3. Методы и способы переработки мусора

Захоронение мусора на полигонах

Способ утилизации отходов путем захоронения его на специальным образом оборудованных полигонах является наиболее традиционным из всех использующихся в настоящее время.

Естественная утилизация отходов может показаться наиболее экологически чистым способом избавления от мусора. Это действительно так, если рассматривать отходы, имеющие экологически чистый состав. Иными словами, все биологические отходы (например, пищевые), древесина, бумага легко и относительно быстро разлагаются на составляющие естественным путем и их можно утилизировать, производя вывоз ТБО на специальные полигоны.

Но такие материалы и вещества как пластик, пластмасса, различные виды резины, металл (особенно, окрашенный), различные виды полимеров и прочее подобное естественным путем будут утилизироваться десятки, некоторые – даже сотни лет. Это было бы приемлемо, если бы человечество не производило столь огромные объемы мусора, а современное увеличение темпов его образования различных видов составляют около десяти процентов в год.

Таким образом, использование даже специальным образом оборудованных полигонов для захоронения отходов является нерациональным – ведь современные отходы состоят не из одних естественных отходов, но значительную их часть составляют и полимеры, пластики и т.п. Возможно, этот вопрос мог бы решиться с введением системы сортировки мусора. Но сортировка всех отходов должна осуществляться на начальном этапе их образования, т.е. – в домах и квартирах людей – в местах образования отходов.

Компостирование твёрдых бытовых отходов. Основной целью компостирования является обеззараживание ТБО и переработка в удобрение – компост – за счёт биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами. Применение компоста в качестве удобрения в сельском хозяйстве позволяет повысить урожайность выращиваемых культур, улучшить структуру почвы и увеличить содержание гумуса в ней. Весьма существенным является и то, что при компостировании в атмосферу выделяется меньшее количество “парниковых” газов (прежде всего диоксида углерода), чем при сжигании или вывозе на свалки. Основной недостаток компоста – высокое содержание тяжёлых цветных металлов в нём. Оптимальными условиями компостирования являются: рН от 6 до 8, влажность 40 – 60 %, время компостирования осуществляется в специальных закрытых бассейнах или тоннелях в течение месяца. Технологической схемой предусматривается разгрузка мусоровозов в приёмные бункеры, из которых пластинчатыми питателями или грейферными кранами отходы подаются на ленточные конвейеры, а затем – во вращающиеся биотермические барабаны. В биобарабанах при постоянной подаче воздуха происходит стимуляция жизнедеятельности микроорганизмов, результатом которой являлся активный биотермический процесс. В ходе этого процесса температура отходов повышалась до 60°С, что способствовало гибели болезнетворных бактерий. Компост представляет собой рыхлый продукт без запаха. В расчёте на сухое вещество компост содержит 0,5-1% азота, 0,3% калия и фосфора и 75% органического гумусного вещества. Просеянный компост проходит магнитную сепарацию и направляется в дробилки для измельчения минеральных составляющих, а затем транспортируется на склад готовой продукции. Выделенный металл прессуется. Отсеянная некомпостируемая часть ТБО – кожа, резина, дерево, пластмасса, текстиль и другие – направляются на установку пиролиза.

Сжигание с использованием тепла и без использования тепла. Метод сжигания (или в общем виде термические методы обезвреживания ТБО) имеет как несомненные достоинства (можно использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий, надёжное обезвреживание отходов), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения (Zn, Cd, Pb, Hg и т. д. в основном в виде аэрозолей) и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины, дифенилы, присутствие которых в отходящих газах значительно осложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений. Разновидностью процесса сжигания является пиролиз – термическое разложение ТБО без доступа воздуха. Применение пиролиза позволяет уменьшить воздействие ТБО на окружающую среду и получать такие полезные продукты, как горючий газ, масло, смолы и твёрдый остаток (пирокарбон). Широко рекламируется процесс высокотемпературной переработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве.

Процесс осуществляется следующим образом. Бытовые отходы подают в загрузочное устройство периодически. Толкатель сбрасывает их в шлаковую ванну, продуваемую воздухом, обогащенным кислородом. В ванне отходы быстро погружаются в интенсивно перешиваемый вспененный расплав. Температура шлака составляет 1400-1500°С. За счёт интенсивной теплопередачи отходы подвергаются скоростному пиролизу и газифицируются. Минеральная их часть растворяется в шлаке, а металлические предметы расплавляются, и жидкий металл опускается на подину. При низкой калорийности отходов для стабилизации теплового режима в качестве дополнительного топлива в печь подают в небольших количествах энергетический уголь. Вместо угля может быть использован природный газ. Для получения шлака заданного состава загружают флюс.

Шлак выпускается из печи через сифон непрерывно или периодически и подаётся на переработку. Химический состав шлака можно регулировать в широких пределах, получая композиции, подходящие для производства различных строительных материалов – каменного литья, щебня, наполнителей для бетонов, минерального волокна, цемента. Металл через переток поступает в сифон и непрерывно или порциями сливается в ковш и далее передаётся на переработку или непосредственно у печи разливается в чушки, либо гранулируется. Горючие газы – продукты пиролиза и газификации отходов и угля, выделяющиеся из ванны, – дожигают над ванной путём подачи воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода. Печные высокотемпературные (1400-1600°С) газы отсасываются дымососом в паровой котёл для охлаждения и полезного использования их энергии. В котле осуществляется полное дожигание газов. Затем охлаждённые газы направляются в систему очистки. Перед сбросом их в атмосферу производится их очистка от пыли и вредных примесей.

Особенности переработки мусора содержащего диоксины

Основные этапы и способы переработки мусора

Проанализировав огромное количество опубликованных данных, касающихся здоровья людей, живущих возле свалок во всех странах мира. Выводы оказались неожиданными. Он нашел, что этим людям живется хуже, чем в отдаленных от свалок местах: их мучают головные боли, постоянная усталость, сонливость и т. п., но никакой связи этих недомоганий с опасными и ядовитыми испарениями от свалок доказать не удалось. Автор считает, что все эти отклонения в здоровье могут быть обусловлены чисто психогенными факторами. Но данных явно недостаточно, и необходимы более широкие исследования.

Еще раз о прессовании мусора. Испанцы смонтировали одну такую установку в Москве, сам мэр нажимал на кнопку, пуская пресс, телевидение запечатлело этот момент для вечности, и все разъехались. Что же теперь? Если вы живете в России и внимательно прочитали эту главу, то вы можете догадаться. Да, мусор не везут, пресс загружен процентов на 10%. Причина проста, как апельсин: на полигоне с плотными брикетами мусора нет места бомжам и нет прибыли тем, кто их содержит на свалке. На том полигоне в Шотландии, о котором я говорил, на громадной территории работают всего шесть человек: один принимает мусор (компьютер, электронный знак у машин и прочий учет и протокол о том, где, когда и какой мусор положен); два крановщика, которые разгружают мусор (большая часть мусора тоже в пакетах, но более рыхлых, чем у испанцев, — это специально для того, чтобы ускорить ферментацию — их свалка скоро кончается, и им хочется протянуть время); два бульдозериста, закрывающих мусор грунтом (поэтому их свалка не горит); и, наконец, один человек с редкой специальностью — охотник с соколом для распугивания чаек, которые в Швеции заменяют наших ворон (этот человек работает через день и, вполне по-нашему, подрабатывает на других свалках). Появление кого-либо на территории полигона абсолютно исключается, это сразу — полиция, дознание: кто, что, зачем и пр. Старая часть полигона уже покрыта грунтом и зеленеет.

Мы не обсуждаем многие способы утилизации органической части мусора. Во многих странах владельцам домов (коттеджей, бунгало, лачуг и др.) предлагают целый набор способов компостирования (как у нас в любой деревне). Активно рекламируется сейчас разведение особых червей, которые быстро и качественно превращают отбросы в компост. Однако то, что очень хорошо подходит для вашего садового участка, не годится для городского мусора — он слишком загрязнен токсичными металлами и другими опасными веществами.

Кто мог это предугадать, когда строили завод под Ленинградом? Идея была хорошая. Весь мусор (ТБО) не разделяется, а целиком направляется во вращающуюся печь вроде цементной. Эта печь– просто огромная и длинная труба. Там поддерживается приятная для микробов температура, подходящая влажность, постоянное перемешивание (труба вращается) и свежий воздух. Микробы работают очень шустро, и уже через короткий срок из нижнего отверстия печи высыпается облагороженный компост. Эта смесь подается на грохоты (большие сита), комочки компоста отсеиваются, а все остальное остается на грохоте. Образуются два потока: один должен идти на колхозные поля и к нам, дачникам, а второй — на разборку.

Результаты не порадовали. Компост не берут, да и колхозов уже как бы нет, а разборка остатков оказалась невыгодной. В результате на этом замечательном заводе образовалось два огромных террикона, как на угольных шахтах, только чуть поменьше. Выход завод видит в уничтожении сначала компостной кучи, а потом и мусорной. Для этого завод собирается смонтировать две мощные установки для термохимического уничтожения избыточных илов, которые по своим физическим и химическим свойствам близки к компосту — оба (ил и компост) — продукт работы бактерий.

Точнее эти илы называются «избыточные активные илы (ИАИ)». Это один из важных типов городских отходов, хотя это не твердые отходы. Их образование неизбежно связано с любыми станциями биологической очистки, а это один из самых распространенных методов очитки сточных, загрязненных вод. После того как вы отправили продукты жизнедеятельности в громадные канализационные коллекторы, вы перестаете об этом думать. Однако все должно куда-то деваться, этому учил нас еще М.В. Ломоносов. В коллектор сбрасывают свои стоки и промпред- приятия, туда идут и смывы с улиц, и все остальное, что выбрасывает город. Эта река впадает в очистные сооружения, где ее фильтруют, отделяют посторонние объекты (трупы собак и кошек, it иногда и людей, древесные остатки и бумажный мусор, денежные купюры и документы, мало ли что еще может выбросить юрод). После этого воду насыщают воздухом, подогревают и отдают на съедение родственникам тех бактерий, которые производили компост на питерском заводе. В этом процессе разрушаются клетки бактерий, образующих этот ил, что и позволяет сделать из него топливо. По нашим и американским данным, отличительной особенностью содоворегенерационных котлов (СРК), а именно их и предлагают для утилизации ИАИ и других опасных веществ, являются крайне низкие выбросы диоксинов. Причина такой «чистоты» станет понятна. СРК — это высокая башня высотой в 10-20 и даже 30 м; соответственно газы находятся в ней 10-20 и даже 30 секунд (а надо, как вы помните, только 2 секунды), температура не ниже 1100 °С (по нормам Европейского Союза необходимо не ниже 850 °С). Но — и это самое главное — в СРК крайне жесткие щелочные условия. Атмосфера внутри — это расплавленная и диссоциированная щелочь, то есть неминуемое расщепление любых органических веществ и связывание хлора, если он появляется в любом виде. Шведы и американцы заинтересовались этой системой уничтожения илов, мы — нет. В любом случае ИАИ надо уничтожать, делать это надо и на старых производствах. Так, за 30 лет преступной работы Байкальского целлюлозно-бумажного комбината накоплено 10 млн м3 таких илов, и когда комбинат остановят (я надеюсь, что это произойдет), то встанет вопрос, что с этими илами делать. К сожалению, территорий, которые необходимо рекультивировать, в России немало.

Замечание. Вы, очевидно, обратили внимание, что я, вопреки своему обыкновению, нередко упоминал здесь названия разных, известных мне лично и не известных мне фирм. Я сделал это сознательно. Если в главе о МСЗ можно было бы упомянуть только немецкую фирму, которая разработала дожигатель для диоксинов (фирма Katalysatorenwerke Huls GmbH, см. Modren Power Syst., 1996, 9, 23), то здесь я бы хотел назвать их еще больше, чем назвал, чтобы стало совсем ясно, что дело не в отсутствии решений, а в нежелании решать. Мусорного кризиса нет и не было.

