Утилизация твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Бытовые отходы

1.1 Твердые бытовые отходы (ТБО)

1.2 Утилизация. Основные пути

2. Сбор и временное хранение отходов

3. Способы утилизации ТБО

3.1 Компостирование

3.2 Мусоросжигание

3.3 Захоронение

3.4 Брикетирование

4. Применение методов

5. Выбор схемы переработки твердых отходов

6. Основные тенденции переработки отходов

7. Современные способы хранения и переработки ТБО

8. Контрольные вопросы



1. Бытовые отходы

Одна из основных проблем современных мегаполисов - огромное количество бытового мусора, ежедневно поступающего на организованные или стихийно образовавшиеся свалки. К сожалению, транспортные предприятия, на которые возложена обязанность заниматься вывозом и утилизацией мусора, зачастую не справляются со своими задачами, и город постепенно погрязает в мусоре, что грозит ухудшением экологической и санитарно-гигиенической обстановки. С другой стороны, проблема утилизации бытовых отходов требует существенных вложений на разработку новых методов борьбы с мусором, которых вечно не хватает. Возможно, выходом станет заимствование передовых западных технологий.

Сегодня, используя сложившиеся технологии, человечество имеет разнообразнейшую структуру всевозможных отходов бытового и промышленного происхождения. Эти отходы, постепенно накапливаясь, превратились в настоящее бедствие. Правительства развитых стран начинают все большее внимание уделять вопросам охраны окружающей среды и поощряют создание соответствующих технологий. Развиваются системы очистки территорий от мусора и технологии его сжигания. Однако есть достаточно много причин считать, что технологии сжигания мусора являются тупиковыми. Уже в настоящее время затраты на сжигание 1 кг мусора составляют 65 центов. Если не перейти на другие технологии ликвидации отходов, то затраты будут расти. При этом следует иметь в виду, что необходимы такие новые технологии, которые со временем могли бы обеспечить, с одной стороны, потребительские запросы населения, а с другой стороны, сохранность окружающей среды.

Одни отходы (например, медицинские, ядохимикаты, остатки красок, лаков, клеев, косметики, антикоррозийных средств, бытовой химии) представляют опасность для окружающей среды, если попадут через канализационные стоки в водоемы или как только будут вымыты со свалки и попадут в грунтовые или поверхностные воды. Батарейки и ртутьсодержащие приборы будут безопасны до тех пор, пока не повредится корпус: стеклянные корпуса приборов легко бьются еще по пути на свалку, а коррозия через какое-то время разъест корпус батарейки. Затем ртуть, щелочь, свинец, цинк станут элементами вторичного загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод.

В нашей республике в 2007 году открылось такое предприятие для переработки отходов и разгрузки полигонов. Алматинский мусороперерабатывающий завод является альтернативой полигонам. На нем из бытовых отходов - таких, как пластиковые бутылки, бумага, картон, резина, производят вторичное сырье - упаковочную ленту, трубы, синтепон.

1.1 Твердые бытовые отходы (ТБО)

К твердым бытовым отходам (ТБО) принято относить отходы, образующиеся в жилых зданиях. ТБО классифицируют по источникам образования и по составу, по категориям опасности и соответствующим технологиям переработки отходов (твердые коммунальные отходы).

По качественному составу ТБО подразделяются на: бумагу (картон); пищевые отходы; дерево; металл черный; металл цветной; текстиль; кости; стекло; кожу и резину; камни; полимерные материалы; прочие компоненты; отсев (мелкие фрагменты, проходящие через 1,5-сантиметровую сетку);

К опасным ТБО относятся: попавшие в отходы батарейки и аккумуляторы, электроприборы, лаки, краски и косметика, удобрения и ядохимикаты, бытовая химия, медицинские отходы, ртутьсодержащие термометры, барометры, тонометры, лампы.

На схеме показаны все направления обращения с ТБО:



1.2 Утилизация. Основные пути

В настоящее время организованный вывоз мусора и его последующая утилизация предусматривают следующие пути решения проблемы: переработка рассортированного мусора в новые виды материалов или в удобрения, в зависимости от химического состава отходов. Данный способ уже давно взят на вооружение - для каждого вида мусора предусмотрен свой контейнер, и законопослушные граждане четко сортируют отходы, выбрасывая их по отдельности. Затем отходы поступают на производство, где проходят полный цикл переработки, превращаясь в сырье для новых видов топлива, пластика, органических удобрений и т.д.

