Утилизация отходов – вот, пожалуй, главная проблема современного человечества. Ежедневно мы производим такое количество мусора, что хватило бы на целый город прошлых времен.
Экологическая ситуация настолько остра, что ученые буквально кричат о необходимости взять под контроль данную сферу жизнедеятельности человека.
К сожалению, нынешние методы утилизации отходов зачастую не эффективны и не дают в результате ожидаемого эффекта – чистоты окружающей среды.
Тем не менее, по мнению специалистов, улучшения в этой области наблюдаются. При этом, сегодня, обычные люди начинают осмысливать необходимость сортировки и переработки отходов, чтобы в будущем их потомки не утонули в мусоре.
Жители цивилизованных европейских стран приучены с детства сортировать и выбрасывать мусор исключительно в отведенных для этого местах.
Значительный плюс такого поведения – это регулярная переработка и вторичное использование мусора, уже бывшего в употреблении однажды.
К сожалению, в нашей стране подобные блага цивилизации только зарождаются. Сортировка мусора и его дальнейшая переработка – это, скорее, исключение из правил, нежели норма.
Если вы живете в загородном поселке и мусор у вас принято сортировать по типу и выбрасывать в отдельные баки, вы счастливый человек.
Вы также можете организовать переработку имеющегося мусора собственноручно, введя в употребление несколько мусорных баков для отходов разного характера.
Организуя вывоз пищевых отходов и другого мусора, вы помогаете предотвратить экологическую катастрофу, которая надвигается уже давно.
Попробуйте начать с малого. В среднем, один дом в коттеджном поселке среднего бюджета производит мешок мусора большого объема в день.
Весь мусор попадает на свалку, где, в лучшем случае, его перерабатывают, а в худшем – оставляют для дальнейшего самостоятельного разложения.
Способы утилизации отходов сегодня
Существует несколько способов утилизации мусора, которые с успехом применяются и у нас в России.
- Захоронение мусора.
- Сжигание мусора.
- Компостирование.
- Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз.
Вокруг каждого из перечисленных способов ведутся споры о его эффективности, действенности и скорости работы.
Самый старый метод избавления от бытового и пищевого мусора – это его захоронение. Он же является самым опасным и малоэффективным.
Даже пищевые отходы, захороненные в карьере или яме, способны накапливать огромное количество продуктов разложения и гниения, которые могут стать причиной отравления подземных вод или воздуха.
Что говорить о твердых отходах, утилизация которых иными способами приводит к выделению в атмосферу ядовитых газов. Для утилизации опасного мусора оборудуются особые полигоны.
Они, как полагают люди, способны защитить от выделения в почву, воду и воздух ядовитых веществ, способных отравить в радиусе нескольких километров все живое.
Однако время доказывает неэффективность такого способа утилизации и даже его опасность.
Еще один способ утилизации, который не получил широкого применения в нашей стране – это компостирование. Оно встречается в частных хозяйствах при утилизации пищевых отходов, но куда реже применяется в массовой переработке мусора.
Тем не менее, компостирование – это эффективный способ переработки, дающий в результате компост, который можно использовать в сельском хозяйстве.
Компост может быть создан как из чисто пищевых отходов, так и из потока неразделенного мусора. Если заняться такой переработкой централизованно, можно получить неплохие результаты.
Если говорить об эффективном снижении объемов отходов, то здесь наиболее эффективно показывает себя термическая обработка. Она позволяет обезвредить большую часть отходов, при этом сокращая их объемы в разы.
Современная утилизация путем сжигания также предусматривает использование энергии горения. Такая тенденция распространяется все шире, давая в перспективе новые возможности.
Сжигание мусора с целью получения тепловой и электрической энергии – метод, который способен сделать из свалок источник энергии для функционирования систем центрального отопления и разного рода производств.
На ступень выше данного способа стоит плазменная переработка мусора – явление в нашей стране столь редкое, что в него с трудом верится.
Плазменная переработка представляет собой утилизацию мусора, которая в результате дает газ из органических соединений и шлак из твердого мусора.
Энергию при переработке таким способом можно использовать в мирных целях, что и происходит в более развитых в этом плане странах.
Если для вас утилизация производимого вами индивидуально мусора важна, попробуйте найти в вашей местности организацию, которая занимается сортировкой и переработкой мусора.
