Перемещение и размещение на полигоне твердых бытовых отходов
Количество твердых отходов существенно зависит от их вида, условий производства и уровня жизни, климатических факторов, способов сбора и др. Поэтому конкретные расчетные, близкие к практике, нормативы накопления могут быть установлены только опытным путем. Это особенно касается твердых производственных отходов - лишь создание системы мониторинга предприятий всех форм собственности может дать объективную картину накопления ТПрО. Несколько проще с ТБО - примерные нормативы накопления этих отходов разработаны во многих странах и корректируются с учетом установленных темпов роста. Эти нормы приводятся в величинах массы (или объема) на одного человека в сутки или год. В Российских источниках эти нормы относятся к конкретным единицам жилого фонда и отдельно стоящим объектам торгового или культурно-бытового назначения.
Фактические нормы определяются для каждого города в результате обследования участков с охватом от 2% до 0,5% населения с замерами по всем сезонам года в течение недели без перерыва. Такие измерения, проведенные, например, в г. г. Москве и Ростове к/Д в 1997 г., показали, что на одного жителя в среднем приходится существенно различное количество ТБО - 1,1 кг/сут. чел и 0,7 кг/сут. чел., соответственно. Еще более различаются данные по городам с одинаковым числом жителей в разных странах.
Количество промышленных отходов для РФ даже приближенно оценить затруднительно. Обычный подход (на душу населения) здесь может быть применен лишь для суммарных оценок - для всей страны. Но в периоды экономических кризисов даже такая оценка затруднена.
|
|
|
Выбор метода утилизации отходов достаточно сложен. Для ТБО в РФ до сих пор остается основным наиболее опасный способ - размещение на необорудованных свалках или полигонах с неполной защитой. Выбор варианта утилизации несортированных ТБО городах РФ должен опираться на экологические, экономические и социальные факторы для конкретного времени и конкретных условий. Например: резкий скачок цен на энергоносители в последние годы значительно увеличил потребные дотации для работы МСЗ. Отсутствие свободной земли в городах и невозможность отчуждения ее в прилегающих сельских районах сделали затруднительным увеличение площадей полигонов. Невостребованность продуктов сортировки мусора на МПЗ увеличивает потребные дотации для этих предприятий и т.д. Вместе с тем, можно сделать некоторые общие, достаточно приближенные выводы. Вместе с тем, на настоящем этапе наметилось развитие интегральных схем обезвреживания и утилизации твердых отходов.
Сбор, по возможности, должен осуществляться и мусоровозами, и пневмотранспортом. А отходы перед утилизацией - сортироваться и измельчаться. После этого целесообразно использовать все способы: компостирование, сжигание, пиролиз и подготовку к переработке. Для каждого компонента - свой метод. Балласт при этом в итоге поступает на полигон, где может быть получен биогаз.
|
|
|
Основной тенденцией в развитии системы обращения отходов является сближение способов утилизации. Даже на существующих МСЗ (например, Пятигорском) стремятся обеспечить максимально возможную предварительную сортировку и подготовку к переработке компонентов; использование тепла для получения электроэнергии и шлака - для выработки стройматериалов. На МПЗ (например, С-Петербургском, №1) рассматривают вопрос о сжигании (наряду с пиролизом) части балласта и об использовании тепла для соседних предприятий и собственных нужд (для компостирования). Использование теплоты отходящих дымовых газов для повышения эффективности процесса как при сжигании, так и при пиролизе, может существенно снизить эксплуатационные расходы МСЗ и МПЗ. С этой целью необходимо подогревать вторичный воздух, идущий в зону горения не до 110 - 170 °С, а до 300 °С с помощью многофункциональных теплообменников перед дымовой трубой. Конструкции таких теплообменников, решающих комплексную задачу отбора тепла и очистки газов, известны. Это, например, циклон-рекуператор, в котором дымовые газы и охлаждающий воздух (или вода) движутся в противотоке, достаточно долго контактируя через стенку. Использование подогретого воздуха позволяет повысить КПД процесса, уменьшить расход топлива и обеспечить горение при температурах, больших температуры разложения диоксинов. Применение этих мер наряду с уже упоминавшимися способами повышения полноты сгорания (псевдоожиженный слой зоны горения, вихревой факел пламени, вращающиеся печи и др.) может решить проблемы сжигания не только части ТБО, но и токсичных промышленных отходов (работы Е. Медиокритского, А. Хвостикова и др.).
