul a fost turnuat in gaura ca o bara pntru structura de ciment.Tiparul din lemn, apoi stalpul de protectie, a fost pozitionat de dala turnata, folosind amestecul de ciment al scolii, care a fost asemenea de mare ajutor.Cimentul a fost lasat sa se usuce peste noapte.

Figura 3.3. Turnarea dalei din ciment cu stalpul de sustinere plasat.

Ziua 4

La sosire dala de ciment era la aproximativ 5 cm sub apa, dar solida.Aceasta a fost prima notificare reala a problemelor apei.Dupa ce apa a fost scoasa cu ipsolul, munca a inceput pe zidurile de ciment.Plasarea blocurilor,mutarea materialaelor si amestecarea cimentului au reprezentat cea mai mare parte a activitatii acelei zilei.Canalul si bornele de iesire ale burlanului au fost plasate si asezate in ciment.

Figura 3.4. Construirea zidurilor CHB,cu bornele de iesire vizibile ale burlanului si digul

gaurii pentru burlanul canalului in stanga.

Ziua 5

Ziua 5 a fost luni si dupa weekend, apa s-a strans pe fundul BD-ului.Au rezultat noi scoateri de apa cu ipsolul.S-a decis sa se umple golul dintre zid sig aura prea devreme ceea ce a fost o greseala semnificativa. Aceasta nu i-a pemis apei sa se stranga niciunde si a impins-o catre BD.Rezultatul final a fost ca au existat scurgeri cimentul a devenit moale impermeabilul zidurilor nu s-a uscat.Solutia a fost saparea unei gropi mai adanci decat baza dalei pentru a permite circularea apei si apoi a trebuit pompata.Pompa a fost imprumutata de scoala.Aceasta solutie parea s functioneze dar putea fi inseletoare intr-u-cat a fost adaugat mai mult ciment uscat si aplouat mult in weekend.Oricare ar fi fost motivul acestei solutii, a fost o lectie pentru a nu mai umple golurile dintre ziduri sig aura prea devreme.Stalpul de sustinere si tiparul din lemn pentru borna de iesire a bazinului au fost de asemenea construite si sudate cu ajutorulsudorilor scolii.Teava de gaze a fost instalata pe structura clasei, profitand de vacanta.

Figura 3.5. Saparea extra gaurei pentru a usura scurgerea apei din BD.

Ziua 6

La sosire o cantitate mult mai mica de apa era pe fundul BD-ului. Din neglijenta o anumita cantitate era inca infiltrate, deci a fost decis turnarea unei alte dale de 3 cm peste cea existenta, de dala aceasta cu impermeabil. Canalul si borna de isire a bazinului au fost sapate si stabilizate cu pitris si nisip. Dala a fost turnata pentru borna de iesire a burlanului di bazin si lasata sa se usuce peste noapte.Construirea zidului pt\entru bazinul principal a continuat si in celelalte 3 parti fara a atinge borna de iesire a bazinului. In ziua a 6 a au sosit ceilalti 2 studenti ESP

Figura 3.6. Turnarea recenta a bornei de iesire a bazinului.

Ziua 7

Blocurile de ciment ale bornei de iesire a bazinului au fost complete impreuna cu impermeabilul din interior. Teavadin PVC taiata din lungime a fost plasata pe partea superioara a bazinului principal asa cum este aratat in figura 3.7. pentru a proteja HDPE de orice colt ascutit din ciment. Tubul bornei de iesire al bazinului a fost de asemenea plasat. Lemnul a fost taiat si perforat pentru a fi pus in jurul borduri de plastic pentru a dobandi un mic sigiliu de gaz.

Figura 3.7. Teava de PVC folosita pentru a proteja HDPE-ul de ciment.

Ziua 8

Umplerea finala a tuturor bazinelor a fost facuta de dimineata. Pozitia ancorelor in ciment pentru pivoturi in lemn a fost marcata si perforata si ancorele asezate HDPE-ul a fost apoi taiat pentru masurare,curatat si testat pentru a se potrivi pe BD. In restul zilei s-a pozitionat HDPE-ul perforand gaurile in ciment si luandu-se masuri de protective pentru urmatorul pas crucial instalari permanente al HDPE-ului.

Figura 3.8. Perforarea gaurilor ancorei.

Ziua 9

Ultima zi s-a pozitionat lemnul pe HDPE pentru a perfora gaurile prin el,folosind gaurile prin lemn drept ghid. Apoi a fost aplicatsilicon pe suprafata de ciment si lemnul a fost acoperit cu ciment,prinzand HDPE-ul intre ele. Ultima teava de gaz a fost complete. Un mic set de trepte a fost construit pe canalul bazimului pentru a permite o mixare rapida. O teava din PVC a fost pusa in jurul bornei de iesire a bazinului pentru estetica. De la ora 3 dupa amiaza, studentii scolii au umplut BD-ul cu deseuri de porc,vacasi capra. Toate deseurile olectate au

rezultat intr-o incarcatura de aproximativ 3m3 din 50%deseuri

prin volum. Aproximativ 1.5m3 de apa pura a fost adaugata pentru a dobandi din sigilu in BD, atingand aproximativ 50% din capacitate de mal. Locul a fost curatat de gunoiul de la constructi, au fost date instructiunile privind alimentatrea cu combustibil la 3 profesori si instalarea siliconului a fost completa.

Figura 3.9. Apicarea siliconulu si terminarea bazinului de fermentare cu biogas.

3.4.4.Discutii si concluzii

3.4.4.1.Pozitive

Pentru a incepe, BGET nu a construit niciodata un BD din

ciment a lucrat in prealabil foarte mult cu acesta. Bazandu-se pe

ceeaa ce a fost considerat drept planuri nemodificate, proiectul

a fost executat in timp si in limita bugetului. Doar timpul va

spune cand acest BD va functiona, dar la aceasta data putine

lucruri par problematice.

• Timpul de construire: Considerand faptul ca planul

necesita 10 zile de construire,aceasta a fost cu success.

Adaugand faptul ca ajutorul BGET la terminarea acoperisului

structurii si ca a fost nevoie de mai putini muncitori decat se

credea,eficacitatea numai este mult mai evidenta..

• Cumpararea: Cumpararea materialelor a mers bine,

toate materialele au fost gasite, cu exceptia celor pentru

HDPE care au fost comandate din Bangkok. Au lipsit genti de

adezive si extra teava 1 din PVC a fost cumparata dar toate

celelalte au fost folosite.

• Impregnarea cu gaz a intrfatei de ciment HDPE: In

timp ce acest produs gasit in plante nu era disponibil s-a

decis folosirea siliconului substitute. Siliconul nu a fost greu

de aplicat, ca un sigiliu de aderare la ciment si plastic si

este rezistent la imterperii. Prin comparatiecu alte solutii

mai scumpe, sigiliul este o parte crucial a operatiei propriu-

zisa a BD-ului incat a mritat sa fie cumparat.

• Experienta de invatare ESP: Pentru studenti era o

experienta doar in instalarea motorului ecologic hibrid,

aceasta instalere a fost “o munca de gandire grea si

indelungata”, a spus Cici profesorul ESP. A necesitat multi

muncitori si de asemenea de ingineri a fost o parte foarte

mare de instalatori student ESP au venit adesea cu idei

foarte bune despre rezolvarea problemelor si au invatat

cum sa aplice cunostintele lor.

Comparativ cu instalarile micro-hidro, durata si numarul

de muncitori au fost acelasi. In ambele cazuri stdentii au invtat

sa lucreze cu ciment, dincolo de bazele amestecului pentru un

grilaj PV sau a unei dale de ciment pentru o turbine. Aceste

abilitati vor putea fi folosite si in afara taberei datorita

predominarii cimentului in diverse activitati.

3.4.4.2. Negative

Prtile negative in acest proiect au fost putine. Dar ca in

orice process de instalare anumite aspect pot fi imbunatatite.

• Participarea locala: Coparativ cu alte proiecte BGET acesta

a fost accesibil localnicilor pentru a putea fi construit de ei

insusi, si pe masura ce putine principii fluide sunt intelese,

poate fi construita fara prea multa experienta BGET ar fi

preferat o prezenta locala in fiacre zi pentru ajutor si

observarea constructiei dar indifferent a cui a fost vina, acest

lucru nu s-a intamplat. Trainingurile viitoare sa speram ca vor

fi corecte si vor implica populatia

• Local ape de o parte, iar pe de alta studentii alesi pentru

ajutor si care trebuie sa fie responsabili pentru alimentarea

cu combustibil.

• Presiunea ESP: Desi BGET a cerut permisiunea ESP pentru

ca studentii sa plece din tabara cu o saptamana inainte, au

fost gata sa plece abia in ziua a doua.

• De asemenea 2 studenti au ajuns mai tarziu si 2 au trebuit

sa se reintoarca pentru noi interviuri intr-u-cat nu a fost

posibil reprogramarea interviurilor, presiunea a venit foarte

incet si a necesitat presiuni

• Asupra autoritatilor Thai. Daca aceasta este doar o medie

pentru curs, atunci nu poate evita, dar daca studentii ESP vor

fi implicate din nou, atunci sunt necesare aplicatii pentru a

planuii amplasarea lor, chiar daca se intampla sau nu.

3.4.4.3. Concluzii

Prima instalare a bazinului cu biogas s-a incheiat cu doar

cateva problem. Cu ajutorul acestui raprot si al ghidului de

instalare, un al doilea BD, poate fi cu siguranta construit mult

mai efficient decat primul. Pentru instalare nu sunt necesare mai

mult de 2 zile daca 10 muncitori sunt prezenti la lucru in fiecare

zi, toate materalele sunt disponibile in Tailanda si studentii ESP

sunt disponibili sa ajute.

Dupa cateva consultatii cu domnul Baron, au fost date

cateva recomandari pentru imbunatatirea sigiliului dintre HDPE

si ciment. De retinut, HDPE este scazut sub tubul de gaz. Tubul

de gaz va trece direct prin el decat pe sub el si este sigilat prin

folosirea gumei si a spalatorilor metalelor asa este aratat in

figura 4.1. de mai jos.

Figura 4.1. Detaliu bornei de iesire al teavei de gaz din biodigestor.

HDPE este mai scazut si teava ridicata poate face un

sigiliu intre HDPE si ciment. Obucatica de teava de 3” este

instalata in fiacre zid pentru a permite scurgerea apei in bazinul

dintre ciment si HDPE.

Figura 4.2. Locatia tevei de 3” din PVC pentru a permite apa inauntru intre HDPE si zidurile

de ciment.

Faptul ca apa se retrage in acest spatiu are dublu rol: mai

intai produce un sigiliu mai bun ca siliconul, iar in al doilea rand

produce verificare vizibila a scurgerilor. Un sigiliu de apa este

mai impermeabil bazinului decat cel de silicon pe ciment si

HDPE. De asemenea, de indata ce apa umple spatiul, daca are

loc vreo scurgere, apa se va scurge afara si scurgerea va fi

reparata. Scurgerile miinore vor fid oar picaturi de apa, decat

pierderile de biogas si nu va fi o pierdere importanta.

