Kompleksowe unieszkodliwianie odpadów w ZUSOK

Rozmowa z Tomaszem Wadas – głównym technologiem, z-cą dyrektora Zakładu Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych

Kiedy powstał  i czym zajmuje się ZUSOK?

Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych w Warszawie został uruchomiony w 2000 roku, po pięciu latach budowy. Bazujemy na technologii włoskiej, dlatego większość urządzeń jest również tego pochodzenia. Paradoksalnie, protesty ekologów, które wstrzymały budowę zakładu na jakiś czas, wyszły nam tylko na dobre. W ten sposób powstał dodatkowy etap oczyszczania spalin. Technologia włoska zakładała jedynie dwa etapy oczyszczania: redukcję tlenków azotu w kotle odzysknicowym oraz redukcję zapylenia, zanieczyszczeń kwaśnych poprzez zastosowanie filtrów workowych. W naszej firmie zastosowaliśmy najnowszą technologię redukującą dioksyny, furany, metale ciężkie i różnego rodzaju zanieczyszczenia organiczne. Metoda ta wykorzystuje koks aktywny w adsorberze przeciwprądowym WKV. Adsorpcja zanieczyszczeń odbywa się na złożu granulowanego koksu aktywnego.

ZUSOK nie jest tylko samą spalarnią odpadów komunalnych. W rzeczywistości jest wielobranżowym zakładem, gdzie segregowane są odpady z odzyskiem surowców wtórnych, termicznie przekształcane są odpady nie nadające się do wtórnego odzysku, kompostowana jest wydzielona frakcja organiczna z odpadów komunalnych, przerabiany jest powstający w procesie spalania żużel i popiół na nieszkodliwy dla środowiska naturalnego granulat. Wytwarzana jest ponadto energia elektryczna oraz cieplna.

Czy borykaliście się na początku istnienia z jakimiś większymi problemami?

Na początku mieliśmy problem związany z przerabianiem odpadów ze względu na ich morfologię. Związane jest to z faktem, że odpady wytwarzane w naszym kraju różnią się od tych we Włoszech. Początkowo stosowaliśmy tylko segregację mechaniczną, która okazała się niewystarczająca przy odpadach wielkogabarytowych. Instalacja została uzupełniona więc o segregację wstępną – ręczą, gdzie dodatkowo pracownicy wybierają surowce wtórne oraz odpady problemowe typu dywany, elementy mebli, gruz itp. Segregacja wstępna została wyposażona w rozdrabniarkę wolnoobrotową, do której odpady wielkogabarytowe, jeśli się zdarzają, są kierowane i rozdrabniane.

Jaka jest zdolność przerobowa instalacji?

Rocznie zakład jest w stanie przyjąć około 65 tys. ton niesegregowanych odpadów komunalnych, co stanowi ok. 8% odpadów komunalnych wytwarzanych w mieście stołecznym. Z uwagi, że została wybudowana tylko jedna „nitka” termicznego przekształcania odpadów, a nie jak planowano dwie, jesteśmy niewielkim zakładem jeśli chodzi o aglomerację warszawską. Jednakże teren i kubatura budynków pozwala nam na znaczną rozbudowę i zwiększenie zdolności przerobowych zakładu. Odbierane odpady w całości kierowane są na segregację wstępną i mechaniczną, gdzie rozsortowywane są na trzy strumienie. Głównym strumieniem są odpady kwalifikujące się do spalania, gdyż jest to ok. 41 tys. ton. Około 17 tys. ton trafia na kompostownię. Mniej więcej 5-6 tys. ton stanowi balast po segregacji, czyli tzw. frakcja mineralna drobna, która trafia bezpośrednio na składowisko jako warstwa przesypkowa. Rocznie wysegregowywujemy około 1200 ton surowców wtórnych. Skupiamy się przede wszystkim na szkle oraz metalach żelaznych i nieżelaznych, które nie powinny trafić na kompostownię, ani nie powinny być kierowane do spalenia.

Jak przebiega proces segregacji odpadów?

