Реферат: Способы утилизации промышленных и бытовых отходов. Разделяем?! Технологии переработки промышленных и бытовых отходов Способы переработки промышленных и бытовых отходов кратко

В последнее время во многих странах растет интерес к отходам как ценному виду сырья, причем касается это не только тех мест, где сырьевые ресурсы ограничены. Повторное использование материалов в процессе промышленного производства, как правило, требует меньше энергии, отсюда ощутимая экономическая выгода от рециклинга, поэтому все бо"льшая доля собираемого в мире мусора отправляется на переработку. Присоединимся ли и мы по принципам обращения с отходами к передовым странам?

Где-нибудь в Швеции, например, удалось довести эту долю до рекордных 95%. Конечно, не надо думать, что весь мусор там подвергается рециклингу, все-таки многие материалы могут применяться в товарном производстве лишь раз, и в эту цифру включены все возможные виды переработки отходов, включая сжигание и пиролизное разложение. Но некоторые весьма распространенные в быту материалы могут циркулировать в производственном обороте практически вечно. Вот, скажем, газеты. Новости устаревают быстрее, чем набирается шрифт колонки, подшивать их незачем, чай, не «Правда», а использование старых газет для упаковки, растопки и эрзац-туалетной бумаги за рубежом не развито. Так что схема: «купил–прочитал–сдал» работает там безотказно. Развитие электронных СМИ неуклонно снижает тиражи их бумажных версий, что позволяет печатать новые газеты на одном лишь вторсырье. Круговорот газетной бумаги, как и упаковочного картона, важен не только по причине сохранения живых деревьев, но еще и потому, что производство бумаги из древесины – трудоемкий и сравнительно грязный в экологическом смысле процесс.

Другой «вечный» материал – это пластики, относящиеся к группе термопластов. Их принципиальное свойство в том, что их можно многократно расплавлять для придания нужной формы, свойств своих при этом они не теряют. Таков, например, полиэтилентерефталат, известный всем по ПЭТ-бутылкам. Производить новый полимер из сырья намного дороже, чем выдувать из старых бутылок новые. Тем более что материал этот из бытовых пластиков наиболее инертен, не подвержен воздействию УФ-лучей, как полиэтилен, да и аппаратура для выдува распространена широко и находится, как говорится, на месте.

Еще один широко применяемый для производства бутылок и другой посуды материал – стекло. Вот уж действительно вечный продукт без всяких кавычек, в воде хотя и тонет, но в огне не горит. Для его получения кроме энергии требуется отборный речной песок, ресурс в известном смысле ограниченный, так как постоянно растет дорожное и жилищное строительство и использование в качестве вторсырья стеклобоя становится все более выгодным. Существовавшая в советское время система оборота стеклопосуды рециклингом, конечно, не была, но позволяла разливающим пищевые жидкости предприятиям большой страны снижать издержки путем использования универсальной тары.

Ну и, наконец, металлы. Жесть и алюминий, применяемые для производства консервных банок, могут переплавляться бессчетное число раз, а их повторное использование приносит экономике ощутимую выгоду за счет того, что на первичное получение железа и алюминия из руды тратится колоссальное количество энергии. Но применение вторсырья не только снижает производственные издержки, оно снижает и объем вывозимого из домовладений на полигоны мусора и соответственно уменьшает размеры отводимых под эти полигоны площадей.

Эти четыре вида материалов, по разным подсчетам, составляют до 40% содержимого среднестатистического пакета с ТБО. Заметим, однако, что их бо’льшая часть – это не что иное, как упаковка приобретаемых в супермаркетах продовольственных или промышленных товаров, простая в сортировке, не требующая предварительной обработки, как-то: мойка, разборка и т. п. И, к примеру, вернуть в промышленный оборот ценную стальную кастрюлю с пластмассовыми ручками окажется уже не так-то просто. Но статистику создают объемы, поэтому на них и основное внимание.

Любая переработка начинается со сбора, и она будет тем лучше и полнее, чем больше на покупательскую корзину будет похоже мусорное ведро. Вот именно, не успели мы все привыкнуть паковать ТБО в специальные пакеты, как приходит пора возвращаться к подзабытым ведрам. Выходить с таким ведром во двор, и в один контейнер из него – газеты, в другой – пластиковые бутылки, в третий – стеклянные, консервные банки – в четвертый. Только не подлежащие переработке отходы все в один пакет и соответственно в пятый контейнер, а потом – домой возвращать ведро. Нечего сказать, занятие, достойное пенсионеров и школьников, спешно бросить пакет по дороге на работу уже не получится, да и как ни крути, дополнительное место в квартире под «ресайкабельные» отходы потребуется.

Одной сознательности горожан может быть для этого недостаточно, а финансово мотивировать тут нечем. При средней цене макулатуры 2 руб. за 1 кг имевшиеся в недавнем прошлом приемные пункты «приказали долго жить», а 50 коп. за 1 кг стеклобоя или 25 коп. за алюминиевую банку тем более никого не вдохновят. А вот снижение стоимости вывоза ТБО за счет муниципальной поддержки для жителей, участвующих в программе раздельного сбора, может стать хорошим стимулом. Также важно максимально упростить сбор сортированных отходов, например собирать все перерабатываемые отходы в один контейнер, тогда не нужен будет во дворах «частокол» из разноцветных баков, а всего лишь два вида; спешащие работающие люди смогут сдавать в переработку всё в одном пакете, как раньше. За рубежом при обслуживании частного сектора так и делают: ставят у каждого дома по два 120-литровых контейнера: один для вторсырья, другой для неперерабатываемых ТБО. В домах с мусоропроводами можно их отвести для вторичных ресурсов, а «пахнущие» пакеты выносить на улицу вручную, так будет даже гигиеничнее.

Ну и важный момент – ответственность за свой мусор. Там, где на общую муниципальную площадку сбора ТБО мусор приносят жильцы разных ТСЖ и УК, да еще близлежащие магазины свои отходы подбрасывают, порядка не будет, даже если все вандалы вдруг превратятся в добропорядочных горожан. Общее – оно же на самом деле ничье, мы уже это проходили. Собранное вторсырье «микст» затем можно сортировать на специальных линиях с частичным применением ручного труда. Такая работа не будет принципиально отличаться от любого промышленного конвейера. Совсем другое – вытаскивать металлы из смешанных с органическими отходами ТБО. Для вывоза мусора из дворов не понадобится даже специальный мусоровоз, одна машина в первую половину дня будет забирать вторсырье, во вторую – остальной неперерабатываемый мусор. Сегодня многие подрядные организации и так совершают по два рейса в день, чтобы содержать площадки в чистоте.