Рассмотрим теперь несколько новых процессов, пригодных для решения «проблемы ТБО». Главная и основная черта почти всех, назовем это –заявок на технологию, состоит в том, что они не реализованы и практически не имеют шансов на реализацию. Так устроена наша жизнь– увы. Среди них есть весьма остроумные и оригинальные, но и у них нет перспектив. Поэтому я расскажу только о нескольких из них.

Проект Института проблем химической физики (ИПХФ) в Черноголовке. Эта технология связана с термическим разрушением отходов с помощью пиролиза. Он сходен с другими пиролитическими процессами, но, благодаря специальной организации пиролиза, выбросы диоксинов резко снижаются. Его отличие от многих декларируемых в печати проектов состоит в том, что уже построено несколько установок под Москвой и «настоящий» МСЗ в Финляндии.

На действующем заводе измеряли выбросы диоксинов, которые оказались ниже норм НЕС. За счет чего достигается такая чистота выбросов? По предположениям авторов, это связано с новой организацией теплового процесса, который они назвали «сверх- адиабатическим». Метод «сверхадиабатического сжигания» позволяет, по мнению авторов, использовать любые смеси, содержащие углерод. Хорошим примером служит утилизация не просто «плохих» углей, но «углесодержащих отходов», которые накапливаются в отвалах в сотнях миллионов тонн. Энергетический потенциал «углесодержащих отходов» оценивается более чем в 2 млрд тонн условного топлива.

Вместо угля можно вводить и твердые бытовые отходы (ТБО), что и было осуществлено на заводе в Финляндии. Одним из преимуществ этого метода является резкое снижение мощности очистительных устройств, так как отпадает необходимость очищать весь поток дыма, а надо очищать только энергетический газ, объем которого существенно меньше.

Если вы определите «мусор» как «смесь различных ценных веществ и компонентов», то вам в голову не придет, что такое богатство можно сжигать, закапывать в землю или топить в море.

Абсолютно все части этой смеси можно либо употребить снова («рецикл»), либо использовать для получения новых вещей («утилизация»), либо вернуть обратно в природу («компостирование»), И начать надо с самого трудного: изменить свое отношение к предмету нашего обсуждения, к «мусору», отходам. Постарайтесь всегда помнить и повторять про себя: это не мусор, а неиссякаемый источник ценного сырья.

Тогда мы сможем под совершенно другим углом рассмотреть проблему «мусорного кризиса». Мы увидим, что его нет и не было никогда, а было наше наплевательское отношение к природе, за что мы и можем вскоре поплатиться. И вклад проблемы отходов в эту катастрофу будет весомым.

СОСТАВ МУСОРА. Поскольку мусор, твердые бытовые отходы (ТБО), — это топливо для мусоросжигательных заводов (МСЗ), то надо иметь представление о его составе, химических свойствах, теплотворной способности, золообразовании и других технологических и теплофизических характеристиках.

Вы не поверите, но во многих проектах МСЗ об этом вообще не говорится. Но если вы согласитесь, что фирма-проектант вообще и не собирается строить МСЗ, а только хочет получить деньги на его проектирование, то такое невнимание вполне понятно.

Здесь и дальше я буду использовать материалы из очень информативной брошюры «Что нужно знать о твердых бытовых отходах?» (Н.И. Игнатович, Н.Г. Рыбальский. Информационносправочный бюллетень «Экологический вестник России». М., 1995).

Достать ее нетрудно, а если вы столкнулись с проблемой мусора, то сделать это просто необходимо. В ней, помимо всего прочего, приводится много нужных таблиц из другой, но уже не столь доступной книги: «Санитарная очистка и уборка населеных мест» (Под ред. А.Н. Мирного. М.: Стройиздат, 1990).

Эти таблицы можно долго обсуждать, но для нашего дальнейшего рассмотрения проблемы мусоросжигания обратим внимание только на две строки. Первая– бумага и картон: в США 40%, у нас 20-36%, то есть горючего материала у нас существенно меньше. И вторая — пищевые отходы: у нас 20-38%, а в США только 7,4%.

Очевидно, что сжигать наш мусор намного труднее. Из этой таблицы следует, что горючих фракций (бумага, пластик, текстиль и пр.) по весу примерно столько же, сколько и пищевых отходов. Это относится к России и не относится к США.

Опасный путь снижения объема вывозимых отходов. Недавние измерения содержания диоксинов в копоти в отводящих трубах печей и в самих отходящих газах в Москве и в Кемерово показали, что такие печи выбрасывают огромное количество диоксинов и полиароматических углеводородов (ПАУ) — сильных канцерогенов. В аналогичной ситуации в Великобритании было закрыто 1200 сжигателей при больницах. Больницы тоже не хотели вывозить свой опасный мусор и сжигали его в примитивных печах.

Англичане построили несколько крупных региональных сжигателей, куда и обязали сдавать все медицинские отходы. Я был на одном таком совершенно новом сжигателе около Глазго. Он стоит совсем близко от жилых домов — инженеры, которые нас водили, утверждают (как это знакомо!), что никаких выбросов из трубы не должно быть.

Завод красивый, герметичные пластиковые контейнеры, привезенные из больниц и госпиталей, подаются в печь, и можно посмотреть, как все это исчезает: диоксины и ПХБ глазом не увидишь.

Конечно, такое решение — паллиатив, но все-таки за крупным сжигателем можно установить контроль, а за тысячами печей, мало чем отличающихся от простого костра, уследить невозможно.

Это «отходы производства». Но важнее сократить «отходы потребления», то есть, в первую очередь, количество упаковочных материалов. В упомянутой брошюре приводятся такие данные: около 30% отходов по весу и 50% по объему составляют различные упаковочные материалы; 13% веса и 30% объема упаковочных материалов составляет пластик; в настоящий момент абсолютное количество пластиковых отходов в развитых странах удваивается каждые десять лет. Именно в этой области разворачиваются нешуточные баталии между «зелеными» и производителями упаковки.

Отходы как вторичное сырье для производства товаров и энергии

Охрана окружающей среды является одной из самых острых и актуальных проблем. В современных условиях, когда человек все активнее вмешивается в природные процессы, все большую тревогу вызывает загрязнение атмосферного воздуха, рек, озер, морей, почвы [1]. То, как мы передвигаемся, что покупаем, как наводим порядок, чем занимаемся, — влияет на окружающую нас среду. Мы тратим энергию – сырьевые ресурсы истощаются.

Одновременно мы выбрасываем токсичные отбросы в атмосферу и водные пространства, которые за короткое время уничтожают обширные территории и являются ядовитыми для живых организмов. Также отходы, отправленные на свалку, попадают в окружающую среду, в грунтовые и поверхностные слои воды, а также в атмосферу. С другой стороны, теряется много полезного сырья. Разумно употребляя отходы как вторичное сырье для переработки и производства новых товаров при правильной организации их сбора, мы сэкономим энергию и природные ресурсы, а также сохраним окружающую нас среду [5].

Отходы – это вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции. Избежать всех отходов мы не можем [6]. Рекомендуется грамотно использовать систему управления отходами (сбор, транспортировка, переработка, вторичное использование и контроль всего процесса).

Главными методами управления отходами является вторичное использование различных предметов, ремонт поврежденного оборудования, изготовление изделий многократного использования (например, тряпичные пакеты для продуктов взамен полиэтиленовых), пропаганда многоразовых предметов обихода (например, одноразовые столовые приборы), очищение от пищевых остатков банок, пакетов и т. д. и разработка изделий, требующих для их изготовления меньше сырьевого материала (например, использование более легких банок для напитков).

Определение вторичного сырья регламентируется ГОСТом 25916-83 «Ресурсы материальные вторичные. Термины и определения» [4]. В соответствии с этим ГОСТом под вторичным сырьем понимаются «вторичные материальные ресурсы, которые в настоящее время могут повторно использоваться в народном хозяйстве».

Виды вторичного сырья

• Макулатура – бумага, картон, газеты, текстиль, тетрапак
• Стекло – стеклотара, стеклобой
• Металлолом – черный, цветной, драгоценный
• Химикаты – кислоты, щелочи, органика
• Нефтепродукты – масла, битум, асфальт
• Электроника – изделия, платы, аккумуляторы, ртутные лампы, провод
• Пластмассы – ПЭТ, ПВХ, ПВД, ПНД
• Резина – шины, резина
• Биологические – пищевые отходы, жиры, ассенизация
• Древесина – сучья, стружка, листья
• Строительные – кирпич, бетон
• Сточные воды

Наиболее распространена переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Для каждого типа сырья есть соответствующая технология переработки. Для разделения отходов на различные материалы используются различные виды сепарации, например, для извлечения металла — магнитная.

Строго говоря, вторичным сырьем отходы являются лишь в том случае, если их можно использовать либо взамен первичного сырья, либо как принципиально новый вид сырья без существенной их обработки и подготовки к применению (чистки, мойки, сушки и др. аналогичных подготовительных операций).

Но тогда одни и те же отходы в одних случаях должны выступать в качестве вторичного сырья, в других – только в форме исходного продукта или материала для производства вторичного сырья. Например, для одних целей изношенные шины, могут быть применены без предварительной подготовки – скажем, для использования в качестве печного топлива в цементных печах, в других – необходимо их измельчение в крошку и получение из нее регенерата, в частности, для применения в производстве резинотехнических изделий. Куски текстильных тканей могут быть использованы в одних случаях без подготовки, в других – требуется их предварительное разволокнение с последующим изготовлением из них новых текстильных материалов. Вышедшая из употребления радиоэлектронная аппаратура и продукция электротехнической промышленности подвергается предварительной разборке с выделением черных и цветных металлов, деревянных и полимерных фрагментов [4].

Переработка мусора

В бытовом мусоре содержится много ценных веществ: органические соединения, годные для удобрения, бумага и картон, стекло, пластмасса, кожа, древесина, металлы. Поэтому разрабатываются проекты и строятся специальные заводы по переработки мусора. Они более безопасны для окружающей среды и одновременно более экономичны, чем мусоросжигательные установки. Сократить накопление отходов позволяет многоразовое использование стеклянный бутылок, сбор пластмассовых бутылок, и полиэтиленовых пакетов для переплавки и т.д.

В процессе заготовки леса и изготовления изделий из нее остается существенное число отходов. Около 20 процентов древесины попадает в отходы только в процессе заготовки. Отходами заготовки древесины считаются корневища, сучья, кора и хвоя деревьев. В отходы идет и древесина, не годная по различным причинам для строительной, мебельной и иных отраслей. Нередко, эта древесина идет на дрова. Дрова березовые, ольховые или сосновые крайне востребованы жителями сел и деревень без центрального отопления, обладателями загородных домов и дач. При изготовлении доски и бруса в отходы уходит еще 40 процентов древесины. От производства досок и бруса остаются горбыли, концы досок, рейки и опилки древесные. В производстве мебели число отходов также значительно, и может составлять более 60 процентов.

При разумном использовании древесины все указанные виды отходов не утилизируются, а идут в качестве сырья для производства товаров и материалов. К примеру, из отходов древесины делается щепа технологическая – сырье для целлюлозы и древесных плит. Производство щепы из отходов помогает сэкономить ресурсы деловой древесины, и чрезвычайно выгодно для деревообрабатывающих предприятий. Опилки древесные используются для изготовления стройматериалов: древесных плит, опилкобетона и деревобетона. Из опилок налаживают производство пеллетов, которые используются для отопления. Обрезки досок могут быть использованы для производства ящиков, простой мебели и предметов обихода. Отходы лесозаготовки и деревообработки – это ценное сырье для изготовления различных товаров. Во многих заготовительных комплексах организована их переработка, или, по крайней мере, продажа: опилки, горбыли и обрезки становятся стройматериалами, упаковочной тарой, целлюлозой. Применяются даже такие отходы, как древесная кора и хвоя.

Особо выгодна переработка цветных металлов (меди, алюминия, олова), распространённых технических сплавов (победит) и некоторых черных металлов (чугун).

