1 ODORY Agnieszka Borowiec OŚ 2003/2004praca przeglądowa w oparciu o literaturę i strony www Agnieszka Borowiec OŚ 2003/2004

2 PLAN REFERATU: Wstęp Klasyfikacja działalności produkcyjnej i usługowej pod kątem uciążliwości zapachowej Składowiska odpadów komunalnych skład biogazu związki azotu związki siarki związki tlenu fazy gromadzenia odpadów progi węchowej wyczuwalności 4. Oczyszczalnie ścieków komunalnych strefy emisji zanieczyszczeń oznaczanie zapachowej uciążliwości oczyszczalni 5. Zakończenie 6. Literatura

3 Wśród wszystkich stosowanych wielkości określających jakość powietrza atmosferycznego uderza brak norm uwzględniających uciążliwość zapachową, zaś badania stężenia odorów są trudne ze względu na ich złożony skład. Nie udało się dotychczas zbudować przyrządu, który mógłby zastąpić ocenę natężenia odorów bez pomocy ludzkiego powonienia. Do problemu odorów nie przywiązuje się dużej wagi, utarło się powiedzenie, że odór nie zabija, tymczasem jest to twierdzenie błędne. Odór wprawdzie niewymierny i odczuwany subiektywnie, ma wpływ na stan podmiotowy, a niekiedy i somatyczny ludzi. Dlatego też problemy uciążliwości odorów powinny być rozpatrywane w aspekcie ochrony środowiska na równi z problemem zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.

4 Na podstawie klasyfikacji branżowej GUS wyodrębniono 4 główne działy (wg stopnia ich wpływu na zapachową jakość powietrza): A – rolnictwo B – działalność produkcyjna C – handel, usługi, gastronomia D – inne zaskarżane źródła

5 Przyczyny skarg na odory: [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]

6 Skargi na zapachową uciążliwość chowu i hodowli zwierząt [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]:

7 W dziale D wśród skarg ludności najwięcej dotyczyło uciążliwości nieprawidłowo gromadzonych nieczystości płynnych i źle pracujących systemów kanalizacyjno – ściekowych . Ich połączenie z grupą skarg na uciążliwość składowisk odpadów komunalnych i oczyszczalni ścieków komunalnych stanowi około 15% całego zbioru:

8 Skargi na zapachową uciążliwość składowisk i spalarni odpadów, oczyszczalni ścieków, itp.. [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.]

9 Zakłady mięsne i produkcję pasz 18% skarg Analiza zgromadzonych danych pozwala stwierdzić, że do kategorii najbardziej zapachowo uciążliwych działalności należy zaliczyć: Zakłady mięsne i produkcję pasz % skarg Chów drobiu i trzody chlewnej % skarg Składowiska odpadów komunalnych i ścieki komunalne 16% skarg Łącznie: % skarg

10 Podczas ustalania lokalizacji nowych jednostek tego rodzaju należy brać pod uwagę:Ponadbranżową klasyfikację źródeł odorantów (wykorzystując odorymetryczną charakterystykę emisji) Chemiczne i fizykochemiczne właściwości emitowanych zanieczyszczeń rozpuszczalność w wodzie rozpuszczalność w roztworach o różnym pH prężność pary nasyconej moment dipolowy i polaryzowalność szybkość utleniania i innych reakcji chemicznych itp.. Tego rodzaju informacje ułatwiają wytypowanie metod oczyszczania, które mogą zmniejszyć zapachową uciążliwość produkcji. Podjęcie odpowiednich decyzji inwestycyjnych powinno być poprzedzone badaniami testowymi w małej skali.

