Современные технологии переработки мусора

Современные технологии переработки ТБО.

1. Захоронение отходов на полигонах. Сюда относятся

Захоронение на полигонах сегодня является наиболее распространенным в мире способом утилизации отходов. Данный метод применяется к несгораемым отходам и к таким отходам, которые в процессе горения выделяют токсичные вещества.

Полигон отходов (ТБО) не является обычной свалкой. Современные полигоны для утилизации— это сложные инженерные сооружения, оснащенные системами борьбы с загрязнениями подземных вод и атмосферного воздуха. Некоторые полигоны умеют перерабатывать газ, образующийся в процессе гниения отходов газ в электроэнергию и тепло. К сожалению, сегодня это в большей степени относится к европейским странам, поскольку в России очень малый процент полигонов соответствует данным характеристикам.

Главный минус традиционного захоронения отходов заключается в том, что даже при использовании многочисленных систем очистки и фильтров этот вид утилизации не дает возможности полностью избавиться от таких негативных эффектов разложения отходов как гниение и ферментация, которые загрязняют воздух и воду. Поэтому, хотя относительно других способов утилизации, захоронение ТБО стоит достаточно дешево, экологи рекомендуют перерабатывать отходы, сводя к минимуму тем самым риски загрязнения окружающей среды.

2. Естественные методы разложения ТБО. Сюда относится

Компостирование представляет собой технологию переработки отходов, которая основана на их естественном биоразложении. По этой причине компостирование широко применяется для переработки отходов имеющих органическое происхождение. Сегодня существуют технологии компостирования как пищевых отходов, так и неразделенного потока ТБО.

В нашей стране компостирование не получило достаточно широкого распространения, и обычно оно применяется населением в индивидуальных домах либо на садовых участках. Однако процесс компостирования также может быть централизован и осуществляться на специальных площадках, представляющих собой завод по переработке (ТБО) мусора органического происхождения. Конечным продуктом данного процесса является компост, которому можно найти различные применения в сельском хозяйстве.

3. Термическая переработка ТБО. Сюда относится

§ Высокотемпературный пиролиз (плазменная переработка)

Поскольку бытовые отходы содержат достаточно высокий процент органической фракции, для переработки ТБО довольно часто применяют термические методы. Термическая переработка мусора (ТБО) представляет собой совокупность процессов теплового воздействия на отходы, необходимых для уменьшения их объема и массы, обезвреживания, и получения энергоносителей и инертных материалов (с возможностью утилизации).

Важными преимуществами современных методов термической переработки являются:

§ эффективное обезвреживание отходов (полное уничтожение патогенной микрофлоры).

§ снижение объема отходов до 10 раз.

§ использование энергетического потенциала органических отходов.

Из всего многообразия, которым могут похвастаться методы переработки ТБО, наиболее распространено сжигание. Основными преимуществами сжигания являются:

§ высокий уровень апробированности технологий

§ серийно выпускаемое оборудование.

§ продолжительный гарантийный срок эксплуатации

§ высокий уровень автоматизации.

Основной тенденция развития мусоросжигания является переход от прямого сжигания отходов к оптимизированному сжиганию полученной из ТБО топливной фракции и плавный переход от сжигания как процесса ликвидации мусору к сжиганию как процессу, который обеспечивает дополнительное получение электрической и тепловой энергии. И наиболее перспективно сегодня применение плазменных технологий, благодаря которым обеспечивается температура выше, чем температуры плавления шлака, что дает возможность получить на выходе безвредный остеклованный продукт и полезную энергию.

Плазменная переработка мусора (ТБО), по существу, представляет собой не что иное как процедуру газификации мусора. Технологическая схема данного способа предполагает собой получение из биологической составляющей отходов газа с целью применения его для получения пара и электроэнергии. Составной частью процесса плазменной переработки являются твердые продукты в виде непиролизуемых остатков или шлака.

Явным преимуществом высокотемпературного пиролиза является то, что данная методика дает возможность экологически чисто и относительно просто с технической стороны перерабатывать и уничтожать самые различные бытовые отходы без необходимости их предварительной подготовки, т.е. сушки, сортировки и т.д. И само собой, использование данной методики сегодня более выгодно с экономической точки зрения, чем применение других, более устаревших методик.

К тому же, при использовании данной технологии получаемый на выходе шлак является совершенно безопасным продуктом, и он может быть использован впоследствии для самых различных целей.

Очистка сточных вод КХП.

Сточные воды коксохимического производства – одни из наиболее опасных (как источник загрязнения водоемов) и трудных с точки зрения их очистки среди промышленных сточных вод. Поэтому эта проблема решается на КХП комплексом физико-химических (отстаивание, флотация, коагуляция) механических и биохимических способов, которые используются для очистки локальных стоков и общего фенольного стока на биохимических установках.

Биохимическое окисление – широко применяемый на практике метод очистки производственных сточных вод. Главным действующим началом при биохимической очистке являются микроорганизмы, использующие в качестве питательных веществ и источников энергии растворенные органические и неорганические соединения. Из них микроорганизмы берут все необходимое для размножения, увеличивая при этом активную биомассу.

Загрязняющие сточную воду вещества при их аэробной биохимической очистке окисляются активным илом, представляющим собой биоценоз, обильно заселенный микроорганизмами. Активный ил разрушает органические и неорганические соединения в специальных сооружениях – аэротенках – в условиях аэрации воздухом сточной воды и ила, находящегося благодаря аэрации во взвешенном состоянии. В процессе очистки микроорганизмы активного ила, контактируя с органическими и неорганическими веществами сточных вод, разрушают их при помощи различных ферментов.

Для создания протоплазмы клетке микроорганизмов нужны биогенные элементы: углерод, азот, кислород, водород, фосфор, калий, железо, магний и различные микроэлементы. Многие из этих элементов бактериальная клетка может почерпнуть из загрязнений сточных вод коксохимического производства. Недостающие элементы, чаще всего фосфор и реже калий, приходится добавлять в очищаемую сточную воду в виде ортофосфорной кислоты и соли (марганцовокислый калий).

Способ биохимической очистки обычно применяется для очистки промышленных сточных вод после обработки их физико-химическими методами, при помощи которых из вод удаляются не поддающиеся биологическому разрушению токсичные вещества и снижается концентрация загрязнений.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

Современные технологии переработки отходов агропромышленного комплекса с получением биогаза. В альтернативной энергетике особое место занимает переработка био-массы (органических сельскохозяйственных и бытовых отходов) метановым брожением с получением биогаза, содержащего около 70% метана, и обеззараженных органических удобрений. Наиболее важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность в высококачественных удобрениях. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60 разновидностей биогазовых технологий. Биогаз – это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания. Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество органических веществ и может быть использован в качестве удобрения. Получение биогаза экономически оправдано и является предпочтительным при переработке постоянного потока отходов (стоки животноводческих ферм, растительных отходов и т. д.). Экономичность заключается в бесплатном исходном сырье (отходах), в малозатратной организации и управлении их подачей. Получение биогаза особенно эффективно на агропромышленных комплексах, где существует возможность полного экологического цикла.

Получение биогаза из органических отходов имеет положительные особенности:

• 1. Биогаз с высокой эффективностью может быть использован для получения тепловой и электрической энергии;
• 2. Анаэробная переработка отходов животноводства, растениеводства и активного ила позволяет получать уже готовые к использованию минеральные удобрения с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей (в отличие от традиционных способов приготовления органических удобрений методами компостирования, при которых теряется до 30-40% азота);
• 3. Происходит обеззараживание остатка и устранение патогенных микроорганизмов, отходы после анаэробной переработки отвечают требованиям, предъявляемым органами охраны природы;
• 4. Биогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сложной инфраструктуры;
• 5. Биогазовые установки могут частично или полностью заменить небольшие устаревшие котельные и обеспечить электроэнергией и теплом близлежащие деревни, поселки.

Обезвреживание твердых бытовых отходов

В настоящее время основным технологическим процессом обезвреживания твердых бытовых отходов является их сжигание в устройствах различного типа. Первым в России предприятием, на котором реализована четырехступенчатая система газоочистки, обеспечивающая требования европейских стандартов по выбросам вредных веществ с дымовыми газами установок для сжигания ТБО, стал Московский мусоросжигательный завод №2 (МСЗ №2). В первой ступени очистки осуществляется высокотемпературное восстановление оксидов азота до элементарного азота. Во второй ступени понижается содержание в дымовых газах диоксинов. В третьей ступени происходит процесс нейтрализации кислых газов (HCl, HF). В четвертой ступени дымовые газы очищаются от пыли.

Рис. 2. Схема технологической линии МСЗ №2

На рис. 2 приведена схема линии по очистке отходов. Твердые бытовые отходы через бункер подаются на решетку мусоросжигательного котла. Образующиеся при сжигании шлак и зола передаются в цех шлакопереработки. Дымовые газы из зоны горения поступают в камеру дожигания, где происходят доокисление продуктов неполного сгорания и разложение хлорорганических полициклических соединений. Вырабатываемый мусоросжигательными котлами пар с параметрами 15кгс см2 и 2400С идет на собственные нужды завода и направляется на теплоизоляционную электростанцию (ТУЭС).

Таб. 1. Основные параметры работы мусоросжигательных котлов, установленных на МСЗ №2

Расход дымовых газов, м 3ч

Содержание оксидов азота в дымовых газах, мгм3

Рис. 3. Технологическая схема системы очистки дымовых газов от оксидов азота

Разработанная система управления выполняет функции автоматического регулирования и автоматизированного программно-логического управления процессом. Решение этих задач осуществляется интеллектуальным управляющим устройством – микропроцессорным контроллером. Опыт эксплуатации системы очистки дымовых газов показал, что эта система позволяет полностью решить поставленную задачу и обеспечить поддержание концентрации NO в дымовых газах после очистки в диапазоне от 30 до 70 мгм3.

Переработка радиоактивных отходов

В качестве еще одного примера следует сказать о переработке отходов производства, а именно радиоактивных отходов.

В России разработана технология плазмотермической обработки радиоактивных отходов, которая предлагается к применению в странах, где существует потребность в утилизации радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности. Удовлетворение указанной потребности можно продемонстрировать на примере Болгарии. В этой стране имеются 2 основных предприятия, на которых накапливаются радиоактивные и опасные отходы различного происхождения: АЭС «Козлодуй» и хранилище «Нови Хан». На данных предприятиях реализована технология, предложенная РНЦ «Курчатовский Институт».

Процесс плазменной переработки отходов состоит в применении плазменных дуговых нагревателей (плазмотронов) для обеспечения газификации органических компонентов с последующим сжиганием образующегося пирогаза, очисткой продуктов сгорания и выбросом обезвреженных газообразных продуктов в атмосферу.

высокая степень уменьшения объема первичных отходов;

экологическая безопасность процесса;

незначительная доля радиоактивности, выходящей из реактора в системе газоочистки;

подконтрольность уровня радиоактивности получаемого шлака.

Современные технологии переработки мусора

Современные технологии переработки мусора

Во многих странах и в Казахстане, наблюдается рост населения, а также экономический подъем за счет успешного развития коммерческой и промышленной деятельности. Соответственно, увеличивается объем вырабатываемых муниципальных отходов. В то же время в Казахстане практически отсутствует система учета и контроля деятельности по обращению с отходами на свалках, что существенно усложняет работу по переработке мусора.

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.

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 (как магнитные так и немагнитные) 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 комлексной 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.

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.

Захоронение. С традиционно применявшимися свалками обычно связано множество проблем – они являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может сдувать с них мусор и т. д. В 50-х годах впервые начинают внедряться т. наз. «санитарные полигоны», на которых отходы каждый день пересыпаются почвой.

Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые захороняют на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. Никто не знает, за какое время они полностью разложатся. Когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили удивительную вещь: за 15 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, хот-доги) не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Современные полигоны оборудованы всеми типами систем, чтобы не допустить контакта отходов с окружающей средой. По иронии, именно вследствие этого, разложение отходов затруднено и они представляют из себя своеобразную «бомбу замедленного действия».

В целях усовершенствования национальной инвентаризации в Казахстане внедряется Система учета и контроля мусорного потока. В настоящий момент наиболее распространенный способ уничтожения ТБО – это полигоны. Однако, этот простой способ сопровождают следующие проблемы:

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

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

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

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

Предлагаемая система учета и контроля имеет следующие Принципы Комплексного Управления Отходами (КУО)

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 сокращению количества отходов, вторичная переработка отходов и компостирование (аэробное сбраживание органической части отходов). 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.

Современные технологии переработки мусора

В современном мире полимеры находят широкое применение, в первую очередь в качестве конструкционных и упаковочных материалов из пластмассы [5], и с каждым годом объемы их производства и потребления только увеличиваются. А значит, постоянно увеличивается количество образующихся при этом отходов, переработка которых актуальна, с одной стороны, из-за необходимости защиты окружающей среды от накопления в ней отходов, а с другой стороны, из-за возможности снижения себестоимости производства новых материалов и изделий за счет экономии первичного сырья, в первую очередь такого, как нефть.

При переработке полимерных отходов следует учитывать большое разнообразие видов пластмасс, представляющих собой смеси полимеров с различными добавками, которые в большей или меньшей степени являются токсичными веществами [4]. Кроме того, промышленные синтетические полимеры являются относительно устойчивыми соединениями, которые в течение долгого времени не поддаются разложению под действием окружающей среды и надолго сохраняются в ней в виде загрязнений [1, 4, 5].

В связи с этим традиционно применяемые для большинства отходов методы – сжигание и захоронение на свалках и полигонах – малоэффективны для полимерных отходов. Захоронение является наименее приемлемой технологией утилизации не только по причине больших сроков разложения полимеров, но также из-за сравнительно невысокой плотности пластиков, а следовательно, большего объема при одинаковой с другими типами отходов массе [10]. А с учетом малого срока службы упаковочных материалов, а значит быстрых темпов накопления отходов, возникает необходимость в больших площадях для захоронения, что приводит к деградации территорий [6, 11] и экономически нецелесообразно.

