Термические методы переработки твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

За последнее столетие население в городах резко возросло. Если в начале ХХ века процент городского населения в России составлял всего 15%, то к концу 2010 года он был на уровне 73,1%.

Одной из основных проблем урбанизации в России (да и во всем мире) является увеличивающаяся концентрация в городах твердых бытовых отходов, которые порождают собой свалки отходов, часто плохо организованные или просто «стихийные», являющиеся источниками загрязнений атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод.

Актуальность проблемы

Охрана городской среды от негативного влияния отходов является наиболее острой экологической проблемой.

В России доля городского населения составляет почти 2/3 от общего количества жителей страны. В связи с этим концентрация твердых бытовых отходов в крупнейших городах России резко возрастает.

При этом объем отходов увеличивается, а территориальные возможности для их утилизации уменьшаются. Соответственно доставка отходов от мест их образования до пунктов утилизации требует все больше времени и средств. Проблему только удорожания процесса транспортировки отходов путем тарифов не решить, особенно за счет потребителей. Как показывает практика, повышение тарифов приводит и к полному отказу со стороны малообеспеченных категорий населения платить за сбор и транспортировку отходов. В России, как и в других странах, крайне необходимо внедрять инновационные технологии и совершенствовать организацию процесса утилизации городских отходов.Пока они, в основном, просто собираются для "захоронения" на полигонах, что ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах, ограничивает возможности использования городских территорий для строительства жилых зданий и т.д. Под полигоны по захоронению твердых бытовых отходов в России ежегодно отчуждается около 0,1 тыс. квадратных километров пригодных для использования земель, не считая земель, загрязняемых многочисленными несанкционированными свалками. Ежегодное отчуждение земель составляет 0,0006% площади страны. Кроме того, совместное захоронение различных видов отходов приводит к образованию опасных соединений, которые оказывают неблагоприятное воздействие на экологию территории и состояние здоровья населения. Проблемы, связанные с увеличением количества отходов и их влиянием на окружающую среду, создают большие трудности при разработке и реализации территориальной политики. Этими проблемами в России традиционно занимались городские власти. Но в последнее время в связи с передачей ответственности за решение значительной части городских проблем, в том числе и экологических, местным властям, ситуация изменяется, что находит выражение в передаче им финансовых ресурсов для выполнения новых обязанностей. [3]



Виды отходов

Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые - считаются отбросами. Отходы могут быть самыми различными.

Количество бытовых отходов в расчете на одного человека увеличивается примерно на 1-4 %, а по массе - на 0,2-0,4 % в год и в настоящее время составляет, кг/год: в благоустроенных зданиях - 160-190, в неблагоустроенных зданиях - 600-700.[5]

Удаление отходов населения

Твердые бытовые отходы (ТБО) являются отходами сферы потребления, образующимися в результате бытовой деятельности населения. Они состоят из изделий и материалов, непригодных для дальнейшего использования в быту.

Это отходы, которые накапливаются в жилом фонде, учреждениях, предприятиях общественного назначения (школах, зрелищных и детских учреждениях, гостиницах, столовых и т.п.).

К твердым бытовым отходам, учитываемым нормой накопления, относятся отходы, образующиеся в жилых зданиях, включая отходы от текущего ремонта квартир, отходов продуктов сгорания в устройствах местного отопления, смет, опавшие листья, собираемые с дворовых территорий и крупногабаритные предметы домашнего обихода.

Норма накопления ТБО изменяется, отражая состояние снабжения населения товарами и в тоже время она в значительной мере зависит от местных условий.

Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. Объемы бытовых отходов для некоторых стран приведены в таблице. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России - это так называемые органические, в т.ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7-9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д. Количество муниципальных отходов в России увеличивается, а их состав, особенно в крупных городах приближается к составу ТБО в западных странах с относительно большой долей бумажных отходов и пластика.

По последним данным, производство ТБО колеблется между 0,5 и 1,2 килограмма на человека в день. Данные показатели имеют тенденцию к постоянному увеличению, что вызвано экономическим ростом стран. Существуют также периоды, когда производство ТБО значительно возрастает. В этой связи мы полагаем, что показатель производства ТБО на человека в день равняется 1 кг.

В настоящий момент наиболее распространенный способ уничтожения ТБО - это полигоны. Однако, этот простой способ сопровождают следующие проблемы:

- Чрезмерно быстрое переполнение существующих полигонов из-за большого объема и малой плотности размещаемых отходов. Без предварительного уплотнения средняя плотность ТБО составляет 200-220 кг/м3, которая достигает всего лишь 450-500 кг/м3 после уплотнения с использованием мусоровозов.