|
|
|
Сжигание отходов
Заводские способы утилизации отходов можно разделить на мусоросжигание (более точно - термические способы утилизации) и мусоропереработку. Термические методы обезвреживания твердых отходов, в свою очередь, условно можно разделить на две группы: термодеструкцию (пиролиз) отходов с получением твердых, жидких и газообразных продуктов и огневой метод (сжигание), приводящий к образованию газообразных продуктов и золы.
|
|
|
В зависимости от состава и подготовки твердых отходов существует слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах, слоевое или камерное сжигание подготовленных отходов (свободных от балластных фракций) и сжигание в кипящем слое для ликвидации промышленных отходов. При слоевом сжигании в топке мусоросжигательного котла в первой зоне (слое) происходит выход летучих продуктов, по мере увеличения температуры происходит газификация отходов и далее идет слой горящего кокса. Сжигание должно проходить при температуре 800-1000 °С.
Сжигание исходных отходов хотя и является простым и универсальным методом утилизации отходов, но имеет массу недостатков, главный из которых, как уже отмечалось, большой остаток шлака, высокий уровень образования диоксинов и кислых газов, которые выделяются на стадии газификации и ведут к загрязнению атмосферы из-за большой влажности при большой доле (выше 40%) пищевых отходов. По этим причинам на практике температура в топке не превышает 550 °С. Более современный способ сжигания - это сжигание в псевдоожиженном слое. Принцип работы реакторов с псевдоожиженым слоем состоит в подаче горючих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размерами частиц 1-5 мм), поддерживаемого колосниковой решеткой. При критической скорости потока газа инертный слой переходит во взвешенное состояние, напоминающее кипящую жидкость. Поступившие в реактор отходы интенсивно перемешиваются с инертным слоем, при этом существенно интенсифицируется теплообмен. Температура в реакторе колеблется от 800 до 990 °С в зависимости от материала инертного слоя, т.к. процессы в псевдоожиженном слое проводят при температурах, не приводящих к расплавлению или спеканию реагирующих материалов.
К основным достоинствам способа относятся: интенсивное перемешивание твердой фазы, приводящее практически к полному выравниванию температур, небольшое гидравлическое сопротивление слоя; отсутствие движущихся и вращающихся частей; возможность автоматизации процесса обезвреживания; возможность сжигания отходов с повышенной влажностью.
Для несортированного мусора РФ требуемую полноту сгорания выдержать не удается. Часто температура сгорания падает в 2 - 2,5 раза по отношению к расчетной и доля шлака увеличивается до 40 - 50% по массе, вместо 7 - 10% по расчету. Вместо сгорания на этих режимах происходит деструкция ТБО с обильным выделением вредных веществ, включая диоксины. Проблема усугубляется недостаточной очисткой дымовых газов (обычно только в механическом и электрическом фильтрах). На таких режимах работы МСЗ уменьшает массу отходов лишь в 1,5 - 2 раза (объем при этом уменьшается в 8 - 10 раз - легкие фракции сгорают) и существенно загрязняют окружающую среду. На ряде заводов делались попытки повысить полноту сгорания за счет увеличения времени пребывания ТБО на колосниках (до 1,5 часов вместо 10 - 15 минут) или добавлением топлива (газа). Но, как и увеличение подачи газа для дожигания, это приведет к росту цены сжигания. Выход из положения - в сортировке ТБО на местах сбора населением. Только выделение пищеотходов позволит повысить полноту сгорания. Останется проблема высочайших вредностей - диоксинов и отделения хлорсодержащих материалов. Из-за этого были закрыты многие МСЗ в США. Но ведь даже сейчас во Франции действует более 300 заводов, в Германии - более 400. Это связано с тем, что сам состав отходов, поступающих ка МСЗ за рубежом, более благоприятный из-за частичной сортировки населением. Кроме того, эти заводы оснащены системой регулирования и поддержания температуры сгорания, многоступенчатой системой очистки выходящих газов, стоимость которой составляет до 30% капитальных вложений в МСЗ.