Пластик – очень востребованное сырье в современной промышленности. Это дорогое сырье, которое изготавливается из нефтепродуктов. Его утилизация в природе естественным путем практически невозможна. Неорганические продукты могут десятки лет находиться в живой природе без изменений. Поэтому его утилизация крайне важна. Во всем мире переработка пластика является очень доходным бизнесом. Например, в Германии, как у одного из лидеров по переработке пластика, люди сортируют мусор на конвейере по переработке пластика, люди сортируют мусор на конвейере.

Во многих странах Европы на мусоросборных площадках спальных районов, помимо контейнеров для сбора металла, пластика, бумаги и стекла, появились контейнеры для сбора использованной одежды, обуви.

Они поступают в сортировочный центр. Здесь происходит отбор одежды, которая ещё может быть пригодна для использования, она впоследствии поступает в благотворительные ассоциации для малоимущих, церкви и красный крест. Непригодная одежда проходит тщательный отбор: отделяются все металлические и пластмассовые детали (пуговицы, змейки, кнопки и пр.), затем разделяют по типу ткани (хлопок, лен, полиэстер и т. д.). Например, джинсовая ткань поступает на заводы по производству бумаги, где ткань измельчается и отмачивается, после этого процесс производства идентичен целлюлозному [6].

Обувь подвергается похожему процессу сортировки: подошва отделяется от верха, компоненты сортируются по типу материала, после чего поступают на предприятия по переработке резины, пластмассы и т. д. В этом своего успеха достигла инновационная компания спортивной одежды NIKE, в магазинах которой в США можно получить скидку, оставив свои сношенные кроссовки.

Органические по своей природе отходы (отходы растительного или пищевого происхождения, макулатура) возможно перерабатывать посредством биологического компостирования и перегнивания. Получающееся в результате органическое вещество в дальнейшем используется в садоводстве и сельском хозяйстве как перегной или компост. Кроме того, выделяющийся в процессе перегнивания газ (например, метан) накапливается и затем используется для выработки электричества.

Энергосодержащие отходы можно использовать сразу без какой-либо переработки в качестве топлива для двигателей или, переработав их, в виде любого другого вида топлива.

Обработка отходов посредством использования высоких температур позволяет использовать отходы как источник топлива как для приготовления пищи и отопления помещений, так и для обеспечения работы котлов, с помощью которых вырабатывается пар и электроэнергия для турбин.

Пиролиз и газификация — две формы переработки отходов при высокой температуре с ограниченным доступом кислорода. Эти процессы происходят в герметичной ёмкости под высоким давлением. В процессе пиролиза твердых отходов получают твердые, жидкие и газообразные вещества. При сжигании полученных жидких и газообразных веществ можно вырабатывать энергию, а при их переработке получать другие необходимые материалы. При дальнейшем очищении твердого остатка (кокса) получают такие вещества, как активированный уголь. Обычную и плазменно-дуговую газификацию используют для прямой переработки органических веществ в синтетический газ, в состав которого входят моноксид углерода и гидроген. При сжигании газа вырабатывают электричество и пар.

Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать вывод, что вторичная переработка отходов имеет важное значение. Во-первых, ресурсы многих материалов на Земле ограничены и не могут быть восполнены в сроки, сопоставимые со временем существования человеческой цивилизации. Во-вторых, попав в окружающую среду, материалы обычно становятся загрязнителями. В-третьих, отходы и закончившие свой жизненный цикл изделия часто (но не всегда) являются более дешевым источником многих веществ и материалов, чем источники природные.

1. Е.А. Криксунов Экология: 9 класс; учеб. для общеобразоват. учеб. заведений //М.:Дрофа,1995. 240с
2. Журнал «Рециклинг отходов»
4. Отходы.Ру
4. Внешкольная экология

Основные методы переработки твердых промышленных и бытовых отходов

Особого внимания заслуживает проблема утилизации полимерных бытовых отходов, так как этот материал в большинстве своем не подвержен саморазложению, а при сжигании выделяет крайне ядовитые вещества. Полимеры составляют порядка 10% с прогрессирующим ростом до 20% от общей массы коммунальных отходов страны.

1. Не требует постоянных и крупных капиталовложений.

2. Места складирования отходов могут не обновляться десятилетиями большого количества ТБО или промышленных

3. Позволяют единовременно избавиться от отходов

4. Результаты разрушительного влияния свалок на природу не видны сразу.

1. Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния свалок, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.

2. Под всё разрастающиеся свалки, уходят новые огромные территории. Количество свалок непрерывно увеличивается.

3. Разлагающиеся на свалках ТБО и промышленные отходы проникают в почву, тем самым, заражая её.

Ядовитые испарения загрязняют воздух

Попадающие в водоемы остатки ТБО губительно сказываются на состоянии воды, вредят флоре и фауне этих водоёмов. Все эти последствия негативно влияют на здоровье человека, нарушают обменные процессы в природе

4. Последствия разрушительного влияния свалок на природу могут оказаться необратимыми в будущем. Захоронение отходов Достоинства

1.Позволяет забыть о проблеме утилизации отходов. Создаётся видимость — если закопать ТБО, то они исчезнут

2. Не требуются новые огромные территории

3. Не требует постоянных и крупных капиталовложений.

1. Находящиеся в почве отходы отравляют её, попадая через подземные воды в водоёмы, представляют огромную опасность для человека и животных.

2. Подземные свалки не заметны, на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Более того, с поверхности почв над свалками часто испаряются едкие токсичные вещества.

3. Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния захоронений отходов, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО. Сливание отходов в водоёмы Достоинства

1. Не требует крупных единовременных капиталовложений во много раз превысят расходы на строительство заводов по переработке и утилизации ТБО.

2. Слитые отходы быстро распространяются по поверхности воды, быстро оседают на дно, растворяются, создавая видимость чистоты рыб, для использования в промышленности.

3.При блокировке мест слива отходов, ядовитые вещества распространяются не сразу и не заметно.

1.Затраты на очистку воды, фильтрацию; ущерб рыболовецкой промышленности, водному транспорту

2.По поверхности воды, по дну водоёмов продукты разложения отходов распространяются на огромные расстояния, отравляя акваторию, делая её непригодной для жизни. Растворенные в воде едкие, а порой и токсичные отходы крайне опасны для животных и человека.

3. Блокировка мест слива отходов внушает людям спокойствие, притупляет бдительность, это приводит к тому, что распространению ядовитых веществ никто не препятствует, Сжигание мусора Достоинства

1. Позволяет единовременно избавиться от большого отходов по мере их поступления. Способствуют образованию озоновых дыр.

2. Удобно в больших городах и на крупных предприятиях, так как позволяет избавляться от количества мусора.

1. Ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу с дымом, провоцируют тяжелые заболевания у людей,

2. Из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу над городами и предприятиями образуются плотные дымовые завесы.

3. После сжигания отходов остаётся ядовитый пепел, способов. Утилизировать одним из выше перечисленных который, впоследствии, тоже приходиться

Указанные выше сравнительные таблицы убедительно показывают, что все существующие сейчас и широко используемые в нашей стране способы утилизации имеют огромное количество недостатков. Единственным, относительно экологически чистым, способом борьбы с ТБО и промышленными отходами, на сегодняшний день, является переработка отходов. Необходимо создавать заводы по переработке бытового мусора вокруг больших городов, если не сделать это своевременно, то скоро вся наша планета превратиться в свалку.

Более того, переработка отходов позволяет сэкономить природные ресурсы и огромные средства.

Главное, что препятствует широкому распространению БМЗ и других станций по переработке отходов в России, — это отсутствие достаточного количества инвестиций.

Решение проблемы переработки ТП и БО приобретает за последние годы первостепенное значение.

Сложность решения всех этих проблем утилизации твердых промышленных и бытовых отходов (ТП и БО) объясняется отсутствием их четкой научно-обоснованной классификации, необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием экономической обоснованности каждого конкретного решения.

ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

В практике рекуперации твердых отходов промышленности ис­пользуют способы обогащения перерабатываемых материалов: гра­витационные, магнитные, электрические, флотационные и специ­альные. Многие процессы утилизации твердых отходов основаны на использовании способа выщелачивания (экстрагирования), раство­рения и кристаллизации перерабатываемых материалов.

При утилизации и переработке твердых отходов применяют раз­личные способы термической обработки исходных твердых материа­лов и полученных продуктов: пиролиз, переплав, обжиг и огневое обезвреживание (сжигание) многих видов твердых отходов на орга­нической основе.

Механическая переработка твердых отходов

Многообразие видов твердых отходов, значительное различие со­става одноименных отходов усложняет задачи их утилизации. В то же время различные технологии рекуперации твердых отходов в своей основе базируются на методах, совокупность которых обеспечивает возможность утилизации вторичных материальных ресурсов или их переработки в целевые продукты.

Наиболее рациональным способом защиты литосферы от отходов производства и быта является освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов.

Для переработки твердых отходов применяются такие процессы, как дробление и измельчение, классификация и сортировка, обога­щение в тяжелых средах, отсадка, магнитная и электрическая сепара­ция, сушка и грануляция, термохимический обжиг, экстракция и др.

Интенсивность и эффективность большинства химических и биохимических процессов возрастает с уменьшением размеров кус­ков перерабатываемых материалов. В связи с этим технологическим операциям переработки твердых отходов обычно предшествуют опе­рации уменьшения размеров их кусков.

Для тех промышленных отходов, утилизация которых не связана с необходимостью проведения фазовых превращений или воздействия химических реагентов, но которые не могут быть использованы непо­средственно, применяют два вида механической обработки: измель­чение и компактирование (прессование). Это в равной степени отно­сится к отходам как органического, так и неорганического происхож­дения. После измельчения, за которым может следовать фракциони­рование, отходы превращаются в продукты, готовые для дальнейшего использования. Твердый материал можно разрушить и измельчить до частиц желаемого размера раздавливанием, раскалыванием, разла­мыванием, резанием, распиливанием, истиранием и различными комбинациями этих способов.

Измельчение. Измельчением называется процесс многократного разрушения твердого тела под действием внешних нагрузок, превы­шающих силы молекулярного притяжения в измельчаемом теле. Процесс измельчения сопровождается многократным увеличением удельной поверхности измельчаемого материала, что позволяет резко интенсифицировать химические и массообменные процессы, ско­рость которых определяется площадью межфазного взаимодействия.

Процессы измельчения широко распространены в технологии ре­куперации твердых отходов при переработке отвалов полезных иско­паемых, вышедших из строя строительных конструкций и изделий, некоторых видов смешанного лома изделий из черных и цветных ме­таллов, топливных и металлургических шлаков, отходов углеобога­щения, некоторых производственных шламов и отходов пластмасс, пиритных огарков и ряда других вторичных материальных ресурсов.

Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения i – отношением среднего размера исходных твердых отходов d_H до из­мельчения к среднему размеру материала после измельчения d_K:

(17.1)

Поскольку исходный и измельченный материал имеют полидисперсный состав, для их оценки используют различные характеристи­ки: наибольший d_max и наименьший d_min диаметры частиц; размах варьирования R = d_max/d_min; средний диаметр частиц d_cp; грануломет­рический (дисперсный) состав, характеризующий долю или процент массы частиц каждого класса крупности; удельная поверхность час­тиц S.

Частицы твердого материала имеют неправильную форму, по­этому под их размером понимают диаметр шара, эквивалентного по объему:

(17.2)

или по удельной поверхности

(17.3)

где V – объем частицы; S = S_пол/V – удельная поверхность частицы; S_пол – полная поверхность частицы.

В полидисперсном сыпучем материале для описания его грануло­метрического состава используются распределительные функции D(х) и R(x), равные отношению массы частиц, размер которых соот­ветственно меньше и больше d, к общей их массе. При этом справед­ливо равенство

(17.4)

Среди различных законов, описывающих аналитически функции распределения частиц сыпучего материала по тому или иному при­знаку, наиболее распространены законы Розина-Рамлера

(17.5)

(17.6)

где х_е – диаметр частиц, при котором масса частиц крупнее х_е состав­ляет 36,8 %, а меньше – 63,2 %; n – параметр, характеризующий од­нородность материала по размерам; fix) – частота значений х; N – общее число наблюдений х; – средний диаметр частиц в пробе; σ – среднеквадратическое (стандартное) отклонение значений х от х.