- Отрицательные факторы для окружающей среды: заражение подземных вод выщелачеваемыми продуктами, выделение неприятного запаха, разброс отходов ветром, самопроизвольное возгорание полигонов, бесконтрольное образование метана и неэстетичный вид являются только частью проблем, беспокоящих экологов и вызывающих серьезные возражения со стороны местных властей.

- Отсутствие площадей, пригодных для размещения полигонов на удобном расстоянии от крупных городов. Расширение городов вытесняет полигоны на все более дальнее расстояние. Данный фактор в сочетании с ростом цен на землю увеличивает стоимость транспортировки ТБО.

Невозможность устранения полигонов. Несмотря на использование самых современных технологий, наше общество всегда будет нуждаться в их использовании для уничтожения не преобразуемых фракций: зола, шины, металлолом, строительный мусор. [6]

Сбор бытовых отходов

Согласно ст.13 закона об «отходах производства и потребления» территория города подлежит регулярной очистке от отходов.

Сбор бытовых отходов в РФ производится в металлические контейнеры. Они размещаются на контейнерных площадках между домами, так же мусоропроводами в контейнерных отсеках многоэтажных домов. В соответствии с Концепцией обращения ТБО в РФ в домах этажности и для групп малоэтажных домов следует устанавливать герметичные контейнеры на колесиках из оцинкованного железа, пластмасс, металла, обработанного антикоррозионным покрытием.

В соответствии со ст.13 Закона порядок сбора отходов на территории города предусматривает их разделение на виды - пищевые отходы, металлические банки, текстиль, мукулатура, стекло, Пэт упаковки. В нашей стране внедрение раздельного сбора отходов только внедряется. [3]



Транспортировка бытовых отходов

Транспортировка бытовых отходов осуществляется специально оборудованными автомобилями-мусоровозами, которые отличаются:

- Назначением (для вывоза отходов из жилых и общественных организаций, для вывоза крупногабаритных отходов)

- Вместимостью кузова

- Механизмами загрузки отходов

- Характером уплотнения отходов (непрерывный или циклический)

- Системой выгрузки отходов из кузова ( самосвальный или принудительны с помощью выталкивающей плиты

Отходы вывозят в места их переработки и захоронения. В связи с ростом городов обостряется проблема вывоза отходов на дальние расстояния (более 20км) Одним из путей сокращения транспортных расходов является переход к двухэтапной системе вывоза ТБО - использованию мусороперегрузочных станций и большегрузных транспортных мусоровозов.

Методы переработки отходов

Методами переработки отходов является : промежуточное хранение отходов, сортировка, компостирование, термический метод, вторичная переработка, брикетирование, захоронение.

Проблема муниципальных отходов может быть эффективно решена только при активном участии местных властей и местного населения. Поскольку решение не сводится к выбору и приобретению «адекватной» технологии, а требует комплексного вмешательства во все - социальные и экономические - аспекты проблемы, то участие властей не должно сводиться лишь к принятию «руководящих решений». Плана КУО - должны происходить не одноразово, а непрерывно. [2]



Термические способы переработки отходов

Сжигание ТБО

Сжигание - это широко распространенный, технически отработанный, традиционный способ уничтожения ТБО, применяемый еще с конца 19 века. Ликвидации путем сжигания подлежит также значительное количество промышленных отходов. В Европейских странах сжигается около 25% объема образующихся горючих отходов. В России сжиганию подвергается около 2,3% бытового мусора.

Процесс сжигания осуществляется на мусоросжигательных заводах (МСЗ), которые имеют паровые или водогрейные котлы со специальными топками. Температура в топке должна быть не менее 1000оС, чтобы сгорели все вредные примеси. Необходимость строительства МСЗ определяется следующими факторами:

отсутствием свободных земельных площадей в городах для размещения мусора;

санитарно-гигиеническими соображениями;

возможностью получения тепловой энергии.

