Jäätmete põletamine ja keskkonnakaitse

Jäätmete põletamist reguleerib Eestis keskkonnaministri 4. juuni 2004. aasta määrus nr 66 “Jäätmepõletustehase ja koospõletustehase rajamise, kasutamise ja sulgemise nõuded”.

Jäätmepõletustehnoloogia on põhiliselt järgmine:

• jäätmete vastuvõtt;
• jäätmete vaheladustamine punkrisse;
• jäätmete juhtimine koldesse;
• jäätmete põletamine;
• soojuse ja elektri tootmine;
• suitsugaaside puhastamine;
• suitsugaasipuhastusjääkide töötlemine;
• suitsugaaside väljutamine korstna kaudu;
• heitgaasi seire;
• reovee puhastamine ja selle reostusnäitajate kontroll;
• tuhakäitlus ja -kõrvaldamine; tahkete jääkide käitlus ja ladestamine.

Peamised valupunktid on jäätmete vaheladustamine, heitgaasi puhastamine ja tuhakäitlus.

JÄÄTMETE VASTUVÕTT JA VAHELADUSTAMINE

Ülalviidatud määruse kohaselt peab põletusjaama käitaja kontrollima sissetulevate jäätmete põlemiskõlblikkust. Vaheladustamisel tuleb vältida haisu levimist väljapoole punkrit. Jäätmed laaditakse autost maha ja liiguvad punkrisse mööda kaldteed või kallatakse punkrisse otse autost. Seejärel suletakse mahalaadimisala ja punkri vahelised väravad või luugid. Haisu levimise vältimiseks võetakse põlemisõhk punkrist, tekitades seal alarõhu. Õhupuhastussüsteem tõkestab haisu väljapääsemise ka siis, kui põletusseade ei tööta, ent punkris on jäätmeid.

Vaheladustamine kinnises punkris:

• väldib jäätmete kokkupuutumist vihmaveega, et ei tekiks reostunud ja käitlemist vajavat nõrgvett ning et jäätmete kütteväärtus niiskumise tõttu ei väheneks;
• väldib jäätmete laialikandumist tuulega;
• välistab haisu levimise;
• väldib jäätmetes sisalduvate lenduvate ainete sattumist keskkonda.

SUITSUGAASIDE PUHASTAMINE JA TUHAKÄITLUS

Suitsugaasipuhastusseadmed peavad täitma mitut funktsiooni:

• puhastama happelisi gaase;
• kõrvaldama dioksiinid ja furaanid;
• vähendama elavhõbeda ja muude raskmetallide heidet;
• vähendama lämmastikuheidet;
• kinni pidama lendtuhaosakesi.

Happeliste gaaside puhastamine

Happeliste gaaside puhastamiseks võib kasutada märg-, poolkuiv- või kuivtehnoloogiat.

Märgtehnoloogia (joonis 1) korral kasutatakse tavaliselt kaheastmelisi skrabereid. Skraberi esimeses astmes, kus pH on madal (hinnanguliselt 1), kõrvaldatakse peamiselt HCl ja HF. Teise, SO₂ kõrvaldamiseks mõeldud astmesse, doseeritakse lupja või seebikivi (NaOH) ning pH on seal 6–8. Märgtehnoloogia korral tekib saasteainerikas reovesi, mida on vaja nõuetekohaselt käidelda.

Poolkuivtehnoloogia (joonis 2) puhul pihustatakse lubjapiim (Ca(OH)₂ ja vee suspensioon) suitsugaasidesse reaktortornis, kus vesi aurustub ja happelised gaasid adsorbeeruvad tahketele osakestele. Järgneb tahkete osakeste kõrvaldamine. Poolkuivtehnoloogia korral reovett ei teki ning veetarve on väiksem kui märgtehnoloogia puhul. Tahkeid jääke tekib aga rohkem.

Kuivtehnoloogia korral kasutatakse aluselisi reagente – lupja või naatriumvesinikkarbonaati (NaHCO₃). Reaktorisse võib anda ka aktiivsütt, millesse absorbeerumine vähendab gaasi elavhõbeda- ning dioksiini- ja furaanisisaldust.

Peab tõdema, et kuivtehnoloogia tagab heitmete kehtestatud piirväärtused, kuid märg- ja poolkuivtehnoloogia võimaldab saada väiksema kontsentratsiooniga heitmeid. Selleks et kuivtehnoloogia puhul tekkivate heitmete kontsentratsiooni vähendada, on vaja suurendada reagendidoosi. Siis tekib aga teiste tehnoloogiatega võrreldes rohkem jääke.

