Проблемы утилизации твердых бытовых отходов. Технологии переработки тбо


Технология переработки мусора (ТБО)

Сегодня как никогда более актуальной является проблема утилизации бытовых отходов, неизменно образующихся в процессе жизнедеятельности человека. Эти отходы, постепенно накапливаясь, уже превратились в самое настоящее бедствие. Поэтому правительства технологически развитых стран начинают уделять все большее внимание вопросам охраны окружающей среды, поощряя новые технологии переработки мусора.

Происходит это потому, что традиционные технологии сжигания мусора, широко распространенные в нашей стране, по сути, являются тупиковыми, поскольку в результате их применения не обеспечивается сохранность окружающей среды и тратятся баснословные деньги.

К счастью, благодаря современным технологиям уже сегодня появилась принципиальная возможность не просто существенно снизить затраты на уничтожение отходов, но и добиться при этом определенного экономического эффекта.

Итак, рассмотрим наиболее популярные на сегодняшний день в нашей стране методики утилизации твердых бытовых отходов, к которым можно отнести:

  • Сортировку мусора
  • Сжигание ТБО
  • Компостирование ТБО
  • Земляную засыпку мусора
  • Термическую переработку мусора
  • Плазменную переработку мусора

Что же представляют собой данные методы и способы переработки мусора?

Способы переработки мусора

Сортировка мусора предусматривает собой разделение твердых бытовых отходов на мелкие фракции. Сюда входит процесс извлечения из мусора наиболее ценного вторичного сырья и последующее уменьшение размеров мусорных компонентов путем измельчения и просеивания их.

Как правило, сортировка ТБО предшествует дальнейшей утилизации мусора, и поскольку данная процедура имеет поистине наиважнейшее значение, сегодня практически на каждой свалке имеется свой завод по переработке мусора (ТБО). Подобный завод занимается непосредственно выделением из мусора фракций различных полезных веществ: металлов, стекла, пластмасс, бумаги и иных материалов с целью их дальнейшей раздельной вторичной переработки.

Сжигание ТБО является наиболее распространенным способом уничтожения твердых бытовых отходов, который применяется на практике более ста лет. Сжигание бытового мусора позволяет добиться существенного снижения объема и массы мусора и позволяет получать в процессе утилизации дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для производства электроэнергии. Естественно, данный способ имеет множество пюсов, но он также не обделен и недостатками.

К числу недостатков подобного способа относится то, что в процессе сжигания в атмосферу выделяются вредные вещества, и происходит уничтожение ценных органических компонентов, которые содержатся в составе бытового мусора.

И сегодня, когда требования к нормам выброса газовой составляющей мусоросжигательных заводов резко ужесточились, подобные предприятия стали нерентабельными. В этой связи более актуальными стали такие технологии переработки твердых бытовых отходов, которые позволяют не только утилизировать мусор, но и вторично использовать полезные компоненты, содержащиеся в нем.

Компостирование мусора этот способ утилизации ТБО, основанный на естественных реакциях трансформации мусора. В процессе переработки ТБО превращаются в компост. Однако для реализации подобной технологической схемы исходный мусор обязательно должен быть очищен от крупных предметов, а также металлов, керамики, пластмассы, стекла и резины, поскольку содержание подобных веществ в компосте просто недопустимо. Однако, даже не смотря на это, современные технологии компостирования не позволяют полностью освободиться от солей тяжелых металлов, и поэтому компост из ТБО на практике малопригоден для применения в сельском хозяйстве, зато он может использоваться для получения биогаза.

Санитарная земляная засыпка представляет собой такой подход к обезвреживанию ТБО, который неразрывно связан с получением биогаза и дальнейшим использованием его в качестве экологически чистого топлива. При данной методике бытовой мусор засыпают слоем грунта толщиной примерно 0,6-0,8 метров. Полигоны утилизации мусора данного типа снабжены вентиляционными трубами, газодувами и емкостями, предназначенными для сбора биогаза.

Присутствие в толщах мусора органических компонентов и наличие пор создает предпосылки для развития микробиологических процессов, в результате чего образуется биогаз. Таким образом, свалки являются наиболее крупными системами по производству биогаза. Можно смело предположить, что в ближайшем будущем число мусорных свалок будет только расти, поэтому извлечение из мусора биогаза с целью его дальнейшего использования будет оставаться актуальным еще долго.

Теперь перейдем к более современным методикам переработки ТБО

Термическая переработка мусора это процесс, при котором предварительно размельченный мусор подвергается термическому разложению. Преимущество, которым обладает данная технология переработки ТБО по сравнению с традиционным сжиганием отходов, заключается, в первую очередь в том, что данная технология более эффективна с точки зрения предотвращения загрязнений окружающей среды.

С помощью термической переработки можно перерабатывать любые составляющие отходов, поскольку при данном способе в мусоре не остается биологически активных веществ, и последующее подземное складирование отходов не наносит вреда окружающей среде. Также при данном способе образуется много тепловой энергии, которую можно использовать для самых различных целей.

Плазменная переработка мусора (ТБО) это самый новый способ утилизации ТБО, который по существу, представляет собой газификацию мусора. Данный способ является наиболее перспективным, поскольку технологическая схема подобного производства не предъявляет каких-либо жестких требований к исходному сырью, и позволяет получить вторичную энергию в виде нагретого водяного пара или горячей воды с подачей их конечному потребителю, и также вторичной продукции в виде гранулированного шлака или керамической плитки.

По сути, это и есть оптимальный вариант комплексной переработки мусора, представляющий собой полную экологически чистую утилизацию отходов с получением тепловой энергии и различных полезных продуктов из самого "бросового" сырья - бытового мусора.

  • Комментарии к статье
  • Вконтакте

ztbo.ru

проблемы и способы их решения

Благодаря тому, что в стране растёт численность населения, увеличивается и спрос на потребительские ресурсы. И как результат, увеличение потребления ресурсов, увеличивает также и количество бытовых отходных материалов.

Мусорные свалки ежегодно расширяются и занимают все большую площадь, водоёмы загрязняются из-за сточных вод, которые несут в себе множество инфекций и опасных для природы элементов. Поэтому утилизация бытовых отходов, в наше время должна быть развитой не менее чем промышленность, чтобы образовавшиеся ТБО (отходы) ни могли накапливаться и загрязнять почву, атмосферу и воду.

Вполне логичным фактом, является то, что без своевременного внедрения инновационных технологий, по переработке мусора, планета в скором времени превратиться в громадную свалку и станет непригодной для существования не только людей, но и всех живых существ.

Во избежание такого результата, ученные многих стран давно ищут оптимальные способы борьбы с отходами, благодаря которым можно было бы уничтожать или перерабатывать ТБО без вреда для окружающей среды, а также избавлять территориальное пространство от огромных объёмов мусора.

На сегодняшний день утилизация твёрдых бытовых отходов проводится следующими, известными методами, позволяющими, избавится от мусора:

  • Захоронение или временное хранение отходов на специальных полигонах. Здесь проводят сортировку и непригодные материалы, засыпают землёй.
  • Компостирование. Естественное разложение биологических веществ, их переработка на минеральные удобрения для почвы и посадочных культур.
  • Термическая обработка ТБО. Этот метод позволяет сжигать практически любые виды мусора, что максимально минимизирует их объём, а также даёт экономическую выгоду, в виде тепловой энергии.
  • Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз.

Способы утилизации ТБО

Захоронение ТБО

захоронение тбо

Утилизация твёрдых отходов методом их захоронения, один из самых распространённых способов на сегодняшний день, чтобы избавиться от мусора. Но этот метод, распространён лишь среди несгораемых отходов, а также среди таких веществ, которые могут выделять токсичные элементы в процессе горения.

Полигон для захоронения ТБО, это необычная свалка, он оснащён всеми современными инженерными сооружениями, позволяющим системам борьбы с загрязнением грунта и подземных вод изолировать все вредные вещества. Также это распространяется и на атмосферу, то есть утечки никаких химических и токсичных элементов, практически нет, что является главной целью, для обеспечения безопасности экологии страны.