Сжигание полимерных отходов является наиболее простым методом их переработки, так как не требует предварительной подготовки отходов (лишь в ряде случаев необходимо дробление на крупные куски [1]) и позволяет утилизировать полимерные отходы совместно с другими отходами. Эффективность сжигания связана с хорошей теплотворностью полимерных отходов и ростом цен на невозобновляемые органические виды топлива. По различным оценкам на сегодня сжигается до 40 % полимерных отходов [6].

Однако при сжигании полимерных отходов образуются токсичные газы, наибольшую опасность среди которых представляют фураны и диоксины, возникающие при сжигании хлорсодержащих отходов [1]. Поэтому необходимо проводить дожигание отходов при температурах 1200–1400 °С, при которых токсичные соединения распадаются, очищать дымовые газы при помощи сорбционных методов очистки или сухой очистки, заключающейся во введении в газы пыли негашеной извести, оксида магния или гидроксида натрия, которые взаимодействуют с токсичными продуктами горения и образуют безвредные соединения.

Например, негашеная известь нейтрализует хлористый водород по реакции

При этом наиболее перспективной является применение технологии сжигания полимерных отходов в металлургическом производстве для получения энергии и восстановителей, прежде всего в доменных печах. Это позволяет избежать выброса токсичных продуктов сгорания за счет высоких температур, а большой расход отходов позволяет даже в печах среднего объема утилизировать большое их количество [6, 8].

Другим направлением, которое позволяет сократить темпы накопления полимерных отходов в окружающей среде, является разработка и применение саморазлагающихся полимеров, которые сохраняют свои свойства в течение периода эксплуатации, а затем происходит их расщепление под действием бактерий, ультрафиолетового излучения и воды [1].

Наиболее разработана и распространена технология создания биоразлагаемых полимеров, которые расщепляются под действием бактерий. Эти материалы достаточно широко используются в пищевой упаковке и медицине, а их отходы используются в производстве биогаза и удобрений. В настоящее время биоразлагаемые полимеры получают по одной из следующих технологий [1, 2]:

1. Производство биосинтезируемых сополимеров, таких как полигидроксибутират или полигидроксивалерат, извлекаемых из биомассы бактерий определенного штамма, который культивируют на углеводных питательных средах. На основе этих сополимеров получают материал, называемый Biopol (фирма ICI, Великобритания).

2. Синтез из природных соединений, в основном полисахаридов (главным образом крахмала, а также целлюлозы и хитина), некоторых видов белков и других органических соединений (например, молочной кислоты, из которой получают широко применяемый полилактид) с добавлением разных добавок, в основном пластификаторов.

3. Производство биосинтетических полимеров на основе крупнотоннажных полимеров (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и полиэтилентерефталат) с природными добавками, которые инициируют и ускоряют распад макромолекул полимера. Для этих целей используют различные полисахариды (в основном крахмал), содержание которых может достигать 60 %.

В отличие от биоразлагаемых два других типа разлагающихся полимеров представляют собой композитные материалы, содержащие соединения, ускоряющие и усиливающие деструкцию полимеров под действием ультрафиолета (фотодеструкция), а также воды и водных растворов кислот, щелочей, солей (гидродеструкция).

В случае фотодеструкции в состав композиции дополнительно вводят стабилизаторы, обеспечивающие необходимый срок службы материала. Среди светочувствительных материалов отмечаются сополимеры этилена с окисью углерода, стирола с винилкетонами, полиолефиновые пленки с акриловыми покрытиями. У этих полимеров скорость разложения сопоставима со скоростью разложения бумаги и картона, а продукты распада приводят к загрязнению окружающей среды, в то время как продуктами распада под действием бактерий или водных сред являются только углекислый газ и вода [1].

Со временем фотодеструкция начинает сопровождаться распадом под действием бактерий, поэтому добавки, способствующие фотодеструкции, часто вводят в биоразлагающиеся композитные полимеры [1].

Водорастворимые полимеры изготавливают с добавлением поливинилового спирта, поливинилпирролидона, смесей поливинилового спирта и полиоксиалкиленов. После их частичного или полного растворения продолжается биологическое разложение продуктов [1].

Преимуществами биоразлагаемых полимеров является использование природных возобновляемых ресурсов и возможность полного разложения при попадании в окружающую среду (за исключением биосинтетических полимеров). Недостатками подобных полимеров являются относительно высокая стоимость добавок, в большинстве случаев более низкие эксплуатационные характеристики и вероятность, что разложение полимера начнется до истечения срока эксплуатации [2, 5].

Кроме того, недостатками всех выше рассмотренных технологий является частичная или полная ликвидация полимерных отходов, приводящая к потере материалов, которые могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов. Поэтому более перспективна переработка полимерных отходов для их дальнейшего использования в различных химико-технологических процессах. При этом становится необходимым селективный от остальных отходов, а в ряде случаев и раздельный по видам полимеров сбор и дальнейшая сортировка отходов. Для выбора технологии переработки необходимо учитывать тоннажность и однородность полимерных отходов, а также востребованность получаемых вторичных ресурсов и производимых из них материалов и изделий.

Переработка полимерных отходов возможна по двум направлениям: непосредственное использование полимеров и предварительные деполимеризация или разложение с получением вторичных сырьевых ресурсов. При этом следует различать переработку отходов из термопластов, которые способны обратимо переходить при нагревании в высокоэластичное либо вязкотекучее состояние, и реактопластов, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

При непосредственном использовании отходов термопластов они по завершении сортировки подвергаются мойке, сушке и измельчению [8]. Затем они подвергаются пластикации, а полученный расплав перерабатывается в изделия, гранулы или таблетируется. При этом к измельченному термопласту добавляются различные добавки: модификаторы, стабилизаторы, пигменты и красители [1, 8], а в случае гранулирования и таблетирования в большинстве случаев измельченные отходы смешивают с первичным сырьем [3, 8].

По такой схеме происходит в основном переработка отходов производства, главным образом на том же предприятии, на котором отходы образуются. При этом термопласты подвергают в основном только измельчению, а затем смешивают с первичным сырьем. Это связано с тем, что по своим свойствам отходы производства практически не отличаются от первичного сырья. В случае с отходами потребления их в основном гранулируют и таблетируют, а затем перерабатывают в другие изделия. Переработка термопластов проводится в основном при помощи литья под давлением, экструзии, интрузии, каландрования и прессования.

Однако у этого метода утилизации термопластов есть свои ограничения, связанные в первую очередь с тем, что у вторичного полимерного сырья нестабильные и худшие физико-механические свойства по сравнению с первичным полимерным сырьем. Ухудшение свойств происходит за счет частичной деструкции и возможного наличия неполимерных включений, особенно в отходах потребления [1, 10]. Это приводит к невозможности бесконечной переработки термопластов, усложнению процесса переработки и снижению свойств получаемых изделий, которые в итоге могут не соответствовать предъявляемым требованиям. Кроме того, изделия из вторичных полимеров часто имеют худший внешний вид [4, 10].

Поэтому из вторичных термопластов получают изделия, к которым не предъявляют высоких требований (например, мусорные пакеты) или используют их в качестве добавки к первичному сырью. Также возможна химическая модификация вторичных полимеров путем сополимеризации с различными мономерами [1].

В случае переработки реактопластов их измельчают и используют в качестве активного наполнителя, добавляя к основному сырью. Их используют благодаря наличию небольшого количества несшитого полимера и возможности использования наполнителя. Особенную сложность представляет переработка отходов стеклопластиков из-за высокой прочности наполнителя. Измельченный стеклопластик называют органоминеральным наполнителем и применяют как модификатор в производстве полимерных изделий, который уменьшает время отверждения и повышает физико-механические свойства [3].

Так как одной из основных проблем при утилизации полимерных отходов является их сортировка, то разрабатывают технологии по переработке смесей различных полимеров в готовые изделия, в основном строительные [1, 12, 13] – блоки, плиты, черепицу и др. При этом часть полимерных отходов переводят в расплавленное состояние, и они выступают в роли связующего для части отходов, остающихся в твердом состоянии. В этом случае основной проблемой является уменьшение цикла переработки, чтобы снизить вероятность деструкции полимеров. Перспективными методами в данном случае являются интрузионное литье и экструзионное прессование [10].

В ряде случаев полимерные отходы применяют в качестве наполнителя или связующего в производстве композиционных материалов (композитов), в основном строительного назначения. Наиболее распространенными композитами являются полимербетон и полимерпесчаные композиты, представляющие собой затвердевшую смесь полимера с минеральным заполнителем – кварцевым песком, щебнем, стеклом и т.д. Иногда эти названия приравниваются к синонимам, но, по мнению авторов данной статьи, это разные понятия, так как полимербетон получают путем заливки подготовленной смеси в форму, а полимерпесчаный композит изготавливают методом горячего прессования. Другим отличием может являться применяемый заполнитель, по которому можно также выделить полимеркерамику и полимерцемент. Также широко распространены технологии производства полимерно-древесных и полимерно-бумажных плит. Наибольший интерес при этом представляют технологии, по которым полимерные отходы утилизируются совместно с другими типами отходов [9, 14].

Для наиболее крупнотоннажных видов полимерных отходов в настоящее время разработаны технологии утилизации по следующим направлениям [3, 6, 8]:

– полиэтилен перерабатывают в дренажные трубы, пленки для сельскохозяйственного применения, тару в виде ящиков и канистр, а также применяют в качестве связующего при изготовлении композиционных материалов;

– полипропилен применяют для производства автомобильных деталей, к которым не предъявляют жесткие требования (вентиляционные патрубки, уплотнения, коврики и т.д.), а также используют в смесях с первичным полипропиленом или другими полиолефинами при литье под давлением (короба, корпуса) или экструзии (профили и полуфабрикаты);

– поливинилхлорид перерабатывают в линолеум, искусственные кожи и пленочные материалы, а также применяют в дорожном строительстве;

– полистирол перерабатывают в изоляционные панели, упаковочные материалы, утепляющую обшивку труб, профилей для оконных рам и полов, а также в полистиролбетон;

– полиэтилентерефталат в основном перерабатывают в волокна, также этот полимер применяется в производстве листов, пленки и преформ для бутылок, получаемых многокомпонентным литьем, при котором между слоями первичного полимера помещают вторичный материал (технология «бутылка в бутылку»), а также нетканых материалов (сорбентов, фильтров, утеплителей одежды, наполнителей для мебели и игрушек).

В тех случаях, когда непосредственная утилизация полимеров нецелесообразна, применяют их деполимеризацию термическими и термохимическими методами.

Среди этих методов наибольшее распространение получил пиролиз, представляющий собой термическое разложение полимеров, содержащих углеводороды, при температурах около 600 °С при отсутствии кислорода [6]. Газ, получаемый в результате пиролиза, используют в качестве топлива для получения рабочего водяного пара и для поддержания самого процесса пиролиза. Жидкотопливная фракция, получаемая при пиролизе, подлежит возгонке с целью получения дизельной, битумной, бензиновой и других фракций, а также каталитическому гидрокрекингу под действием водорода при температуре 330–450 °С и давлении 5–30 МПа. В результате гидрокрекинга происходит распад углеводородов тяжелых фракций и увеличивается выход бензина и топливных масел. Твердые продукты пиролиза представлены в основном гудроном и используются как компоненты различного рода защитных составов, смазок, эмульсий, пропиточных материалов и др.

Кроме того, при пиролизе многие полимеры за счет обратимости реакции полимеризации могут распадаться до мономеров, которые вновь используют для поликонденсации или в качестве добавки к первичному материалу, а при пиролизе поливинилхлорида можно получать соляную кислоту. Недостатком пиролиза является образование токсичных газообразных продуктов, хотя и в меньшем количестве, чем при сжигании полимерных отходов [7, 8].

В случае применения газификации [8], представляющей собой высокотемпературный процесс взаимодействия отходов или продуктов их термической переработки с газифицирующими агентами, получают синтез-газ – смесь монооксида углерода и водорода, применяемые в химической промышленности. В качестве газифицирующих агентов применяют воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода, а также их смеси. Остающийся после газификации твердый остаток содержит лишь минеральную часть отходов в виде золы или шлака и представлен в основном техническим углеродом.

Другим термохимическим методом является гидролиз, основанный на расщеплении полимеров водными растворами кислот при температурах до 200 °С и небольшом вакууме. Продукты гидролиза нейтрализуют, фильтруют, дистиллируют и вновь полимеризуют. В основном этот метод применяют для переработки отходов полиэтилентерефталата [4, 6, 7]. Недостатком метода является его относительная дороговизна из-за большого расхода водных растворов и длительности обработки.

Разновидностью гидролиза является гликолиз, в котором для деполимеризации используют гликоли. Процесс проводят при атмосферном давлении и температурах 210–250 °С. Получаемые продукты зависят от типа применяемого гликоля, его концентрации и применяются в получении полиэфиров, полимеров и высокомолекулярных спиртов. Этот процесс является практически безотходным, но изготовленные на основе полученного сырья пластмассы непригодны для пищевого использования. Другой разновидностью гидролиза является метанолиз, представляющий собой глубокое расщепление полимеров с помощью метанола при температурах свыше 150 °С и давлении 1,5 МПа. Продукты переработки специфичны (например, при переработке полиэтилентерефталата получают диметилтерефталат) и применяются только для получения полиэфиров. Следует учитывать токсичность и опасность продуктов метанолиза, необходимость тщательной очистки отходов в отличие от гидролиза и гликолиза, а также высокую стоимость проведения. На практике также применяют комбинацию методов гликолиза и метанолиза [7].