La oricare instalare BD viitoare,aceste simple si ieftine

modificari ar trebui facute pentru ca imbunatatesc cu siguranta

eficacitatea.

Atata timp cat BD este o tehnologie accesibila localnicilor

este importanta implicarea acestia in procesul constructiei

initiale de BD. Acesta este un proiect perfect pentru BGET

pentru a-l continua si sa speram ca va fi copiat de locuitori cand

acestia se vor familiarize cu conceptul.

3.4.5. Perspective

BGET s-a reinters pentru a verifica productia de gaz la o

luna dupa instalare. Am gasit scurgeri in toate colturile si am

taiat si astupat HDPE. De aceea baziunul de fermentare cu

biogas nu putea sa tina gazul. BGET agasit solutia practica.

Am folosit lipici epoxic pentru a umple gaurile sau surgerile

la colt si am folosit o bratara de tevi de aluminiu pentru a tine

lipiciul, asa cum este aratat in figura 5.1.

Figura 5.1. Fixarea scurgerilor la colturi folosind lipici epoxic si bratari de tevi de aluminiu.

ANEXA A- Bazele digestiei anaeroba

Digestia anaeroba(AD) este cel mai complex si

cuprinzator care este un process al descompunerii anaerobe. Un

digestor anaeob este un system industrial care utilizeaza aceste

procese maturate pentru tratarea deseurilor, produce iogaz care

poate fi folosit pentru puterea generatoarelor electrice, produce

caldura si produce un sol imbunatatit. Digestoarele anaerobe au

existat de mult timp si sunt de obicei folosite pentru tratarea

canalizarilor sau a dejectiilor animalelor. Crescand presiunile

mediului pe inlaturarea deseurilor a crescut folosiinta AD ca un

process pentru reducerea volumuluide deseuri dezvoltandu-se

folositor prin produse. Este un process complet si simplu care

poate reduce foarte mult cantitatea de materie organic care

altfel ar ajunge in gropile de gunoi sau in incineratoare.

Aproape orice material organic poate fi procesat in acest

fel. Acesta include deseuri biodegradabile ca de exemplu

deseuri de hartie, taieturi din ziare, resturi de mancare, dfeseuri

de canale si de animale. Digestoarele anaerobe pot fi hranite de

asemenea cu recolte in dezvoltare pentru a spori continutul

biodegradabil si a creste astfel productia de biogaz. Dupa

sortare sau selectare pentru a inlatura materialele neorganice

sau aleatorii ca metalele si plasticele, materialul pentru

procesare este adedea facut bucatele,tocat sau zdrobit pentru a-

i mari suprafata predispusa la microbe in digestor si astfel sa

creasca viteza digestiei. Materialul este apoi alimentat intr-un

digestor ermetic unde are loc tratamentul.

Exista doua niveluri de temperature operationale:

• Mezofilic care are loc in jur de 37°-41°C sau la o

temperature ambient intre 20°-45°C cu bacteria mezofila.

• Termofilic care are loc in jur de 50°-52°C sau la temperature mai ridicate pana la 70°C cu bacterie termofila.

Durata unui digestor variaza odata cu cantitatea de material

hranitor,tipul de material si temperatura. In cazul digestiei

mezofile,durata poate fi inte 15-30 zile. In cazul digestiei

mezofile UASB durata hidraulica (1ora-1zi) si timpul de

conservare solida (<90zile) sunt separate. In faza termofila

procesul poate sa fie mai rapid, necesitand aproximativ doua

saptamani pentru completare. Digestia termofila este mai

scumpa, necesita mai multa energie si este mai putin stabile

decat procesul mezofilic. De aceea procesul mezofilic este inca

extreme de folosit. Multe digestatoare durabile au mecanisme

mecanice sau hidraulice pentru a amesteca continutul si pentru

a permite extragerea nentrerupta a materialului in exces pentru

mentinerea unui volum constant.

Digestia materialului organic impica o clasa de diferite specii

de bacteri, toate avand un rol diferit la fiecare pas diferit in

procesul digestiei. Mentinerea conditiilor optime in digestor este

esentiala in mentinerea unei populatii sanatoase.

Patru stagii de digestive anaeroba au fost recunoscute:

1. Primul este hidroliza unde moleculele organice complexe

sunt divizate in zahar,aminoacizi si acizi grasi cu adaugarea

de hidroxil.

2. Al doilea stagiu este acidogeneza unde are loc o divizare in

molecule simple, acizi volatili grasi (acetic, propionic, butyric,

valeric), producand amoniac, dioxid de carbon si sulfat de

hidrogen si produse secundare.

3. Al treilea stagiu este acetogeneza unde moleculele simple

din acidogenezi sunt digerati pentru a produce dioxid de

carbon, hidrogen si in special acid acetic.

4. Al ptrulea stagiu este metanogeneza unde sunt produse

metanul, dioxidul de carbon si apa.

Produsele secundare ale digestiei anaerobe

• Biogazul, un amestec gazos cuprinzad in special metan si

dioxid de carbonat, dar de asemenea continand o mica

cantitate de hidrogen si uneori

• urme de acid sulfuric. Biogazul poate fi ars pentru a

produce electricitate, de obicei cu o masina cu pistonsau

microturbina.

Gazul este adesea in process de congenerare pentru a genera

electricitate si foloseste pierderile de caldura pentru a incalzi

digestoarele sau pentru a incalzi cladirile. Electricitatea in

exces poate fi vanduta furnizorilorde energie. Electricitatea

produsa de digestore anaerobic este considerate energie

verde si poate atrage descresteri ca de exemplu Certificatul

de Obligatii Reinoite.

De vreme ce gazul nu este eliberat direct in atmosfera si

dioxidul de carbon provine dintr-o sursa organic cu un ciclu de

biogas de carbon nu contribuie la cresterea concentratiilor de

dioxid de carbon din atmosfera; din aceasta cauza este

consiferat o sursa nedaunatoare de energie. Producerea de

biogas nu este un curs solid, este mult superior in mijlocul

reactiei.In stagiile de inceput ale reactiei, este produs putin gaz,

deoarece numarul de bacteria este mic. Pana la sfarsitul reactiei

raman doar materialelegreu de digerat, conducand la o

descrestere in cantitatea de biogas produs.

• Al doilea produs secundar(acidul digerabil)este un material

organic stabil ce cuprinde in general lignin si clutina dar de

asemenea si o varietate de component minerale intr-o

matrice de cellule bacteriene moarte, anumite plasticuri pot fi

prezente. Aceasta se aseamana cu compostul domestic si

poate fi folosit drept compost sau pentru cladirile cu incalzire

scazuta.

• Al treilea produs secundar este un lichid (metanogenul

digerabil) care este bogat in nutrient si un excelent fertilizator

depinzand de calitatea materialului deigerabil. Daca

materialele digerate include nivele scazute de toxicitate

metalica sau material organice sintetice ca de exemplu

pesticide cu PCBs, efectul digestiei este sa concentreze

semnificativ aceste material in digestorul de lichide. In

asemenea cazuri se necesita tratament pentru a curate

lichidul. In cazuri extreme curatarea costa si riscurile penru

mediul inconjurator produse de asemenea materialele pot

echilibra castigurile obtinute prin folosirea biogazului. Acesta

este un risc imoportat cand se trateaza canalizarile din

bazinele de receptie industriale.

Aproape toate plantele digerabile au procese auxiliare

pentru tratarea si controlarea produselor secundare. Gazul este

uscat si cateodata parfumat inainte de pastrare si folosire.

Amestecarea de namol trebuie sa fie separate pritr-o varietate

de mijloace, cel mai cunoscut fiind fertilizarea. Apa in exces este

uneori tratata intr-o serie de incarcaturi de reactor (SBR) pentru

eliberare in colectoarele de canalizare sau pentru irigatie.

Digestia poate fi “uda” sau “uscata”. Digestia uscata se refera la

un amestec ce are 30% continut solid sau mai mult, in timp ce

digestia uda se refera la un amestec de 15% sau mai putin.

Tipuri de reactori

Exista o multime de clasificari a tipurilor de digestori

anaierobici, cele mai importante operatii sunt inarcatura si

procesul continuu.

Incarcatura este cel mai simplu mod, cu masa de biogaz

adaugata in reactor si izolata in timpul desfasurarii procesului.

Reactorii de incarcatura pot avea miros urat ceea ce poate fi o

problema importanta in golire. In procesul continuu, care este

cel mai cunoscut tip, material organica este adaugata in

continuu in reactor si procesele finale sunt indepartate,

realizand o productie constanta de biogas.

ANEXA B Manualul de construire a biodigestorului

Exista planuri bazate pe cele ale lui Gerardo Baron cu mai

multe detalii si modificari facute de BGET.

1. Selectarea unei locatii nu mai mare de 50m la sfarsit sa

foloseasca bazinelor.Trebuie de asemenea ca acesta sa fie fara

copaci, ramuri sau ceva care ar putea demola biodigesterul.

2. Saparea unei gaurii de 3.0m x 2.6m adancime.

3. Pastrarea unei cantitati de pamant pentru umplerea golului

dinre ziduri si exterior.

4. Asezarea la 10cm de pietris si 20cm de nisip de indata ce

gaura este completa.

5. Prepararea continutului stalpului de sustinere si zidurilor

asa cum a fost aratat. Conexiunile pot fi sudate sau legate cu

sarma.

Figura B.1. Structura stalpului de sustinere.

6. Construirea scheletului pentru placa propriu-zisa.

7. Mixarea si turnarea cimentului pentu placa cu stalpul de

sustinere in dala de piatra aproape de mijloc.

8. Netezirea suprafetei de ciment prin folosirea unei mistrii

sau a unei bucati fateta de lemn sau metal.

9. Inceperea construirii adanciturii in peretii blocului de

ciment. S-a decis indoirea fiecarui bloc si trecerea stalpului si

trecerea stalpului de sustinere prin adacitura fiecarui bloc.

Figura B.2. Canalul de tevi de iesire plasate si calibrate CHB.

10. Dupa primul rand de blocuri, se ataseaza unui unghi drept

cativa stalpi de sustinere orizontali in jurul perimetrului zidului.

11. Continuarea constructiei zidului CHB, repetand pasul 10 la

fiecare 3 randuri pana la nivelul solului.

12. Plasarea canalului si a tevilor e iesire in conformitate cu

adancimile din schite. Pot fii mutate pe ziduri adiacente din

convenienta. Aceasta poate necesita saparea gaurii un pic mai

drepte.

13. Dupa ce sau asezat 3 randuri de blocuri, se incepe

etensarea exteriorului zidului. Se foloseste amestec de ciment

si nisip fin. Acst moment nu se va putea face mai tarziu deci

este important sa se faca acum.

14. Cand zidul este aproape de nivelul solului se sapa o gaura

de 20 cm adancime pentru teava de iesire a bazinului si se

umple cu 5 cm de pietris si 5 cm de nisip.