Но существуют и недостатки в таких методах, например, образования газа в процессе гниения мусора. Некоторые полигоны твердых бытовых отходов, оснащены специальным оборудованием, для откачки газа, который как стоит отметить, в дальнейшем применяется для получения электроэнергии. И позволяет практически автономно работать оборудованию, которое размещено на полигонах. Но к сожалению, пока что, в России лишь малая часть всех подобных полигонов оснащены таким оборудованием, в то время как все остальные площадки для отходов, не имеют возможности бороться с выбросами газа.

Но даже с учётом наличия таких установок, экология остаётся не защищённой от эффекта разложения мусора в почве, и всех выделений в процессе гниения и ферментации. Так как захороненный материал полностью исчезнет лишь через десятки, а то и сотни лет. Поэтому несмотря на относительную дешевизну такого метода борьбы с утилем, для экологии наилучшим вариантом остаётся полное избавление от мусора, путём его переработки и применение в изготовление какой-либо продукции. В случае захоронения отходов риск загрязнения окружающей среды сведётся к минимуму.

Компостирование ТБО

компостирование тбо

Утилизация бытовых отходов путём компостирования, является технологией, позволяющей, таким образом, утилизировать пищевые отходы и ТБО путём естественного биологического разложения. Основной источник компостирования, это органические вещества и материалы, к ним этот метод применяется очень активно. Компостирование даёт не только возможность избавиться от объёмного вещества, загрязняющего экологию, но также снабжает сельские хозяйства полезными для почвы удобрениями, позволяющими нормализовать баланс минералов в земле и выращивать различные овоща и культуры.

Но так как этот метод не позволяет перерабатывать большинство видов утиля, требует тщательного процесса сортировки и занимает довольно много времени, он не получил популярности в стране и неразвит на должном уровне. В России не существует ни одного промышленного предприятия, которое осуществляло компостирование в таких объёмах и позволили очистить хотя бы один город от органических отходов.

Такой метод достаточно часто используют лишь в индивидуальных целях:
  • в мелких хозяйствах;
  • на садовых участках;
  • в частных домах;
  • в сельскохозяйственных организациях;
  • на животноводческих фермах и т. д.

Однако этот метод не требует больших затрат хоть он и не охватывает все виды и классы отходного материала, но позволяет полноценно избавиться от огромной части производимого страной утиля, который занимает треть всех отходов страны. Наладить централизованный процесс и осуществлять компостирование на специальных площадках, оборудованных всеми необходимыми строениями и сооружениями. Построить своеобразные заводы, для начала в больших городах страны, по переработке ТБО и прочего, органического мусора. Конечный продукт, компост, будет очень полезен во многих сельских хозяйствах, а, главное, его себестоимость позволит снизить затраты на выращивание многих культур и даст средства для работы таких заводов.

Термическая переработка ТБО

сжигание тбо

С помощью термической обработки, утилизация бытовых отходов позволяет избавиться от органических фракций, такой метод довольно часто применяют в масштабных объёмах образования утиля. Термическая переработка бытовых отходов, представляет собой несколько процессов, в совокупности позволяющих избавиться от любого нетоксичного вида отходного материала или максимально минимизировать их в объёме и массе. Также термическая обработка проводится для обезвреживания заражённых инфекционными или эпидемиологическими бактериями приборов, оборудования и прочих вещей, которые могут иметь следующее происхождение:

  • медицинские учреждения;
  • лаборатории;
  • ветеринарные клиники;
  • химические предприятия;
  • нефтеперерабатывающая промышленность;
  • ЛПУ;

которые в дальнейшем, получивши, инертное состояние могут быть захоронены на специальных полигонах или размещены на временное хранение, для дальнейшей переработки и вторичного использования, как сырьевой материал.

Важные преимущества термической обработки или переработки являются современные методы, позволяющие получать:

  • эффективное обеззараживание или обезвреживание любого отходного материала;
  • полное уничтожение любой микрофлоры и даже патогенной;
  • уменьшение утиля в объёме до 10 раз;
  • использовать энергетический потенциал органических отходов.
Со всех разнообразных методов утилизации или уничтожения ТБО, способ сжигания, можно считать самым безотходным. Так как он уничтожает материалы и вещества любого объёма и превращает их в золу, которая в сотни, раз занимает меньшее пространство и не имеет способности гнить и выделять вредные для атмосферы газы. Также зола не может быть токсичной, ей не страшны перепады температуры, она не требует специально оборудованных полигонов для захоронения.

Сжигание имеет множество преимуществ, над другими методами, стоит выделить главные из них, это:

  • высокий уровень технологий апробирования;
  • стабильно выпускаемое оборудование и долгий срок его службы;
  • высокотехнологический процесс выполняется автоматизировано;

но, главное, это то, что в последнее время, заводы или организации, занимающиеся, сжиганием отходов, получают тепловую энергию или электроэнергию, которую можно использовать для автономной работы предприятия. В некоторых случаях излишки такой энергии перенаправляются на городские станции, что в итоге позволяет обеспечивать целые районы электроэнергией или отапливать их.

Плазменная переработка ТБО

плазменная переработка тбо

Не столь развит, как выше перечисленные методы и способы избавления от утиля, но очень перспективный технологический процесс, позволяющий решить все экологические проблемы, утилизировать твёрдые бытовые отходы и в итоге предоставить полезную и нужную для общества энергию.

Технологический процесс плазменной переработке, применяет температуру плавления, намного выше, чем любая печь для плавления шлака. Таким образом, на выходе получается остекленевший продукт, абсолютно безвредный и, главное, не требующий дальнейших затрат на обезвреживание или специальное захоронение.

Плазменная переработка — это технология газификации мусора, схема этого метода, позволяет получать газ из биологических составляющих утиля. Полученный газ, в дальнейшем используют для получения электроэнергии или пара. Основной материал для плазменной переработки это ТБО в виде шлака или нейтрализуемых остатков.

Основное преимущество высокотемпературного пиролиза, заключается в способности экологически чисто избавляться от отходов, без лишних затрат:

  • на предварительную подготовку;
  • на сортировку;
  • на сушку и т. д.

Эти качества, позволяют термической переработки по праву считаться самой экологически и экономически выгодной технологией, по утилизации ТБО.

Все эти способы, предназначены для решения проблемы утилизации отходов.

Также посмотрите видео — как работает завод по переработке мусора ТБО

ecology-of.ru

методы уничтожения твердых бытовых отходов

Содержание статьи

Уже сегодня проблема бытовых отходов это не только загрязнение окружающей среды. С каждым годом «закапывать» мусор на полигонах становится все дороже, переработка ТБО выход из данной проблемы. Многие страны мира не одно десятилетие ищут оптимальные технологии для решения. Ежедневно в мире образуется 5 миллиардов тонн мусора, а менее чем через 100 лет, по прогнозу ученых, цифра удвоится. Именно по этой причине решение вопроса о переработке ТБО должна решаться в кротчайшие сроки.

Основные методы переработки:

  • захоронение
  • сжигание
  • брекетирование

Загрязнение бытовыми отходами

Мусор в землю: традиционный метод переработки ТБО

Самым распространенным из способов переработки по-прежнему остается захоронение мусора на свалках и специальных полигонах. Его основной недостаток — это большие затраты, которые никак не окупаются. Но главное это загрязнение отходами потребления близлежащих территорий, поверхностных и сточных вод, воздушного пространства.

Поиск решения проблемы по утилизации отходов потребления одними из первых начали Соединенные Штаты Америки. С 1930 года они приступили к изучению возможностей сбора и применения биогаза. Установлено, что из тонны твердых бытовых отходов можно извлечь 150 — 200 м³ биогаза. Правда, это за весь период разложения мусора. В первый год из каждой тонны ТБО выделяется около 7,5 м³ биогаза и в дальнейшем этот показатель снижается.