Также существует метод радиодеструкции, при котором химические связи в молекулах полимеров разрушаются с помощью нейтронов, гамма-излучения, бета-частиц, что способствует процессам фото- и термоокислительной деструкции и образованию низкомолекулярных продуктов. Однако этот метод пока не получил широкого распространения [6].

Из проведенного обзора следует, что в настоящее время разработаны и применяются технологии, которые позволяют утилизировать или ликвидировать полимерные отходы любых видов, тоннажности и состояния. Каждая из технологий обладает своими преимуществами и недостатками, что позволяет выбрать наиболее оптимальную из них для каждого конкретного случая утилизации. Наиболее перспективными при этом являются рекуперация отходов производства в том же технологическом процессе, в котором они образуются, а также производство композиционных материалов, пиролиз или гидролиз для отходов потребления, позволяющие получать вторичные ресурсы и производить из них востребованные в современном мире материалы и изделия.

Основными проблемами утилизации полимерных отходов по-прежнему остаются их извлечение из общей массы твердых бытовых отходов и сортировка по видам полимеров, снижение токсичности продуктов переработки, сравнительно высокая сложность и низкая рентабельность некоторых методов переработки. Однако утилизация полимерных отходов не только позволяет снизить темпы их накопления, которые в последнее время растут, но и является экономически выгодной, являясь источником прибыли для многих производителей.

Для решения проблем утилизации полимерных отходов необходимо более широкое внедрение селективного сбора твердых бытовых отходов, принятие законов, регламентирующих и стимулирующих утилизацию полимерных отходов, а также обмен опытом и технологиями между странами, проведение научных исследований по совершенствованию существующих и разработке новых эффективных технологий утилизации.

Будущее «Шиеса»: как работает современная технология переработки мусора

РИА «Новый День» приводит эту публикацию полностью:

Решения о вывозе мусора в те или иные регионы не могут приниматься во вред жителям этих субъектов, заявил президент России Владимир Путин на медиафоруме Общероссийского народного фронта, отвечая на вопрос о создании в Архангельской области экотехнопарка «Шиес» для переработки твердых коммунальных отходов (ТКО) из Москвы. Глава государства также отметил, что опасения жителей области не лишены оснований и подчеркнул, что заводы должны строиться по мировым стандартам, чтобы не вредить людям. Анализ протестов показывает, что многие люди до сих пор не понимают, что из себя представляют новые технологии, которые намерены применить в Шиесе. Об иностранном опыте переработки ТКО – в материале «Ленты.ру».

Не просто проблема, а большая беда

Россияне производят примерно 60 миллионов тонн коммунальных отходов ежегодно. Москва должна решать, что делать примерно с 12 миллионами тонн коммунальных отходов, пятой частью всего мусора в стране. Ежегодно в Москве образуются, по разным оценкам, до 7,2 миллиона тонн твердых коммунальных отходов (ТКО) и около 6,1 миллиона тонн промышленных отходов, в то же время переработке подвергается лишь 10 процентов ТКО и около 59 процентов промышленных отходов. Москва уже не первое десятилетие задыхается от мусора – каждый день из столицы вывозится 9,5 тысячи тонн ТКО.

Фото: Илья Питалев / РИА Новости

Проблему усугубляет, превращая ее в настоящую беду, то обстоятельство, что, по мнению специалистов, возможности подмосковных полигонов были исчерпаны еще в начале 80-х годов прошлого века. На в общем-то законный вопрос противников экотехнопарка в Шиесе, почему бы его не построить, если он такой безопасный, под столицей, ответ может быть только один, и он будет неутешительным – для этого просто нет территории. С 2013 года в Московской области были закрыты 24 из 39 мусорных полигонов.

Оставшиеся свалки должны прекратить работу в ближайшие годы в связи с их заполнением, заменитьих должны четыре мусоросжигательных завода с мощностью переработки 700 тысяч тонн отходов в год каждый, обеспечивающие обезвреживание преимущественно подмосковного мусора. Вопрос что делать с московским мусором остается открытым.

На сегодняшний день из-за отсутствия достаточных мощностей для обезвреживания, переработки и безопасного размещения ТКО Россия движется к настоящему экологическому бедствию – и сейчас уже совершенно неважно, почему это произошло, и кто в этом виноват. Проблему, а правильнее сказать, общую беду необходимо решать совместными усилиями. При этом в основе решения данной проблемы должен быть комплексный подход, затрагивающий все этапы жизненного цикла обращения с твердыми коммунальными отходами, реализация которого осуществляется путем создания современных экотехнопарков.

Современная концепция экотехнопарка

По большей части используемые на сегодняшний день в России пути решения в сфере обращения с твердыми коммунальными отходами, особенно захоронение несортированных ТКО на неподготовленной территории, оказывают негативное воздействие на окружающую среду и являются весьма убыточными с экономической точки зрения, так как на практике являются практически неконтролируемыми.

В основе современной концепции экотехнопарка предлагается новая для России технология, представленная компанией Flexus, заключающаяся в глубоком прессовании неутилизируемых компонентов ТКО, прошедших предварительную сортировку. На выходе получаем следующие продукты:

– вторичные материальные ресурсы – направляются на дальнейшую переработку с целью получения готовой продукции для последующей реализации;

– спрессованные кипы неутилизируемых компонентов ТКО (1,0х1,0х1,5м), упакованные в герметичную пленку – направляются на размещение на полигоне, оборудованном современным противофильтрационным экраном, комплексом очистных сооружений, обеспечивающими защиту окружающей среды от возможного негативного воздействия.

Отличительной особенностью данной технологии является то, что получаемые в результате глубокого прессования кипы неутилизируемых компонентов ТКО представляют собой практически инертный материал в отличие от несортированных отходов. Несмотря на то что при текущем уровне развития технологий этот материал пока считается неутилизируемым, со временем, учитывая темпы развития технологий, в отрасли точно появятся продуктивные решения, которые позволят его утилизировать или рекультивировать хотя бы частично.

Полигон, предназначенный для размещения кип с отходами, коренным образом меняет свой облик. Во-первых, за счет высокой плотности отходов в кипах требуемая под размещение площадь сокращается более чем в 2 раза. Во-вторых, в процессе уплотнения и изоляции отходов в кипах создаются условия, тормозящие процессы разложения органических веществ, что способствует значительному сокращению образования биогаза и фильтрата – примерно на 95 процентов по сравнению с полигонами несортированных отходов. И, как следствие, исключаются следующие экологические проблемы: загрязнение подземных и поверхностных вод, загрязнение атмосферного воздуха, в том числе и в результате пожаров от возгорания биогаза. Кроме того, с помощью технологии размещения изолированных в кипах отходов удается полностью устранить благоприятную среду для размножения грызунов, птиц, бездомных животных.

К тому же реализация современной концепции переработки утилизируемых компонентов и размещения герметичных кип отходов позволит создать не только экологически безопасную, но и высокодоходную систему.

Наиболее дешевым, в сочетании с высоким качеством и репутацией в мире, является оборудование шведской фирмы Presona. С этой компанией уже есть принципиальная договоренность о совместном комплектовании линий с изготовлением большей части металлоемких конструкций в России по ее чертежам. Согласована совместная комплектация линий оборудованием Presona и российской компании «Станко». Низкая себестоимость обработки мусора позволяет создать систему утилизации, делающую экономически невыгодными несанкционированные свалки, что, кстати, весьма актуально и для Архангельской области, в которой их тысячи, а многие находятся в непосредственной близости от центра сопротивления экотехнопарку – селу Урдома.

Шведская технология позволяет многократно использовать большие средства, которые буквально лежат под ногами. Вместе с твердыми коммунальными отходами на каждые 100 000 жителей в землю закапываются в год порядка 2000 тонн металла, 10000 тонн бумаги и картона, 3000 тонн пластика, 1500 тонн стекла, 1500 тонн текстиля, – миллиарды долларов в масштабах страны. Разработанный бизнес-план показывает, что при капитальных вложениях в два миллиона долларов США в завод по сортировке и прессованию коммунальных отходов Presona производительностью 200 тысяч тонн в год, чистый доход за 5 лет составит 14 миллионов долларов при необычайно высокой рентабельности в 150 процентов. Разумеется, все это окажет прямое положительное влияние на местные бюджеты через налоги и создание сотен рабочих мест.

И пожалуй, самое главное – на базе получаемых доходов становится возможным внедрение дорогостоящих технологий глубокой переработки отходов, оставшихся после сортировки. До настоящего времени предложения по глубокой (вплоть до 100 процентов) переработке ТКО были несостоятельными.

Новейшей технологией, которая возможно действительно позволит добиться почти 100 процентов переработки отходов, является reCulture – шведская технология разделения отходов в воде с получением пылевидного, гранулированного или брикетированного топлива, после предварительного удаления из ТКО хлорсодержащих компонентов, тяжелых металлов и других элементов, образующих высокотоксичные соединения при горении.

Технология reCulture является дорогостоящей, ее внедрение целесообразно на базе реализации системы глубокого прессования ТКО с предварительной сортировкой. Таким образом, система глубокого прессования ТКО решает экологические и социальные проблемы. В масштабах страны, республики, региона – это новая отрасль экономики, создающая основу для развития многочисленных высокорентабельных производств на базе очень дешевого сырья. Слоган линии – «Переосмыслить, переделать, пересмотреть» отражает не только технологическую суть проекта, но и отражает изменения в сознании современного гражданского общества, идущего навстречу передовым научно-техническим разработкам и перестраивающим экологическое сознание.

Фото: Егор Еремов / РИА Новости

Полигон твердых бытовых отходов «Тростенецкий»

Мингорисполком совместно с институтом «Белкоммунпроект» принял новую программу санитарной очистки города. Суть новой концепции заключается в следующем: в черте города собираются построить три закрытых мусороперегрузочных станции (МПС) в северном, восточном и западном направлениях, где бытовой мусор будет сортироваться и прессоваться в тюки с последующей транспортировкой на полигон большегрузными автопоездами грузоподъемностью до 35 тонн.

В настоящее время в Минске собранный бытовой мусор вывозится на два полигона «Северный» и «Тростенецкий», где сваливается без предварительной переработки. Последний из названных полигонов уже подлежит закрытию и рекультивации. Полигон «Северный» при определенных условиях может эксплуатироваться еще не более 2-х лет. Практически исчерпал свои возможности и требует реконструкции мусороперерабатывающий завод «Экорес» в Шабанах. Применяемая устаревшая технология захоронения бытовых отходов требует отведения больших земельных участков и значительных транспортных затрат.

Новая технология, сходная с той, которая будет применена в Шиесе, имеет целый ряд существенных преимуществ по сравнению с нынешней системой захоронения ТКО в столице Белоруссии. Учитывая, что метод основан на прессовании ТКО в тюки с гарантированной плотностью более 1 тонны на кубометр, срок эксплуатации полигона увеличивается в 2,5 раза. Следовательно, если, согласно ТЭО, срок службы полигона «Тростенецкий» рассчитан на 40 лет, то его эксплуатация при новом методе увеличивается до 100 лет. Это обстоятельство уже явилось основанием для быстрого внедрения данного метода хранения для возможной дальнейшей утилизации в странах Западной Европы: Испании, Германии, Великобритании и Франции. Увеличенный более чем в два раза срок службы объекта позволяет без вреда для экологии хранить прессованные ТКО столько времени, сколько потребуется для разработки и внедрения эффективной технологии их утилизации в будущем.

При прессовании происходит удаление жидкой фракции, вследствие чего резко сокращается объем образования газов, исключается возгорание отходов, загрязнение почвенных вод, рассеивание легких фракций отходов ветром. Высокая плотность прессования не допускает впитывания атмосферных осадков а тюки, что существенно снижает образование метана и загрязнение атмосферы. Требуется в 10 раз меньше грунта для перекрытия отходов и рекультивации полигона. Станции прессования могут размещаться как непосредственно на полигонах, так и на МПС, располагаемых в черте города. В этом случае достигается резкое сокращение транспортных расходов.

В климатических условиях Минска прессы должны быть установлены в отапливаемом помещении, так как в ходе прессования из ТКО выдавливается влага, собираемая лотками. По данным Академии коммунального хозяйства России, влажность ТКО составляет 50-60 процентов. В тюках же, образуемых после прессования, влажность ТБО составляет всего 25-30 процентов. Учитывая структурный состав ТКО и указанную влажность, можно утверждать, что низкие температуры не оказывают никакого влияния на состав тюков и тем более не может быть и речи о разрыве связующей брикеты проволоки.

Достаточно только посмотреть на географию уже действующих экотехнопарков, чтобы понять, что они расположены в непосредственной близости от крупных мировых городов. Вот только некоторые из них: Джерси-сити – в США, Гетеборг и Лидчепинг – в Швеции, Агд, Ним и Порто-Веккьо – во Франции, Любляна – в Словении, Тимишоара – в Румынии и Цвайбрюккен – в Германии. Во всех этих странах национальное экологическое законодательство и государственный контроль за охраной окружающей среды весьма жесткие. Кроме того, во всех этих государствах в парламентах работают влиятельные партии зеленых.

В Дании предусмотрено открытое складирование упакованных кип в непосредственной близости от жилых районов. Примерно 2-3 миллиона тонн отходов, спрессованных по современным технологиям, находятся на складировании в Италии. Во Франции существует полигон, где размещаются отходы в упаковке Drylandfill. В Барселоне также для размещения на полигоне принимаются только упакованные в тюки отходы.

В Швеции один из самых высоких в мире показателей утилизации бытовых отходов – 99 процентов. Около половины идет на повторное использование и вторичную переработку. Производители отвечают за утилизацию упаковки и товаров с истекшим сроком эксплуатации, в том числе электроприборов, автомобилей и лекарств. Другая часть отходов после тщательной сортировки сжигается для получения энергии, которая играет большую роль в системе отопления. Как известно, Швеция даже импортирует отходы в том числе из Норвегии, Великобритании и Ирландии. Разумеется, этого успеха страна не могла бы добиться без создания экотехнопарков, которые выполняют важную распределительную роль.