Первый в России МСЗ был построен в Москве и запущен в 1975 году. Всего в России было построено 8 МСЗ (3 - в Москве, по одному - во Владимире, Владивостоке, Сочи, Мурманске и Пятигорске).3 завода было построено на Украине (в Харькове, Киеве и Севастополе). В настоящее время строятся МСЗ в Днепропетровске, Кишиневе и Саратове. МСЗ работают преимущественно на импортном оборудовании (французском, датском, чехословацком), только Владимирский завод работает на отечественном оборудовании. МСЗ в Ростове-на-Дону демонтируют по требованию общественности. В технологических циклах этих заводов не предусмотрена предварительная сортировка мусора, что приводит к выбросу в атмосферу вредных веществ.

К преимуществам метода сжигания относятся следующие.

1) Возможность рекуперации (возвращения, полезного использования) образующегося тепла. Теплоту сгорания ТБО следует полезно использовать. Теплотворная способность ТБО достигает 7500 - 8400 кДж/кг, что сопоставимо с бурым углем и другим низкосортным топливом (торфом, сланцем). Таким образом, ТБО можно рассматривать как нетрадиционный вид топлива. Вырабатываемая тепловая энергия используется на нужды централизованного теплоснабжения или для выработки электроэнергии.

Выбору метода сжигания должно предшествовать детальное технико-экономическое обоснование схемы сбыта получаемой тепловой энергии, так как строительство МСЗ требует огромных капитальных вложений. Следует заметить, что строительство современных ТЭЦ или котельных равноценной мощности (по производимой энергии) примерно в 8 - 10 раз дешевле.

Оптимальными условиями строительства МСЗ с утилизацией тепловой энергии являются:

наличие гарантированных потребителей электрической или тепловой энергии;

наличие шлакоотвала или потребителей шлака в качестве вторсырья не далее 10 км от МСЗ;

численность обслуживаемого населения не менее 350 тыс. чел.

2) Надежное обезвреживание отходов.

3) Снижение риска загрязнения отходами почв и грунтовых вод.

4) Сокращение объема отходов более чем в 10 раз, массы - в 3 раза.

Вместе с тем метод сжигания, хотя и является простым и универсальным методом утилизации, но имеет массу недостатков и низкий уровень экологичности. Функционирование МСЗ сопровождается негативным воздействием на биосферу. К недостаткам метода сжигания относятся следующие.

1) Опасность загрязнения атмосферы вредными выбросами. Дымовые газы, образующиеся при сжигании ТБО, содержат в своем составе разнообразные вредные вещества: оксиды серы и азота, оксид углерода, хлористый и фтористый водород, летучую золу, тяжелые металлы. При неполном окислении пищевых отходов, жиров, масел образуются альдегиды и органические кислоты, канцерогенные вещества (бенз (а) пирен и др.), аммиак, озон и другие вредные вещества в незначительных количествах.

Отметим диоксиновую опасность при обращении с отходами. При сжигании несортированного бытового мусора, содержащего синтетические полимерные материалы, особенно имеющие в своем составе атомы хлора (ПВХ и его сополимеры), образуются диоксины и фураны (группа элементов, родственных диоксинам, обладающих подобными токсичными свойствами), и это является самой сложной проблемой при сжигании ТБО. Диоксины - общепринятое название группы органических веществ, относящихся к классу полихлорированных полициклических соединений. Под этим названием объединено более 200 веществ - дибензодиоксинов и дибензофуранов. Расположение атомов хлора может меняться, тогда изменяются и свойства веществ, их токсичность.

Диоксины - химически инертные вещества, кислотами и щелочами не разлагаются даже при кипячении. При обычных температурах это кристаллические вещества с температурой плавления около 3000С, плохо растворимые в воде, отличающиеся высокой термической стабильностью: начало их разложения при 750 - 800оС, полное разложение - при температурах 1000оС и более. Основной особенностью диоксинов является их способность к образованию прочных комплексов (несмотря на химическую инертность) со многими природными и синтетическими полициклическими соединениями. Природные пути образования диоксинов не обнаружены, они являются побочным продуктом научно-технического прогресса. По характеру воздействия на человека диоксиновое отравление названо учеными экологическим СПИДом.

Диоксины являются самыми токсичными из синтезированных человеком веществ, относятся к ряду ксенобиотиков, то есть не приемлемых для живых организмов, чуждых окружающей среде. Диоксины обладают следующими видами воздействия на организм:

канцерогенным (вызывают онкологические заболевания);

мутагенным (вызывают искажение гена);

эмбриотоксическим (могут вызывать внутриутробные отравления эмбриона или плода);

подавляют иммунную систему;

при наличии высоких доз вызывают постепенное истощение организма и последующую смерть без ярко выраженных патологических симптомов.

