Caracteristicile Si Clasificarea Reziduurilor Solide [PDF]

Zitiervorschau

CARACTERISTICILE SI CLASIFICAREA REZIDUURILOR SOLIDE

1.Clasificarea reziduurilor solide După destinaţie, deşeurile constituie două subgrupe: recuperabile şi irecuperabile, iar după origine pot fi grupate de asemenea în două subgrupe: rebuturi şi reziduuri. Rebut poate fi o maşină, un utilaj sau un produs care nu mai poate fi folosit direct. Reziduurile sunt materiile prime, materiale sau produse care sunt respinse în cursul unei fabricaţii sau a unor acţiuni umane (menaj, comerţ, ramuri industriale, agroalimentare etc.). Ca aspect fizic, reziduurile pot fi solide, lichide sau gazoase. Din punct de vedere al naturii şi locurilor de producere deşeurile se clasifică astfel:         

deşeuri miniere; deşeuri din industria metalurgică şi energetică; deşeuri de producţie; deşeuri din construcţii; deşeuri stradale; deşeuri menajere; deşeuri agrozootehnice; deşeuri periculoase; deşeuri radioactive.

1. Deşeuri miniere

1

Deşeurile miniere sunt reprezentate prin sterile de mină şi sterile de flotaţie. Ele sunt constituite din fragmente de roci şi minereuri sărace care sunt depuse de regulă la gura minei. Prezenţa sulfurilor şi în special a piritei declanşează procesul de alterare cu formarea de H2 SO4 şi care contribuie în bună măsură la poluarea solului şi a apelor din zonele învecinate. 2.Deşeuri din industria metalurgică şi energetică Deşeurile din industria metalurgică şi energetică sunt reprezentate prin zguri, cenuşă, nămoluri, prafuri. Aceste deşeuri pot conţine metale grele la care se adaugă sulfuri şi cloruri solubile care pot polua uneori intens mediul înconjurător. De asemenea praful foarte fin poate produce o poluare intensă a solurilor din jur. Cenuşa şi zgura pot fi reciclate în domeniul construcţiilor. 2. Deşeuri de producţie Deşeuri de producţie în cantităţi mai mari se formează în industria de extracţie a materialelor de construcţie, industria alimentară şi a băuturilor, industria forestieră etc. Deşeurile din industria chimică, textilă, de prelucrare a lemnului şi a sticlei sunt parţial reciclate în calitate de materie primă. Reziduurile toxice sunt dirijate spre înhumare în poligoane special organizate. 4. Deşeuri din construcţii

Deşeurile din construcţii reprezintă materialele provenite din demolarea şi din resturile de materiale rămase de la şantierele de construcţii civile şi industriale. Efectul major al acestor deşeuri este asupra solurilor, care sunt transformate în soluri desfundate, iar în zonele de depozitare în soluri antropice.Foarte puţine materiale de acest gen pot fi reciclate.

2

5. Deşeuri stradale Deşeurile stradale sunt deşeurile colectate din zonele stradale specifice activităţii cotidiene populaţiei sau rezultate din depunerea de materiale solide în aceste spaţii sau sunt deşeuri vegetale provenite din spaţiile verzi. Mai frecvent ele pot fi reprezentate prin hârtie, plastic, resturi ceramice şi sticle, resturi alimentare, metale, pietriş, nisip, praf. Aceste deşeuri pot fi transportate la rampele de depozitare controlată şi folosite ca material inert de acoperire intermediară. 6. Deşeuri menajere

Deşeurile menajere sunt reziduurile solide colectate de la locuinţele populaţiei. În Romania acestea sunt reprezentate prin: deşeuri alimentare,hârtie,carton,ţesături,sticlă,metale (aluminiu, fier ), materiale plastice , piele, lemn, piatră, ceramică, alte deşeuri. Tip & număr de localităţi

Comune - 271 (13,68%) Oraşe – 172 (54,29%) Municipii – 77 (75%)

Cantităţi colectate în anul 2008 pe cap de locuitor (kg/an) Hârtie Plastic Sticlă 0,47 kg 1,38 kg 0,30 kg 3,74 kg 1,32 kg 1,99 kg 2,2 kg 2,15 kg 0,30 kg

3

În conformitate cu datele oficiale existente la nivel de ţară, un cetătean din mediul urban generează anual cca 15 kg deşeuri de sticlă, 30 kg deşeuri de plastic si 30 kg deşeuri de hârtie. În mediul rural aceste cantităţi sunt pe jumătate. După posibilitatea de valorificare reziduurile menajere sunt de mai multe tipuri:

