Transfer těžkých kovů při spalování odpadů

Směsný komunální odpad (SKO) je heterogenní materiál, který se skládá především z organických a minerálních látek, kovů a vody. Po termickém zpracování se tento odpad rozdělí do jednotlivých produktů spalování. To platí také pro kovy obsažené v odpadu.

Termické zpracování odpadů má mnoho výhod, především významné snížení objemu odpadu, sterilnost zbytků po spalování, rychlost procesu zpracování oproti jiným metodám a v neposlední řadě možnost využití jeho energetického obsahu. K nevýhodám patří možné emise škodlivin v plynných produktech a z toho plynoucí stále se zvyšující investiční náklady na realizaci účinných systémů čištění spalin.

Pro projektování a provoz spaloven je nutné znát složení odpadu, zejména koncentraci problematických prvků (S, Cl) a těžkých kovů, např. pro návrh postupu čištění spalin, odstraňování strusky aj. Z dostupných studií je zřejmé, že každý kov, resp. skupina kovů, vykazuje schopnost koncentrovat se ve frakcích spalovacího procesu odlišným způsobem.


Složení odpadu není jednotné a mění se ve velmi širokém intervalu. Faktorů, které ovlivňují jeho složení, je celá řada, tudíž i obsah těžkých kovů v něm značně kolísá. Činitelé ovlivňující složení odpadu jsou roční doba vzniku odpadu, typ zástavby, životní úroveň a věkové složení obyvatelstva, způsob vytápění aj.

URČOVÁNÍ TĚŽKÝCH KOVŮ V ODPADU

Přímá analýza SKO je nevhodným nástrojem k měření látkového složení odpadů v důsledku nemožnosti odebrání průměrného vzorku. Výhodnější se ukázaly nepřímé analytické metody, tj. určení složení odpadu z produktů jeho spalování a následné dopočítání jejich koncentrací v původním odpadu. Produkty spalování odpadu jsou v podstatě homogenní a analyticky lépe dostupné než netříděný odpad. Další možností určování TK jsou termodynamické rovnovážné výpočty, které umožňují alespoň částečně identifikovat i kvantifikovat složení emisí. Hlavní nevýhodou této metody je, že výsledek silně závisí na výběru vstupních a výstupních sloučenin zahrnutých do výpočtu.

U těžkých kovů lze pozorovat podobnosti v chování, jak ukazují studie zabývající se problematikou jejich redistribuce během spalovacího procesu. Redistribuci těžkých kovů ovlivňuje zejména druh ohniště, výkon kotle, průměrný obsah chloru v odpadu, průměrný obsah síry v odpadu, vlhkost odpadu, součinitel přebytku vzduchu, doba pobytu částic ve spalovací komoře, teplota v ohništi, rychlost proudění spalovacího vzduchu a spalin, způsob a teplota filtrace spalin

EXPERIMENTÁLNÍ MĚŘENÍ

Měření, jak jsou zastoupeny těžké kovy v jednotlivých produktech spalování komunálního odpadu, proběhlo ve spalovně SAKO Brno v roce 2011. Experimentální část sestávala ze čtyřdenního měření s následným vyhodnocením dat.

Produkty spalování jsou škvára – pevný produkt ze spalovacího procesu (22-24 % původní hmotnosti), dále popílek z prvního stupně čištění spalin a odpadní produkt z II. stupně čištění spalin (end-produkt). Posledním produktem jsou spaliny, které prošly procesem čištění. Pro měření bylo vybráno šest prvků: Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Zn.

Pro vyhodnocení koncentrace TK je nutné znát produkci jednotlivých odpadních složek. Procentuální vyjádření TK v produktech spalování názorně prezentuje graf. Vezmeme-li v úvahu hmotnostní produkci jednotlivých odpadních frakcí (množství produkované škváry, popílku, End-produktu a emisí), má většina TK tendenci se koncentrovat ve škváře. Neplatí to jen pro Hg a Cd. Kadmium se koncentruje ve stejné míře ve škváře a popílku (zhruba 40 % v každé z frakcí). Naopak rtuť má největší zastoupení v End-produktu (69 %).

Z analýz plyne, že každý kov se redistribuuje odlišným způsobem, avšak lze vypozorovat podobnosti v chování. Určení koncentrace TK v odpadu, který vstupuje do spalovny z výstupních složek, je poměrně dobře realizovatelné. Výsledky mohou poskytovat cenné informace o koncentracích TK, na které je možno pružně reagovat, např. legislativní úpravou.

René Karásek
Vysoké učení technické v Brně, TENZA, a. s. Brno,

Zdeněk Skála
Vysoké učení technické v Brně

Zdroj: Wasteforum 2011, 1, kde rovněž naleznete plné znění (www.wasteforum.cz).

 

TĚŽKÉ KOVY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

Těžkými kovy se rozumí kovy, případně metaloidy, které jsou stabilní a jejich specifická hmotnost je větší než 4 500 kg.m-3. TK jsou součástí ŽP a jsou nedílnou součástí půdy, tudíž i vody, následně se dostávají do potravinového řetězce a tedy do celého životního cyklu. Nejvyšší podíl emisí toxických TK (As, Hg, Cd, Pb, Tl) představuje spalování fosilních paliv, odpadu, biomasy, významný podíl je také z metalurgie a sklářství. Většina TK a jejich sloučenin, s výjimkou elementární rtuti, je emitována v podobě částic, nebo adsorbována na povrchu tuhých částic prachu.

NA 1 TUNU SPÁLENÉHO ODPADU VZNIKNE:

Škvára 204,6 kg
Popílek 14,1 kg
End-produkt 30,6 kg
Spaliny 7835,3 kg

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *