ANALIZA TOKOVA MATERIJALA I UPRAVLJANJE OTPADOM Prezentacija 3.pdf · Čelik (Fe, C, aditivi) Bakar (Fe) Legura Bakra i Cinka Glukoza (C 6H 12O 6) Otpadni papir (celuloza, H 2O, mastilo

ANALIZA TOKOVA MATERIJALA I UPRAVLJANJE OTPADOM

Prof. dr Nemanja Stanisavljevic

25.03.20

Analiza tokova materijala (MFA)

Cilj MFA:

Opis i analiza realnog sistema što je moguće jednostavnije,

ali:Dovoljno da bi se mogla doneti odgovarajuća

odluka

25.03.20

Prva MFA analiza: Dr. Santorio u Padovi

25.03.20

25.03.20

Osnove softvera STAN i metodologije MFA

dr Nemanja Stanisavljević

Fakultet tehničkih nauka Novi SadDepartman za inženjerstvo zaštite životne sredine i zaštite na radu

Cilj MFA:

Opis i analiza realnog sistema što je moguće jednostavnije,

ali:Dovoljno da bi se mogla doneti odgovarajuća odluka

25.03.20

Privatna domaćinstva

Industrija RazmenaTrgovina

Upravljanje otpadom

Poljoprivreda

Atmosfera

Hidrosfera

Litosfera

Priro

dni i

ant

ropo

geni

pro

cesi

uvoz

a

Priro

dni i

ant

ropo

geni

pro

cesi

izvoz

a

Životna sredina

Antroposfera

Sistemske granice “regiona“

U MFA-u, metabolizam sistema podrazumeva transfer,

skladištenje, i transformaciju materijala u okviru sistema, i

razmenu materijala sa životnom sredinom.

Šta je MFA?

• Material Flow Analysis – Analiza tokova materijala

25.03.20

Ø Analiza tokova materijala predstavlja sistematsku analizu tokova i zaliha materijala koji je definisan u prostoru i vremenu

Brunner i Recheberger, 2004

“Pomoću MFA dobijamo kompletan i konszistentan set informacija o tokovima i zalihama svih određenih materijala u okviru sistema”

• Dizajniranje metabolizma antropogenih sistema: • gradova, • države, • industrijskih sistema, • fabrika, • sistema upravljanja otpadom,• postrojenja za tretman otpada,• sistema za upravljanje otpadnim vodama.

25.03.20

Primena MFA?

Na čemu je zasnovan MFA?

ØMFA je zasnovan na zakonu održanja mase

25.03.20

procesTok 1

Tok 2

zalihe

Tok 3

Tok 4

Tok 5

Tok 6

F1 + F2 = F3 + F4 + F5 + F6Kontrolisani mehanizam

?

Poznati tokovi Nepoznati tokovi

procesTok 1

Tok 2

Tok 3

Tok 4

Tok 5

F5 = F1 + F2 – F3 – F4Određivanje nepoznatog toka

PROCES

Zalihe +/- Ds

ulaz

Izlaz A

Izlaz C

Izlaz B

granice sistema

Osnovni termini i simboli:

SupstancaDobro/ProizvodProcestokovi/fluksevizaliheSistemGranice sistemaTransfer koeficijenti

materijal

MFA terminologija i definicije

Supstanca• MFA se oslanja na hemijsku definiciju supstanci.

„Supstanca predstavlja bilo koji (hemijski element) ilijedinjenje koje se sastoji od uniformnih jedinica. Svesupstance su okarakterisane jedinstvenom i identičnomkonstitucijom i stoga su homogene“. U terminologiji MFA,pod supstancama se podrazumevaju i hemijski elementi ihemijska jedinjenja.

• MFA prati sudbinu supstanci kroz sistem bez obzira nafizički i hemijski oblik. Stoga MFA definicija supstanciisključuje oblik.

25.03.2020. 12

13

Dobra/ (goods)

Dobra su definisana kao ekonomski entiteti materijala/materije sa pozitivnomili negativnom vrednošću. Dobra se sastoje od jedne ili više supstanci.

Primeri (vazduh, kiša, pijaća voda, čvrsti otpad, otpadni mulj itd)

Neka dobra nemaju ekonomsku vrednost (vazduh, kiša)

Materijal

•Termin materijal se odnosi i na supstance i na proizvode/dobra..

•Ovaj termin se koristi u slučaju kada uzimamo u obzir i dobra i supstance, ilikada nije tačno definisano na kom nivou (dobara ili supstanci) će bitisprovedena analiza

25.03.2020. 14

Primeri dobara i supstanci

25.03.2020. 15

Dobra/Goods Supstance

Polivinil hlorid (stabilizovani, aditiv) Kadmijum Cd

Drvo (celuloza, pepeo) Azot (N2)

Pijaća voda (H2O, ostali element u tragovima)

Računari (Plastika, Metal Gvožđe (Fe)

Čelik (Fe, C, aditivi) Bakar (Fe)

Legura Bakra i Cinka Glukoza (C6H12O6)

Otpadni papir (celuloza, H2O, mastilo

Ruda Bakra (minerali, Zn) Polivinil Hlorid (-CH2-CHCl-)

16 25.03.2020. MFA - alat za upravljanje otpadom u lokalnim samoupravama

Supstanca Oznaka Indikacije Zagađenje

Ugljenik,Organski Corg.