К 1985 году в США было введено более 30 биогазовых установок, использовавших метан, получаемый из ТБО. На одном из американских полигонов площадью 14 гектар, где было размещено 1 миллиона тонн бытового мусора вперемешку с 500 тысячами тонн промышленных отходов, в течение года получили 60 миллионов м³ биогаза. Каждый час — примерно по 7000 м³, этого хватило на выработку 13,1 мВт/час электроэнергии.

По оценкам экологов, в России на мусорных полигонах и свалках ежегодно образуется около 1,1 миллиарда м³ биогаза = 788 000 тонн. Правда, большая его часть никак не используется.

Недостатки захоронения:

  • Угроза загрязнения окружающей среды.
  • Большая площадь занимаемых территорий.
  • Территории полигонов не могут быть использованы в других целях.

Метод переработки бытовых отходов

Что не сгниет, то сгорит: мусоросжигательные заводы

Более радикальный и быстрый метод решения проблемы — сжигание отходов потребления в специальных печах. Главные плюс: на выходе получается шлак, практически не имеющий запаха, а его масса от трех до десяти раз меньше массы сжигаемого мусора. Однако мусоросжигательные печи нуждаются в мощных системах очистки дыма, поскольку при горении ТБО выделяются токсичные вещества, способствующие загрязнению окружающей среды.

Сам шлак также может содержать опасные соединения и тяжелые металлы, способствующие природному загрязнению. Впрочем, в последнее время разрабатываются методы высокотемпературного плазменного сжигания мусора, при котором вредные вещества полностью нейтрализуются.

Наибольший процент бытовых отходов подвергают этому виду утилизации в Японии. В 2011 там таким образом подверглись утилизации 64% собранных твердых бытовых отходов. Больше половины отходов на мусоросжигательные заводы отправляют датчане, шведы, жители Люксембурга и Швейцарии.

Из приблизительно 2500 мусоросжигательных заводов построенных в мире, 400 расположены в Европе. В течение года они производят порядка 130 миллиардов кВт/ч электроэнергии — в 4,5 раза больше, чем вырабатывается на Ленинградской АЭС.

Плюсы сжигания:

  • Уменьшение объема отходов.
  • Использование пара для выработки тепла и энергии.

Недостатки:

  • Угроза загрязнения окружающей среды.
  • Требует более внушительных финансовых затрат.

Прессование отходов

Вторсырье в брикеты: брикетирование мусора

Одним из наиболее передовых способов утилизации бытовых отходов является их брикетирование. Предварительно требуется разделение мусора по характеру.

В составе твердых бытовых отходов содержатся различные компоненты:

  • пищевые отходы
  • бумага и картон
  • текстиль
  • стекло
  • металлы
  • полимеры
  • опасные вещества

Вторичная переработка в этом случае также возможно, поэтому в процессе дополнительной сортировки извлекаются все пригодные для данной процедуры материалы. Ни в коем случае, после отсортировки не должно остаться токсичных и опасных отходов, катализирующих процесс загрязнения окружающей среды.

Проблемы утилизации бытовых отходов

Опыт Швеции

В Швеции из мусора выделяют более 50% вторичных материалов, помимо металла и стекла. Переработка через мусоросортировочные заводы, построенные по шведской технологии в городе Вийстерс (Голландия), проходит ⅕ бытовых отходов этой страны — 125 тысяч тонн = 600 тысяч м³ ежегодно.

При этом выпускается:

  • Бумаги — 16 000 тонн.
  • Пластмассы — 4500 тонн.
  • Железа и сплавов — 3500 тонн.
  • Органической основы для компостирования — 39000 тонн.

На мусорный полигон вывозится 47 000 тонн балластных фракций, это менее 10% от исходного количества. В этом основная проблема переработки бытовых отходов. Эффективная переработка бытовых отходов налажена в Швеции — она мусор ввозит из других стран. Ежегодно шведы готовы принимать до 800 000 тонн ТБО от соседей. Главным образом из Норвегии. Между тем как на свои свалки отправляют лишь 4% от произведенных отходов — почти в десять раз меньше, чем в среднем по Европе. Здесь особенно актуально построить завод по механизированной переработке бытовых отходов и получать стабильный доход. Оборудование для МПБО имеет высокую стоимость, однако окупается достаточно быстро – в течение 1-3 лет.

Что касается Швейцарии, жители этой страны начинают решать проблему с момента ее образования. То есть с сортировки мусора. Они тщательным образом следуют этому правилу, разделяя отходы потребления на несколько видов.

Обязательно отделяются от общего мусора:

  • чистая пластиковая тара
  • лампы
  • герметично упакованные аккумуляторные батареи
  • консервные банки
  • электротехника

Это далеко не все виды твердых бытовых отходов, подверженные разделению. Такой метод сортировки предупреждает загрязнение окружающей среды. Выброс несортированного мусора конечно возможен, но за дополнительную плату. Это мотивирует граждан самостоятельно сортировать мусор.

Контейнеры для раздельного сбора

Опыт Германии

Германия, как и другие европейские страны, занимается решением вопроса утилизации бытовых отходов. Они также практикуют сортировку отходов потребления. В немецких домах и дворах можно увидеть по пять или шесть контейнеров для разных видов мусора. Все контейнеры имеют определенный цвет, что помогает упростить процесс сортировки. Сортировкой бытовых отходов занимается большая часть жителей этой страны. Причем они делают это на добровольной основе, серьезно подходя к проблеме загрязнения окружающей среды. Вывозом несортированного мусора, как правило, занимаются муниципальные компании, так как этот вид мусора перерабатывать крайне невыгодно. Они получают прибыль от людей, оплачивающих вывоз мусора.

Далее мусор отправляется на завод по переработке твердых бытовых отходов, в результате сжигания отходов образуется шлак и пар. Шлак направляется на дальнейшую переработку, а пар на электростанцию для получения электричества или тепла. Органические отходы после отсортировки отправляют на биогазовые станции. С помощью микроорганизмов мусор перерабатывается в биогаз. Этот газ также может направляться на преобразование в энергию, а также использоваться как топливо.

Но есть в Европе и те страны, где так же как и в России еще не скоро откажутся от содержания полигонов для захоронения бытовых отходов. Это касается Греции, Хорватии. Рекордсменом является Румыния — на полигоны отправляется 99% отходов потребления. Переработка в этой стране практически не применяется.

Утилизация бытовых отходов в России

С такими объемами мусора, которые образуются ежегодно на территории России, важно использовать эффективные методы утилизации, чтобы избежать загрязнения соседних территорий. Переработанный мусор может стать спасением постоянно ухудшающейся экологической ситуации в стране.

Преобладает метод захоронения, такая обработка является наиболее простой и дешевой, но, к сожалению, сильно влияет на состояние экологической сферы. Кроме того, часто для захоронения используются несанкционированные полигоны. Крайне важно использовать для этого подходящие и подготовленные территории, соответствующие всем природоохранным требованиям.

Способы переработки непрерывно совершенствуются, появляются новые более экономичные и не допускающие загрязнения. Для изменения сложившейся ситуации важно найти эффективные пути, такие как снижение количества отходов для утилизации. Этого можно добиться при условии переработки в сырье для новой продукции.

Переработка экономит природные ресурсы, часть из которых является невозобновляемыми. Однако совершенствование переработки бытовых отходов сдерживается тем, что необходимо грамотно разработать бизнес план и иметь солидную сумму для первоначальных вложений в строительство инженерных сооружений и инфраструктуру мусороперерабатывающего производства. Исследуя зарубежный опыт, можно подчеркнуть выгоду и высокую эффективность инвестирования в предприятия, перерабатывающие отходы ТБО.

Рекомендуем к прочтению:

vtorothodi.ru

Термическая переработка ТБО

Из различных методов переработки ТБО наиболее отработанным и часто используемым является сжигание. Возможность использования этого метода для переработки ТБО основана на морфологическом соста­ве ТБО, которые содержат до 70-80% органической (горючей) фракции.

