Wykorzystanie popiołów lotnych do produkcji kompozytów mineralno-organicznych na bazie komunalnych osadów ściekowych

WYKORZYSTANIE POPIOŁÓW LOTNYCH DO PRODUKCJI KOMPOZYTÓW MINERALNO-ORGANICZNYCH NA BAZIE KOMUNALNYCH OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Od ponad pięćdziesięciu lat wykorzystanie popiołów lotnych w rolnictwie jest przedmiotem rozważań i nieustannych rewizji. Co raz częściej dostrzegane są zagrożenia wynikające z wprowadzeniem wraz z popiołami do gleby metali ciężkich i toksycznych związków organicznych. Niechęć do stosowania popiołów umacniana jest często przez lokalne organizacje ekologiczne nauczone doświadczeniami wcześniejszego niewłaściwego postępowania z popiołami. Również nieprzetworzone osady ściekowe z komunalnych oczyszczalni ścieków nie budzą większego zainteresowania potencjalnych odbiorców, a ich rolnicze wykorzystanie często wiąże się z krytyką i protestem społecznym.

Ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne popioły lotne mogą być jednak z powodzeniem wykorzystane jako komponent higienizujący i polepszający właściwości fizyczne osadów ściekowych.

Podobnie jak w przypadku bezpośredniego wykorzystania popiołów do nawożenia gleb rolniczych bardzo istotne jest, aby posiadały one możliwie najniższe zawartości pierwiastków śladowych, balastowych oraz toksycznych związków organicznych.

Skład jakościowy popiołów lotnych powstających w elektrowniach wykorzystujących krajowy węgiel kamienny w większości wypadków jest podobny. Różnice występują w składzie ilościowym oraz właściwościach fizycznych uzależnionych przede wszystkim od rodzaju węgla oraz zastosowanej technologii spalania.

Wykorzystując opisywane korzystne właściwości popiołów, Firma EKOPOLGRUNT Sp. z o. o. z Wrocławia, w ramach Dolnośląskiego Ekologicznego Parku Technologicznego stworzyła kolejny projekt z zakresu zagospodarowania wspólnie z popiołami lotnymi osadów ściekowych.

Indywidualnie dobrana technologia przetwarzania odpadów pozwala na uzyskanie w pełni standaryzowanych kompozytów mineralno-organicznych o specjalnie dobranym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych, bezpiecznych i przydatnych w środowisku przyrodniczym, o diametralnie lepszych cechach fizycznych i składzie chemicznym od odpadów wykorzystywanych do ich produkcji.

Zastosowane w procesie technologicznych popioły lotne, pozwalają skutecznie niszczyć występujące w osadach ściekowych drobnoustroje oraz eliminować nieprzyjemne zapachy. Kompozyty mineralno-organiczne wytwarzane na bazie osadów ściekowych i popiołów, posiadają znaczne ilości materii organicznej i dodatkowo związki wapnia regulujące odczyn gleby. Mogą mieć zastosowanie do polepszania i rekultywacji użytków rolnych oraz gruntów zdegradowanych.

Można przyjąć, iż z upływem czasu pod wpływem roślinności i pozostałych czynników glebotwórczych, będą one uczestniczyć w produkcji i rozkładzie biomasy, magazynowania próchnicy, przepływie energii, retencji oraz obiegu pierwiastków i wody w procesach samoregulacyjnych zapewniających ekosystemowi odporność nadziałanie czynników destrukcyjnych.

Kompozyty mineralno-organiczne uzyskiwane na bazie odpadów mogą być tanim, łatwo dostępnym produktem do kondycjonowania gleb. Ich wykorzystanie do poprawy jakości gleb leży w interesie polityki ekologicznej Państwa.

Produkt finalny (kompozyt mineralno-organiczny) obróbki postaciowej osadów ściekowych popiołami lotnymi - wytwarzany przez EKOPOLGRUNT Sp. z o.o. pod nazwą EKOPOLGRUNT uzyskał pozytywny atest Akademii Techniczno Rolniczej z Bydgoszczy.

Produkcja EKOPOLGRUNTU odbywa się w oparciu o opracowany Zakładowy Dokument Normalizacyjny określający wymagania jakościowe fizykochemiczne i mikrobiologiczne produktu. Utrzymanie parametrów wskaźnikowych określonych w ZDN stanowi gwarancję standaryzacji produktu.

Z powodzeniem wykorzystywany jest on do prowadzenia prac rekultywacyjnych, nawożenia i odkwaszania gleb, trwałego ulepszania gleb słabo ziemistych, prowadzenia rekultywacji biologicznej i makroniwelacji, kształtowania pasów zieleni przy drogach.