Transformacije od strane mikroorganizama ili abiotičkomoksidacijom(a) Glavna komponenta biogeni sistema. Nosilac hemijske energije.(f)

Potrošač kiseonika u vodi. Zagađivač(a). Vazna komponenta gasova staklene bašte CO2 i CH4.

Transporter energije.(e)

Azot N

Kao Corg., nutrijent (kao NO3)(a)Sagorevanjem nastaju azotni oksidi(b)

Kao Corg.(a)Katalizator izgradnje troposferskogozona (b)Eutrofikacija, acidofikacija vode i zemljišta pomoću NOx (d)

Fluor F

Kao fluorid: jak neorganski ligand2(a)Spaljivanjem se generiše fluoridna kiselina(a)

Vezuje aluminijum. Nosilac protona.(a)

Fosfor PNutrijent(a). Litofilnielement4(f). Ograničavajući nutrijent (f)

Eutrofikacija vode(a)

Sumpor S

Kao sulfid nastaje H2S, Sagorevanjem nastaje SO2(a)

Neprijatnog mirisaToksičan gasJaka kiselina(a)Acidifikacija vode i zemljišta(a)

Hlor Cl

Lako rastvorljiv u vodi-hidrofilni element3(f). Sagorevanjem nastaje HCl.Istog kvalitet kao brom(a). Pri sagorevanju mogu nastati hlorat-dioksid i furani(c)

Toksična i slabo rastvorljiva supstanca(hloridi CHs)Jaka kiselina(a)Jedinjenja hlora (PCB, Dioksini) su karcenogeni.(b)

Gvožđe Fe Kao oksid- litofilni element4(a) Malo(a)

Bakar Cu

Gradi rastvorljive komplekse sa organskim ligandima1.Velike električne provodljivosti. Istog kvaliteta kao nikl(a). Sastavni element.

Male koncentracije Bakar(II)- oksida veoma toksičane za jednoćelijske organizme.(a)

Cink Zn

Lako podleže oksidaciji.Važan za površinsku zaštitu materijala i dodaje se kao aditiv za plastiku(e)

Male koncentracije veoma toksičane za jednoćelijske organizme.(a)

Kadmijum Cd Atmofilni element široke potrošnje(a)

Toksičan pri niskim koncentracijama(a)

Živa Hg Atmofilni element4(a) Toksičan pri niskim koncentracijama(a)

Olovo Pb Litofilni element5(a) Toksičan (neurotoksičan) pri niskim koncentracijama(a)

Aluminijum Al

Komponenta silikatnih stena, kao metal veoma važan gradivni element .Najzastupljeniji metal na Zemlji, nalazi se na trećem mestu.

Pri niskim pH vrednostima toksičan je za ribe i biljke. Al-oksid toksičan za čoveka.(b)

SUPSTANCE INDIKATORI KOJI SE KORISTE

PRILIKOM MFA ANALIZE SISTEMA UPRAVLJANJA

OTPADOM

Procesi?

Proces je definisan kao transformacija, transport, ili skladištenje materijala(dobara ili supstanci).Procesi su:• Metabolizam grada, čoveka, ili životinje• Domaćinstvo, postrojenje, deponija,• Aktivnost u domaćinstvu (separacija otpada) ili u postrojenju (kotao u

postrojenju za insineraciju)• Usluga (npr, sakupljanje otpada)

Uglavnom su procesi definisani kao crne kutije, što znači same aktivnosti unutarprocesa nisu uzete u obzir već samo ulazni i izlazni tokovi.

Ukoliko nas zanimaju interni procesi onda se proces mora podeliti naodgovarajući broj podprocesa

25.03.2020. 17

Dezintegracija procesa

25.03.2020. 18

Main process“black box”

2

1 4

53

Disintegration Integration

2

1

3

4

5

7

6

8

Sub-process

Sub-process

Sub-process

25.03.20

Off-gas

Waste Water

Filter Cake

Scrap Metal

Bottom Ash

Filter-Ash

Boiler Ash

WaterAlkaline Process WaterAcidic Process Water

H 2O

MSW

FURNACE BOILER ESP FLUE GAS CLEANING

ESP ... electrostatic precipitator

DENOX

WASTE WATERTREATMENT

25.03.20

Otpad

Otpadni gasovi

Čvrsti ostaci

Otpadna voda

Postrojenje za tretman otpada