Исторически сжигание явилось первым техническим направлени­ем, которое человечество применило на практике, вступив в фазу пла­номерной борьбы с муниципальными отходами: первое «мусоросжига­тельное заведение» было построено в 1870 г. близ Лондона. Естествен­но, в первую очередь такие установки стали строить в странах с отно­сительно малой площадью и высокой плотностью населения. В настоя­щее время мусоросжигание наиболее распространено в Японии, Швей­царии, Дании, Швеции, Германии, Нидерландах, Франции.

В 80-х годах количество сжигаемых отходов на душу населения со­ставляло: в бывшем СССР, Норвегии и Испании - 0,05 кг/чел в сутки; в Великобритании, Италии, США, Канаде и Финляндии - 0,05-0,15; во Франции, Японии, Австрии, ФРГ, Бельгии и Нидерландах - 0,25-0,4; в Швеции, Швейцарии, Дании, Люксембурге и Монако - более 0,6. В на­стоящее время в европейских странах с применением термических ме­тодов перерабатывают 25-30% объема городских отходов, в Японии - 65-70%, в США - 15-20%.

Поскольку сжигание представляет собой экзотермический процесс, выделяющееся тепло может быть утилизировано.

С углублением энергетического кризиса в середине 70-х годов на ТБО стали смотреть как на энергетическое сырье. Было подсчитано, что при сжигании 1 т ТБО можно получить 1300-1700 кВт-ч тепловой энер­гии или 300-550 кВт-ч электроэнергии. Именно в этот период отмечает­ся достаточно интенсивное строительство мусоросжигательных заво­дов с утилизацией тепла отходящих газов, а также развитие работ по по­лучению из горючей фракции ТБО топлива в виде брикетов для исполь­зования на электростанциях в смеси с углем (доля подмешиваемых отходов - до 20%). Это топливо из отходов в разных странах получило разные названия: «RDF» - в США, «BRAM» - в Германии, «Brini Fuel» - в скандинавских странах. В настоящее время производство из ТБО бри­кетированного топлива для продажи сторонним потребителям потеряло актуальность и применяется редко; предпочтительным является произ­водство энергии непосредственно на заводе по переработке ТБО с обеспечением энергетических потребностей самого завода и передачей излишков энергии потребителям.

К 2000 г. в различных странах действовало более 400 заводов, на ко­торых применялось сжигание ТБО с производством пара и выработкой электроэнергии.

Подсчитано, что в Западной Европе сжигание всех образующихся отходов могло бы покрыть 5% потребной тепловой энергии для бытово­го сектора. В то же время, например, в Швеции вырабатываемая на му­соросжигательных заводах тепловая энергия составляет 13% потребно­сти бытового сектора страны в тепле.

В 1996 г. в мире действовало около 2400 заводов, на которых ис­пользовались термические процессы для переработки ТБО или выде­ленных из них горючих фракций. Предполагается, что к 2010 г. в мире будет действовать около 2800 таких заводов.

Большинство европейских мусоросжигательных заводов имеет производительность от 170 до 800 т/сут и преимущественно использует котлоагрегаты небольшой и средней производительности 5-15 т/час.

Техника и технология сжигания ТБО непрерывно совершенствовались.

В 30-е годы были разработаны печи для непрерывного слоевого сжигания ТБО, осуществляемого на колосниковой решетке, установ­ленной в нижней части печи.

В начале 80-х годов стали появляться котлоагрегаты с топками с псевдоожиженным слоем (система «твердое-газ»), а в конце 80-х - печи с циркулирующим кипящим слоем, в большей степени отвечающие экологическим требованиям, но требующие обязательной подготовки отходов к сжиганию.

В начале 90-х годов были проведены исследования по сжиганию ТБО в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1350- 1500°С с применением обогащенного кислородом дутья, что в принци­пе позволяет снизить объем отходящих газов и получить обезврежен­ный шлак.

И, наконец, в последние годы были разработаны и апробированы новые комбинированные термические методы переработки ТБО, включающие процессы «пиролиз-сжигание» и «пиролиз-газификация».

Современные термические процессы являются экологически без­опасными при термообработке подготовленных ТБО, при соблюдении технологических норм и при использовании современных методов газо­очистки (в свою очередь, эффективность газоочистки во многом опре­деляется реализацией так называемых первичных мероприятий в тер­мическом процессе). В этом случае, по данным практики Германии, промышленные выбросы находятся значительно ниже пределов, регла­ментируемых жестким природоохранительным законодательством.

Количество и состав дымовых газов, образующихся при термичес­кой обработке ТБО, зависят от состава отходов, применяемого оборудо­вания и режима процесса. Так, при слоевом сжигании из 1 т ТБО обра­зуется 4,5-6 тыс. м3 газов; при газификации отходов или их сжигании с использованием кислородного дутья объем отходящих газов снижается до 1000 м3/т.

Помимо отходящих газов, при сжигании 1 т ТБО образуется 700­1100 м3 водяного пара, 200-400 кг шлака и 20-50 кг летучей золы.

Эффективность термической переработки ТБО определяется соста­вом отходов, технологией процесса, степенью подготовки отходов к сжиганию и стабилизацией их состава, режимом процесса (температу­рой процесса, временем пребывания отходящих газов в камере сжига­ния, температурой отходящих газов, количеством и распределением ду­тьевого воздуха), технологией автоматизации процесса.

Расход воздуха на сжигание в современных котлоагрегатах может поддерживаться на минимально возможном уровне (концентрация кислорода в дымовых газах не более 3% при содержании СО не более 10 мг/м3). Дутьевой воздух выполняет несколько функций: поставляет кислород для горения органических компонентов отходов, регулирует процесс сжигания неоднородного сырья, смешивает дымовые газы, ох­лаждает узлы котлоагрегата и дымовой газ.

В связи с тем что дорогостоящая газоочистка ухудшает экономиче­ские показатели заводов, повышается значение прямого восстановления материалов, попадающих в отходы, обогащения отходов и реализации первичных мероприятий, облегчающих газоочистку: уменьшение пото­ка отходов, направляемых на сжигание (за счет селективного сбора и сортировки), стабилизация состава отходов, выделение перед сжигани­ем не только полезных, но и опасных компонентов и др.

В Германии, например, где традиционно превалируют термические методы переработки ТБО и техническое развитие в этой области до по­следнего времени было связано именно с совершенствованием терми­ческих технологий, названные проблемы в определенной степени реша­ются за счет организации селективного сбора отходов в местах их обра­зования. При этом селективным сбором охвачены не только те или иные ценные компоненты (стекло, металлы, макулатура и др.), но и опасные отходы (отработанные сухие гальваноэлементы, отработанные ртутные лампы и др.). Можно констатировать, что такие опасные отходы, как от­работанные электробатарейки, в ТБО практически не попадают. Анало­гичная ситуация сложилась в Японии и ряде других стран.

В России селективный сбор ТБО практически отсутствует, поэтому при выборе технологических решений необходимо учитывать различия в составе подвергаемых термической переработке отходов в западных странах и в России. Кроме того, ТБО западных стран значительно пре­восходят российские по калорийному потенциалу.

Поскольку сжигание ТБО является эффективным способом обез­вреживания отходов, необходимо определить оптимальное место мусо- росжигания в системе комплексной переработки ТБО. Очевидно, что сжиганию следует подвергать не всю образующуюся массу ТБО, а пре­имущественно их горючую, достаточно усредненную фракцию, что су­щественно снизит вредное влияние газовых выбросов на окружающую среду, уменьшит потребную производительность печей и позволит вы­делить ценные компоненты ТБО для использования в качестве вторич­ного сырья.

Основная тенденция развития мусоросж иган и я — переход от прямого сжигания ТБО к оптимизированному сжиганию выделенной из ТБО го­рючей (топливной) фракции и переход от сжигания как процесса ликви­дации ТБО к сжиганию как процессу, обеспечивающему, наряду с обез­вреживанием отходов, получение тепловой и электрической энергии.