Другой вариант – это применение мусоровозов с раздельным кузовом и двумя пресс-камерами, что позволит забирать оба типа отходов за один рейс. Недостаток этих мусоровозов в том, что кузов делится не пополам и меньший отсек работает только с небольшими контейнерами, и если используются для сбора евроконтейнеры объемом 1,1 м 3 , для них такие машины не подойдут. В этом случае работников коммунальной сферы выручат так называемые «перегружаемые» мусоровозы. Они строятся на среднетоннажных шасси и предлагают кузова от 5 до 8 м 3 . Их приемная камера сконструирована таким образом, что они поднимают евроконтейнеры всех типоразмеров и могут разгружаться в мусоровоз с задней загрузкой на тяжелом дорожном шасси. Большой мусоровоз в сборе ТБО не участвует, остается на базе и не жжет зря топливо, маневрируя в тесных дворах или простаивая в уличных пробках. Вместо него всю «грязную» работу выполняют «малыши» среднетоннажники, он же по заполнении своего кузова отправляется на полигон или на линию сортировки и переработки в зависимости от груза.

ООО «ИСКУБ» является официальным представителем в РФ и СНГ одного из мировых отраслевых лидеров – итальянской DULEVO International и поставляет специальные городские мусоровозы Dulevo 5000 Compatto на самоходном шасси собственной конструкции. Они также относятся к категории «перегружаемых». Кузов объемом 10 м 3 снабжен прессовым оборудованием со степенью уплотнения 5:1. От аналогов на автомобильных шасси эти машины отличаются в первую очередь компактными размерами и высокой маневренностью за счет бесступенчатой гидростатической трансмиссии и полностью управляемых колес с радиусом поворота менее 9 м. Значительным плюсом является низкопольная кабина – это снижает утомляемость оператора и позволяет легче маневрировать в городской среде, например во дворах и на улицах, где много припаркованных машин. Гидравлическое регулирование высоты подвески позволяет перегружать мусор в любой крупнотоннажный мусоровоз без использования вспомогательных устройств.

Что же касается общественных мест, улиц, площадей, зон отдыха – то сортировать отходы можно по полной, они же там непосредственно образуются, не надо их предварительно складировать, как дома, важно только правильно выбирать нужную урну отдельно для стеклянных бутылок и отдельно для банок из алюминия. Особо сознательных горожан можно приучить даже сортировать отдельно печатные издания по видам бумаги, а стеклянную бутылку по цвету. Урны и небольшие «евроведра» с сортированными отходами выгружают вручную в специальные мусоровозы «кербсайдеры». Их кузов поделен на несколько секций без прессующего оборудования, загружаются отсеки с помощью размещенных сбоку машины ковшей у моделей на больших дорожных шасси. У среднетоннажников отсеки заполняются через боковые дверки. Самые диковинные модели «кербсайдеров» похожи на шкафы с колесами, съемные отсеки-ящики с обеих сторон машины заполняются вручную, а разгружаются с помощью вилочного погрузчика или же просто снимаются и отправляются другим видом транспорта на переработку.

Увы, чтобы повысить степень переработки отходов, средства их сбора должны походить на средства доставки товаров, и обращение с вторсырьем должно быть соответствующее. Механизировать селективный сбор ТБО в общественных местах позволяют большие контейнеры, модернизированные для сбора одного вида отходов, и урны «с секретом» или двойным дном, у которых, как у айсбергов, над поверхностью тротуара возвышается небольшая часть, а основной бункер прячется под землей. Полностью освободить рабочих от ручного труда при селективном сборе могут мусоровозы, оснащенные специальным краном-манипулятором, и наземные и подземные контейнеры, приспособленные для работы с ними. В отличие от заглубленных полипропиленовых «чулок» стропальные работы здесь отсутствуют. На верхней части контейнера или подземной урны располагаются две петли: одна для подъема бункера, вторая для раскрывания створок днища для разгрузки. На стреле манипулятора соответствующая навеска с двумя фиксаторами для петель. Подвел стрелу к контейнеру, зацепил, поднял, выставил над приемной камерой, разгрузил, водрузил на место. Все операции осуществляются, как говорил «киношный» шеф, без шума и пыли, правда, стеклобутылки, конечно, с шумом.

Впрочем, существуют подземные урны, внутри которых упрятаны обычные евроконтейнеры объемом 1,1 м 3 . При разгрузке «фальштротуар» с урной поднимается, и контейнер выкатывается вручную и разгружается в обычный мусоровоз. Не только автомобили-мусоровозы могут применяться для раздельного сбора отходов, но и грузовики, оснащенные системой «мультилифт» за счет специальных сменных кузовов. В первую очередь это пресс-компактор. При небольшой их доработке в камеру можно будет выгружать любые мусорные контейнеры европейского типа объемом от 0,12 до 1,1 м 3 . Где это востребовано? Множество мест: выставки, рынки, торговые комплексы, территории различных организаций. Отходы там можно селективно собирать в евроконтейнеры, потом свои рабочие по мере заполнения будут их разгружать в стоящий в сторонке пресс-компактор. Жестяные банки на свежем воздухе, как известно, не портятся, когда бункер напрессует вторсырья до отказа, можно заказывать вывоз. Таким образом, организации не только минимизируют свои расходы по обращению с отходами, но и смогут получать дополнительный доход от реализации вторсырья.

Важным отличием условного пакета европейского горожанина от нашего доморощенного является отсутствие в нем у первого органических отходов. И дело не в развитии тамошнего фаст-фуда. Просто за рубежом вся «органика» благополучно уходит в канализационную сеть через устанавливаемый в сливе раковины измельчитель. У нас же это пока что экзотика, и в канализацию больше отправляют предметы, для которых она вовсе не предназначена. А между тем освобождение мусорных контейнеров от органических остатков – это не только снижение объ­ема вывозимых ТБО, но и способ борьбы со специфическим мусорным «ароматом». Кроме того, органические отходы, собранные затем в составе ила, можно компостировать с получением метана, например, что тоже является, по сути, переработкой отходов. И организовать это легче и дешевле, чем собирать органику селективно через систему вывоза ТБО.

ЗАО «Коминвест-АКМТ» в этом году, задавая тренд рынку, представило одну из самых обсуждаемых новинок собственного производства – большегрузный мусоровоз с задней загрузкой T1S-10 на шасси Iveco с навесным оборудованием FARID, не имеющий аналогов на российском рынке. Мусоровоз предназначен для механизированного и ручного сбора твердых бытовых отходов.

