טיפול מכני וביולוגי בפסולת עירונית

מתקני מיון מרכזיים מאפשרים לטפל ביעילות בפסולת עירונית, להפריד אותה למרכיביה השונים ולהפנותם למחזור, להפקת אנרגיה ולצרכים אחרים, ובכך להקטין בצורה משמעותית את היקף ההטמנה. במאמר שלפניכם מפורטת שרשרת הטיפול במתקן כזה

 

כחלק מאסטרטגיית הטיפול בפסולת העירונית בישראל, נמצאים בתהליך פיתוח מתקנים מרכזיים שנועדו לייעל את הטיפול בפסולת ולצמצם את ההטמנה.
המתקנים הנדונים יטפלו בפסולת מסוגים שונים, בצורות שונות:

  • טיפול מכני למיון והפרדת חומרי מחזור, חומר אורגני וייצור RDF.
  • טיפול ביולוגי בעיכול אנאירובי לפירוק חומר אורגני וייצור אנרגיה (ביוגנרציה).
  • קומפוסטציה לפירוק, ייצוב וייבוש חומר אורגני.

מתקני MBT משולבים (Mechanical Biological Treatment) כוללים את כל שרשרת הטיפול הנ"ל ומתוכננים לקום בשולי המטרופולינים.
דוגמה למתקן כזה הוא פרויקט PPP Public–Private Partnership  (שיטה לביצוע פרויקטים באמצעות שותפות של המגזר הציבורי עם המגזר הפרטי) להקמת מתקן הפסולת בשפד"ן לקיבולת 1,000 טון\יום, הנמצא בתכנון.
שאריות המיון והניפוי ממתקנים אלו מופנות כיום להטמנה, ובעתיד רובן יועברו להשבה בטיפול תרמי כפי שיתואר במאמר הבא בסדרה.

טיפול מכני למיון פסולת

מיון פסולת עירונית במתקנים מרכזיים מתבצע על ידי טיפול מכני בשלבים, להפרדת זרמים (פרקציות) לפי תכונותיהם. המטרה להפריד מהפסולת את החומרים המתמחזרים ואת הרכיבים האורגניים.
כיום ניתן להפריד חומרים למחזור באופן מכני-אוטומטי עד להיקף של כ-10-15%, ועם הוספת מיון ידני ניתן לקבל שיעור גבוה אף יותר. בפועל, מתקני המיון מפרידים למחזור לפי הערך הכלכלי של החומרים המופקים וכדאיות התפעול.
המרכיב האורגני המהווה כ-35%-40% מהפסולת מופרד בשלב ראשוני בניפוי, עם חורי נפה בגודל של 50-90 מ"מ. הגודל הזה מאפשר סינון של מרבית החומר האורגני.
רמת החומר האינרטי הלא-אורגני תהא בטווח 15%-5% כתלות בגודל הפתחים - במידת הניפוי הקטנה יהיה פחות חומר אינרטי. זרם זה מועבר למתקני טיפול ביולוגי בעיכול אנאירובי או קומפוסטציה.
קיימות מספר אופציות תכנוניות לקו התהליך במיון פסולת, בהתאם למאפייני הפסולת המקומית ופונקציות המטרה של המתקן. להלן תיאור שלבי התהליך הגנריים המצויים ברוב מתקני המיון האוטומטיים במדינות מערביות:

  • קבלת פסולת בבור או במשטח - לוויסות בין תנועת משאיות הפינוי העירוניות הפועלות במשמרת בוקר קצרה לבין שעות ההפעלה של המתקן בשתי משמרות מלאות.
  • הזנת הפסולת לקווי הטיפול האוטומטיים - באמצעות מנופים או כלי צמ"ה (שופל). במדינות כמו ישראל, מצויד ראש הקו בפותח שקיות כדי לפרוס את הפסולת באופן מיטבי על הקווים.
  • הפרדה ראשונית לפי גודל בנפה סובבת (טרומל) - הפרדת המרכיב האורגני (לפי גודל 50-90 מ"מ), חומר להמשך מיון (עד גודל 200-300 מ"מ) וחלקים גדולים Oversize.
  • הפרדה בליסטית - הרעדה להפרדה בין חומרים דו-ממדיים לתלת-ממדיים.
  • הפרדה באוויר - של חומרים קלים כגון שקיות וניירות.
  • הפרדה מגנטית - להוצאת חלקי מתכת מהזרם.
  • הפרדה אופטית - להוצאת חומרים ספציפיים למחזור על פי זיהויים על גבי מסוע באמצעים אופטיים כמו אינפרא-אדום, קרני גמא ואחרים.
  • השלמת מיון ידנית - בעיקר לשיפור איכות המוצרים המופרדים (מיון שלילי) ולהגברת יעילות התפיסה של חומרי מחזור.

 "מיון פסולת עירונית במתקנים מרכזיים מתבצע על ידי טיפול בשלבים, להפרדת זרמי החומרים לפי תכונותיהם, במטרה להפריד את החומרים המתמחזרים ואת הרכיבים האורגניים"

תמונה 1  |  מתקן MBT לטיפול בפסולת סופיה בולגריה (410,000 טון\שנה)

ייצור RDF

RDF הינו חומר דלק ממקור פסולת (Refuse Derived Fuel) אשר ממוין ועובר עיבוד במתקנים מכניים צמודים או עוקבים למתקני מיון הפסולת העירונית. מתקני עיבוד לייצור RDF מתוכננים לפי יעד השימוש בחומר והתקן המוגדר לפרמטרים כגון הרכב, ערך קלורי, צורת החומר (כגון פסולת גרוסה או כופתאות), רמת רטיבות וכו'. בעולם המערבי ניצול RDF נחלק בעיקר לצורך הסקת כבשני מלט במקום דלקים פוסיליים (כ50%), למתקני אנרגיה ייעודיים ל-RDF (כ45%) ולשילוב בעירה בתחנות כח פחמיות (co-firing פחות מ-5%). בישראל קיים מפעל RDF יחיד בחיריה, המספק כ-15% מהאנרגיה של מפעלי המלט נשר. לניצול של RDF בכבשן מלט יש יתרון כלכלי וסביבתי, היות והמזהמים בבעירה נקלטים בגוף התערובת המוצקה ופוטנציאל הפליטה לסביבה מצטמצם משמעותית לעומת השבת אנרגיה אחרת.

תמונה 2  |  קו מיון מכני במתקן מחזור פסולת

 

טיפול ביולוגי - עיכול אנאירובי וביוגנרציה

עיכול אנאירובי (Anaerobic Digestion - AD) הינו תהליך ריקבון של חומר אורגני באופן מואץ ומתועש בתוך מכלי עיכול מעורבלים בתנאי תהליך מבוקרים. בתהליכים ביו-כימיים אלו מתפרקים המוצקים הנדיפים האורגנים (Volatile Suspended Solids – VSS) בשרשרת תגובות, לביוגז ולמים. ניתן לקבל פירוק יעיל של מרבית ה- VSS בתוך 15-20 ימי שהיה במכלי העיכול, כתלות בסוג התהליך ובהרכב החומרים המוזנים. טיפול אנאירובי בפסולת עירונית אורגנית נעשה בדרך כלל במכלי עיכול יבשים (או יבשים למחצה), כך שהחומר משונע על ידי כלי צמ"ה ומסועים לתוך המכלים. במהלך השהיה במכלי העיכול, החומר נמצא בתנאי תהליך מיטביים לפעילות בקטריות אנאירוביות – ערבול איטי, טמפרטורה 35-37 מעלות, הרטבה ללחות מבוקרת ושמירת pH נייטרלי מתאים.
החומר המעוכל הקרוי דיג'סטאט (Digestate) נסחט באופן מכני להפרדת נוזלים, ומועבר להמשך טיפול בקומפוסטציה. קיימים גם תהליכים לעיכול אנאירובי רטוב המבוססים על הידרוליזה של החומר האורגני למצב נוזלי המכונה "מרק", אשר בו העיכול יעיל מאשר בתהליך המוצק. מאידך, מתקני AD רטובים מורכבים יותר לתפעול וכוללים יותר שלבי קדם-טיפול לפני העיכול, והפרדת נוזלים-מוצקים אחריו. הביוגז המופק בתהליך משמש לייצור אנרגיה - ביוגנרציה. במקרים בהם אין רוכשים לאנרגיה הזו, אין כדאיות כלכלית למתקני AD לפסולת עירונית. ניתן להפיק חשמל מפסולת אורגנית עירונית בשיעור של כ- 200-300 קילוואט-שעה לטון אורגני נטו. שיעור המתאן בגז נקבע בהתאם להרכב חומר הגלם ותנאי התהליך ועומד על כ- 55%-60%, ושאר מרכיבי הגז הם בעיקר CO2 ומעט מזהמים עד 1-2% מההרכב. כמות הגז לטון פסולת אף היא משתנה עקב אותם פרמטרים.