В нашей стране большую часть мусора утилизируют путем сжигания на мусороперерабатывающем заводе. Говорить о вреде этой технологии нет смысла - об этом свидетельствуют и заболевания граждан, проживающих неподалеку от таких заводов, и факты о резком ухудшении состояния окружающей среды после запуска очередного сжигательного цеха, и отчеты экологов. Тем не менее данный способ вывоза мусора считается наиболее экономичным, поэтому он приобрел широкую популярность.

Решением данной проблемы могло бы стать применение третьего метода утилизации - получение тепловой энергии из бытовых отходов в процессе их сжигания, тогда как продукты сгорания поступали бы на производство в качестве сырья для производства строительных материалов для дорог, опорных сооружений и т.д. Однако для реализации такого проекта требуются серьезные инвестиции, найти источник которых пока не удалось из-за низкой рентабельности данного вида деятельности.



2. Сбор и временное хранение отходов

Сбор отходов часто является наиболее дорогостоящим компонентом всего процесса утилизации и уничтожения ТБО. Поэтому правильная организация сбора отходов может сэкономить значительные средства. Иногда средства для решения этих новых проблем можно изыскать, вводя дифференцированную плату за сбор мусора.

В густонаселенных территориях нередко приходится транспортировать отходы на большие расстояния. Решением в этом случае может явиться станция временного хранения отходов, от которой мусор может вывозиться большими по грузоподъемности машинами или по железной дороге. Станции промежуточного хранения представляют собой объекты повышенной экологической опасности и могут при неправильном расположении и эксплуатации вызывать не меньше нареканий местных жителей и общественных организаций, чем свалки и МСЗ.

Во многих городах на базе полигонов ТБО и специальных автохозяйств созданы унитарные муниципальные предприятия по сбору и складированию ТБО. Самостоятельность полигона, также как и транспорта, создавала условия для множества злоупотреблений, при которых ТБО оказывались в пригородных лесах, а талоны продавались на свалке всем желающим. Вместе с тем, четкого разграничения полномочий между городскими организациями в области ТБО пока не произошло. К таким организациям относятся управление жилищно-коммунального хозяйства, городской центр санэпиднадзора, горкомприрода, лесники и водники. Теоретически они отвечают за жилые и промышленные зоны, пригородные леса, водоохранные и санитарно-защитные зоны.



3. Способы утилизации ТБО

Утилизация ТБО осуществляется в основном тремя способами: компостированием, мусоросжиганием и брикетированием.

3.1 Компостирование

Мусоросортировочный комплекс для измельчения и сортировки твердых бытовых отходов (ТБО) можно использовать как для вновь поступающих ТБО, так и для рекультивации действующих и "заброшенных" полигонов. Производительность 60-80 куб. м/час. Применение комплекса позволяет:

- уменьшить объем захороняемых ТБО примерно в 8-10 раз.

- извлечь из отходов примерно 40-45% вторичного сырья.

В результате измельчения и получения фракции материала менее 30 см и, соответственно, более плотной укладки захороняемых ТБО, исключается появление пустот и провалов поверхности полигонов. Комплекс не требует капитального строительства, предназначен для работы под открытым небом и в зимних условиях. Мобильность комплекса дает возможность использования его на других полигонах по мере их заполнения или на стихийных свалках, а также на строительных площадках и парковых зонах. Каждая установка приводится в действие от своего дизельного двигателя позволяет использовать отдельно каждую установку в зависимости от потребности.

Технология компостирования переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического - прежде всего растительного - происхождения, таких как листья, ветки и скошенная трава. Существуют технологии компостирования пищевых отходов, а так же неразделенного потока ТБО. Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве.

3.2 Мусоросжигание

Мусоросжигание - наиболее сложный и "высокотехнологичный" вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением т. н. топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комплексной программы утилизации.

Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления.

Экологические воздействия МСЗ в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь - мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного веса отходов и которая в силу своих физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных свалках. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков.

Главный недостаток мусоросжигательных заводов - трудность очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей, особенно от диоксинов и оксидов азота. На мусоросжигательных заводах используется одноступенчатая схема очистки газов, что не позволяет реализовать их полную очистку и может вызвать загрязнение воздушного бассейна. В настоящее время разрабатываются технологии более глубокой очистки газов. На всех мусоросжигательных заводах обеспечивается утилизация тепла и извлечение черного металлолома.