Токсичность диоксинов связана со следующими факторами:

А. Кумулятивные свойства диоксинов приводят к постепенному отравлению организмов, причем каждая следующая доза токсичнее предыдущей.

Б. Воздействуя на белковый обмен, диоксины способствуют биоактивации мутагенов и разрушению витаминов, лекарств, низкомолекулярных гормонов. Особенно чувствительны к диоксинам те ткани, органы и организмы, которые находятся в фазе интенсивного развития (молодые особи, эмбрионы).

В. Диоксины разрушают механизмы защиты генов от воздействия окружающей среды и, не поражая генетически материал клеток непосредственно, тем не менее способствуют его разрушении. Возрастает чувствительность организмов к стрессам, внешним воздействиям и т.п.

Г. Для диоксинов характерен длительный период скрытого действия. Первые проявления - поражения сальных желез, сопровождающиеся дерматитами, усилением аллергических реакций и др.

Диоксины являются канцерогенами (провоцируют раковые заболевания) и тератогенами (поражают генофонд). Диоксины быстро поглощаются растениями, сорбируются почвой и различными материалами, практически не изменяясь под влиянием биологических и физико-химических факторов среды. Период полураспада диоксинов в природе не менее 10 лет. Почвы с содержанием диоксинов около 10 частей на триллион непригодны для кормопроизводства. Из почвы комплексы диоксина с органическими соединениями выдуваются ветром и вымываются дождевыми потоками. В водоемах они накапливаются в донных отложениях и переходят в водную фазу по мере образования водорастворимых органических комплексов.

С 1994 г. в РФ приняты нормативы по диоксинам для воздуха ПДК = 0,5 х 10-9 мг/м3, для воды ПДК = 2 х 10-8 мг/л и для почвы ПДК = 0,06 мг/кг. Диоксиновая опасность заставила Правительство РФ принять в 1995 г. специальную целевую программу"Защита окружающей природной среды от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов". Самое важное - не допуститьнакопления диоксинов в природе. По возможности следует избегать применения хлорсодержащих материалов в быту, сжигания несортированного мусора, горения уличных свалок и уличного смета (в том числе листьев).

МСЗ, наряду с химическими предприятиями, являются основными поставщиками диоксинов в окружающую среду. Особенно эта проблема актуальная для несортированного мусора, когда в камеру сгорания вместе с влажными пищевыми отходами подаются также:

пластик, резина, линолеум;

изолента, пакеты и пленки;

древесные материалы, пропитанные синтетическими смолами;

лакокрасочные составы и т.п.

При сгорании 1 кг несортированных ТБО, содержащих 5 - 10% пластиков, в атмосферу поступает около 40 мкг диоксинов, что достаточно для разведения до ПДК 80 млн м3 воздуха. Обнаружение их весьма затруднительно, так как речь идет об очень малых концентрациях. Поэтому главным направлением снижения отрицательного влияния МСЗ на атмосферный воздух является сортировка или раздельный сбор ТБО.

Особое внимание необходимо обратить на возможное загрязнение диоксинами сточных вод от МСЗ. Количество этих вод зависит от совершенства технологии процесса на МСЗ. Для современных МСЗ расход воды составляет 2 - 3 м3 на 1 т ТБО и слагается из воды, охлаждающей шлак, растворов, применяемых в скрубберах, и смесей, образующихся при смыве осадков с фильтров.

Проблему диоксинов можно решить путем исключения из отходов хлорсодержащих материалов. Из-за этого были закрыты многие МСЗ в США. Но и сейчас во Франции действует более 300 заводов, в Германии - более 400. На большинстве из них применяются специальные меры снижения диоксиновой опасности. Сам состав отходов, поступающих в МСЗ за рубежом, более благоприятен из-за частичной сортировки населением. Кроме того, эти заводы оснащены системой регулирования и поддержания температуры сгорания, многоступенчатой системой очистки отходящих газов, стоимость которой составляет до 30% капитальных вложений в МСЗ.

Точные обобщенные данные о зарубежных МСЗ на сегодняшний день привести трудно, поскольку в связи с ужесточением требований к их работе они модернизируются, а в ряде случаев ликвидируются. После 90-х годов прошлого столетия МСЗ в странах ЕС практически полностью модернизированы.