15. La nivelul solului se inchie construirea zidului se sudeaza

sau se leaga stalpul de sustinere pentru compartimentul tevei

de iesire si se toarna compartimentul tevei de iesire de pietris.

Figura B.3. Plasarea si sudarea stalpului de sustinere pentru teava de iesire a bazinului.

16. In timp ce compartimentul de pietis se usuca se incepe

etansarea interiorului si restului din partea exterioara a

bazinului. Se foloseate aceeasi metoda ca la pasul 13 pentru

exeriorul zidului, iar pentru ineriorul zidului se adauga un cel

de-al doila strat de ciment, apa si impermeabil.

17. Cand placa de ciment este uscata se continua zidurile tevii

de iesire si bazinul principal mentinand dispozitivul de

sincronizare a CHB-ului . Peretii tevii de iesire nu tebuie sa fie

mai inalti decat locul in care se va indoi HDPE-ul.

18. Nu trebuie uitata instalarea tevii 4” din PVC pentru a goli

compartimentul tevii de iesire. Nu trebuie lipita cotitura pentru

ca trebuie sa se roteasca pana la golire.

Figura B.4. Asanarea compartimentului tevei de iesire.

19. Se instaleaza teva de gaz din PVC pe masura ce se apropie

varful de acoperisul BD-ului.

20. Impermeabilul din interiorul compartimentuluitevei de

iesire.

21. Se pun teva din PVC taiata pe jumatate pe asctisul zidului

acoperisului pentru a proteja HDPE-ul de debitul acutit. Se umple

orice. zid ascutit.

Figura B.5. Teava din PVC folosita pentru a proteja HDPE-ul de beton.

22. Se taie si se gaureste lemnul. Se plaseaza lemnul cu

exactitate pe zid, folosind suruburi ca support pentru a nu se

misca. Se stabileste central fiecarei locatii. Se marcheaza pe

lemn locatia exacta. Acest lucru este important pentru pasul 24.

Se decupeaza orificiile ancorelor si se introduc.

23. Dupa taierea HDPE-ului in marimea potrivita se aseaza in

pozitie fixa peste BD.

24. Se inlocuieste lemnul folosind indicatiile de la pasul 22, se

prinde HDPE-ulintre lemn si zidul de ciment. Se gureste teava

din PVC astfel icat sa nu sedarame ancorele. Cele trei gaurii ar

trebuii sa fie aliniate:lemn, PVC si ancore. Se pune suruburi

pentru verificare dar nu se strang.

Figura B.6. Pozitionarea lemnului pentru gaurile de-alungul HDPE-ului.

25. Se allege o fateta si se scot suruburile si se indeperteaza

lemnul. Se lasa celelalte trei pozitionate la un loc. Unii muncitori

sa ridice HDPE-ul in timp ce altii trebuie sa aplice o fasie de 15

cm de silicon cu strat de protective pentru amortizare. De

asemenea se pun 2 cm de fasie deasupra tevii din PVC in partea

de sus a zidului.

Figura B.7. Siliconul cu ga sigileaza BD-ul.

26. Se respecta aceasi procedura pentru celelalte trei ziduri.

Se retuseaza colturile cu silicon sau cu un strat de protective

pentru ermetizare pentru a asigura un sigiliu solid de gaz.

27. Se sapa o gaura circular de 20 cm adancime si 80 cm

lungime pentru ca teava de intrare sa treaca prin ea. Se umple

gaura cu 5 cm de pietris si 5 cm de nisip.

28. Se plaseaza doua inele de ciment de 80 cm de capatul

fiecarui zid, permitand tevii de intrare sa intre sis a iasa exact la

capatul celui de-l doilea inel.

29. Se plaseaza pietre mari in cele doua inele si se umple cu

ciment. Se plaseaza un al treilea inel la capat si se fixeaza cu

ciment, dar nu se umple. Se construiesc scare pentru a facilita

amestecarea.

Figura B.8. Bazinul de mestecare.

30. Se taie o lungime de 6” din teava pentru a fixa interiorul

acesteia in ciment dar nu se lipeste. Aceasta va trebui sa se

indeparteze pentru a permite namolului sa se scurga in exterior.

31.

Figura B.9. Lungimea tevei detasabile in bazinul de amestecare.

32. Se completeaza teava de iesire pana la etuva. Se plaseaza

o valve cat se poate de aproape de BD si langa etuve. Se

inceas\rca o inclinare usoara consanta.

Figura B.10. Teava de gaz cu valva.

33. Se amesteca dejectii de porc sau vaca in proportie de 1:1

cu apa si se umple bazinul pe jumatate. Daca nu sunt suficiente

dejectiile se umple cu apa pana la obtinerea unui sigiliu de apa.

Se va obtine un sigiliu de apa atunci cand HDPE-ul se va unfla

usor cand se adauga fluid si nu va reveni la forma initiala dupa

aceea.

34. Se umple zilnic cu o cantitate cuprinsa intre 20L si 80L de

dejectii si un volume gal de apa. In intervalul 10-40 zile ar trebui

sa se obtina biogas.

ANAXA C Materiale, costul aproximativ si desenul constructiei

Nr.Crt.

Obiecte Pret / bucata Costul total

380

4” CHB 4.25 1.615

10 10 mm Stalp de protectie 97 970

1 Baraj( =4m3) de nisip 1.000 1.000

1 m3 Pietris 700 700

25 Genti cu ciment din Portland 112 2.800

3 1 Galonul din recipient 80 240

3.2 Kg Suruburi, ancore 60 192

50 Ancore 25 1.2502 Bidoane de lipici 75 150

4 2x4.3 metri de lemn 150 600

6 2x6.3 metri de lemn 270 1.620

21 m3 HDPE trapa 3m x7m 300 6.292

13 Bucati de tub din PVC de 1”,4m lungime

46 598

10 Cotitura PVC 1” 7 705 Conectori PVC 1” 6 30

2 Pachete de suruburi 20 40

30 Cantitati de teava PVC 1” 10 300

4 Valve pentru poarta 1” 38 152

1 Conectori 1” PVC T 12 12

1 4 m lungime a tevi PVC 6” 881 8811 4 m lungime a tevi PVC 4” 416 416

1 45 masura cotitura 6” 195 195

1 45 masura cotitura 4” 70 70

1 90 masura cotitura 4” 70 702 Bidoane de ciment PVC 115 230

1 Etuva de conexiune 0 0

2 Perii PVC din ciment 8 16

3 Bucata de acoperire a blocului de ciment pentru protectia HDPE (PVC

3”)

295 885

3 Bazinuri de receptive (inelul de ciment) pentru bazinul de

amestecare

95 285

35 Silicon 105 3.675

3 Masina pentru astupat orificiul de scurgere cu silicon

60 180

Scule

4 Lopeti, cazma 100 400

5 Sape 0 0

2 Tarnacoape 0 0

1 Mixer manual de ciment 0 0

1 25/64” burghiu spiral 40 40

1 3/4" burghiu spiral pentru tamplarie 285 285

2 Fierastrauri 0 0

2 Panze de fierastrau 5 10

2 Ciocane 0 0

1 Chei de piulite (pentru suruburile,ancore)

150 150

2 Roabe 0 0

3 50’ Sfori cu extindere 0 0

2 Clesti diferiti 45 90

5 Galeti pentru colectarea dejectiilor 0 0

3 Canite pentru colectarea dejectiilor 0 0

5 Lop[eti 0 0

5 Mistrii 25 125

1 Lazi cu scule 0 0

1 Fierastrau de lemn 0 0

1 Scara 0 0

1 Pila 110 110

7 Kg de furtun stropit 58 406

1 Taietor de stalp de protectie 450 450

1 Sarma de metal 38 38

Total 27.638

CAPITOLUL IV

Tehnici de valorificare a deseurilor prin piroliza

4.1. No iuni generaleţ

Piroliza reprezint procedeul de descompunere termic aă ă materiei organice în absen a sau prezen a în concentra ieţ ţ ţ redus a oxigenului.ă

Este primul stadiu de transformare termic dup uscare aă ă produsului tratat ce permite ob inerea în propor ii diferite aţ ţ urm toarelor componente :ă

- gaze de piroliz (COă 2, CO, H2, hidrocarburi, etc);- uleiuri (hidrocarburi grele);- solide (cocs, format din carbon şi anorganice).

Astfel sub ac iunea c ldurii şi în absen a oxigenului,ţ ă ţ compuşii organici de mas molecular ridicat , seă ă ă fragmenteaz în molecule mai uşoare ce vor da naştereă componentelor precizate mai sus, care sunt entit i chimice maiăţ simple.

Trebuie precizat c :ă

- gazul de piroliz (sau gazele) este combustibil având înă general o putere calorific inferioar cuprins între (7000 -ă ă ă 20 000 kJ/Nm3), s rac în oxizi de azot;ă- frac ia uleioas este combustibil (20 000 - 32 000 kJ/kg);ţ ă ă ea poate fi înc rcat cu produse ce au în componen a loră ă ţ sulf şi clor, fapt ce necesit o epurare înaintea combustiei;ă- cocsul poate fi ars, devenind o surs de energie (15 000 -ă 22 000 kJ/kg) dar în acelaşi timp partea mineral a sa seă reg seşte sub form de zgur ce va fi eliminat şi stocată ă ă ă ă într-un depozit controlat.

Valoarea energetic a produselor ob inute şi gradul deă ţ

extrac ie depind atât de condi iile de presiune şi temperaturţ ţ ă

create în reactor cât şi de compozi ia materiei prime utilizateţ (deşeurile).

Dac primele condi ii pot fi respectate, cele ce privescă ţ calitatea deşeurilor sunt extrem de greu, dac nu imposibil deă p strat. Din acest motiv apar la procesare subproduse ce ridică ă probleme deosebit de mari: de neutralizare, utilizare, poluare, etc.. Se pot cita în acest sens: apele fenolice, gudroanele, zgura şi semicocsul ce se constituie ca „reziduurile” reziduurilor primare prelucrate (deşeuri urbane şi industriale).