Степень неравномерности гранулометрического состава характе­ризуют коэффициентом вариации

В зависимости от крупности исходного и измельченного твердого материала различают процессы дробления и помола. Под дроблением понимается процесс уменьшения крупности, в результате которого максимальный размер куска в измельченном материале равен или бо­лее 5 мм. Под помолом понимается процесс уменьшения крупности, в результате которого максимальный размер зерна в измельченном материале менее 5 мм. Эти процессы в зависимости от размера кусков исходного материала и конечной крупности получаемого материала условно разделены на несколько классов (табл. 17.1).

Таблица 17.1. Классы измельчения

Степень измельчения при крупном измельчении составляет i = 3. 8, для мелкого и тонкого измельчения – до i = 100. Дробление твердых материалов обычно осуществляют сухим способом, а тонкое измельчение – мокрым способом, что исключает пылеобразование.

Основными способами измельчения являются удар, раздавлива­ние, истирание, раскатывание, резание.

При ударе (рис. 17, а, б) под действием динамических нагрузок в материале возникают динамические напряжения, приводящие к его разрушению. Различают свободный и стесненный удары. При стес­ненном ударе материал разрушается между двумя рабочими органами измельчителя, при свободном – в результате столкновения с рабо­чим органом или другим измельчаемым телом.

При раздавливании (рис. 17.1, в) под действием статической на­грузки определяющими являются напряжения сжатия.

При истирании (рис. 17.1, г) разрушение происходит от напряже­ний сдвига. Истирание в комбинации с раздавливанием – один из наиболее экономичных способов измельчения.

Рис. 17.1. Способы измельчения твердых тел: а – стесненный удар; б – свободный удар; в – раздавливание; г – истирание; д – раскалывание; е – резание; р – нагрузка; ν – скорость

При раскалывании (рис. 17.1, д) в материале возникают изгибаю­щие напряжения.

Резание сопровождается появлением в материале напряжений сдвига.

Работа А, затраченная при измельчении на разрушение исходного материала, прямо пропорциональна вновь образованной поверхно­сти S:

(17.7)

где k₁ – коэффициент пропорциональности; ΔS – приращение по­верхности.

Работа внутренних сил упругости при отсутствии потерь равна ра­боте внешних сил, вызвавших упругую деформацию тела:

(17.8)

где σ – напряжение, возникающее при деформации; V – объем де­формированного тела; Е – модуль упругости (модуль Юнга). Работа измельчения одного куска размером D равна

(17.9)

где k₂ – коэффициент пропорциональности.

В обобщенном виде работа, затрачиваемая на деформацию разру­шаемых кусков и образование новых поверхностей, равна

(17.10)

где γ, σ – коэффициенты пропорциональности; ΔV – деформиро­ванный объем; ΔS – вновь образованная поверхность.

В чистом виде работа при дроблении пропорциональна средне­геометрическому между объемом V и вновь обнаженной (образован­ной) поверхностью S:

(17.11)

где k_Б – коэффициент Бонда.

Для дробления и помола твердых отходов на минеральной основе применяют машины, в которых используют способы измельчения, основанные на раздавливании, раскалывании, разламывании, исти­рании и ударе. Измельчение твердых отходов на органической основе осуществляют в машинах, принцип работы которых основан на рас­пиливании, резании и ударе.

Помимо дробления механическими средствами применяют спе­циальные способы, основанные на различных физических явлениях, в частности разрушение материалов с помощью электрогидравлического эффекта, сжатой средой, декриптацией и др.

Электрогидравлический эффект основан на использовании высо­ковольтного разряда в жидкости. Значительная тепловая мощность, выделяемая при разряде, приводит к нагреву вещества до десятков тысяч градусов, его испарению и ионизации. Продукты разряда ведут себя подобно газообразным продуктам взрыва, что вызывает появле­ние сверхвысоких гидравлических ударных волн, кавитацию, ультра­звуковое излучение, резонансные эффекты, разрушающие материал. Источниками электрического разряда служат генераторы импульсов тока с емкостными накопителями энергии.

В настоящее время электрогидравлический эффект применяют в металлообработке (формование трубчатых и полых изделий, деталей из малопластичных материалов), горном деле (бурение, дробление и помол), сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в процессах химической технологии, в алмазодобывающей и других отраслях про­мышленности.

Разрушение сжатой средой (взрывом) состоит в создании избыточ­ного давления в кусках дробимого материала, последующей их вы­держке под ним и его резком сбросе. Взрывной способ используют для разрушения таких материалов, как уголь, асбест, руда, древесина.

При высоком давлении газообразная среда (пар, воздух) проника­ет в поры и трещины куска, уже на этой стадии разупрочняя материал за счет адсорбционных процессов в порах, трещинах, плоскостях сра­стания минералов и образования микротрещин в более слабых участ­ках. При последующем резком сбросе давления газ, расширяясь, раз­рушает материал.

Один из недостатков, возникающих при измельчении вязких, уп­ругих и вязкоупругих материалов (резина, некоторые виды термопла­стов и др.), заключается в том, что при комнатной температуре энер­гозатраты на их переработку очень велики, хотя непосредственно на измельчение расходуется не более 1 % энергии, основная же ее часть преобразуется в теплоту. Поэтому в последние 15. 20 лет все большее применение находит техника криогенного измельчения, которая позво­ляет охлаждать материал ниже температуры хрупкости. Как правило, в качестве охлаждающего агента используют жидкий азот, имеющий температуру – 196°С, что ниже температуры хрупкости большинства полимерных материалов.

При таком способе дробления резко возрастает степень измельче­ния, повышается производительность процесса, снижаются удель­ные энергозатраты, предотвращается окисление продукта.

Грохочение. При дроблении твердых отходов степень измельче­ния материалов различна. Она зависит от твердости, хрупкости и пер­воначальной формы куска. После каждой стадии дробления часть ма­териала может оказаться мельче заданного размера и будет лишней нагрузкой для очередной дробильной машины, поэтому перед дроб­лением и между остальными его стадиями материал сортируют по размерам на классы, применяя для этого просеивающие аппараты.

Для разделения кусковых и сыпучих материалов на фракции при­меняют различные способы: просеивание или грохочение; разделе­ние под действием гравитационно-инерционных сил; разделение под действием гравитационно-центробежных сил.

Грохочение представляет собой процесс разделения на классы по крупности различных по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях. Разделение на фракции осуществляется путем использования различных конструкций сит, решеток и грохотов.

Во втором и третьем случаях разделение измельченных продуктов на классы или выделение целевого продукта осуществляется методом раздельного высаживания частиц из несущей среды под действием гравитационно-инерционных или гравитационно-центробежных сил. В качестве несущей среды при сухом измельчении чаще всего применяют воздух, реже дымовые или инертные газы, а при мок­ром – воду.

Работа грохота характеризуется коэффициентом эффективности, представляющим отношение массы отделенного нижнего класса к его массе в исходном материале, поступившем на грохот. Материал, не прошедший через отверстия грохота, называют верхним классом (надрешетным продуктом) и обозначают знаком “плюс”. Соответст­венно материал, прошедший через отверстия грохота, называют ниж­ним классом (подрешетным продуктом, просевом) и обозначают зна­ком минус. Грохочение обычно применяют для разделения продук­тов крупностью 1 мм и более, хотя есть случаи его использования для выделения более тонких классов (до 0,06 мм).

Оно малопригодно для тонких (измельченных) материалов, так как они агрегируют (комкуются), снижая коэффициент эффективно­сти грохота, легко распыливаются. Эти материалы разделяют по крупности в воздушной (воздушная сепарация) или в водной (гидрав­лическая классификация) средах с использованием соответствующих аппаратов.

Гидравлическая классификация получила весьма широкое рас­пространение в обогащении руд черных и цветных металлов, в хими­ческой промышленности. Как и воздушные сепараторы, гидравличе­ские классификаторы по характеру действующих сил разделяют на гравитационные и центробежные.

Прессование и компактированне отходов. Механическое прессова­ние и компактированне твердых отходов (промышленных и бытовых, органических и неорганических) – один из основных методов уменьшения их объема с целью более рационального использования автомобильного и железнодорожного транспорта, перевозящего от­ходы к местам их утилизации и складирования.

Процессы предварительного уплотнения с целью повышения производительности стадии измельчения иногда необходимо приме­нять для тех отходов, которые обладают низкой насыпной плотно­стью (например, отходы пенопластов, пленочные обрезки и т.д.). Прессование при высоких давлениях – один из способов улучшения условий эксплуатации полигонов (свалок). Уплотненные отходы дают меньшее количество фильтрата и газовых выбросов, при этом снижается вероятность возникновения пожаров, эффективнее ис­пользуется земельная площадь полигона.

СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИ/ПЕРЕРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ

1. Сжигание (наиболее распространено).

2. Переработка червями (вермикоспотирование)

3 . Переработка насекомыми и их личинками.

Сжигание – наиболее простой и быстрый способ утилизации. Его минусы заключаются в том, что испорченные продукты просто уничтожаются, а не перерабатываются в другую полезную продукцию. При этом атмосфера все равно загрязняется вредными веществами, образующимися в результате сжигания отходов.

Вермикомпостирование – переработка органических отходов червями.

В результате подобной переработки из массы отходов получается 40% биомассы червей на корм животным (скармливаются либо в живом виде, либо высушиваются в муку) и 50-60% очень ценного биологического удобрения биогумуса – копролита. Это удобрение по эффективности в сельском хозяйстве, практически, не имеет равных по повышению урожайности сельскохозяйственных культур, является самым эффективным средством восстановления естественного плодородия почв, не имеет противопоказаний по применению. При его значительном применении отпадает необходимость в инсектицидах и гербицидах.

С помощью червей можно перерабатывать различные виды навозов, птичий помет, любые отходы пищевых производств, которые имеют растительное происхождение.

Глубина переработки отходов 100%.

Переработка насекомыми и их личинками. С помощью этого способа успешно перерабатываются любые пищевые и иные отходы животного происхождения – мясо, рыба, мясные деликатесы, молочная продукция, птичий помет, навозы, отходы производства спирта.

В результате переработки из массы отходов производятся следующие продукты – биомасса личинок насекомых (20-40%) и уникальное биологическое удобрение (50-60%).

Личиночная биомасса в живом и высушенном виде является прекрасным кормом для животных и птиц. При применении подобных кормов существенно увеличиваются привесы, сохранность поголовья, животные и птицы меньше болеют, сокращаются затраты на лекарства и традиционные корма, многократно возрастает качество конечной продукции.

Мука из личинок насекомых также используется для производства лекарств от рака, герпеса, иммуноукрепляющих препаратов, средств для борьбы с лишним весом, используется в косметологии и спортивном питании.

Важнейшим преимуществом этой технологии является то, что субстрат (биоудобрение), после культивирования личинок обладает мощным действием, подавляющим развитие галловой нематоды, которая наносит огромный ущерб овощеводству защищенного грунта. Биоудобрение, которое получается в результате переработки личинками мух различных отходов – это высокоценное вещество, обладающее не только высоким нематицидным действием, но и стимулирующее рост и развитие растений, что ускоряет созревание, например, огурцов на 9-12 дней и повышает их урожайность на 4-5 кг/м2.

Этот субстрат богат также другими биологически активными веществами, в частности витамином B12, содержание которого, в 250 paз выше, чем в исходном сырье.

Глубина переработки отходов 100%.

Компостирование – это экзотермический процесс биологического окисления, в котором органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного гумифицированного конечного продукта. Этот продукт представляет ценность для сельского хозяйства и как органическое удобрение, и как средство, улучшающее структуру почвы.

Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют от городского мусора, представляющего собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов, таких как навоз, отходы растениеводства, сырой активный ил и нечистоты. В процессе компостирования удовлетворяется в основном потребность в кислороде, органические вещества переходят в более стабильную форму, выделяются диоксид углерода и вода и возрастает температура. В естественных условиях процесс биодеградации протекает медленно, на поверхности земли, при температуре окружающей среды и в основном в анаэробных условиях. Естественный процесс разложения может быть ускорен, если перерабатываемый субстрат собрать в кучи, что позволит сохранить часть теплоты, выделяющейся при ферментации, и достигнуть более высокой скорости реакции. Этот ускоренный процесс и есть процесс компостирования.

Важными параметрами являются соотношение углерода и азота и мультидисперсность субстрата, необходимая для нормальной аэрации. Навоз, сырой активный ил и многие растительные отходы имеют низкое отношение углерода к азоту, высокую влажность и плохо поддаются аэрации. Их необходимо смешивать с твёрдым материалом, собирающим влагу, который обеспечит дополнительный углерод и нужную для аэрации структуру смеси.

В процессе компостирования принимает участие множество видов бактерий – более 2000 и не менее 50 видов грибов. Эти виды можно подразделить на группы по температурным интервалам, в которых каждая из них активна. Для психрофилов предпочтительна температура ниже 20 0 С, для мезофиллов – от 20 до 40 0 С и термофилов – свыше 40 0 С. Микроорганизмы, которые преобладают на последней стадии компостирования, являются, как правило, мезофилами.

Основные задачи, которые решает биотехнология в деле охраны окружающей среды, следующие:

1. Деградация органических и неорганических токсичных отходов.

2. Возобновление ресурсов для возврата в круговорот веществ углерода, азота, фосфора и серы, микроэлементов.

3. Получение ценных видов органического топлива.

4. Получение ценных кормов для животных, рыб и птиц.

5. Получение ценных органических удобрений

6. Получение ценного сырья для производства лекарственных препаратов, косметических средств, пищевых добавок из отходов.

Одно из наиболее важных направлений биотехнологии – обработка сточных вод, твёрдых выбросов, контроль за загрязнением окружающей среды и создание безотходных технологий.

Биотехнология – это новый путь человечества к спасению природы.

Основные методы переработки отходов

3. Основные методы переработки отходов

3.1 Сбор и промежуточное хранение отходов

Сбор отходов часто является наиболее дорогостоящим компонентом всего процесса утилизации и уничтожения отходов. Поэтому правильная организация сбора отходов может сэкономить значительные средства. Существующая в России система сбора ТБО должна оставаться стандартизованной с точки зрения экономичности. В то же время дополнительное планирование необходимо для того, чтобы решить новые проблемы (например, отходы коммерческих киосков, на сбор которых часто не хватает ресурсов). 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.

Во многих городах на базе полигонов ТБО и специальных автохозяйств созданы унитарные муниципальные предприятия по сбору и складированию ТБО. 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. Практически же значительные городские территории не имеют четкого статуса, реального хозяина и на них в первую очередь образуются несанкционированные свалок.

Получает дальнейшее развитие двухэтапный вывоз ТБО с использованием транспортных мусоровозов большой вместимости и съемных пресс – контейнеров.

Одним из основных способов удаления ТБО во всем мире остается захоронение в приповерхностной геологической среде.

Учитывая высокую химическую и санитарно-эпидемиологическую опасность неорганизованного складирования и хранения ТБО, перед выбором площадки для такого складирования необходимо тщательно рассмотреть ряд вопросов: особенности местности, рельеф местности, особенности геологического строения земных слоев предполагаемого места складирования и хранения ТБО, преобладающую розу ветров, особенности окружающего природного ландшафта.

Неудовлетворительная ситуация с использованием, обезвреживанием и размещением промышленных и бытовых отходов обусловлена рядом объективных причин. Прежде всего, это крайне недостаточное финансирование строительства установок по обезвреживанию и использованию отходов, объектов их размещения, а также реконструкции либо рекультивации существующих объектов размещения отходов, ликвидации несанкционированных мест их размещения.

Для высокоурбанизированных территорий (Московская, Санкт-Петербургская, Нижегородская, Челябинская агломерации и т.д.), независимо от наличия в них опасных с экологической точки зрения производств, серьезную проблему для окружающей среды представляет размещение полигонов складирования твердых бытовых отходов (ТБО) и иловых площадок осадка сточных вод от городских очистных сооружений, поскольку для строительства этих объектов используются пригородные зоны с ценными рекреационными и природоохранными ландшафтами.

В хранилищах, накопителях, складах, могильниках, полигонах, на свалках и других объектах находится 1691 млн. т токсичных отходов производства и потребления, из них 2,66 млн. т отходов I класса опасности, в том числе 4 тыс. т ртути, 4,8 тыс. т отходов гальванических производств, 11,4 тыс. т хлорорганики, 2,6 млн. т шестивалентного хрома и др.

В связи с недостаточным количеством полигонов для складирования и захоронения промышленных отходов широко распространена практика размещения промышленных отходов в местах неорганизованного складирования (несанкционированные свалки), что представляет особую опасность для окружающей среды. Объемы размещения токсичных отходов на несанкционированных свалках постоянно растут.

Основные требования к полигону ТБО:

Полигон для складирования и хранения ТБО ни в коем случае не должен заливаться паводковыми водами.

Полигон должен быть окружен солидными лесными массивами и направление преобладающей розы ветров должно быть таким, чтобы воздух с поверхности полигона не мог попасть на близлежащие населенные пункты.

Складирование и хранение ТБО должно производиться на подготовленное водонепроницаемое основание.

ТБО должны складироваться и распределяться по участку сравнительно тонким слоем и этот слой должен быть уплотнен так, чтобы не было разноса мелких и легких частиц.

Недопустимо попадание грунтовых вод на основание полигона ДПО.

Высота слоя закладки ТБО не должна превышать 2 м. Уплотненные ТБО должны покрываться промежуточным слоем, который бы препятствовал уносу ветром мелких и легких фракций ТБО.

ТБО должны складироваться, храниться и перемещаться на заранее спланированные участки (карты) по мере сепарации их и переработки.

Засыпка ТБО (с учетом расположения карт) и наличие запаса материала для покрывающего слоя.

Недопущение сжигания ТБО на территории полигона.

Орошение карт с хранимыми ТБО в периоды повышенной пожароопасности в засушливый летний период.

Не допускается совместное складирование и хранение ТБО с даже единичными трупами животных, а также токсичных, взрывоопасных промышленных отходов. За правильной эксплуатацией полигонов ТБО осуществляется постоянный контроль соответствующими санитарными эпидемиологическими центрами и комитетами по охране природы.

Старение химических материалов ТП и БО, содержащих мышьяк As, серу S, галогены (хлор Cl; бром Br), тяжелые металлы Cd, Pb, Cr, Sn, Ag, Au, Cu, Hg будет вызывать постепенное медленное, незаметное отравление почвы. Например, разбросанные и разбитые аккумуляторные батареи, содержащие PbSO4 также при старении разлагаясь отравляют в первую очередь почву и водоемы. Тяжелые металлы обладают канцерогенными и мутагенными свойствами.

Старение ТП и БО из веществ органического происхождения проявляется в протекании ряда процессов химического и биохимического характера.

Опасно старение ТП и БО из полимерных материалов синтетической химии, особенно тех, из которых могут образоваться канцерогенные вещества (т.е. вызывающие рак).

Вследствие различных химических реакций, а также микробиологической деятельности температура в различных местах тела свалки может колебаться от 50 до 100 градусов, вызывая самопроизвольное возгорание и поставляя в окружающую среду тысячекратные ПДК полиароматических углеводородов (ПАУ) – химических канцерогенов, занимающих ведущее место в возникновении раковых заболеваний. При воздействии света на водные растворы ароматики (при испарении после осадков, а также при горении пластмасс и органики) в обилии образуются соединения класса диоксинов. Диоксин – это самый сильный из известных в природе яд, мутаген, канцероген, тератоген, крайне устойчивый во внешней среде.

Атмосферные осадки помогают миграции химических элементов, их встрече друг с другом, контакту, а также проникновению в грунтовые воды. Опасно периодическое поступление химических веществ с поверхностным и подпочвенным стоком. Токсичные газовые выделения со свалки способны распространяться на большие расстояния главным образом в направлении превалирующих ветров, а также вступать в реакцию с выбросами окружающих промышленных объектов, усугубляя и без того напряженную экологическую обстановку. Неприятным побочным эффектом свалки для близлежащих домов могут быть нашествия крыс и тараканов, особенно устойчивых к химическим препаратам.

На полигонах отходы подвергаются интенсивному биохимическому разложению. В условиях захоронений, куда поступает практически 80 % общего потока отходов, быстро формируются анаэробные условия, в которых протекает биоконверсия органического вещества (ОВ) с участием метаногенного сообщества микроорганизмов. В результате этого процесса образуется биогаз или, так называемый, свалочный газ (СГ). Эмиссии свалочных газов (СГ), поступающие в природную среду формируют негативные эффекты как локального, так и глобального характера.

Размещено на реф.рф
При сжигании крайне важно учитывать, что в составе отходов присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью и летучестью: различные соединœения галогенов, азота͵ серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца и др.).

В промышленной практике в настоящее время существует два направления термической переработки ТБО, основанные на принудительном перемешивании и перемещении материала:

– слоевое сжигание на колосниковых решетках при температуре 900 …1000 о С;

– сжигание в кипящем слое при температуре 850 … 950 о С.

Сжигание в кипящем слое обладает рядом экологических и технологических преимуществ, но требует обязательно подготовки отходов к такому процессу, в связи с этим распространено значительно меньше.

Наиболее экологически приемлемым представляется использование отходов в качестве вторичных материальных ресурсов.Для реализации этого направления необходимы по меньшей мере два условия: во-первых, наличие достаточно полной и легко доступной информации по источникам и накоплению реализуемых отходов; во-вторых, выгодная экономическая конъюнктура.

Контрольные вопросы

1. Какие процессы оказывают влияние на плодородие почвы?

2. Что такое эрозия почвы? Причины и виды эрозии почвы.

3. Назовите основные загрязнители почвы.

4. Что такое отходы производства и потребления? Классы опасности отходов.

5. Что включает в себя понятие ʼʼобращение с отходамиʼʼ?

6. Как устанавливается норматив образования отходов и лимит на размещение отходов?

7. Назовите основные методы переработки отходов.

8. Дайте краткую характеристику метода компостирования.

9. На каких процессах основано биоразложение органических отходов?

10. Назовите основные направления термической переработки отходов.

Под мониторингом подразумевают систему слежения за какими-то объектами или явлениями.

Экологический мониторинг – ϶ᴛᴏ информационная система, созданная в целях наблюдения и прогнозов изменений в окружающей среде для того, чтобы выделить антропогенную составляющую на фоне остальных природных процессов.

Одним из важных аспектов функционирования мониторинговых систем является возможность прогнозирования состояния исследуемой среды и предупреждения о нежелательных изменениях ее характеристик.

Методы переработки отходов – понятие и виды. Классификация и особенности категории “Методы переработки отходов” 2017, 2018.

Реферат: Проблемы утилизации твердых бытовых отходов

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Волгоградский государственный технический университет

Кафедра промышленной экологии

Проблемы утилизации твердых бытовых отходов

Проверил: доц. Даниленко Т.И.

1. Характеристика твердых бытовых отходов (ТБО)

3. Комплексное управление отходами

4. Сбор и временное хранение отходов

5. Мусороперегрузочные станции и вывоз ТБО

6. Вторсырье. Сбор и использование

Жизнедеятельность человека связана с появлением огромного количества разнообразных отходов. Резкий рост потребления в последние десятилетия во всем мире привел к существенному увеличению объемов образования твердых бытовых отходов (ТБО). В настоящее время масса потока ТБО, поступающего ежегодно в биосферу достиг почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год.

Твердые промышленные и бытовые отходы (ТП и БО) засоряют и захламляют окружающий нас природный ландшафт, а также являются источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую природную среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения поселка, города и области, и целым районам, а также будущим поколениям. То есть, эти ТП и БО нарушают экологическое равновесие. С другой стороны ТП и БО следует рассматривать как техногенные образования, которые нужно промышленно-значимо характеризовать содержанием в них ряда черных, цветных металлов и других материалов, пригодных для использования в металлургии, машиностроении, энергетике, в сельском и лесном хозяйстве.

