„Złote Plony”, czyli tam gdzie nauka i przemysł mówią sobie Dzień dobry…

W ramach współpracy B+R pomiędzy Głównym Instytutem Górnictwa a Jastrzębskim Zakładem Wodociągów i Kanalizacji S.A. opracowano dedykowaną linię technologiczną do produkcji nawozów na bazie osadów ściekowych z Zakładu Ochrony Wód „Ruptawa” w Jastrzębiu-Zdroju (rys. 1). Kluczowe elementy linii zostały praktycznie sprawdzone podczas próby technologicznej wykonanej w ramach prac badawczych. Zaproponowana linia technologiczna, została również przeanalizowana w ramach analizy przedinwestycyjnej celem określenia kwestii ekonomicznych.

…

W ramach prowadzonych prac jednym z najistotniejszych elementów był dobór urządzeń i sposobu przetwarzania ustabilizowanych osadów ściekowych. Wybór techniki przygotowania odpadów do recyklingu zależy od sposobu unieszkodliwiania i urządzenia, w którym dany odpad jest unieszkodliwiany. Dla wszystkich tych procesów podstawowym procesem jednostkowym, decydującym o końcowym efekcie i ekonomice procesu, jest mieszanie. W recyklingu materiałów odpadowych operacje wstępne mają najczęściej na celu:

• zmniejszenie zawartości wody,
• homogenizację mieszaniny materiałów,
• zbrylanie materiałów miałkich,
• zmniejszenie poziomu zanieczyszczeń.

Jedną z podstawowych operacji w stosowanych technologiach recyklingu materiałów odpadowych jest mieszanie tych materiałów w celu otrzymania homogenicznej mieszaniny, zapewniającej możliwie jednakowy skład ziarnowy i chemiczny w całej objętości. Operacje mieszania mogą być jednym z najbardziej ekonomicznych sposobów odwadniania niektórych materiałów, np.: szlamów, poprzez ich wymieszanie z suchymi materiałami odpadowymi, jakimi są np.: pyły lub popioły. W ocenie procesu mieszania różnych materiałów obecnie stosuje się tzw. podejście energetyczne. Wkład energii niezbędny do uzyskania odpowiedniej homogeniczności masy zależy od jej konsystencji i konstrukcji mieszadła. Wskaźnikiem charakteryzującym różne mieszane masy pod względem nakładów energetycznych dla otrzymania określonego stopnia homogeniczności mieszaniny jest tzw. intensywność mieszania, związana z niezbędnym wkładem efektywnej energii w czasie mieszania [Serkowski, Müller 2004; Serkowski, Izak 2007].

W wyniku przeprowadzonych prac zaproponowano dwustopniową produkcję granulatów nawozowych:

• I Stopień – mieszanie i granulacja;
• II Stopień – suszenie i konfekcjonowanie.

I stopień będzie obejmował procesy odwadniania osadu na wirówkach (wydajność oscylująca w okolicach 25% suchej masy), przygotowania wsadu na mieszalniku oraz przekierowaniu go taśmowo do granulatora. Po procesie granulacji założono uzyskanie granul o zawartości suchej masy ok. 40÷45% s.m.o.

Granule uzyskane w I stopniu, będą kierowane podajnikiem do II stopnia, w którym na początku, tj. w suszarce, w temperaturze 60÷80ºC, zawartość suchej masy granul osiągnie ok. 75% s.m.o. (dopuszczalny błąd +/- 5%). Granule po wysuszeniu w suszarce będą tymczasowo gromadzone w silosie w celu ich schłodzenia przed konfekcjonowaniem do worków foliowych lub big-bagów.

Zgodnie z § 3 ust. 1 pkt 80 Rozporządzenia Rady Ministrów z 9 listopada 2010 r. [1], planowana inwestycja (budowa linii technologicznej do produkcji nawozów organicznych z wykorzystaniem osadów ściekowych) klasyfikowana jest jako instalacja związana z odzyskiem lub unieszkodliwianiem odpadów i zalicza się do przedsięwzięć mogących potencjalnie znacząco oddziaływać na środowisko.

W związku z tym będzie wymagała sporządzenia karty informacji przedsięwzięcia (KIP) oraz uzyskania pozwolenia na budowę w drodze decyzji administracyjnej. Realizacja inwestycji nie spowoduje wzrostu emisji ścieków bytowo-gospodarczych i wód technologicznych w wyniku zastosowania zaplanowanych urządzeń do mieszania, granulowania i suszenia nawozu organicznego wytworzonego z osadów ściekowych. W celu ograniczenia uciążliwości zapachowej proponuje się w pierwszej kolejności hermetyzację obiektów, w których ulokowane są główne emitory substancji odoroczynnych i oczyszczenie powietrza odciągowego w instalacji biofiltra. W ramach eksploatacji planowanej inwestycji nie przewiduje się przekroczenia dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku. Mając na uwadze znaczną odległość inwestycji od miejsca usytuowania najbliższych obiektów/form ochrony przyrody objętych ochroną prawną, jak również uwzględniając rodzaj docelowej eksploatacji prowadzonej na obiekcie w efekcie przeprowadzonej inwestycji, można stwierdzić, iż nie będzie ona miała znaczącego negatywnego wpływu na formy ochrony przyrody ani zabytki chronione. Dla instalacji w JZWiK S.A. uzyskano wszystkie niezbędne dokumenty związane z ochroną środowiska.

