Окт 14 2000

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОВЕДЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ БЫТОВЫМИ ОТХОДАМИ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ.

Опубликовано в 17:29 в категории Утилизация

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОВЕДЕНИЯ С ТВЕРДЫМИ БЫТОВЫМИ ОТХОДАМИ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ.

А.Ф. Киселевская

АТ “Киевпроект” г. Киев

Одной из острейших социальных и экологических проблем современности является поведение с твердыми бытовыми отходами (ТБО).

В Украине ежегодно образуется более 12 млн. тонн ТБО, представляющих эпидемиологическую опасность, нарушающих эстетический облик городов и прилегающих территорий, отрицательно влияющих на окружающую природную среду.

В мировой практике известен ряд методов поведения с ТБО, к которым относятся складирование (захоронение) этих отходов на полигонах и свалках, а также их промышленная переработка.

Полигонное захоронение представляет собой способ депонирования отходов в землю, как в местах, где находятся пустоты, образовавшиеся после добычи минералов или карьерных выемок, так и методом наращивания высоты складирования отходов там, где захоронение предпочтительнее производить над поверхностью земли. Это приводит к рассеиванию твердых отходов в виде мельчайших частиц и требует применения уплотнения отходов с дальнейшим их укрытием.

Помимо того, что для размещения отходов требуется большое количество земли, которое обычно трудно найти вблизи городских зон, возрастают затраты на захоронение ТБО вследствие удлинения их транспортировки к месту захоронения.

Основное воздействие на окружающую среду полигонного размещения отходов связано с образованием биогаза и фильтрата. Вследствие биологических, физических и химических характеристик отходов, реакции, которые происходят в толще отходов, приводят к образованию метана, азота, диоксида углерода, водорода и сероводорода, а также запахов. В биогазе содержатся также и другие загрязняющие вещества, которые

могут оказывать воздействие на качество атмосферного воздуха и на здоровье человека.

В полигонном биогазе могут присутствовать токсичные пары бензола, винилхлорида и ртути, что является следствием депонирования промышленных отходов.

Количество фильтрата, образующегося на полигоне, находится в прямой зависимости от количества воды, поступающей на полигон. Проходящая через тело полигона вода, вступает в контакт с отходами, особенно с бытовыми отходами, позволяя растворять компоненты отходов с образованием высокотоксичного фильтрата.

Фильтрат, как правило, содержит ионы кальция, аммония, сульфата и др, тяжелые металлы, микробиологические компоненты и большой диапазон токсичных органических соединений.

Если фильтрат, содержащий эти растворенные материалы, проходит через почву до уровня поверхностных вод, то это приводит к их загрязнению, что само по себе может создать экологическую проблему.

Ожидаемое дальнейшее увеличение накопления ТБО, а также перечисленные выше данные, заставляют отказываться от размещения бытового мусора на полигонах и свалках и перейти к более эффективным и актуальным индустриальным методам его обезвреживания - к промышленной переработке ТБО.

В мировой практике известен ряд методов промышленной переработки ТБО. К основным из них следует отнести:

- сортировку отходов с извлечением вторичных материалов;

- переработку в биотопливо или компост для удобрений в сельском хозяйстве;

- термическое обезвреживание ТБО с утилизацией тепла уходящих газов и отходов сжигания.

Только небольшая фракция ТБО проходит обработку с целью рекуперации повторно используемых компонентов. Накопленный в Италии опыт промышленного повторного использования ТБО в части их разделения дал мало обнадеживающие результаты. Показательно сообщение данных по предприятиям г. Рима, где весьма характерно проявилось поведение пластмассовой фракции мусора, которое не сильно отличается и для других фракций. С одной стороны, пластмассы (и особенно диоксиноопасные ПВХ) могут принести непоправимый вред природе, с другой стороны, рекуперирование пластмассы с последующей ее переработкой при ее уже использованном состоянии является трудным и проблематичным делом.

В последние годы за рубежом вновь вернулись к вопросу сортировки мусора. Однако, теперь, учитывая безуспешность попыток рекуперации отдельных фракций ТБО, вопрос поставлен не об извлечении вторичных ресурсов, а об извлечении негорючих фракций (стекло, керамика, камни, металл и другой балласт) с целью обогащения топлива, т.е. увеличения его теплотворной способности для последующего сжигания). Полученный в результате балласта мусор начал наименоваться "refuse-derived fuel" (RDF), что, в литературном переводе означает "извлеченные горючие отходы" (ИГО).

