Методы переработки отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Физико-химические методы переработки твердых отходов

Твёрдые отходы необходимо либо разделить на составляющие их компоненты и в дальнейшем перерабатывать каждый компонент по соответствующему методу, либо придать ему определённый вид с целью его использования в самом процессе утилизации. Рассмотрим несколько способов. мусор утилизация токсичный полигон

Дробление. Активность химических и биохимических процессов возрастает с увеличением поверхности взаимодействия с реагентами. Для получения материала определённой фракции используют дробление. Этот процесс применяют при переработке отходов вскрыши (открытые разработки полезных ископаемых) отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резиновых технических изделий, отвалов галита и фосфогипса, отходов древесины, некоторых пластмасс, стройматериалов и др. Крупность дробления _ 5 мм. Для дробления большинства видов твёрдых отходов используют щековые, конусные, валковые, роторные дробилки и др. Для разделки очень крупных агломератов отходов применяют копровые механизмы, механические ножницы, дисковые пилы, ленточно-шильные станки и др. Выбор типа дробилки производят с учётом прочности, упругости, крупности материала.

Измельчение. Метод измельчения используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью < 5 мм. Используются при переработки отвалов вскрыш, открытых разработках полезных ископаемых, вышедших из строя строительных конструкций и изделий, некоторые виды смешанного лома изделий из черных и цветных металлов, топливных и металлических шлаков, отходов углеобогащения, производственных шламов, пластмасс, пиритных огарков, фосфогипса и т.д. При этом используют в основном такие агрегаты, как стержневые, шаровые, ножевые мельницы. Измельчение некоторых типов отходов пластмасс и резиновых технических изделий проводят при низких температурах.

Барабанные, стержневые и шаровые мельницы используют как для сухого, так и для мокрого помола.

Классификация и сортировка. Эти процессы используют для разделения твёрдых отходов на фракции по крупности. Они включают методы грохочения (рассева) кусков перерабатываемого материала на их разделение под действием гравитационно-инерционных и гравитационно-центробежных сил. Эти методы широко применяют в качестве самостоятельных и вспомогательных при переработке твёрдых отходов. Когда классификация имеет самостоятельное значение называют сортировка, т.е. вы получаете ту или иную фракцию материала в виде готового продукта.

Грохочение _ процесс разделение на классы по крупности различных по размерам кусков. Для этого используют колосниковые решётки, штампованные решета, проволочные сетки и щелевидные сита. Это грохоты: неподвижные колосниковые, волновые, барабанные вращающиеся, дуговые, ударные, плоские качающиеся, полувибрационные, вибрационные и т.д.

Окускование. Существует и обратная задача _ укрупнение мелкодисперсных частиц. Она объединяет различные гранулирования, таблетирования, брикетирования и высокотемпературные агломерация.

Их используют при переработки в строительные материалы отвальных пород в процессе утилизации фосфогипса, в с/х, цементной промышленности, при подготовке к переплавке мелкокусковых и дисперсных отходов чёрных и цветных металлов, в процессах утилизации пластмасс, саж, пылей, древесной мелочи, при переработке шлаковых расплавов в металлургических производствах и т.д. и т.п.

Гранулирование. Методы гранулирования охватывают большую группу процессов формирования агрегатов шарообразной или цилиндрической формы из порошков, паст, расплавов или растворов перерабатываемых материалов. Гранулирование порошкообразных материалов скатыванием проводят в барабанных, тарельчатых, центробежных, лопастных, т.е. ротационных грануляторах, а также и в вибрационных. Производительность этих аппаратов и характеристики гранулятов зависят от свойств исходных материалов, от технологических и конструктивных факторов.

Барабанные грануляторы характеризуются большой производительностью, простотой конструкции, надёжностью, но на них нельзя получить гранулят узкого фракционного состава. С этой целью чаще используют тарельчатые грануляторы окатывания. Недостаток _ высокая чувствительность к содержанию жидкой фазы в исходном материале.

2. Уничтожение и переработка токсичных отходов

Переработка, обезвреживание и захоронение токсичных отходов (в Германии их называют специальными, в США -- опасными, в Финляндии Ї сложными) представляют особую экологическую необходимость и являются технически и организационно достаточно сложной задачей, не говоря уже о больших капитальных и эксплуатационных затратах. В развитых странах количество токсичных отходов оценивается в 70 кг на одного человека в год, а стоимость обезвреживания одной тонны -- в 500 долларов.

К сожалению, наши знания о токсичности веществ весьма ограниченны. Даже для лекарств, пищевых добавок и косметических средств эти сведения крайне скудны.

Большую сложность представляет определение класса опасности смеси отходов в тех случаях, когда содержание собственно токсичных отходов в ней невелико. Всё зависит от дозы, т. е. количества отходов и концентрации токсичных веществ в них.