תמונה 3  |  מבט לתוך טרומל מקצה ה Oversize

קומפוסטציה של פסולת אורגנית

על מנת לייצב את החומר האורגני לרמה סניטרית ויובש המתאימים לשימוש חקלאי, נדרש לבצע תהליך קומפוסטציה. הדרישה המינימלית לתהליך זה לפי התקן הישראלי (ת"י 801) הינה שהייה בתהליך ארובי של לפחות 15 יום בטמפרטורה של 55 מעלות, ורמת ניקיון מוגדרת של התוצרים.

תמונה 4  |  RDF מפסולת עירונית מעובד דחוס לכופתאות

תמונה 5  |  מתקן עיכול אנאירובי עם מערך ביוגנרציה


בכדי להגיע ליעדים אלו עם תוצר מתאים מתבצעת קומפוסטציה בשני שלבים: השלב הראשון אינטנסיבי בן 2-3 שבועות הכולל מספר היפוכי חומר ואוורור מאולץ, ושלב הבשלה שני באורך זמן דומה. במידת הצורך מוסיפים לערימות הקומפוסטציה חומר מבנה (Structure Material) בכדי לייצר פורוזיביות גבוהה יותר למעבר אוויר. במהלך תהליך זה מופחת החומר האורגני המתפרק ומתאדים מים בהיקף משמעותי. עם סיום הייצוב מבצעים לחומר ניפוי מכני לתפיסת מוצקים אינרטים שזרמו עם הפסולת האורגנית בכניסה למתקן. בתהליך לא מטופלים מיקרו-מזהמים כגון ריכוזי מתכות, ולכן איכות התוצר בהיבט זה תלויה ישירות בהרכב הפסולת האורגנית במקור ואי אפשר להבטיח עמידה מלאה בתקן איכות הקומפוסט.
מתקני קומפוסטציה לפסולת אורגנית עירונית ודיג'סטאט ממתקני עיכול אנאירובי מצריכים שטח רב, עקב זמני התהליך כמפורט לעיל, והינם בעלי השפעה סביבתית משמעותית של ריחות וזיהום אוויר. מתקנים המתוכננים בקרבה לערים ובשימושי קרקע רגישים, מתוכננים במבנים סגורים (קומפוסטציה סגורה). קיימים בעולם מתקנים סגורים בעלי אוטומציה ברמה גבוהה לשינוע החומר לאורך כל שלבי התהליך.

תמונה 6  |  היפוך ושינוע במתקן אוטומטי לקומפוסטציה סגורה

יואב ינון, חברת "יואב ינון ניהול הנדסה טכנולוגיה", מנהל ויועץ לפרויקטים של הנדסת סביבה, M.Sc הנדסת סביבה, B.Sc הנדסה מכנית | This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
הדפסה הורדה

לשאלות ופרטים נוספים

נא מלאו את פרטיכם ונציגינו ייצרו עמכם קשר בהקדם