Экологически эффективная утилизация по технологии паровой обработки органических отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

СамГАСИ

Экологически эффективная утилизация по технологии паровой обработки органических отходов

Д.Д. Маматкулов, А.С. Рахматов

Самарканд, Узбекистан

Аннотация

Исследование посвящено проблеме эффективной утилизации паровой обработкой органических отходов. Рассматриваются вопросы применения технологий утилизации отходов. В том числе их сжигания, загрязнения природной среды.

В результате на конкретных примерах показываются имеющиеся результаты от применения конкретных методов реализации различных технологических приемов. При этом технологии следует применять таким образом, чтобы можно было бы просчитать те возможные негативные последствия, которые могут иметь место в результате применения различных технологий.

Ключевые слова: энергетика, экология, отходы, пар, утилизация отходов, технологии, сжигание, атмосфера, окружающая среда, обезвреживание, очистка, сгорание.

Abstract

ECOLOGICALLY EFFICIENT UTILIZATION OF STEAM TECHNOLOGY ORGANIC WASTE TREATMENT

D. D. Mamatkulov, A. S. Rakhmatov

SamSACEI, Samarkand, Uzbekistan

The study is devoted to the problem of efficient utilization of the steam treatment of organic waste. The questions of application of technologies of waste recycling are considered. Including their burning, pollution of natural environment. The available results from application of concrete methods of realization of various technological receptions are shown on concrete examples. Thus the technologies should be applied so that it would be possible to count those possible negative consequences, which can take place as a result of application of various technologies.

Key words: energy, ecology, waste, steam, utilization, technologies, environment, recycling of waste, burning, atmosphere, neutralization, clearing, combustion.

Введение

Одной из наболевших тем современной экологии во всем мире является тема утилизации отходов. Эти отходы очень разнообразны по своей сути. Промышленные и бытовые стоки, сельскохозяйственные отходы, осадки очистных сооружений, опасные твердые бытовые отходы (ртутные лампы, химические вещества, медицинские отходы) и т.д.

Среди них имеется класс органических отходов, содержащих в своем составе нефть, так называемые, нефтесодержащие отходы. Старые деревянные шпалы или огромные количества строительного мусора засоряют пригороды больших и малых поселений. В мировом океане плавают целые острова из отходов человеческой жизнедеятельности, разлитые нефтепродукты уничтожают все живое, нанося непоправимый урон экосистеме земли и океана. утилизация отход газ пар

Сегодня существует достаточно много технологий по утилизации органических отходов, от целого ряда термических технологий (сжигание, пиролиз, газификация), различных видов компостирования (рядковые, в закрытых реакторах и пр.), анаэробной переработки, биогаза и синтегаза, и до методов биотехнологии (верми- компостирование) [4, 6].

К сожалению, часть технологий по утилизации сама является достаточно вредной для окружающей среды или оказывается экономически очень затратной. Необходимо изучать существующие технологии и предлагать новые перспективные решения [5, 7]. Среди существующих технологических решений по управлению и утилизации отходов есть ряд перспективных направлений, которые в последнее время получили активное развитие в различных странах Европейского союза и на территории ряда Азиатских государств. Одним из самых перспективных направлений в технологиях по переработке органических отходов является термическое направление, несмотря на его отдельные сложности. Особенно если предложить

Технологии

Эффективная утилизация органических отходов может осуществляться лишь на основе технологий, наносящих минимальный ущерб окружающей природной среде и имеющих высокие экономические показатели. При этом технологии следует применять таким образом, чтобы можно было бы просчитать те возможные негативные последствия, которые могут иметь место в результате применения различных технологий.

Результаты оценки экологических и экономических показателей ряда установок и современных технологий утилизации отходов (нефтесодержащих грунтов, твердых бытовых отходов, осадков очистных сооружений, старых деревянных шпал) показывает, что большинство установок и технологических процессов не обеспечивают эффективной очистки от солей тяжелых металлов, а также имеют весьма большие (7 лет и более) сроки окупаемости при отсутствии оплаты за обезвреживание [3].

Для реализации термических технологий (сжигание, пиролиз, газификация) без дополнительных энергозатрат необходимо, чтобы подвергаемые обработке отходы имели влажность и удельную теплоту сгорания не ниже некоторого предельного значения: влажность 60-70%, теплота сгорания 3500 ккал/кг.

Затраты дополнительного топлива на утилизацию отходов приводят не только к снижению экономических показателей, но и к увеличению выбросов (продуктов сгорания) в окружающую среду.

Одной из особенностей технологий сжигания, газификации, пиролиза является осмофорное загрязнение атмосферы. При реализации данных технологий осуществляется производство одорантов - пахучих веществ в таких низких концентрациях, которые не могут оказывать химического резорбтивного воздействия на человека, но могут вызывать рефлекторные реакции организма [1].