В этом случае, самое большее, что от вас потребуется, это самостоятельная сортировка отходов по отдельным контейнерам и заказ вывоза отходов регулярно.
Проблема переработки бытовых отходов — это проблема возврата ресурсов в оборот экономики и природы. Слишком много ценных ресурсов остается в мусоре, который выбрасывается на свалки в надежде на то, что природа справится с ними. По тем же данным госкорпорации «Ростехнологии» около 40% мусора - это ценное сырье, которое можно переработать и продать. Но сейчас в переработку мусора в России поступает лишь 7-8%, а остальное вывозится на свалки. В Европе перерабатывается до 40% мусора . Швеция же перерабатывает 96% процентов отходов , обеспечивая до пятой части потребности тепла для обогрева жилищ и четверти для их освещения.
Переработка отходов в России должна стать бизнесом, а не кормушкой
Министерство природных ресурсов РФ подсчитало, что семья из четырех человек выбрасывает около 1600 кг бытовых отходов в год, в котором содержится 150 кг пластмасс, 100 кг макулатуры, 1000 стеклянных бутылок, по 3,5 кг одежды и обуви, 3 кг алюминиевой фольги и 1,5 кг крышек. Это может быть, но не становится сырьем для различных производств. Проблема переработки бытовых отходов России в том, что она должна стать бизнесом, а не модой, как сбор раздельного мусора, и не полем для «распила» бюджетных денег, как это происходит сейчас.
К сожалению структура городского управления и большие деньги, выделяемые сейчас на утилизацию бытовых отходов, делают не выгодным бизнес по их переработке. Фактически попасть в этот «бизнес» сейчас можно только имея связи на уровне городской администрации. Тарифы на утилизацию бытовых отходов таковы, что позволяют делать большие деньги не заморачиваясь над эффективностью и в лучшем случае снимая сливки.
Видео иконографика канала Москва 24 «Куда вывозят мусор из столицы»
По информации московского департамента природопользования и охраны окружающей среды, в 2011 году в Москва создала 2,9 млн. т. твердых бытовых отходов (ТБО). В переработку отправилось лишь 27,6 тыс. т. (менее 1%) бытовых отходов. В основном это макулатура (24 тыс. т), пластиковые бутылки (1,53 тыс. т), стекло (1,05 тыс. т). Надо заметить, что часть бытовых отходов никак не фиксируется, поскольку не успевает попасть в переработку. Черный и цветной металлы утаскиваются «черными копателями», древесина на дрова.Несмотря на то, что в крупных городах уже кончается место под полигоны, все еще дешевле складировать бытовые отходы на полигонах или сжигать их. В этом и состоит отличие отечественной экономической модели в сфере переработки бытовых отходов от европейской. Европе законодательно повышены экологические требования, что делает размещение бытовых отходов на полигоне самым дорогим способом утилизации, а их переработка является серьезным и весьма доходным бизнесом.
Пути переработки бытовых отходов. Инфографика журнала Вокруг Света
Переработка бытовых отходов, как бизнес
Переработка бытовых отходов в энергию и вторсырье сегодня мировой тренд, а рынок сбора, вывоза, переработки и утилизации мусора - оценивается в 120 млрд долл. по всему миру. Рынок переработки мусора России в перспективе оценивается от 2 млрд до 3,5 млрд долл. в год. Инвестиции в мусоропереработку весьма перспективны, поскольку бизнес достаточно хорошо предсказуем, что снижает риски. Иностранные фонды и компании, традиционно очень консервативные в отношении страновых рисков России, часто соглашаются финансировать строительство в России мусороперерабатывающих предприятий. Этот интерес связан еще с тем, что позволяет войти в рынок на очень раннем этапе развития рынка, поскольку эта отрасль находится у нас в самом начале своего развития.