Odpady komunalne retencjonowane są w tzw. bunkrze na odpady surowe. Za pomocą suwnic są zasypywane na podłogę przesuwną, która dozuje stałą ilość odpadów do segregacji wstępnej. Przenośnikami odpady kierowane są na przesiewacz korytkowy, gdzie rozdzielane są na dwa strumienie: do 300 mm i powyżej 300 mm. Obydwie frakcje trafiają do kabiny sortowniczej, gdzie wybierane są odpady problemowe oraz surowce wtórne. Strumień powyżej 300 mm trafia na młyny młotkowe, gdzie jest rozdrabniany. Następnie odpady trafiają na sita, gdzie następuje mechaniczne oddzielanie na trzy strumienie. Odpady poniżej 20 mm zawierające frakcje odpadów mineralnych, organicznych i lekkich, kierowane są na stoły densymetryczne i cyklony, gdzie są rozdzielane. Frakcja mineralna trafia bezpośrednio do kontenerów, którymi jest przewożona na składowisko odpadów. Frakcje: organiczna i lekka kierowane są odpowiednio do kompostowania i spalenia. Kolejna frakcja sitowa 20-50 mm to przede wszystkim organika, która kierowana jest na kompostownię. Frakcja powyżej 50 mm traktowana jest jako frakcja wysokokaloryczna i transportowana jest do fosy retencyjnej odpadów do spalania. Strumienie odpadów w trakcie segregacji mechanicznej natrafiają na trzy separatory magnetyczne, które mają za zadanie wychwycenie jak największej ilości złomu żelaznego, który po oczyszczeniu nadaje się do sprzedaży.

Jak działa technologia kompostownia?

Proces kompostowania przebiega w hermetycznie zamkniętym budynku o powierzchni 1 ha. Powietrze z tego procesu oczyszczane jest na filtrze biologicznym. Staramy się emitować jak najmniej odorów na zewnątrz. Niemniej jednak są one naszą największą bolączką, gdyż są odczuwalne na terenie zakładu i w jego pobliżu. W celu zminimalizowania oddziaływania nieprzyjemnych zapachów z procesu kompostowania wokół zakładu, w roku 2005 została zainstalowana instalacja dezodoryzacji. System dysz zainstalowany w obrębie budynku kompostowni i wokół placu odkładczego kompostu, rozpyla aerozol zawierający preparat, który w sposób chemiczny wiąże związki odorowe i zmniejsza ogólną uciążliwość.

Proces kompostowania przebiega w trybie przyspieszonym w technologii Siloda. Trwa około 37-38 dni. Składa się z trzech sekcji. Pierwsza sekcja to sekcja fermentacji, gdzie odpady przebywają przez 12 dni. Temperatura materiału organicznego po kilku godzinach wzrasta do około 60-65 ^oC. Następują tu procesy tlenowego rozkładu materii organicznej. Od dołu dodatkowo proces wspomagany jest wdmuchiwanym powietrzem, aby nie dopuścić do procesów rozkładu beztlenowego, który powoduje jeszcze większe odory. Po 12 dniach materiał przewożony jest do magazynu pośredniego, a następnie kierowany jest do sekcji rafinacji - doczyszczania i potem sekcji pielęgnacji, gdzie poddawany jest dalszym procesom kompostowania przez okres 24 dni. Po 37-38 dniach można powiedzieć, że materiał jest ustabilizowany tlenowo. Jednakże dojrzewa on jeszcze na placu odkładczym przez okres od 6-12 tygodni. Otrzymany produkt niestety nie spełnia warunków kompostu, dlatego nazywamy go materiałem organicznym ustabilizowanym tlenowo lub stabilatem. Wytwarzany stabilat wykorzystywany jest do rekultywacji biologicznej składowisk odpadów. Posiada dobre właściwości nawozowe, ale ze względu na zawartość szkła i ceramiki oraz podwyższone zawartości niektórych metali ciężkich, nie może być stosowany jako pełnowartościowy nawóz.

Co się dzieje z odpadami, które kwalifikują się  do spalania?

Odpady po segregacji powyżej 50 mm oraz odpady palne z poszczególnych frakcji do kompostowania i balastu, kierowane są do fosy odpadów do palenia, a następnie są umieszczane w leju zasypowym pieca. Jesteśmy zdolni spalić dziennie około 130 ton odpadów segregowanych. Z bilansu energetycznego wynika, że odpady po segregacji mają kaloryczność zbliżoną do węgla brunatnego. Ostatnie badania wykazują, że kaloryczność odpadów po segregacji, zawierających znaczne ilości folii, papieru i tekstyliów sukcesywnie wzrasta.

