Dainius Paliulis, Aušra Mažeikienė, Rasa Vaiškūnaitė
Vilniaus Gedimino technikos universitetas (Vilnius TECH), Aplinkos inžinerijos fakultetas,
Aplinkos apsaugos ir vandens inžinerijos katedra
Saulėtekio al. 11, Vilnius, Lietuva LT-10223
Modernizuoti atliekų tvarkymo sistemą buvo viena iš Lietuvos stojimo į Europos Sąjungą sąlygų. Po atliekų tvarkymo sistemos modernizavimo vietoj 800 anksčiau Lietuvoje registruotų šiukšlynų ir sąvartynų Lietuvoje liko tik vienuolika veikiančių sąvartynų (1 pav.). Sąvartynai daro neigiamą įtaką aplinkai: juose į aplinkos orą skiriasi biodujos (ne visi sąvartynai turi biodujų surinkimo sistemas), susidaro įvairios nuotekos: ūkio-buities nuotekos, santykinai švarios lietaus nuotekos; paviršinės lietaus nuotekos nuo sąvartynų teritorijos asfalto dangų; neužterštos paviršinės nuotekos nuo neasfaltuotos sąvartyno teritorijos; sąvartyno filtratas ir kt. Atvežtos į sąvartyną atliekos yra, jos patiria daugybę biologinių, fizikinių ir cheminių transformacijų. Sąvartynai dažniausiai yra neuždengti, krituliai patenka ant atliekų, taip susidaro itin užterštos nuotekos, vadinamos filtratu. Tokios nuotekos gali užteršti šalia esantį gruntą ir paviršinį vandenį.
Komunalinių atliekų sąvartynuose vykdomos šios veiklos: atliekų priėmimo ir registravimo; atliekų kaupimo sąvartyne; sąvartyno dujų surinkimo ir apdorojimo/utilizavimo; filtrato, buitinių, gamybinių nuotekų ir lietaus vandens tvarkymo; šiluminės energijos gamybos; sąvartyno valdymo, monitoringo (stebėsenos) ir priežiūros.
1 pav. Kazokiškių sąvartyno teritorija
Pagrindinius reikalavimus atliekų sąvartynams Europos Sąjungoje reglamentuoja 1999 m. balandžio 26 d. Tarybos direktyva 1999/31/EB dėl atliekų sąvartynų, kurios nuostatas valstybės narės turi suderinti su nacionaline teise. Ši Direktyva riboja susidariusio filtrato patekimą į aplinką. Surinktą filtratą būtina valyti ir galima išleisti tik remiantis nustatytais atitinkamais standartais. Direktyvoje 1999/31 įtvirtinti reikalavimai naujai įrengiamiems sąvartynams. Dėl esamų sąvartynų ES įpareigoja valstybes nares imtis veiksmų, kad per nustatytą laiką jų eksploatavimas atitiktų ES taisykles. 2023 m. Vilniaus rajono savivaldybės taryba nusprendė patvirtinti šios savivaldybės atliekų prevencijos ir tvarkymo 2021-2027 m. planą. Plano tikslas yra išanalizuoti esamą atliekų prevencijos ir tvarkymo būklę Vilniaus regione ir nustatyti pagrindinius atliekų prevencijos ir tvarkymo sprendinius.
Konkrečiai nenurodoma, kokia filtrato surinkimo ir šalinimo sistema turi būti įrengta sąvartynuose, svarbu, kad susidarantis filtratas būtų surenkamas ir išvalomas iki nustatytų ribinių verčių, apsaugant aplinką ir paviršinius bei požeminius gruntinius vandenis nuo užteršimo. Sąvartynų filtratui būdinga cheminė ir mikrobiologinė tarša:
- sunkieji metalai: dažniausiai sutinkami chromas (Cr), manganas (Mn), kadmis Cd), švinas (Pb), geležis (Fe), nikelis (Ni), varis (Cu) ir cinkas (Zn). Sunkiųjų metalų koncentracijos jauname (acetogeniniame) filtrate yra paprastai didesnės nei filtrate iš seno sąvartyno;
- neorganiniai junginiai: amonis, nitratai, fosfatai, sulfatai, chloridai, kalcis, magnis ir kt.;
- skendinčios medžiagos;
- organinės medžiagos;
Sąvartyno filtrato sudėtis gali skirtis priklausomai nuo teršalų skilimo pobūdžio, klimato, hidrologinių sąlygų ir sąvartyno amžiaus. Dėl nepakankamo sąvartyno filtrato valymo gali iškilti pavojus aplinkai.
Remiantis nuotekų tvarkymo reglamentu (2022 m. gegužės 1 d. galiojanti suvestinė redakcija) nustatyti tokie bendrieji reikalavimai gamybinėms nuotekoms, išleidžiamoms į nuotakyną:
maksimali temperatūra – 45 oC; pH – 6,5-9,5; ChDS/BDS7 santykis <3; BDS7 – 800 mg/l. Sąvartynų filtratą galima valyti fizikiniais, cheminiais ir biologiniais būdais arba technologijomis, kurios apima keletą būdų (kombinuoti metodai). Dažniausiai naudojami būdai yra šie:
- Parengtinis valymas;
- Ozonavimas: ozonas naudojamas, kad neutralizuotų organines medžiagas ir kitus teršalus.
- Biologinis valymas: biologiniai valymo įrenginiai naudojami siekiant pašalinti organines medžiagas ir kitus teršalus dalyvaujant mikroorganizmams, kurie teršalus naudoja gyvybinėje
- Membraninė filtracija: membraninės filtracijos technologijos naudojamos siekiant pašalinti ištirpusius vandenyje teršalus.
Kiekviena technologija turi savo privalumų ir trūkumų, todėl jos pasirinkimas priklauso nuo konkrečių sąvartyno filtrato savybių ir aplinkybių.
Keletas pagrindinių sąvartyno filtrato valymo technologijų privalumų ir trūkumų:
Parengtinis valymas (koaguliacija/flokuliacija)
Privalumai:
Efektyvus sunkiųjų metalų ir skendinčių medžiagų pašalinimas.
Palengvina tolesnių valymo etapų darbą.
Trūkumai:
Gali prireikti papildomų cheminių medžiagų.
Susidaro nuotekų dumblas, kurį reikia tvarkyti.
Ozonavimas
Privalumai:
Efektyvus organinių teršalų suskaidymas ir mikroorganizmų naikinimas.
Nereikalauja cheminių reagentų.
Trūkumai:
Didelės energijos sąnaudos.
Gali būti brangus dėl ozono generavimo įrangos.
Pažangūs oksidacijos procesai (POP)
Privalumai:
Fenton procesas gali būti plačiai naudojamas įvairių organinių medžiagų oksidacijai, nes pasižymi dideliu oksidacijos potencialu. Paprasta diegimo technologija, didelis efektyvumas ir nereikalinga energija H2O2 aktyvinimui.
Trūkumai:
Suvartojama daug cheminių medžiagų, Fenton reagentas nestabilus, nepageidaujamos cheminės reakcijos ir oksidanto praradimas, sunkumai optimizuojant reagento koncentracijas ir būtinybė neutralizuoti išvalytas nuotekas.
Biologinis valymas
Privalumai:
Efektyvus organinių medžiagų ir amoniako pašalinimas.
Palankus aplinkai metodas, nes naudoja biologinius procesus.
Trūkumai:
Lėtas valymo procesas, reikalauja laiko.
Neefektyvus šalinant sunkiuosius metalus ir biologiškai neskaidžias organines medžiagas.
Neefektyvus esant aukštoms arba žemoms temperatūroms.
Membraninė filtracija
Privalumai:
Efektyvus ištirpusių teršalų pašalinimas.
Gali pašalinti daugelį teršalų vienu metu.
Trūkumai: membranos greitai užsikiša ir jas reikia pakeisti naujomis.
Galimi sąvartyno filtrato valymo metodai pateikti 2 paveiksle.
2 pav. Sąvartyno filtrato valymo metodai (adaptuota pagal Mojiri ir kt., 2021)
Sąvartyno filtratas dažniausiai netenkina Nuotekų Tvarkymo Reglamente nustatytų reikalavimų, todėl sąvartyno filtratas turi būti valomas taikant įvairius valymo metodus. Pavyzdžiui, membraniniai bioreaktoriai su integruotais biologiniais metodais, įskaitant integruotą anaerobinį amonio oksidavimą ir nitrifikacijos/denitrifikacijos procesus, yra labai efektyvūs šalinant amoniaką ir nitratus (pašalinimo efektyvumas didesnis nei 90%). Naudojant koaguliacijos/flokuliacijos metodus galima efektyviau pašalinti skendinčiąsias kietąsias daleles ir sumažinti drumstumą. Sunkieji metalai iš sąvartyno filtrato gali būti šalinami skirtingais būdais, kurių efektyvumas siekia 40–100%. Pažymėtina, kad dėl didelio užterštumo organinėmis medžiagomis ir amoniu sąvartyno filtratas pasižymi mažu biologiniu skaidumu, todėl jo valymui koks nors vienas metodas nėra tinkamas.
Sąvartyno filtrato valymo technologijos yra įvairaus pobūdžio ir dažniausiai naudojamos kombinacijos, kad būtų pasiektas maksimalus filtrato valymo efektas. Lietuvoje dažnai susidarantis filtratas, kartu su ūkio-buities, gamybinėmis bei paviršinėmis nuotekomis surenkamas, apvalomas atvirkštinio osmoso principu veikiančiuose įrenginiuose iki ribinių DLK į nuotekų surinkimo sistemą reikšmių, nustatytų Nuotekų tvarkymo reglamente vanduo atiduodamas nuotekų valyklai, o filtratas po membraninio valymo su teršalais, grąžinamas atgal į kaupą.
Vilnius TECH Aplinkos inžinerijos fakulteto Aplinkos apsaugos ir vandens inžinerijos katedros ir Aplinkos apsaugos instituto mokslininkai atlieka aplinkos komponentų (oro, vandens, dirvožemio) sudėties cheminius tyrimus, ruošia galimybių studijas ir projektuoja šiuolaikinius oro ir vandens valymo įrenginius. Šiuo metu Aplinkos apsaugos ir vandens inžinerijos katedros mokslininkai bendradarbiaudami su kitomis Lietuvos institucijomis atlieka sąvartyno filtrato cheminės sudėties tyrimus ir planuoja artimiausioje ateityje tyrimus tęsti, o esant poreikiui ir atlikti preliminarius filtrato valymo tyrimus laboratorinėmis sąlygomis. Jeigu sąvartynų filtrate ištirpusių teršalų koncentracijos pasiekia dideles reikšmes, sąvartynų filtratas, atlikus galimybių studiją, kuri apimtų teorinius tyrimus ir ekonominius skaičiavimus galėtų, būti traktuojamas kaip žaliava.
Dainius Paliulis, Aušra Mažeikienė, Rasa Vaiškūnaitė