В России работает менее 250 мусороперерабатывающих, около 50 мусоросортировочных комплексов, а также 10 мусоросжигательных заводов. Этого крайне мало для переработки всех российских отходов! К тому же в России нет заводов по переработке бытовых отходов полного цикла. До сих пор в России многие предприятия ограничивались покупкой промышленных прессов, для прессования бытовых отходов с дальнейшей укладкой на полигоны. Такой бизнес означает полную зависимость от выгодных тарифов и связей с муниципальным руководством, а не с продажей компонентов бытовых отходов, на которую в первую очередь рассчитывают иностранные инвесторы. Министерство природных ресурсов России планирует запретить сжигание несортированного и пригодного к переработке мусора. Данный запрет, несомненно, станет первым шагом к формированию цивилизованной системы обращения с бытовыми отходами и развития бизнеса по мусоропереработке.
Самодельный мусорперерабатывающий завод в Копейске
Раздельный сбор мусора
Пока раздельный сбор бытовых отходов в России — скорее прихоть и мода, чем осмысленное действие. К сожалению, почти все раздельные контейнеры, которые я видел, лишь фикция. После того, как граждане потренировавшись в сортировке бытовых отходов, делят его по разным фракциям, все равно все они оказываются в одном контейнере. У тех кто забирает мусор нет заинтересованности в его переработке.
Контейнеры для раздельного сбора бытовых отходов скорее карго-культ чем осмысленная стратегия
Попытка переложить разделение бытовых отходов на фракции с тех, кто получает деньги, на тех, кто производит мусор, пока не приводит к успеху. Все попытки внедрить систему раздельного сбора бытовых отходов провалились. Специальные контейнеры для стекла, бумаги и пищевых отходов подавляющим большинством населения попросту игнорировались. Идея ввести штрафы приведет только к удорожанию системы сбора бытовых отходов.
Однако, опыт ВторКома в Копейске показывает, что достаточно делить бытовые отходы лишь на две фракции: сухую и влажную. Влажная фракция — это почти всегда органика, и она хорошо утилизируется путем компостирования и переработку в удобрения. Сухая же часть сортируется на мусороперерабатывающем заводе и почти полностью утилизируется.
Напоминание на контейнере что в него можно класть
Переработка бытовых отходов
Естественно, сортировка мусора нужна не сама по себе, а для получения вторсырья. Вот что можно получить из бытовых отходов
- Черные и цветные металлы — переплавка, металолом
- Стекло, бутылки и банки — вторичное использование как тара и переработка
- Пластиковые бутылки — , производство стройматериалов из ПЭТ, различные нетрадиционные способы утилизации пластиковых былок ()
- Пластик — вторичная переработка и использование в качестве сырья
- Резина, шины — наполнитель для шумоизоляционных материалов и дорожных покрытий
- Кожа — переработка в прессованную кожу
- Тряпки — получение нетканых материалов, строительные утеплители
- Бумага и картон — переработка на ЦБК
- Древесина — может использоваться как топливо, сырье для ЦБК
- Камни и прочие твердые вещества — как наполнитель бетона
Алексей 16.11.2014 Септики
Увеличение численности населения и быстрые темпы развития научно-технического прогресса способствуют росту потребительского пользования и, как следствие, постоянно возрастающему объему, появляющегося в результате жизнедеятельности людей, мусора. Утилизация бытовых отходов сегодня является одной из глобальных мировых проблем.
С ней сталкиваются абсолютно все страны, особенно она актуальна для крупных городов. Как решается этот вопрос в нашей стране и что делается в этом направлении написано много статей и научных работ. Мы не будем вдаваться во все нюансы этой проблемы, а рассмотрим только то, с чем сталкиваемся в повседневной жизни. Ведь контейнер для твердых отходов стоит в каждом дворе, а куда вылить помои нам приходится решать каждый день.
Какие бывают бытовые отходы
Любой вид хозяйственной деятельности приводит к образованию каких-либо отходов. Но если с утилизацией промышленного мусора вопрос более-менее решен, то с бытовым, который попадает в контейнер для мусора, пока еще дело только на стадии решения. Обычный вывоз всего ненужного на свалку уже мало помогает. К тому же состояние этих полигонов таково, что их дальнейшее расширение может привести к экологической катастрофе.
Все бытовые отходы делятся на две большие группы:
- Твердые;
- Жидкие.
Каждый вид требует своего способа сбора, уничтожения или переработки.
Утилизация твердых отходов
Большую их часть составляют те предметы быта, которые пришли в негодность – это и старая обувь, рваная одежда, использованные упаковки, сломанные детские игрушки и много другое. Достаточно посмотреть в контейнер для твердых бытовых отходов, установленных повсеместно, чтобы убедиться в их огромном разнообразии.