Влияние потока ТБО остро сказывается на глобальных геохимических циклах ряда биофильных элементов, в частности органического углерода. Так, масса этого элемента, поступающего в окружающую среду с отходами, составляет примерно 85 млн. тон в год, в то время как общий естественный приток углерода в почвенный покров планеты составляет лишь 41,4 млн. тонн в год.

Сделать производство безотходным невозможно так же, как невозможно сделать безотходными и потребление. В связи с изменением промышленного производства, изменения уровня жизни населения, увеличения услуг рынка значительно изменился качественный и количественный состав отходов. Запасы некоторых малоликвидных отходов, даже при современном спаде производства в России, продолжают накапливаться, ухудшая экологическую ситуацию городов, районов. Введение в 1994 году Временных правил по охране окружающей среды от отходов производства и потребления в Российской Федерации позволило наработать в вопросах образования и утилизации отходов некоторый опыт.

Решение проблемы переработки ТП и БО приобретает за последние годы первостепенное значение. Кроме того, в связи с грядущим постепенным истощением природных источников сырья (нефти, каменного угля, руд для цветных и черных металлов) для всех отраслей народного хозяйства приобретает особую значимость полное использование всех видов промышленных и бытовых отходов. Многие развитые страны практически полностью и успешно решают все эти задачи. Особенно это касается Японии, США, Германии, Франции, Прибалтийских стран и многих других. В условиях рыночной экономики перед исследователями и промышленниками, перед муниципальными властями выдвигается необходимость обеспечить максимально возможную безвредность технологических процессов и полное использование всех отходов производства, то есть приблизиться к созданию безотходных технологий. Сложность решения всех этих проблем утилизации твердых промышленных и бытовых отходов (ТП и БО) объясняется отсутствием их четкой научно-обоснованной классификации, необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием экономической обоснованности каждого конкретного решения.

Во всех развитых странах мира потребитель давно “диктует” производителю тот или иной вид упаковок, что позволяет налаживать безотходный оборот их производства.

В 2001 году был проведен социологический опрос, который показал, что 64% граждан страны готовы раздельно собирать мусор без всяких условий. Учитывая, что существующие свалки переполнены, необходимо найти новые способы борьбы с ТБО. Эти способы должны сильно отличаться от сжигания, так как мусоросжигательные заводы крайне опасны.

В настоящее время реализованные в мировой практике технологии переработки ТБО обладают рядом недостатков, основным из которых является их неудовлетворительная экологическая проработка, связанная с образованием вторичных отходов, содержащих высокотоксичные органические соединения, и с высокой ценой переработки. Это связывается главным образом с отходами, содержащими хлорорганические вещества, и выделяющими высокотоксичные органические соединения (диоксины и т.п.). Диоксинобразующими компонентами ТБО являются такие материалы, как картон, газеты, пластмассы, изделия из поливинилхлорида и т.д.

1. Характеристика твердых бытовых отходов (ТБО)

В городах и других населенных пунктах происходит наиболее интенсивное накопление ТБО, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут загрязнять окружающую среду.

Сезонные изменения состава ТБО характеризуются увеличением содержания пищевых отходов с 20 – 25% весной до 40 – 55% осенью, что связано с большим потреблением овощей и фруктов в рационе питания (особенно в городах южной зоны) Зимой и осенью сокращается содержание мелкого отсева (уличного смета) с 20 до 1% в городах южной зоны и с 11 до 5% в средней зоне.

Нормы накопления ТБО – это количество отходов, образующихся на расчетную единицу человек – для жилищного фонда, одно место в гостинице; 1 м 2 торговой площади для магазинов и складов, в единицу времени – день, год. Нормы накопления определяют в единицах массы (кг) или объема (л,м 3 )

На нормы накопления и состав ТБО влияют такие факторы

– степень благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа, водопровода, канализации, системы отопления),

– этажность, вид топлива при местном отоплении,

– развитие общественного питания, культура торговли, степень благосостояния населения и т д.,

– климатические условия (различная продолжительность отопительного периода – от 150 дней в южной зоне до 300 дней в северной),

Качество получаемого в процессе переработки ТБО органического удобрения или биотоплива зависит от химического состава исходных ТБО.

Важным показателем физических свойств ТБО является плотность. Плотность ТБО благоустроенного жилищного фонда в весенне-летний сезон (в контейнерах) составляет 0,18 – 0,22 т/м 3 , в осенне-зимний – 0,20 – 0,25 т/м 3 . Для различных городов среднегодовое значение O,19 – 0,23 т/м 3 .

ТБО обладают механической (структурной) связностью благодаря волокнистым фракциям (текстиль, проволока и др.) и сцеплениям, обусловленным наличием влажных липких компонентов. Вследствие связности ТБО обладают склонностью к свободообразованию и не просыпаются в неподвижную решетку с расстоянием между стержнями 20-30см. ТБО могут налипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 65 – 70°.

Благодаря наличию твердых балластных фракций (керамика, стекло) ТБО и компост обладают абразивностью, т.е. свойством истирать соприкасающиеся с ними взаимопересекающиеся поверхности. ТБО обладают слеживаемостью, т. е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия. При длительном контакте ТБО оказывает на металл коррелирующее воздействие, что связано с высокой влажностью и наличием в фильтрате растворов различных солей.

В зависимости от нагрузки свойства ТБО меняются следующим образом. При повышении давления до 0,3 – 0,5 МПа происходит ломка различного рода коробок и емкостей. Объем ТБО (в зависимости от его состава и влажности) уменьшается в 5 – 8 раз, плотность возрастает до 0,8 – 1 т/м 3 . В пределах этой стадии работают прессовые устройства, применяемые при сборе и удалении ТБО.

При повышении давления до 10 – 20 МПа происходит интенсивное выделение влаги (выделяется до 80 – 90% всей содержащейся в ТБО воды). Объем ТБО снижается еще в 2 – 2,5 раза при увеличении плотности в 1,3 -1,7 раза. Спрессованный до такого состояния материал на некоторое время стабилизируется, так как содержащейся в материале влаги недостаточно для активной деятельности микроорганизмов. Доступ кислорода в массу затруднен.

При повышении давления до 60 МПа незначительно снижается объем (в основном за счет выдавливания влаги) и практически не возрастает плотность ТБО.

В зависимости от первоначальной влажности и условий прессования выдавливание влаги начинается при давлении 0,4 – 1,0 МПа, что следует учитывать при разработке устройств для брикетирования ТБО.

Твердые бытовые отходы (ТБО) в Российской Федерации, представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. Перед переработкой, собранные ТБО, необходимо обязательно подвергнуть сепарации по группам, если таковая имеет смысл, и уже после сепарации каждую группу ТБО следует подвергнуть переработке.

ТБО можно разделить на несколько составов:

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.

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.

Бытовые отходы характеризуются многокомпонентностью и неоднородностью состава, малой плотностью и нестабильностью (способностью к загниванию).

По характеру и степени воздействия на природную среду они делятся на :

– производственный мусор, состоящий из инертных материалов,

утилизация которых в настоящее время экономически неоправданна;

– утилизируемые материалы (вторичное сырье);

– отходы 3 класса опасности;

– отходы 2 класса опасности;

Þ – отходы 1 класса опасности.

Из общего количества отходов, ежегодно образующихся на предприятиях, города большую часть составляют инертные твердые отходы, и малую часть – промышленные токсичные ТБО.

3. Комплексное управление отходами

Комплексное управление отходаминачинается с изменения взгляда на то, чем являются бытовые отходы. Известному эксперту по проблеме отходов Полу Коннетту принадлежит краткая афористичная формулировка, выражающая этот новый взгляд: «Мусор – это не вещество, а искусство– искусство смешивать вместе разные полезные вещи и предметы, тем самым определяя им место на свалке». Смешивая различные полезные предметы с бесполезными, – продолжает Коннетт, – токсичные с безопасными, горючие с несгораемыми, мы не должны удивляться, что полученная смесь бесполезна, токсична и плохо горит. Эта смесь, называемая бытовыми отходами, будет представлять опасность для людей и окружающей среды, попав как в мусоросжигатель, так и на свалку или мусороперерабатывающий завод. Традиционные подходы к проблеме ТБО ориентировались на уменьшение опасного влияния на окружающую среду путем изоляции свалки от грунтовых вод, очистки выбросов мусоросжигательного завода и т.д. Основа концепции КУО состоит в том, что бытовые отходы состоят из различных компонент, которые не должны в идеале смешиваться между собой, а должны утилизироваться отдельно друг от друга наиболее экономичными и экологически приемлемыми способами.

Принципы комплексного управления отходами:

1) ТБО состоят из различных компонент, к которым должны применяться различные подходы.

2) Комбинация технологий и мероприятий, включая сокращение количества отходов, вторичную переработку и компостирование, захоронение на полигонах и мусоросжигание, – должна использоваться для утилизации тех или иных специфических компонент ТБО. Все технологии и мероприятия разрабатываются в комплексе, дополняя друг друга.

3) Муниципальная система утилизации ТБО должна разрабатываться с учетом конкретных местных проблем и базироваться на местных ресурсах. Местный опыт в утилизации ТБО должен постепенно приобретаться посредством разработки и осуществления небольших программ.

4) Комплексный подход к переработке отходов базируется на стратегическом долговременном планировании, обеспечивает гибкость, необходимую, для того, чтобы быть способным адаптироваться к будущим изменениям в составе и количестве ТБО и доступности технологий утилизации. Мониторинг и оценка результатов мероприятий должны непрерывно сопровождать разработку и осуществление программ утилизации ТБО.

5) Участие городских властей, а также всех групп населения (то есть тех, кто собственно “производит” мусор) – необходимый элемент любой программы по решению проблемы ТБО.

КУО предполагает, что в дополнение к традиционным способам (мусоросжиганию и захоронению) неотъемлемой частью утилизации отходов должны стать мероприятия по вторичной переработке отходов и компостирование. Только комбинация нескольких взаимодополняющих программ и мероприятий, а не одна технология, пусть даже самая современная может способствовать эффективному решению проблемы ТБО.

Для каждого конкретного населенного пункта необходим выбор определенной комбинации подходов, учитывающий местный опыт и местные ресурсы. План мероприятий по комплексному управлению отходами основывается на изучении потоков отходов, оценке имеющихся вариантов и включает осуществление небольших «экспериментальных» проектов, позволяющих собрать информацию и приобрести опыт.

4.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. Существующая в России система сбора ТБО должна оставаться стандартизованной с точки зрения экономичности. 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. Следует при этом отметить, что 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. В ряде случаев полигоны поставлены под прямой контроль природоохранных организаций, а их деятельность частично финансируется из экофондов (Воронеж, Киров и т.д.). 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. В нескольких городах России (Арзамас, Владимир, Кирово-Чепецк, Красногорск, Пущино, Москва и др.) делаются попытки наладить селективный сбор отходов. Альтернатива свалкам и МСЗ заключается в постепенном создании системы первичной сортировки мусора, начиная со сбора особо опасных компонентов (ртутных ламп, батареек и т.п.) и кончая отказом от эксплуатации мусоропроводов – главного источника несортированного мусора.

5. Мусороперегрузочные станции и вывоз ТБО

В последние годы в мировой и отечественной практике наблюдается тенденция замены прямого вывоза ТБО двухэтапным с использованием мусороперегрузочных станций. Эта технология особенно активно внедряется в крупных городах, в которых полигоны ТБО расположены на значительном расстоянии от города.

Получает дальнейшее развитие двухэтапный вывоз ТБО с использованием транспортных мусоровозов большой вместимости и съемных пресс – контейнеров.