При использовании технологий сжигания в атмосферу выбрасываются значительное количество токсичных веществ: золы уноса, сажи, соединений тяжелых металлов, оксидов серы и азота, монооксида углерода, соединений хлора, а также сверхтоксичных соединений - диоксинов и полиароматических углеводородов [1, 5].

Особой проблемой технологий сжигания отходов является образование диоксинов. В настоящее время считается, что образование диоксинов может происходить в результате пиролиза хлорсодержащих соединений и при остывании дымовых газов при температурах 300-600 0С в результате взаимодействия хлора с поли- ароматическими углеводородами и сажей в присутствии кислорода и тяжелых металлов, катализирующих процесс.

Для удовлетворения жестких требований по выбросам при реализации технологий сжигания необходимо использование весьма дорогостоящих очистных сооружений. Например, стоимость современного мусоросжигающего завода более чем на 60% состоит из стоимости очистных сооружений для дымовых газов.

Перспективные решения

Одним из перспективных путей решения экологических проблем, возникающих при использовании термических технологий (сжигание, газификация, пиролиз) переработки отходов, связан с применением разработанного автором парового термолиза биомассы, нефтесодержащих отходов. При этом, экологические проблемы могут быть решены конечно и в результате применения других технологий. Однако использование термических технологий переработки отходов может иметь место. Разрабатываемые на этой основе технологические процессы строятся по двухстадийной (или более) схеме.

Суть заключается в следующем. На первой стадии органические отходы подвергаются термическому разложению в среде перегретого водяного пара с образованием твердых, жидких и газообразных продуктов, либо только газообразных и твердых (зола) продуктов. Получаемые продукты на второй стадии используются в качестве твердого, жидкого или газообразного топлива.

Двух стадийная схема переработки отходов приводит к снижению образования различных по своей природе токсичных соединений. Это обуславливается следующими факторами:

Термолиз хлорорганических соединений в паровой среде при отсутствии кислорода и восстановительной атмосфере (в газах термолиза биомассы присутствует водород) приводит к дегидрохлорированию с образованием НС1, т.е. исключается образование молекулярного хлора, необходимого для производства диоксинов.

Путем охлаждения термолизного газа в результате конденсации водяного пара осуществляется концентрирование продуктов термолиза и очистка их от пыли (сажевых частиц).

При паровом термолизе нефтесодержащих отходов из газового потока в результате охлаждения и конденсации извлекаются нефтепродукты, а термолизный газ обогащается, т.к. «балластный» газ (водяной пар) конденсируется.

При паровом термолизе в газе сера присутствует в виде H2S, либо COS, которые поглощаются из газа значительно более просто, чем диоксид серы.

Сжигание газообразных и жидких продуктов термолиза может осуществляться с высокой полнотой сгорания.

Анализ твердых, жидких и газообразных продуктов парового термолиза биомассы показывает, что в данном процессе не образуется токсичных соединений.

При высокотемпературном термолизе растительной биомассы, образующиеся твердые продукты по своим свойствам приближаются к активированному древесному углю.

Таким образом, паровой термолиз биомассы не приводит к загрязнению атмосферы токсичными веществами. При этом технологический процесс может быть организован таким образом, что в результате получается высокосортное газообразное топливо и адсорбенты для очистки промышленных стоков. Эти конкретные материальные результаты можно применить в последующем развитии названных технологий.

Основные выбросы в атмосферу при паровом термолизе биомассы связаны со сжиганием топлива в котельной для производства рабочего пара. Использование газов термолиза биомассы для получения рабочего пара позволяет по сравнению с использованием биомассы в качестве топлива снижать выбросы твердых веществ (особенно частиц сажи) за счет более полного сгорания газа.

Заключение

Паровая обработка нефтесодержащих отходов (особенно грунтов, загрязненных нефтепродуктами) описанным способом позволяет достичь степени очистки (извлечения нефтепродуктов) 87-67%. При этом отходы не подвергаются воздействию высоких температур (что наблюдается в процессах сжигания и газификации) и извлекаются нефтепродукты, которые могут быть подвергнуты фракционированию (разделению) путем последовательного охлаждения парогазовой смеси прямо в процессе обработки.

Результаты исследования показали, что учет всех названных параметров и их комплексная оценка может дать необходимые ожидаемые научные и практические результаты.

Библиографические ссылки

1. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов. -2-е изд., перераб. И доп.- М.: Высш.школа, 1982-415 с.

2. Белова Е.М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях-М: Ев- роклимат,2003. -639с.

3. Шилкин Н.В. Термоактивные системы отопления и охлаждения зданий. АВОК. 2012, №5.

4. Утилизация отходов и их переработка.

5. София. Переработка органики: в России и мире.

6. О технологиях утилизации и переработки твердых органических отходов.

7. Картамышева Е. С., Иванченко Д. С. Новые технологии переработки отходов производства в современном мире // Молодой ученый. -- 2017. -- №51. -- С. 115-118.

Размещено на Allbest.ru