FT-Transport Oy Ab Peltorivi 10470 FISKARS FINLAND Puh: +358 19 277 277 Fax: +358 19 237 270 Email: ft-transport@dlc.fi Toimitusjohtaja Stig Monthén Puh: +35819 277 233 Gsm: +358 500 488 533 LIFE Task PID 4033 Myrkyllisen jätteen prosessointi FT-Transport Oy Ab 1
Saastuneiden maa-ainesten mikrobioioginen puhdistus Mikrokuitukalvojen käyttö kompostoinnissa Tutkimusraportti FT-Transport Oy Ab 2003 FT-Transport Oy Ab 2
Saastuneiden maa-ainesten mikrobiologinen käsitely Sisältö Johdanto 4 Erikoistekstiilit aumakompostoinnissa 6 Esimerkkilaitos Gross-Kreutz Brandenburg 8 Liite: Michael Kühner: Planenkompostierung Kompostierung unter semipermeabien Planendeckungen, seminaarialustus 10 Materiaalinäyte 16 FT-Transport Oy Ab 3
Johdanto Suunnittelu- ja konsulttipalveluita Centimen Oy toteutti vuosina 2002-2003 orgaanisen jäteaineen biologisen käsittelyn menetelmiä koskevan laajahkon selvitystyön. Selvitys tapahtui FT-Transport Oy Ab:n toimeksiannosta ja liittyy Life Environment projektin alaisuudessa Virossa vuosina 2002-2004 toteutettaviksi tarkoitettuihin alihankkeisiin. Selvitystyölle asetettiin eräitä keskeisiä reunaehtoja: 1. menetelmien tulee soveltua puolikoksin käsittelyyn. 2. menetelmien käyttö ei saa edellyttää kiinteitä laitosrakenteita 3. toiminnan tulee olla mahdollista myös paikan päällä, jätelähteen tai varaston äärellä. 4. menetelmän soveltamisen ja lopputuleman tulee vastata jätteiden käsittelystä EUalueella voimassa olevaa ympäristö- ja jätelainsäädäntöä. 5. erityinen paino on menetelmien soveltuvuudessa siirtymätalouksien (Viro, Baltia, muut Itä-Euroopan maat ja Venäjä) taloudelliseen tilanteeseen siten, että käytettäväksi esitettävien menetelmien tulisi olla toteutettavissa suhteellisen pienellä rahallisella panostuksella ja yksinkertaisella tekniikalla. Jo alkuvaiheessa osoittautui, että kompostoiminen on periaatteellisesti soveliain menetelmä orgaanisten ongelmajätteiden ja saastuneiden maa-ainesten käsittelyyn nimenomaan kohdealueen olosuhteita ajatellen. Samanaikaisesti jouduttiin toteamaan, että laajasta levinneisyydestään huolimatta aumoissa toteutettava avokompostointi ei vastaa enää olemassa olevia päästönormeja ja että se tullaan jonkinlaisen siirtymäajan jälkeen asteittain lopettamaan koko EUalueella. Alan julkaisuista suodattui muutaman viikon tutkimustyön jälkeen kaksi mahdollista kompostointimenetelmää, joilla arvioitiin olevan soveltamismahdollisuuksia ympäristönormien kiristymisestä huolimatta vähintäänkin kuluvan vuosikymmenen ajan. Ne olivat a. itsetoimivaan holvituuletukseen perustuva suuraumakompostointi ja b. erikoispeitetekstiileihin perustuva koneellista tuuletusta hyödyntävä aumakompostointimenetelma Toimeksiantoa noudattaen Centimen Oy selvitti aluksi holvituuletuksen teoreettiset perusteet saksalaistutkimuksiin nojautuen. Aiheesta on hyväksytty Weimarin yliopistossa tohtorinväitöskirja vuonna 2000. 1 Väitöskirjassa esitetyn periaatteen mukaan toteutettiin 1 sosuon kompostointikentällä koe, jossa testattiin menetelmän toimivu utta tarkoitusta varten rakennetun prototyyppikaluston (tuuletuselementit) avulla. Tutkimusraportissa Orgaanisen jätteen biologinen käsittely on esitetty yksityiskohtaisesti sekä menetelmä teoreettisine perusteluineen, että sen edellyttämä laitteisto. Lisäksi raportissa esitetään toimintamalli jätteen nonstop-kompostoinnille. Raporttiin sisältyy edelleen hahmottelu puolikoksin haitta-aineiden intensiivikäsittelystä itsetuulettuvien suuraumojen avulla Itä-Vironmaan palavakiviteollisuuden alueilla. 1 Kts. tutkimusraportti Orgaanisen jätteen biologinen käsittely, FT-Transport Oy Ab 2003 FT-Transport Oy Ab 4