В 1991 году в Германии производителей упаковки обязали принимать ее обратно после использования. В 1996-м эти меры были расширены: немецкие власти приняли специальный акт, целью которого было введение системы замкнутого цикла в области переработки мусора. Новые условия обязывали компании начиная со стадии проекта следить за тем, чтобы производство не оставляло отходов, а в конце жизненного цикла продукт подвергался экологической переработке.

В 2012 году этот закон был доработан и расширен. Добровольная и обязательная ответственность сегодня действует для производителей не только упаковочных материалов, но и транспортных средств, электронных приборов, химической продукции. Целью ставится максимальное использование материалов, «законсервированных» в отходах. По состоянию на середину 2017 года оборот мусороперерабатывающей отрасли в Германии составлял около 70 миллиардов евро, в ней были заняты более 250 тысяч человек.

Россия только начинает путь цивилизованной переработки коммунальных отходов. И она идет по тому пути, который многие страны уже прошли. Создание экотехнопарка в Шиесе – это один из первых шагов в этом направлении. Архангельская область может оказаться в самых первых рядах перспективной отрасли экономики, и в дальнейшем, обладая таким опытом, регион будет иметь колоссальные конкурентные преимущества в тот момент, когда в очередь встанут другие субъекты федерации, желающие повторить экономический и экологический успех той же Швеции. В любом случае всем нам предстоит переосмыслить свое экологическое сознание, переделать имеющиеся технологии и пересмотреть свои гражданские воззрения. Иного пути у нас нет.
Источник

Тема: Современные решения по переработке твердых бытовых отходов

Опции темы

Отображение

Современные решения по переработке твердых бытовых отходов

Природные ресурсы, которые потребляет человечество, можно условно разделить на две части: возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым ресурсам относятся все те ресурсы, которые можно восстановить с помощью фотосинтеза в обозримый отрезок времени. Речь идёт в первую очередь о всех видах растительности и тех ресурсах, которые можно из неё получить. К невозобновляемым относятся полезные ископаемые, которые в обозримое геологическое время уже не восстановятся.

Используемые человечеством технологии ориентированы в первую очередь на использование невозобновляемых природных ресурсов. Это нефть, уголь, руды и т.п. При этом их использование технологически влечёт за собой нарушения в окружающем мире: уменьшается плодородие почв и количество пресной воды, загрязняется атмосфера и т.п.

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

В настоящее время такие технологии уже появились. Появилась принципиальная возможность не только существенно снизить затраты на ликвидацию отходов, но и получить при этом экономический эффект.

Недостатком технологий термического фракционирования является необходимость предварительно классифицировать отходы по видам мусора, что требует внедрения на государственном уровне технологий по сбору мусора. В этой области уже есть положительные примеры. Например, Австрия. Но для большинства стран такие технологии ещё необходимо создавать.

Поэтому очень большой интерес представляют технологии переработки мусора (городских свалок и т.п.) с получением при этом полезных продуктов и положительного экономического эффекта.

Помимо серьезного загрязнения воздуха, технологии утилизации отходов при помощи сжигания, по утверждению экологических организаций, “сжигают не только мусор, но и реальные деньги”. Альтернативой этому методу является переработка мусора, с его последующей сортировкой на составляющие. Технология, применяемая на ЗАО “Белэкоком”, белгородском предприятии по переработке отходов, отвечает всем нормативным показателям экологического контроля, применяемым к подобным заводам. Здесь отсутствуют процессы химической и термической переработки мусора, что существенно повышает экологическую безопасность. А спрессованные отходы реализуются на рынке переработанных материалов.

По оценкам специалистов, более 60% городских отходов – это потенциальное вторичное сырье, которое можно переработать и с выгодой реализовать. Еще около 30% – это органические отходы, которые можно превратить в компост.

Проблема полного уничтожения или частичной утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) – бытового мусора – актуальна, прежде всего, с точки зрения отрицательного воздействия на окружающую среду. Твердые бытовые отходы – это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также “бесплатный” энергоноситель, так как бытовой мусор – возобновляемое углеродсодержащее энергетическое сырье для топливной энергетики. Однако для любого города и населенного пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов всегда является в первую очередь проблемой экологической. Весьма важно, чтобы процессы утилизации бытовых отходов не нарушали экологическую безопасность города, нормальное функционирование городского хозяйства с точки зрения общественной санитарии и гигиены, а также условия жизни населения в целом. Как известно, подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде “мусорных полигонов”. Однако это самый неэффективный способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся высокой концентрацией углеродсодержащих материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками. Зарубежный опыт показывает, что рациональная организация переработки ТБО дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя бетона.

По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т. е. нефти и получения из нее мазута. Кроме того, в развитых странах существует законодательное ограничение на содержание в 1 м3 выбрасываемого в атмосферу дымового газа не более 0,1х10-9 г двуокиси азота и фуранов при сжигании отходов. Эти ограничения диктуют необходимость поисков технологических путей обеззараживания ТБО с наименьшим отрицательным влиянием на окружающую среду, особенно мусорных свалок. Следовательно, присутствие бытового мусора в открытых свалках крайне отрицательно влияет на окружающую среду и как следствие – на человека.

В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов, а именно: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз.

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

Санитарная земляная засыпка.

Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1-1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Однако центральным процессом этой зоны является образование метана. Постоянно поддерживающаяся здесь температура (30-40° С) становится оптимальной для развития метанообразующих бактерий. Таким образом, свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных. Можно предположить, что и в перспективе роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них с целью его полезного использования будет оставаться актуальным. Однако возможно и существенное сокращение мусорных свалок за счет максимально возможного вторичного использования бытовых отходов путем селективного сбора составляющих его компонентов – макулатуры, стекла, металлов и т. д.

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой – повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо. В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция – 48-50%; Япония – 70%; Дания, Швейцария 80%; Англия и США – 10%. В России сжиганию подвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве – около 10%. Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов. Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания. В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Сюда же относится и способ сжигания мусора в псевдосжиженном слое. При этом достигается высокая полнота сгорания при минимуме вредных веществ. По зарубежным данным, сжигание мусора целесообразно применять в городах с населением не менее 15 тыс. жителей при производительности печи около 100 т/сут. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии. В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии, в виде гранул и брикетов. Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения. Кроме того, при сжигании гранулированного топлива намного выше КПД котла. Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разлагающихся веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Исследованиями США выявлено, что при прямом сжигании твердых бытовых отходов большая часть сурьмы, кобальта, ртути, никеля и некоторых других металлов поступает в отходящие газы из негорючих компонентов, т. е. удаление негорючей фракции из бытовых отходов понижает концентрацию в атмосфере этих металлов. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

Таким образом, можно констатировать, что главным направлением в сокращении выделения вредных веществ в окружающую среду является сортировка или раздельный сбор бытовых отходов. В последнее время все более распространяется метод совместного сжигания твердых бытовых отходов и шламов сточных вод. Этим достигается отсутствие неприятного запаха, использование тепла от сжигания отходов для сушки осадков сточных вод. Надо отметить, что технология ТБО развивалась в период, когда не были еще ужесточены нормы выброса газовой составляющей. Однако сейчас стоимость газоочистки на мусоросжигательных заводах резко возросла. Все мусоросжигательные предприятия являются убыточными. В этой связи разрабатываются такие способы переработки бытовых отходов, которые позволили бы утилизировать и вторично использовать ценные компоненты, содержащиеся в них.

Биотермическое компостирование. Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный (свыше 900° С).

Низкотемпературный пиролиз – это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760°С; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850°С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений. Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах. Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период “нефтяного бума”. С этого времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования; переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений – хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики; очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов; сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Научно-производственной фирмой “Термоэкология” акционерного общества “ВНИИЭТО” (г. Москва) предложена комбинированная технология переработки шлаковых и зольных отвалов ТЭЦ с добавлением части ТБО. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка-пиролиз-сжигание электрошлаковая обработка. В качестве основного агрегата предполагается использовать рудно-термическую электропечь в герметичном варианте, в которой будут расплавляться подаваемые шлак и зола, выжигаться из них углеродные остатки, а металлические включения осаживаться. Электропечь должна иметь раздельный выпуск металла, который в дальнейшем перерабатывается, и шлака, из которого предполагается изготовлять строительные блоки или гранулировать с последующим использованием в строительной индустрии. Параллельно в электропечь будут подаваться ТБО, где они газифицируются под действием высокой температуры расплавленного шлака. Количество воздуха, подаваемого в расплавленный шлак, должно быть достаточным для окисления углеродного сырья и ТБО. Научно-производственным предприятием “Сибэкотерм” (г. Новосибирск) разработана экологически чистая технология высокотемпературной (плазменной) переработки ТБО. Технологическая схема этого производства не предъявляет жестких требований к влажности исходного сырья – бытовых отходов в процессе предварительной подготовки, морфологическому и химическому составам и агрегатному состоянию. Конструкция аппаратуры и технологическое обеспечение позволяет получить вторичную энергию в виде горячей воды или перегретого водяного пара с подачей их потребителю, а также вторичной продукции в виде керамической плитки или гранулированного шлака и металла. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из “бросового” сырья – бытового мусора.

Высокотемпературный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки и т. д.

Традиционные свалки непереработанных муниципальных отходов не только портят ландшафт, но и представляют потенциальную угрозу здоровью людей. Загрязнение происходит не только в непосредственной близости от свалок, в случае заражения грунтовых вод загрязненной может оказаться огромная территория.

Основная задача, стоящая перед системами переработки ТБО – это наиболее полно утилизировать отходы, образующиеся на некоторой территории. При подборе технологий для реализуемых проектов нужно руководствоваться двумя важными требованиями: обеспечить минимум или полное отсутствие выбросов и произвести максимум ценных конечных продуктов, для реализации их на рынке. Наиболее полно эти задачи могут быть достигнуты при использовании систем автоматической сортировки и разделенной переработки различных видов отходов при помощи современных технологий.

Комбинации указанных технологических решений устанавливаются на нескольких площадках в регионе так, чтобы обеспечить минимальную транспортировку отходов к месту переработки и непосредственную поставку ценных конечных продуктов на сопутствующие производства. Полный завод по переработке ТБО состоит из модулей всех видов и может включать сопутствующие производства. Количество технологических линий в каждом модуле определяется требованиями к производительности завода. Минимальное оптимальное соотношение достигается для завода производительностью 90 000 тонн ТБО в год.

Переработка горючих отходов.

Предлагаемая технология газификации позволяет перерабатывать горючие отходы в закрытом реакторе с получением горючего газа. Могут быть переработаны отходы следующих типов:

горючая фракция твердых бытовых отходов (ТБО), выделенная при сортировке;
твердые промышленные отходы – нетоксичные твердые отходы, произведенные промышленными, торговыми и другими центрами, например: пластик, картон, бумага и т. д.;
твердые горючие продукты переработки автомобилей: большинство автомобильных пластиков, резина, пеноматериалы, ткань, дерево и т. д.;
сточные воды после осушения (наиболее эффективная переработка сточных вод достигается при использовании биотермической технологии);
сухая биомасса, такая как отходы деревообработки, опилки, кора и т. д.
Процесс газификации является модульной технологией. Ценным продуктом переработки является горючий газ, производимый в объеме от 85 до 100 м3 в минуту (для модуля переработки 3.000 кг/ч), с приблизительной энергетической ценностью от 950 до 2.895 кКал/м3 в зависимости от исходного сырья. Газ может быть использован для производства тепло-/электроэнергии для сопутствующих производств или на продажу. Модуль газификации не производит выбросов в атмосферу и не имеет трубы: продуктом технологии является горючий газ, направляемый на производство энергии, и, таким образом, выбросы образуются только на выходе двигателей, бойлеров или газовых турбин, перерабатывающих горючий газ. Основное оборудование монтируется на рамах с общими внешними размерами 10 х 13 х 5 м. Технология проста в управлении и эксплуатации и может быть использована в рамках комплексных схем переработки отходов.

Переработка гниющих отходов.

Органическая фракция ТБО, полученная в результате сортировки, а также отходы ферм и очистных сооружений могут быть подвергнуты анаэробной переработке с получением метана и компоста, пригодного для сельскохозяйственных и садоводческих работ.

Переработка органики происходит в реакторах, где бактерии, производящие метан, перерабатывают органическую субстанцию в биогаз и гумус. Субстанция выдерживается в реакторе при определенной температуре 15-20 дней. Завод обычно состоит из двух или более параллельных линий. Биореакторы стационарны и расположены вертикально. Размер одного реактора может достигать 5000 куб. м. Это примерно соответствует отходам, производимым населением в 200 000 человек. Для переработки большего объема отходов требуется два или более параллельных реактора. При необходимости, по окончании анаэробной переработки субстанция пастеризуется и после этого полностью осушается в твердую массу, составляющую 35-45% от первоначального объема. На следующей стадии масса может быть подвергнута постаэрации и просеиванию для улучшения показателей хранения, эстетического вида и удобства использования.

Конечный продукт, гумус, полностью переработан, стабилизирован и пригоден для ландшафтных работ, садоводства и сельского хозяйства. Метан может быть использован для производства тепло/электроэнергии.

Переработка использованных шин.

Для переработки шин используется технология низкотемпературного пиролиза с получением электроэнергии, сорбента для очистки воды или высококачественной сажи, пригодной для производства автопокрышек.

Линии демонтажа старых автомобилей.