К твердому мусору, который может попасть под пресс для бытовых отходов, относятся различные материалы:
- Бумага;
- Древесина;
- Синтетика;
- Кожа;
- Резина;
- Цветные и черные металлы.
В связи с большим разнообразием сырья разного вида утилизация твердых отходов требует их раздельного сбора и разных методов переработки. Естественное разложение отходов под воздействием микроорганизмов возможно только в случае их органического происхождения. Полимеры и пластмассы в природе практически не разрушаются и могут пролежать на той же свалке не одно десятилетие.
Осуществлять захоронение и переработку твердых отходов довольно сложно. Их разнообразный состав совершенно исключает возможность прямой утилизации, обязательно должна проводиться предварительная сепарация.
В наши дни утилизация твердых бытовых отходов происходит несколькими способами:
- Захоронение (на специальных полигонах)
- Сепарация (предусматривает предварительный раздельный сбор мусора)
- Сжигание (считается малоэффективным способом)
- Пиролиз (разложение отходов под воздействием высоких температур)
Каждый из данных методов имеет как плюсы, так и определенные недостатки.
Технология вывоза и переработки
Ведь захоронение фекально-хозяйственных стоков должно осуществляться с соблюдением определенных санитарных норм.
На сегодняшний день имеется три способа, по которым проводится утилизация различных жидких бытовых отходов:
- В накопительных резервуарах;
- В локальных аэрационных очистительных системах;
- Биологическая очистка.
В первом случае утилизация жидких бытовых отходов происходит довольно просто. После заполнения накопительной емкости ее содержимое откачивается специальным ассенизаторским транспортом и вывозится на переработку или захоронение. Хотя этот способ широко применяется, но он довольно затратный. Утилизация разного вида жидких бытовых отходов в этом случае предполагает наличие специальных емкостей и применение дорогостоящей техники. Услуги по очистке и и выгребных ям должны быть регулярными и за них надо постоянно платить.
Утилизация с помощью ЛОС
Очистка стоков в современных локальных очистных системах очень эффективна. Она может достигать 98 процентов. Это означает, что прошедшая такую переработку вода не представляет уже никакой экологической угрозы и может свободно сбрасываться в водоемы или поступать в грунт.
Осуществляется такая утилизация жидких отходов с применением пассивной аэрации. Локальная очистительная система представляет собой септик и обустроенные фильтрационные поля. Устройство обычно состоит из нескольких камер, в которых происходит пассивная аэрация и отложение осадочных материалов.
Главным преимуществом таких септиков является их энергонезависимость, так как утилизация поступающих в них жидких отходов происходит естественным путем. С учетом того, что за городом постоянно наблюдается проблема подачи электроэнергии, это большой плюс.
Но такая утилизация различных жидких веществ имеет и ряд недостатков. Создание очистительных сооружений данного вида требует больших капиталовложений и при этом необходимо строго соблюдать многочисленные санитарные нормы и правила безопасности.
Биологическая очистка с активной аэрацией
Утилизация в ЛОС жидких отходов таким способом наиболее эффективна и практически лишена недостатков. Единственным минусом можно считать энергозависимость очистительного сооружения. Дело в том, что в процессе разложения отходов используется нагнетаемый компрессором воздух. Эффективность работы системы зависит от активности микроорганизмов, а для их деятельности по разложению органики требуется много кислорода.
Утилизация жидких отходов с помощью активной аэрации находит все большее применение, так как затраты на ее проведение минимальны. При этом уровень очистки достигает 98 процентов.
Финансовая сторона вопроса
Для всех домовладельцев важное значение имеет то, во сколько обойдется утилизация скопившихся в септике жидких отходов. Сравнивая между собой упомянутые выше способы их очистки, можно прийти к следующему выводу. Наиболее дорогостоящей является утилизация жидких отходов с помощью накопительных емкостей и последующим применением ассенизаторских машин. Две другие системы по своей стоимости практически не имеют отличий.
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
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 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 , 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 риск загрязнения окружающей среды сведётся к минимуму.
Компостирование ТБО
Утилизация бытовых отходов путём компостирования, является технологией, позволяющей, таким образом, 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.