- compostabile (resturi organice rezultate de la pregătirea hranei); - combustibile (lemn, cauciuc, materiale plastice); - inerte (materiale de construcţii, ceramică); - reciclabile (hârtie, sticlă, materiale plastice, metale); Reziduurile menajere reprezintă o sursă importantă de răspândire a infecţiilor prin numărul mare de agenţi patogeni pe care le conţin. În prezent cea mai mare parte din aceste deşeuri este depusă în depozite şi numai o mică cantitate (20%) este prelucrată prin reciclare şi compostare. Managementul deşeurilor menajere solide trebuie abordat din punct de vedere al schimbării mentalităţii populaţiei pentru a considera unele deşeuri menajere ca sursă de materii prime secundare.

7. Deşeuri agrozootehnice

Deşeurile agrozootehnice sunt reprezentate prin resturi vegetale şi dejecţii animaliere. Unele dintre ele au o largă întrebuinţare ca combustibil,cum sunt cocenii şi paiele, iar dejecţiile animaliere reprezintă un important îngrăşământ agricol. Neutralitatea reziduurilor zootehnice se poate realiza prin metoda compostării, iar în ultimul timp se utilizează îndepărtarea acestora cu ajutorul apei şi apoi tratarea comună a reziduurilor solide şi lichide în staţii de epurare a apelor uzate.

4

8. Deşeuri periculoase

Deşeurile periculoase cuprind substanţe toxice care pot produce efecte negative asupra mediului înconjurător şi sănătăţii populaţiei, exceptând deşeurile radioactive. Aceste deşeuri provin în cea mai mare parte din industria chimică, rafinării, industria metalurgică, ateliere auto, unităţi medicale. Sunt reprezentate prin compuşi metalici,solvenţi organici halogeni,acizi compuşi organofosforici, fenoli, cianuri, eteri, vopsele, pesticide, reziduuri de spital. Cele mai periculoase substanţe chimice sunt pesticidele folosite în agricultură pentru protecţia plantelor contra bolilor şi dăunătorilor. Aceste pesticide sunt concentrate în plante şi ajung direct prin alimente la om şi la animale. Apele de suprafaţă precum şi cele subterane pot fi poluate cu pesticide prin infiltraţiile produse de apele pluviale. O altă substanţă extrem de toxică reprezintă dioxina, care stă la baza producerii altor substanţe toxice periculoase. Dioxina este un component al erbicidelor clorurate folosite destul de intens în agricultură. Dioxina apare de asemenea şi la arderea reziduurilor menajere conţinând plastic sau lemn tratat cu substanţe chimice clorurate. Deşeurile periculoase sunt depozitate separat, iar managementul lor depinde de experienţa şi specificul fiecărei ţări.

9. Deşeuri radioactive Deşeurile radioactive rezultă din numeroase activităţi industriale, medicale şi de cercetare. Cele mai mari cantităţi rezultă din activitatea de producere a energiei electrice, extracţia şi prelucrarea minereului radioactiv. Reziduurile radioactive sunt tratate diferenţiat în funcţie de radionuclizii pe care îi conţin. Reziduuriile care conţin radionuclizi cu viaţa scurtă şi activitate redusă şi al căror pericol nu e prea mare sunt colectate şi păstrate în containere speciale, ecranate corespunzător până la depăşirea timpului de înjumătăţire după care pot fi îndepărtate. Radionuclizii care conţin radionuclizii cu viaţă lungă şi activitate mare şi deosebit de periculoase sunt tratate în vederea reducerii volumului, fi cu substanţe puternic oxidante,fie incinerate în crematorii cu circuit închis pentru a nu polua atmosfera. După 5

tratare sunt înglobate în blocuri compacte de sticlă, ceramică, plumb şi îndepărtate în locuri speciale denumite cimitire radioactive.

2.Caracteristicile reziduurilor solide

Proprietatile fizice, chimice si biologice ale deşeurilor solide municipale Proprietatile fizice importante sunt: -

greutatea specifica;

-

continutul de umiditate;

-

distributia dupa marimea particulelor;

-

capacitatea de retinere a apei;

-

conductivitatea hidraulica.