Menetelmä soveltuu erinomaisesti erityyppisten orgaanisten jätteiden käsittelyyn. Menetelmää voidaan soveltaa yhtälailla jätelietteiden, kuin bio- ja viherjätteen kompostointiin kuin kaatopaikalle loppusijoitettavan orgaanisen jätteen esikäsittelyyn. Sen yksikkökustannukset ovat aihaiset ja kompostointi on mahdollista yksinkertaisen kaluston avulla. Soveltamista rajoittaa suhteellisen suuri tilantarve (12 000 t/ha/a) ja kompostointikierron suhteellisen pitkä kesto, materiaalista riippuen 4-6 kk. Menetelmää on laajasti testattu itäisen Saksan alueella. Erikoistekstiilien käyttö aumakompostoinnissa yhdistettynä koneelliseen tuuletukseen näytti esiselvitysten valossa älykkäältä ratkaisulta suurempaa tehokkuutta ja päästöjen täsmällistä hallintaa edellyttävissä tehtävissä. Referenssilaitoksia on ollut muutaman vuoden ajan käytössä mm. saksankielisessä Keski-Euroopassa ja lso-britanniassa. Lisäksi menetelmää sovelletaan Pohjois-Amerikassa ja eräissä Aasian maissa. Laitokset ovat rakenteiltaan ja monimutkaisuusasteeltaan hyvin eri tyyppisiä. Interisiivisen etsinnän jälkeen allekirjoittanut sai solmituksi suhteet menetelmän kehittäjiin, jotka 90-luvun alkuvuosina työskentelivät W.L.Gore Associates GmbH yhtiön palveluksessa Saksassa. Kirjeenvaihdon tuloksena kertyi suurehko määrä kirjallista materiaalia, jonka perusteella oli mahdollista luoda täsmällinen käsitys menetelmästä ja sen toiminnasta. Selvitystyö päättyi tutustumismatkaan, jonka yhteydessä oli mahdollisuus perehtyä paikanpäällä erikoistekstiilejä soveltavaan orgaanisen jätteen käsittelyyn erilaisissa alan laitoksissa. Matka tapahtui 22.6.- 13.7.2003. Sen kuluessa tutustuttiin mekaanisbiologiseen jätteenkäsittelyyn eri puolilla Saksaa. Tämä raportti on yhteenveto, jossa puoliläpäisevien kalvojen käyttöön perustuva kompostointi menetelmä esitellään periaatteellisella tasolla. Tekniset ratkaisut on suojattu patentein ja niiden käyttöön Otto edellyttää sopimuksia kompetentin toimittajan kanssa. Esitystä havainnollistetaan tutustumismatkan aineistolla. Selvitystyötä ovat keskusteluin ja erilaisin materiaalein tukeneet seuraavat henkilöt Dr. Markus Binding, COMP-ANY GmbH Franz Vogel, UTV-Kompostierungstechnik-Vertrieb OHG Dipl.Ing. Dieter Kuschel, SITA Remediation GmbH Gross-Kreutz Anlagenleiter Harald Knospe, Abfallbehandlungszentrum Saale-Orla Ulrich Glomzitza, Umwelt Elektronik GmbH & Co.KG Christian Wüthrich, ERATEC Engineering AG Antskog, 28.7.2003 Kari Arvola Suunnittelu- ja konsulttipalveluita Centimen Oy FT-Transport Oy Ab 5
Erikoistekstiilit aumakompostoinnissa Menetelmän peruselementti on kompostiaumojen päälle levitettävä erikoismateriaalista valmistettu peitto. Se koostuu kahdesta tai kolmesta kerroksesta, joista vaikuttava on polyetyleenikalvo. Mekaanisen kestävyyden lisäämiseksi on laminoitu tukikerrokset, jotka suojelevat kalvoa rasituksilta ja UV-säteilyltä. Polyetyleenikalvon huokosten koko vaihtelee välillä 0,1-3 µm. Tämä tarkoittaa, että vesipisarat, joiden läpimitta vaihtelee välillä 0,1-3 mm eivät kykene läpäisemään kalvoa edes kalvon suurimmista huokosista. Sen sijaan vesihöyry, jonka molekyylikoko on keskimäärin 0,0003µm pääsee kalvon läpi. Kalvohuokosten minimaalinen koko estää myös itiöiden ja useimpien pienorganismien ulospääsyn tekstiilillä peitetystä aumasta. 