Wykorzystanie infrastruktury likwidowanych kopalń węgla kamiennego do tworzenia zakładu gospodarki odpadami, na przykładzie KWK "Saturn" w Czeladzi.

1. Wstęp.
Kopalnia "Saturn" w Czeladzi prowadziła nieprzerwanie eksploatacje węgla przez ponad 150 lat. W 1992 roku z powodu wyczerpania się zasobów oraz z powodu restrukturyzacji górnictwa w Polsce zapadła decyzja o likwidacji Kopalni.
Jednym z podstawowych żądań stojących w owym czasie przed zespołami tworzącymi program likwidacji, było zaproponowanie alternatywnych miejsc pracy dla kilkutysięcznej załogi. Na początku lat dziewięćdziesiątych powstał projekt utworzenia Centrum Ekologii Przemysłowej. Miął to być zakład stworzony na terenie likwidowanej Kopalni i zajmujący się szeroko pojęta działalnością proekologiczna. Wraz z krystalizowaniem się projektu wybrane zostało kilka technologii przetwórstwa i składowania odpadów, które mogą być zastosowane bez obawy degradacji środowiska naturalnego w Mieście.
2. Możliwości wykorzystania obiektów kopalni dla działalności proekologicznej.
KWK "Saturn" dysponowała wieloma obiektami, typowymi dla wszystkich kopalń węgla, które mogą być po niewielkich adaptacjach wykorzystane dla potrzeb zakładu przerobu odpadów. Należy tu wymienić:·- Bocznice kolejowe na placach głównych Kopalni oraz przy szybach peryferyjnych. Mogą być wykorzystane do transportu odpadów do zakładu, jak również do transportu odzyskanych surowców i wytworzonych produktów do odbiorców.
Place składowe i place drzewne przy bocznicach kolejowych. Możliwa jest budowa na nich modułowych instalacji do przeładunku odpadów, zestalania odpadów przemysłowych lub przerobu tworzyw sztucznych. Istotne jest istniejące uzbrojenie terenu w instalacje wodna, kanalizacyjna i elektryczna.
Wiaty i magazyny przy placach składowych. Magazyny główne spełniają wymagania do zainstalowania w nich instalacji przetwórczych.·- Budynki warsztatów i garaży. Najczęściej oddziały transportu samochodowego i warsztat mechaniczny zostały przekształcone w spółki. Pozostałe warsztaty oddziałowe mogą służyć jako pomieszczenia dla brygad naprawczych maszyn służących przetwórstwu odpadów, lub jako pomieszczania garażowe dla taboru samochodowego.
Budynek zakładu przeróbczego. Jest to potencjalnie najtrudniejszy obiekt do adaptacji. Najprostszym wydaje się projekt zainstalowania maszyn i urządzeń do sortowania selektywnie zbieranych odpadów komunalnych. Za taka koncepcja przemawia konstrukcja budynku sortowni oraz możliwość wykorzystania po niewielkich przeróbkach niektórych maszyn ( przenośniki, przesiewacze itp.) Budynek niewykończonej rozdzielni WN. Był to budynek specyficzny dla KWK
"Saturn", pozostały po nieukończonej inwestycji budowy nowego poziomu wydobywczego. Przewidziana była adaptacja go na budynek biura, laboratorium i pracowni projektowej.
Stare wyrobisko po piaskowe, w którym planowane było usytuowanie składowisko odpadów komunalnych i składowisko pozostałości z zakładów przetwórstwa i zestalania odpadów. Oczywistym jest fakt, ze w innych likwidowanych kopalniach mogą występować inne składniki infrastruktury, których zagospodarowanie będzie stanowiło zadanie priorytetowe.
3. Kierunki działania zakładu przetwórstwa odpadów.
Po utworzeniu zakładu zakres działania w pierwszym etapie miął się skoncentrować na:

- budowie składowiska,
- organizacji selektywnej zbiórki odpadów komunalnych,
- wykonaniu instalacji zestalania odpadów przemysłowych.

W następnej kolejności planowana była budowa instalacji do przerobu mieszanych tworzyw sztucznych, uzyskiwanych głównie w drodze selektywnej zbiórki odpadów komunalnych. Instalacja ta miała być wykonana w dwóch wersjach:
- linii do ciecia tworzyw i przygotowania ich do koksowania w zakładach koksowniczych.
- linii do niskotemperaturowego przerobu mieszanych tworzyw sztucznych na wyroby stosowane w budownictwie ( szalunki, wsporniki, ekrany dźwiękochłonne), elementy malej architektury, maty do stabilizacji nasypów drogowych, opakowania jednorazowe dla spalarni odpadów szpitalnych. W następnym okresie planowane było rozszerzenie działalności o budowę kolejnych instalacji przerobu odpadów. Budowa składowiska miała być realizowana sukcesywnie w układzie wydzielonych kwater. Pierwsza kwatera o powierzchni 1 ha. Powinna być wykonana w przeciągu 3-4 miesięcy ( w przypadku nie rozpoczęcia robót w lecie okres wykonania miął się przedłużyć do 6-7 miesięcy z uwagi na okres zimowy - niemożność spawania folii PEHD w okresie mrozów).
Wybudowanie pierwszej kwatery na odpady komunalne miało zezwolić na pełny odbiór tych odpadów z gminy Czeladź.
Z uwagi na możliwość uzyskania opłacalności eksploatacji składowiska komunalnego dopiero przy obsługiwaniu ok. 200 tys. mieszkańców, projekt przewidywał objecie jego zasięgiem okolicznych miast i gmin zgodnie z wstępnymi deklaracjami współpracy.
Jak wynika ze sporządzonej siatki Rynek-Produkt, segmentami rynku na które szczególna uwagę powinno skierować Centrum Ekologii Przemysłowej SA:

- składowanie odpadów komunalnych i IV grupy dla gmin i klientów indywidualnych,
- zestalanie odpadów po galwanicznych i po trawiennych z przemysłu maszynowego i hutnictwa,
- sprzedaż odzyskanych surowców wtórnych dla hut szkła (stłuczka), celulozowni (makulatura), hut ( złom), koksowni ( granulat tworzyw).
- sprzedaż wyrobów z regranulatu - profili i wyrobów przestrzennych dla gmin, budownictwa i klientów indywidualnych?


4. Składowanie odpadów komunalnych i unieszkodliwionych odpadów przemysłowych.
Teren przeznaczony w projekcie na składowisko stanowi stare wyrobisko, po piaskowe Kopalni. Dno wyrobiska jest mocno pofałdowane i kształtuje się na rzędnej od 248,0 do 253,0 m n m około 21 metrów poniżej terenu przyległego. Odległość od najbliższych zabudowań mieszkalnych wynosi 625 metrów, od zabudowań przemysłowych zaś 400 metrów. W pobliżu planowanej lokalizacji znajduje się kompostownia odpadów i oczyszczalnia ścieków RPW i K Katowice, zaś przy ulicy Żwirowej rozpoczyna się budowa wysypiska śmieci dla miasta Katowice. Wykorzystując wskazany teren, zaprojektowano składowisko podpoziomowe o maksymalnej głębokości 20 metrów i powierzchni 13,7 ha. Zbiornik składowiska miął być podzielony na kwatery dla oddzielnego składowania odpadów komunalnych i przemysłowych. Dno uszczelnione folia PEHD gładka o grubości 2,5 mm, zaś skarpy folia uzbrojona w kolce. Pod folia zaprojektowano mineralna warstwę nieprzepuszczalna o grubości 1 m. wykonana z gliny lub o grubości 0,4 m. z bentonitu (uzyskanego ze złoża KWK "Saturn”).
Kwatery przeznaczone do składowania odpadów przemysłowych powinny być wyposażone w podwójne uszczelnienie foliowe o grubości 2,0 i 2,5 mm. Ukształtowanie dna - pochylenie w kierunku rzapia, oraz drenaż warstwy filtracyjnej miął pozwolić na odprowadzenia odcinków za składowiska. Odciekli z kwater przeznaczonych dla odpadów komunalnych według projektu miały być okresowo używane do zraszania odpadów, a ich nadmiar - odwożony samochodami asenizacyjnymi do oczyszczalni ścieków RPW i K Katowice. Ścieki z odpadów przemysłowych powinny być w całości zawracane do procesu zestalania. Odpady na składowisku będą rozprowadzane równomiernie i ugniatane. Po wypełnieniu danej kwatery nastąpi całkowite jej odizolowanie i rekultywacja. Po roku przewiduje się gospodarcze wykorzystanie biogazu z instalacji odmetanowania składowiska do opalania kotłów w pobliskiej ciepłowni. Kwatery odpadów przemysłowych wypełniane miały być sukcesywnie odpadami zestalonymi lub stabilizowanymi. Każda kwatera po wypełnieniu odpadami przemysłowymi miały być zamknięta przez ułożenie geomembrany z folii PEHD o grubości 1 mm. na podsypce z piasku. Na folii zaprojektowane były warstwy filtracyjne i humus.

6. Selektywna zbiórka i sortowanie odpadów komunalnych.
Warunkiem racjonalnej gospodarki odpadami komunalnymi jest ich selektywna zbiórka i segregacja mająca na celu odzysk surowców wtórnych takich jak metale, szkło, papier, tworzywa sztuczne i tekstylia. Selektywna zbiórka obejmować miała wydzielenie ze strumienia powstających odpadów takich ich grup, które można wykorzystać jako surowce wtórne lub poprzez proces unieszkodliwiania zminimalizować ilość odpadów składowanych.
Ze względu na charakter zabudowy miasta - duży udział budownictwa jednorodzinnego i wynikające z tego trudności w organizacji selektywnej zbiórki, zakładano w pierwszym okresie możliwość odzysku ok. 40 % stłuczki, makulatury i tworzyw mieszanych. Minimum 80 % złomu stalowego, i metali nieżelaznych oraz akumulatorów, świetlówek i opon gumowych.
Wydzielone grupy odpadów miały być sprzedawane jednostkom gospodarczo je wykorzystującym. Odpady tworzyw sztucznych, mieszanych przeznaczone były dla instalacji zaprojektowanej w tym celu. Uwzględniając doświadczenia zarówno krajowych jak i zagranicznych jednostek gospodarczych , zaproponowano aby odpady były gromadzone w mieszkaniach w systemie dwu - pojemnikowym - biomasa i pozostałe odpady przeznaczone do dalszego sortowania w sortowni. Odpady biomasy kierowane bezpośrednio na składowisko do kwater przeznaczonych na odpady komunalne, lub odstawiane do pobliskiej kompostowni.
Jednym z najważniejszych czynników zabezpieczających skuteczność wprowadzanego systemu selektywnej zbiórki, jest przeprowadzenie szeroko zakrojonej akcji szkoleniowo - uświadamiającej, oraz ustalenie zróżnicowanego systemu opłat, preferującego selektywna zbiórkę. Ten system zbiórki wymaga także dostosowania pojemników i samochodów do jego wymogów. Miało to być jedno z żądań projektowanego zakładu przetwórczego.
Selektywnie zbierane odpady miały podlegać dalszemu rozdziałowi w sortowni. Według projektu podstawowym wyposażeniem jest przenośnik taśmowy z bocznymi odprowadzeniami dla wyselekcjonowanych grup odpadów. Wykonanie sortowni miało bazować na adaptacji urządzeń z zakładu przeróbczego KWK "Saturn"
7. Technologia przerobu mieszanych tworzyw sztucznych.
Szerokie stosowanie wyrobów z tworzyw sztucznych ( opakowania, elementy maszyn i urządzeń), przy równoczesnej ich nie degradawalności w środowisku powoduje, ze w odpadach komunalnych rośnie udział odpadowych tworzyw, co wpływa w sposób wyraźny na skrócenie czasu eksploatacji składowisk.
Z uwagi na trudności w selektywnym gromadzeniu odpadów tworzyw sztucznych ( np. zużytych opakowań) dotychczas procesy przetwórcze ograniczały się przede wszystkim do przerobu odpadów tworzyw sztucznych z zakładów przemysłowych ostatnich latach wychodząc na przeciw w/w trudnościom rozwinięto technologie utylizacji mieszanych tworzyw sztucznych, jakie otrzymuje się z odpadów komunalnych.
Z mieszaniny odpadowych tworzyw termoplastycznych, na które składają się głównie opakowania ( folie polietylenowe i polipropylenowe, butelki PET, pudelka ze spienionego polistyrenu) uzyskiwać można w tej technologii różnego rodzaju profile zarówno okrągłe jak i prostokątne w dowolnych kolorach, oraz formy przestrzenne. Przygotowanie odpadów polega na rozdrobnieniu na łamaczach i młynkach nożowych, a następnie na myciu otrzymanej krajanki. Dalej materiał ulega dalszemu rozdrobnieniu i homogenizacji. Potem tworzywa trafiają do maszyny poddającej je aglomeracji. Wytworzony w ten sposób regranulat magazynowany jest w silosie.