Dioksiinide ja furaanide kõrvaldamine

Dioksiine ja furaane kõrvaldatakse põlemisgaasidest aktiivsöe ja aluseliste reagentide abil. Aktiivsüsi doseeritakse koos aluselise reagendiga (lubi või naatriumvesinikkarbonaat – söögisooda) gaasivoolusesse, kus nad segunevad suitsugaasidega. Dioksiinid ja furaanid adsorbeeruvad gaasivooluses. Aktiivsüsi, aluseline reagent ja selle reaktsioonisaadused püütakse kinni tahkete osakeste püünises (tavaliselt kottfiltris). Reagenti akumuleerunud ja sellega eemaldatud dioksiinide hulk on väiksem kui tõhusa lendtuhapüüdesüsteemiga kõrvaldatav (dioksiinid adsorbeeruvad lendtuha pinnale ning hinnanguliselt sisaldub 80% dioksiinidest ja furaanidest lendtuhas. Reagenti on vaja siiski täiendavalt lisada, et neid heidetaks atmosfääri võimalikult vähe.

Elavhõbedaheite vähendamine

Märgtehnoloogia korral kõrvaldatakse elavhõbedat I astme skraberis ning aktiivsöe skraberijärgset doseerimist rakendades. Esimeses astmes, kus pH on madal (hinnanguliselt 1), on elavhõbeda kõrvaldamise tõhusus HgCl₂-na, mis on üldiselt peamine elavhõbedaühend pärast jäätmete põlemist, > 95%. Metallilise elavhõbeda eemaldamise tõhusus on väike (0–10%).

Poolkuiv- ja kuivtehnoloogia korral lisatakse suitsugaasidesse aktiivsütt ja happeliste gaaside reagenti sellises vahekorras, et oleks tagatud heitmete parima võimaliku tehnikaga ettenähtud tase.

Lämmastikuheite vähendamine

Lämmastikuheidet vähendatakse mittekatalüütiliselt või katalüütiliselt.

Selektiivne mittekatalüütiline vähendamine (ingl. k selective non-catalytic reduction, SNCR) on protsess, mille puhul koldesse juhitakse redutseerivat agensit (tavaliselt ammoniaaki). Reaktsioon lämmastikoksiididega toimub temperatuuril 850 kuni 1000 °C. Kui selle tehnoloogiaga soovitakse suitsugaaside NOx -sisaldust vähendada rohkem kui 60–80%, on vaja suurendada redutseeriva agensi doosi. See võib aga põhjustada ammoniaagi emissiooni, mida nimetatakse ammoniaagi läbilipsamiseks.

Suitsugaaside märgpuhastustehnoloogia korral saab liigset ammoniaaki skraberi reoveest kinni püüda ja taaskasutada. Lubjapõhise poolkuiv- ja kuivtehnoloogia korral absorbeerib NH₃ ülejäägi HCl kõrvaldamisel tekkiv CaCl₂. NH₃ vabaneb, kui CaCl₂ puutub kokku veega.

Selektiivne katalüütiline vähendamine (ingl k selective catalytic reduction, SCR) on katalüütiline protsess, mille puhul suitsugaasidele lisatakse õhuga segatud ammoniaaki ning juhitakse siis läbi katalüsaatori – tiheda traatvõrgu (nt plaatina (Pt), roodium (Rh), TiO₂, tseoliidid). Katalüsaatoris reageerib ammoniaak NOx-ga ning vabanevad lämmastik ja veeaur. See tehnoloogia on eelmisest tõhusam.

Lendtuha kinnipidamine

Lendtuha kinnipidamiseks tasub kasutada kottfiltreid, mis püüavad kinni alla 1 μm suurusi lendtuha- ja aktiivsöeosakesi ning ka happeliste gaaside adsorbeerimiseks kasutatavat aluselist reagenti. Kui aga soovitakse lendtuhka ja poolkuiva puhastamise jääke eraldi käidelda, on soovitatav paigaldada elektrostaatiline sadesti, mis peab kinni lendtuha üle 10 μm suuruse fraktsiooni ning vähendab sel moel kottfiltrite koormust.

PÕHJATUHA JA SUITSUGAASI TAHKETE PUHASTUSJÄÄKIDE KÄITLEMINE

Peale suitsugaaside puhastamise tuleb pöörata tähelepanu ka põhjatuha ja suitsugaasi tahkete puhastusjääkide käitlemisele. Põletusseadmest pärinevad tahked jäägid võivad sisaldada mitmesuguseid ohtlikke aineid (nt raskmetalle, dioksiine ja furaane, soolasid), mistõttu tuleb erilist tähelepanu pöörata tuhakäitlusele. Suitsugaaside puhastamisel tekkiv lendtuhk liigitatakse ohtlikuks jäätmeks. Põhjatuhka üldjuhul ohtlikuks ei liigitata, kuid ka seda tuleb vajaduse korral enne ladestamist töödelda.

Põletamisjääkidest võib keskkonnaohutult kasutada põhjatuhka¹ , mida tekib 75–90% tuha kogumahust ning mis koosneb peamiselt mineraaloksiididest. Raskmetalle on selles tavaliselt alla 1,5%, kuid see protsent võib suuresti varieeruda.