Основные преимущества современных методов термической пере­работки:

  • снижение объема отходов в 10 раз;
  • эффективное обезвреживание отходов;
  • попутное использование энергетического потенциала органи­ческих отходов.

При энергетическом использовании отходы можно рассматривать как нетрадиционное топливо. В то же время сжигание следует оцени­вать, прежде всего, как метод переработки отходов, а не способ произ­водства энергии, т.е. в качестве приоритетных считать условия, опти­мальные для снижения экологической опасности технологии, а не для достижения максимально возможного производства энергии.

  • Комментарии к статье
  • Вконтакте

ztbo.ru

Переработка мусора (ТБО) - инвестиции в будущее

Переработка твердых бытовых отходов сегодня является одной из самых острых и злободневных тем экологии. Потребление человечеством продуктов с каждым годом только повышается, соответственно, растут и темпы производства. А рост производства, что вполне логично, сопровождается и количеством производимых отходов. Как показывает экологический мониторинг последних лет, сегодня уровень загрязнённости российских городов резко увеличился. И далеко не последнюю роль в этом играем мы сами.

Сегодня мусор, который заполнил лесные массивы, берега водоёмов и пустыри уже у большинства из нас не вызывает недоумения и, более того, успел стать для большинства из нас обычной нормой жизни. Люди уже не возмущаются тому, что на обочинах дорог годами лежат изделия из полиэтилена. Однако, это просто ужасно, поскольку сегодня ученые подтвердили тот факт, что для распада всего одной пластиковой бутылки необходимо несколько сотен лет.

И если мы прямо сейчас не займемся вопросами утилизации мусора, то мы рискуем оставить своим потомкам после себя одну гигантскую свалку. Более того, загрязнение окружающей среды твердыми бытовыми отходами способно привести к экологической катастрофе, поскольку из-за мусора популяции многих видов животных сегодня поставлены под угрозу исчезновения.

Еще с советских времен мы привыкли, что утилизация мусора должна осуществляться путем его вывоза на огромные полигоны. На этих полигонах мусор просто складировался и лежал. И вполне естественно, что это привело к тому, что сегодня свалки забиты мусором. Само собой, ни к чему хорошему это привести не могло.

Самое ужасное здесь то, что и сегодня во многих городах России никто не собирается заниматься проблемой утилизации мусора. А между тем, это является одним из наиболее прибыльных видов коммерческой деятельности в мире. Всего один завод по полной переработке ТБО способен стать для своего владельца источником стабильного дохода, поскольку продукты, получаемые в результате переработки мусора, сегодня пользуются огромным спросом, ну а сырья для переработки, благодаря бездумной деятельности людей, сегодня накопилось в избытке. Итак, рассмотрим, какие способы переработки мусора сегодня являются наиболее актуальными.

Варианты переработки ТБО

В настоящее время в мировой практике успешно реализовано более десятка различных технологий переработки твердых бытовых отходов (ТБО). Наибольшее распространение среди них получили термические способы, к которым относится:

  • Сжигание на полигонах
  • Низкотемпературный пиролиз
  • Плазменная переработка мусора

Сжигание мусора на полигонах является самым старым, и в то же время неэффективным способом утилизации мусора. Данный способ помогает существенно сократить объемы отходов, однако он является достаточно вредным с экологической точки зрения, поскольку все вредные вещества, содержащиеся в мусоре, при сжигании попадают в атмосферу. Кроме того, как мы уже говорили ранее, мусор является источником многих полезных веществ, поэтому довольно глупо сжигать то, из его можно получать деньги. Именно по этой причине сжигание является весьма непопулярным способом утилизации ТБО.

При низкотемпературном пиролизе выброс вредных веществ в атмосферу сводится к нолю, поэтому данный способ является довольно перспективным. Кроме того, при низкотемпературном пиролизе образуется и достаточно большое количество теплоты, которую можно использовать для получения тепловой и электрической энергии. Помимо этого, если осуществлять по данной технологии переработку отсортированного мусора, то из него можно получить довольно много полезных веществ. Таким образом, переработка мусора методом низкотемпературного пиролиза является достаточно выгодной с экономической точки зрения.

Высокотемпературный пиролиз ТБО является самым перспективным из всех методов термической переработки мусора, поскольку при данном способе не предъявляется каких-то жестких требований к исходному сырью, а значит, утилизироваться может и несортированный мусор. При данном способе образуется синтез-газ, который может быть использован для получения тепловой энергии и электричества. Также при данном процессе образуется совершенно безопасная вторичная продукция, используемая для изготовления керамической плитки и иных строительных материалов.

Еще одним достаточно перспективным способом утилизации ТБО является засыпка полигона ТБО для получения свалочного газа. При данном способе утилизации мусор оказывается засыпанным слоем земли, где происходит его разложение, сопровождаемое выделением газа, содержащего метан. Данный газ, получивший название свалочного газа, после его очистки может применяться как обычный природный газ, поэтому данный способ является довольно выгодным с экономической точки зрения. Однако стоит помнить, что для такого способа подойдет не любой полигон, а только сконструированный специально для этих целей.

И наконец, еще одним способом переработки мусора является его компостирование. Данный способ применим только к отходам органического происхождения (пищевые отходы, растительность, бумага и так далее). Переработка ТБО методом компостирования позволяет получить из отходов компост, являющийся ценным удобрением, использующимся в сельском хозяйстве. Однако такой способ утилизации отходов достаточно редко используется на заводах по переработке ТБО, поскольку данная технология куда больше подходит для применения в частных жилых домах.

Как вы можете убедиться, современные заводы по переработке ТБО способны быть весьма рентабельными, поскольку они способны производить ценное и востребованное сырье, топливо и энергию из обычного мусора, попутно решая актуальную проблему экологии.

ztbo.ru

Анализ методов и перспектив использования твёрдых бытовых отходов в системах энергоснабжения



Твёрдые бытовые отходы и их свойства

Бытовой мусор является одним из видов хозяйственно-бытовых отбросов жизнедеятельности человека. Бытовой мусор состоит из органических и неорганических частей. Полная характеристика ТБО предполагает рассмотрение их фракционного и морфологического состава, средней плотности, количества, химическую и бактериологическую характеристику. Ниже приведена сводная таблица состава ТБО рис.1.

Примерный состав ТБО в СССР в 1989

Рис.1. Примерный состав ТБО в СССР в 1989 г.

На соотношение составляющих бытовых отходов оказывают большое влияние: степень благоустройства жилищного фонда, сезоны года, климатические и другие условия. Так, в осенний период содержание пищевых отходов значительно выше, чем в другие периоды, что связано с большим использованием овощей и фруктов в рационе питания населения. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что с течением времени в составе и свойствах мусора происходят существенные изменения. В составе мусора постоянно увеличивается содержание бумаги благодаря развивающемуся производству и растущему использованию её прежде всего из-за повышения культурного уровня и распространения упаковок в торговле.

В связи с вредными свойствами бытового мусора, обусловленными наличием в нем быстроразлагающихся органических веществ, болезнетворных организмов и т.д. возникает важнейшая задача санитарной очистки городов. При этом целесообразно использовать полезные свойства отбросов.

Можно выделить следующие основные методы обезвреживания и переработки твердых бытовых отходов (ТБО):

  • Утилизационные – с максимальным использованием всех полезных свойств путём переработки основной части мусора в органическое удобрение и биотопливо, выделения вторичного сырья и использование горючих неутилизируемых частей (в качестве топлива) на мусороперерабатывающих заводах;
  • Ликвидационные, не предусматривающие использование полезных свойств отходов: захоронение на усовершенствованных свалках с засыпкой землёй, сброс в болота, выработанные шахты, карьеры, вывоз в море, а также сжигание отбросов без использования тепла.

С точки зрения использования твёрдых бытовых отходов в системах энергосбережения для нас конечно представляет интерес утилизационные способы переработки.