Преимущества модели – каркасный кузов из труб квадратного сечения, внутри трубчатого каркаса встроен кузов сферической формы, изготовленный из цельных листов высококачественной стали, устойчивой к деформациям, и пол загрузочного бункера, выполненного из износостойкой стали Hardox толщиной 8 мм. Кузов закругленной формы емкостью 10 м 3 позволяет равномерно распределять усилие прессования по всему периметру, исключая деформационные процессы. Материал пола кузова выполнен из стали твердостью140 HB и толщиной 4 мм.

Конструкция приемного бункера емкостью 1,3 м 3 с полом из стали 450 Hardox толщиной 8 мм дополнена откидным бортом для облегчения ручной загрузки ТБО. Цилиндры уплотняющей плиты расположены вне загрузочного бункера и защищены откидными панелями, препятствующими попаданию мелкого мусора на штоки и увеличивающими надежность конструкции. Коэффициент уплотнения мусора 6:1. Два сливных крана исключают проливание фильтрата на контейнерные площадки. Выгрузка отходов осуществляется выталкивающей плитой. В процессе выгрузки плита в крайнем выдвинутом положении в нижней части выходит на 100–150 мм за пределы кузова для удобства очистки кузова.

Мусоровоз оснащен универсальным кантователем, позволяющим работать со всеми видами евроконтейнеров объемом от 120 до 1100 л. Благодаря электронному и ручному управлению циклами уплотнения эксплуатация мусоровоза максимально комфортна и эффективна. По желанию заказчика модель может быть укомплектована GPS-навигацией, видеокамерой заднего вида и системой взвешивания загружаемых отходов, например мобильным аппаратом с функцией распечатывания чеков, исходя из веса загруженных отходов. Высокопроизводительная гидравлическая система с рабочим давлением 210 бар обеспечивает быструю работу агрегатов и быструю выгрузку/ разгрузку. В мусоровозе с задней загрузкой T1S-10 на шасси Iveco с навесным оборудованием FARID нашли свое воплощение все новаторские идеи, совмещающие в себе современный и функциональный дизайн конструкции, надежность и отличные эксплуатационные характеристики.

Большое значение для окружающей среды имеют опасные отходы, которых в нашем быту предостаточно. Бытовая химия, лаки, краски, бензины, масла, кислоты и щелочи, батарейки, ртутьсодержащие лампы и термометры – сегодня, когда все это без зазрения совести подавляющим большинством наших граждан отправляется прямиком в мусорные баки, селективный сбор опасных отходов становится реальным способом сберечь здоровье природы, а значит, и человека.

Однако даже за исключением опасных органических и годных к переработке отходов средневзвешенный пакет с ТБО уменьшится в лучшем случае наполовину. Как обращаться с оставшимся, назовем его «невостребованным», мусором? Существует три основных метода его утилизации. Складирование (депонирование) на полигоне, сжигание и пиролизное разложение. Последний вариант на Западе становится все более популярным. Сущность его в том, что отходы разрушаются под действием высокой температуры в бескислородной среде. Метод позволяет получать энергию, собирать летучие углеводороды, вынимать из получившейся из отходов «каши» металлы. Большая часть опасных веществ остается в «расплаве», объем отходов, подлежащих захоронению, снижается. Пиролизом пора бы более активно интересоваться и нам, особенно в крупных городах, где образуется много ТБО, а экологическая ситуация напряженная. Эффективность пиролиза наглядно демонстрирует превращение автомобильных шин в минеральное масло и технический углерод (сажу). Новые покрышки из этого не сделаешь, но найти применение в производстве можно.

Сжигание – древнейший способ избавления от отходов, возникший сразу после освоения человеком огня. Этот метод позволяет максимально уменьшить объемы ТБО, в зависимости от материала, до 10 раз. Выделяется большое количество тепла, из которого можно получать электроэнергию, по теплопродукции ТБО сравнимы с торфом или бурым углем. Из золы удобно извлекать ценное сырье, а особо предприимчивые граждане стремятся и саму золу пристроить с выгодой, так сказать, безотходное производство наладить. Надо отметить, что людей наших трудно чем-нибудь испугать, они и сами готовы жить в домах, построенных из кирпичей с золой из мусоросжигательных заводов. Вот в городах худо-бедно костры запретили, а загляните в любой садоводческий кооператив, какие там полигоны прямо у главных ворот устраивают. Не только ведь обрезь и ботву сжигают – не стесняясь, кидают в огонь и батарейки, и остатки ядохимикатов, и даже ртутные градусники. Что поделаешь, одежда на этих людях другая, а вот ментальность у них по-прежнему советская. За рубежом ни одна срезанная ветка не пропадает: или идет на производство топливных гранул, или в ТЭС вырабатывать электричество.

По воздействию на окружающую среду древесина – чистое топливо, чище только природный газ. У нас же спиленные городские тополя целыми деревьями выбрасывают в овраги, что уж говорить про ветки! В процессе постоянных жилищных ремонтов столько высвобождается конструкций из дерева: оконные рамы, двери, перегородки, и все это сваливается гнить на полигоне. При социализме мы жили так, как будто открыли секрет абсолютной энергии, ведь государство предоставляло энергоресурсы по дармовой цене, и вот теперь пожинаем плоды в виде полного отсутствия у людей мотивации, как беречь природу, так и экономить энергию. И хорошо бы в каждом городе при ТЭЦ пристраивать модули для сжигания всевозможных древесных отходов.

Но разделение разделением, а не менее трети населения живет у нас в таких поселках, где даже на алюминиевую банку спроса не найти. Да и в больших городах всегда будет накапливаться мусор, найти применение которому будет нереально. Тот же технический прогресс этому способствует. Как, например, перерабатывать старые телевизоры или мониторы? А между тем многие материалы бытового мусора инертны, практически не вступают во взаимодействие с окружающей средой и при их депонировании на полигонах являются лишь механическими загрязнителями. Но ими же, по сути, являются и автомобильные дороги, и жилые дома – все это есть отнятая у зеленых растений земля. Но в случае с правильно организованным полигоном после его рекультивации трава и деревья возвращаются на свое место.

А вот способом модернизации депонирования мусора на полигоне, позволяющим уменьшить его объем и потребность в землеотводе, станет предварительное дробление ТБО. Пропущенный через дробильные установки мусор будет легче утрамбовывать в землю, а дробленые полимеры твердых сортов можно будет даже применять в хозяйстве на засыпке котлованов, при подготовке дорожного полотна и т. д.

Главное только, чтобы все больше людей разделяли идею раздельного сбора и переработки ТБО.

Для улучшения экологической ситуации современные технологии утилизации отходов в местах складирования мусора предлагают использовать шредеры-измельчители и катки-уплотнители для ТБО. Использование специализированного шредера-измельчителя ТБО позволит избавиться от крупногабаритного мусора (мебель, деревья, покрышки, строительные отходы, пластик и т. д). Измельченные отходы можно использовать для пересыпки полигона, подготовки подъездных дорожек.