Suur mineraalisisaldus lubab põhjatuhka kasutada tee-ehituses ja ehitusmaterjalina ka mujal (nt liiva või kruusa asemel). Seda on võimalik teha, kui materjal vastab keskkonna- ja tehnilistele kriteeriumitele. Eelnevalt on vaja tuha kvaliteeti esmaste ja teiseste meetmetega optimeerida.

Esmased meetmed seisnevad põlemise optimeerimises, et

• süsinikuühendid täielikult ära põleksid;
• raskmetallid kütusekihist lenduksid;
• põhjatuhas kinnistuksid leostuvust vähendavad elemendid.

Teisesed meetmed hõlmavad üht või mitut järgmistest tegevustest:

• tükisuuruse vähendamine, et tagada metallide kõrvaldamist ja parendada tuha tehnilist kvaliteeti;
• must- ja värviliste metallide võimalikult täielik kõrvaldamine;
• pesemine, et eemaldada lahustuvaid soolasid;
• vanandamine, et stabiliseerida tuhaosakeste maatriksi struktuuri ja vähendada tuha reaktsioonivõimet;
• töötlemine sideainetega, parandamaks kasutusomadusi (nt tee-ehituses täitematerjalina);
• termiline töötlemine, et siduda inertmetallid klaasimaatriksisse.

Põhjatuha töötlemismeetoditest on kõige kasutatavamad metallide kõrvaldamine ja vanandamine. Tuhka tuleb töödelda keskkonnaohutult, niisutades seda tolmuemissiooni minimeerimiseks. Põhjatuha vanandamiskoht peab olema varustatud nõrgvett koguva drenaažiga. Kindlasti ei tohi põhjatuhka segada lendtuha ega muude suitsugaasi puhastusjääkidega, et saastamine ei vähendaks selle kasutusvõimalusi.

Põhjatuha vanandamine

Värske põhjatuhk ei ole keemiliselt inertne materjal. Reaktsioonivõime ja tuhasse jäänud metallide leostuvuse vähendamiseks on vaja tuhka vanandada. Selleks ladustatakse põhjatuhk pärast metallide kõrvaldamist mitmeks nädalaks lageda taeva alla või katusealusesse. Ladustusala põrand kaetakse betooniga ning varustatakse drenaažiga, et nõrgvesi kokku koguda ja vajaduse korral töödelda. Kui põhjatuhk on kuiv, võib seda sprinklerite või voolikuga niisutada, et ta ei tolmaks ning selleks, et soodustada soolade leostumist ja karboniseerumist. Tuhka tuleb regulaarselt segada, et vananemine oleks ühtlane (CO₂ pääseks kogu massile hästi ligi ning nõrgvesi drenaaži voolaks) ja võimalikult kiire. Vananemine kestab 6–20 nädalat ning pärast seda võib põhjatuhka kasutada ehitusmaterjalina või prügilasse ladestada.

Filtrituhk ja muud suitsugaasipuhastusjäägid liigitatakse ohtlike jäätmete hulka ning neid tohib ladestada ainult spetsiaalsetesse ladestuspaikadesse. Nende hulka kuuluvad lendtuhk, kasutatud aktiivsüsi ning kuiv- ja poolkuivpuhastusest pärinev reagent koos neisse adsorbeerunud saasteainetega ja märgpuhastuse korral skraberivee puhastamisel tekkiv nn filtrikook.

Suitsugaasipuhastusjääkide tahkestamine tsemendiga

Tahkestada võib kõiki suitsugaasipuhastusjääke, segades neisse mineraalseid või hüdraulilisi sideaineid (tsement, söe lendtuhk). Tahkestatud jääke on ladestatud maa peale või allmaarajatistesse. Saksamaal on nendega täidetud soola- ja söekaevanduskäike, et vältida nende kokkuvarisemist. Sideained suurendavad jääkide kogust. Suitsugaasipuhastusjääkide sulatamine ja klaasistamine Sulatamine ja klaasistamine annab kõige kompaktsema (jäägi maht muutub viis korda väiksemaks) ja tihedama (tavaliselt 2,4–2,9 t/m³ ) ning keskkonnaohutuma lõppsaaduse. Orgaanilised saasteained, nt dioksiinid, hävivad. Tahkete jääkide termilisel töötlemisel emiteeruvad mitmesugused saasteained (nt NOx , üldsüsinik, SOx , tolm, raskmetallid) ning suitsugaase on vaja täiendavalt puhastada. Seda võib teha jäätmepõletusjaamas. Energiakulu on päris suur (700–1200 kWh/t).

Artikli autor on SIIM LINK, Tallinna Tehnikaülikooli soojustehnika instituut

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 5/2008, lk 14–16

Foto: King Otto / WikimediaCommons CC BY-SA 3.0