Для типовых МСЗ РФ и стран СНГ характерно слоевое сжигание неподготовленных отходов. Система очистки выбросов, как правило, несовершенна и ограничивается электро - и механическими фильтрами. Отсутствует автоматическая система слежения за температурой в топке для обеспечения заданной полноты сгорания.

Последние две особенности дали основание проф.С. Юфиту, эксперту ООН, назвать российские МСЗ "помойкой на небе". Аналогичные заводы в Чехии переделаны полностью. Попытки усовершенствования были и в России: установлены дожигающие барабаны, введены дополнительные газовые горелки и увеличено время пребывания мусора в топке. Но даже при этом расчетную температуру горения (более 900о С) и время сгорания выдержать не удается. Расход дополнительного топлива повышает и без того большую стоимость процесса.

Особенно эта проблема является актуальной для несортированного мусора на юге России, где большая влажность отходов (до 60 - 70%) и низкая теплотворная способность приводит к падению температуры сгорания в 2 - 2,5 раза по отношению к расчетной и к увеличению доли шлака до 40 - 50% по массе вместо 7 - 10% по расчету. Вместо сгорания на этих режимах происходит деструкция ТБО с обильным выделением вредных веществ, включая диоксины.

На таких режимах работы МСЗ уменьшают массу отходов лишь в 1,5 - 2 раза (объем при этом уменьшается в 8 - 10 раз - за счет сгорания легких фракций) и существенно загрязняют окружающую среду. Опыты показывают, что для такого мусора из состава ТБО в дымовые газы попадает около 45% серы в виде окислов, существенно меньший процента азота, а хлора - от 60 до 85% от исходного состава. Оксиды металлов с низкими температурами кипения (алюминия, цинка и др.), как правило, выносятся вместе с летучей золой. Выход из положения заключается в сортировке ТБО на местах сбора населением. Только выделение пищевых отходов позволит повысить теплоту сгорания.

2) Высокий процент выхода золы и шлаков при сжигании мусора. При сжигании ТБО зола и шлак образуются в количестве 28 - 44% от сухой массы отходов. Если сжигание производится без предварительной сортировки, то золы образуется на 3% больше, а шлака - на 20% больше по сравнению со сжиганием предварительно отсортированных отходов. В целом шлака образуется около 1 т на каждые 3 - 4 т сжигаемого мусора.

Диоксины фиксируются золой-уносом (пылью, которая осаждается на фильтрах). В золе МСЗ обнаружено до 0,2 мкг диоксинов на 1 кг золы. Тяжелые металлы присутствуют во многих компонентах отходов. Они адсорбируются на шлаке или выделяются в виде примесей на летучей золе или в дымовых газах. Зола содержит различные тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец, кобальт, никель, медь, хром, ванадий и др.) в виде солей или окислов. Содержание их в золе в последние годы повысилось за счет содержания в ТБО отработанных сухих гальванических элементов аккумуляторов, ламп накаливания, люминесцентных ламп, синтетических материалов (красителей, стабилизаторов), металлических покрытий, отходов термометров и др.

Концентрация тяжелых металлов в выбросах в 10 - 100 раз превышает их содержание в дымовых газах при сжигании каменного угля. Высокотоксичные вещества присутствуют в очень малых концентрациях, что затрудняет очистку. Такая зола не может накапливаться на обычных свалках. Золу МСЗ необходимо складировать в отвалах, защищенных от воздействия влаги и ветра, или подвергать специальной обработке, например, переводить в нерастворимую форму путем остекловывания. Золу также приходится отправлять на полигоны.

Золошлаковые отходы мусоросжигания относятся к 3 классу опасности, поэтому в необезвреженном виде их нельзя включать в асфальтобетонные или цементные изделия. Золошлаковые отходы мусоросжигания имеют существенные отличия по физическим свойствам и химическому составу от золошлаковых отходов ТЭС и металлургических предприятий, поэтому для их утилизации необходима разработка специальных технологий. Получены технологические решения, позволяющие нейтрализовать их, переводить в малоподвижные формы. В таком виде их можно использовать в промышленности строительных материалов и в дорожном строительстве. Из шлака изготавливают шлакоблоки для строительства. Такая технология позволяет утилизировать до 80% отходов, а остальные 20% используют в качестве инертного материала на полигонах ТБО для послойной изоляции отходов.