Уплотнение позволит уменьшить количество летающего в воздухе мусора и достичь высокой плотности отходов, уменьшить пустоты, сократить риск возникновения пожаров; сэкономить грунт, используемый для покрытия полигона, благодаря выровненной поверхности; сократить риск повреждения шасси транспортных средств, привозящих мусор; увеличить срок эксплуатации полигона на 25–40 лет: на меньшей площади помещается большее количество отходов за счет увеличения плотности их залегания.

Компания ISP Group (ЗАО «Инфраструктурный проект») предлагает катки-уплотнители TANA для уплотнения отходов на полигонах (свалках) ТБО. Модельный ряд включает модели: Е260-26 т, Е320-32 т, Е380-38 т, Е450-45 т, Е520-52 т. Машины обеспечивают уплотнение отходов 950–1200 кг/м 3 , производительность при уплотнении – 80 т/ч или 400 м 3 /ч. Сила дроб­ления катков составляет от 127 кН до 255кН, давление на грунт в движении при первом проходе – от 49–68 кг/см, при третьем проходе – от 108–152 кг/см. Для сравнения: гусеничные тракторы могут создавать давление от 470 до 590 кг/м 3 , а каток-уплотнитель TANA с четырьмя колесами – от 700 до 900 кг/м 3 . Каток с цельными барабанами уплотняет с силой от 950 до 1200 кг/м 3 .

Данная техника уже успешно используется в России. Она способна решить проблемы старых свалок (пример: г. Архангельск – свалка 1970-х гг. После покупки катка-уплотнителя в 2008 г. эксплуатация продлена, свалка практически в черте города, прекратились пожары, снят вопрос о срочном возведении нового полигона). Эту технику закупают для оснащения строящихся новых мусорных полигонов во многих крупных городах России и для продления срока службы старых свалок и полигонов ТБО.

Виды отходов

Количество бытовых отходов в мире в расчете на одного человека увеличивается примерно на 1-4%, а по массе - на 0,2-0,4% в год и в настоящее время составляет (кг/год): в благоустроенных зданиях - 160-190, в неблагоустроенных зданиях -600-700. Проблема указанных отходов в настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира. В частности, в городах США образуется ежегодно около 150 млн т отходов.

В нашей стране накоплено около 80 млрд т отходов и ежегодно их масса увеличивается. К началу 1997 г. на предприятиях различных отраслей промышленности скопилось более 1,4 млрд т только токсичных отходов. В 1995-1997 гг. ежегодное образование токсичных отходов достигло примерно 90 млн т, в том числе I класса опасности - порядка 0,16 млн т, II класса - 2,2 млн т, III класса - 7 8,7 млн т. В целом по России количество опасных: отходов составляет около 10% от всей массы твердых бытовых отходов (ТБО).

Наибольшая часть из сотен миллионов тонн промышленных отходов образуется в угольной промышленности, предприятиями черной и цветной металлургии, тепловыми электростанциями, промышленностью строительных материалов.

Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшихся в процессе производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые считаются отбросами . Отходы могут быть самыми различными (Схема 1).

Схема 1. Основные виды отходов (по В.А. Вронскому)

Основные способы утилизации бытовых и промышленных отходов Существует достаточно много способов утилизации отходов,

остановимся на наиболее часто применяемых.

Складирование

Вывоз отходов на свалку - самый дешёвый, но при этом недальновидный способ его утилизации. Недальновидный он в первую очередь потому, что мусор остаётся мусором. Свалки вокруг городов занимают огромные площади. Ядовитые вещества, оказывающиеся на свалках, проникают в подземные воды, которые часто используются в качестве источников питьевой воды, развеиваются ветрами по окрестностям и тем самым наносят ущерб окружающей среде. Кроме того, в результате процессов гниения без доступа воздуха образуются различные газы, которые также не освежают атмосферу вокруг свалки. Некоторые продукты гниения способны самовоспламенятся, поэтому на свалках регулярно возникают пожары, при которых в атмосферу выбрасывается сажа, фенол, бензапирен и прочие ядовитые вещества.

Объемы свалок в наших городах удваиваются примерно каждые 10 лет.

Еще один способ утилизации не просто вывоз на свалку, а захоронение отходов с последующей рекультивацией .

Примерно 2/3 всех отходов бытового и производственного происхождения складируют в хранилищах-свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов,

образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще.

Перед захоронением проводят ряд мероприятий:

Выкапывают котлован

Дно выстилают илом

На слой ила кладут изолирующий материал

Затем поочередно следуют – слой отходов и слой почвы

Проводят уплотнение отходов

Для отвода жидких отходов монтируют дренажи установку по очистке сточных вод

Затем засыпают мощным слоем почвы и высаживают зеленые насаждения.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ - дампинг, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Что лучше из этих двух способов неизвестно, поскольку с одной стороны захороненный мусор не дает пыли, разлетающийся вокруг свалки и не так портит ландшафт, а с другой стороны – отходы находятся ближе к грунтовым водам. К тому же захоронение отходов процесс достаточно дорогостоящий.

2. Сжигание

Для того чтобы освободить огромные площади, занимаемые свалками, возникла идея сжигания отходов.

Первое систематическое использование мусорных печей было опробовано в Нотингеме, Англия, в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора на 70-90 %, в зависимости от состава, поэтому оно нашло свое применение по обе стороны Атлантики.

Густонаселенные и наиболее значимые города вскоре внедрили экспериментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора, стали использовать для получения электрической энергии, но не везде эти проекты смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны тогда, когда не было бы дешевого способа захоронения. Многие города, которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Но и в настоящее время в развитых странах сжигаются до 50% всех отходов.

Сжигание не самый выгодный вариант – как в денежном выражении, так и а отношении ресурсосбережения.

Несгораемые материалы – такие, как металлы и стекло, сохраняют ценность при переработке, а при сжигании лишь занимают место на складах и в печах. Органические отходы лучше использовать для получения компоста, чем, игнорируя их высокую влажность, пытаться их сжечь. Бумага

и пластик, с другой стороны, является ценным топливом. Не рассортированные отходы имеют теплоту сгорания около 8400 Дж/кг, что составляет половину теплоты сгорания угля. Теплота сгорания бумаги и пластика соответственно в 2 и 4 раза больше. Следовательно, сжигать все материалы вместе нецелесообразно.

Немецкие «зеленые» считают, что мусоросжигательные заводы лишь переводят одну форму загрязнения в другую, но не ликвидируют ее.

В последнее время делается ставка на плазменное сжигание отходов (температура около 30000 С). Высокая энергоемкость и сложность процесса предопределяет его применение для переработки только отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.