W procesie dalszego przerobu stosowane SA dwie linie technologiczne:

- wyrobów profilowych,
- wyrobów przestrzennych.

W skład linii technologicznej do produkcji wyrobów profilowych wchodzi:

- wytłaczarka pozioma,
- człon kalibrujący,
- wanny chłodzące,
- stoły podawcze,
- nożyce.

W skład linii technologicznej wyrobów przestrzennych pracującej w sposób okresowy wchodzą:
- wytłaczarka pionowa,
- urządzenia napełniające,
- stoły podawcze,
- transporter rolkowy.
Na liniach technologicznych z wtryskarka pozioma mogą być produkowane profile:
- prostokątne o grubości 50 do 200 mm.
- okrągłe o średnicy 50 do 200 mm.
- inne wg zastosowanej matrycy i kalibratora.
Na liniach technologicznych z wtryskarka pionowa mogą być napełniane formy elementów i wyrobów przestrzennych.
Nośnych ( belki, wsporniki itp.), - pojemników grubościennych ( walcowych lub prostopadłościennych).
Wykonane z elementów profilowych wyroby znajdują zastosowanie w następujących dziedzinach:
Budownictwo:
-mała architektura osiedlowa: ławki, płotki piaskownice,
- elementy budowlane: szalunki, wsporniki, elewacje, rolnictwo.
-elementy melioracyjne,
-kompostowniki ogrodowe,
-parkany zabezpieczające ,
- transport - palety transportowe ,
- ekrany dźwiękochłonne ,
- folia do - słupki drogowe ,
stabilizacji nasypów drogowych ,
- spalarnie odpadów niebezpiecznych,
- pojemniki jednorazowego użytku spalane wraz z odpadami.
Sąsiedztwo dużych składowisk w Siemianowicach i Katowicach oraz planowana tam zbiórka tworzyw sztucznych miała pozwolić na zabezpieczenie odpowiedniej ilości odpadów do przerobu. Lokalizacja instalacji przerobu tworzyw była planowana w budynkach przy bocznicy kolejowej, chciano wykorzystać ten sposób możliwości transportowe zarówno samochodami jak i koleją.
Druga technologia planowana do wykorzystania w kopalni "Saturn" było wykorzystanie mieszanych tworzyw w procesie koksowniczym. Rozdrobnione odpady miały być mieszane będą z i wprowadzone do baterii koksowniczych. W procesie pirolizy następuje oddzielenie związków lotnych. Związki te wzbogacają gaz koksowniczy, a pozostałe części w postaci koksiku stanowią produkt finalny. Powyższa technologia nie wymaga wstępnego przygotowania tworzyw ( mycie i oddzielanie części metalowych i etykiet).
8. Zestalanie i stabilizacja odpadów.
Zminimalizowanie negatywnego oddziaływania na środowisko składowanych odpadów, zwłaszcza niebezpiecznych, osiągnąć można poprzez odpowiednia konstrukcje składowiska eliminująca oddziaływanie odpadów na wódę, glebę i powietrze, lub poprzez unieszkodliwienie i unieczynnienie odpadów.
Jednym ze sposobów jest stabilizacja odpadów poprzez ich zestalenie. Jest to jedna z najprostszych i tańszych metod unieszkodliwienia odpadów pierwszej i drugiej grupy szkodliwości. Proces zestalania polega na związaniu metali ciężkich w siec krystalograficzna związków krzemowych o bardzo niskiej rozpuszczalności w wodzie. Tak zestalone odpady kwalifikowane SA do IV grupy uciążliwości.
Stabilizacje odpadu uzyskuje się stosując mineralne materiały wiążące, takie jak cement, popiół lotny, wapno, szkło wodne, lub substancje organiczne ( żywice, związki silikonowe, itp.) z zastosowaniem w obu przypadkach katalizatora wiązania. Zestalone w ten sposób odpady nadają się do składowania w sposób bezpieczny dla środowiska, co ocenia się w oparciu o analizę ekstraktu wodnego przeprowadzona zgodnie z Zarządzeniem Nr 78 Głównego Inspektora Ochrony Środowiska z dnia 19.11.1993 R.
Ten sposób stabilizowania odpadów jest bardzo rozpowszechniony w krajach uprzemysłowionych, gdzie preferuje się deponowanie zestalonych odpadów w podziemnych wyrobiskach górniczych, oprócz unieszkodliwiania substancji niebezpiecznych w nich zawartych eliminuje się w ten sposób uciążliwość składowania na powierzchni.
Podstawowym elementem procesu jest dokładne mieszanie wilgotnego odpadu z pozostałymi dwoma składnikami pylastymi i suchymi - cementem i popiołem lotnym.
Mieszanie składników:
- Do mieszania miały być wykorzystane typowe urządzenia węzła betoniarskiego:
-mieszadło jednowalcowe i pompa do betonu.
Ze względu na kierowanie zestalonego odpadu na składowisko nie było celowe stosowanie drogich i skomplikowanych technik.