Поскольку санитарно-гигиенические требования к чистоте атмосферного воздуха постоянно повышаются, при проектировании МСЗ особое внимание должно уделяться совершенствованию систем очистки вредных выбросов. Все современные МСЗ должны быть оборудованы высокоэффективными пылегазоочистными устройствами. Стоимость таких устройств может достигать 50% общих капитальных вложений в строительство МСЗ. Поэтому технология прямого сжигания ТБО является самой дорогостоящей среди альтернативных технологий переработки ТБО.

Систему очистки отходящих газов МСЗ необходимо оснащать эффективными электрофильтрами, тканевыми (рукавными) фильтрами, угольными фильтрами, водяными скрубберами. Необходимо создание многоступенчатой системы очистки отходящих газов и постоянный автоматизированный контроль их качества.

Для улавливания твердых частиц применяют электрофильтры, что позволяет улавливать до 99,8% частиц. Электрофильтры и тканевые фильтры обеспечивают достаточно высокую степень очистки дымовых газов от пыли, но не решают проблему очистки от диоксинов, фуранов и тяжелых металлов. Реально снижают содержание диоксинов только угольные фильтры, на которых диоксины необратимо связываются. Предусматривают специальные установки для подачи активированного угля в трубопровод, соединяющий мусоросжигательный котел с реактором, в котором диоксиныадсорбируются на частицах активированного угля, а затем улавливаются в рукавных фильтрах.

Разработаны также специальные каталитические дожигатели диоксинов, совмещенные с дожигателями для окислов азота. Основой метода является гетерогенный катализ. Каталитическая очистка газов используется при малых концентрациях веществ. Это наилучший вариант очистки газов от диоксинов. Процесс протекает при температуре 200-300оС в специальных термокаталитических реакторах. В качестве катализаторов применяются металлы платиновой группы.

В водяных скрубберах вода, используемая для смыва осадков с фильтров, токсична и требует специальной очистки. Отходы от очистки сточных вод и илы с фильтров приходится отправлять на полигоны.

3) Уничтожение ценных компонентов отходов.

4) Сложность и дороговизна импортного оборудования, дефицит запчастей.

5) Убыточность МСЗ из-за высоких эксплуатационных затрат. Большая часть расходов МСЗ идет на оплату энергоносителей - от 40 до 70 долларов США за сжигание 1 т ТБО.

Все указанные недостатки не позволяют широко использовать метод сжигания для уничтожения ТБО. Метод сжигания на заводах по устаревшей технологии, без совершенных систем очистки (которые из-за высокой стоимости не внедряются), наносит существенный вред здоровью человека и всем компонентам экосистем. Многие МСЗ по требованию общественности прекращают свою деятельность. Все они убыточны, гораздо экологически опаснее зарубежных, физически и морально устарели. МСЗ в Приморье, единственный на Дальнем Востоке, часто простаивает.

В мировой практике также наметилась тенденция отказа от сжигания ТБО. В развитых странах (США, Японии, Канаде) МСЗ останавливают или закрывают, либо затрачивают миллионы долларов на переоборудование систем газоочистки. В Европейских странах за последние 10 лет не введен ни один МСЗ. В Германии общественность выступает против строительства заводов.

В России московская мусорная мафия захватила рынок мусора. Поступают заманчивые предложения решить проблему мусора в городах России путем строительства МСЗ, однако они встречают мощный общественный протест.

В последние десятилетия, особенно после ужесточения экологических норм в развитых промышленных странах, бурно расцвел бизнес, основанный на экспорте токсичных промышленных отходов. Фирмы получают огромные прибыли, занимаясь вывозом токсичных отходов в страны третьего мира. Россию также пытаются превратить в свалку отходов, в том числе радиоактивных. Почти каждое предложение иностранных фирм по поставке в Россию оборудования для МСЗ обусловливается обязательством перерабатывать на нем определенное количество отходов из западных стран, в то время как проблема утилизации собственных отходов у нас стоит очень остро.

Государственная экологическая политика РФ в области технологий переработки отходов состоит в том, чтобы не допустить превращения России в полигон по переработке отходов из других стран. Большинство проектов новых технологий, разрабатываемых за рубежом, предлагаются для внедрения в РФ при условии переработки отходов, поставляемых из этих стран. Чтобы не допустить проникновения в Россию грязных технологий, существует механизм экологической экспертизы техники и технологий. Такой экологической экспертизой был отклонен проект строительства на Дальнем Востоке мусороперерабатывающих заводов, так как предполагалось, что на этих заводах (75% мощности) будет перерабатываться мусор из Калифорнии.

Пиролиз отходов

Пиролизом называется процесс термического разложения органической части отходов при отсутствии или недостатке кислорода. Термин "пиролиз" произошел от греч. pyr - огонь и lysis - разложение, распад. Процесс сопровождается деструкцией органических соединений и вторичными процессами, например, полимеризации, изомеризации, конденсации.

Пиролиз проводится в специальных реакторах, представляющих собой вертикальную шахтную печь. На начальном этапе при повышении температуры протекают эндотермические процессы. При нагреве до 150оС удаляется влага, а 170 - 270оС образуются газы (СО и СО2) и небольшие количества метилового спирта и уксусной кислоты. При 270 - 280оС начинаются экзотермические превращения. Выход неконденсирующихся газов, таких как СО и СО2 уменьшается и одновременно увеличивается выход других газообразных и парообразных веществ (СН4, С2Н6, Н2), а также метилового спирта и уксусной кислоты. На скорость процесса влияют размер, влажность перерабатываемых отходов и температура. Существует две разновидности метода: окислительный с последующим сжиганием пиролизных газов и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз проводится при температуре 600 - 900оС. Процесс термического разложения отходов происходит при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Газообразные продукты разложения отходов смешиваются с продуктами сгорания топлива или части отходов, поэтому на выходе из реактора они имеют низкую теплоту сгорания, но повышенную температуру. Затем смесь газов сжигают в обычных топочных устройствах. В процессе окислительного пиролиза образуется твердый углеродистый остаток (кокс), который можно использовать в качестве топлива.

Метод окислительного пиролиза с последующим сжиганием пиролизных газов универсален в отношении фракционного состава и фазового состояния отходов, их влажности и зольности. Обычно окислительный пиролиз проводят при температуре 600 - 900оС.

К преимуществам метода пиролиза по сравнению с обычным сжиганием относятся: полигон отходы пиролиз сжигание

количество отходящих газов, выделяющихся при пиролизе и подвергаемых очистке, намного меньше, чем при прямом сжигании отходов;

дымовые газы меньше загрязнены летучей золой и сажей, чем при прямом сжигании отходов, что позволяет упростить схему очистки;

тяжелые металлы, содержащиеся в отходах, фиксируются в коксовом остатке;

твердые и пастообразные отходы можно перерабатывать без предварительной подготовки, сортировки, сушки;

оборудование имеет небольшую мощность;

процесс требует меньших капитальных вложений;

таким способом можно ликвидировать не компостируемую часть ТБО и многие промышленные отходы, "неудобные" для сжигания (отходы пластмассы, резины, кожи, отработанные автомобильные покрышки, кабели, вязкие, пастообразные отходы, отработанные масла, влажные осадки, шламы, землю, загрязненную мазутом, маслами и др.).

Сухой пиролиз производится без доступа кислорода. В процессе пиролиза образуются следующие продукты:

пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, важнейшими компонентами которого являются водород, оксид углерода и метан);

жидкие продукты (деготь, нерастворимые масла, органические соединения);

твердый углеродистый остаток (пирокарбон).

В зависимости от температурного режима процесса различают три вида сухого пиролиза:

низкотемпературный (450 - 550оС), при котором выход жидких продуктов и твердого остатка максимален, а выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания минимален;

среднетемпературный (до 800оС), при котором выход газа увеличивается с уменьшением его теплоты сгорания, а выход жидких продуктов и коксового остатка снижается;

высокотемпературный (900 - 1050оС), при котором максимален выход пиролизного газа (с небольшой теплотой сгорания).

С увеличением температуры процесса выход газообразных продуктов увеличивается и соответственно уменьшается количество смол, масел и твердых остатков. При высокотемпературном пиролизе получается высококачественный горючий газ с теплотой сгорания 12 - 15 МДж/м3, используемый в качестве топлива для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Его преимущество перед природным газом в том, что он не содержит соединений серы и окислов азота, а температура горения при прочих равных условиях одинакова. Жидкая фракция (пиролизная смола) также является высококачественным топливом.

Пирокарбон можно использовать в следующих целях:

после пиролиза осадков сточных вод - в качестве сорбента на станциях водоподготовки и очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, фенола, нефтепродуктов;

после пиролиза автомобильных покрышек получается технический углерод (газовая сажа), используемая в производстве резинотехнических изделий в качестве наполнителя, в производстве типографских красок, в лакокрасочной промышленности.