Pentru a se evita o parte din incoveniente, produsele gazoase ale pirolizei deşeurilor se ard imediat dup ieşirea dină reactor, iar c ldura ob inut se utilizeaz în proces (endoterm),ă ţ ă ă excedentul fiind utilizat pentru la producerea aburului în cicluri Rankine-Him ob inându-se energie electric .În acest caz,ţ ă piroliza devine de fapt o piro-combustie a deşeurilor iar dacă inem seama de consumul propriu de energie al reactorului şiţ

de pierderile mari de carbon în semicocsul şi zgura produs ,ă energia recuperat din deşeuri printr-un astfel de procedeu,ă poate fi mai redus decât cea posibil de ob inut printr-o ardereă ţ direct , prin incinerarea deşeurilor. În acelaşi timp intervin oă serie de factori pozitivi precum : creşterea cotei de recuperare a materialelor reciclabile, plus omogenizarea deşeului brut într-un combustibil cu propriet i similare c rbunelui: cocsul de piroliz .ăţ ă ă Cercet rile în acest domeniu continu .ă ă

Urm toarele deşeuri fac obiectul procedeelor de piroliz :ă ă deşeuri plastice, cauciucuri, uleiuri uzate, deşeuri organice din industria chimic , deşeuri menajere (frac ii organice), etc.ă ţ

Dintre principalele procedeele de piroliz sunt de re inut:ă ţ

a) piroliz de joas temperatur (400-600°C) şi de medieă ă ă temperatur (600-1000°C);ăb) piroliz de foarte înalt temperatur (peste 2000°C);ă ă ăc) piroliz în baie de s ruri sau metale topite;ă ăd) piroliz sub vid;ă

În figura de mai jos este prezentat schema deă principiu a procesului de piroliz . ă

4.1.1. Tipuri de reactoare utilizate în procesul de piroliză

În procesele de piroliz se utilizeaz urm toarele tipuri deă ă ă reactoare rotativ, pat fix, pat în suspensie, pat fluidizat şi reactor în dublu flux.

a) Piroliz în cuptoare rotativeă

Este o tehnologie dezvoltat ini ial în Germania pentruă ţ valorificarea hidrocarburilor. Cuptorul este alimentat cu deşeuri solide iar procesul de piroliz se desf şoar într-un cuptoră ă ă rotativ înc lzit direct prin arz toare pe gaz, în absen aă ă ţ oxigenului. Temperatura de piroliz şi durata de sta ionare aă ţ deşeurilor în cuptor sunt reglate în func ie de înc rcareaţ ă

Figura 1 Piroliz de joas temperatură ă ă

acestuia. În general temperatura procesului nu dep şeşteă 650°C. Descompunerea termic a deşeurilor lichide şi vâscoaseă pot produce depuneri pe pere ii cuptorului ce vor avea ca efectţ reducerea conductivit ii termice. ăţ Un dispozitiv de cur are aăţ pere ilor este prev zut în acest sens.ţ ă

Refuzurile solide produse în timpul procesului de cracare termic sunt desc rcate din tambur şi apoi r cite.ă ă ă

Gazele de piroliz produse în cuptorul rotativ sunt trimise înă contracurent spre cocsul pirolitic, apoi sunt extrase.

- Gazele de piroliz parcurg apoi dou etape deă ă condensare: într-o prim etap sunt r cite la 300°C şi simultan,ă ă ă particulele de cocs con inute în aceşti vapor, sunt eliminate prinţ sp lare;ă

- Uleiul pirolitic ob inut la un punct de fierbere ridicat poate fiţ reciclat încuptorul rotativ în vederea conversiei sale în hidrocarburi mai uşoare sau valorificat printr-o hidrogenare sub presiune înalt ,ă dând produse de rafin rie de înalt calitate.ă ă

- În etapa a doua, vaporii pirolitici sunt r ci i pân la la 35°C;ă ţ ă în acest fel hidrocarburile uşoare şi vaporii de ap suntă condensa i.ţ

Apa condensat trebuie tratat într-o sta ie de epurare aă ă ţ apelor uzate în ce frac ia uleioas poate fi valorificat înţ ă ă produse de rafin rie de calitate sau transformat prină ă gazeificare în gaz de sintez . Gazele pirolitice necondensabileă sunt recuperate, înl turându-se substan ele nocive şi în finală ţ utilizate pentru înc lzirea cuptorului.ă

O astfel de instala ie pilot servind pentru eliminareaţ reziduurilor de la tratarea uleiurilor minerale func ioneaz înţ ă regiunea Ruhr din Germania (Veba).

b) Piroliz în b i cu materiale topiteă ă

Sunt trata i în special: solven i, deşeuri organice uleioaseţ ţ precum şi deşeuri rezultate din procesele de chimie organică (sintez , distil ri).ă ă

c) Piroliz în b i de sticl topită ă ă ă

Acest procedeu are ca obiectiv distrugerea compuşilor organici precum şi a nitra ilor şi de a imobiliza p r ile r maseţ ă ţ ă sub form de sticl . ă ă

Sticla topit este înc lzit electric şi are un comportament înă ă ă cadrul procesului de lixiviere conform normelor în vigoare.

Procedeul este un proces de vitrificare a deşeurilor. În func ieţ de natura deşeurilor tratate este necesar de a ad uga compuşiă minerali în vederea ob inerii sticlei (silica i). ţ ţ Aceast tehnologieă nu a atins stadiul industrial. Cuptoare pilot verticale sau orizontale au o capacitate de tratare de 100 Kg/h deşeuri (1000 t deşeuri pe an).

d) Piroliz în b i de metale topiteă ă

Majoritatea încerc rilor sunt f cute în SUA cu ajutorulă ă convertizoarelor din industria metalurgic pentru transformareaă fierului în o el sau font . Astfel, deşeurile combustibili suntţ ă oxidate şi compuşii metalici sunt solubiliza i în baie.ţ

e) Piroliz în b i de s ruri topiteă ă ă

Este o metod de combustie a produselor organice. Diferiteă procedee furnizeaz un combustibil pornind de la deşeurileă tratate şi permit distrugerea prin oxidare complet , aă deşeurilor. Temperatura (400 - 1100 °C) depinde de amestecul de s ruri utilizate. Clorurile de potasiu, sodiu precum şiă carbona ii sau sulfa ii de sodiu sunt substan e frecvent utilizateţ ţ ţ ca s ruri topite.ă

Tratarea deşeurilor prin imersie în baia de s ruri topiteă cuprinde urm toarele faze:ă

- introducerea deşeurilor în baie;- combustia/piroliza deşeurilor, la temperatura b ii;ă- reac ia eventual a produşilor de combustie/piroliz cuţ ă ă sarea sau amestecul de s ruri;ă- separarea eventualelor cenuşi în baia de s ruri;ă- reciclarea s rii.ă Exist o unitate pilot în localitatea Rockwel (SUA) ceă trateaz 130 kg/h (1000 t/an) de hexaclor-benzen.De asemeneaă exist preocup ri şi în Fran a privind acest procedeu înc dină ă ţ ă 1983 la Centrul de Piroliz Marienan privind pirolizaă combustibililor sau a deşeurilor solide în b i de s ruri topite la oă ă temperatur de 900°C. Se ob ine un gaz de piroliz utilizat deă ţ ă motoarele termice pentru producerea de energie electric .ă Gazeificarea c rbunilor şi în particular a c rbunilor sulfuraşi înă ă b i de s ruri alcaline trebuie s asigure de asemeneaă ă ă eliminarea acidului.

Sunt utilizate pentru aceasta procedeele de gazeificare în pat fluidizat ce fac s se ob in un gaz de sintez bogat înă ţ ă ă hidrogen şi oxid de carbon, utilizat atât pentru ob inerea înţ continuare de c ldur şi energie electric cât şi de compuşi cumă ă ă ar fi: metanol-etanol. Au fost puse la punct urm toareleă procedee:

1) procedeul LURGI : pat fix cu c rbune pulverizată descendent la o presiune de 35 bar şi un gaz de piroliz cu oă putere calorific inferioar Hă ă i = 15000 kJ/Nm3;

2) procedeul WINKLER : pat fluidizat cu c rbune m cinată ă şi o presiune de 10 bar dar cu un gaz de o putere calorifică redus ;ă

3) procedeul SHELL-KOPPERS-TOTZEK : un reactor cu dublu flux şi o presiune de 40 bar. Gazul de piroliz ob inut areă ţ o putere calorific inferioar Hă ă i=12000kJ /Nm3.

În tabelul de mai jos sunt prezentate date despre aceste procedee, iar în figura 18 sunt prezentate reactoarele de piroliz utilizate .ă

Tipul reactorului

Pat fix Pat fluidiza

t

Flux dublu

Temperatura

gazelor

480 – 600 °C

870 – 980 °C

1370 – 1550 °C

Produşi de

gazeificare

CH4, CO, H2

Gudroane şi uleiuri

CH4, CO, H2

Semicocs

pulverizat

CH4, H2

Zgură

Viteza gazelor

0,3 m/s

0,3 – 3 m/s

3 m/s

Subproduse

Cenuşi uscate

Gudroane, uleiuri Sulf

Dolomit sauă oxid

de fier

Sulf

N molurăi, zgură

Sulf

Probleme

Coroziune

Coroziune, eroziune

Coroziune,eroziune

Tabelul.2 Compara ie tehnologic aţ ă reactoarelor de gazeificare

Figura 3 Reactoare de piroliză

Un alt procedeu de piroliz , RCP - Recyclead Cleană Product, a fost pus la punct de societatea Von Roll. El are urm toarele faze: piroliz , fuziune, epurarea zgurii, post-ă ăcombustia şi recuperarea de energie. Deşeurile sunt supuse urm torului tratament :ă

- deşeurile sunt aduse în camera de piroliz (sistem deă antrenare cu gril ) f r a fi m cinate în prealabil. Ele suntă ă ă ă transformate în cocs şi gaz de piroliz . Energia necesar esteă ă degajat prin combustia par ial a gazului de piroliz cuă ţ ă ă oxigenul injectat în camera de piroliz ;ă

- cocsul şi gazul de piroliz trec apoi în cuptorul deă fuziune unde are loc o injec ie tangen ial de oxigen ce vaţ ţ ă permite combustia complet a cocsului. Temperatura atingeă valori ridicate: 1400 °C;

- zgura rezultat este fie transformat în granule sauă ă este dirijat c tre o unitate de valorificare a zgurei ce permiteă ă separarea metalelor grele (zinc, cadmiu, plumb) şi apoi supusă la diferite tratamente în vederea utiliz rii acesteia în construc iaă ţ de drumuri;

- gazele de ardere calde care p r sesc cuptorul deă ă fuziune sunt dirijate spre reactorul cu pat fluidizat cu recirculare unde vine în contact cu nisipul r cit. Temperatura gazelor scadeă pân la 1000 °C. Acest nisip serveşte ca fluid colportor şiă permite separarea gazelor corozive de suprafe ele generatoareţ de vapori. Nisipul este separat de gaze printr-un ciclon. Gazele arse sunt dirijate în continuare într-un cazan de recuperare. Avantajul utiliz rii amestecului nisip/gaze arse îl reprezint oă ă mai bun eficien a cazanului şi o construc ie compact aă ţă ţ ă instala iei. ţ

Procedeul RCP este utilizat în oraşul Bremerhaven (Germania) la o unitate pilot de capacitate 6 t/h.