Для переработки старых автомобилей используется технология промышленного демонтажа, позволяющая вторично использовать отдельные детали. Стандартная линия линии промышленного демонтажа, способна перерабатывать 10 000 старых автомобилей в год или до 60 машин в день при смене 12 человек (всего персонал завода 24 человека). Линия предназначена для оптимального демонтажа деталей в безопасных рабочих условиях. Основными элементами линии являются автоматический конвейер, передвигающий автомобили, устройство переворачивания автомобилей для демонтажа деталей днища и подготовки автомобиля к снятию двигателя, а также оборудование для демонтажа деталей и хранения снятых материалов. Предприятие состоит из цеха линии демонтажа, зоны для удаления аккумуляторов и слива автомобильных жидкостей, крытых складских помещений и офисного здания. Экономическая эффективность предприятия обеспечивается продажей автомобильных деталей и отсортированных материалов. Для эффективной эксплуатации завода в зависимости от транспортных тарифов в радиусе 25-30 км от завода должно быть в наличии 25 000 остовов старых автомобилей. В общем случае для завода требуется площадка, по крайней мере, 20 000 м2. Поставка линии промышленного демонтажа включает обучение рабочего персонала на площадке заказчика и в Западной Европе, обучение управлению предприятием и тренинг по организации сбора старых автомобилей и продаже запчастей и материалов.

Утилизация медицинских отходов.

Предлагаемая технология очистки медицинских отходов стерилизует такие виды медицинских отходов как иглы, ланцеты, медицинские контейнеры, металлические зонды, стекло, биологические культуры, физиологические вещества, медикаменты, шприцы, фильтры, пузырьки, подгузники, катетеры, лабораторные отходы и т.д. Технология очистки медицинских отходов измельчает и стерилизует отходы, так что они превращаются в сухую, однородную пыль без запаха (гранулы диаметром 1-2 мм). Этот остаток является целиком инертным продуктом, не содержит микроорганизмов и не обладает бактерицидными свойствами. Остаток может быть утилизирован как обычные городские отходы или использован при ландшафтных работах. Технология переработки медицинских отходов – это закрытый процесс. Стандартное оборудование работает в полуавтоматическом режиме, в функции оператора входит загрузка установки при помощи подъемника и запуск процесса. После начала процесса все операции осуществляются автоматически и контролируются программируемым модулем, в то время как сообщения о состоянии процесса и сигналы о возможных неисправностях отображаются на пульте управления. Возможна поставка целиком автоматической системы. Учитывая специфический вес материала и время переработки, производительность установки составляет 100 кг/час.

Предлагаемые современные технологии позволяют одновременно решить проблему утилизации мусора и создать местные источники энергии. Таким образом, мусор вернется к нам не в виде разрастающихся свалок и загрязненной воды, а в виде электричества по проводам, тепла в батареях отопления или выращенных в теплицах овощей и фруктов.

Материал подготовлен Управлением Главгосэкспертизы России по Ставропольскому краю, г.Ставрополь, 2004г.

Список использованной литературы:

1. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, утв. Минстроем России 02.11.96, согласована с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 №01-8/1711.

2. Санитарные правила устройства проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых промышленных отходов №1746-77, утв. Минздравом СССР 22.08.77.

3. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов №3183-84, утв. Минздравом СССР 29.12.84.

4. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87 №4422-87.

5. Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений: СанПиН 2.1.7.728-99, утв. Минздравом России 22.01.99.

7. ГОСТ 17.4.1.02-83 Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения.

8. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-85) №3938-85, утв. Минздравом СССР, введеные в действие Постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 11.11.98 №30, взамен “Санитарных правил устройства и содержания полигонов для твердых бытовых отходов”, утвержденных Минздравом СССР 16.05.83 №2811-83.

10. Закон Свердловской области от 19 декабря 1997 года N 77-ОЗ “Об отходах производства и потребления”, принятый Областной Думой Законодательного Собрания Свердловской области 3 декабря 1997 года Одобрен Палатой Представителей Законодательного Собрания

11. Журнал “Итоги” №18 за 1999 г. “СУДЬБЫ ВЫВОЗА МУСОРА У “НИХ” И У НАС”.

Проектная работа по теме «Экологический анализ современных технологий переработки твердых отходов»

«творческая работа с детьми от 3 до 10 лет»

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы “Гимназия № 1592 имени Героя Российской Федерации Е.Н. Чернышёва”

«Экологический анализ современных технологий переработки твердых отходов»

Авторы: Губарева Елизавета, Сохина Анна,

Юдаева Вероника, Кравчук Кирилл

ученики 6 «А» ГБОУ Гимназии № 1592

Научные руководители: Чувашова С.С. – учитель географии;

Белова Л.В. – учитель биологии

Влияние отходов на окружающую среду и здоровье человека………………………………………………………………………..

Влияние свалок на здоровье…………………………………………………..

Пути решения проблемы обезвреживания отходов…………………………

Как можно использовать макулатуру.

Список используемых источников………………………………………………….

Актуальность темы: самый распространенный способ борьбы с твердыми отходами – свалки – не решают проблему, а усугубляет ее. Свалки – это не только эпидемиологическая опасность, она неизбежно становится мощным источником биологического загрязнения. Поэтому исследование экологически безопасных технологий переработки твердых отходов является на сегодняшний день актуальной задачей .

Экологические проблемы загрязнение окружающей среды , выброс отходов является проблемой номер один не только для Министерства по охране окружающей среды, но и для государства в целом. Отходы и наше обращение с ними привели к ряду экологических проблем, например, к выбросу газов, вызывающих парниковой эффект, тяжелых металлов и других экологически вредных химических веществ. Пока существует жизнь на земле, человечество производит отходы. Столько же времени стоит задача: решения проблемы отходов эффективнее и наиболее экологичным способом. От решения данной проблемы зависит благополучие и существование человечества.

Серьезность влияния обработки и захоронения отходов на окружающую среду зависит от объема производимых отходов, их состава, количества незаконно захороненных отходов, количества размещенных на свалке отходов и стандартов на заводах по обработке отходов. Будущее влияние процесса управления отходами будет зависеть от того, как изменятся указанные факторы. Окончательная обработка отходов, на сегодняшний день, означает либо их захоронение на свалке, либо сжигание, и два этих вида окончательной обработки оказывают разное, но в обоих случаях негативное, влияние на окружающую среду.

В связи с недостаточным количеством специализированных полигонов и санкционированных свалок широко распространена практика неорганизованного складирования (несанкционированные свалки) промышленных и бытовых отходов.

Альтернатива – использовать биоразлагающие материалы. Основой кардинального решения проблемы ТБО является их промышленная переработка, обеспечивающая комплексное решение вопросов обезвреживания, утилизации и ликвидации отходов.

Цели работы: изучить существующие технологии утилизации твердых отходов с целью выбора технологии, в наименьшей степени оказывающей воздействие на компоненты окружающей среды, включая человека

изучить существующие современные технологии по переработке и утилизации компонентов твердых отходов;

провести сравнительный анализ данных технологий;

обосновать выбор наиболее экологичной технологии переработки твердых отходов

Практическое значение : полученные данные можно использовать для информирования населения: о влиянии отходов на здоровье человека; о важности хранения, утилизации и получения вторичного сырья, с целью уменьшения количества мусора на улицах города; о существование несанкционированных мест сбора мусора и административной ответственности за создание таких свалок на территории города и в окрестностях.

Сбор материала по теме «Экологический анализ современных технологий переработки твердых отходов»;

Обработка полученной информации;

Анкетирование (проведение мониторинга среди учащихся);

Создание интервью (мнение учащихся о рациональных способах утилизации ТБО и о вторичной переработке сырья);

Создание мультфильма «Экологическая история»;

Создание видеоролика «о проблеме мусора…»;

Практическое применение : данный проект может быть использован как методический материал на уроках биологии, географии, обществознания в 5 – 11 классах.

Одним из основных источников загрязнения урбанизированных территорий являются промышленные, образующиеся в результате производственного процесса, и твердые бытовые отходы (ТБО), возникающие в процессе жизни человека в жилище и амортизации предметов быта. Не меньшее значение как загрязнитель окружающей среды имеют и сточные городские воды, объединяющие производственные, бытовые и дождевые воды.

В крупных городах ежегодно накапливается до 104 кг. и более отходов на одного жителя, в целом же промышленными методами перерабатывается только 3,5% ТБО, остальное вывозится на свалки и полигоны.

Отходы делятся на два основных класса: отходы производства, отходы потребления

Отходы потребления включают в себя:

1. твердые бытовые отходы (ТБО);

2. изношенная сложная бытовая техника;

3. отходы от ремонта жилого фонда;

Все отходы подразделяются на пять классов опасности по воздействию на окружающую природную среду:

I класс опасности ─ чрезвычайно опасные . Период восстановления отсутствует. (мышьяк, кадмий, ртуть, селен, цинк, свинец, фтор, бензопирен )

II класс опасности ─ высоко опасные. Период восстановления не менее 30 лет. (бор, кобальт, молибден, никель, медь, сурьма, хром)

III класс опасности ─ умеренно опасные . Период восстановления не менее 10 лет. (барий, вольфрам, ванадий, марганец, стронций, ацетофенон)

IV класс опасности ─ малоопасные . Период самовосстановления не менее 3-х лет.

V класс опасности ─ практически неопасные. Воздействие на окружающую природную среду практически не нарушена.

Промышленные отходы: к промышленным отходам относятся продукты, материалы, изделия и вещества, образующиеся в результате производственной деятельности человека, оказывающие негативное влияние на окружающую среду, вторичное использование которых на данном предприятии нерентабельно.

К токсичным промышленным отходам относятся физиологически активные вещества, образующиеся в процессе технологического производственного цикла и обладающие выраженным токсическим действием на теплокровных животных, а также на человека.

Строительные отходы: к ним относятся твердые минеральные отходы (керамзит, керамика, асбоцемент, гипс, отходы бетона), древесина и другие материалы, применяющиеся в строительстве. Эти отходы приравниваются к V классу опасности.

Твердые бытовые отходы: основная масса ТБО состоит из макулатуры, стеклянного боя, не пригодных к дальнейшему употреблению вещей домашнего обихода, пищевых отходов, квартирного и уличного смета, строительного мусора, оставшегося от текущего ремонта квартир, сломанной бытовой техники. Качественный состав ТБО практически не зависит от географического расположения города. Нормы накопления ТБО в городах в значительной мере зависят от степени благоустроенности жилищного фонда, специфичности объектов общественного назначения. Так, среди жилых домов наибольшее количество ТБО отмечено в неблагоустроенных домах с местным отоплением на твердом топливе и без канализации, а среди объектов общественного назначения, торговых и культурно-бытовых учреждений – на городских рынках

Обращение с отходами ─ деятельность, связанная с образованием, сбором, перевозкой, хранением и обезвреживанием отходов. Отходы и наше обращение с ними привели к ряду экологических проблем, например, к выбросу газов, вызывающих парниковой эффект, тяжелых металлов и других экологически вредных химических веществ. Опасные отходы содержат ядовитые вещества. Опасные отходы – отходы, которые содержат в своем составе вещества, обладающие каким-либо опасным свойством или их совокупностью (токсичность, инфицированность, взрывоопасность, пожароопасность, высокая реакционная способность или иные подобные свойства) и присутствующие в таком виде, что эти отходы самостоятельно или при вступлении в контакт с другими веществами могут представлять непосредственную или потенциальную опасность, причинение вреда окружающей среде, здоровью человека или имуществу лиц, в том числе вследствие их вредного воздействия на окружающую среду, подразделяются на классы. С ними нельзя обращаться так же, как с обычными потребительскими отходами, поскольку это может привести к серьезному загрязнению окружающей среды или нанести вред людям или животным. Сейчас мы знаем больше об опасных свойствах многих химических веществ. Все больше и больше опасных веществ, которые раньше размещались на свалках, сейчас собираются и обрабатываются должным образом, но далеко не все.

Поскольку токсичные отходы представляют значительную опасность для окружающей среды, в том числе и для здоровья человека, то их утилизация и захоронение должны проводиться в строгом соответствии с существующими правилами и стандартами. Например, на полигонах ТБО принимаются токсичные отходы только III и IV классов опасности, причем отдельные группы и виды отходов принимаются на полигоны в ограниченном количестве и складируются с соблюдением особых условий. Перечень промышленных отходов, разрешенных к размещению на полигонах (таблица 1) ТБО, регламентируется нормативными документами. К таким отходам, например, относятся: асбоцементный лом, отработанный графит, формовые и стержневые смеси, шлаки (котельных, ТЭЦ, чугунолитейных производств), отходы шлифовальных и абразивных материалов, отходы полимерных, резинотехнических, текстильных, электроизоляционных и других материалов.

Таблица 1. Гигиеническая классификация не утилизируемых промышленных отходов:

Характеристика не утилизируемых промышленных отходов по виду содержащихся в них загрязнений

Рекомендуемые методы складирования или обезвреживания

Использование для планировочных работ или совместное складирование с ТБО

Биологически окисляемые легко разлагающиеся органические вещества

Складирование или переработка совместно с ТБО

Слаботоксичные малорастворимые в воде, в том числе при взаимодействии с

Складирование совместно с ТБО

Нефтемаслоподобные, не подлежащие регенерации в соответствии с действующими указаниями

Сжигание, в том числе совместно с твердыми бытовыми отходами

Токсичные со слабым загрязнением воздуха (превышение ПДК в 2-3 раза)

Складирование на специальном полигоне промышленных отходов

Групповое или индивидуальное обезвреживание на специальных сооружениях

Утилизация – применение или расходование отходов после соответствующей обработки (переработка, обезвреживание, а также все виды использования, в том числе закладка выработанного пространства).