3. Компостирование твердых отходов

Компосты - это органические удобрения, получаемые в результат разложения микроорганизмами растительных и животных остатков. При компостировании в органической массе повышается содержание питательных веществ (фосфора, азота) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы и пектиновых веществ; удобрения становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву. Компосты часто используют вместо дефицитных органических удобрений (торфа, навоза).

При компостировании в специальных (компостных) установках создается температура до 70°С, при которой погибают микробы и семена сорных растений. Компостирование считается вполне рациональным способом ликвидации определенных отходов , почти не оказывающий вредного воздействия на окружающую среду. Однако при переработке отходов, содержащих металлы, последние могут накапливаться в компосте в больших количествах.

4. Захоронение токсичных промышленных отходов Согласно современным требованиям размещение не

утилизируемых промышленных отходов должно осуществляться в пределах специальных полигонов , обеспечивавших их изоляцию и экологическую безопасность на такой срок, пока они не станут безвредными для человека или не будут разработаны экономически приемлемые технологии их переработки и последующего использования.

К подземным хранилищам промышленных отходов относятся такие, которые располагаются в удаленных от земной поверхности геологических формациях, обеспечивая долговременную изоляцию отходов от биосферы.

Подземные хранилища являются природоохранными сооружениями и предназначены для централизованного сбора и размещения отходов (в том числе и токсичных) промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учреждений. Размещение промышленных отходов в хранилищах может преследовать две цели - их последующее использование (хранение) и вечное захоронение.

В условиях современного роста промышленности и населения городов проблема утилизации мусора становится все актуальнее. Мусорных свалок ограничено и их не хватает. Кроме того, они оказывают негативное влияние на экологию, которая и так страдает от загазованности и выбросов от больших предприятий. Поэтому требуется строительство мусороперерабатывающих заводов вдали от населенных пунктов, а также применения современных способов получения вторсырья и утилизации.

Естественная переработка мусора

В прошлом веке была популярна переработка бытовых отходов путем его компостирования. Для этого вырывали котлованы и сбрасывали туда отходы органического происхождения и присыпали землёй. В ходе процессов гниения и разложения со временем образовывались органические удобрения. Не так давно этот метод был усовершенствован: стали выпускать специальные подогреваемые герметичные установки. При подогреве органические отходы разлагаются быстрее, в результате чего образуется биогаз (метан), который стали применять для производства биотоплива.

Крупные фирмы стали изготавливать мобильные станции, которые способны обеспечить переработкой частные фермерских хозяйства и небольшие села. Для больших городов могли бы использоваться аналогичные по принципу работы крупные заводы, но они невыгодны, поскольку требуется достаточно много времени на разложение, а полученные удобрения куда-то нужно девать. Кроме того, такие установки не способны переработать другие виды отходов, которые будут накапливаться. К ним относятся строительные отходы, пластиковые и полиэтиленовые изделия и т.п. Выходом бы стало строительство специализированных заводов, но это экономически невыгодно.

Переработка мусора путем термического воздействия

Термическая переработка представляет собой сжигание твердых бытовых отходов с целью уменьшения объема органических веществ, обезвреживания и последующей утилизации или захоронения. При этом в результате горения снижаются исходные объемы в несколько раз, уничтожаются все бактерии, а высвободившаяся энергия может использоваться для нагрева воды в отопительных системах или производства электроэнергии. Обычно такие заводы находятся вблизи крупных свалок, куда организован вывоз мусора со всего города и есть возможность захоронить отходы от переработки на полигонах.

Сжигание бывает прямое и пиролизное. При прямом сжигании получается только тепловая энергия, а при пиролизе образуются два вида топлива: газовое и жидкостное. Оба метода имеют существенный недостаток - вредные вещества при горении выделяются в атмосферу, что наносит существенный вред экологии. Даже установка фильтров для задержки твердых летучих веществ ситуацию в лучшую сторону кардинально не меняет.

Плазменная переработка отходов

Плазменная переработка в настоящее время является самым современным способом уничтожения мусора. Суть процесса заключается в следующем:

• Мусор измельчается, прессуется и при необходимости просушивается для получения гранулированной структуры;
• Гранулы помещаются в специальный реактор, где при помощи плазменной струи им передается необходимое количество энергии, и они переходят в газообразное состояние.

Чтобы предотвратить горение в камеру запускается окислитель. В итоге получается газ, аналогичный природному, но с меньшим содержанием энергии. Его собирают в большие герметичные ёмкости для последующей переработки и использования в качестве топлива для дизель-генераторов, котлов, и газовых турбин.

Такой способ уничтожения мусора давно используется в США и Канаде. Они научились не только перерабатывать отходы, а и эффективно использовать побочный продукт - газ как топливо. Для этого на западе уже созданы все условия, но на постсоветском пространстве новая технология не получила распространения вследствие дорогостоящего оборудования и высоких требований к квалификации обслуживающего персонала.

Заключение

Новые технологии по переработке мусора требуют финансовых вливаний и заинтересованности на государственном уровне. Но пока существуют заводы с устаревшим оборудованием, и они справляются с объемами, строить современный завод никто не будет, или же пока не наступит экологическая катастрофа.

Современный мир не стоит на месте. Каждый год увеличиваются объёмы производства, продолжается рост населения и расширение городов. Вместе с этим назрела проблема утилизации мусора. На земле специальные свалки для отходов жизнедеятельности присутствуют в ограниченном количестве. При этом поступающие на них объёмы превышают их вместимость, поэтому мусорные горы увеличиваются с каждым днём. Необработанные кучи отходов негативно влияют на экологическое состояние планеты. Именно поэтому возникла потребность в создании качественных мусороперерабатывающих заводов. На этих объектах необходимо применять только современные методы переработки отходов и их утилизации. Стоит отметить, что генерируемый человечеством мусор относится к различным группам опасности. Чтобы переработка отходов была эффективной, для каждого отдельного вида необходимо подобрать свой метод утилизации. Но прежде требуется их рассортировка.

Отходы бытовые

К этому числу относятся остатки продукции, связанные с жизнедеятельностью людей. Это могут быть пластиковые, бумажные, пищевые и другие подобные отходы, которые были выброшены из учреждений и домов населения. Мусор, от которого мы привыкли избавляться, встречается на каждом шагу. Многим отбросам приписывается пятая и четвёртая степень опасности.

Переработка бытовых отходов из пластика не должна обходиться без механического воздействия, т. е. измельчения. Далее, их в обязательном порядке обрабатывают химическими растворами. Нередко после такой процедуры изготавливаются новые полимерные вещества, которые используются вторично для создания новой продукции. Такие бытовые отходы, как бумага или пищевой мусор можно подвергнуть компостированию и последующему перегниванию. Впоследствии полученный состав подойдёт для применения в сельскохозяйственном деле.