Получение компоста из твердых бытовых отходов (ТБО)

Одним из наиболее распространенных методов утилизации бытового мусора является его биологическая переработка с получением компоста и биотоплива. Процесс обезвреживания и переработки осуществляется за счёт саморазогревания мусора, и поэтому называется биотермическим. Этот процесс происходит в результате роста и развития разнообразных, в основном теплолюбивых (термофильных), микроорганизмов в аэробных условиях, то есть при достаточном доступе воздуха.

В ходе процесса мусор разогревается до температуры 60С°, что губительно действует на болезнетворные микроорганизмы и обеспечивает надёжное обезвреживание мусора. Под действием развивающейся микрофлоры сложные, быстрогниющие органические вещества разлагаются с образованием форм, легко усваиваемых растениями, получается компост.

Схематически основные фазы микробиологического процесса разложения органического вещества отбросов можно представить следующим образом. Сначала компостируемая масса имеет температуру окружающего воздуха. Затем с ростом микроорганизмов растёт и температура компоста. До 40С° в нём усиленно размножаются мезофильные организмы (оптимальная температура их развития 25-30С°).

Повышение температуры в компостируемой массе свыше 40С° приводит к гибели мезофилов и размножению более теплолюбивых микробов - термофилов. Это наиболее важная стадия в процессе компостирования, так как микроорганизмы проявляют здесь наибольшую активность и окислительные процессы интенсифицируются. Затем температура постепенно снижается, доходит до мезофильной стадии и процесс затухает.

При компостировании сложные белковые соединения легко разлагаются и переходят в более простые соединения - сначала в аминокислоты, конечная фаза расщепления которых сопровождается выделением аммиака. Аммиак окисляется сначала в азотистую, а затем в азотную кислоту. Процесс этот называется нитрификацией, так как его вызывают особые нитрифицирующие микроорганизмы.

При ускоренном механизированном компостировании, когда процесс органического вещества в установке длится несколько дней, обычно имеют место процессы аммонификации. Нитрификация может наступить лишь во время последующего дозревания в штабелях или в почве при соответствующих условиях.

На процесс компостирования наиболее влияют: влажность компостируемой массы, аэрация, температура и состав исходного мусора. Для создания лучших условий компостирования применяют различные способы подготовки отбросов или их сочетания: магнитная сепарация, просеивание для разделения по крупности и по составу, дробление. В ходе процесса осуществляют подачу воздуха, подсушку или увлажнение отходов, в ряде установок применяют биологические добавки, ускоряющие процесс разложения органических веществ. В некоторых установках извлечение металла и операции по обогащению компоста производят после процесса компостирования в конце технологической линии.

Существуют различные технологии компостирования:

Минимальная технология

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

Технология низкого уровня

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

Технология среднего уровня

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

Технология высокого уровня

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

Сжигание твердых бытовых отходов (ТБО)

Также очень распространённым методом является сжигание ТБО. В некоторых случаях оно получается наиболее целесообразно.

Специфика сжигания мусора состоит в том, что он состоит из частиц, разных по размеру и разнохарактерных по средней теплоте сгорания. Кроме того, топливные свойства мусора сильно изменяются в течение года. Средняя теплота сгорания достигает максимума зимой и минимума летом. Наибольшее влияние на этот показатель оказывает содержание влаги. Средняя теплота сгорания мусора составляет около 6300 кДж/кг.

При сжигании мусора расходуется большое количество кислорода воздуха, которое значительно увеличивается при повышении в мусоре доли пластмасс. Даже сложное и дорогостоящее очистное оборудование, применяемое на мусоросжигательных заводах, не исключает опасности загрязнения атмосферы вредными выбросами.

От сжигания мусора образуется остаток в виде шлака, масса которого составляет 15-25% исходного мусора. Таким образом, значительная часть мусора остаётся не уничтоженной и вывозится на обычные свалки. Шлак от сжигания мусора содержит растворимые в воде минеральные и органические вещества, которые загрязняют почвы и грунтовые воды.

Существует ряд конструкций топок для сжигания мусора. Вне зависимости от конструкции топка должна обеспечивать:

  • хорошее перемешивание частей мусора для усреднения состава и выравнивания процесса горения;
  • перемещение составляющих мусора и его отдельных порций для обеспечения процесса воспламенения доступа воздуха в слой;
  • поддержание достаточно высоких температур, гарантирующих воспламенение и устойчивое горение мусора;
  • дожигание газообразных и твёрдых продуктов неполного сгорания мусора.

Мусоросжигание применяется в основном в следующих случаях: при содержании в бытовых отходах менее 30% активного органического вещества (например, остаток разделения мусора при компостировании), при отсутствии гарантированных потребителей компоста, в условиях повышенных санитарных требований к обезвреживанию отходов. Также в крупных городах строят мусоросжигательные заводы в центре города и при этом выигрывают на транспорте отходов и на экономии земляных ресурсов. Но в данном случае очень большие затраты ложатся на долю очистных сооружений.

Также развивается направление маленьких мусоросжигательных установок, которые могут устанавливаться как в квартирах, так и на целые дома. Основная же проблема в данном случае опять-таки состоит в очистке дымовых газов, а также в контроле за этим. Большое развитие это направление получило в Австралии и Новой Зеландии.

Анализ технологической схемы утилизации ТБО осуществлённой на Минском ОЗПБО

В 1978 году был построен Минский опытный завод по переработке бытовых отходов (МОЗПБО) и в 1986 году он был реконструирован и расширен. При этом в качестве основного объекта-аналога был принят действующий в г. Санкт-Петербурге опытный завод механизированной переработки бытовых отходов. Основными производственными процессами которого являются биотермическая переработка ТБО и сжигание некомпостируемых бытовых отходов (НБО).

За основу принят технологический процесс с биотермической переработкой ТБО в биобарабанах КМ 102А (4*60) совместно с механически обезвоженным ОСВ Минской станции аэрации, с сепарацией чёрных и цветных металлов, стекла и полиэтиленовой плёнки, а также со сжиганием некомпостируемых частей и частичным сжиганием исходных бытовых отходов для получения тепла в виде пара.

Мусоровозы въезжая на разгрузочную эстакаду выгружают отходы в приёмный бункер ТБО. На заводе имеется два приёмных бункера с пластинчатым питателем и один бункер для резервирования, из которого отходы переносятся в приёмный бункер грейферным мостовым краном. С пластинчатого питателя отходы попадают на ленточный конвейер, по которому загружаются в биобарабан. Для каждого конвейера установлено 2 биобарабана, которые загружаются по очереди.

После загрузки барабан начинает вращаться. Отходы находятся в биобарабане около 2 суток. При этом происходит их обезвреживание за счёт саморазогревания, так как происходит аэробный процесс разложения отходов. Температура отходов поднимается примерно до 50-60С°. Кроме того, в течении этого времени компостная масса истирается и измельчается.

Далее после выхода компостной массы из биобарабана, она по ленточному конвейеру попадает на грохот, где разделяется по фракционному составу. Мелкая фракция в которую попадают измельчённые пищевые продукты и бумага, мелкие отходы, измельчённое стекло и т.д. идёт на металлический сепаратор, далее на сепаратор для стекла, после чего дополнительно дробиться и складируется на полях дозревания компоста.

Крупная фракция, состоящая, в основном, из пластика, полиэтилена, ветоши, металлических предметов и прочих неорганических отходов попадают в приёмный бункер мусоросжигательной установке, куда добавляются ещё и свежие бытовые отходы. Из бункера грейферным краном отходы транспортируются в чешские котлы ЧКД Дукла, где и сжигаются. Остающийся шлак подаётся на металлоотделитель, а после этого либо вывозится на свалку, либо используется в дорожном строительстве, как материал для поднятия уровня. Дымовые газы проходят через систему очистки и выбрасываются в атмосферу.

Для защиты окружающего воздуха от загрязнений дымовые газы от мусоросжигательных установок подлежат очистке. Традиционной схемой очистки дымовых газов от МСУ как у нас, так и за рубежом является очистка на высокоэффективных электростатических фильтрах с расчётным КПД до 99-99,5% по летучей золе и твёрдым фракциям. Температура газов перед фильтрами не должна превышать 300-350С°. Фильтры устанавливаются индивидуально к каждому котлу.