Двухэтапная система включает в себя такие технологические процессы:

· сбор ТБО в местах накопления;

· их вывоз собирающими мусоровозами на мусороперегрузочную станцию (МПС);

· перегрузка в большегрузные транспортные средства;

· перевозка ТБО к местам их захоронения или утилизации;

На ряде МПС используется система извлечения из ТБО утильных элементов. Использование МПС позволяет:

· снизить расходы на транспортирование ТБО в места обезвреживания;

· уменьшить количество собирающих мусоровозов;

· сократить суммарные выбросы в атмосферу от мусоровозного транспорта;

· улучшить технологический процесс складирования ТБО.

С точки зрения охраны окружающей среды применение МПС уменьшает количество полигонов для складирования ТБО, снижает интенсивность движения по транспортным магистралям и т. д. Преимущества, которые дает применение МПС, зависят от решения ряда технических и организационных вопросов. В их числе выбор типа МПС и применяемого на ней оборудования, включая большегрузный мусоровозный транспорт, места расположения МПС, ее производительности и определения количества таких станций для города.

6. Вторсырье. Сбор и использование

Сбор вторсырья у населения:

В США и других городах часто используется схема так называемого, то есть сбора вторсырья «на обочине». В этом случае жители оставляют вторсырье в специальном мешке или контейнере на тротуаре, там, где они обычно оставляют мусор. В российских условиях вторсырье собирается в экспериментальных программах в контейнерах у подъездов или, реже, на лестничных клетках.

Конкретные детали могут быть разными. Участие в такой программе может быть обязательным или добровольным. Иногда так собирается только один вид материалов, а иногда – несколько. В случае нескольких материалов граждане могут складывать каждый материал в отдельный контейнер или все материалы в один. В последнем случае материалы должны подвергаться дополнительной сортировке на специальных предприятиях. Часто, однако, материалы сортируются прямо на тротуаре, теми, кто собирает мусор. Такой способ оказывается несколько дороже в долговременной перспективе, но позволяет начать сразу, без капитальных затрат на строительство предприятия по сортировке. Вообще, дилемма любой программы по сбору вторсырья такова: чем более сложны требования к гражданам, тем качественнее собранные материалы, тем меньше требуется дополнительной переработки, тем больше вероятность экономического успеха программы, но тем меньше уровень участия общественности.

Вторичная переработка:

Довольно многие компоненты ТБО могут быть переработаны в полезные продукты.

Стекло обычно перерабатывают путем измельчения и переплавки (желательно, чтобы исходное стекло было одного цвета). Стеклянный бой низкого качества после измельчения используется в качестве наполнителя для строительных материалов (например, т.н. «глассфальт»). Во многих российских городах существуют предприятия по отмыванию и повторному использованию стеклянной посуды. Такая же, безусловно, положительная практика существует, например, в Дании.

Стальные и алюминиевые банки переплавляются с целью получения соответствующего металла. При этом выплавка алюминия из баночек для прохладительных напитков требует только 5% от энергии, необходимой для изготовления того же количества алюминия из руды, и является одним из наиболее выгодных видов «ресайклинга».

Бумажные отходы различного типа уже многие десятки лет применяют наряду с обычной целлюлозой для изготовления пульпы – сырья для бумаги. Из смешанных или низкокачественных бумажных отходов можно изготовлять туалетную или оберточную бумагу и картон. К сожалению, в России только в небольших масштабах присутствует технология производства высококачественной бумаги из высококачественных отходов (обрезков типографий, использованной бумаги для ксероксов и лазерных принтеров и т.д.). Бумажные отходы могут также использоваться в строительстве для производства теплоизоляционных материалов и в сельском хозяйстве – вместо соломы на фермах.

Пластик – переработка пластикав целом – более дорогой и сложный процесс. Из некоторых видов пластика можно получать высококачественный пластик тех же свойств, другие (например, ПВХ) после переработки могут быть использованы только как строительные материалы. В России переработка пластика не производится.

Компостирование – это технология 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.

В России компостирование с помощью компостных ям часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизован и проводиться на специальных площадках. Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности. Более простые и дешевые технологии требуют больше места, и процесс компостирования занимает больше времени, как следует из приводимой классификации технологий компостирования.

Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве.

Компостирование, применяемое в России на т.н. механизированных мусороперерабатывающих заводах, например, в Санкт-Петербурге, представляет из себя процесс сбраживания в биореакторах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей. Хотя характеристики конечного продукта могут быть значительно улучшены путем извлечения из отходов металла, пластика и т.д., все же он представляет собой достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение.

Минимальная технология: Компостные кучи – 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости от климата. Необходима относительно большая санитарная зона.

Технология низкого уровня: Компостные кучи – 2 метра в высоту и 3-4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание и формирование новой кучи – через 10-11 месяцев. Компостирование занимает 16-18 месяцев.

Технология среднего уровня: Кучи переворачиваются ежедневно. Компост готов через 4-6 месяцев. Капитальные и текущие затраты выше.

Технология высокого уровня

Требуется специальная аэрация компостных куч. Компост готов уже через 2-10 недель.

Мусоросжигание – это 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.

Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет.

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.

В России мусоросжигательные заводы серийно не производятся. Говоря о социально-экономических аспектах мусоросжигания, следует отметить, что обычно строительство и эксплуатации МСЗ не по карману городскому бюджету и должно производиться в кредит либо частными компаниями. Во многих случаях компания, владеющая МСЗ, стремится подписать договор с городом, в котором будет предусмотрена обязательная поставка определенного количества и состава ТБО в сутки. Такие условия делают фактически невозможным осуществление программ вторичной переработки или компостирования или другие значительные изменения в методах утилизации. Поэтому строительство МСЗ требует очень тщательной координации с другими аспектами программы управления ТБО и к этому варианту надо обращаться только после того, как другие программы уже спланированы. В России эксплуатируется два типа мусороперерабатывающих заводов: одни производят компост из мусора (ленинградская схема), а другие его сжигают (московская схема). Первые производят компост, который сильно загрязнен тяжелыми металлами, а очистка от них – чрезвычайно дорогое удовольствие. Поэтому вопреки авторской идее — использовать этот компост на полях нельзя. Его надо депонировать. А это – новая проблема. В результате, компостирующие заводы либо остановлены из-за отсутствия сбыта продукции, либо работают не на полную мощность. Что касается мусоросжигательных заводов, то они небезопасны в экологическом плане: имеют высокотоксичные газообразные выбросы и зольный остаток. А качество пара столь низко, что использование его для городских нужд – проблематично. Эти заводы комплектуются дорогим импортным оборудованием. Его стоимость составляет порядка 100—120 млн. долларов США плюс стоимость строительных и монтажных работ. Кроме того, стоимость сжигания одной тонны отходов чрезвычайно высока -50—70 долларов. Так что анализ показывает, что обе технологии имеют серьезные экологические и экономические изъяны.

Захоронение ТБО: пока еще остается, к сожалению, 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.

Подобное воздействие, оказывают органы общественно – экологического контроля, особенно если они усиленно взаимодействуют с государственными контролирующими органами, несомненно, послужит стимулом для приведения мест захоронения отходов в надлежащий вид или строительства мусороперерабатывающих заводов.

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

Накопление метана на свалках создает условие для самовозгорания ТБО, и вот вам – мусоросжигательный завод без какой-либо газоочистки. Если учесть относительно низкую температуру горения и недостаток кислорода, то неудивительно, что в воздух летит почти вся таблица Д.И. Менделеева. И, конечно же – диоксины, фураны и прочие токсиканты. А то, что не горит, то ржавеет, и постепенно в результате коррозии в воздух и воду попадают тяжелые и цветные металлы, иные продукты распада различных веществ.

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.

Дополнительные осложнения в работу механизмов по прессованию ТБО вносят: высокая абразивность составляющих компонентов (песок, камень, стекло), а также высокая агрессивность среды, благодаря наличию органики, кислот, растворителей, лаков и т.п.

В России забыта перерабатывающая промышленность, не организована система сбора вторичных ресурсов, не оборудованы в населенных пунктах места для сбора вторичных ресурсов (металл), не везде налажена система вывоза образующихся отходов, слабый контроль над их образованием. Это влечет за собой ухудшение состояния окружающей среды, негативное воздействие на здоровье человека.

Очевидно, что ни одна технология сама по себе проблемы ТБО не решит. И МСЗ, и полигоны являются источниками выбросов полиароматических углеводородов, диоксинов и других опасных веществ. Эффективность технологий можно рассматривать лишь в общей цепочке жизненного цикла предметы потребления – отходы. Проекты МСЗ, на борьбу с которыми общественные экологические организации потратили много сил, в нынешней экономической ситуации еще долго могут так и оставаться проектами.

Полигоны еще длительное время останутся в России основным способом удаления (переработки) ТБО. Основная задача – обустройство существующих полигонов, продление их жизни, уменьшение их вредного воздействия. Лишь в крупных и крупнейших городах эффективно строительство МСЗ (или мусороперерабатывающих заводов с предварительной сортировкой ТБО). Реальна эксплуатация небольших МСЗ для сжигания специфических отходов, больничных, например. Это предполагает диверсификацию как технологий переработки отходов, так и их сбора и транспортировки. В разных частях города могут и должны применяться свои способы удаления ТБО. Это связано с типом застройки, уровнем доходов населения, другими социально-экономическими факторами.

1) Бобович Б.Б. и Девяткин В.В., «Переработка отходов производства и потребления», М2000г.

2) «Утилизация твердых отходов», под ред. А.П. Цыганкова. – М.: Стройиздат, 1982г.

3) Мазур И.И. и др., «Инженерная экология, Т1: Теоретические основы инженерной экологии», 1996г.

4) Акимова Т.А., Хаскин Т.В. Экология: Учебник для вузов. – М.:ЮНИТИ. -1999г.

Основные способы переработки мусора

Одними из наиболее широко распространенных способов воздействия на отходы являются термические, при которых в зависимости от условий проведения процесса происходят окисление, разложение и восстановление химических соединений, составляющих отходы. Очень часто все эти процессы при нагревании отходов происходят одновременно. Главной целью такой обработки является обезвреживание отходов и уменьшение их объемов, но наряду с этим ряд способов термического воздействия позволяет получать из отходов ценные товарные продукты.

К термическим методам относят жидкофазное окисление, гетерогенный катализ, газификацию и пиролиз отходов, плазменный и огневой методы.

5.1. Беспламенные термические способы утилизации отходов

Метод жидкофазного окисления (“мокрое” сжигание) используют для обезвреживания жидких отходов и осадков сточных вод. Суть метода состоит в окислении кислородом воздуха органических и элементоорганических примесей сточной воды при температуре 150—350 °С и давлении 2—28 МПа.

Эффективность метода оценивается глубиной окисления органической части осадка. Эта величина зависит в основном от температуры обработки. Окисление осадка сопровождается выделением тепла. При влажности около 96 % этого тепла достаточно для поддержания температурного режима, а энергия затрачивается в основном на подачу сжатого воздуха. Интенсивное окисление органического вещества осадка кислородом воздуха происходит в течение 30—40 мин.

Технологическая схема процесса жидкофазного окисления представлена на 5.1. Смесь осадка первичных отстойников и избыточного активного ила поступает по трубе 1 в приемный резервуар 2, где предварительно нагревается до 40—50 “С. Нагретый осадок питательным насосом 3 подается в насос высокого давления 4, который перекачивает его через последовательно установленные теплообменники 5 и 6 в реактор 7. В напорный трубопровод насоса подается сжатый воздух от компрессора 10. На входе в реактор температура паровоздушной смеси составляет около 240 °С.

Для окисления на 50 % необходима температура

200 °С, на 70 % и более — около 250—300 °С. Две трети действующих установок работают при температуре 300 °С и давлении 21 МПа, одна треть — при 100—200 °С и давлении 1,8—2,4 МПа.

Основное преимущество метода жидкофазного окисления состоит в небольших затратах энергии на процесс, так как сточная пода подвергается лишь незначительному испарению. Однако у этого способа есть и серьезные недостатки — высокая стоимость и сильная коррозия оборудования, образование накипи на поверхности теплообменников, неполное окисление отходов и др. Из-за этих недостатков способ жидкофазного окисления применяется весьма ограниченно.

