Infrastruktura – Środowisko – Energia
Dodatek lobbingowy do „RZECZPOSPOLITEJ”.
27 października 2008 r.
Lekkie kruszywo z osadów ściekowych
dr Stefan Góralczyk, dyrektor Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
Opracowaliśmy energooszczędną metodę termicznej przeróbki osadów ściekowych z wykorzystaniem wyłącznie surowców odpadowych. Uzyskaliśmy bezpieczny produkt handlowy – kruszywo lekkie do ogólnego zastosowania.
Od wielu lat, jako jednostka badawczo-rozwojowa zajmujemy się gospodarką odpadami. Specjaliści z naszego Centrum Gospodarki Odpadami uczestniczą m.in. w programach Komisji Europejskiej oraz w tworzeniu krajowego i regionalnych planów gospodarki odpadami. Problemy z zagospodarowaniem odpadów są nam bliskie. Jednym z głównych celów naszej działalności jest opracowywanie innowacyjnych technologii związanych z ochroną środowiska. Potrafimy przetwarzać odpady w bezpieczny produkt, a zagospodarowanie szkodliwych osadów ściekowych jest teraz wręcz koniecznością.
Na terenach oczyszczalni ścieków nagromadzonych jest ponad 900 tys. ton suchej masy (s.m.). W ciągu najbliższych dziesięciu lat ze względu na zwiększanie liczby oczyszczalni ścieków ilość ta znacznie wzrośnie. Osady ściekowe na skutek stosowania ogólnospławnego systemu zbierania ścieków wykazują silne zanieczyszczenie metalami ciężkimi oraz substancjami organicznymi, bakteriami, grzybami, jajami pasożytów itp. Powoduje to deklasację osadów. Uniemożliwia ich wykorzystanie rolnicze i poważnie ogranicza możliwości kompostowania. Składowanie tych osadów powoduje zagrożenie skażenia wód gruntowych, a obecne uregulowania prawne w tym obszarze są rygorystyczne.
Jedynie bezpiecznym rozwiązaniem problemu utylizacji komunalnych osadów ściekowych jest wykorzystanie metod termicznych. Dotychczasowe technologie mają jednak wiele minusów. Nie wykorzystuje się gospodarczo produktów spalania, lecz tylko się je składuje. W Polsce najczęściej stosowane jest współspalanie w piecach do produkcji cementu, co pozwala przynajmniej odzyskać część energii. Innym rozwiązaniem jest spalanie fluidalne odpadów. Jednakże nie rozwiązuje to istotnego problemu utylizacji substancji niebezpiecznych. Popioły po spalaniu – bez względu na ich postać – wciąż zawierają związki metali ciężkich i nadal stanowią niebezpieczny odpad do składowania, a metody termiczne są też kosztowne w eksploatacji. Przystosowanie ich do przetworzenia osadów ściekowych wymaga dodatkowych nakładów finansowych na systemy oczyszczania gazów spalinowych czy skomplikowane instalacje do obróbki termicznej.
Instytut poszukując innowacyjnych rozwiązań technologicznych – bardziej opłacalnych od istniejących – opracował nową metodę termicznej utylizacji osadów ściekowych. Produktem końcowym procesu termicznego jest produkt handlowy, tj. bezpieczne kruszywo lekkie, a nie jak dotychczas – popiół do składowania. Podnosi to opłacalność tej metody, która różni się od dotychczasowych rozwiązań opartych na witryfikacji przede wszystkim niższą o ok. 400°C temperaturą procesu termicznego. Kolejny krok do zwiększenia opłacalności tego rozwiązania to zastosowanie do produkcji tego kruszywa wyłącznie odpadów przemysłowych i komunalnych. Wykonuje się granulat z wykorzystaniem nieprzetworzonych osadów ściekowych, odpadów z górnictwa skalnego i węglowego, stłuczki szklanej, gruzu ceglanego, gruzu z glazury lub terakoty. Granulat rozgrzany do ok. 1100°C tworzy spiek o właściwościach kruszywa lekkiego, analogicznych do właściwości znanego keramzytu. Należy zauważyć, że w wyniku spiekania związki metali ciężkich z osadów ściekowych są wbudowane (!) w strukturę krystaliczną utworzonego spieku krzemianowego. Są one wtedy praktycznie niewymywalne i bezpieczne dla otoczenia. Potwierdziły to przeprowadzone badania. Ilość związków metali ciężkich w wyciągach wodnych wg PN-EN 1744-3 jest zdecydowanie mniejsza w przypadku kruszyw. Uzyskane w wyniku procesu termicznego sztuczne kruszywo lekkie spełnia też wymagania normy PN-EN 13055-2, a jego właściwości są analogiczne jak dotychczasowych kruszyw wykonywanych z surowców naturalnych.
Nowa metoda umożliwia wytwarzanie kruszyw lekkich, o jakości porównywalnej z kruszywami produkowanymi obecnie wg tradycyjnej metody spiekania surowców ilastych. Z przeprowadzonych badań otrzymanego kruszywa wynika, że zakres jego stosowania nie różni się od tradycyjnego keramzytu. Może to być kruszywo do betonów lekkich, produkcji elementów betonowych konstrukcyjnych, budownictwa drogowego, a także do innych zastosowań np. w rolnictwie, jako podłoże do upraw, w ochronie środowiska – oczyszczanie wody i ścieków oraz jako materiał izolacyjny. Trwają obecnie prace przygotowawcze do wdrożenia tej metody w skali technicznej. Metoda ta podlega ochronie patentowej. W instytucie prowadzone są równolegle prace badawcze dotyczące produkcji kruszyw z innych surowców odpadowych, których przetworzenie do tej pory nie było opłacalne.
Z naszych wyliczeń wynika, że zakład przeróbki osadów ściekowych będzie generował przychody z opłat za utylizację osadów ściekowych oraz ze sprzedaży kruszywa, przez co będzie jednostką dochodową np. dla samorządów. Połączenie utylizacji osadów ściekowych oraz wykorzystania odpadów komunalnych i górniczych pozwala nie tylko na wytwarzanie wg metody IMBiGS dobrej jakości kruszyw lekkich do ogólnego stosowania, ale chroni przede wszystkim nasze środowisko naturalne, ograniczając powierzchnię wykorzystywaną pod niebezpieczne składowiska oraz może wspomóc rozwój gospodarczy regionu.