В процессе сгорания ТБО на мусоросжигательном заводе наряду с дымовыми газами образуются еще два вида отходов: шлак и зола. Важной задачей при эксплуатации мусоросжигательных заводов является утилизация или захоронение токсичных золы и шлака, масса которых составляет до 30% сухой массы ТБО. Проблема утилизации золы и шлака в настоящее время решена и находится в стадии внедрения.

3.3 Захоронение

утилизация компостирование бытовой мусор

Захоронение ТБО еще остается основным способом его утилизации. Из-за того, что многие предприятия построены десятки лет назад и используют устаревшую технологию, в городе накапливаются отходы, по количеству и вредности представляющие значительную опасность для населения, как близлежащих районов, так и города в целом. Накопление отходов в больших количествах и невозможность удаления их для захоронения или использования приводит к тому, что предприятия зачастую прибегают к несанкционированному их удалению.

Очень важно, чтобы до погружения ТБО в землю, на специально построенных полигонах, их обязательно прессовали. Это не только снижает объем материала, но и удаляет воду, на некоторое время, стабилизируя состояние отходов, т.к. содержащейся в спрессованном материале влаги недостаточно для активной деятельности микроорганизмов. Доступ кислорода в плотную массу тоже затруднен, и если при этом создать условия для "не поступления" влаги извне, стабилизация полигона может быть значительно продлена. Естественно, опасные отходы должны быть отсортированы и захоронены на специальном полигоне для токсичных отходов.

Полигоны и свалки - такие же предприятия, на которые распространяется природоохранное законодательство. В отношении них должны быть разработаны величины предельно допустимых выбросов и иные производственно - хозяйственные нормативы, взиматься плата за загрязнение окружающей среды, применяться санкции за несоблюдение природоохранных требований, вплоть до прекращения экологически вредной деятельности. А проконтролировать, делается ли это на самом деле, вполне может общественность. И предъявить претензии, если что-то не соблюдено.

Два метода - сжигание и захоронение - требуют площадей под размещение завода или полигона, причем в непосредственной близости от населенного пункта, чтобы не увеличивать транспортные расходы.

3.4 Брикетирование

Брикетирование ТБО - сравнительно новый метод в решении проблемы их удаления. Брикеты, широко применяющиеся уже в течение многих лет в промышленности и сельском хозяйстве, представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки. Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке. Преимущественно в промышленности и сельском хозяйстве брикетирование используют для прессования и упаковки гомогенных материалов, например: хлопка, сена, бумажного сырья и тряпья. При работе с такими материалами технология довольно стандартна и проста, так как эти материалы однородны по составу, размеру и форме. При работе с ними осложнения возникают редко. Потенциально возможная сжигаемость их известна с достаточной точностью.

Существенным плюсом метода брикетирования является способ уменьшения количества мусора, подлежащего брикетированию, путем предварительной (до 50%) отсортировки твердых бытовых отходов. Отсортировываются полезные фракции, вторичное сырье (бумага, картон, текстиль, стеклобой, металл черный и цветной). Тем самым в народное хозяйство поступают дополнительные ресурсы.

Основные затруднения возникают в процессе брикетирования коммунальных отходов из-за того, что эти отходы не гомогенны, и их состав нельзя предугадать. Усредненные характеристики и свойства этих отходов могут быть неодинаковы не только в различных районах страны, но и в различных частях одного и того же города. Состав отходов меняется также в зависимости от сезона года.



4. Применение методов

Мусороперерабатывающие заводы работают по технологии аэробного биотермического компостирования, при которой значительная (более 50%) часть ТБО обезвреживается и превращается в компост - ценное органическое удобрение. При переработке на заводах из ТБО извлекаются лом черных и цветных металлов и другие утильные фракции, для чего предприятия оснащаются комплектом специального оборудования: сепараторами черного и цветного металла, стекла, пластмассы, а также грохотами, дробилками и др.

Наряду с полезными компонентами (органика, азот, фосфор, калий, кальций и др.) в компосте присутствуют микроэлементы металлов, поэтому при его внесении в почву необходимо учитывать фоновые концентрации этих элементов в почве, с тем, чтобы не превысить значения предельно допустимых концентраций (ПДК) в почве и в сельскохозяйственной продукции.

Целесообразность применения того или иного из перечисленных методов обращения с ТБО зависит от размера города, состава и свойств ТБО данного города или региона, потребности в утильных фракциях, тепловой энергии или удобрении, климатических условий и многих других факторов.