- 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
С помощью термической обработки, утилизация бытовых отходов позволяет избавиться от органических фракций, такой метод довольно часто применяют в масштабных объёмах образования утиля. Термическая , 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;
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.
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
Не столь развит, как выше перечисленные методы и способы избавления от утиля, но очень перспективный технологический процесс, позволяющий решить все экологические проблемы, утилизировать 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 .
Также посмотрите видео — как работает завод по переработке мусора ТБО
Основной целью компостирования является обеззараживание ТБО и переработка в удобрение – компост – за счёт биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами. Применение компоста в качестве удобрения в сельском хозяйстве позволяет повысить урожайность выращиваемых культур, улучшить структуру почвы и увеличить содержание гумуса в ней. Весьма существенным является и то, что при компостировании в атмосферу выделяется меньшее количество «парниковых» газов (прежде всего диоксида углерода), чем при сжигании или вывозе на свалки. Основной недостаток компоста – высокое содержание тяжёлых цветных металлов в нём.
Оптимальными условиями компостирования являются: рН от 6 до 8, влажность 40 – 60 %, время компостирования осуществляется в специальных закрытых бассейнах или тоннелях в течение месяца.
Технологической схемой предусматривается разгрузка мусоровозов в приёмные бункеры, из которых пластинчатыми питателями или грейферными кранами отходы подаются на ленточные конвейеры, а затем – во вращающиеся биотермические барабаны.
В биобарабанах при постоянной подаче воздуха происходит стимуляция жизнедеятельности микроорганизмов, результатом которой являлся активный биотермический процесс. В ходе этого процесса температура отходов повышалась до 60 °С, что способствовало гибели болезнетворных бактерий.
Компост представляет собой рыхлый продукт без запаха. В расчёте на сухое вещество компост содержит 0,5 – 1 % азота, 0,3 % калия и фосфора и 75 % органического гумусного вещества.
Просеянный компост проходит магнитную сепарацию и направляется в дробилки для измельчения минеральных составляющих, а затем транспортируется на склад готовой продукции. Выделенный металл прессуется. Отсеянная некомпостируемая часть ТБО – кожа, резина, дерево, пластмасса, текстиль и другие – направляются на установку пиролиза.
Технологической схемой этой установки предусматривалась подача некомпостируемых отходов в бункер-накопитель, из которого они направлялись в загрузочную воронку сушильного барабана. После сушки отходы поступали в печь пиролиза, в которой без доступа воздуха происходило их термическое разложение. В результате получали парогазовую смесь и твёрдый углеродистый остаток – пирокарбон. Парогазовую смесь направляли в тепломеханическую часть установки на охлаждение и разделение, а пирокарбон – на охлаждение и дальнейшую переработку. Окончательными продуктами пиролиза являлись пирокарбон, смола и газ. Пирокарбон используется в металлургической и некоторых других отраслях промышленности, газ и смола – в качестве топлива.
Сжигание с использованием тепла и без использования тепла
Метод сжигания (или в общем виде термические методы обезвреживания ТБО) имеет как несомненные достоинства (можно использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий, надёжное обезвреживание отходов), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения (Zn, Cd, Pb, Hg и т. д. в основном в виде аэрозолей) и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины, дифенилы, присутствие которых в отходящих газах значительно осложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений.
Разновидностью процесса сжигания является пиролиз – термическое разложение ТБО без доступа воздуха. Применение пиролиза позволяет уменьшить воздействие ТБО на окружающую среду и получать такие полезные продукты, как горючий газ, масло, смолы и твёрдый остаток (пирокарбон).
Широко рекламируется процесс высокотемпературной переработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве (рис.1). Основным агрегатом технологической схемы является барботажная печь, конструкция которой разработана в содружестве со специалистами института Стальпроекта (Москва).
Рис. 1. Печь для термической обработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве:
1 – слой шлака, через который барботирует воздух; 2 – слой спокойного шлака; 3 – слой металла; 4 – огнеупорная подина; 5 – сифон для выпуска шлака; 6 – сифон для выпуска металла; 7 – переток; 8 – водоохлаждаемые стенки; 9 – водоохлаждаемый свод; 10 – фурмы для подачи воздуха; 11 – фурмы для подачи топлива; 12 – загрузочное устройство; 13 – крышка; 14 – загрузочная воронка; 15 – патрубок для отвода газа.