11 I SKŁADOWISKA ODPADÓW KOMUNALNYCHPojawiający się w ich otoczeniu zapach wiąże się z obecnością w powietrzu związków azotu i siarki: amin, amoniaku, tioli, sulfidów i disulfidów. A także: organicznych związków tlenu, zwłaszcza kwasów karboksylowych, alkoholi i aldehydów. Stężenia najbardziej uciążliwych odorantów zależą od składu ulegającego biodegradacji materiału organicznego oraz warunków biodegradacji

12 Gazy powstające na wysypisku są zbliżone składem do gazu pofermentacyjnego, a więc składają się głównie z metanu i dwutlenku węgla. Końcowym produktem beztlenowego rozkładu odpadów organicznych są: metan (CH4) 45 – 65% objętości dwutlenek węgla (CO2) 25 – 35% objętości azot (N2) 7 – 10% objętości tlen (O2) < 3% objętości pozostałe domieszki ok.. 1% objętości

13 W literaturze wymienia się najczęściej występujące pozostałe składniki gazu:siarkowodór (H2S) 0 – 100 ppm amoniak (NH3) 0 – 100 ppm merkaptan etylowy (C2H5SH) 0 – 120 ppm aldehyd octowy (CH3CHO) 0 – 150 ppm etan (C2H6) 0 – 30 ppm aceton – 100 ppm węglowodory C2 – C – 50 ppm benzen – 15 ppm toluen – 15 ppm ksylen – 15 ppm związki chloroorganiczne 0 – 100 ppm

14 Gazami o bardzo intensywnym i odrażającym zapachu są min:merkaptany siarkowodór aldehyd octowy Ich próg wyczuwalności węchowej jest bardzo niski i wynosi: 0,0007 mg/dm3 dla siarkowodoru 0,0005 mg/dm3 dla merkaptanu etylowego

15 Związki azotu. Odpady trafiające na składowisko zawierają azot w formie: białek, aminokwasów, kwasów nukleinowych, mocznika, kwasu moczowego i wielu innych związków.

16 Biodegradacji białek i aminokwasów towarzyszy bardzo nieprzyjemny zapach powstających amin, takich jak: trimetyloamina – zapach rybi putrescyna i kadaweryna – jady trupie C4 i C5 indol i skatol – zapach kału i inne Niektóre z nich odgrywają w ekosystemach ważną rolę substancji sygnałowych (feromony, czynniki rozpoznania grupowego i ostrzegawcze itp..)

17 Związki siarki. Ogólna zawartość siarki w roślinach, wyrażona w procentach suchej masy, waha się od 0,06% do 0,8%. Są to ilości około dziesięciokrotnie mniejsze od ilości azotu. Mimo to zapach lotnych związków siarki, powstających podczas rozkładu biomasy, bywa nie mniej uciążliwy od zapachu związków azotu.

18 Schemat przebiegu metanowej fermentacji związków organicznych (w nawiasach – wartości chemicznego zapotrzebowania na tlen ChZT względem 100 dla mieszaniny wyjściowej)

19 Kwas pirogronowy i kwas octowy są produktami pośrednimi o wyraźnym, charakterystycznym zapachu. Towarzyszą im kwasy występujące w mniejszych ilościach: mrówkowy n – masłowy i izomasłowy n – walerianowy i izowalerianowy i inne. Niektóre z nich charakteryzują się wybitnie odrażającym zapachem, często decydującym o zapachu mieszaniny. Równocześnie z kwasami uwalniane są: alkohole, ketony, aminy i związki siarki.

20 Stwierdzono, że w pierwszej, tlenowej fazie gromadzenia odpadów na składowisku zapachowa uciążliwość uwalnianych gazów jest stosunkowo niewielka. W drugiej fazie pojawia się niedobór tlenu, sprzyjający fermentacji kwasowej, prowadzącej do produktów o nieprzyjemnym zapachu. W kolejnych fazach rozkład ma charakter beztlenowy. Początkowo zachodzi przy udziale bakterii denitryfikujących i desulfuryzujących (faza III), a następnie – głównie pod wpływem bakterii fermentacji metanowej, alkoholowej, i kwasowej (faza IV).

21 Produkty o najbardziej odrażającym zapachu powstają w fazie III:tiole sulfidy disulfidy aminy Progi węchowej wyczuwalności niektórych związków tej grupy zestawiono w tabeli:

22 Progi węchowej wyczuwalności produktów mikrobiologicznej degradacji biomasy (m – liczba danych literaturowych, SpWW,geom. – średnia geometryczna, BS – błąd standardowy średniej geometrycznej) [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.] Związek m SpWW,geom. BS - ppm / Amoniak 11 5,2 2,0 Metyloamina 2 3,2 4,6 Dimetyloamina 6 0,34 3,1 Trimetyloamina 3 0,00044 1,4 Dietyloamina 0,13 2,9 Trietyloamina 4 0,48 2,1 Siarkowodór 25 0,0081 1,5 Metanotiol 8 0,0016 Etanotiol 12 0,00076 n – Butanotiol 0,00097 Kwas mrówkowy 49 1,9 Kwas octowy 14 Kwas propionowy 0,16 1,8 Metanol 13 100 Etanol 84 n – Butanol 20 0,83

23 Zapach produktów tlenowej degradacji związków organicznych (I i II faza) jest mniej uciążliwy od zapachu produktów beztlenowej denitryfikacji i desulfuryzacji (faza III) Progi węchowej wyczuwalności kwasów i alkoholi są 103 – 105 razy wyższe od stężeń progowych trimetyloaminy i tioli (nie oznacza to jednak, że związki tlenu odgrywają mało istotną rolę w kształtowaniu ogólnego znaczenia).

24 II Oczyszczalnie ścieków komunalnychZapachowa uciążliwość oczyszczalni ścieków komunalnych jest spowodowana emisją gazów o jakościowym składzie zbliżonym do składu biogazu wysypiskowego. W obu przypadkach w dużych ilościach występuje CO2 i CH4, a odorantami są takie produkty biodegradacji biomasy, jak: siarkowodór amoniak tiole sulfidy i disulfidy alkilowe aminy alifatyczne indol aldehydy i ketony kwasy tłuszczowe

25 Skład i zapach mieszaniny zależy przede wszystkim od warunków biodegradacji, decydujących o rodzaju bakterii uczestniczących w procesie. Do najważniejszych parametrów należy stopień napowietrzenia ścieków – konieczne jest zapobieganie wystąpieniu niedoborów tlenu i rozwojowi bakterii beztlenowych.

26 Stężenie zanieczyszczeń powietrza nad powierzchnią ścieków komunalnychStężenie zanieczyszczeń powietrza nad powierzchnią ścieków komunalnych. [Kośmider,Mazur – Chrzanowska, Wyszyński,2002r.] Substancja Stężenie, S [ppm] Próg wyczuwalności, SpWW [ppm] Siarkowodór 1,110-10,78 0,018 Metanotiol 11-40,55 0,001 Etanotiol 1,610-57,410-2 0,0011 n – Propanotiol 7,510-51,610-3 n – Butanotiol 8,210-4610-3 0,0014 Sulfid dimetylowy 1,510-3210-2 0,0023 Sulfid dietylowy 2,510-4610-4 0,004 Disulfid dietylowy 5,410-5 0,00043 Amoniak 1,910-25,5 5,75 Metyloamina 3,3 0,02 Trimetyloamina 1,7 0,002 Pirydyna 1,310-20,82 0,084 Indol brak danych 0,000032 Skatol 7,510-81,910-2 0,000565 Etanoamid (acetamid) 60 Kwas masłowy 2,810-45,610-4 Kwas walerianowy 610-4 0,005 Fenol 4,710-20,65 0,109 p – krezol 4,710-4 0,0018

27 We wszystkich typach oczyszczalni można wyodrębnić 3 strefy emisji zanieczyszczeń powietrza:Doprowadzania ścieków i oczyszczania mechanicznego Oczyszczania biologicznego Obróbki osadów Bardzo uciążliwe procesy beztlenowe występują najczęściej w strefie doprowadzania ścieków i obróbki osadów.

28 W roku 1984 Eitner stwierdził, na podstawie badań 226 miejskich biologicznych oczyszczalni ścieków, że strefy dopływu i wstępnego oczyszczania w osadnikach są źródłem odorantów w ponad 40,7% przypadków, a obróbka osadów – w 43,4% przypadków. W strefie oczyszczania biologicznego emisja tych zanieczyszczeń występuje stosunkowo rzadko (12,4% przypadków). W roku 1984 Eitner stwierdził, na podstawie badań 226 miejskich biologicznych oczyszczalni ścieków, że strefy dopływu i wstępnego oczyszczania w osadnikach są źródłem odorantów w ponad 40,7% przypadków, a obróbka osadów – w 43,4% przypadków. W strefie oczyszczania biologicznego emisja tych zanieczyszczeń występuje stosunkowo rzadko (12,4% przypadków).