Выбранная технология обезвреживания ТБО должна обосновываться следующими критериальными оценками:

- экологическая приемлемость с точки зрения сокращения загрязнения атмосферы, водоисточников, земли;

- санитарная и эпидемиологическая безопасность всей системы сбора, транспортирования, обезвреживания и утилизации отходов;

- выполнение законодательных норм по выбросу загрязняющих веществ в окружающую среду из комплексов по обезвреживанию отходов (экологическая безопасность), включая системы газоочистки, удаления золы, шлака и очистки сточных вод;

- эффективность технологических и конструктивных решений, включающих: производительность технологии; уровень ее автоматизации; степень защищенности от аварийных ситуаций и залповых выбросов; коэффициент использования энергоносителей, применяемых в технологии.



5. Выбор схемы переработки твердых отходов

Получение газообразного топлива из углей, а также из твердых веществ, включающих как органическую, так и неорганическую составляющую (в том числе из промышленных, радиоактивных и бытовых отходов) - в настоящее время актуальная задача. Получаемые горючие газы (пирогаз) могут быть использованы в энергетических (для газовых турбин и котельных установок) и в технологических (производство целевых продуктов) целях.

Одним из возможных путей газификации твердых органических веществ является использование шахтных реакторов. Такой процесс требует газообразного окислителя. В этой связи возможным вариантом такого процесса является использование электродугового плазмотрона для нагрева воздуха.

Предлагаемый на рисунке 1 плазмохимический реактор пиролиза - газификации твердых отходов является частью технологической схемы, показанной на рисунке 2, предусматривающей не только утилизацию твердых отходов, но и получение электроэнергии, необходимой для процесса пиролиза, а также дополнительной электроэнергии.

В нижней части печи шахтного типа расположен плазмотрон, который плавит минеральную часть отходов. Сюда же подается воздух и водяной пар. Отходы загружаются в верхнюю часть печи. Под действием собственного веса они проходят последовательно зоны сушки, пиролиза и газификации. Тепловая энергия, необходимая для проведения процесса генерируется в нижней зоне - зоне газификации. Эта энергия складывается из энергии, выделяющейся при сгорании кокса, и высокоэнтальпийной энергии плазменной струи.



Рис. 1. Установка термического обезвреживания (пиролиз - газификация):

1, 5 - гидроцилиндры; 2 - загрузчик; 3 - плазмотрон; 4 - задвижка; 6 - бункер; 7 - питатель; 8 - взрывной клапан; 9 - подвод сжатого воздуха для охлаждения (Z)_y = 20); 10 - запорные устройства; 11 - выпускной лоток; К -контрольные точки



Рис. 2. Технологическая схема получения газообразного топлива (пирогаза) из твердых отходов:

Р - реактор; 1 - газосборник; 2 - сепаратор; 3 - скруббер; 4 - эксгаустер; 5 - электрофильтр; 6 - газгольдер; 7 - газовая турбина; 8 - градирня; 9 - емкость с щелочью; 10 - биохимическая очистка; //, 15 - промежуточные сборники; 12 - трубчатый холодильник; 13, 14 - отстойники; 16 - приемник шлака

Продуктами плазмохимического пиролиза твердых отходов являются шлак и пиролизный газ, содержащий Н₂, СО, углеводороды, водяной пар и смолу. Жидкий шлак из реактора поступает в приемник шлака 16, куда подается охлаждающая вода. Газ, надсмольная вода, смола и фусы из газосборника по газопроводу поступают в сепаратор 2, предназначенный для отделения газа от жидкой фазы. Из сепаратора 2 по вертикальному отводу из нижней его части смола, надсмольная вода и фусы поступают в механизированный отстойник-осветлитель 14. Отстоявшаяся от смолы вода из верхней части отстойника-осветлителя насосом подается на орошение газосборника. Смола и флюсы через промежуточный сборник 15 подаются насосом в реакционную зону печи на сжигание. Газ из сепаратора 2 поступает в нижнюю часть скруббера 3, который сверху орошается надсмольной охлажденной водой. В скруббере газ охлаждается до 30 °С. Надсмольная вода нагревается от 25 до 80 °С. Сконденсировавшиеся пары смолы воды вместе с охлаждающей водой поступают в отстойник 13, где происходит отделение смолы от воды. Из отстойника смола подается насосом через промежуточные сборники 11 и 15 в зону газификации реактора. Часть надсмольной воды направляется в цикл газосборника для пополнения убыли охлаждающей водой за счет испарения.