Poprzez analogie do stosowania osadów ściekowych z których został wytworzony, zgodnie z art. 43 ust. 1 ustawy o odpadach z 27 kwietnia 2001 r (Dz.U. nr 62 poz.628) przyjęto, że może być wykorzystany:

• w rolnictwie, rozumianym jako uprawa wszystkich płodów rolnych wprowadzanych do obrotu handlowego, włączając w to uprawy przeznaczone do produkcji pasz
• do rekultywacji terenów w tym na cele rolne
• do dostosowania gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu
• do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu
• do uprawy roślin nieprzeznaczonych do spożycia i do produkcji pasz

Zastosowania technologii przetwarzania osadów ściekowych na kompozyty mineralno-organiczne związana jest z wykorzystaniem specjalistycznej linii technologicznej z mieszarką łopatkową - dwuwałową, która posiada możliwości mieszania i stosowania różnych rodzajów i dawek popiołów.

Linia technologiczna składa się z:

• zasobnika odwodnionych osadów ściekowych
• silosu popiołów lotnych
• zasobnika mieszaniny popioło-żużlowej
• dozownika i podajnika osadów
• dozownika i podajnika mieszaniny popioło żużlowej
• mieszarki łopatkowej
• przenośnika odbierającego

Proponowany ciąg technologiczny pozwala na wprowadzanie zmian ilościowych i jakościowych mieszanych odpadów. Efektem tego może być produkcja, w zależności od potrzeb, produktu o różnej zawartości suchej masy jak i strukturze. Proces technologiczny zakłada wymieszanie w odpowiednich proporcjach osadów z popiołami, a następnie poddaniu mieszaniny leżakowaniu. Mieszanina poddana działaniu wysokiego odczynu podlega procesowi higienizacji. W proponowanej technologii istotnym jest posiadanie znacznej ilości terenu do czasowego gromadzenia mieszaniny celem jej "dojrzewania" związanego z przemianami biochemicznymi i procesem higienizacji, zachodzącymi w mieszaninie. Zakłada się, że zmieszany w odpowiednich proporcjach osad z popiołami powinien być gromadzony w pryzmach przez okres 1-2 miesięcy. Po tym okresie należy przeprowadzić badania osadu w celu potwierdzenia osiągnięcia zgodności z normatywami. Pryzmowanie preparatu dodatkowo powoduje znaczne obniżenie pH, co jest zjawiskiem pożądanym przy wykorzystaniu preparatu jako podłoża do uprawy roślin (warstwa rekultywacyjna).

Z doświadczeń prowadzonych przez EKOPOLGRUNT Sp. z o.o. wynika, że za najbardziej optymalny uznaje się stosunek masowy osadu do popiołu jak 1:1.Mieszanina zawiera wtedy około 15% substancji organicznej i 85% substancji mineralnej. Podobnie jak w przypadku wykorzystywania jako odkażalnika wapna palonego, zastosowanie popiołów bogatych w tlenki wapnia i magnezu pozwala na uzyskanie pełnej higienizacji osadów ściekowych.

Badania przeprowadzone w kraju i za granicą wykazują, że metoda ta zapewnia niszczenie: bakterii, wirusów, robaków i pleśni we wszystkich rodzajach osadów, oraz stabilizację osadu tzn. zatrzymanie procesów fermentacji powiązanych z wydzielaniem gazów (siarkowodór, metan) i zapachów [13,14]. Zastosowanie popiołów lotnych pozwala na uzyskanie kompozytu mineralno-organicznego posiadającego cechy ziemi znormalizowanej o diametralnie lepszych zarówno od osadów jak i popiołów właściwościach fizyczno-chemicznych ułatwiających transport, składowanie i stosowanie z wykorzystaniem typowego sprzętu rolniczego do aplikacji nawozów, czy obornika.

Wykorzystanie popiołów lotnych do prowadzenia procesu higienizacji z jednoczesnym przetworzeniem odpadów na produkt - EKOPOLGRUNT, jest jedną z możliwości ich gospodarczego wykorzystania. W tym przypadku za wykorzystaniem popiołów lotnych - jako komponentów do higienizacji i przetwarzania osadów przemawia wiele czynników:

• skład chemiczny
• niewielka ilości metali ciężkich
• drobnoziarnisty skład wraz z porowatą strukturą ziaren, z jednoczesną korzystną proporcją porów kapilarnych do niekapilarnych
• właściwości alkalizujące

Istotną właściwością popiołów pozyskiwanych z instalacji odpylania jest wysoka zawartość suchej masy, co w przypadku z wymieszania z uwilgotnioną masą osadową sprzyja jej osuszaniu. Możliwość dodania do mieszaniny grubszych frakcji popioło - żużlowych pozwala na stworzenie ziemistej struktury gruzełkowatej ostatecznego produktu.