Метод гетерогенного катализа применяют для обезвреживания газообразных и жидких отходов с низкой концентрацией горючих примесей, когда применение других методов связано с большим расходом топлива. Процесс окисления на катализаторах осуществляют при температуре ниже температуры самовоспламенения горючих составляющих отходов. Процесс протекает при температуре 200— 300 °С, что значительно ниже температуры, требуемой для полного обезвреживания газообразных отходов при прямом сжигании в печах (950—1100 °С). Наиболее эффективными катализаторами являются металлы платиновой группы, менее эффективны катализаторы, изготовленные из оксидов металлов (алюминия, меди, хрома, кобальта, марганца и др.). Использование платины, родия и других металлов платиновой группы позволяет максимально снизить температуру начала процесса окисления. В термокаталитических реакторах успешно окисляются оксид углерода, водород, углеводороды, аммиак, фенолы, альдегиды, кетоны и другие соединения. При этих реакциях образуются С02, Н20, N2. Степень окисления достигает 99,9 %. Для увеличения удельной поверхности катализаторов и экономии дорогостоящих металлов применяют керамические пористые носители. На 5.2 представлены схемы термокаталитических реакторов.

Современные промышленные катализаторы глубокого окисления (алюмооксидномедные, алюмомеднохромовые, алюмомед- нооксидные) устойчивы при температурах до 600—800 °С. При более высоких температурах катализаторы дезактивируются и механически разрушаются. Поэтому применение термокаталитического метода для обезвреживания газообразных отходов с высокой концентрацией горючих компонентов нецелесообразно. Разбавление газообразных отходов воздухом или дымовыми газами с целью снижения адиабатического разогрева приводит к увеличению расхода катализаторов и других затрат на обезвреживание. Отвод избыточного тепла из слоя катализатора существенно усложняет конструкцию и эксплуатацию термокаталитических реакторов.

Термокаталитические реакторы не следует применять при большом содержании пыли и водяных паров в газообразных отходах ввиду дезактивации катализаторов. Каталитическое окисление неприменимо также для обезвреживания отходов, содержащих высококипящие или высокомолекулярные соединения, вследствие неполного их окисления и забивания поверхности катализатора. Многие химические элементы (Р, Pb, As, Hg, S, галогены и их соединения и др.) даже в очень малых концентрациях могут вызывать отравление катализаторов, поэтому каталитическое окисление нельзя применять при обезвреживании газообразных отходов, в которых они содержатся.

Разновидностью термокаталитического окисления является иарофазное каталитическое окисление, которое состоит из двух процессов: перевода органических отходов, содержащихся в сточной воде, в парогазовую фазу и последующего каталитического окисления их в каталитическом реакторе. Для перевода летучих органических веществ, содержащихся в сточной воде, в парогазовую фазу применяют выпарные аппараты, скрубберы-испарители, работающие на подогретом воздухе или топочных газах. Метод парофазного каталитического окисления характеризуется высокой полнотой окисления летучих органических отходов (99,8 %) и большой производительностью оборудования.

Метод газификации применяется для переработки отходов с получением горючего газа, смолы и шлака. Газификация является термохимическим высокотемпературным процессом взаимодействия органической массы с газифицирующими агентами, в результате чего органические продукты превращаются в горючие газы. В качестве

газифицирующих агентов могут быть использованы воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода и их смеси.

Газификация осуществляется в механизированных шахтных газогенераторах с применением воздушного, паровоздушного и парокислородного дутья. По сравнению с сжиганием метод газификации отходов имеет следующие преимущества:

♦ получаемые горючие газы могут быть использованы в качестве топлива;

♦ получаемая смола может быть использована как топливо или химическое сырье;

♦ уменьшаются выбросы золы и сернистых соединений в атмосферу.

При газификации с использованием воздушного и паровоздушного дутья получают генераторный газ с низкой теплотой сгорания 3,5—6 МДж/м3. Такой газ непригоден для транспортировки и может быть использован только на месте производства. При парокислородной газификации получают газ с теплотой сгорания до 16 МДж/м3. Его можно транспортировать на значительные расстояния.

Процесс газификации пригоден для переработки дробленых сыпучих газопроницаемых отходов. Пастообразные крупногабаритные отходы не могут перерабатываться этим способом.

Пиролиз отходов (или сухая перегонка) заключается в термическом разложении отходов без доступа воздуха. В результате пиролиза образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие продукты и твердый углеродистый остаток.

При пиролизе органического вещества происходит не только его распад, но и синтез новых продуктов. Эти стадии процесса взаимосвязаны и протекают одновременно с тем лишь различием, что каждая из них преобладает в определенном интервале температур.

В оснбву классификации пиролизных установок положена температура процесса, так как она определяет количество и качество образующихся продуктов. В зависимости от температуры различают три вида пиролиза:

низкотемпературный пиролиз, или полукоксование. Процесс проводят при 450—550 “С с образованием максимальных количеств жидкого продукта и твердого остатка (полукокса) и минимальным выходом пиролизного газа. Газ, образующийся при низкотемпературном пиролизе, обладает максимальной теплотой сгорания;

среднетемпературный пиролиз, или среднетемпературное коксование. Процесс проводят при температуре до 800 °С. При этих условиях увеличивается выход газа, но снижается его теплота сгорания, одновременно снижается выход жидкого и твердого продуктов;

высокотемпературный пиролиз, или коксование. Процесс проводят при 900—1050 “С. При этой температуре выход жидкого и твердого продукта минимален, а выход пиролизного газа максимален, но такой газ имеет самую низкую теплоту сгорания.

Примером низкотемпературного пиролиза может служить разработанный фирмой “Монсанто” (США) метод термической обработки мусора “Ландгард” ( 5.3). Метод осуществляется по вращающейся печи при недостаточном доступе кислорода.

Отходы, подлежащие пиролизу, движутся противотоком по отношению к обогревающим газам. Процесс эндотермичен, и для его осуществления подводится дополнительное топливо.

Остаток твердых отходов после пиролиза попадает в находящуюся в конце печи шлаковую ванну 5, питаемую водой, поступающей из скруббера 9, служащего для очистки отходящих газов. Шлак направляется на магнитный сепаратор 6. Освобожденный от железа остаток представляет собой стеклосо- держащее темное вещество. Пиролизный газ полностью сгорает в камере с огнеупорной футеровкой 7, в которую подается воздух. Тепло используется для производства пара с помощью парогенератора 8. Отходящий газ, пройдя скруббер, с помощью дымососа 10 через дымовую трубу 11 выбрасывается в атмосферу. Вода, используемая в скруббере и шлаковой ванне, очищается на установке 12.

Установка производительностью 35 т/сут, работающая по этой технологии, построена в Балтиморе (США).

Высокотемпературный пиролиз имеет ряд преимуществ. В частности, он позволяет более интенсивно и глубоко преобразовать исходный продукт, так как при увеличении температуры скорость реакции возрастает быстрее, чем растут теплопотери, происходит более полное выделение летучих продуктов, а количество твердого остатка сокращается.

Важнейшей частью пиролитической установки является реактор, один из типов которого напоминает шахтную печь ( 5.4). Высота такого реактора составляет 15 м, внутренний диаметр 3 м. Реактор способен переработать в течение суток 300 т отходов. Отходы периодически загружаются в верхнюю часть реактора и под собственным весом проходят вниз через три зоны: сушки, пиролиза, сгорания и плавления. Горючие газы из зоны сгорания проходят вверх сквозь слой отходов и отдают тепло в зонах сушки и пиролиза. В зоне сушки происходит испарение влаги, содержащейся в отходах. Поступающие сверху отходы препятствуют подсосу воздуха через загрузочное отверстие. Под зоной сушки расположена зона пиролиза, где высушенные отходы без доступа воздуха разлагаются с образованием горючего газа, углерода и

инертного материала. Горючие газы поднимаются вверх и попадают в кольцеобразный канал, откуда они имеете с паром (образовавшимся в зоне сушки) отсасываются вентилятором.

Основными компонентами пиролизного газа являются водород, оксид углерода, метан. Теплота сгорания этой смеси в зависимости от состава отходов и организации процесса составляет 6680—10450 кДж/м3. Часть энергии получаемого газа используется для подогрева воздуха, подаваемого в зону сгорания реактора. Остальная энергия передается

потребителю в виде газообразного топлива или в виде теплоносителей.

Пиролизный газ имеет преимущество перед природным, так как не содержит соединений серы и азота. Однако в связи с низкой теплотворной способностью, трудностями аккумуляции и хранения пиролизного газа он не может собираться и транспортироваться на значительное расстояние, вследствие чего потребитель газа должен находиться не далее 3 км от пиролизной установки.

Кокс, получаемый при пиролизе отходов, можно использовать в различных целях, в зависимости от его состава и физических свойств. При пиролизе твердых отходов нефтеперерабатывающих производств кокс с зольностью до 50 % после небольшой дополнительной обработки может быть применен в качестве заменителя природных и синтетических углеродсодержащих материалов. Коксовый остаток, образовавшийся при пиролизе осадков

сточных вод, можно использовать в качестве сорбента на станция* водоподготовки и очистки сточных вод. При пиролизе изношенны* автомобильных покрышек получают газовую сажу, используемую п производстве резиновых технических изделий, пластмасс, ти пографских красок, пигментов. Возможны и другие направлении использования твердого углеродистого остатка.

Пиролиз отходов можно осуществлять в реакторах с внешним и внутренним обогревом. Внешний обогрев применяют в реакторах и виде вертикальных реторт или во вращающихся барабанных реакторах В этих аппаратах пиролизные газы не подвергаются какому-либо разбавлению газовыми теплоносителями, поэтому характеризуются высокой теплотой сгорания. Кроме того, газ, получаемый в реакторах с внешним обогревом, содержит минимальное количество пыли, так как не перемешивается с газовым теплоносителем, обычно пропускаемым через слой отходов, содержащих мелкодисперсные частицы.

В реакторах с внутренним обогревом (вертикальные шахтные, с псевдоожиженным слоем, вращающиеся барабанные) в качестве теплоносителя используют газы, нагретые до 600—900 °С и химически не реагирующие с отходами (инертные и горючие газы, не содержащие кислорода). Наиболее целесообразно в качестве теплоносителя использовать рециркулирующий пиролизный газ. При этом исключается разбавление продуктов пиролизного газа и ухудшение его качества.

В реакторах с внутренним обогревом в связи с применением газообразных теплоносителей повышается запыленность пиролизного газа. В то же время внутренний обогрев конвекцией позволяет существенно интенсифицировать процесс пиролиза и сократить габариты реакторов по сравнению с установками с внешним обогревом.

В отопительных печах такой способ повышения устойчивости беспламенного горения нельзя признать целесообразным из-за ряда
Процесс термического разложения углеводородов осложняет горение и вызывает в большинстве случаев потери теплоты от химического недожога.

в) Термические, служащие для нагрева материалов с целью. их термической обработки — закалки, отпуска, отжига, нормали.
По способу использования тепла отходящих дымовых газов. а) Рекуперативные, в которых тепло отходящих газов ис.

Если тепловую защиту выполняют из двух слоев остекления, то ее термическое сопротивление должно быть больше или таким же, как у окна с
Нагревать воду, используя солнечное тепло, можно и другим способом. На крыше гаража, южном скате крыши дома или сарая, навесе над.

тер, водные ресурсы, растит, продукты. Практически неисчерпаемыми первичными источниками энергии служат термические воды, Солнце, ветер и вещества которые могут быть источниками термоядерной энергии.

Способы переработки древесного сырья классифицируют на три основные группы: механические, химико-механические и химические.
Химическая переработка древесины осуществляется термическим разложением, воздействием на нее растворителей, щелочей.

Поделиться ссылкой:

Название: Проблемы утилизации твердых бытовых отходов Раздел: Рефераты по экологии Тип: реферат Добавлен 21:44:58 30 ноября 2010 Похожие работы Просмотров: 25582 Комментариев: 17 Оценило: 12 человек Средний балл: 4.3 Оценка: 4 Скачать