Другая часть воды, необходимая для орошения скруббера, поступает в трубчатый холодильник 12 и, охлажденная до 25 °С, подается в верхнюю часть скруббера 3. В трубчатом холодильнике 12 надсмольная вода передает тепло технической воде, для охлаждения которой служит градирня 8.

Избыток надсмольной воды отводится из отстойника 13 на биохимическую очистку 10. Надсмольная вода содержит большое количество органических веществ, а также H₂S и НС1. Для нейтрализации НС1 применяется щелочь, которая из емкости 2 непрерывно подается в отстойник 14. Биохимическая очистка 10 предусматривает очищение воды до содержания вредных примесей в пределах ПДК.

Содержание смолы в газе после газовых холодильников составляет обычно 2-5 г/м³. Полное выделение смолы из газа только охлаждением и промывкой практически неосуществимо. После очистки газа в электрофильтре 5 содержание смолы в очищенном газе не превышает 50 мг/м³. После электрофильтра газ через газгольдер 6 подается на газовую турбину 7, где происходит его сжигание.

Также существует схема установки для сжигания ила в кипящем слое, показанная на рисунке 3.



Рис. 3. Схема установки для сжигания ила в кипящем слое:

1 - печь; 2 - горелка; 3 - теплообменник; 4 - воздуходувка; 5 - циклон; 6 - абсорбер; 7 - дымосос; 8 - отстойник; 9 - насос; 10 - фильтр

Ил подают в печь на слой песка, где он просушивается, истирается и сгорает при температуре 590-780. Дымовые газы поступают в теплообменник, где охлаждаются воздухом. Нагретый воздух подают в печь для создания псевдоожиженного слоя и поддержания горения. Дымовые газы после теплообменника поступают в циклон, где отделяются твердые частицы, а затем - в абсорбер, орошаемый водой. Очищенные газы выбрасывают в атмосферу. Вода из абсорбера поступает в отстойник, где отделяется зола. Осадок ее в виде пульпы направляют в вакуум-фильтр. Полученную золу используют как минеральное удобрение или для изготовления стройматериалов.



6. Основные тенденции переработки отходов

Отходы, подходящие для переработки, теоретически включают в себя почти все потребительские отходы. Некоторые аналитики считают, что более половины всех отходов можно эффективно переработать, но достижение и такой эффективности требует огромной осторожности в обращение с отходами. Бумага, например, быстро теряет свое качество, будучи смешана с органическими отходами. А стекло и металл, будучи в меньшей степени подвержен разложению, конкурируют на рынке с продукцией из первичного сырья. Органические отходы могут быть использованы как удобрения после их очистки от неорганики. Как правило, Чем ближе расположен источник отходов, тем меньше им требуется сортировка. А чем чище отходы, тем дороже они стоят.

Некоторые потребительские товары достаточно вымыть перед дальнейшим использованием, например бутылки. Хотя такие бутылки в 1,5 раза тяжелее пластиковых, но они предназначены для 30 кратного использования. Алюминий, стекло и сталь требуют более тщательного отбора при переработке, но зато спектр их применения гораздо более широк. Количество энергии и сырья, сберегаемые в процессе переработки, огромно. Алюминий - наиболее энергоемкий из всех материалов, находящихся в эксплуатации, и зачастую энергия есть решающий фактор для размещения его производства и важнейшая статья затрат на его производство. Производство алюминия из лома потребляет лишь 5% энергии требуемой на его производство из бакситов и поэтому переработка одной банки из-под напитков сберегает полбанки бензина.

Материалы, которым невозможно после переработки вернуть их исходную форму, включают продукты, состоящие из различных веществ или находящихся на высокой стадии разложения. Переработка веществ, химически несовместимых, - вообще очень дорогая затея. При этом стоимость переработки превышает стоимость сэкономленных ресурсов. (Сбор легких пластиковых бутылок стоит дорого из-за большого объема требуемого для их перевозки транспорта).

Однако некоторые разложившиеся материалы можно использовать для иных целей. Например, бумага бывает разного качества - в зависимости от состава волокон и цвета. В развивающихся же странах пищевые отходы домашних хозяйств и рынков составляют 40-80% всех городских отходов. Эти отходы содержат большое количество воды, а значит, тяжелы, что и затрудняет их транспортировку и сжигание.