Пиролиз - одно из самых перспективных направлений переработки ТБО с точки зрения как экологической безопасности, так и получения полезных товарных продуктов. Заводы с пиролизными установками различаются по температурному режиму обработки отходов, методам предварительной подготовки, получаемым продуктам. Но все они позволяют утилизировать значительную часть отходов и в большей степени отвечают требованиям к охране окружающей среды по сравнению с мусоросжиганием. Кроме того, в них возможно добавление 20% осадка сточных вод с влажностью 80% без ущерба для процесса пиролиза.

Скрытые расходы. Поскольку ликвидация мусора оплачивается государством, люди часто не представляют себе ее реальную стоимость.

Однако препятствия не могут служить оправданием для бездействия. Наоборот, их следует использовать как стимул для творчества. Приведем некоторые основные пути поиска решений.

Партнерство правительства и бизнеса. В настоящее время растут и множатся фирмы, которые намерены обеспечивать весь цикл рециклизации отходов, а именно их сбор, переработку и производство товаров из полученных материалов. С ними местные власти заключают контракты, в основе которых лежит обязательство фирмы собирать и рециклизировать некоторый минимальный процент отходов, чтобы они не попадали на свалку. Местная администрация в свою очередь предоставляет таким фирмам определенные льготы типа "эксклюзивного" права на сбор отходов и продажу некоторых произведенных из них материалов на территории находящейся под ее юрисдикцией. Кроме того, местные власти могут выступить в роли оптового покупателя некой доли бумаги, компоста или пластмасс из вторичного сырья.

Сортировка. Отходы можно сортировать либо непосредственно на месте получения, либо после сбора на особых установках. В первом случае необходимы совместные усилия жителей, однако это способ недорогой, поскольку труд "добровольный". Технически все выглядит так: в определенном месте устанавливаются мусорные контейнеры "кодового" цвета, каждый из которых предназначен для определенного вида отходов - пластмассы, металлов, стекла, бумаги, растительного мусора и т.д. Обычный мусоровоз буксирует за собой трейлер с разноцветными баками, и рабочие загружают в них мусор в соответствии с цветом. Несортированные отходы поступают, как обычно, в мусоровоз.

Другой вариант - это сортировка отходов на специальных установках. Оборудование ее весьма дорогостоящее, расходы на эксплуатацию и технический уход также высоки, но выручка от продажи получаемой продукции почти полностью их возмещает. У нас такого нет.

Еще один способ сортировки отходов - вручную на конвейере.

В странах третьего мира многие бедняки зарабатывают на жизнь тем, что копаются в помойках и перепродают "мусор". Однако это свидетельствует лишь об их вопиющей нищете и не может быть рекомендовано, как шаг на пути к рециклизации.

Вторичная переработка и доходы. Существует множество способов вторичной переработки различных типов мусора, причем постоянно предлагаются новые. Наиболее широко применяемые технологии таковы:

· макулатуру снова измельчают в бумажную массу (пульпу, из которой изготавливают различную бумажную продукцию: ее можно также перемалывать и продавать как целлюлозную изоляцию, измельчать и компостировать;

· стекло дробят, плавят и делаю из него новую тару или дробят и используют вместо гравия или песка при производстве бетона и асфальта; такой завод в Тирасполе есть, но транспортные расходы очень дорогие, невыгодные;

· пластмассу переплавляют и изготавливают из нее "синтетическую древесину", устойчивую к биодеградации и обладающую громадным потенциалом, как материал для различных ограждений, настилов, столбов, перил и других сооружений под открытым небом.

Компостирование. Один из способов переработки отходов, популярность которого быстро растет, - компостирование. Он заключается в естественном биологическом разложении (перегнивание) органического вещества в присутствии воздуха. Конечный продукт - гумусородобное вещество, которое можно использовать как органическое удобрение. Этот же способ применяется и для обработки канализационного ила. Поскольку бытовые отряды обычно на 60-80% (и более, если включают садовый мусор) состоит из органики (бумага, пищевые отбросы), их также можно компостировать. Стекло, металл и пластмассу можно отделять, а затем при желании рециклизируют. Кроме того, можно смешивать канализационный ил с бытовыми отходами и компостировать их синергически. Бумага способствует обезвоживанию канализационного ила и лучшей аэрации смеси, а ил ускоряет процесс разложения. Компост в качестве удобрения находит широкое применение при рекультивации земель, а также в сельском, садовом и парковом хозяйстве.Размещено на Allbest.ru

...