4.1.2. Termoliza

Este un procedeu termic asem n tor pirolizei ce seă ă desf şoar îns la temperaturi mai coborâte. Promotorii acestuiă ă ă procedeu aduc drept argumente fa de incinerarea clasic : unţă ă impact mai redus asupra mediului înconjur tor şi oă adaptabilitate perfect pentru cantit i relativ sc zute deă ăţ ă deşeuri ce urmeaz a fi tratate.ă

Termoliza este destinat distrugerii frac iei organiceă ţ combustibile a deşeurilor, fiind optim pentru un deşeu ce înă prealabil a fost supus proceselor de : triere, m cinare şiă deshidratare. Frac ia organic este descompus la oţ ă ă temperatur de 400 °C, maximum 500 °C în (absen aă ţ oxigenului). Se ob in, ca şi în cazul procedeului de piroliz înţ ă func ie de natura deşeului, de starea de dezagregare, deţ presiune, de temperatur şi timpul de sejur şi de eventualaă prezen a catalizatorilor urm toarele produse:ţă ă

- un solid (cocs sau carbon), compus din carbon fix având o putere calorific inferioar de ordinul a 16 000 kJ/kg.ă ă Acest solid poate fi valorificat energetic în cadrul centralelor termice clasice sau în camera de combustie sau de post-combustie a cuptorului de piroliz ;ă

- faz lichid „ulei de piroliz ” de tip „hidrocarbur ”ă ă ă ă sau „gudron” care rezult din condensarea fazei gazoase.ă Aceste uleiuri pot fi utilizate drept substituen i pentruţ combustibili cum ar fi gazolina în cadrul instala iilor clasice; ţ

- un „gaz de piroliz ” având o compozi ie complexă ţ ă (H2, CO, CH4, C2H4 etc.) având o putere calorific de pân la 12ă ă 500 kJ/Nm3 ce poate fi utilizat drept combustibil în cadral unei instala ii de turbin cu gaze;ţ ă

- compuşi sterili din produse necombustibile: sticl ,ă metale a c ror cantitate variaz în func ie de natura deşeului.ă ă ţ

4.2 Tehnologii de piroliz în stadiu pilot sauă industrial

4.2.1 Instala ia pilot de piroliz din cadrul CNRSţ ă

Ca r spuns la aceste probleme, s-a realizat o instala ieă ţ pilot ce permite tratarea, în mod continuu, a 10 - 50 kg/h de deşeuri sub atmosfer oxidant sau reduc toare, la alegere, şi oă ă ă temperatur variabil între 400 – 1100 ºC.ă ă

Timpul de sta ionare a produsului în instala ie poate fiţ ţ stabilit de operator, precum şi condi iile de curgere (gradul deţ agita ie – turbulen al fragmentelor de deşeu).ţ ţă

Reglajul celor trei parametri poate fi f cut independent.ă Dispozitivul reproduce condi iile operatoare din incineratoareţ sau reactoarele de piroliz furnizând informa ii complete asupraă ţ cineticii de dezintegrare termic a deşeurilor tratate şi despreă emisiile poluante.

Articolul prezint experien e şi rezultate ce urm rescă ţ ă caracterizarea proceselor de combustie şi/sau piroliz .ă

Dispozitivul se afl instalat în laboratorul Diviziei ştiin ificeă ţ CNRS, Departamentul de Procedee Industriale al Universit ii deăţ Tehnologie Compiègne, Fran a.ţ

a) Descrierea Instala ieiţ

Figura 4 Schema de principiu a instala iei pilot pentru ţcaracterizarea – tratarea deşeurilor solide divizate

Instala ia pilot utilizat la elaborarea acestui studiu a fostţ ă conceput în laboratorul de Echipamente Industriale ală Université de Technologie Compiègne şi a f cut deja obiectulă unui studiu privind caracterizarea din punct de vedere hidro-dinamic şi transfer de c ldura al unui pat vibro-fluidizat. Figuraă prezint schema de principiu a instala iei. Ea const în pricipală ţ ă dintr-un reactor cilindric din o el refractar înc lzit într-oţ ă anvelop dubl prin intermediul gazelor de ardere ale unuiă ă arz tor cu gaz natural. Materia solid avanseaz în acestă ă ă reactor tubular datorit vibra iei acestuia, având o mişcare deă ţ transla ie de tip piston vibro-fluidizat. Viteza de deplasare aţ deşeului solid depinde doar de parametrii de vibra ie aiţ instala iei.ţ

Acest tip de mişcare – transport piston asigur fiec reiă ă particule aceeaşi durat de sta ionare în reactorul tubular înă ţ vederea tratamentului termic.

Diametrul interior al tubului este de 160 mm iar lungimea sa de 4000 mm. Zona înc lzit (activ ), printr-o circula ie înă ă ă ţ contra-curent a gazelor de ardere în raport cu avansarea solidului, este de 3300 mm. Debitul de solid tranzitat (ce poate atinge 50 kg/h) este reglat prin intermediul debitului de alimentare corelat cu viteza de avansare în instala ie, fiind celţ care impune diferite niveluri de „umplere” a tubului. Alimentarea este realizat cu ajutorul unui şurub f r sfârşit aă ă ă c rui rota ie este controlat cu un variator de frecven . Înă ţ ă ţă urma tratamentului termic, produşii rezulta i, solizi şi gazosi,ţ sunt recupera i dup tranzitarea unui separator (de tip ciclon)ţ ă aflat la extremitatea tubului transportor. Un ventilator are rolul de evacuare a gazelor, provenite atât din arderea combustibilului pentru înc lzirea instala iei cât şi din procesulă ţ de tratare al deşeului. La alegere, traseul de evacuare al gazelor poate fi separat pentru a permite analiza gazelor rezultate din descompunerea termic a deşeului. Presiuneaă (subatmosferic ) în interiorul reactorului este controlat şiă ă men inut constant cu ajutorul unui traductor de presiuneţ ă ă instalat în separatorul ciclon. În plus, men inerea controlat aţ ă unei p turi de gaz în interiorul tubului (deasupra patului de solidă transportat) permite nu numai asigurarea unei atmosfere pentru tratarea termic (condi ii oxidante sau reduc toare), ci şiă ţ ă evacuarea vaporilor şi gazelor rezultate în urma procesului. Dispozitivul poate lucra pe o plaj larg de temperatur întreă ă ă 400 şi 1100 °C.

Parametrii ce influen eaz şi pot fi modifica i pentruţ ă ţ transportul solidelor divizate în instala ia prezentat sunt :ţ ă frecven a vibra iei, impulsul, înclina ia tubului transportor şiţ ţ ţ debitul de alimentare. În regim de func ionare permanent ,ţ ă sta ionar , o creştere a frecven ei implic o diminuare aţ ă ţ ă amplitudinii (deci o diminuare a gradului de agita ie în patul deţ solid, a turbulen ei) şi a timpului de sta ionare a produsului înţ ţ reactor. Instala ia func ioneaz în regim supra-rezonant.ţ ţ ă

Impulsul este impus de motoarele cu greut i excentriceăţ pe ax. El este direct propor ional cu excentricitatea lestuluiţ motoarelor care sunt şi sursa de vibra ie a tubului. O creştere aţ impulsului implic o sc dere a timpului de sta ionare aă ă ţ produsului tratat în instala ie datorit m ririi vitezei deţ ă ă transport.

Înclina ia tubului ţ transportor este caracterizat prină unghiul pe care acesta îl face cu planul orizontal. Timpul de sejur al unei particule solide în reactor creşte o dat cu m rireaă ă înclina iei acestuia. Debitul de alimentare influen eaz într-oţ ţ ă oarecare m sur în l imea patului de produs tratat şi gradul deă ă ă ţ agita ie a particulelor. Varia ia timpului de sta ionare în func ieţ ţ ţ ţ de debitul de alimentare este neglijabil .ă

Un debit de alimentare totuşi mai ridicat diminuează agita ia particulelor solide datorit creşterii în l imii stratului deţ ă ă ţ produs în reactor.

Studii anterioare efectuate pentru a stabili caracteristicile hidro-dinamice ale pilotului, au furnizat urm toarele legi maiă importante privind comporta-mentul dinamic al solidului divizat supus procesului.

Au fost studiate anterior :

- Pentru o frecven şi o excentricitate a lestuluiţă motoarelor, fixate, timpul de sta ionare al produsului creşte oţ dat cu m rirea înclina iei tubului transportor.ă ă ţ

- Pentru un unghi de înclinare şi o frecven data,ţă timpul de sejur scade cu creşterea excentricit ii lesturilor.ăţ

- Pentru o înclina ie şi un impuls (excentricitate)ţ stabilite, timpul de sejur scade la m rirea frecven ei de vibrareă ţ a tubului transportor.

b) Eşantioanele

Studiul asupra tratamentului termic al solidelor divizate are la baz principiul transportului vibrofluidizat al acestora. Înă acest sens no iunea de solid divizat este foarte important . Niciţ ă un dispozitiv mecanic nu for eaz avansarea solidului.ţ ă

Singurele for e ce actioneaz asupra particulelor sunt celeţ ă de accelera ie ale vibra iei ce provoac avansarea lor înţ ţ ă interiorul reactorului tubular. Dac solidul nu este divizată integral (consisten a p stoas de tip noroi, aspect fibros de tipţ ă ă bumbac), for ele ce creeaz deplasarea vor fi mai mult sau maiţ ă pu in compensate de for ele de coeziune particulare într-unţ ţ mod neregulat şi greu de cuantificat.

Aceasta ar deterioara condi iile de transport de tip piston.ţ Tinând cont de diametrul tubului transportor (F = 160 mm), experien a a ar tat c plaja de varia ie a granulometrieiţ ă ă ţ solidelor tratate poate fi de pân la 40 mm. În plus, eşantionulă supus procesului va trebui s respecte o reparti ieă ţ granulometric în care 90% din masa solidului divizat s aibe oă ă granulometrie superioar a 1 mm. ă

Dac aceast condi ie nu este respectat , testele auă ă ţ ă demonstrat c produsul are tendin a de a se compacta înă ţ vecin tatea sistemului de alimentare sub efectul for elor deă ţ vibra ie într-un mod asem n tor cu tasarea unei pudre.ţ ă ă

c) Limit riă

Limit rile de ordin tehnic apar în cazul produselor ceă necesit un debit mare de aer conducând la antrenare deă particule, sau în cazul produselor care con in o frac ie fuzibilţ ţ ă inducând fenomene de aderare la peretele reactorului.

Pentru solidele cu o participa ie ridicat a substan elorţ ă ţ combustibile necesarul de aer (pentru ardere) este foarte important, în consecin , prin m rirea debitului de carburant,ţă ă viteza de tranzitare a gazelor rezultate în urma reac iilor înţ partea superioar a tubului risc s fie mare antrenândă ă ă particule de cenuş sau de substan nears . ă ţă ă

Aceste antren ri de frac ii uşoare pot altera omogenitateaă ţ amestecului de deşeu în timpul procesului şi glisarea straturilor aflate în diverse faze de combustie (dispari ia deplas rii de tipţ ă piston). Singura solu ie este reducerea cererii de aer pentru aţ micşora viteza de trecere a gazelor, metoda cea mai simplă constând fie în diminuarea materiei combustiblile la intrarea în reactor, fie amestecarea unei frac ii inerte în solidul tratat.ţ Aceasta din urm metod este în egal m sur solu ie şi pentruă ă ă ă ă ţ produsele ce con in frac ii fuzibile. ţ ţ

În acest caz, componentele topite vor adera la cele inerte şi îşi vor continua deplasarea.