Deoarece deseurile solide reprezinta o masa eterogena cu o compozitie schimbatoare, aceste caracteristici fizice trebuie raportate la un agregat sau la un component individual. In plus, diferite operatii de procesare conduc la modificarea caracteristicilor fizice, ceea ce face necesară determinarea caracteristicilor dupa fiecare oparetie de procesare. Greutatea specifică Greutatea specifică este definită ca masa unui material raportată la unitatea de volum [kg/mc]. Aici trebuie mentionată si starea deseului compactat sau necompactat. Greutatea specifica trebuie cunoscută pentru a evalua masa totala si volumul deseurilor ce vor fi procesate. Componentii specifici ai deseurilor solide variază cu locul, sezonul, timpul de stocare. Valorile tipice ale greutatii specifice sunt: -

180 – 480 [kg/m3] pentru deseurile colectate in camioanele cu compactare;

-

90 [kg/m3] pentru deseurile colectate în camioanele fara compactare. Aceste valori sunt valabile în cazul în care fiecare camion este plin.

Greutatile specifice pentru cateva categorii tipice ale deseurilor sunt date în tabelul urmator:

6

Componenti

Greutatea specifica [kg/m3]

Hartie, carton, plastic

81

Resturi menajere

300

Sticla, metale neferoase, lemn, cauciuc, piele, 162

textile Cenusa, caramizi, metale feroase

480

Plastic

65

Aluminiu

162

Cutii de conserve

90

Resturi vegetale

100

Volumul ocupat de deseurile solide în anumite conditii determina numarul si marimea containerelor de colectare, a vehiculelor de colectere, statiilor de transfer si terenul necesar depozitarii. Conţinutul de umiditatea face să crească greutatea specifica până când deşeul devine saturat cu apă. Cum apa înlocuieste aerul din cavitati, greutatea specifica creste, dar apa poate reduce greutatea specifică prin înlocuirea solidelor. Reducerea volumului deseurilor solide este importanta în colectarea, transportul si depozitarea. Aceasta poate fi exprimata prin raportul de compactare sau reducerea de volum:

Rv i–

(1

f

(

)

i

Rc )

[ ]

3

volumul initial, înainte de compactare [m ]; 3

f – volumul final, după compactare [m ].

Rc - raportul de compactare: Rc

f i

Conţinutul de umiditate Conţinutul de umiditate al deşeurilor solide se poate exprima ca procente ale masei materialului umed din deşeu sau ca procente ale masei materialului uscat din deşeu. Cea mai utilizată este exprimarea în procente ale materialului umed, conform relaţiei: 7

-

[ ]

m-masa iniţiala a probei de deşeu, [kg];

unde :

d- masa probei după uscare la 105ºC, [kg]; w-conţinutul de umiditate, [%]. Conţinutul de umiditate depinde de compoziţie, anotimp si condiţiile climatice. Cunoasterea conţinutului de umiditate este importantă la determinarea puterii calorifice, a densităţii şi a materialului dizolvat la depozitarea în rampele de gunoi. Distrbuţia granulometrică Marimea particulelor precum şi distribuţia granulometrică au un rol important în transformarile biologice, recuperarea materialelor şi încinerare. Marimea şi forma deşeurilor solide variază cu compoziţia acestora. Domeniul de dimensiuni se intinde de la marimea unei particule de nisip până la mărimea u n o r articolelor de mobilă şi a aparatelor, dispozitivelor de uz casnic. Mărimea particulelor este relevantă pentru reciclare, refolosire şi pentru dimensionarea echipamentelor de procesare a deşeurilor. Componentele deşeurilor sunt descrise de obicei prin lungime, laţime, înalţime. Capacitatea de reţinere a umiditaţii Aceasta este cantitatea totală de umiditate pe care o probă de deşeu o poate reţine impotriva forţei gravitaţionale .Capacitatea de reţinere a umidităţii are o mare importanţă in determinarea formării de scursuri la depozitarea liberă în sol. Apa aflată în exces (peste capacitatea de reţinere ) va străbate (percola) deşeurile încărcându-se cu substanţe minerale şi organice dând naştere la levigat (lixiviat). Capacitatea de reţinere a umidităţii se estimează cu următoarea relatie:

unde: m1-masa stratului de deşeu inclusiv stratul protector de la baza şi apa din precipitaţii. Se determină cu relaţia: ( in care:

)

md -masa deşeului wp - masa apei din precipitaţii; msp - masa stratului protector; m2 - masa deşeului uscat.