Метод ускоренного биотермического обезвреживания бытового мусора функционирует уже не одно десятилетие.

Наиболее известными поставщиками оборудования для ускоренного биотермического обезвреживания мусора являются фирмы: "Дано" (основной поставщик оборудования), "Трига", "Софрани", "Джерси", "Фрезер -Ивенсен", "Фертилья" и другие.

Ускоренное биотермическое обезвреживание бытового мусора впервые осуществлено в России на опытном Ленинградском (теперь Санкт-Петербургском) заводе механизированной переработки бытовых отходов (МПБО) с использованием основных элементов схемы "Дано".

Проектом завода предусматривалось использовать его основную продукцию - компост в качестве органического удобрения для открытого грунта.

На основании этой работы были сделаны выводы о том, что компосты и биотопливо, изготовленные из бытового мусора г. Москвы, являются концентраторами широкого круга химических элементов, в том числе и высокотоксичных. Использование этих компостов приводит к загрязнению сельскохозяйственных почв и продуктов. Поля же, обильно удобренные компостом, могут оказаться непригодными для сельскохозяйственного использования.

По материалам “Политика в области управления отходами в Европейском Союзе” (Правовые вопросы окружающей среды №4,1997г) по сравнению с непосредственным размещением отходов на полигонах и вторичной переработкой ТБО более популярно мусоросжигание.

В промышленной практике в настоящее время применяют два метода термической переработки ТБО:

- методы, основанные на принудительном перемешивании и перемещении отходов - слоевое сжигание на колосниковых решетках при температуре 900-1000°С;

- методы, основанные на сжигании отходов в кипящем слое при температуре 850-950°С.

На подавляющем большинстве заводов (европейские страны, США, СНГ) используется технология слоевого сжигания (в основном на переталкивающих решетках), которую можно назвать традиционной; сжигание же в кипящем слое, требующее обязательной подготовки отходов к процессу, распространено значительно меньше (Япония, отдельные заводы в США, Норвегии, Испании; проектируются и строятся заводы в Италии, Германии и др).

Основные преимущества современных методов термической переработки ТБО является:

- снижение объема отходов в 10 раз;

- эффективное обезвреживание отходов;

- попутное использование энергетического потенциала органических отходов.

Основным недостатком традиционных методов термической обработки отходов является:

- загрязнением дымовых газов токсичными соединениями;

- образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или 10% по объему), которые отличаются повышенным содержанием тяжелых металлов и по этой причине находят лишь ограниченное применение (в основном в качестве пересыпного материала на свалках или несущего материала при укладке дорог).

Для использования в стройиндустрии эти шлаки должны быть обезврежены. Основным способом обезвреживания шлаков является их плавление (электропечи, печи с газовыми или мазутными горелками и пр.) с последующим остекловыванием. В остеклованной форме токсичные вещества находятся в изолированном состоянии и не вымываются из шлака даже после его измельчения.

Технология остекловывания шлака является энергоемкой и, таким образом, дорогостоящей. Поэтому в последнее время в мире интенсивно ведется разработка технологий, которые обеспечивали бы получение расплава шлака непосредственно в процессе высокотемпературной термической обработки ТБО. При этом одновременно с высокой температурой термической переработки отходов должно происходить разрушение токсичных органических соединений в образующихся газах.

Добиваться повышения температуры в аппарате выше температуры плавления шлаков (около1300°С) можно различными способами.

На Западе, в СНГ да и в нашей стране в настоящее время интенсивно ведутся научно - технические разработки по созданию процессов и агрегатов для высокотемпературной переработки ТБО.

Из методов высокотемпературной переработки ТБО в опытном и полупромышленном масштабе испытаны следующие процессы:

1) процесс “полукоксование-сжигание” фирмы SIEMENS, Германия (совместное сжигание при температуре 1300°С пирогаза и тонкоизмельченного твердого углеродистого остатка, отсепарированного от минеральных компонентов после пиролиза исходных ТБО при 450°С, с образованием расплава шлака);

2) процесс ”пиролиз-газификация” фирмы NOEL, Германия (совместная термообработка в кислородной среде при температуре 1400 -1700°С пирогаза и твердого углеродистого остатка, отсепарированного от минеральных компонентов после пиролиза исходных ТБО при 550°С, с образованием синтез-газа и расплава шлака, с энергетическим использованием синтез-газа;