На сегодняшний день Минский ОЗПБО не работает по полному циклу из-за того что: во-первых из-за тяжёлого экономического положения наших колхозов производимый компост не находит сбыта, а во-вторых МСУ даёт слишком большие выбросы вредных веществ. В настоящее время на заводе ТБО загружаются в биобарабаны, где они обезвреживаются и измельчаются. Затем эта масса разделяется на компостную массу (полупродукт) и НБО. Из них сепарируется металл, а затем эти две фракции вывозятся на свалки и захороняются послойно.

В ближайшем будущем предполагается установки линии прессования ТБО. То есть отходы будут прессоваться в тюки и закапываться в таком виде. При прессовании отходов экологический ущерб окружающей среде растягивается на более долгое время, то есть одновременное воздействие на окружающую среду уменьшается.

Данный завод относиться к заводам ещё первого поколения. И по такой схеме он практически никогда не работал, так как компост получался низкосортный и потребителя на него не находилось, а мусоросжигательная установка давала слишком большие вредные выбросы в атмосферу. В настоящее время он просто разделяет компостную обезвреженную массу после биобарабана на две фракции, пропускает их через железоотделитель и вывозит на свалку, где крупная и мелкая фракция закапываются слоями.

В последнее время по всему миру идёт тенденция к отказу от мусоросжигательных установок. Так как они являются основными источниками диоксинов. А мусоросжигательные заводы по европейским нормам стоят очень дорого. Более 50% от стоимости МСЗ - это очистные сооружения.

Ниже на рис.2. показаны основные устройства для очистки газов, принятые на современных МСЗ (МСЗ в городе Алкмаар, Нидерланды).

Схема очистных сооружений на современном МСЗ в Алмааре (Нидерланды)

Рис.2. Схема очистных сооружений на современном МСЗ в Алмааре (Нидерланды)

Условные обозначения:

  • 1. Топка и бойлер
  • 2. Электростатические фильтры
  • 3. Распылитель (выпаривание загрязненной воды)
  • 4. Охлаждение и кислая промывка газов (скруббер) 1 стадия
  • 5. Щелочная промывка газов (скруббер) 2 стадия
  • 6. Рециркуляция отходящих газов
  • 7. Нейтрализация, флоккуляция, осаждение
  • 8. Теплоообменник
  • 9. Реактор с инжекцией активного угля (кокса)
  • 10. Пылевые фильтры
  • 11. Регенеративный теплообменник
  • 12. Разогрев газов
  • 13. Реактор каталитического дожига окислов азота (существует модификация для одновременного дожига диоксинов)

Получение биогаза из ТБО (твердых бытовых отходов)

Одним из наиболее перспективным методом утилизации твёрдых бытовых отходов является получение из него биогаза. Получение биогаза основано на том, что после захоронения предварительно уплотнённых отходов начинаются процессы их химико-биологического преобразования, которые можно подразделить на четыре фазы.

Аэробная фаза (продолжительность от нескольких недель до нескольких месяцев). Активизируется деятельность бактерий, потребляющих кислород.

Анаэробная фаза (продолжительность до нескольких месяцев). Активизируется деятельность бактерий, которые могут существовать без доступа или с минимальным количеством кислорода. Происходит изменение физико-химических свойств отходов (например, меняется рН), образуются органические кислоты.

Анаэробная «нестабильная метановая» фаза (продолжительность от нескольких месяцев до года). Активизируется деятельность метан-образующих бактерий. Химический состав отходов стабилизируется.

Анаэробная «стабильная метановая» (продолжительность от нескольких лет до десятилетий). Активизируется деятельность бактерий, разлагающих (без доступа воздуха) органические составные части отходов до метана, двуокиси углерода и воды.

Процесс анаэробного разложения отходов зависит от их состава и протекает с различной скоростью. Процесс газообразования зависит от продолжительности времени. Так, сначала количество образующегося метана резко возрастает, а затем с годами постепенно стабилизируется.

На неорганизованных свалках образующийся газ бесконтрольно поступает в атмосферу. При этом он вытесняет из почвы кислород, нанося значительный ущерб флоре и препятствуя росту растений. Кроме того, свалка становится потенциальным очагом пожароопасности.

В результате биохимических преобразований и разложения отходов до конечных продуктов образуется горючая газовая смесь, состоящая приблизительно из 55% метана, 40% двуокиси углерода и 5% азота. Теплота сгорания этой смеси позволяет использовать ее для отопительных целей.

При разложении 1 т отходов выделяется 200-250 м3 биогаза. Разложение отходов начинается под действием кислорода воздуха, однако слои, расположенные на глубине котлована, разлагаются и без доступа кислорода. На глубине около 4 м температура достигает 35...40°С. Температура, необходимая для нормального протекания биохимических процессов, не должна быть ниже +15°С.

Высокий процент содержания в биогазе метана создает возможность применения его в энергетических целях. Образующийся биогаз может направляться в газопроводы подачи на сжигание для обогрева жилых помещений или же после соответствующей переработки использоваться для выработки электрической энергии.

Этот способ ещё хорош и тем что на его осуществление не нужно очень больших капитальных затрат и экологический ущерб от него минимален. Для реализации данного метода требуется только вырыть котлован, изолировать его от почвы, проложить трубопроводы в залежи мусора для выхода биогаза и использовать полученный газ по назначению.

Переработка ТБО с помощью пиролиза

Австрийские фирмы разработали технологию переработки отходов путем их высокотемпературной газификации (на основе модификации своей запатентованной технологии газификации угля).

Эта технология предусматривает переработку шлама сточных вод из коммунальных очистных сооружений, промышленного шлама. На переработку пойдут отходы: бытовые, синтетических материалов, измельченных волокнистых материалов, а также отходов химической и нефтехимической промышленности - отработанных масел, жидких остатков переработки сырой нефти, кокса.

Особенностью указанной технологии термической переработки является получение из жидких и твердых отходов чистого газообразного продукта.

При газификации отходов с помощью воздуха, кислорода, водяного пара, двуокиси углерода, водорода и их смесей происходит превращение углерода в окись углерода (СО), двуокись углерода (CO2), водород (Н2), метан (СН4) и более высоководородные соединения (СnНm).

Такие элементы, как азот и сера, содержащиеся в отходах, превращаются (в зависимости от условий газификационного процесса) в аммиак (NН3), цианистый водород (HCN), окиси азота (NOx), сероводород (Н2S) и оксид-сульфид углерода (CSO).

Теплоту, необходимую для эндотермических реакций, получают, как правило, от сжигания части отходов, предназначенных для газификации.

Главными целями газификации являются: переработка отходов в аккумулируемую или неаккумулируемую тепловую энергию, которую можно использовать взамен дорогостоящих угля, нефти, газа. А также сводится к минимуму числа побочных продуктов переработки и выхода веществ, загрязняющих атмосферу.

Газификация отходов осуществляется при низких (менее 1200°С) и высоких (более 1200°С) температурах.

Разработан также технологический процесс высокотемпературной газификации отходов. Процесс проводится в одном реакторе, где происходит газификация в подвижном (кипящем) и неподвижном слоях.

В кипящем слое газифицируются жидкие или пылевидные отходы. Образующийся остаток в виде жидкого шлака непрерывно выводится из реактора.

В неподвижном слое газифицируются кусковые отходы. Возможна газификация отходов совместно с более ценными энергоносителями, такими, как уголь и нефть.

Вторичная переработка твердых бытовых отходов

Очень перспективным методом переработки твёрдых бытовых отходов являются системы механического отбора и переработки всего, что может быть использовано в промышленности и в сельском хозяйстве. Таким образом, утилизируется примерно 64-74% мусора от общей его массы.