Среди методов ликвидации отходов в настоящее время первое место принадлежит полигонам твердых бытовых отходов, на которые вывозят порядка 90-95% отходов (сжигание составляет не выше 10%). При этом сложилось устойчивое мнение: будь-то бы, если ТБО складируются, то тем самым они обезвреживаются. Это далеко от истины. Полигоны – мины замедленного действия, которые будут действовать десятки лет, нанося огромный экологический и социальный ущерб природной среде и, тем самым, населению.

По результатам работ различных авторов, исследовавших все аспекты размещения ТБО на полигонах, отмечается не только сильное поверхностное загрязнение почв на больших территориях, но и подземных вод и грунтов до глубин более 20 м.

Хранение отходов ─ временное содержание отходов в санкционированных местах их размещения в соответствии с установленными правилами и сроками до их извлечения с целью обезвреживания или использования.

Хранение и захоронение отходов на объекте осуществляется с учетом классов опасности, агрегатного состояния, водорастворимости, класса опасности веществ и их компонентов. Захоронение отходов ─ изоляция отходов, исключающая возможность дальнейшего их использования и направления на предотвращение взаимодействия этих отходов с окружающей средой, при котором может возникнуть опасность причинения вреда здоровью человека или имуществу лиц. При захоронении отходов, содержащих слаборастворимые вещества Iкласса опасности, должны быть предусмотрены дополнительные меры по гидроизоляции стен и дна котлованов с обеспечением коэффициента фильтрации не более 10 -6 см\с. твердые пастообразные отходы, содержащие растворимые вещества II-III классов опасности нерастворимые в воде, осуществляют в котлованах с гидроизоляцией дна и боковых стенок. Отходы производства и потребления III-IV классов опасности разрешается складировать вместе с твердыми коммунальными отходами в соотношении не более 30% от массы ТКО. Промышленные отходы, допускаемые для совместного складирования с ТКО, не должны быть взрывоопасными, самовозгораемыми и с влажностью не более 85%. Объекты должны быть обеспеченны централизованными сетями водоснабжения и канализации, допускается использование привозной воды для хозяйственно-бытовых целей в соответствии с гигиеническим заключением.

Предельное количество отходов на территории определяется предприятием по согласованию с органами и учреждениями госсаннадзора на основе классификации отходов: по классу опасности отходов, по их физико-химическим свойствам – агрегатному состоянию (твердые, жидкие), летучести, возможности химических реакций.

Захоронения отходов в воду на болотистых и заливаемых паводковыми водами участках не допускаются.

Вторым направлением утилизации ТБО является переработка в органическое удобрение (компост). Из известных методов переработки (с продувкой воздуха в штабелях, в сетчатых камерах, на жалюзийных полках, в вертикальных башнях) наиболее эффективным и гигиеничным на сегодняшний день является метод биопереработки во вращающихся цилиндрических барабанах (диаметром до 4 метров и длиной до 30-60 метров). Процесс происходит в полной изоляции от человека.

Трудность осуществления данного метода состоит в необходимости сложной сортировки и предварительной переработки ТБО, т.к в отсутствует система целевого сбора отсортированного и незагрязненного вторичного сырья у населения, что влечет за собой необходимость строительства дополнительного завода по сортировке мусора для разделения и сбора вторичного сырья: пленка, бумага, черные и цветные металлы, стекло.

К сожалению, из-за низкой экологической культуры населения в бытовые отходы попадают краски, батарейки, люминесцентные лампы и многое другое, что может привести к перенасыщению компоста тяжелыми металлами и вредными компонентами.

В связи с этим в работе предлагается метод безотходной утилизации ТБО. Суть предлагаемого решения сводится к проведению ряда технологических стадий переработки органических отходов в зависимости от агрегатного состояния. Твердые органические отходы в смеси с окисью кальция переводятся в карбид кальция. Жидкие и газообразные отходы превращаются в синтетические нефтепродукты путем пропускания их через карбид кальция в сверхкритических для ацетилена условиях T>=500°C и P>=0,2МПа и последующей конденсацией и сепарацией полученных продуктов. Использование предлагаемого способа переработки мусора позволяет не только утилизировать бытовые отходы, но и получать ценные углеводороды нефтяного ряда, вследствие чего значительно сократятся расходы на переработку мусора и, в конечном счете, приведет к экономии энергетических ресурсов.

Ветки деревьев, листва и древесина используется для получения щепы – дополнительная энергия, которая используется для отопления самого завода по переработке мусора. Этот способ, получения энергии, является экологически чистым и безопасным.

Влияние отходов на окружающую среду и здоровье человека:

Серьезность влияния обработки и захоронения отходов на окружающую среду зависит от объема производимых отходов, их состава, количества незаконно захороненных отходов, количества размещенных на свалке отходов и стандартов на заводах по обработке отходов. Будущее влияние процесса управления отходами будет зависеть от того, как изменятся указанные факторы. Окончательная обработка отходов, на сегодняшний день, означает либо их захоронение на свалке, либо сжигание, и два этих вида окончательной обработки оказывают разное, но в обоих случаях негативное, влияние на окружающую среду.

Размещение отходов на свалках ведет к выделению метана – одного из парниковых газов и опасных химических веществ, которые оказывают вредное воздействие на окружающую среду.

Сжигание отходов ведет к выбросу газов из труб сжигающих их заводов. Эти газы содержат опасные химические вещества, такие как кадмий, ртуть и свинец. Токсичность тяжелых металлов при их изолированном действии на теплокровный организм достаточно изучена. Известно, что при поступлении в организм они могут оказывать влияние на функцию кроветворения, вызывать изменения морфологического состава периферической крови, блокировать сульфгидрильные группы, представлять опасность, способствуя развитию канцерогенного, генетических и других отдаленных биологических эффектов. Помимо этого на природную среду оказывает влияние выделение биогаза – метана, кислорода, углекислого газа, содержание которых может составлять десятки процентов. Эти величины превышают санитарные нормы и могут вызвать удушье человека. Биохимическое разложение и химическое окисление материала свалки может сопровождаться образованием очагов выделения тепла с повышением температур до 75°С, т.е. возможно самовозгорание отходов. Гниение материала ТБО сопровождается распространением запаха на расстояние более 1 км.

Вредное воздействие на человека ─ воздействие факторов среды обитания, создающее угрозу жизни и здоровью человека, либо угрозу жизни или здоровью человека будущих поколений.

Опасные для здоровья соединения можно обнаружить в повседневно используемых изделиях таких как моющие средства, лаки, краски, мебель, ковры, игрушки, одежда, ткани, косметика, фармацевтические препараты, компьютеры, телевизоры, продукты питания, и так далее. То есть химические соединения вездесущи, они присутствуют в воздухе, воде, в продуктах, почве, отложениях и живых организмах. Кроме того, их находят в тканях, крови и грудном молоке людей и животных по всей планете. В сельском хозяйстве химикаты являются самым широко применяемым способом борьбы с сорняками, насекомыми, болезнями растений, паразитами и бактериями (таблица 2).

Таблица 2. Содержание различных химических веществ в отходах и технологии их утилизации:

ПЛАСТМАССА – хлорорганические соединения, органические растворители в емкостях из ПВХ

Технологии переработки пластиковых бутылок;

ПЕСТИЦИДЫ – хлорорганические соединения, фосфорорганические соединения

ЛЕКАРСТВА – органические растворители и осадки, следы тяжелых металлов

Технологии переработки макулатуры;

Воздействие химических соединений на человека может происходить различными путями: путем вдыхания, при контакте с кожей и путем глотания (с пищей). После поступления в организм химикаты распределяются по различным участкам организма, где происходит их метаболизм, который может сопровождаться превращением этих веществ как в менее токсичные, так и в более токсичные, чем исходное соединение.

Таблица 3 . Загрязнение среды и возможные нарушения здоровья человека:

Возможные нарушения здоровья человека

Тяжелые металлы, свинец, кадмий, цинк.

Расстройство биосинтеза гемоглобина, изменение защитных механизмов организма. Функциональные и органические нарушения сердечно-сосудистой системы. Интоксикация центральной нервной системы. Расстройства психики. Функциональные нарушения печени, почек, желудочно-кишечного тракта. Накопление в организме свинца (в костях, крови, моче), отставание физического развития детей, вплоть до летального исхода.

Пары металлической ртути, её неорганические и органические соединения. Ртуть

Накопление в организме ртути (в мозге, сердце, лёгких, почках, печени, селезёнке, поджелудочной железе, мышечной ткани, крови, молоке, спинномозговой жидкости, волосах). Нервно-психические нарушения, повышение общей заболеваемости. У детей – гипертония, повышенная пораженность зубов кариесом. Необратимые поражения центральной нервной системы и мозга.

Увеличение общей заболеваемости, респираторные заболевания

Углеводороды, в т. ч. бензапирен

Раздражение дыхательных путей, появление тошноты, головокружение, сонливость. Понижение иммунологической активности организма.

Как видно из таблицы особую опасность оказывают тяжелые металлы, вызывая поражения практически всех систем органов, особенно страдает нервная система и органы дыхания. Не менее опасны сточные воды и фекальные стоки городов. Особая опасность в этом случае связана с возможностью эпидемий инфекционных заболеваний.

В нашей стране в год выбрасывается 500 кг. отходов на человека. Эта цифра могла бы уменьшаться если бы человек не помогал загрязнять наш город. Ежегодно происходит увеличение несанкционированны свалок в городе и в окрестностях.

В любой местности имеется свалка мусора, которая находиться за пределами жилой зоны. Свалка представляет собой такой участок земли, куда сбрасывают отходы для утилизации. И где потом мусор сжигают, хоронят либо образуют залежи, находящиеся подальше от цивилизации. Свалка самый распространенный вариант скопления отходов. Хоть такой вариант и практикуют уже много веков, он всё равно не перестает губительно влиять на окружающую среду.

На свалке сбрасывают отходы разных видов, которые перед утилизацией необходимо разделить по их природе (пластик отделить от бумаги и дерева, продукты питания от химических веществ и т.д.) Важно чтобы свалка имела небольшую площадь и ежедневно покрывалась новым слоем почвы. Для этого необходимо выкапывать котлован нужной глубины, в котором будет накапливаться мусор, и покрываться почвой. Такой процесс утилизирует твердые отходы, и если его правильно выполнять, то продукты утилизации не будут приносить вред экологии. Но это требование выполняют лишь немногие владельцы свалок, что в свою очередь усиливает губительное влияние на окружающую среду в несколько раз. Фактически свалки образуются вследствие недобросовестности людей, которые сбрасываю мусор в ближайшем удобном месте, не задумываясь о том, какими будут последствия. А ведь «случайно» созданная свалка может смертельно воздействовать на окружающую среду, а тем более на людей живущих поблизости. Не оборудованная свалка способствует размножению вредных микроорганизмов, насекомых, грызунов – источников опасных (иногда смертельных) инфекций.

Обратим внимание на самые опасные воздействия свалок. Во-первых , это газ, который выпускается органическими отходами. Каждая свалка может вмещать ограниченное количество отходов и по достижению максимального объема должна быть закрыта. Переизбыток отходов тормозит процесс утилизации , что способствует увеличению вредных испарений и, следовательно, люди вдыхают смертельные газы, которые можно распознать по запаху гнили. Выделение газа должны контролировать специально установленные непроницаемые барьеры и газоотводящие системы.

Во-вторых , свалки должны быть покрыты специальными материалами , не пропускающими влагу (таким же материалом должно быть покрыто дно котлована). Ведь если влага соприкоснется с отходами, то образуется токсичная жидкость – фильтрата, которая может проникнуть сквозь почву и, смешавшись с грунтовыми водами, отравить её. Если фильтрата все же образуется, котлован следует оборудовать специальной системой коллекторов, по которым она будет стекать и поддаваться специальной очистке.

С увеличением свалок расширяются масштабы разрушения. Глобальные масштабы распространения вредных испарений способствуют повышению температуры воздуха в окружающей среде, что нарушает погодные законы. Из-за этого могут сходить ледяные шапки в полярных регионах, и может повыситься уровень моря.

Многие ученые исследовали влияние свалок на здоровье людей, живущих поблизости. Результаты шокируют. Беременные женщины, живущие вблизи мусорных свалок, имеют большой риск родить ребенка с врожденными аномалиями здоровья. У остального населения страдает нервная система, костно-мышечная система и кожа.

Поэтому следует уделять особое внимание процессу утилизации мусора, который должен происходить в соответствии с установленными требованиями.

Ошибочным мнением является то, сжигание мусора считают самым эффективным способом значительно уменьшить объёмы накопившихся отходов. Мало кто задумывается, что если сжигать все виды отходов одновременно, то это приводит к тому, что в процессе сгорания мусора не только образуются неприятные запахи, но и в воздух выделяются довольно токсичные вещества, отравляющие людей, вдыхающих воздух. Эффективнее будет сжигать мусор на специальных мусоросжигающих заводах, при этом получаемую тепловую энергию можно использовать для получения электроэнергии или пара, что по сути является вторичной переработкой.

Но наиболее эффективным способом уничтожения мусора является комплексная утилизация , когда к каждому виду отходов подбирают способ утилизации, который будет максимально эффективным.

Классификация методов (технологий) переработки твердых отходов

Номенклатура отходов весьма многообразна. Промышленные и сельскохозяйственные предприятия выпускают десятки тысяч видов продукции, при этом образуется большое количество разнообразных отходов. Так, например, комбинаты черной металлургии с полным циклом производства создают, но существу, только один вид основной продукции — сталь в виде слитков и изделий прокатных производств. Однако при этом в качестве отходов образуются отсевы агломерата и окатышей, пыли, шламы и шлаки доменного и сталеплавильных переделов, шламы первичных и вторичных отстойников прокатных цехов, отходящие технологические газы (доменный, конвертерный, коксовый и др.), различные сточные воды и т.д.