2 Esimerkki. Tyvek-taminaatin tekniset ominaisuudet 3 Ominaisuudet Yksikkö Tiedot Huomautuksia Väri vihreä/valkoinen Rakenne 2 kerrosta Tekstiilikerros kudottu (tukimateriaali) polypropyleeni Vaikuttava materiaali jännitetty polyetyleeni (sisäkerros) kuitu Paino g/m 2 n. 270 ISO 536 Höyryn läpäisy g/m 2 päivä 1250 23 ASTM E396 Ilman läpäisy 1/m 2 sek > 0,5 DIN 53887.0 Veden läpäisy cmh 2 O > 50 cm Column Lisä lämpö-ja UV- sisältyy materiaalin tasaus ominaisuuksiin Repimislujuus N/5cm Keskimäärin 1200 ASTM D4595-86 Laajeneminen 18% ASTM D4595-86 Kemikaalien Kestää kesto monia Mikro-organismien toimii ei takaa pitkäaikais kestävyys bakteerisulkuna sulkua Kalvon ominaisuuksista johtuu, että peiton alle muodostuu käytännössä ulkoilmasta erillään toimiva mikroilmasto. Massassa oleva kosteus muodostaa kalvon sisäpinnalle noin 100-200 mm paksuisen vesihöyrykerroksen ja kalvon sisäpintaan kondensoituu vettä. Kalvo ja vesihöyrykerros muodostavat yhdessä tehokkaan esteen kaasujen pääsylle ulkoilmaan. Tutkimuksissa on todettu, että kompostissa syntyvistä kaasuista jopa 96% estyy pääsemästä ulkoilmaan. Näin ollen kyseessä on suljettu systeemi, joka kokemuksen mukaan toimii jopa luotettavammin kuin tavalliset kiinteäseinäiset kompostointilaitokset mittavine biofiltterijärjestelmineen. Peitekalvon ominaisuuksista johtuen kompostoitavan massan hapensaanti ei voi onnistua kalvon läpi suoraan ilmasta. Sen vuoksi käsiteltävään massaan on johdettava happea ulkopuolelta pumppaamalla tai imemällä sitä kalvon läpi. Puhallus muodostaa peiton sisään ylipaineen, joka auttaa happea tunkeutumaan materiaalin eri sopukoihin. Vastaava vaikutus on imuvoiman muodostamalla alipaineella. Saastuneiden materiaalien puhdistuksessa jälkimmäinen menetelmä on soveliain ja yleisesti käytössä. Imuputkiston yhteyteen liitetään yleensä myös kaasujen talteenotto, mahdollinen jälkipoltto, biofiltterit ja valumanesteen keräys. 2 Bakteerien koko vaihtelee välillä 0,5-10 µm, sieni-itiöiden vastaavasti välillä 1-30 µm ja virusten koko 0,92-0,26µm. 3 Lähde ERATEC Engineering AG, Hohfuhrenweg 4, CH-3250 Lyss. Tyvek on DuPont yhtiön tavaramerkki. FT-Transport Oy Ab 6
Prosessin ohjaus voi tapahtua kellokytkimillä, joihin on ohjelmoitu hapetusfrekvenssi ja kestot. Parempi tulos saadaan, kun ohjaus toteutetaan aumaan sijoitetun happisensorin avulla. Kun happitaso materiaalissa laskee asetetun arvon alapuolelle, hapetus käynnistyy ja jatkuu kunnes haluttu taso on saavutettu. Menetelmä varmistaa sataprosenttisesti optimaalisen hapetuksen ja energiatalouden. Hapetukseen tarvittava putkisto voidaan sijoittaa käsittelykentälle kiinteänä rakenteena, joka on suojattu metallilevyillä roskaantumiselta ja tukkeutumiselta. Kun kysymyksessä on materiaalin käsittely jätelähteen tai saastuneen maa-alueen läheisyydessä, tarvittava kalusto koostuu siirrettävistä putkistoista ja kontteihin sijoitetusta tekniikasta. Öljyputken katkeamisesta saastuneen maan puhdistusta Sachsen-Anhaltissa. FT-Transport Oy Ab 7