Au fost stabilite o serie de criterii pentru caracterizarea cât mai fidel a incinerabilit ii deşeurilor solide divizate. Acesteă ăţ criterii permit identificarea comportamentului solidului în timpul combustiei şi astfel poate fi direc ionat c tre instala ia optimţ ă ţ ă de tratare.

A fost studiat şi influen a parametrilor generali deă ţ func ionare cum ar fi : umiditate, temperatur , timp de sejurţ ă etc.

Testele efectuate la func ionare în atmosfer reduc toare /ţ ă ă oxidant ne-au permis s introducem o serie de criteriiă ă caracteristice incinerabilit ii produselor:ăţ

1) Atmosfera reduc toare:ă

-Criteriul MAC (la Manoeuvrabilité A Chaud de l’échantillon) caracterizeaz manevrabilitatea la cald a eşantionului tratat.ă

Acest test eviden iaz problemele ce apar în timpul aliment riiţ ă ă unui incinerator cu deşeurisolide. Anumite deşeuri (în special plasticul) sufer varia ii de temperatur de la cea ambiant laă ţ ă ă cea din interiorul incineratorului în timpul introducerii în instala ie, schimbându-şi starea de agregare şi structura fizicţ ă ce conduce la modificarea complet a comportamentului loră mecanic.

- Criteriul FLMV (la Fraction du résidu Libérable sous forme de Matières Volatiles) corespunde frac iei libere de materiiţ volatile şi este o caracteristic ă

intrinsec a solidului sau amestecului de solide în raport cuă incinerabilitatea sa, deoarece în atmosfera oxidant primeleă substan e care se inflameaz sunt volatilele degajate sub formţ ă ă gazoas .ă

- Criteriul TAF (Taux de Friabilité et Agglutination) se referă la caracterul friabil şi aglutinant al reziduului solid rezultat în urma procesului. Zgura şi cenuşa rezultate în urma dezintegr riiă termice pot fi compacte sau sub form de pulberi, friabile sauă nu. De exemplu, un produs ale c rui reziduuri au tendin a deă ţ aglomerare formând o substan solid din punct de vedereţă ă mecanic, foarte rezistent nu va fi incinerat într-un cuptor cuă gr tare deoarece riscul de colmatare rapid este ridicat.ă ă

2) Atmosfera oxidantă

- Criteriul DGI (Délai Global d’Inflammation) reprezintă timpul global de aprindere. Este o dat esen ial pentruă ţ ă caracterizarea combustibilit tii unui deşeu. ă El arat capacitateaă unui produs de a se aprinde lent sau rapid, dup introducereaă sa în incinerator.

- Criteriul TRFC (Taux de Réduction de la Fraction Combustible) reprezint cota de reducere a frac ieiă ţ combustibile. Pentru o temperatur şi un timp de sta ionareă ţ

date, doar o parte a frac iei combustibile a unui deşeu esteţ ars . ă

Aceast cot variaz în func ie de compozi ia deşeului fiind deciă ă ă ţ ţ un parametru important pentru caracterizarea lui vis-à-vis de combustibilitatea sa intrinsec .ă

- Criteriul CPL (Charge Polluante Libérée) cuantifică poluan ii gazoşi elibera i în urma procesului. Acest criteriuţ ţ permite identificarea şi adoptarea sistemelor optime de tratare a gazelor de ardere, în func ie deţ eşantionul incinerat. Aceste teste au fost validate pe combustibili de referin (lemn,ţă c rbuni) atât în atmosfer oxidant cât şi reduc toare înainteă ă ă ă de a fi aplicate pe diferite tipuri de deşeuri, fie reale fie reconstituite.

În cele ce urmeaz vom prezenta câteva caracteristici şiă criterii pentru diverşi produşi trata i în instala ie.Deşeurile fiindţ ţ prin natura lor heterogene ca m rime, form sau densitate,ă ă este important s se cunoasc în primul rând dac acesteă ă ă caracteristici influen eaz timpul de sta ionare pentru condi iiţ ă ţ ţ de vibrare identice. Au fost efectuate încerc ri pentruă determinarea influen ei granulometriei şi a heterogenit iiţ ăţ (granulometrie +densitate) eşantionului asupra timpului de sejur.

Un astfel de test este esen ial pentru a determina dacţ ă toate componentele unui deşeu au acelaşi timp de sta ionare înţ instala ie sau acesta difer rezultând un tratament neuniform laţ ă care este supus produsul.

Figura de mai jos prezint evolu ia timpului de sejur înă ţ func ie de frecven a de vibra ie şi granulometria unor bile deţ ţ ţ aluminiu pentru un impuls (excentricitate a lestului motoarelor

vibrante) de 35%. Am utilizat bile de aluminiu cu un diametru mediu de 1,2 şi respectiv 5 mm. Se confirm astfelă independen a de granulometrie a timpului de sta ionareţ ţ deoarece curbele de varia ie ob inute sunt practic suprapuse. ţ ţ

Se observ pe baza acestor curbe c timpul de sta ionareă ă ţ în instala ie scade la creşterea frecven ei pân la atingerea uneiţ ţ ă valori asimptotice care poate fi considerat valoare limita. Dacă ă se ia în considerare lungimea tubului transportor (3300 mm înc lzi i), timpul de sta ionare poate fi convertit în vitez deă ţ ţ ă transport.

Figura 5 Varia ia timpului de sta ionare cu frecven a de ţ ţ ţvibra ie pentru diferite m rimi de bileţ ă

Un studiu asupra segreg rii particulelor func ie deă ţ densitatea lor a ar tat independen a timpului de sejur deă ţ natura heterogen a produsului supus observ rii. ă ă Amestecul utilizat a fost un amestec de hârtie cu bile de aluminiu cu un diametru mediu egal cu 2 mm. Timpul de sejur a fost acelaşi şi în cazul diverselor eşantioane de bile de argil , scoar de pin,ă ţă PET marun it şi amestecuri între aceste componente. În ceea ceţ priveste aspectul termic al instala iei, testele effectuate auţ permis caracterizarea combustibilit ii unui deşeu menajerăţ reconstituit, cu urm toarea compozi ie : ă ţ

- putrescibile – 35% ; - hârtie carton – 29% ; - plastic – 14% ;- sticl (inert) – 22%.ă

Condi iile operatorii alese pentru seria de teste suntţ reprezentative pentru condi iile reale de exploatare a unuiţ incinerator la o temperatur de 1050 °C şi un exces de aer deă 1,2. Aceste teste au urm rit determinarea randamentului deă incinerare (ardere) a deşeului. În consecin , a fost determinatţă TRFC, definit mai sus, pentru patru timpi de sta ionare diferi i.ţ ţ

/

( , ) 100( ' ) /

:

( ) . .

sm COMB

m s m m m

sCOMB

m

TRFC X

X T t D D D

unde

participatia masica in materie combustibila adeseului

X partea de conversie reducere masica a deseului pt o temp si un timp de stationare fixate

T temperatura de operare a

τ

τ

== −

−−−

'

s

m

m

leasa

t timpul de stationare

D debitul masic in trat

D debitul masic iesit

−−−

Deşeul fiind constituit dintr-o frac ie inert şi unaţ ă combustibil , pentru a determina cinetica de reac ie aă ţ produsului trebuie cunoscut nu cota de reducere masic , ciă ă cota de reducere a frac iei sale combustibile.ţ

Valoarea cotei de inert în deşeul ini ial permiteţ determinarea cotei de conversie a frac iei combustibile aţ deşeului: Xc(T,ts).

Xm şi Xc sunt corelate prin rela ia:ţ

Rela ia de mai jos face leg tura între TRFC - ul deşeuluiţ ă incinerat şi cota de nearse XIMB prezente în zgur .ă

unde :

Definirea TRFC ne permite s scriem pentru o temperatură ă dat :ă

Aceasta implic ca, curba logaritmic func ie de timpul deă ă ţ sta ionare (ts) a TRFC este o dreapt de pant –B.ţ ă ă

Pe baza graficelor trasate, aceast pant , viteza deă ă varia ie, poate fi stabilit usor. Curbele experimentale astfelţ ă ob inute pot stabili varia ia TRFC în func ie de avansareaţ ţ ţ deşeurilor în dispozitivul de tratare, de exemplu, pe gr tarul deă incinerare al unui cuptor Martin.

/ (1 ) ,C mX X K cu fra c t ia in e r ta a d e s e u lu i= −

(100 / )[ /(100 )]s s sCOM B COMB IM B IN IM BTRFC X Xτ τ τ= − −

sIN

IMB

parteamasicaacomponenteiinertedindeseu

X parteadenearseinzgura

τ −−

ln(1 /100) sTRFC Bt− =−⋅

Figura 6 Varia ia TRFC în func ie de timpul de sta ionare, pentru un deşeu ţ ţ ţmenajer reconstituit

Seria de puncte ob inut astfel formeaz dou drepte.ţ ă ă ă Prima corespunde degaj rii materiilor volatile (produşii care seă volatilizeaz la temperaturi inferioare a 450 °C) şi esteă caracterizat de o pant ă ă MVB ce reprezint viteza de varia ie aă ţ

procesului. Durata acestei faze este notat ă MVt şi a fost evaluată la

280 secunde. A doua dreapt (panta ă CFB ) corespunde combustiei carbonului fix prezent în deşeu. Cunoscând astfel timpul de sta ionare a deşeurilor pe un gr tar de incinerare, deţ ă exemplu, este posibil s se deduc legea de varia ie a TRFC înă ă ţ condi ii industriale de exploatare în func ie de viteza deţ ţ avansare a produsului.

Concluzie

Dispozitivul permite determinarea propriet ilor termo-ăţchimice ale deşeurilor în amestec, vis-à-vis de combustibilitatea şi/sau caracterul lor pirolitic şi permite furnizarea de criterii pentru cuantificarea atât a manevrabilit tii produsului în raportă cu probleme de lipire, cât şi a frac iilor poluante emise în timpulţ tratamentului termic.

Instala ia permite totodat caracterizarea reziduului solidţ ă pentru fiecare tratament termic omogen aplicat continuu solidelor, garantat de izotermicitatea reactorului tubular şi prin intermediul curgerii particulelor de produs cu o distribu ie aţ timpului de sejur de tip piston, independent de natura patului de solid divizat. În plus, atmosfera procesului de tratare este modificabil în func ie de condi iile de cercetare dorite.ă ţ ţ

4.2.2. Sistemul de piroliz rapidă ă- este un procedeu de descompunere termică anaerob (în câteva secunde); ă- parametrii sunt strict controla i pentru a asigura unţ randament ridicat.

Descrierea procesului:

- se genereaz vapori, aerosoli, cenuşa. Dup r cire şiă ă ă condensare se formeaz un lichid brun-închis cu val. termic =ă ă 1/2 c.c.l. Produsul principal este biocombustibilul (randament de 75%).