Transport:
Przewidziano transport w postaci gęsto plastycznej, betonomieszarka o pojemności 5 metrów sześciennych, lub w postaci kostek betonowych odlewanych w formach i wirowanych.
Drugi sposób powoduje lepsze uszczelnienie betonu. Kostki betonowe maja wymiary pustaków, bądź wymiary 1 x 1 x 1 metr. Wszystkie kostki posiadają trwale oznaczenia identyfikacyjne. Zestalone odpady transportowane powinny być na składowisko w postaci kostek zwłaszcza w okresie mrozów, gdy wiązanie mieszanki w ujemnych temperaturach może spowodować jej zwietrzenie. Do zestalania wytypowano w pierwszej kolejności osady po neutralizacyjne z galwanizerni i trywialni. Zawierają one znaczne ilości metali, ponadto występują w dużych ilościach i w znacznym rozproszeniu. Dotychczas praktycznie w całości SA one składowane na składowiskach komunalno-przemysłowych powodując bardzo poważne skażenia wód gruntowych. Odpady te wytypowano do zestalania ze względu na uzyskiwanie bardzo dobrych wyników unieszkodliwiania ich poprzez zestalanie.
9. Zakończenie
Projekt utworzenia w Czeladzi zakładu przetwarzającego i składującego odpady nie doczekał się realizacji. Rada Miejska nie wydała zezwolenia na sprowadzanie na teren Gminy jakichkolwiek odpadów i stanowczo zaprotestowała przeciwko planom budowy składowiska odpadów komunalnych i unieszkodliwionych odpadów przemysłowych.
Być może stworzenie zakładów przerabiających odpady pozwoli w pewnym stopniu wykorzystać infrastrukturę zamykanych kopalni. Rozwiniecie Przemyślu ekologicznego może tez być jednym ze sposobów złagodzenia problemu bezrobocia górników, problemu, z którym już wkrótce przyjdzie się zmierzyć władzom samorządowym wielu gmin.