Permeabilitatea hidraulică a deşeului compactat De permeabilitatea hidraulică a deşeurilor compactate depinde rata de transport a 8

levigatului şi a altor contaminaţi (gaze, impurităţi microbiologice) prin stratul de deşeuri solide. Cum deşeurile solide nu sunt omogene, permeabilitatea hidraulică nu este izotropă. Ea depinde de densitatea deşeului şi are valoarea aproximativă de 1m/s. Debitul de levigat prin stratul de deşeu solid se determina cu ajutorul legii lui Darcy: QV=K·I·A [cm3/s] sau [m3/zi] unde: K [m/zi] sau [cm/s] –permeabilitate hidraulica; I [m/m] sau [cm/cm]-gradientul hidraulic sau panta; A [m2] sau [cm2]-aria secţiunii prin care are loc curgerea.

Proprietaţi chimice Cunoaşterea proprietăţilor chimice este importantă in luarea deciziei de procesare sau de recuperare a deşeului. De exemplu arderea deşeului sau compostarea depinde de compoziţia chimică a acestuia. Deşeurile pot fi separate in combustibile şi necombustibile. Pentru deşeurile solide combustibile sunt importante urmatoarele proprietăţi: - analiza imediată; - analiza elementară; - conţinutul de energie (puterea calorică). Analiza imediată este o caracteristică chimică care determină conţinutul de umiditate, materii volatile, carbon fix şi de cenuşă. Asa cum se vede din tabelul de mai jos, analiza imediată este importantă în determinarea proprietăţilor combustibile a unui combustibil. Analiza imediată Umiditate Materii volatile Carbon fix

% (procente masice) 15-40 (20) 40-60 (53) 5-10 (7)

Cenuşă

10-30 (20)

De exemplu cu cât conţinutul de umiditate este mai mare cu atat puterea calorică este mai mică. La încălzirea deşeului timp de o oră până la temperatura de 105°C se elimină umiditatea. Prin analiza elementară se determină procentele fiecărui element conţinut de deşeul solid. Rezultatele analizei elementare sunt folosite la caracterizarea compoziţiei chimice a materiei organice din deşeu, la determinarea raportului C/N, care este esenţial in procesele de conversie biologică (degradare bacteriană). Carbonul, hidrogenul şi oxigenul constituie elementele majoritare ale deşeurilor, aşa cum se vede şi in tabelul următor.

9

Elementul Umiditate Carbon Hidrogen Oxigen Azot Sulf Cenuşă şi metal

%(procente masice) 20 30 4 25.5 0.37 0.13 20

Sulful conţinut de deşeurile solide, chiar şi în canţităţi foarte mici, provoacă poluarea aerului în timpul arderii deşeurilor. La emisia de SO2 se poate adăuga şi emisia de compuşi halogeni. Cenuşa rezultată in urma arderii poate fi intr-o cantitate considerabilă şi poate conţine metale grele care necesită o înlăturare a lor, fiind considerate deşeuri periculoase. Conţinutul de căldură De obicei, puterea calorica este raportată la starea iniţială a deşeului. Ea poate fi calculată pentru starea uscată a deşeului cu relaţia:

[ kJ/kg]

unde:

[kJ/kg]-căldura inferioară de ardere raportată la starea iniţială; [%]-umiditatea deşeului. Proprietăţi biologice

Aceste propietaţi sunt importante deoarece descompunerea aeroba si anaeroba este folosita pentru transformarea deseurilor in energie si produsi finali utili. Proteinele sunt constituite din carbon, hidrogen, oxigen, azot, sulf . Resturile alimentare si cele vegetale costituie surse de proteine (si oferă o sursa de nutrienti) ce determină degradarea deseurilor solide. Descompunerea incompletă a proteinelor duce la formarea de aminoacizi, care au un miros neplacut. Grasimile, parafine si uleiurile sunt insolubile în apa dar sunt solubile în solventi chimici organici si sunt greu biodegradabile. Sursele primare de lipide sunt resturile menajere, uleiuri de gatit si grasimile. Multe dintre acestea sunt putin solubile în apă dar sunt biodegradabile. Ele au o putere calorică mare (8000-9500)kJ/kg, astfel ele sunt utilizate pentru procesele de recuperare a energiei. Carbohidraţii conţin exclusiv carbon, hidrogen şi oxigen. Sursa principala de carbohidrati in deşeurile solide rezidenţiale o constituie resturile alimentare si cele vegetale.

10

11