Если современный уровень развития производства делает экономически целесообразной переработку и (или) утилизацию какого-либо отхода, для каждого из них зачастую предлагается несколько конкурентоспособных технологий. Это означает, что номенклатура методов и технологий переработки и утилизации отходов еще более многообразна, чем номенклатура технологий основного производства. Данное обстоятельство подчеркивает необходимость определения как общих характеристик методов (технологий), так и их существенных отличий друг от друга, т.е. классификации методов переработки отходов.

Значительная часть отходов перерабатывается совместно с первичным сырьем по схемам и на оборудовании, предназначенном для этого сырья. Примером может служить использование металлолома в сталеплавильных агрегатах, металлургических шлаков и железосодержащих отходов в производстве портландцемента, получение серной кислоты из отходящих газов конвертерного, обжигового и других переделов медеплавильных заводов, товарной продукции из отработанных масел и отходов нефтехимии и т.д.

Технологии переработки отходов, аналогичные применяемым для первичного сырья, составляют первую группу методов, которую можно назвать индустриальными.

Ко второй группе относят методы, получившие преимущественное распространение в процессах специальной переработки вторичного сырья или защиты окружающей среды (воздушной, водной, почв), и их можно назвать утилизационными.

Описание индустриальных технологий и их оборудования традиционно составляет основу учебной и научно-технической литературы, рассматривающей какую-либо отрасль материального производства. Их классификация по многим признакам (непрерывные и периодические; гидро- и пирометал- лургические; протекающие в твердой фазе или расплаве; физические, химические и т.д.) давно сложилась и широко используется в инженерной практике.

Для классификации утилизационных методов может быть использовано неограниченное количество признаков, однако за ее основу целесообразно принять характер превращений в веществе, обеспечивающих переработку отходов. По этому признаку все методы переработки и обезвреживания отходов можно разделить на физические, химические, физико-химические, биохимические и комбинированные.

В физических методах изменяются лишь форма, размеры, агрегатное состояние и некоторые другие свойства отходов при сохранении их качественного химического состава. Эти методы доминируют, например, при дроблении и измельчении вскрышных пород, хвостов обогащения, шлаков и зол, при окомковании тонкодисперсных материалов, брикетировании рудной мелочи, строительных отходов, в магнитных и электрических методах сепарации смешанных отходов, в процессах сушки и испарения.

Химические методы изменяют физические свойства исходного сырья и его качественный химический состав. Взаимодействие веществ в них осуществляется в стехиометрических соотношениях, определяемых уравнениями протекающих реакций.

Важное место среди химических занимают термические методы. Для ускорения обезвреживания загрязнителей или их извлечения во всех типах термических превращений могут быть использованы катализаторы.

Физико-химические методы являются пограничными между физическими и химическими, образуя совокупность взаимосвязанных физических и химических превращений, протекающих в вещественной субстанции. Однако в отличие от химических методов переходы одних веществ в другие в данном случае нестехиометричны. Значительное влияние на изменение свойств системы при протекании физико-химических процессов оказывают внешние условия (давление, объем, температура и др.), в которых они реализуются. При этом могут существенно изменяться поверхностные, межфазные свойства, развиваться другие явления смешанного (физического и химического) характера. Физико-химические методы образуют наиболее представительную группу методов, используемых в основном не столько для переработки и утилизации, сколько для обезвреживания промышленных и бытовых отходов. Можно назвать методы коагуляции и флокуляции, экстракции, сорбции, ионного обмена, флотации, ультрафиолетового излучения, радиационного воздействия и др.

Биохимические методы представляют собой химические превращения, протекающие с участием субъектов живой природы, которые выполняют роль биологического катализатора. Они основаны на способности различных штаммов микроорганизмов разлагать и (или) усваивать многие органические соединения. Биохимические превращения составляют основу жизнедеятельности живых организмов растительного и животного мира. Конечным продуктом этих превращений являются вещества неживой природы. На использовании биохимических превращений построены методы по переработке сельскохозяйственной продукции и отходов с получением биогаза, биометаллургии, очистки сточных вод и др. Реальные технологии редко могут быть сведены только к какому-либо одному виду превращений. Как правило, имеют место комбинированные процессы, являющиеся сочетанием двух и более типов превращений, один из которых может быть преобладающим.

Переработка отходов является альтернативным направлением по отношению к дорогостоящим методам захоронения отходов. О перспективности данного направления обращения с отходами свидетельствует общий рост объема перерабатываемых отходов в мире и сокращение неутили- зированных отходов.

Полный цикл переработки отходов включает следующие стадии:

• • сбор;
• • сортировку;
• • непосредственную переработку;
• • повторное использование отходов.

Компостирование — форма переработки сырой органической однородной массы. Предпочтительными видами отходов, подвергаемых компостированию, являются растительные остатки, пищевые и бумажные отходы, санитарно-гигиенические материалы. В меньшей степени компостированию подвергаются отходы животного происхождения, древесные отходы, отработанный ил. К непригодным для компостирования относят металлы, опасные и медицинские отходы. В практике промышленного компостирования можно выделить следующие методы:

• • компостирование в буртах без принудительной аэрации;
• • компостирование в буртах с принудительной аэрацией;
• • компостирование в установках с контролирующими условиями (вращающиеся бочки, горизонтальные или вертикальные силосные башни

Выбор метода компостирования определяется оптимальным сочетанием эффективности утилизации отходов и стоимости применяемого метода. Компостирование является биологическим (биотермическим) методом обезвреживания твердых отходов (ТО). Сущность процесса заключается в следующем. Разнообразные, в основном теплолюбивые, микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его саморазогревание до 60°С. При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные микроорганизмы. Разложение твердых органических загрязнений в бытовых отходах продолжается до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу. Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ. При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые. К основным химическим показателям, характеризующим мусор как материал для компостирования и получения биотоплива и органических удобрений, относят содержание органического вещества, общего азота, кальция углерода, а также зольность.

Постоянное увеличение количества отходов привело к необходимости разработки ускоренных, механизированных методов их переработки. Для этого сооружаются специальные мусороперерабатывающие заводы. Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

• • прием и предварительная подготовка мусора;
• • собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;
• • обработка компоста.

Оборудование для приема и предварительной подготовки отходов включает приемный бункер, питатели, транспортеры, магнитные сепараторы. Процесс биотермического обезвреживания и компостирования происходит в горизонтальных вращающихся барабанах. Оборудование для обработки компоста состоит из контрольного грохота, магнитного сепаратора и дробильного оборудования для измельчения балласта. Кроме того, необходим склад готовой продукции, т.е. площадка дозревания компоста, а также оборудование для взвешивания поступающих отходов и отпускаемого компоста и мойка для мусоровозов. Целью переработки и обезвреживания отходов является получение продукции, безопасной и в эпидемиологическом отношении. Обезвреживание отходов обеспечивается в первую очередь высокой температурой аэробной ферментации. Однако получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО компост может содержать примеси тяжелых металлов, что ограничивает его применение в сельском и лесном хозяйстве.

Недостатком компостирования является необходимость складирования и обезвреживания некомпостируемой части мусора, объем которой составляет значительную часть общего количества мусора. Эта задача может быть решена с использованием термических методов переработки отходов или путем вывоза их на полигоны. Ниже приводится краткая характеристика наиболее распространенных методов переработки отходов.

“Конструкторское бюро Климова” – комплексы «ПРОМЕТЕЙ» для получения собственных энергоносителей из собственных отходов

Для тех, кто хочет снизить себестоимость своей продукции. Производи товар, но не плати, за то чтобы производить.	ГЛАВНАЯ МИССИЯ ПРОЕКТ “ПРОМЕТЕЙ” СЕРТИФИКАТЫ, ПАТЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ КБ КЛИМОВА ВИДЕО-ФОТО-ГАЛЕРЕЯ ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ПОЛИГОН РАЗРАБОТОК КОНТАКТЫ	Регистрация участия в показе оборудования по переработке отходов Для первичных консультаций v7603150@yandex.ru тел. +7 (960) 520-3492 с 9-00 до 18-00 (MSK)
Получайте из своих отходов энергоносители на модульных заводах «PROMETHEUS» конструкторского бюро Климова. Из твердого сырья: муниципальные отходы, уголь, торф, древесные отходы. Из жидкого сырья: нефть, мазут, нефтешлам, отработанное масло. Наши мини заводы роботы новинка века: ищем дилеров по всем странам мира. Сделай свою планету чистой, а себя успешным.

Навигация

Материалы для скачивания

Установки пиролиза и мусороперерабатывающие заводы “КБ Климова”

Газификаторы Климова – роботы по ликвидации мусорных полигонов

Секции испарения, мини-НПЗ “КБ Климова”

ЗАВОДЫ ПО КРЕКИНГУ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ “КБ КЛИМОВА”

Заводы по получению масел “КБ Климова”

Мусоросжигательные печи бытовых отходов “БУТОВКА”

Нефтеперерабатывающие установки “КОЛИБРИ”

Обезвоживание мазута

Кавитатор “ТОРНАДО”

СОВРЕМЕННЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Опубликовано ООО “Ресайклерс.ру”

Природные ресурсы, которые потребляет человечество, можно условно разделить на две части: возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым ресурсам относятся все те ресурсы, которые можно восстановить с помощью фотосинтеза в обозримый отрезок времени. Речь идёт в первую очередь о всех видах растительности и тех ресурсах, которые можно из неё получить. К невозобновляемым относятся полезные ископаемые, которые в обозримое геологическое время уже не восстановятся.

Используемые человечеством технологии ориентированы в первую очередь на использование невозобновляемых природных ресурсов. Это нефть, уголь, руды и т.п. При этом их использование технологически влечёт за собой нарушения в окружающем мире: уменьшается плодородие почв и количество пресной воды, загрязняется атмосфера и т.п.

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

В настоящее время такие технологии уже появились. Появилась принципиальная возможность не только существенно снизить затраты на ликвидацию отходов, но и получить при этом экономический эффект.

Недостатком технологий термического фракционирования является необходимость предварительно классифицировать отходы по видам мусора, что требует внедрения на государственном уровне технологий по сбору мусора. В этой области уже есть положительные примеры. Например, Австрия. Но для большинства стран такие технологии ещё необходимо создавать.

Поэтому очень большой интерес представляют технологии переработки мусора (городских свалок и т.п.) с получением при этом полезных продуктов и положительного экономического эффекта.

Помимо серьезного загрязнения воздуха, технологии утилизации отходов при помощи сжигания, по утверждению экологических организаций, “сжигают не только мусор, но и реальные деньги”. Альтернативой этому методу является переработка мусора, с его последующей сортировкой на составляющие. Технология, применяемая на ЗАО “Белэкоком”, белгородском предприятии по переработке отходов, отвечает всем нормативным показателям экологического контроля, применяемым к подобным заводам. Здесь отсутствуют процессы химической и термической переработки мусора, что существенно повышает экологическую безопасность. А спрессованные отходы реализуются на рынке переработанных материалов.

По оценкам специалистов, более 60% городских отходов – это потенциальное вторичное сырье, которое можно переработать и с выгодой реализовать. Еще около 30% – это органические отходы, которые можно превратить в компост.

Проблема полного уничтожения или частичной утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) — бытового мусора — актуальна, прежде всего, с точки зрения отрицательного воздействия на окружающую среду. Твердые бытовые отходы – это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также “бесплатный” энергоноситель, так как бытовой мусор – возобновляемое углеродсодержащее энергетическое сырье для топливной энергетики. Однако для любого города и населенного пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов всегда является в первую очередь проблемой экологической. Весьма важно, чтобы процессы утилизации бытовых отходов не нарушали экологическую безопасность города, нормальное функционирование городского хозяйства с точки зрения общественной санитарии и гигиены, а также условия жизни населения в целом. Как известно, подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде “мусорных полигонов”. Однако это самый неэффективный способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся высокой концентрацией углеродсодержащих материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками. Зарубежный опыт показывает, что рациональная организация переработки ТБО дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя бетона.

По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т. е. нефти и получения из нее мазута. Кроме того, в развитых странах существует законодательное ограничение на содержание в 1 м 3 выбрасываемого в атмосферу дымового газа не более 0,1х10 -9 г двуокиси азота и фуранов при сжигании отходов. Эти ограничения диктуют необходимость поисков технологических путей обеззараживания ТБО с наименьшим отрицательным влиянием на окружающую среду, особенно мусорных свалок. Следовательно, присутствие бытового мусора в открытых свалках крайне отрицательно влияет на окружающую среду и как следствие — на человека.

В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов, а именно: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз.

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

Санитарная земляная засыпка.

Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1—1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Однако центральным процессом этой зоны является образование метана. Постоянно поддерживающаяся здесь температура (30-40° С) становится оптимальной для развития метанообразующих бактерий. Таким образом, свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных. Можно предположить, что и в перспективе роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них с целью его полезного использования будет оставаться актуальным. Однако возможно и существенное сокращение мусорных свалок за счет максимально возможного вторичного использования бытовых отходов путем селективного сбора составляющих его компонентов – макулатуры, стекла, металлов и т. д.

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой — повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо. В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция — 48-50%; Япония — 70%; Дания, Швейцария 80%; Англия и США — 10%. В России сжиганию подвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве — около 10%. Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов. Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания. В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Сюда же относится и способ сжигания мусора в псевдосжиженном слое. При этом достигается высокая полнота сгорания при минимуме вредных веществ. По зарубежным данным, сжигание мусора целесообразно применять в городах с населением не менее 15 тыс. жителей при производительности печи около 100 т/сут. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии. В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии, в виде гранул и брикетов. Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения. Кроме того, при сжигании гранулированного топлива намного выше КПД котла. Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разлагающихся веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Исследованиями США выявлено, что при прямом сжигании твердых бытовых отходов большая часть сурьмы, кобальта, ртути, никеля и некоторых других металлов поступает в отходящие газы из негорючих компонентов, т. е. удаление негорючей фракции из бытовых отходов понижает концентрацию в атмосфере этих металлов. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

Таким образом, можно констатировать, что главным направлением в сокращении выделения вредных веществ в окружающую среду является сортировка или раздельный сбор бытовых отходов. В последнее время все более распространяется метод совместного сжигания твердых бытовых отходов и шламов сточных вод. Этим достигается отсутствие неприятного запаха, использование тепла от сжигания отходов для сушки осадков сточных вод. Надо отметить, что технология ТБО развивалась в период, когда не были еще ужесточены нормы выброса газовой составляющей. Однако сейчас стоимость газоочистки на мусоросжигательных заводах резко возросла. Все мусоросжигательные предприятия являются убыточными. В этой связи разрабатываются такие способы переработки бытовых отходов, которые позволили бы утилизировать и вторично использовать ценные компоненты, содержащиеся в них.