Биологический тлен

Биологическими видами в природе являются человек и животные. Эти две группы также генерируют большой объём отходов. Много подобного сора приходит от ветеринарных клиник, санитарно-гигиенических организаций, учреждений общественного питания и подобным предприятий. Переработка отходов биологического характера сводится к их сжиганию. Вещества жидкой консистенции перевозят на специальном транспорте. Сжигание также применяют по отношению к отходам органического происхождения.

Промышленные отходы

Этот вид отходов образуется в результате функционирования производства и технологической деятельности. Сюда относится весь строительный мусор. Он появляется в процессе монтажных, облицовочных, отделочных и других работ. Например, к этой категории мусора относятся лакокрасочные остатки, теплоизоляционные вещества, древесина и другой производственный «хлам». Переработка промышленных отходов нередко заключается в сжигании. Деревянные остатки подходят для получения определённого количества энергии.

Радиоактивный мусор

К таким отходам относятся растворы и газы, которые не подходят для использования. В первую очередь – это биологические материалы и объекты, содержащие радиоактивные компоненты в большом количестве (выше допустимой нормы). Степень опасности зависит от уровня радиации в таких отбросах. Подобный мусор утилизируют путём захоронения, некоторый просто сжигают. Подобный способ переработки относится и к следующей группе остатков деятельности.

Медицинские отходы

В этом списке находятся все вещества, которые производят медицинские учреждения. Примерно 80% отходов – простой бытовой мусор. Он неопасный. Зато оставшиеся 20% способны так или иначе причинить ущерб здоровью. В России утилизация и переработка отходов радиоактивного и медицинского характера имеет множество запретов и условностей. Также в стране тщательно прописаны необходимые условия обращения с этой группой мусора, способы их захоронения или сжигания. Были созданы специальные могильники для жидких и твёрдых радиоактивных компонентов. Если необходимо избавиться от медицинского мусора, его складывают в особые пакеты и поджигают. Но этот метод, к сожалению, также небезопасен, особенно если препараты относятся к первой или второй группе опасности.

Разделение на классы

Все отходы делятся в зависимости от своего агрегатного состояния. Так, они бывают твёрдыми, жидкими или газообразными. Кроме того, весь мусор классифицируется по степени опасности. Всего есть четыре класса. Мусор, относящийся к первой степени опасности, несёт наиболее сильную угрозу планете и живым организмам, в том числе человеку. Эти отходы способны испортить экологическую систему, что повлечёт за собой катастрофу. К ним относятся следующие вещества: ртуть, полоний, соли свинца, плутоний и т. д.

Ко второму классу относятся остатки, способные вызвать экологический сбой, который не сможет восстановиться в течение продолжительного периода (около 30 лет). Это хлор, различные фосфаты, мышьяк, селен и другие вещества. К третьей группе опасности принадлежат те отходы, после воздействия которых система сможет восстановиться за десять лет. Но только в том случае, если мусор больше не будет оказывать влияние на заражённый объект. Среди них выделяют хром, цинк, этиловый спирт и так далее.

Малоопасным отходам – сульфатам, хлоридам и симазину – присвоен четвёртый класс. Но это не значит, что они практически не влияют на человека и экосистему. При устранении источника организм или природа смогут восстановиться только через три года. Существует мусор пятого класса. Это означает, что отходы совершенно безопасны для экологии.

Важность переработки мусора

Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов:

1. Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов).
2. Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.
3. В некоторых случаях предметы, выполнившие своё предназначение, оказываются источником веществ. При этом они более дешёвые, чем природные материалы.

Подробней об утилизации

Утилизация – это изменение отходных материалов до полного исчезновения или видоизменения структуры, чтобы не было возможности использовать их повторно. Но это слово может носить и другой смысл. Например, часто оно употребляется в переносном значении.

Сегодня большое количество отходов применяется повторно в разных целях. Весь мусор, который сегодня утилизируют, делится на две основные группы:

1. Твёрдые бытовые отходы (стекло, бумага, пластик, пищевые отходы).
2. Производственные отходы (биологические, медицинские, радиоактивные, строительные отбросы, а также мусор транспортного комплекса).

Провести утилизацию можно одним из нескольких способов, которые также поделены на группы. Например, к основным методам относят термическую обработку, компостирование, являющееся естественным методом разложения, и захоронение мусора на специальных полигонах. Некоторые эти способы переработки отходов позволяют получить вторичное сырьё.

Вторичные материалы

Обычно все отходы, которые остаются после производства и деятельности человека, именуют «вторсырьем». Но это представление не совсем верное. Дело в том, что не все отбросы целесообразно использовать вторично или отправлять на другие нужды. Есть и такая группа мусора, которая применяется вторично только лишь в качестве источника энергии (после специальной обработки), поэтому также не причисляется к вторичному сырью. Те вещества, что после переработки выдают энергию, именуются «вторичным энергетическим сырьём».

К этой группе можно отнести только те материалы, которые после определённого воздействия могут стать пригодными в народном хозяйстве. Наглядным примером является жестяная банка из-под консервов. Она уже не может использоваться для хранения пищевых продуктов, но после переплавки из неё изготавливают новую ёмкость для пищи или другие металлические предметы. Становится очевидным: вторичным сырьём называются предметы, которые после использования по прямому назначению являются ресурсами, что пригодятся для дальнейшего применения. Чтобы получить новое изделие или сырьё, необходима переработка мусора. Сегодня для этого используется несколько способов, которые описаны ниже.

Естественная переработка

Ещё в XX веке в большинстве случаев переработка бытовых отходов проводилась путём компостирования. В специально вырытые котлованы сбрасывался мусор, в частности органический, и присыпался землёй. Со временем отходы разлагались, сгнивали и использовались в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Но сравнительно недавно такой метод был немного модифицирован. Учёные разработали герметичные установки для подогрева компостированного мусора. Органические остатки в этом случае начинают быстрей разлагаться, отчего образуется метан, который является биогазом. Именно его начали использовать для создания биотоплива.

Появились специализированные компании, которые строят мобильные станции для переработки отходов. Их применяют в маленьких посёлках или в фермерском хозяйстве. Было подсчитано, что подобные станции крупного размера, предназначенные для городов, содержать невыгодно. Чтобы получить разлагающийся продукт, нужно достаточно много времени, а образовавшиеся удобрения всё равно остаются неиспользованными, и их также нужно как-то утилизировать. Помимо этого, есть другие отбросы, которые некуда девать, поэтому они будут накапливаться. Например, это пластик, строительные остатки, полиэтилен и прочее. А создать специализированный завод, где проводилась бы переработка твёрдых бытовых отходов, для властей экономически невыгодно.