Menetelmä mahdollistaa erittäin suuren laitoskapasiteetin vaihtelun. Kun kysymys on toiminnasta, jonka tuloksena syntyy suuri määrä ympäristörelevanttia orgaanista jätemateriaalia, erikoistekstiileillä katettujen suuraumojen käyttö on edullisin ja tehokkain käsittelymuoto. Käytännössä materiaaliauman korkeus voi olla maksimissaan noin 3,5-4 metriä. Auman leveys ja pituus on ratkaistava käytettävissä olevan tilan ja käsiteltävän materiaalimäärän perusteella. Keskimääräinen käsittelyaika öljyisten hiilivetyjen, fenolien ja PAH-yhdisteiden saastuttamilla materiaaleilla on 4-5 kuukautta. Tämän jälkeen materiaalia voidaan käyttää ympäristölainsäädännön edellyttämällä tavalla rakennusaineena esimerkiksi tietöissä tai muissa vastaavissa kohteissa. Esimerkkilaitos Gross-Kreutz Brandenburg Tämän kirjoittaja tutustui maa-ainesten mikrobiologiseen puhdistuskeskukseen Berliinin länsilaidalla sijaitsevassa Gross-Kreutzin kylässä 30.6.2003 laitoksen johtajan Dieter Kuschelin opastuksella. Mikrobiologisen kasittelyn johtaja Dieter Kuschel, SITA Remediation Gross Kreutz (kuva vas). Oikealla raportin kirjoittaja. Aikaisemmalta nimeltään BRZ Gross Kreutz MmbH siirtyi viime keväänä ylikansallisen SITA-konsernin omistukseen ja tottelee nimeä SITA Remediation GmbH. Laitos käsittelee saastuneita rakennusmateriaaleja, maaperäsaasteita, erilaisia lietteitä, oljyisiä maita jne. vuosittain noin 80000 tonnia kahdeksassa kompostointiyksikössä. Pääasialliset asiakkaat ovat rakentajat, huoltamot, kunnat ja puolustusvoimat, joilta keskukseen toimitetaan säännöllisesti kasarmialueiden varikkojen likaamia maa-aineksia. Vasta valmistunut yksikkö osallistui vuonna 1993 Saksan suurimman ympäristöonnettomuuden jälkien saneeraukseen ja kompostoi 100000 tonnia öljyn likaamaa maata välittömästi onnettomuuspaikalla Sachsen- Anhaltissa (kts. kuva edellä). Keskuksen käytössä on 2,5 hehtaarin alue ja entisen DDR:n aikaisen lannoitetehtaan hallitilat. Katettu tila on varustettu sekoitussiiloilla, joissa käsiteltävään materiaaliin sekoitetaan lannoite ja tukiainetta tarpeen mukaan. FT-Transport Oy Ab 8
Laitos on rakennettu standard ien mukaan siten, että kukin aumayksikkö on pohjustettu nestettä läpaisemättömällä muovilla ja reunustettu ylivuotojen torjumiseksi. Ilmaputket on asennettu kiinteästi käsittely-yksikön pohjalle ja peitetty jakavalla sorakerroksella. Ilmapumput, biofiltteri ja poltto-yksikkö on sijoitettu omiin siirrettäviin kontteihinsä. Valumavedet johdetaan viemärin kautta keräyssäiliöön. Ilman jakoputkia varten on rakennettu kiinteä betoniseinällä varustettu erillisyksikkö, johon puhaltimet on sijoitettu. Nykyinen peitelaminaatti on Goren valmistetta, mutta haussa on uusi ja edullisempi toimittaja. Valmistajia on tätä nykyä markkinoilla useita. Puhallinyksikkö Imuputket johdetaan käsittely-yksikköön puhallinkeskuksesta (taustalla oleva rakennus). Putkien päälle levitetaan noin 30 senttimetrin sorakerros, joka tasoittaa ilmanottoa aumaan. Kaasujen talteenotto ja biofiltteriyksikkö (vas). Yrityspuiston kyltit (vas, alhaalla) Alakuvassa laitoksen keskusväylä. FT-Transport Oy Ab 9
LIITE Michael Kühner: Planenkompostierung - Kompostierung unter semipermeablen Planendeckungen. Seminaarialustus Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie in Fachaustausch mit Fachleuten der hessischen Umweltverwaltung und externen Referenten. FT-Transport Oy Ab 10
FT-Transport Oy Ab 11
FT-Transport Oy Ab 12
FT-Transport Oy Ab 13
FT-Transport Oy Ab 14
FT-Transport Oy Ab 15
FT-Transport Oy Ab 16