Preparaty wapniowo-organiczne, wzbogacone w makro i mikroelementy o właściwościach fizycznych spełniających wymogi stawiane osadom ściekowym przeznaczonym do rolniczego wykorzystania, nie są uciążliwe dla otoczenia, mogą być bezpośrednio użyte do nawożenia lub składowane w pryzmach bez obawy ponownego uwilgotnienia i reinfekcji szkodliwą mikroflorą [ 6, 8,10].

Proponowana metoda higienizacji osadu popiołami lotnymi pozwala na otrzymanie produktu bezpiecznego pod względem sanitarnym, o dobrych właściwościach fizycznych, ułatwiającym dalsze jego wykorzystanie. Produkcja preparatów wapniowo-organicznych stanowić może alternatywę nawozów przeznaczonych do nawożenia i kondycjonowania gleb, dla rolnictwa, gospodarki komunalnej, rekultywacji wysypisk i zdegradowanych terenów przemysłowych.

Przetwarzanie odpadów na kompozyty mineralno-organiczne do kondycjonowania gleb pozwoli z jednej strony na uzyskanie produktu, który nie trafi na składowisko odpadów, z drugiej zaś pozwoli na wzbogacenie gleby w materię organiczną, substancje biogenne oraz mikro elementy niezbędne do wzrostu i rozwoju roślin.

Literatura:

1. CODE OF GOOD AGRICULTURAL PRACTICE FOR THE PROTECTION OF SOIL, MAFF, London, 1993.
2. EUROPEAN COMMUNITY; Council Directive on the Protection of the Environment and in Particular of the Soil when Sewage Sludge is used in Agriculture. Off. J. Europ. Comm. No. L 181/6,4 July 1986.
3. HERMANN J., Uwarunkowania i kryteria rolniczej przydatności odpadów, 1995, Ekol. i Tech., nr 4.
4. HOFMANN K. Koncepcje i metody uzdatniania i wykorzystywania osadów ściekowych. Materiały seminarium nt. Oczyszczania ścieków na filtrach gruntowo roślinnych. Cedzyna 06. 1994. Fundacja Zaopatrzenia Wsi w wodę
5. Kempa E.S. Osady ściekowe - odpad czy produkt oczyszczania ścieków. Materiały krjowej konferencji naukowo-technicznej pod redakcją J.Bienia. Częstochowa 1996.
6. NIEKONWENCJONALNE NAWOZY W ROLNICTWIE, Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 1993, Z. 409, PAN, Warszawa.
7. Reimers R., Oleszkiewicz J., Goldstein G., Podstawy chemicznej higienizacji osadów. Materiały konferencyjne. Kraków 11-12 maja 1997.
8. ROSZYK E., ROSZYK S., SPIAK Z., Wartość nawozowa osadów ściekowych niektórych oczyszczalni z południowo - zachodniej Polski, Cz. III: Doświadczenia wegetacyjne, Roczn. Glebozn., 1988, nr 1, 113 -125.
9. SIUTA J., PASIŃSKI CZ., WASIAK G., Przyrodnicze zagospodarowanie osadów ściekowych, Warszawa PWN, 1988.
10. Sobczyk 1994. "Praktyczne wykorzystanie osadów ściekowych w rolnictwie". Ekologia i Technika. BTN Bydgoszcz
11. Sobczyk 2000. "Wykorzystanie osadów ściekowych po higienizacji wapnem do nawożenia gruntów rolnych" Forum Eksploatatora. SEOGW-Ś. 1/00. Kraków.
12. Sobczyk 2001. "Higienizacja osadów wapnem, a wyposażenie techniczne oczyszczalni". Forum Eksploatatora. SEOGW-Ś. 1/01. Kraków.
13. STRAUCH D., OVER H and L'HERMITE P. Hygienic aspects of the treatment and use of organic sludge and liquid agricultural wastes. Proc. Of a seminar held in Leystan. NL, 26-28 September 1988. CEC Publication. 1989
14. WOLSKI T., Wykorzystanie odpadów przemysłowych do otrzymywania preparatów próchnico podobnych, Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 1986, Z 315.

Summary:

The article presents the method of recycling sludge from municipal water treatment plant and dust from power plants. The company EKOPOLGRUNT Ltd worked out a method of combining and recycling both kinds of waste into a product that may be used in soil recultivation. The product called EKOPOLGRUNT is environment friendly and stable. It is manufactured in accordance with standard procedure. It is used as an upper humus layer creator when recultivating barren soil, degraded and industrial areas, landfills, etc. It is also useful at creating green strips at road sides and nourishing and improving acid soil to make it suitable for cultivation. This way of waste recycling seems to be prospective as it turns both kinds of waste into a highly useful and desirable product.