Возможные подходы к разделению отходов представляют собой спектр решений, заключенных между двумя полюсами: чисто «техническим» и чисто «социальным». Первый полюс - некая идеальная фабрика, на входе которой мы имеем неразобранный поток муниципального мусора, а на выходе - потоки материалов, удовлетворяющих требованиям рынка, и поток, идущий на свалку. Второй - население само разделяет свои отходы, доводит их перерабатываемую часть до рыночной кондиции (моют бутылки, удаляют крышки и т.п.), после чего доставляют эти отходы «куда надо».

Первый путь в чистом виде практически невозможен. Переработка неподготовленного потока ТБО подходит, как метод получения обогащенного топлива для МСЗ, и попутно решает некоторые задачи извлечения вторсырья (например, металлов), но как метод, имеющий основной целью выделение вторсырья из общего потока мусора, она не годится. Практически невозможно, например, отделить пластик от бумаги, бутылочное стекло окажется перемешанным с оконным и т.п. Качество материалов, полученных из общей смеси окажется невысоким.

Разумеется, с чисто технической точки зрения можно сколь угодно качественно разделить поток мусора, как с помощью машинных технологий, так и с помощью ручной разборки. Однако такой процесс, естественно, окажется непомерно дорогим, и это сделает всю деятельность экономически бессмысленной. В частности, можно с уверенностью утверждать, что издержки, налагаемые на общество при таком способе разборки смешанного мусора окажутся значительно больше, чем если бы этот мусор разделялся или, точнее, не смешивался бы вовсе с самого начала.

В основном перерабатываются следующие виды отходов:

  • Стекло обычно перерабатывают путем измельчения и переплавки (желательно, чтобы исходное стекло было одного цвета). Стеклянный бой низкого качества после измельчения используется в качестве наполнителя для строительных материалов (например, т.н. «глассфальт»). Во многих российских городах существуют предприятия по отмыванию и повторному использованию стеклянной посуды. Такая же, безусловно, положительная практика существует, например, в Дании.
  • Стальные и алюминиевые банки переплавляются с целью получения соответствующего металла. При этом выплавка алюминия из баночек для прохладительных напитков требует только 5% от энергии, необходимой для изготовления того же количества алюминия из руды, и является одним из наиболее выгодных видов «ресайклинга».
  • Бумажные отходы различного типа уже многие десятки лет применяют наряду с обычной целлюлозой для изготовления пульпы - сырья для бумаги. Из смешанных или низкокачественных бумажных отходов можно изготовлять туалетную или оберточную бумагу и картон. К сожалению, в России только в небольших масштабах присутствует технология производства высококачественной бумаги из высококачественных отходов (обрезков типографий, использованной бумаги для ксероксов и лазерных принтеров и т.д.). Бумажные отходы могут также использоваться в строительстве для производства теплоизоляционных материалов и в сельском хозяйстве - вместо соломы на фермах.
  • Переработка пластика в целом - более дорогой и сложный процесс. Из некоторых видов пластика (например, PET - двух- и трехлитровые прозрачные бутылки для прохладительных напитков) можно получать высококачественный пластик тех же свойств, другие (например, ПВХ) после переработки могут быть использованы только как строительные материалы. В России переработка пластика не производится.

Типы пластика и коды для них определены "Обществом пластиковой промышленности" (SPI) и приведены в табл.1. Коды SPI широко применяются для обозначения типа упаковочного материала. Такая практика является обязательной во многих странах и большинстве штатов США.

Таблица 1

Типы пластика и их коды

Типы пластика и их коды

На Западе широко распространена практика повторной переработки типов 1 и 2; несколько реже перерабатывается тип 4. Переработка остальных типов не практикуется (за исключением отдельных проектов малого масштаба).

Следует учесть, что значительное количество пластиковых упаковок, используемых сегодня, являются анти-экологичными, то есть включают в себя сразу несколько материалов: например, литровые пакеты, в которых продается сок, (т.наз. «асептические пакеты») состоят из фольги, пластика, картона; эластичные бутылки для кетчупа часто производятся из нескольких типов пластика. Такая упаковка практически не поддается вторичной переработке и зачастую не сгорает в мусоросжигательных печах.

Стоимость переработки вторсырья из муниципальных отходов на Западе

Рис.3. Стоимость переработки вторсырья из муниципальных отходов на Западе

Наиболее экономически выгодным способом утилизации бытового мусора является разделения его на составляющие в источнике возникновения. Этот метод в развитых странах используется повсеместно. Для этого на улицах устанавливаются мусорные баки различных цветов: для пластика, для стекла, для бумаги, для металла, для органики и т.д. Зачастую даже стоят различные баки для стекла разного цвета. Намного сложнее с жилыми домами, оборудованными системами мусоропроводов.

Обычно считается, что разделение отходов самим населением и другими «производителями отходов» более приемлемо, чем «технологическое разделение» по следующим причинам:

  • в этом случае меньше суммарные издержки, налагаемые на общество;
  • как правило, меньше и издержки, налагаемые на городской бюджет и городские власти; в частности, не требуется значительных затрат на приобретение и эксплуатацию сложных технологий разделения;
  • в решении проблемы ТБО принимают непосредственное участие те, кто производит отходы – это (а) считается морально правильным и (б) создает стимул для уменьшения количества отходов.

Итак, в идеале отходы должны разделяться, или, точнее, не смешиваться, "у источника" – населением, или сотрудниками учреждений, производящих "коммерческие отходы". Но никакая программа сбора вторсырья не будет работать «сама собой», без определенных усилий властей. Ниже рассмотрены возможные механизмы участия городских, региональных и национальных властей.

Например, в Нижнем Новгороде уже начали разрабатывать программу по внедрению прогрессивной системы сбора твердых бытовых отходов. Она заключается в раздельном сборе макулатуры, ветоши, пластика, металлов и стекла с их последующей переработкой или захоронением на полигоне. По мнению авторов программы, она позволит в несколько раз сократить пробег машин по уборке мусора (экономия до 200 тыс. долларов в год).

Эта программа уже действует в семи ЖЭКах, на территории которых установлено 80 специальных контейнеров для сортировки макулатуры - на переработку отправлено 15 тонн. В домах, которые оборудованы мусоропроводами, планируется установить пункты сортировки бытовых отходов, которые могут обрабатывать до 3 тонн мусора в сутки. Пока неизвестно как это нововведение отразится на санитарном состоянии подъездов.

Для того, чтобы обработать 120 тысяч тонн бытовых отходов, образующихся в одном из районов города, будет построен мусороперерабатывающий комплекс. Стоимость оборудования для переработки отходов примерно 500 тыс. долларов. Окупаемость комплекса 3-4 года.

Заметим, что эксперимент по раздельному сбору мусора уже проводился в г.Лиде и во Фрунзенском районе Минска. В столице эксперимент не удался. Нельзя сказать, что всему виной была безответственность жильцов. Говорят, что сначала мусор вывозился из домов каждый день, потом все реже и реже, и начавшим задыхаться людям пришлось вернуться к привычным мусоропроводам. Кстати, тогда эксперимент проводился при помощи немцев, а чтобы внедрить раздельный сбор отходов сейчас, нам придется наладить производство специальных контейнеров.

Нужны и современные комплексы сан-очистки, обеспечивающие максимальную (до 80%) утилизацию вторичных сырьевых ресурсов (металл, стекло, макулатура, полимеры, текстиль, органика) и полное обезвреживание отходов производства. Главное создать правовую и экономическую базу для этого и заинтересовать народ в этом. А здесь возможна даже экономическая заинтересованность населения, так как вывоз и утилизация ТБО будет окупать сама себя, а возможно даже приносить прибыль и при этом наносить меньший урон окружающей нас окружающей среде. Правда, к сожалению, пока почти ничего не делается в этом направлении.



www.gigavat.com

Современные технологии переработки ТБО. — КиберПедия

1. Захоронение отходов на полигонах. Сюда относятся

§ Сортировка мусора

§ Земляная засыпка

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

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

§ Сжигание

§ Низкотемпературный пиролиз,

§ 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.

cyberpedia.su