Знаменитый Парацельс, врач и естествоиспытатель XVI века, один из основателей ядохимии, в своё время писал: «Всё есть яд и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным».

Обезвреживание и захоронение токсичных отходов проводится на специальных полигонах. Строительство и эксплуатация полигонов осуществляется в соответствии с «Санитарными правилами проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых отходов» и строительными нормами и правилами СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов.

Выбор места для полигона, проектирование, строительство и функционирование строго регламентировано перечисленными выше нормативными документами. Полигон размещается в обособленных, свободных от застройки, хорошо проветриваемых местах, которые допускают осуществление мероприятий и инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей среды, населённых пунктов, зон отдыха трудящихся и источников питьевого водоснабжения.

Особое внимание уделяется проектированию дождевой, хозяйственно-бытовой канализации и дренажа. Вертикальная планировка полигона должна обеспечивать, как правило, один стоковый бассейн дождевых вод, а плановая компоновка -- простой и по возможности прямолинейной. Общая система канализации полигона должна быть бессточной; незагрязнённая часть сточных вод должна использоваться для производственного водоснабжения, загрязнённые сточные воды должны сжигаться или испаряться.

Полигоны являются природоохранными сооружениями и предназначены для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учреждений и т. д., т. е. от всех источников их образования.

Приему на полигон подлежат только токсичные отходы I (чрезвычайно опасные), II (высоко опасные), III (умеренно опасные) и, при необходимости, IV (малоопасные) классов опасности, перечни которых в каждом конкретном случае согласовываются с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической и коммунальной служб, заказчиком и разработчиком проекта полигона.

3. Сбор, переработка, обезвреживание и утилизация твердых бытовых отходов

Проблема твёрдых бытовых отходов (ТБО) в настоящее время становится всё более актуальной. Рост населения и общее повышение уровня жизни привели к увеличению потребления товаров и, как следствие, упаковочных материалов разового пользования, что сильно сказалось на количестве ТБО. Во всех странах мира за последние десятилетия количество твёрдых бытовых отходов в виде городского мусора резко возросло, составив в среднем на душу населения 150-300 кг/год. Ежегодный прирост количества ТБО составляет не менее 3 %, а в некоторых странах -- около 10 %.

В настоящее время система сбора и переработки ТБО превратилась в крупную отрасль промышленности, оснащённую современной техникой. Вопросами первостепенной важности являются система сбора ТБО и отчасти их транспортировка. Эти же операции и самые дорогостоящие: стоимость сбора и транспортировки ТБО составляет сейчас до 80 % общей стоимости всей переработки отходов.

Состав твёрдых бытовых отходов зависит от многих факторов: уровня развития страны и региона, культурного уровня населения и его обычаев, времени года и других причин.

Более трети ТБО составляют упаковочные материалы, количество которых непрерывно увеличивается.

Ранее проводили суммарный сбор и общая переработка путём вывоза на санитарные свалки (полигоны), компостирования и сжигания. Затем в различных странах (США, Великобритании, Франции, Германии, Швейцарии, Италии и других, в том числе и в России) стали проводиться работы по механической сепарации ТБО и раздельному (селективному) сбору твёрдых бытовых отходов путём их сортировки населением на несколько видов: пищевые отходы, чёрные и цветные металлы, стекло, пластмасса, бумага, картон, тряпьё и т. д.

Для этих целей используются контейнеры, ящики или мешки различного цвета. Собранные в отдельные ёмкости компоненты отходов подлежат раздельной транспортировке на перерабатывающие предприятия.

В промышленном масштабе комплексная переработка ТБО с механическим извлечением ценных компонентов наиболее полно была решена итальянской фирмой «Сорайн Чеккини». По технологии, применяемой на заводах этой фирмы, предусмотрено извлечение чёрных металлов, макулатуры, органической части (из которой производили корм для скота и органическое удобрение _ компост), пластмассы и стекло.

Извлеченное магнитной сепарацией железо подвергается термической обработке для удаления примесей и прессуется в брикеты по 150 кг. В сутки выпускается около 50 т.

Макулатура «мокрым способом» переводится в бумажную массу, которая затем применяется при изготовлении серого и крашеного картона, оберточной бумаги и т.п. После облагораживания она может заменять часть древесной массы при изготовлении газетной и журнальной бумаги, а также прессованной бумаги (например, бумажной тары для хранения яиц и фруктов). Заводы выпускают около 200 т/сут бумажных волокон.

Корм для скота (около 45 т/сут), приготовленный из крупной фракции органической части отходов, сушат до содержания влаги 8 % и после получения однородной массы и очистки гранулируют. В связи с имевшимися случаями отравления скота в настоящее время корм не выпускается.