Figura de mai jos ilustreaz , structural, o instala ie deă ţ conversie a biomasei cu reactor conic rotativ de piroliz rapidă ă din Canada. Caracteristicile esen iale sunt : ţ

- debit de prelucrare : 3,5 t / ora;- randament : 60 - 70% bio-combustibil.

Figura 7 Reactor de piroliz rapid (250kg/h)ă ă

Figura 7 Reactor conic rotativ de piroliza

Figura 8 Lan ul de prelucr ri pentru piroliz rapidţ ă ă ă

4.2.3. Sistemul Termofuel

- produs de CYNAR PLC are la baz piroliza şi esteă folosit pentru a produce motorina sintetic din plastic rezidual.ă O instala ie poate produce pân la 9500 litri de combustibil dinţ ă 10 tone de deşeuri. Diagrama procesului de func ionare esteţ urm toarea .ă

Figura 9 Procesul de func ionare al unei instala ii Termofuelţ ţ

Plasticul este tratat în continuu într-o camer cilindric şiă ă gazele pirolitice sunt condensate. Rezultatul este în esenţă echivalent cu petrolul distilat. Piroliza se face la 370-420ºC.

Sistemul poate integra şi generatoare de electricitate de înalt eficien . O instala ie poate produce pân la 1.4 MWh dină ţă ţ ă 10 tone de plastic pe zi.

4.2.4. Sistemul Thermolysis

Societatea cu acelaşi nume a experimentat un procedeu care const în termoliza deşeurilor la o temperatur de 420 °Că ă în absen a oxigenului:ţ

- deşeurile sunt m cinate şi supuse procedeelor deă îndep rtare a fierului din con inutul lor;ă ţ

- are loc procesul de uscare a deşeurilor în circuit închis cu distrugerea mirosurilor şi condensarea vaporilor de ap extraşi din deşeuri. Apa recuperat este tratat şiă ă ă reutilizat în cadrul procesului. Uscarea permite economisireaă de energie întrucât evaporarea apei în aparatul de termoliz ară

Figura 10 Instala ia de piroliz Termofuelţ ă

face s se consume energie şi s scad puterea calorific aă ă ă ă gazelor;

- deşeurile sunt introduse comprimate în termolizor unde electric este asigurat o temperatur de 420°C. Aici areă ă loc o separare automat a acestora datorit diferen ei deă ă ţ densitate a inertelor, cocsului şi materiei organice;

- gazele extrase sunt r cite, sp late şi neutralizate;ă ă acestea sunt stocate într-un gazometru înainte de a fi arse într-un motor cu gaz pentru producerea de electricitate;

- refuzurile în atmosfer con in numai COă ţ 2 şi vapori de ap ;ă

- condensurile de la instala iile de sp lare -ţ ă neutralizare sunt supuse unui tratament termic fiind reciclate în termolizor;

- n molurile sunt vitrificate la o temperatur deă ă 1500°C într-un cuptor cu induc ie;ţ

- aşa-numita „faz dens ” con ine metale atât subă ă ţ forma lor ini ial cât şi minerale inerte; metalele pure şi aliajeleţ ă pot fi reciclate în industria metalurgic ;ă

- poluan ii ce provin de la aceast baie acid suntţ ă ă capta i şi vitrifica i în cuptorul de induc ie.ţ ţ ţ

Acest procedeu a fost dezvoltat în Spania în localitatea Vittoria ce dispune de o instala ie pilot de termoliz de 8000ţ ă t/an.

4.2.5. Sistemul Rotorpyr (Germania)

Obiectivul procedeului îl constituie recuperarea frac iilorţ uleioase şi a metalelor aflate în deşeurile industriale: plasticuri, pneuri auto. Piroliza are loc la o temperatur de 700 °C într-ună cuptor rotativ şi genereaz un produs gazos care este r cit înă ă dou etape. Prima r cire se realizeaz la 150 °C şi conduce laă ă ă ob inerea unei frac ii uleioase grele. ţ ţ

La temperatura aerului ambiant este condensat o frac ieă ţ uleioas mai uşoar , pentru care 30 - 40 % din masa sa esteă ă

reprezentat de benzen şi xilen. Gazul reziduuar este mai întâiă sp lat cu ap şi sod , dup care este ars. ă ă ă ă

În general, produc ia de ulei este de 18 %, cu un maximţ înregistrat în cazul deşeurilor plastice. Frac ia solid reprezintţ ă ă 15-50 %, cu o medie de 34 %.

4.2.6. Sistemul Thermolysef

Procedeul de termoliz /piroliz „THERMOLYSEF” în b i deă ă ă s ruri topite permite valorificarea diferitelor tipuri de deşeuri:ă anumite frac iuni rezultate din trierea deşeurilor urbane, pneuriţ uzate, deşeuri de materiale plastice (amestecate, murdare, degradate), reziduuri petroliere, biomas . El poate fi adaptat înă func ie de capacitatea depozitului de deşeuri, eliminându-seţ astfel costurile mari pe care le implic transportul deşeurilor.ă Procesul „THERMOLYSEF” conduce la ob inerea - prin cracajţ termic - a hidrocarburilor aromatice şi/sau alifatice.

Acestea pot fi adaptate cu uşurin pentru a servi la producereaţă produselor de sintez , cum ar fi monomerii uleioşi (etilena,ă propilen ), ob inu i prin piroliza la temperatur ridicat .ă ţ ţ ă ă Prezenta inven ie constituie o solu ie alternativ prin „reciclareţ ţ ă chimic ” la toate procedeele de reciclare/de eliminare aă deşeurilor din materiale plastice amestecate, murdare şi/sau degradate. Acest procedeu reprezint un sistem industrială (procedeul şi instala ia) economic din punct de vedere alţ energiei, permi ând transformarea deşeurilor polimere, mai alesţ a celor termoplastice - chiar şi a amestecurilor dintre acestea şi alte materiale - în

produse valorificabile. Procesul de transformare se realizează printr-un cracaj termic la temperatur joas sau medie şi într-oă ă atmosfer inert . ă ă Principalele produse ob inute suntţ valorificabile comercial, în aplica ii speciale:ţ

- lubrifian i şi gr simi;ţ ă- ceruri şi parafine (mai ales cazul polialchenelor);

- monomeri (cazul deşeurilor de polistiren);- hidrocarburi aromatice, diferi i solven i;ţ ţ- un ulei combustibil cu caracteristici şi folosire asem n toare unuiă ăcombustibil uşor;

Baia de sare este regenerabil şi are rolul de a captaă halogenii, sulful şi metalele grele con inute în produsele deţ pirolizat. Aceste elemente vor lipsi cu des vârşire din produseleă supuse pirolizei.

Echipament:

1. Prepararea deşeurilor din materiale plastice;2. Prepararea b ii de s ruri;ă ă3. Reactor de termoliz ;ă4. Distilare atmosferic ;ă

Figura 12 Schema de func ionare a procedeului ţTHERMOLYSEF

5. Distilare sub vid;6. Tratarea b ii de s ruri;ă ăMaterii prime:

A. Deşeuri de materiale plastice sau alte deşeuri

B. S ruri pentru baieă

Produse de piroliz : ă

Distilare atmosferică Distilare sub vid:

C. Gazul ars G, H, I - Produşi

D. D, E, F – Produşi

Sistemul propus constituie o solu ie viabil pentruţ ă urm toarele deşeuri:ă

- produse agricole utilizate, saci, flacoane, produse fitosanitare;

- sfori şi benzi din materiale plastice;

- plasele şi n voadele utilizate în industria piscicol ;ă ă- deşeuri industriale şi ambalaje;- deşeuri provenite de la ambalajele de tip "complexe"

(combina ii plastic/plastic şi/sau plastic/metal);ţ- subproduse rezultate de la fabricarea polimerilor

(polipropilen ).ă

4.2.7. Sistemul PyRosÎn cadrul prodeului PyRos, piroliza se realizeaz într-ună

reactor sub form de ciclon, care are înglobat un filtru pentruă

gazele arse. Filtrarea acestora se bazeaz pe principiulă separatorului rotativ de particule.

Deşeul (în special celulozic) este introdus în ciclon. For aţ centrifug conduce particulele la periferia ciclonului, unde areă loc procesul de piroliz . Volatilele formate sunt transportateă rapid în centrul ciclonului, dup care ies trecând mai întâi prină filtrul rotativ.

Gazul şi c rbunele rezulta i pot fi folosi i pentruă ţ ţ reânc lzirea gazului purt tor şi a transportatorului de c ldur .ă ă ă ă

Caracteristicile reactorului PyRos sunt:

- coeficient de transfer termic mare;- timp de sta ionare a gazului redus;ţ- timp de sta ionare a particulelor controlabilţ- conversia particulelor de dimensiuni mari;- integrarea reactorului şi a filtrului de particule;- cost sc zut al reactorului.ă

Temperatura medie a procesului variaz între 450-550 °C. iară timpul de sta ionare a gazului purt tor în reactor este de circaţ ă 0,5 - 1 secunde. Într-un reactor la scar redus (1 kg/h),ă ă

Figura 13 Schema procedeului PyRos

inându-se cont de configurarea reactorului şi de parametriiţ procesului, a fost realizat un studiu experimental pentru optimizarea randamentului frac iei lichide şi a con inutului deţ ţ ulei. Scopul este de a realiza procesul PyRos la scar industrială ă pentru o sarcin de 30 kg/h.ă

4.2.8. Sistemul BTG

Tehnologia BTG a pirolizei rapide are loc într-un reactor cu con rotativ. Este vorba despre un conjunctor gaz-solid care a fost descoperit la Universitatea din Twente, Olanda. Particulele de deşeu celulozic (biomas ) aflate la temperatura mediuluiă ambiant şi particulele de nisip fierbinte se introduc pe la baza conului, unde sunt amestecate şi transportate datorit for eiă ţ centrifuge spre partea superioar a conului. În cazul acestui tipă de reactor poate fi ob inut o înc lzire rapid a biomasei şi unţ ă ă ă timp redus de sta ionare a gazului.ţ

Înc lzirea rapid a biomasei va împiedica formarea cenuşiiă ă în timpul reac iilor. Asfel se ob in ca produşi primari: bio-ulei 75ţ ţ % şi cenuş şi gaz 15 %. Deplasarea rapid a vaporilor deă ă piroliz (volatilelor) în reactorul cald conduce la pierderea a maiă pu in de 10 % din masa de bio-ulei. Acest lucru se datoreazţ ă reac iilor de cracare. Nu este necesar utilizarea unui gazţ ă "inert", produsele de piroliz nefiind diluate. Aceast nediluareă ă şi cantitatea mic de vapori conduc la construirea unuiă echipament de dimensiuni reduse.