Термическая утилизация

Под термической переработкой подразумевается сжигание твёрдого бытового мусора. Процесс применяется для сокращения количества органических веществ и их обезвреживания. Далее, полученные остатки подвергаются захоронению или утилизации. После горения мусор значительно сокращается в объёме, все бактерии истребляются, а полученная энергия способна генерировать электроэнергию или обогревать воду для отопительной системы. Подобные заводы обычно устраивают неподалёку от крупных городских свалок, чтобы переработка твёрдых отходов проходила конвейером. Там же неподалёку находятся полигоны, предназначенные для захоронения переработанных остатков.

Можно отметить, что сжигание отходов делится на прямое и пиролизное. При первом способе можно получить лишь тепловую энергию. Одновременно пиролизное сжигание создаёт возможность добыть жидкостное и газовое топливо. Но независимо от способа термической утилизации, в атмосферу во время горения выделяются губительные вещества. Это вредит нашей экологии. Некоторые устанавливают фильтры. Их цель – задерживать твёрдые летучие вещества. Но как показывает практика, даже они не способны остановить загрязнение.

Если говорить о технологии переработки отходов медицинского характера, в России уже установлено несколько специальных печей. Они оборудованы приборами газоочистки. Кроме этого, в стране появились микроволновая, паротепловая обработки и автоклавирование. Всё это является альтернативными методами сжигания медицинского и другого подходящего мусора. Остатки, содержащие ртуть, обрабатываются особым термохимическим или гидрометаллургическим способами.

Плазменная утилизация

Этот метод на данный момент является наиболее современным способом утилизации. Его действие проходит в два этапа:

1. Отходы измельчаются и сдавливаются под прессом. Если есть необходимость, мусор просушивается, чтобы добиться гранулированной структуры.
2. Полученные вещества отправляются в реактор. Там плазменный поток передаёт им столько энергии, чтобы они приобрели газообразное состояние.

Избежать возгорания получается при помощи специального окислителя. Полученный газ по составу схож с обычным природным, но он содержит меньше энергии. Готовый продукт закупоривают в ёмкости и отправляют для последующего использования. Такой газ подходит для турбин, котлов, дизель-генераторов.

Подобная переработка отходов производства и бытового мусора уже некоторое время применяется в Канаде и США. В этих странах остатки жизнедеятельности человека эффективно утилизируются, а конечный продукт используется на благо в качестве топлива. На западе уже готовятся внедрить эту технологию в ещё большем масштабе. Но поскольку подобное оборудование достаточно дорогостоящее, его не могут приобрести страны СНГ.

Возможно ли решить проблему утилизации отходов?

Конечно, чтобы переработка твёрдых отходов и опасного для здоровья мусора проходила на высшем уровне, требуется немало финансовых вложений. Также в этом должны быть заинтересованы политические круги. Но на данный момент нам приходится обходиться устаревшей техникой для утилизации. По мнению властей, существующие заводы справляются с проблемой, поэтому нет надобности их реконструировать и переоборудовать. Толчком к этому может послужить лишь экологическая катастрофа.

Хотя проблема имеет обширные масштабы, всё же решить или сократить её размеры возможно. Ситуация требует комплексного подхода со стороны общества и властей. Хорошо, если каждый подумает о том, что может предпринять лично он. Самое простое, что может сделать человек, это начать сортировать тот мусор, который генерирует он. Ведь тот, кто выбрасывает отходы, знает, где у него пластик, бумага, стекло или пищевые продукты. Если в привычку войдёт сортировать остатки жизнедеятельности, то такой мусор станет проще и быстрей перерабатывать.

Человеку необходимо регулярно напоминать о важности правильной утилизации отходов, их сортировке и бережном отношении к природным ресурсам, которыми владеет он. Если же власти не будут принимать меры, проводить мотивирующие кампании, простого энтузиазма окажется недостаточно. Поэтому проблема утилизации мусора так и останется в нашей стране на «первобытном» уровне.

Комплекс технических и технологических решений, сопровождающих процессы обращения с отходами с момента их образования и до захоронения неутилизируемых компонентов, является основой управления в системе обращения с отходами.

Основными методами переработки отходов являются:

 компостирование,

 биоразложение,

 сжигание.

Эти методы особенно эффективны при переработке ТБО.

1. Компостирование.

Компостирование считается формой переработки, нацеленной на сырую органическую отходную массу. Компостирование – это биологический метод обезвреживания ТБО. Иногда его называют биотермическим методом.

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 0 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.

Стоимость методов компостирования растет с применением специализированной техники и может достигать значительных величин.

Схема работы мусороперерабатывающего завода следующая . Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

 прием и предварительная подготовка мусора;

 собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;

 обработка компоста.

Переработка мусора должна обязательно сочетаться с выдачей продукции, безопасной и в эпидемиологическом отношении.

Обезвреживание отходов обеспечивается в первую очередь высокой температурой аэробной ферментации. В ходе биотермического процесса происходит гибель большей части патогенных микроорганизмов.

Однако, компост, получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО на мусороперерабатывающих заводах, не должен быть использован в сельском и лесном хозяйства, т.к. содержит примеси тяжелых металлов, которые через травы, ягоды, овощи или молоко могут причинить вред здоровью человека.

2. Биоразложение органических отходов

Общепризнанно, что биологические методы разложения органических загрязнений считаются наиболее экологически приемлемыми и экономически эффективными.

Технология процесса биоразложения отходов различна. Например: в биопрудах – жидкие отходы, в биореакторах – жидкие, пастообразные, твердые, в биофильтрах - газообразные. Существуют и другие модификации биотехнологии.

Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией большого количества образующегося избыточного ила (до 1–1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный килограмм органических веществ).

Исключить указанные недостатки помогает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбраживания. При этом не требуется затрат энергии на аэрацию, что играет большую роль в условиях энергетического кризиса, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное органическое топливо – метан.

В перечень веществ, биоразлагаемых анаэробным способом, входят органические соединения различных классов: спирты; альдегиды; кислоты алифатического и ароматического рядов.

Последовательное многоступенчатое разрушение молекул органических веществ возможно благодаря уникальным способностям определенных групп микроорганизмов осуществлять катаболический процесс – расщепление сложных молекул до простых и существовать за счет энергии разрушения сложных молекул, не имея доступа ни к кислороду, ни к другим, предпочтительным в энергетическом отношении акцепторам электронов (нитрат, сульфат, сера и др.). Микроорганизмы используют для этой цели углерод органических веществ. Следовательно, в процессе восстановительного расщепления сложные органические молекулы разрушаются до метана и углекислого газа.