Из многочисленных видов пластмасс извлекают только полимерную пленку, остальные пластмассовые изделия (штампованные полиэтиленовые материалы высокой плотности, хлорвиниловые и другие материалы) сжигают. Пленка поставляется заводам в виде кип, из которых производится гранулированный материал, пригодный для штамповки.

Около 45 % исходного количества ТБО, поступающих на переработку, сжигают. Тепло используют для производства пара, применяемого в технологическом процессе: при очистке бумажной массы, стерилизации органических веществ для корма скота, при сушке кормов и удобрений, а также при разгрузке мусоровозов (совместно с оксихлоридами для уменьшения количества пыли и приостановления начинающегося брожения). Заводы работают на оборотной воде.

По данным фирмы "Сорайн Чеккини" степень извлечения в товарные продукты из исходного сырья составляет: железа _ 95 % (в расчете на ТБО около 3 %), бумаги _ 75 % (~15 %), органических веществ для кормов и удобрений _ 85 % (органических веществ для кормов _ 14 %, органической смеси для удобрений _ 20 %), пластмасс _ 50 % (2 %).

Заводы по обогащению ТБО в отличие от мусоросжигательных заводов прибыльны, не загрязняют окружающую среду и способствуют рациональному и экономному использованию природных ресурсов. Экономика заводов во многом зависит от условий реализации продуктов обогащения и переработки ТБО.

4. Полигоны для твердых отходов

Для уменьшения загрязнения окружающей среды в соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей природной среды», принятый 19 декабря 1991 г. было предложено вместо неконтролируемых свалок применять полигоны для твердых отходов.

Для такого полигона выбирают место по возможности в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20-25 лет и более. Основание выбранной площади делают в виде огромного корыта (для средней полосы РФ, где за год выпадает около 600 мм осадков) глубиной примерно 1,5 м. Фильтрат скапливается в нем, остается в пределах полигона и не загрязняет водоем и подземные воды. При необходимости (большое количество осадков) фильтрат забирают со дна корыта насосными установками и разбрызгивают по поверхности укладываемых отходов. Одна часть фильтрата испаряется с поверхности, другая проникает вглубь, где вызывает медленный биотермический процесс с повышением температуры примерно до 30 ⁰С. До дна доходит не более 5 % перекачиваемой жидкости. Если глинистого грунта нет, и основание для полигона приходится делать в водопроницаемых грунтах, дно корыта выстилают слоем привозной глины толщиной 0,5 м.

Интересный комплексный полигон для захоронения и переработки промышленных отходов был создан еще в СССР г. Санкт-Петербург. В его состав были включены участки приема и обезвреживания отходов гальванических производств, приема и захоронения органических отходов, захоронения особо вредных отходов, приема и сжигания жидких горючих и других отходов. Полигон имеет контрольно-пропускной пункт, лабораторию, административное здание, на его территории и за ее пределами ведется контроль за состоянием поверхностных и грунтовых вод, а также чистотой воздушной среды.

Территория, выбранная под полигон, подстилается твердыми и полутвердыми, практически водоупорными отложениями нижнекембрийских глин с мощностью пласта около 70 м, залегающих на сравнительно небольшой глубине от поверхности Земли (до 4 м). Под ними находятся слабоводоносные пески и песчаники мощностью до 20 м.

В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до двухметровой высоты. На следующие сутки отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую обязательно укрывают изолирующим слоем грунта толщиной 0,25 м. Изоляция грунтом и его последующее уплотнение препятствует загрязнению окружающей воздушной среды, а также распространению мух и грызунов. По мере загрузки полигона отходами из разровненных слоев извлекают металлолом.

Для сокращения площади полигон загружают многослойно. Конструктивные схемы допускают высоту 60 м. При этом для устойчивой работы бульдозера необходимо устраивать пологий внешний откос, образующий с горизонтом угол в 15°. После заполнения полигона поверхность его покрывают растительным грунтом.

Расход земельных площадей под полигоны твердых отходов зависит от численности обслуживаемых жителей в городе и высоты складирования.

Для размещения полигонов твердых отходов можно использовать овраги и другие неудобные земли. При этом планировка и организация (порядок) загрузки полигонов отходами определяются конкретными (местными) условиями.

Участки под полигоны отводят на значительном расстоянии от других зданий и сооружений, поэтому на них необходимы бытовые помещения для эксплуатационного персонала и оборудование для простейших работ по обслуживанию техники. В составе хозяйственной зоны, где располагаются эти помещения и оборудование, проектируют производственно-бытовое здание, навес или гараж для машин и механизмов. Склад горюче-смазочных материалов (ГСМ), трансформаторную подстанцию, площадку для складирования сборных плит для временных дорог. Степень капитальности этих сооружений зависит от мощности полигона и расчетного срока его эксплуатации.

После полной загрузки полигона и закрытия его растительным грунтом поверхности последнего можно использовать для устройства парков, садов, игровых площадок и пр.

мусор утилизация токсичный полигон