3) процесс “пиролиз-газификация” фирмы Thermoselect S.A., Италия (пиролиз спрессованных ТБО при температуре 550°С и совместная термообработка в кислородной среде твердого углеродистого остатка и минеральных компонентов в реакторе газификации при температуре 2000°С, с образованием оксида углерода и расплава шлака, с энергетическим использованием синтез-газа, образующегося при смешивании оксида углерода и пирогаза в верхней части реактора газификации;

4) процесс сжигания при температуре 1350-1400°С в слое шлакового расплава (металлургические печи Ванюкова, электропечи), предложенный рядом российских фирм (Гинцветмет, Гипроцветмет, ВНИЭТО и др.).

5) процесс высокотемпературной (1500-1600°С) утилизации твердых бытовых отходов с получением пиролизного газа и выработкой электроэнергии (отечественная разработка).

Активное развитие высокотемпературных технологий переработки ТБО обусловлено необходимостью создания технологии нового поколения термического обезвреживания отходов и возможностью получения прибыли.

Из новых термических высокотемпературных методов, апробированных в укрупненном масштабе, предпочтительными представляются процессы, связанные с газификацией отходов, поскольку сжигание газа- это наиболее чистый способ сжигания, требующий простейшей схемы очистки отходящих газов.

В настоящее время в Германии технология газификации заложена в проекты нескольких строящихся заводов.

Из отечественных технологий серьезного внимания заслуживает переработка ТБО на основе процесса пиролиза с получением пиролизного газа, который в дальнейшем является энергетическим топливом для сжигания в энергетическом котле с выработкой пара и производством электрической энергии.

Органическая часть ТБО подвергается высокотемпературному термическому разложению в зоне пиролиза в реакторе без доступа свободного кислорода за счет тепла, поступающего из зоны первичного горения и плавления.

При движении летучих продуктов термического разложения в реакторе происходит постепенное разложение сложных молекул органических веществ на простейшие составляющие. Поддержание высокого уровня температур способствует расплавлению и остеклованию всех минеральных составляющих отходов, что делает их пригодными не только для производства дорожных материалов, но и для получения дорогостоящих, пользующихся спросом строительных материалов.

Фильтрация продуктов пиролиза сквозь слой кокса исключает образование таких опасных, загрязняющих атмосферу газов, как диоксины, оксиды азота и др.

Предусмотренные в технологической схеме системы очистки пиролизого газа делают его пригодным для сжигания в энергетическом котле.

Для выбора оптимального метода термической переработки ТБО необходимо сравнение имеющихся технологий по следующим критериям:

- экономическим (уровень капитальных и эксплуатационных затрат, окупаемость и получение прибыли);

- технологическим (уровень развития и апробации технологии, надежность оборудования, степень автоматизации процесса, эксплуатационные характеристики, требования безопасности, необходимость подготовки отходов и использования дополнительного сырья - топлива, других компонентов, производство товарной продукции и др);

- экологическим (количество и токсичность отходов и газовых выбросов, возможность их обезвреживания и утилизации).

При выборе технологий и оборудования для переработки ТБО также необходимо учитывать различие в составе и свойствах ТБО. Как показывает практический опыт построенных на территории СНГ и укомплектованных импортным оборудованием мусоросжигательных заводов, механический перенос европейского оборудования не является оптимальным решением (практическое отсутствие раздельного сбора и несовершенство технологии сбора и вывоза отходов приводит к высокому содержанию в ТБО влаги, негорючих и опасных в экологическом отношении компонентов).

Кроме этого, следует учитывать необходимость и возможность изготовления оборудования в Украине, а также необходимость обучения обслуживающего персонала для квалификационного обслуживания технологического процесса обезвреживания и утилизации ТБО.

Развитие передовой технологии высокотемпературного термического обезвреживания отходов может способствовать созданию в Украине целой экотехнологической индустрии, что, в свою очередь, создало бы возможность промышленности Украины реализовываться, как производителя и поставщика оборудования. При этом для самой Украины появилась бы возможность разрешения проблемы обезвреживания и утилизации отходов, в которой мы все так нуждаемся.

Передала 14.03.2000 для печатания в сборнике международной научно-практической конференции “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов“ 23-24 марта г. Одесса

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.