Sam proces spalania przebiega w piecu rusztowym Krügera, gdzie frakcja palna odpadów za pomocą wypychacza dozowana jest na ruszt pieca. Ruszt składa się z trzech sekcji. Pierwsza to suszenie odpadów, druga to sekcja spalania właściwego, a trzecia to sekcja wyżarzania, czyli wypalania żużla. Odpady spalane są w przedziale temperatur 1000-1100 °C. Powietrze konieczne w procesie spalania czerpane jest z bunkrów odpadów tworząc tam podciśnienie, które ogranicza uciążliwość zapachową bunkrów. Spaliny z komory spalania przepływają do komory dopalania, gdzie przebywają min. 2 s w temperaturze ok. 1050 °C. Następnie kierowane są do kotła odzysknicowego, walczakowego, w którym wytwarzana jest para przegrzana w ilości 15 ton/godz. o temperaturze 380 °C i ciśnieniu 38 bar. Spaliny schładzane są w kotle od temperatury około 1050 ^oC do 250 ^oC, natomiast wytworzona para podawana jest na turbinę Fincanteri napędzającą generator Ansaldo, w którym wytwarzana jest energia elektryczna.

Ile jesteście w stanie wytworzyć energii elektrycznej i cieplnej?

Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że przy pracy podstawowej możliwe jest wytworzenie 1,5-1,6 MW energii elektrycznej. Na własne potrzeby zużywamy około 1 MW, czyli 2/3 tej ilości, a 1/3 jest sprzedawana do sieci elektroenergetycznej. Para po przejściu przez turbinę ma jeszcze na tyle ciepła w sobie, że może być kierowana na wymienniki ciepła. Wydajność naszych dwóch wymienników to 9 MW każdy. Z uwagi na podłączenie do ogólnomiejskiej sieci ciepłowniczej zobligowani jesteśmy do podawania wody o określonej temperaturze. Inna temperatura jest w lecie, a inna w okresie zimowym, kiedy musimy podawać wodę o temperaturze aż 119 ^oC. W okresie letnim temperatura wody, którą podajemy do sieci ciepłowniczej jest na poziomie 72 - 80 ^oC. Przeliczając moc cieplną, można powiedzieć, że moglibyśmy ogrzać ciepłem wytworzonym z odpadów około 450 domków jednorodzinnych lub około 90 bloków wielorodzinnych.

Warszawa ma najbardziej rozbudowaną sieć ciepłowniczą w Europie. Moc cieplna bloku ciepłowniczego zainstalowanego w ZUSOK stanowi zaledwie 0,21% dyspozycyjnej mocy cieplnej warszawskich elektrociepłowni i ciepłowni szczytowych. W okresie letnim możemy zabezpieczyć nawet 5% zapotrzebowania cieplnego dla całej Warszawy. Współpraca ze SPEC przebiega bardzo dobrze. Kupowana jest od nas cała ilość wytworzonego ciepła, z tego względu nie obawiamy się planowanej rozbudowy zakładu, w wyniku której zakład ma przerabiać ok. 300 tys. ton odpadów. Wówczas stalibyśmy się znacznym graczem na rynku ciepła w mieście. Warto podkreślić, że wytwarzane ciepło w ZUSOK jest najtańszym źródłem energii w Warszawie. W wyniku rozbudowy roczny zysk ze sprzedaży energii cieplnej powinien wynieść około 15 mln zł rocznie. W tej chwili dochody z tytułu sprzedaży energii cieplnej stanowią ok. 30% dochodów zakładu.

Jeśli chodzi o energię elektryczną, to przy rocznej sprzedaży na poziomie ok. 3000 MWh jesteśmy prawie niezauważalni. Energia produkowana w naszym zakładzie nie jest jeszcze zakwalifikowana do energii odnawialnej. Tworzone jest rozporządzenie, które po spełnieniu odpowiednich warunków będzie kwalifikować energię wytwarzaną z odpadów jako energię odnawialną. Będziemy wykonywać specjalne badania, aby określić zawartość odpadów organicznych. Jeżeli będzie to energia odnawialna, wtedy będziemy mogli dwukrotnie na tym zarobić. Jednak najwięcej przychodów mamy z samego przyjęcia odpadów, czyli 2/3 przychodów, 1/3 to udział z energii cieplnej i kilka procent z energii elektrycznej.