Din punct de vedere mecanic, tehnologia reactorului este deosebit de simpl şi robust . Viteza de rota ie a conului esteă ă ţ de doar 300 rot/min şi, dup mai mult de 1000 de ore deă operare a unei instala ii pilot cu o sarcin de 250 kg/h,ţ ă fenomenele de abraziune şi de uzur nu ap ruser .ă ă ă

Realizarea reactorului cu con rotativ la scar mai mareă este posibil prin creşterea diametrului s u. Pentru capacit iă ă ăţ care necesit un diametru al conului mai mare de 2 m, etajareaă mai multor conuri pe o ax conduce la plasarea (introducerea)ă sarcinii în zona cea mai de jos a reactorului. Apelând la

aceast posibilitate, instala ia pilot poate face fa uneiă ţ ţă înc rc turi de 2 - 10 t/h.ă ă

Particulele de biomas sunt introduse pe la bazaă reactorului de piroliz , unde sunt pirolizate. Vaporii produşiă execut mai multe mişc ri de rota ie (f r a urca), înainte de aă ă ţ ă ă intra în condensator. Reactorul de piroliz este integrat într-ună sistem de circula ie a nisipului, compus din: conduct vertical ,ţ ă ă camer de combustie în pat fluidizat şi reactor de piroliz . ă ă

C rbunele este ars în prezen a aerului pentru a produceă ţ c ldura necesar procesului de piroliz . Principalul produs îlă ă ă constituie uleiul. De asemenea sunt evacuate şi gaze necondensabile. Surplusul de c ldur poate fi utilizat înă ă procesul de uscare a materiei de baz .ă

BTG a fost aplicat într-un reactor de piroliz cu con rotativă pentru o sarcin de lemn de 250 de kilograme/or .ă ă

4.2.9. Piroliza biomaselor

Piroliza biomaselor este o tehnologie de energie foarte veche care devine interesant iar şi printre sistemele diverseă ă pentru utilizarea energetic a biomaselor. Vehiculele func ionauă ţ cu benzin produs prin piroliza lemnului în timpul r zboiuluiă ă ă pentru a înlocui combustibilii minerali indisponibili. Piroliza are urm toarele avantaje principale fa de tehnologiile deă ţă combustie conventionale:

- c ldura combinat şi producerea de energie prină ă tehnicile procesului de gazificare ale biomaselor legate de motoarele pe gaz sau turbinele pe gaz pot s realizeze eficienă ţă electric signifiant m rit ( 22% pân la 37) în compara ie cuă ă ă ă ţ tehnologiile de combustie ale biomasei cu generarea aburului şi tehnologia de turbin standard ( 15% la 18%). Folosindă benzinele create în bateriile de combustie pentru producerea de energie se poate realiza o eficien electric mai mare inţă ă domeniu de 25% pân la 50%, chiar şi în cazul ă

instala iilor de piroliz la scal redus şi în timpul opera iei deţ ă ă ă ţ înc rcare par ial .ă ţ ă

Eficien a electric îmbun t it a conversiei energetice prinţ ă ă ăţ ă piroliz înseamn c micşorarea poten ial în CO2 este maiă ă ă ţ ă mare decât prin combustie. Formarea compuşilor de NOx poate de asemenea s fie semnificativ redus şi îndep rtareaă ă ă poluan ilor este general în majoritatea cazurilor.ţ ă

Avantajele NOx, totuşi, pot fi par ial reduse dac benzineleţ ă sunt consumate în motoarele sau turbinele cu gaz. Emisiile semnificativ mai sc zute de Nox, CO şi hidrocarburi pot fiă aşteptate când benzinele se întrebuin eaz în bateriile deţ ă combustie în locul utiliz rii în motoarele sau turbinele cu gaz. ă

Piroliza biomasei genereaz trei produse energeticeă diferite în cantit i diferite : cocs, gaze şi ulei. Piroliza rapidăţ ă furnizeaz mari produc ii de ulei, dar eforturile tehnice necesareă ţ prelucr rii uleiurilor rezultate din piroliz înseamn ca acestă ă ă sistem generator de energie nu pare foarte promi tor înţă actualul stagiu de dezvoltare. Oricum, piroliza ca prima etap aă unei instala ii de gazificare în dou etape pentru fan şi alteţ ă materiale agricole merit considerate.ă

În procesul tipic de gazificare a biomasei, aerul se întrebuin eaz ca agent de gazificare şi deci gazul are o valoareţ ă termic joas ( 3-5 MJ m³). Dup cur are, poate fi folosit înă ă ă ăţ motoarele sau turbinele cu gaze. Turbinele cu gaze conectate la o turbin cu abur vor arde un gaz cu valoare termic medieă ă ( 12-15 MJ m³) mai favorabil decât gazul cu valoare termică scazut . Folosirea injec iei de abur în camera de ardere aă ţ turbinei cu gaze (procesul Cheng) necesit cel putin gaz cuă valoare termic medie.ă

Produc ia de hidrogen sau metanol de la procesul deţ gazificare al biomasei sau folosirea gazelor de produc ie inţ baterii de combustie la temperatur sc zut de asemeneaă ă ă necesit ori carburatoare care func ioneaz cu oxigen şi abură ţ ă extrem de îmbog ite, ori carburatoare înc lzite indirectăţ ă trebuiesc folosite cu abur pentru ca un mediu de gazificare să genereze gaz de produc ie cu o valoare termic medie, cuţ ă con inut înalt de hidrogen.ţ

Procesul de gazificare a lemnului, deşeurilor şi reziduuri lemnoase în strat fix sau fluidizat cu combustia gazului pentru produc ia de c ldur este acum standardizat . Carburatoareleţ ă ă ă de lemn utilizate întâi în nordul Europei, sunt întrebuin ateţ

Figura 14

Figura 15

aproape în întregime pentru generarea de c ldur . Problemeă ă tehnice mai mari sunt puse de procesul de gazificare al

fanului şi alte materiale solide agricole, care în general au concentr ri mai înalte de clor, nitrogen, sulf, şi baze.ă

Procesul de gazificare al biomasei verzi este înc la ună stadiu timpuriu de dezvoltare.

Eforturi de dezvoltare înt rite pe tehnologiile procesului deă gazificare pentru materialele verzi ale biomasei sunt esen ialeţ ca rezerv poten ial de furnizare al acestui tip de combustibiliă ţ ă s fie comparativ mai mare.ă

Purificarea eficient a benzinelor şi adaptarea corect aă ă produselor de gazificare a biomasei la cerin ele specifice aleţ sistemelor de ardere a gazelor sunt premise pentru folosirea în motoare, turbinele cu gaze şi bateriile de combustie. Compuşii din smoal pot fi înl tura i eficient sporind temperatura gazuluiă ă ţ sau cu cracarea catalitic peste nichel. Oricum, chiar şi pentruă carburatoare de lemn nu este înc nici o solu ie viabilă ţ ă economic în aceast problem de gudron. Nici unul din tipurileă ă de carburator disponibile momentan nu au fost testate cu succes în leg tur cu motoarele pe benzin în opera iuni peă ă ă ţ termen lung în prelucrarea c ldurii combinate şi centraleleă electrice.

Gazificarea presurizat permite eficien elor electrice s fieă ţ ă realizate dar resurse tehnice mai mari sunt necesare pentru a furniza biomasa în carburator, şi pot ap rea probleme deă epurare a gazelor.

Pentru grupurile motopropulsoare cu gazificarea biomasei integrat în raza a 3 la 20 MW electricitate, gazificarea în pată fluidizant al biomasei sub presiune atmosferic , cuplat cuă ă folosirea turbinelor cu gaze folosind ciclul lui Cheng sau turbinele cu abur pare s fie tehnologia cea mai promi toareă ţă acum în termeni tehnici şi economici. Pentru c ldura combinată ă

şi centralele electrice cu capacit i pân la 2 MW, folosireaăţ ă benzinelor în motoare pe benzin este, pe moment maiă atractiv decât turbinele cu gaze. Din cauza problemelor cuă rezerva de combustibil si transportullui, uzinele de gazificare a biomasei cu capacit i de pesteăţ aproximativ 30 MW electricitate nu sunt o afirma ie viabil înţ ă Germania si cele mai multe t ri europene in prezent. ă

Co-arderea biomasei în centralele electrice de c rbuneă existente ( < 100 MW) este în prezent investigat în mai multeă

ri.Integrarea carburatoarelor alimentate de biomas înţă ă centrale termice pe c rbuni ar avea anumite avantaje asupraă uzinelor de gazificare a biomasei. Cea mai important esteă flexibilitatea îmbun t it ca reac ie a fluctua iilor sezonale înă ăţ ă ţ ţ disponibilitatea biomasei şi costurile de investi ie sc zute. ţ ă

4.3. Avantajele şi dezavantajele pirolizei

4.3.1 Principalele avantaje oferite de tehnologiile de piroliz sunt:ă

- nivelul de temperatur poate fi strict controlat şiă deplasat în limite largi;

Figura 16

- diminuarea volumului de efluen i gazoşi: aproximativţ 1/3 comparativ cu incinerarea;

- prin nivelul de temperaturi, prin controlul echilibrelor chimice şi prin regimul gazodinamic se poate reduce substan ialţ emisia de noxe (praf, produsesulfurice, produse clorice, metale grele, etc);

- ob inerea de produse valorificabile energetic şi tehnic:ţ ulei, gaz şi cocs de piroliz .ă

- neutralizarea a 99,99% din deşeuri;- nevolatilizarea metalelor grele şi fixarea acestora în

cocs;- inexisten a emisiilor de NOx.ţ- timp redus de reac ie pentru piroliza de înaltţ ă

temperatur : 15-20 minute;ă- omogenizarea deşeurilor multicomponente de tipul celor

urbane. Se ob ine astfel un produs cu caracteristici termo-fizico-ţchimice quasi-constante.

- neutralizarea produselor cu impact olfactiv major şi facilitarea depozit riiă pe termen lung şi a transportului la distan . ţă

De exemplu deşeurile din industria zootehnic (resturi dină prelucrarea c rnii, cu descompunere rapid ) pot fi pirolizate,ă ă ob inându-se un cocs (carbon + inerte) ce poate fi stocat şiţ transportat la distan pentru a fi ars într-o central clasic peţă ă ă combustibilconven ional;ţ

- r spuns bun la varia ii de sarcina: 25 - 125%; ă ţ- unit i modulare în gama 10 000 - 50 000 t/an.ăţ

4.2.3. Dezavantajele procesului de piroliză

Principala limitare a acestui procedeu este dat deă caracterul de interfa între deşeul brut şi tehnologia deţă eliminare final . Piroliza nu este un procedeu de eliminare aă deşeurilor ci doar de prepare în vederea unei valorific riă energetice superioare.

Principalele dezavantaje sunt generate de:

- caracterul de deşeu al cocsului produs.

Deşi este un combustibil omogen asimilabil c rbunilor deă putere calorific medie, din punct de vedere juridic este ună deşeu ce se supune legisla iei respective.ţ

- con inutul de metale grele. Datorit temperaturilorţ ă joase (<650°C) ale procesului, metalele grele nu sunt volatilizate şi r mân fixate în cocs. Pentru o combustieă ulterioar a acestui produs este necesara o “spalare-separe”ă intermediara pentru retinerea metalelor grele. Aceasta reduce eficienta globala a procesului de conversie energetica a deseului.