W 2017 roku rozpoczęto procedurę uzyskiwania decyzji umożliwiającej wprowadzanie produktu na rynek, decyzji, która w praktyczny sposób pozbawia stanowiące substrat „Złotych Plonów” osady ściekowe kodu odpadu. Tym samym osady ściekowe po przetworzeniu zgodnie z technologią opisaną w zgłoszeniu patentowym P.420420 stają się pełnoprawnym produktem nawozowym (odpowiednio nawóz organiczno-mineralny i środek wspomagający uprawę roślin).

Proces uzyskiwania decyzji rozpoczął się od przygotowania materiału do niezależnych badań. Na potrzeby procedury potrzebne było 10 kg nawozu pakowane w woreczki po 0,5 kg oraz 4 kg środka wspomagającego uprawę roślin. Próbki musiały być pobierane i opieczętowane przez uprawnionego próbobiorcę z Okręgowej Stacji Chemiczno-Rolniczej. Każda próbka zawierała protokół pobrania i była opatrzona plombą (rys. 2). Istotne jest, aby dla każdej z partii pozostawić przynajmniej jeden oplombowany wtórnik, który może okazać się niezbędny w trakcie prowadzonej procedury. Po uzyskaniu wszystkich niezbędnych opinii z Instytutu Upraw Nawożenia i Gleboznawstwa, Instytutu Weterynarii, Instytutu Medycyny Wsi oraz Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach, zebrany materiał przekazano do Instytutu Ochrony Środowiska w Warszawie, gdzie po uzyskaniu finalnej opinii całość dokumentacji skierowano do Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Ostatecznie, z początkiem 2019 roku Ministerstwo Rolnictwa wydało decyzję na wprowadzanie do obrotu dwóch produktów – nawozu organiczno-mineralnego „Złote Plony” oraz środka wspomagającego uprawę roślin „Złote Plony Bis”.

W ramach własnych prac badawczych w Głównym Instytucie Górnictwa zrealizowano szereg dodatkowych badań, mających potwierdzić bezpieczeństwo stosowania opracowanych nawozów. Wysuszone osady ściekowe należą do grupy substancji palnych i wybuchowych, a ponieważ jest to główny substrat „Złotych Plonów” zbadano w jaki sposób zachowują się sproszkowane granulaty. W celu określenia bezpieczeństwa składowania i transportu gotowego produktu, w Kopalni Doświadczalnej Barbara GIG przeprowadzono badania wybuchowości nawozu sproszkowanego do postaci pyłu (tab. 1).

…

…

Podczas wyznaczania charakterystyki wybuchowości badany pył granulatu z osadu ściekowego nie wykazywał właściwości wybuchowych. W czasie badań nie zaobserwowano przyrostów ciśnienia, które mogłyby świadczyć o spalaniu się obu prób. Badany pył nie wykazał właściwości wybuchowych podczas badań z użyciem standardowego inicjału wybuchu w komorze sferycznej, tym samym można uznać, iż przechowywanie i transport produktu są bezpieczne.

…

Dodatkowo przeprowadzono badania wpływu odcieków ze „Złotych Plonów” na organizmy wodne. Badania przeprowadzono na respirometrze laboratoryjnym Strathtox (rys. 4) w stosunku do mikroorganizmów osadu czynnego pobranych z komór biologicznych oczyszczalni. Badania respirometryczne wykazują brak toksyczności dla mikroorganizmów wodnych. Zawartość azotu i fosforu zwiększyła aktywność mikroorganizmów w stosunku do próby kontrolnej (rys. 5). Zwieńczeniem prac nad doskonaleniem „Złotych Plonów” była przeprowadzona w marcu 2019 r. próba technologiczna suszenia z wykorzystaniem suszarni wibro-fluidyzacyjnej (rys. 3). Do suszarni przeskalowanej na obiekt półtechniczny wprowadzono 30 kg „Złotych Plonów” o wilgotności ok. 59%, po około 20 min granulat osiągnął zadowalający parametr dla produktu końcowego, tj. ok. 20% wilgotności.

…

Podsumowując, linia produktów nawozowych „Złote Plony”, to dojrzała i przebadana technologia, umożliwiająca bezpieczne przekształcanie osadów ściekowych w produkty nawozowe. Jest to doskonały przykład gospodarki o obiegu zamkniętym oraz poszanowania surowców mineralnych. Skład i postać produktów idealnie wpasowują się w zrównoważone rolnictwo, wymagające wzbogacania zubożałych gleb w substancję organiczną i glebotwórczą.

Literatura

1. Rozporządzenie Rady Ministrów z 9 listopada 2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko (t.j.: Dz. U. 2016 poz. 71).Marcin GłodniokGłówny instytut Górnictwa,
   Zakład Ochrony Wód, KatowiceHelena DarulJastrzębskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A., Jastrzębie-Zdrój

…

Marcin Głodniok

Główny instytut Górnictwa, Zakład Ochrony Wód, Katowice

Helena Darul

Jastrzębskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A., Jastrzębie-Zdrój