Proces oczyszczania spalin jest bardzo istotny. Jak on przebiega?

Posiadamy trzy etapy oczyszczania spalin. Pierwszym etapem jest redukcja NO_x i odbywa się już w kotle. Jest to redukcja niekatalityczna tlenków azotu (SNCR) poprzez wtrysk par amoniaku do spalin w przedziale temperaturowym 850-950 ^oC. Amoniak reaguje z tlenkami azotu i powstaje para wodna oraz azot cząsteczkowy. W tym zakresie nie mamy najmniejszego problemu jeśli chodzi o oczyszczanie spalin. Dopuszczalna norma jest na poziomie 200 mg No_x/Nm³, tymczasem w ubiegłym roku naszą średnią w tym zakresie utrzymywaliśmy na poziomie około 90 mg NO_x/Nm³. Za kotłem odzysknicowym spaliny mają temperaturę około 250 ^oC i kierowane są do absorbera, gdzie wtryskiwana jest woda i spaliny schładzane są do temperatury 140 ^oC. W takiej temperaturze pracują filtry workowe, które są kolejnym etapem oczyszczania spalin. Przed filtrami dawkowany jest pylisty wodorotlenek wapnia, który reaguje z zanieczyszczeniami kwaśnymi, głównie chlorowodorem i tlenkami siarki. Spaliny przechodząc przez filtry workowe, które zatrzymują zapylenie, można powiedzieć, że są już oczyszczone. Jest jednak jeszcze trzeci etap oczyszczania spalin, który stanowi adsorber z koksem aktywnym. Doczyszcza on spaliny z dioksan, furanów, metali ciężkich i aromatycznych związków organicznych, które mogłyby być niebezpieczne dla okolicznych mieszkańców. Adsorber składa się z dwóch modułów. Spaliny przepływają przez 1,5 m warstwę granulowanego koksu aktywnego, a następnie są kierowane do komina. Energia elektryczna i cieplna wytwarzana z odpadów, ze względu na dużo bardziej rygorystyczne przepisy emisyjne niż posiadają elektrownie, mogę powiedzieć, że jest ona bardziej przyjazna środowisku. Warto podkreślić również, że nie zużywamy przy tym cennych surowców kopalnych.

Czy ZUSOK posiada monitoring emisji wszystkich zanieczyszczeń?

Zakład posiada dwa niezależnie działające systemy monitoringu. Jest to bardzo ważna kwestia, ponieważ każdego kwartału musimy zdawać relację z każdego dnia pracy zakładu w przedziałach półgodzinnych. Monitorowane są na stałe: chlorowodór, dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek węgla, węgiel organiczny i zapylenie. Dwa razy w roku jesteśmy również zobligowani do wykonywania pomiarów okresowych, gdzie badane są stężenia określonych metali ciężkich, dioksyn, furanów oraz organicznych związków aromatycznych. Dążymy do tego, aby minimalizować zużycie surowców do oczyszczania spalin. Niestety póki co odpady komunalne warszawskie są niestabilne, ich skład zmienia się właściwie z godziny na godzinę, dlatego konieczny jest nam ten spory ich zapas do wartości dopuszczalnych emisji, by nie mieć przekroczeń.

W jaki sposób przeprowadzane są remonty?

Co roku posiadamy miesięczny postój, w trakcie którego wykonywane są niezbędne remonty i przeglądy urządzeń. Wysokie temperatury w piecu powodują, że wypala się np. częściowo wymurówka i rusztowiny. W planach mamy również co roku dwa krótkie przestoje wiosną i jesienią, by przejrzeć wszystkie instalacje. Wszystkie przestoje ustalamy ze SPECem, w celu zsynchronizowania z remontami sieci cieplnej i uzyskania maksymalnych dochodów.

Rozmawiali: Dorota Kubek, Mariusz Marchwiak