29 Stężenia odorantów (LJZ [jz/m3]), określone przez Eitnera w wyodrębnionych strefach, są jeszcze bardziej zróżnicowane: Dopływ ścieków i oczyszczananie mechaniczne, zależnie od jakości ścieków i stanu kanalizacji 30 – 1000 jz/m3 Oczyszczanie biologiczne 2 – 120 jz/m3 Obróbka osadów – 106 jz/m3 Przytoczone dane w małym stopniu ułatwiają przewidywanie stopnia zapachowej uciążliwości rzeczywistych obiektów (zakresy zmienności są zbyt duże).

30 Konieczne jest wykonywanie pomiarów – najlepiej oznaczeń odorymetryczntch.Ze względu na dużą pracochłonność podejmowane są poszukiwania możliwości ich zastąpienia analizami instrumentalnymi Sformułowano np. propozycje zastąpienia wskaźników emisji odorantów – mieszanin związków o uciążliwym zapachu – wskaźnikami emisji wybranych związków, których stężenie może być bez trudu monitorowane. Za związek wskaźnikowy bywa uznawany np. siarkowodór.

31 Wielu rzeczoznawców Ministra Ochrony Środowiska podczas dokonywania ocen uciążliwości oczyszczalni wykorzystuje informacje o rzeczywistych lub przewidywanych stężeniach CO2 , powstającego głównie podczas najbardziej odorogennej fermentacji beztlenowej. Na podstawie nieoficjalnych wytycznych zakłada się, że zapach biogazu pojawia się po przekroczeniu stężenia CO2 9,8 mg/m3 (przyjmuje się, że próg ten nie powinien być przekraczany częściej niż przez 2% czasu roku).

32 Jednoznaczne potwierdzenie założenia, że stężenia H2S lub CO2 są skorelowane z łącznym stężeniem odorantów lub intensywnością zapachu, wymaga wykonania wielu jednoczesnych analiz ilościowych i odorymetrycznych. Wydaje się mało prawdopodobne, aby ich efekty były jednoznaczne – tym samym ilościom CO2 i H2S mogą towarzyszyć różne ilości pozostałych lotnych produktów biodegradacji biomasy. O wyraźnych zmianach rodzaju i intensywności zapachu mieszaniny mogą decydować bardzo małe zmiany stężeń śladowych zanieczyszczeń o najniższych progach węchowej wyczuwalności.

33 Wyniki pomiarów stężenia odorantów (lub odpowiednich zanieczyszczeń wskaźnikowych) w punkcie emisji pozwalają oszacować zasięg zapachowej uciążliwości oczyszczalni, jeżeli dodatkowo określona zostanie objętość gazów emitowanych w jednostce czsu z jednostki powierzchni źródła lub jednostki objętości oczyszczanych ścieków. Iloczyn tej objętości przez stężenie odorantów jest jednym z rodzajów tzw. WSKAŹNIKÓW EMISJI (WE) Metoda określania tej wielkości nie została jednak dotychczas ostatecznie uzgodniona.

34 przemysł spożywczy, duże fermy hodowlane, tuczarnie trzody chlewnej, przemysł chemiczny, składowiska odpadów oczyszczalnie ścieków zanieczyszczają powietrze odorami i innymi nieprzyjemnymi zapachami. Wonne substancje są uciążliwe dla organizmów ludzi i zwierząt.

35 W celu ograniczenia emisji gazów powstających w wyniku rozkładu substancji organicznych znajdujących się na wysypiskach śmieci, należy opracować nowe metody utylizacji śmieci. W ośrodkach miejskich można chronić powietrze poprzez właściwe lokowanie nowych nowych zakładów przemysłowych. W dużych miastach ważną rolę pełnią również izolacyjne pasy zieleni, które, oprócz pochłaniania pewnych ilości zanieczyszczeń powietrza, tłumią hałas (pas zieleni o szerokości 50 m zmniejsza natężenie hałasu o 20 dB).

36 Literatura: „Odory” J. Kośmider, B. Mazur – Chrzanowska, B. Wyszyński„Podstawy gospodarki odpadami” C. Rosik – Dulewska

37 KONIEC