Все чаще органические отходы используют для получения ценных органических удобрений. Но для такого применения органических отходов их необходимо отделять от неорганических. Удаление неорганики на ранних стадиях переработка органических отходов позволяет улучшить качество удобрений и, следовательно, повысить их рыночную стоимость, уменьшить износ оборудования и понизить производственные затраты. Эти отходы сначала измельчают, а потом помещают в специальные цистерны или иную емкость для отстоя, куда специальными насосами и вентиляторами подается воздух. Очень небольшой процент этих материалов не поддается переработке, например, сигаретные пачки и книги. Япония и Голландия перерабатывают около 50% собираемого алюминия и бумаги. Вследствие этого им приходится закупать сырье лишь раз в два года вместо 2 раз в год.

Высокий уровень переработки бумаги примечателен еще и тем, что большая часть бумаги экспортируется в качестве упаковки. Вполне достижим 50-процентный уровень переработки этих материалов. Но на самом деле, по оценкам организации экономического сотрудничества и развития, минимум 90% отходов может быть задействовано в переработке. Что касается переработки пластика, то она еще не полностью освоена. Промышленность, например, еще не готова перерабатывать использованные полиэтиленовые бутылки из-под содовой. Контейнеры часто бывают сломаны или порезаны.



7. Современные способы хранения и переработки ТБО

В настоящее время появились такие технологии, дающие принципиальную возможность не только существенно снизить затраты на ликвидацию отходов, но и получить при этом экономический эффект. Существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов, а именно: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз.

Предварительная сортировка. Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО - одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

Санитарная земляная засыпка. Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1-1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Однако центральным процессом этой зоны является образование метана. Постоянно поддерживающаяся здесь температура (30-40° С) становится оптимальной для развития метанообразующих бактерий.

Сжигание. Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо.

Биотермическое компостирование. Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов.

Низкотемпературный пиролиз - это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760°С; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850°С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования; переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений - хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики; очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов; сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии.



8. Контрольные вопросы

1). Что относят к твердым бытовым отходам? Основные пути утилизации ТБО.

2). Каким образом осуществляется сбор и временное хранение ТБО?

3). Перечислите основные способы утилизации ТБО. Для каких ТБО применяется конкретный способ?

4). Назовите недостатки метода мусоросжигания. Какой главный недостаток мусоросжигательных заводов?

5). Какие существуют современные способы хранения и переработки ТБО? На чем основан каждый отдельный способ?

6). Для чего нужны шахтные реакторы? Приведите пример технологической схемы и ее описание.

7). Опишите схему установки для сжигания ила в кипящем слое. Где используют полученную золу?

Тест.

1). Как в настоящее время можно решить проблему утилизации бытовых отходов?

а). необходимо внедрение новых технологии

б). увеличить затраты на утилизацию

в). увеличить количество свалок

г). тщательная сортировка мусора

д). пытаться минимизировать бытовые отходы

2). К опасным ТБО можно отнести:

а). батарейки и аккумуляторы

б). бумагу и картон

в). пищевые отходы

г). полимерные материалы

д). кожу и резину

3). Какой способ утилизации мусора наиболее экономичен и наряду с этим опасен?

а). мусоросжигание

б). компостирование

в). захоронение

г). брикетирование

д). повторное использование некоторых отходов

4). Основная причина, по которой не удается перейти на новые технологии утилизации мусора.

а). недостаток инвестиции

б). нехватка идеи

в). неэффективность методов

г). будет наноситься еще больший вред окружающей среде

д). существующие методы намного лучше

5). Какой способ утилизации позволяет уменьшить объем захороняемых ТБО?

а). компостирование

б). брикетирование

в). мусоросжигание

г). простое захоронение

д). повторное использование отходов

6). Главный недостаток мусоросжигательных заводов.

а). трудность очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей

б). проблема захоронения золы и шлака после сжигания отходов

в). оборудование схемы слишком дорогое

г). большие затраты энергии

д). недостаточная эффективность метода сжигания

7). Этот способ предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров.

а). предварительная сортировка

б). санитарная земляная засыпка

в). биотермическое компостирование

г). низкотемпературный пиролиз

д). высокотемпературный пиролиз

8). Современный способ утилизации твердых бытовых отходов, основанный на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха (порядка 60°С)

а). биотермическое компостирование

б). сжигание отходов

в). брикетирование

г). сортировка ТБО

д). высоко- ; низкотемпературный пиролиз

Размещено на Allbest.ru

...