Печь проста и имеет небольшие габариты, высокую производительность и высокую эксплуатационную надёжность.
Процесс осуществляется следующим образом. Бытовые отходы подают в загрузочное устройство периодически. Толкатель сбрасывает их в шлаковую ванну, продуваемую воздухом, обогащенным кислородом. В ванне отходы быстро погружаются в интенсивно перешиваемый вспененный расплав. Температура шлака составляет 1400 – 1500 °С. За счёт интенсивной теплопередачи отходы подвергаются скоростному пиролизу и газифицируются. Минеральная их часть растворяется в шлаке, а металлические предметы расплавляются, и жидкий металл опускается на подину. При низкой калорийности отходов для стабилизации теплового режима в качестве дополнительного топлива в печь подают в небольших количествах энергетический уголь. Вместо угля может быть использован природный газ. Для получения шлака заданного состава загружают флюс.
Шлак выпускается из печи через сифон непрерывно или периодически и подаётся на переработку. Химический состав шлака можно регулировать в широких пределах, получая композиции, подходящие для производства различных строительных материалов – каменного литья, щебня, наполнителей для бетонов, минерального волокна, цемента. Металл через переток поступает в сифон и непрерывно или порциями сливается в ковш и далее передаётся на переработку или непосредственно у печи разливается в чушки, либо гранулируется.
Горючие газы – продукты пиролиза и газификации отходов и угля, выделяющиеся из ванны, – дожигают над ванной путём подачи воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода.
Печные высокотемпературные (1400 – 1600 °С) газы отсасываются дымососом в паровой котёл для охлаждения и полезного использования их энергии. В котле осуществляется полное дожигание газов. Затем охлаждённые газы направляются в систему очистки. Перед сбросом их в атмосферу производится их очистка от пыли и вредных примесей.
Высокие температуры процесса, рациональная схема сжигания, заключающиеся в сочетании окислительно-восстановительного потенциала газовой фазы и температурного режима, обуславливают низкое содержание оксидов азота (NOx) и других примесей в дымовых газах.
Дымовые газы благодаря высокотемпературному сжиганию содержат значительно меньше органических соединений, в частности диоксинов.
Перевод в условиях процесса щелочных и щелочноземельных металлов в парогазовую фазу способствует связыванию хлора, фтора и оксидов серы в безопасные соединения, улавливаемые при газоочистке в виде твёрдых частиц пыли.
Замена воздуха кислородом позволяет в 2 – 4 раза снизить объём дымовых газов, облегчить их очистку и уменьшить сброс токсичных веществ в атмосферу.
Вместо большого количества зольного остатка (до 25 % при обычном сжигании), содержащего тяжёлые цветные металлы и диоксины, образуется инертный шлак, являющийся сырьём для производства строительных материалов.
Пыль, выносимая из печи с дымовыми газами, селективно улавливается на разных ступенях очистки. Количество пыли в 2 – 4 раза меньше, чем при использовании традиционных печей. Крупная пыль (до 60 %) возвращается в печь, мелкая, представляющая собой концентрат тяжёлых цветных металлов (Zn, Pb Cd, Sn и др.), пригодна для дальнейшего использования.
Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов
Институтом «Гинцветмет» совместно с другими российскими организациями разработана технология термической переработки ТБО в барботируемом расплаве шлака. Основным её достоинством является решение актуальной общемировой диоксиновой проблемы: уже на выходе из барботажного агрегата практически отсутствуют высокотоксичные соединения (диоксины, фураны, полиароматические углеводороды). Вместе с тем сейчас имеется ряд отечественных и зарубежных методов термической переработки ТБО, находящихся на разных стадиях освоения. В таблице приведены основные показатели термических методов переработки ТБО, наиболее известных экологам и специалистам по утилизации таких отходов. Эти методы или уже получили промышленное распространение или прошли крупномасштабную апробацию. Суть используемых процессов:
- процесс КР – сжигание ТБО в печи с колосниковыми решетками (КР) или котлоагрегате на колосниковых решётках разных конструкций;
- процесс КС – сжигание отходов в кипящем слое (КС) инертного материала (обычно песок определённой крупности);
- процесс «Пироксэл» – электрометаллургический, включающий сушку, пиролиз (сжигание) отходов, обработку минерального остатка сжигания в шлаковом расплаве, а также пылегазоочистку дымовых газов;
- процесс в агрегате типа печи Ванюкова (ПВ) – плавка в барботируемом расплаве;
- процесс, разработанный в Институте химической физики РАН – сжигание – газификация отходов в плотном слое кускового материала без его принудительного перемешивания и перемещения;
- процесс «Thermoselect» – комбинированный, включающий стадии уплотнения отходов, пиролиз и высокотемпературную газификацию (с получением синтез-газа, инертных и некоторых минеральных продуктов и металлов);
- процесс «Siemens» – пиролиз – сжигание пирогаза и отсепарированного углеродистого остатка с использованием необогащённого кислородом дутья.
Сжигание ТБО в печах-котлоагрегатах (процесс КР) ввиду сравнительно низких температур (600 – 900 °С) практически не решает диоксиновой проблемы.
Кроме того, при этом образуются вторичные (твёрдые несгоревшие) шлаки и пыли, которые требуют отдельной переработки или направляются на захоронение с последующими негативными последствиями для окружающей среды. Эти недостатки в определённой мере присущи и процессу КС. Здесь добавляется необходимость подготовки сырья к переработке с целью соблюдения гранулометрического состава.
К недостаткам процесса, разработанного Институтом химической физики РАН, относятся:
- необходимость сортировки и дробления отходов до определённых размеров; добавка и последующая сепарация теплоносителя заданного гранулометрического состава;
- потребность в разработке дорогостоящей системы очистки дымовых газов – синтез-газа, представляющего собой смесь моноокиси углерода и водорода.
Процесс плавки ТБО в барботируемом расплаве (в печи ПВ) следует отметить (помимо диоксиновой безопасности) ещё два преимущества: сравнительно высокую удельную производительность и низкий пылевынос. Эти показатели обусловлены барботажным эффектом (интенсивной продувкой газами ванны расплава и брызго-насыщенностью рабочего пространства печи над ванной). Немаловажный положительный фактор – наличие промышленного опыта их эксплуатации на предприятиях цветной металлургии в России и Казахстане. В целом можно констатировать, что последняя отечественная разработка превосходит по основным показателям другие отечественные и зарубежные технологии переработки ТБО и является определённым научно-техническим прорывом в решении мировой экологической проблемы.
В настоящее время одним из авторов под руководством руководителя дипломного проекта разрабатывается проект полигона ТБО для ст. Архонской РСО-Алания, где остро стоит вопрос о неудовлетворительном обращении с твердыми бытовыми отходами. При разработке указанного проекта будут учтены изложенные пути решения обращения с ТБО и в первую очередь предварительная сортировка этих отходов и извлечение полимерных и иных отходов для дальнейшей переработки.
Канд. техн. наук, доц. Цгоев Т.Ф.,
студ. Шеверева М.
Кафедра экологии.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
"Труды молодых ученых" № 2, 2011
ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев В.А. Промышленная экология: учебное пособие. М., ДеЛи, 1999. 140 с.
2. Азаров В. Н., Грачев В. А., Денисов В. В., Павлихин Г. П. Промышленная экология: учебник для высших учебных заведений Министерства образования и науки Российской Федерации под общ. ред. В. В. Гутенева. М., Волгоград: ПринТерра, 2009. 840 с.
3. Калыгин В. Г. Промышленная экология: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений, стер. М.: Изд. центр «Академия», 2007. 432 с.
4. Калыгин В. Г., Бондарь В. А., Дедеян Р. Я. Безопасность жизнедеятельности. Промышленная и эко-логическая безопасность, безопасность в техногенных чрезвычайных ситуациях. Курс лекций / Под ред. В. Г. Калыгина. М., Колосс, 2006. 520 с.
5. Гречко А.В. Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов. // Пром. Энергетика. 2006. №9.
6. Бабушкин Д.А., Кузнецова А.В. Методы утилизации нефтесодержащих отходов // ЭИ Ресурсосберегающие технологии. 2006. №6.