3. Сжигание отходов

Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений. Наиболее распространенными элементами являются углерод, на долю которого приходится около 30% (по массе) и водород 4% (по массе), входящие в состав органических соединений. Теплотворная способность отходов во многом определяется именно этими элементами. В промышленно развитых европейских регионах теплотворная способность ТБО составляет 1900–2400 ккал/кг, а в ряде случаев достигает 3300 ккал/кг и прогнозируется дальнейший рост теплотворной способности отходов, что окажет влияние на конструктивные особенности элементов термического оборудования.

Сжигание ТБО, как правило, является окислительным процессом. Поэтому и в камере сжигания превалируют окислительные реакции. Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО 2 и Н 2 О.

При сжигании необходимо учитывать, что в ТБО присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью, высокой летучестью и содержанием, такие как например различные соединения галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути).

Можно отметить два основных пути образования диоксинов и фуранов при термической переработке ТБО:

 первичное образование в процессе сжигания ТБО при температуре 300–600 º С;

 вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов, содержащих HCl , соединения меди (и железа) и углеродсодержащие частицы при температуре 250–450 º С (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов –700 º С, нижний температурный предел образования диоксинов –250–350 º С.

Для того, чтобы при сжигании на стадии газоочистки обеспечить снижение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм (0,1 нг/м 3) должны быть реализованы так называемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух секунд» – геометрия печи должна обеспечить продолжительность пребывания газов не менее 2 сек. в зоне печи с температурой не менее 850 º С (при концентрации кислорода не менее 6%).

Стремление к достижению при сжигании максимально высоких температур и созданию каких-либо дополнительных зон дожигания не решает полностью проблему снижения концентрации диоксинов в отходящих газах, так как не учитывает способности диоксинов в новому синтезу при снижении температуры.

Высокие температуры приводят к увеличению выхода летучих компонентов и росту выбросов опасных металлов.

Теоретически возможны два способа подавления образования диоксинов:

 связывание образующегося при сжигании ТБО HCl с помощью соды, извести или гидроксида калия;

 перевод в неактивную форму ионов меди и железа, например, связывание меди в комплексы с помощью аминов.

В зависимости от температуры процесса, все методы термической переработки ТБО, нашедшие промышленное применение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы:

 процессы при температурах ниже температуры плавления шлака;

 процессы при температурах выше температуры плавления шлака.

Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных решетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся барабанных печах.

3.1. Слоевое сжигание.

Сжигание на колосниковых решетках.

Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, которая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отходы и дутьевой воздух в качестве окислителя органических веществ.

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой подачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют малый угол наклона (6–12,5 º) и переталкивают материал в сторону выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-переталкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обычно 21–25 º) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращается к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.

Сжигание на валковых решетках.

Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. При использовании топок с валковыми решетками, заимствованными из практики сжигания угля, материал перемещается с помощью вращающихся валков (барабанов).

Опыт эксплуатации заводов, на которых реализовано слоевое сжигание ТБО в топках с валковыми решетками, позволил выявить целый ряд недостатков:

 неудовлетворительная работа и отрицательное экологическое влияние вследствие плохой стабилизации процесса сжигания;

 часто не достигается оптимальная температура;

 большой выход недожога;

 плохое качество шлака;

 значительная потеря черных металлов;

 эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла;

 сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и др.

Механическое внедрение европейского оборудования, предназначенного для прямого сжигания неподготовленных городских отходов в России недопустимо, так как в городах РФ практически отсутствует сбор отходов.

Сжигание в барабанных печах.

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют редко. Чаще всего эти печи используют для сжигания специальных, в том числе и больничных, отходов, а также жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием.

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо. Шлак и зола выгружаются с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются до температуры 400 º С а затем происходит газификация и сжигание, обычно при температуре 900–1000 º С.

В практике мусоросжигания барабанные печи ранее часто использовали в качестве дожигательных барабанов после колосниковых решеток.

Практика применения барабанных печей в качестве дожигательных барабанов на мусоросжигательных заводах считается устаревшей и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.

3.2. Сжигание в кипящем слое.

Сжигание в кипящем слое осуществляется за счет создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» за счет превращения слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии.

Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками. Кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ограничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность. В ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое, особенно в циркулирующем кипящем слое, оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое составляет от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания 850–920 º С.

В связи с тем, что температура сжигания ТБО в кипящем слое на 50–100 º С ниже по сравнению со слоевым сжиганием, заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO с отходящими газами.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно выполняет тонкозернистый песок , поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до температуры 750–800 º С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются.

В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода дополнительного топлива для поддержания режима горения.

3.3. Сжигание при температурах выше температуры плавления шлака.

Основными недостатками традиционных методов термической переработки ТБО являются большой объем отходящих газов (5000–6000 м 3 на 1 т отходов) и образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или менее 10% по объему). Кроме того, шлаки имеют повышенное содержание тяжелых металлов и по этой причине находят лишь ограниченное применение, в основном, в качестве пересыпного материала на свалках.

Для получения расплава шлака непосредственно в процессе термической переработки ТБО необходимо обеспечить температуру в аппарате выше температуры плавления шлаков (около 1300 º С). Это, как правило, требует либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена части дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечивает снижение количества отходящих газов.

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350–1400 º С предложены металлургические печи Ванюкова. Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава, который образуется из загружаемых в печь золошлаковых отходов ТЭЦ.

Механический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не может быть осуществлен из-за:

 того, что КПД печи Ванюкова из-за высокой температуры отводимых газов (1400–1600 º С) очень низок;

 того, что в переработку поступает преимущественно органическое сырье, т.к. ТБО на 70–80% состоят из органических компонентов. При нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, а органические в газообразную,

 отсутствия широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО, что не позволяет отработать: узлы загрузки и разгрузки; автоматизацию процесса с учетом колебаний состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; автогенность процесса применительно к термообработке отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью. Следует заметить, что колебания состава ТБО несопоставимы с колебаниями состава порошкообразных концентратов, направляемых для плавки в печи Ванюкова. Тщательное усреднение колебаний состава концентратов позволяет добиться колебаний в пределах 0,5%, в то время как исходные ТБО усреднению практически не поддаются;

 высокой стоимость процесса и оборудования.

Таким образом, наиболее целесообразно использовать сжигание при температурах выше температуры плавления шлака для переработки не исходных ТБО, а для обезвреживания шлаков или их обогащенных фракций, образовавшихся в термических процессах переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака. Выход шлаков в этих процессах составляет 10–25% от исходных ТБО, что резко снижает потребную производительность печей и позволяет периодически вовлекать шлак в переработку.