Биотермическое компостирование . Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный (свыше 900° С).

Низкотемпературный пиролиз – это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760°С; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850°С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений. Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах. Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период “нефтяного бума”. С этого времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования; переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений — хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики; очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов; сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Научно-производственной фирмой “Термоэкология” акционерного общества “ВНИИЭТО” (г. Москва) предложена комбинированная технология переработки шлаковых и зольных отвалов ТЭЦ с добавлением части ТБО. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка—пиролиз—сжигание электрошлаковая обработка. В качестве основного агрегата предполагается использовать рудно-термическую электропечь в герметичном варианте, в которой будут расплавляться подаваемые шлак и зола, выжигаться из них углеродные остатки, а металлические включения осаживаться. Электропечь должна иметь раздельный выпуск металла, который в дальнейшем перерабатывается, и шлака, из которого предполагается изготовлять строительные блоки или гранулировать с последующим использованием в строительной индустрии. Параллельно в электропечь будут подаваться ТБО, где они газифицируются под действием высокой температуры расплавленного шлака. Количество воздуха, подаваемого в расплавленный шлак, должно быть достаточным для окисления углеродного сырья и ТБО. Научно-производственным предприятием “Сибэкотерм” (г. Новосибирск) разработана экологически чистая технология высокотемпературной (плазменной) переработки ТБО. Технологическая схема этого производства не предъявляет жестких требований к влажности исходного сырья — бытовых отходов в процессе предварительной подготовки, морфологическому и химическому составам и агрегатному состоянию. Конструкция аппаратуры и технологическое обеспечение позволяет получить вторичную энергию в виде горячей воды или перегретого водяного пара с подачей их потребителю, а также вторичной продукции в виде керамической плитки или гранулированного шлака и металла. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из “бросового” сырья — бытового мусора.

Высокотемпературный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки и т. д.

Традиционные свалки непереработанных муниципальных отходов не только портят ландшафт, но и представляют потенциальную угрозу здоровью людей. Загрязнение происходит не только в непосредственной близости от свалок, в случае заражения грунтовых вод загрязненной может оказаться огромная территория.

Основная задача, стоящая перед системами переработки ТБО – это наиболее полно утилизировать отходы, образующиеся на некоторой территории. При подборе технологий для реализуемых проектов нужно руководствоваться двумя важными требованиями: обеспечить минимум или полное отсутствие выбросов и произвести максимум ценных конечных продуктов, для реализации их на рынке. Наиболее полно эти задачи могут быть достигнуты при использовании систем автоматической сортировки и разделенной переработки различных видов отходов при помощи современных технологий.

Комбинации указанных технологических решений устанавливаются на нескольких площадках в регионе так, чтобы обеспечить минимальную транспортировку отходов к месту переработки и непосредственную поставку ценных конечных продуктов на сопутствующие производства. Полный завод по переработке ТБО состоит из модулей всех видов и может включать сопутствующие производства. Количество технологических линий в каждом модуле определяется требованиями к производительности завода. Минимальное оптимальное соотношение достигается для завода производительностью 90 000 тонн ТБО в год.

Переработка горючих отходов.

Предлагаемая технология газификации позволяет перерабатывать горючие отходы в закрытом реакторе с получением горючего газа. Могут быть переработаны отходы следующих типов:

• горючая фракция твердых бытовых отходов (ТБО), выделенная при сортировке;
• твердые промышленные отходы – нетоксичные твердые отходы, произведенные промышленными, торговыми и другими центрами, например: пластик, картон, бумага и т. д.;
• твердые горючие продукты переработки автомобилей: большинство автомобильных пластиков, резина, пеноматериалы, ткань, дерево и т. д.;
• сточные воды после осушения (наиболее эффективная переработка сточных вод достигается при использовании биотермической технологии);
• сухая биомасса, такая как отходы деревообработки, опилки, кора и т. д.

Процесс газификации является модульной технологией. Ценным продуктом переработки является горючий газ, производимый в объеме от 85 до 100 м 3 в минуту (для модуля переработки 3.000 кг/ч), с приблизительной энергетической ценностью от 950 до 2.895 кКал/м 3 в зависимости от исходного сырья. Газ может быть использован для производства тепло-/электроэнергии для сопутствующих производств или на продажу. Модуль газификации не производит выбросов в атмосферу и не имеет трубы: продуктом технологии является горючий газ, направляемый на производство энергии, и, таким образом, выбросы образуются только на выходе двигателей, бойлеров или газовых турбин, перерабатывающих горючий газ. Основное оборудование монтируется на рамах с общими внешними размерами 10 х 13 х 5 м. Технология проста в управлении и эксплуатации и может быть использована в рамках комплексных схем переработки отходов.

Переработка гниющих отходов.

Органическая фракция ТБО, полученная в результате сортировки, а также отходы ферм и очистных сооружений могут быть подвергнуты анаэробной переработке с получением метана и компоста, пригодного для сельскохозяйственных и садоводческих работ.

Переработка органики происходит в реакторах, где бактерии, производящие метан, перерабатывают органическую субстанцию в биогаз и гумус. Субстанция выдерживается в реакторе при определенной температуре 15-20 дней. Завод обычно состоит из двух или более параллельных линий. Биореакторы стационарны и расположены вертикально. Размер одного реактора может достигать 5000 куб. м. Это примерно соответствует отходам, производимым населением в 200 000 человек. Для переработки большего объема отходов требуется два или более параллельных реактора. При необходимости, по окончании анаэробной переработки субстанция пастеризуется и после этого полностью осушается в твердую массу, составляющую 35-45% от первоначального объема. На следующей стадии масса может быть подвергнута постаэрации и просеиванию для улучшения показателей хранения, эстетического вида и удобства использования.

Конечный продукт, гумус, полностью переработан, стабилизирован и пригоден для ландшафтных работ, садоводства и сельского хозяйства. Метан может быть использован для производства тепло/электроэнергии.

Переработка использованных шин.

Для переработки шин используется технология низкотемпературного пиролиза с получением электроэнергии, сорбента для очистки воды или высококачественной сажи, пригодной для производства автопокрышек.

Линии демонтажа старых автомобилей.

Для переработки старых автомобилей используется технология промышленного демонтажа, позволяющая вторично использовать отдельные детали. Стандартная линия линии промышленного демонтажа, способна перерабатывать 10 000 старых автомобилей в год или до 60 машин в день при смене 12 человек (всего персонал завода 24 человека). Линия предназначена для оптимального демонтажа деталей в безопасных рабочих условиях. Основными элементами линии являются автоматический конвейер, передвигающий автомобили, устройство переворачивания автомобилей для демонтажа деталей днища и подготовки автомобиля к снятию двигателя, а также оборудование для демонтажа деталей и хранения снятых материалов. Предприятие состоит из цеха линии демонтажа, зоны для удаления аккумуляторов и слива автомобильных жидкостей, крытых складских помещений и офисного здания. Экономическая эффективность предприятия обеспечивается продажей автомобильных деталей и отсортированных материалов. Для эффективной эксплуатации завода в зависимости от транспортных тарифов в радиусе 25-30 км от завода должно быть в наличии 25 000 остовов старых автомобилей. В общем случае для завода требуется площадка, по крайней мере, 20 000 м 2 . Поставка линии промышленного демонтажа включает обучение рабочего персонала на площадке заказчика и в Западной Европе, обучение управлению предприятием и тренинг по организации сбора старых автомобилей и продаже запчастей и материалов.

Утилизация медицинских отходов.

Предлагаемая технология очистки медицинских отходов стерилизует такие виды медицинских отходов как иглы, ланцеты, медицинские контейнеры, металлические зонды, стекло, биологические культуры, физиологические вещества, медикаменты, шприцы, фильтры, пузырьки, подгузники, катетеры, лабораторные отходы и т.д. Технология очистки медицинских отходов измельчает и стерилизует отходы, так что они превращаются в сухую, однородную пыль без запаха (гранулы диаметром 1-2 мм). Этот остаток является целиком инертным продуктом, не содержит микроорганизмов и не обладает бактерицидными свойствами. Остаток может быть утилизирован как обычные городские отходы или использован при ландшафтных работах. Технология переработки медицинских отходов — это закрытый процесс. Стандартное оборудование работает в полуавтоматическом режиме, в функции оператора входит загрузка установки при помощи подъемника и запуск процесса. После начала процесса все операции осуществляются автоматически и контролируются программируемым модулем, в то время как сообщения о состоянии процесса и сигналы о возможных неисправностях отображаются на пульте управления. Возможна поставка целиком автоматической системы. Учитывая специфический вес материала и время переработки, производительность установки составляет 100 кг/час.

Предлагаемые современные технологии позволяют одновременно решить проблему утилизации мусора и создать местные источники энергии. Таким образом, мусор вернется к нам не в виде разрастающихся свалок и загрязненной воды, а в виде электричества по проводам, тепла в батареях отопления или выращенных в теплицах овощей и фруктов.

Материал подготовлен Управлением Главгосэкспертизы России по Ставропольскому краю, г.Ставрополь, 2004г.

Список использованной литературы:

1. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов, утв. Минстроем России 02.11.96, согласована с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 №01-8/1711.

2. Санитарные правила устройства проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых промышленных отходов №1746-77, утв. Минздравом СССР 22.08.77.

3. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов №3183-84, утв. Минздравом СССР 29.12.84.

4. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87 №4422-87.

5. Правила сбора, хранения и удаления отходов лечебно-профилактических учреждений: СанПиН 2.1.7.728-99, утв. Минздравом России 22.01.99.

7. ГОСТ 17.4.1.02-83 Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения.

8. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-85) №3938-85, утв. Минздравом СССР, введеные в действие Постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 11.11.98 №30, взамен “Санитарных правил устройства и содержания полигонов для твердых бытовых отходов”, утвержденных Минздравом СССР 16.05.83 №2811-83.

10. Закон Свердловской области от 19 декабря 1997 года N 77-ОЗ “Об отходах производства и потребления”, принятый Областной Думой Законодательного Собрания Свердловской области 3 декабря 1997 года Одобрен Палатой Представителей Законодательного Собрания

11. Журнал “Итоги” №18 за 1999 г. “СУДЬБЫ ВЫВОЗА МУСОРА У “НИХ” И У НАС”.

Современные технологии переработки мусора – очень важно для экологии

Переработка мусора является важным и значимым процессом для любой страны. Дело в том, что количество мусора постоянно увеличивается, а скапливать его на различных мусорных свалках не удается, поэтому происходит существенное загрязнение окружающей среды. Именно поэтому такая работа хорошо поддерживается государством, а также считается прибыльной, перспективной и стабильной.

Как работает бизнес по переработке мусора?

Данное дело имеет много особенностей и специфики, которые необходимо знать каждому предпринимателю, планирующему работать в этой сфере. Первоначально важно определиться, какой именно мусор будет подвергаться переработки, поскольку от этого зависит, какое оборудование необходимо приобрести, какой площадью должно обладать промышленное помещение, сколько работников необходимо нанять, а также продумываются другие нюансы работы.

Можно выделить несколько направлений этого бизнеса, к которым относится:

• Переработка покрышек от разных автомобилей. Шины производятся ежегодно в огромном количестве, но при этом их переработка и уничтожение являются сложными и специфическими работами. Однако если сконцентрироваться на этой сфере деятельности, приобрести необходимое оборудование и набрать квалифицированный персонал, то можно получить резину, которая после переработки может использоваться для создания детских площадок или других полезных элементов. Переработка выполняется разными способами, к которым относится измельчение в мелкую крошку, которую можно использовать в дальнейшем, сжигание, предполагающее полное уничтожение материала, и пиролиз, после которого можно получить востребованное и необходимое во многих сферах деятельности сырье.
• Переработка строительного мусора. Первоначально выполняется сортировка мусора, которая выделяет необходимые для работы элементы. Далее начинается сам процесс переработки различных строительных материалов, к которым относится кирпич или металл, бетон или древесина. Сам процесс проходит в несколько этапов, к которым относится дроблением, получение полезного сырья и сортировка частиц по размеру или другим параметрам. Как правило, целью такой работы является получение вторичного щебня, часто применяемого в строительстве.
• Утилизация стекла. Данная работа считается достаточно выгодной, а она предполагает приемку бутылок, причем не только в целостном виде, но и в форме осколков. В результате воздействия высоких температур стекло плавится, после чего из него можно получить другие полезные и дорогостоящие предметы.
• Переработка бумаги. Этот вид бизнеса не считается слишком выгодным, однако является полезным для природы и человека, а также обычно поддерживается государством. Поскольку бумага выдерживает ограниченное количество циклов переработки из-за деформации волокон, важно уделять много внимания приемке сырья.
• Переработка пластика позволяет получить из ненужных или сломанных элементов новые предметы, необходимые в быту или производстве.

Таким образом, бизнес, связанный с переработкой разного вида мусора, считается выгодным и многогранным, поэтому важно определиться с направлением и особенностями его ведения.

Поделиться ссылкой: