SPIS TREŚCI:

Wstęp………. 1

1.1 ZJAWISKA I PROCESY ZACHODZĄCE NA SKŁADOWISKACH ODPADÓW KOMUNALNYCH …………. 3

1.2. UWOLNIENIA DO POWIETRZA…….3

Literatura……..4

Wnioski….4

Wstęp

Wraz z rozwojem cywilizacji wzrasta ilość produkowanych odpadów. W 2008 roku wytworzono w Polsce 12,2 Tg odpadów komunalnych, przy czym główną metodą unieszkodliwiania jest deponowanie ich na składowiskach (96,4%). Według danych podanych przez GUS (2009) w roku 2008 w Polsce istniało 879 czynnych składowisk odpadów komunalnych. Zdeponowane na składowisku odpady komunalne podlegają długotrwałym przemianom o złożonym charakterze wśród których można wyróżnić procesy fizyczne, chemiczne oraz biologiczne. Składowisko odpadów komunalnych jest traktowane, jako olbrzymi bioreaktor heterogeniczny, w którym występują trzy stany skupienia: stały – odpady, ciekły – odcieki oraz gazowy – biogaz.

W związku z dużym zagrożeniem jakie powodują składowiska odpadów należy je monitorować zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 2 grudnia 2002 r. w sprawie zakresu, czasu, sposobu oraz warunków gromadzenia, monitoringu składowiska odpadów. Monitoring składowiska odpadów powinien obejmować:

fazę przed eksploatacyjną – okres do dnia uzyskania pozwolenia na użytkowanie

składowiska odpadów;

fazę eksploatacji – okres od dnia uzyskania pozwolenia na użytkowanie składowiska

do dnia uzyskania zgody na zamknięcie składowiska;

fazę poeksploatacyjną – okres 30 lat, licząc od dnia uzyskania decyzji o zamknięciu

składowiska.

Określa również wskaźniki oraz częstość wykonywanych badań. Wymagania dotyczące lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamknięcia poszczególnych typów składowisk zostały określone rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003 r. (Dz.U. 2003.61.549).

Należy być świadomym, że w przypadku małych składowisk odpadów – o ile można uzyskać środki na ich budowę – to bardzo trudno jest wygospodarować takie środki na eksploatację składowiska odpadów zgodną z wymogami ustawy o odpadach i rozporządzeń wykonawczych do niej. Z tego względu województwa powinny dążyć do redukowania małych i nieefektywnych składowisk lokalnych, zapewniając jednocześnie funkcjonowanie składowisk ponadgminnych oraz budowę składowisk, które będą integralnym elementem zakładów zagospodarowania odpadów.

1.1 ZJAWISKA I PROCESY ZACHODZĄCE NA SKŁADOWISKACH ODPADÓW KOMUNALNYCH

Składowisko jest bioreaktorem, w którym pod wpływem czynników atmosferycznych i mikroorganizmów zachodzą mikrobiologiczne i biochemiczne przemiany. Początkowy rozkład odpadów jest procesem tlenowym, gdyż zaraz po załadowaniu składowiska istnieją w nim kieszenie powietrzne. Niedługo po rozpoczęciu biodegradacji, tlen w składowisku zostaje wyczerpany, a ponieważ niemożliwe jest uzupełnienie jego zapasu świeżym tlenem, w składowisku rozpoczyna się proces beztlenowy. Beztlenowy rozkład organicznych odpadów można uprościć do dwóch podstawowych procesów, jakkolwiek trzeba zaznaczyć, że biochemia procesów mikrobowych jest bardzo skomplikowana. W pierwszym etapie złożone organiczne substancje są biodegradowane do prostych substancji organicznych w postaci soli kwasu octowego (CH3COOH), kwasu propionowego (C2H5COOH), kwasu piropronowego (CH3COCOOH) lub innych prostych kwasów organicznych i alkoholi. Bakterie biorą udział w procesie uzyskując z tych reakcji chemicznych energię do rozwoju; pewna ilość odpadów organicznych jest przetwarzana na substancje komórkowe i pozakomórkowe.

Drugi etap beztlenowego rozkładu to metanogeneza. Bakterie metanogeniczne zużywają końcowe produkty pierwszego etapu i wydzielają metan i dwutlenek węgla. Tlen formujący dwutlenek węgla pochodzi z organicznych substratów względnie z nieorganicznych jonów siarczanowych. Bakterie metanogeniczne wolą neutralne pH, a nie lubią środowiska kwaśnego. Powstanie kwasów w pierwszym etapie wpływa na zmniejszenie pH i jeśli proces Poradnik metodyczny w zakresie PRTR dla składowisk odpadów komunalnych 10 ten dalej postępuje aktywność bakterii metanogenicznych może ustać. Jeżeli wydzielanie się gazów jest pożądane wtedy dobrze jest, jeżeli w składowisku znajdują się alkaliczne lub neutralne bakterie buforowe, które utrzymają pH w granicach 7,0. Biodegradacja w składowisku może nie być jednolita. Na przykład odcieki mogą mieć pH równe 5.5, a równocześnie może być nadal produkowany metan. Jest tak, ponieważ w różnych częściach składowiska mogą zachodzić różne procesy biochemiczne. Niskie pH jest właściwe dla obszarów, w których nie powstaje metan, a powstają kwasy, podczas gdy w innych częściach składowiska posiadających stabilną populację metanogeni bakterii, kwasy organiczne są zużywane i utrzymuje się pH równe 7.

1.2. UWOLNIENIA DO POWIETRZA. Ocena ładunku zanieczyszczeń gazowych dostających się do atmosfery ze składowisk odpadów komunalnych może być dokonywana na postawie rzeczywistych pomiarów szybkości emisji lub na podstawie oszacowań teoretycznych, przy przyjęciu pewnych założeń. Żadna z tych metod nie daje 100% dokładności i nie jest niezawodna. Do obliczeń teoretycznych przyjmowane są uśrednione wartości parametrów, co pociąga za sobą błędy. Z kolei niedoskonałość metod pomiaru oraz ich chwilowy charakter i zmienność emisji w czasie powoduje, że obliczenia w dłuższym okresie czasu są obarczone błędem.

Skład odpadów

Należy zadać pytanie, który ze składników odpadów komunalnych powoduje tak duże zagrożenie dla środowiska, pomijając zagrożenia, które mogą pochodzić od odpadów niebezpiecznych, które znalazły się przypadkowo w odpadach komunalnych. Odpowiedź jest bardzo prosta, jest to materia organiczna zawarta w odpadach komunalnych. Według Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2010 (KPGO, 2006) wynika, że aż 47% odpadów komunalnych stanowią odpady ulegające biodegradacji. Do odpadów ulegających biodegradacji należą: papier i tektura, tekstylia, odpady zielone oraz odpady kuchenne. Odpady ulegające biodegradacji można podzielić na: odpady łatwo (odpady kuchenne), średnio (odpady zielone) oraz trudno biodegradowalne (tekstylia, papier i tektura). Połowiczny czas rozkładu odpadów łatwo biodegradowalnych wynosi 1 rok, średnio degradowanych 5 lat, trudno biodegradowalnych 15 lat (Hokes, 1983).

Procesy zachodzące w odpadach

Wszystkie składowiska odpadów komunalnych w Polsce, rozkład materii organicznej zawartej w odpadach przebiega w warunkach anaerobowych (fermentacja metanowa). Na Rys. 1 przedstawiono etapy rozkładu związków organicznych zawartych w odpadach komunalnych. Rozkład materii organicznej w warunkach anaerobowych przebiega w czterech etapach: hydrolizy, acitogenezy kwasogenezy, octanogenezy oraz metanogenezy

 W fazie hydrolizy następuje rozkład spolimeryzowanych w większości nierozpuszczalnych związków organicznych przez enzymy odpowiednich szczepów bakterii hydrolizujących (amylazę, aminokwasy i kwasy tłuszczowe) w rozpuszczalne monomery i dimery. Rozkład spolimeryzowanych związków obywa się przez enzymu wydzielone pozakomórkowo przez komórki lub w bezpośrednim kontakcie z substratem (Ledakowicz i Krzystek, 2005).
W etapie II zwanym kwasogenezą fakultatywne bakterie rozkładają rozpuszczone w wodzie związki do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, alkoholi, aldehydów, dwutlenku węgla oraz wodoru. Lotne kwasy tłuszczowe oraz alkohole stanowią około 76% związków powstałych z związków po hydrolizie, wodór i dwutlenek węgla 4% i octany 20% (Miksch i Sikora, 2010).
Trzecim etapem jest octanogeneza, w którym odpowiednie grupy bakterii rozkładają wyższe kwasy organiczne do kwasu octowego, dwutlenku węgla i wodoru.
Etap 4 rozkładu materii organicznej w warunkach anaerobowych jest nazywany metanogenezą. W fazie tej bakterie metanogenne wytwarzają metan z kwasu octowego, H2, CO2, mrówczanu, metanolu, metyloaminy i siarczku dimetylowego (Jędrczak, 2007). W fazie metanogenej 70% metanu powstaje na skutek redukcji octanów (Klass, 1984).
Etap I i II nazywany jest fermentacją kwaśną a etap III oraz IV – fermentacją metanową. Na przebieg procesu fermentacji metanowej mają wpływ: odczyn pH, substancje poddawane procesowi fermentacji metanowej, związki toksyczne oraz temperatura.

 

Zwykłe wysypiska odpadów komunalnych są bioreaktorami. Na powierzchni wysypisk zachodzi proces fermentacji tlenowej, czyli kompostowanie śmieci (frakcji organicznej). W głębszych warstwach wysypiska, gdzie dostęp tlenu jest ograniczony, zachodzi właśnie fermentacja mezofilowa (metanowa), w czasie której części biologiczne odpadów ulegają częściowej mineralizacji z wydzieleniem gazu energetycznego (biogazu) zawierającego około 50 % metanu. Resztę stanowi

dwutlenek węgla i inne gazy. Biogaz wydziela się do atmosfery ulegając często samo zapaleniu, co stanowi zagrożenie dla środowiska. Dlatego niekiedy wysypisko odpadów komunalnych uzbraja się w system rur, którymi biogaz jest odprowadzany na zewnątrz w sposób kontrolowany.

Niekiedy tak otrzymany biogaz wykorzystywany jest energetycznie.

Procesy fermentacyjne zachodzą w takim wysypisku przez okres 30 - 50 lat.

LITERATURA:

Procesy zachodzące na składowiskach odpadów komunalnych.