Несколько лучше обстоит дело с обезвреживанием подготовленных отходов. Подготовленными отходами будем называть ТБО и ТПрО, прошедшие сортировку или измельчение, или и то, и другое. Для их обезвреживания применяется пиролиз или сжигание в специальных печах.
Пиролиз позволяет ликвидировать твердые и пастообразные отходы без их предварительной подготовки. Очень важно и то, что этот метод позволяет ликвидировать отходы с повышенной влажностью, отходы «неудобные» для сжигания. В их числе - различные углеводородные материалы, автомобильные шины и т.п. Другое преимущество особенно высокотемпературного пиролиза - это получение горючего - газа, который может использоваться как топливо.
Заводы с пиролизными установками различаются по температурному режиму обработки отходов, методам предварительной подготовки, получаемым продуктам. Но все они позволяют утилизировать значительную часть отходов и в большей степени отвечают требованиям к охране окружающей среды по сравнению с мусоросжиганием.
Но и для этих производств существует диоксиновая опасность. В России систематические определения зараженности диоксинами не проводились. В последние годы выборочные проверки показали, что вблизи химзаводов с производством на основе хлорсодержащих материалов имеет место повышенное содержание диоксинов не только в почве (0,9...40 мкг/кг), но и в шламонакопителях (150 мкг/кг), питьевой воде (10...20 мкг/кг). И даже в продукции этих заводов (г.г. Уфа, Чапаевск, Ногинск, Дзержинск) содержится 10...140 мкг/кг диоксинов (норматив США - 5 мкг/кг).
Одним из основных источников диоксинов являются свалки и сжигание твердых отходов. Но все же МСЗ остаются, наряду с химическими предприятиями, основными поставщиками диоксинов в окружающую среду. Особенно для несортированного мусора, когда пластик, резина, линолеум, изоляционная лента, пакеты и пленки, пропитанные синтетическими смолами и клеями древесные материалы, лакокрасочные составы и т.п. подаются в камеру сгорания вместе с влажными пищеотходами.
Диоксиновая опасность заставила Правительство РФ в 1995 г. принять специальную целевую программу «Защита окружающей природной среды от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов», в которой предусматриваются не только мероприятия по контрольному мониторингу, правовые и организационные меры, но и предложения по предотвращению опасных загрязнений. Предусмотрена разработка лечебных препаратов и средств, препятствующих всасыванию яда в организм. Но самое главное - не допустить накопления диоксинов в природе. По возможности следует избегать применения хлорсодержащих материалов в быту. Избегать сжигания несортированного мусора, горения свалок и уличного смета (в т.ч. листьев). Если все же МСЗ работает на несортированном мусоре (результат сбора навальных отходов из мусоропроводов), то необходимо:
. Обеспечивать горение при температуре не ниже 920 СС с небольшим коэффициентом избытка воздуха (до 1,6). Иметь систему регулирования этих параметров.
2. Тщательно перемешивать ТБО в камере сгорания и сохранять их в основной зоне горения с наибольшей температурой, как минимум, несколько секунд.
3. Исключить вынос и неконтролируемое использование шлака и золы после сжигания. Их складировать с наибольшими предосторожностями.
4. Обеспечить максимально возможную очистку продуктов сгорания от газообразных органических веществ.
Диоксиновая опасность остается основным препятствием для сжигания отходов. В последнее время к этому добавились экономические препятствия и международные соглашения по уменьшению парниковых (трех и более атомных) газов. Планируемое в РФ введение платы за выбросы ранее считавшейся безвредной двуокиси углерода может привести к закрытию даже действующих МСЗ. На конференции ООН в Киото (Япония) в декабре 1997 г. подтвержден ранее установленный барьер для выбросов парниковых газов; сокращение для всех стран к 2008 году должно быть не менее, чем на 5 процентов. И это барьер для сжигания. Причем барьером для сжигания являются не только диоксины, но к все продукты неполного сгорания. К ним, кроме полихлорированных дибензодиоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ), о которых шла речь выше, относятся также полихлорированные би-фенилы (ПХБ) и полиароматические углеводороды (ПАУ). При всем различии между ними (ПАУ, типичным представителем которых является бенз(а)пирен, в отличие от диоксинов и ПХБ, не содержат хлора) общим для всех этих соединений является их высочайшая токсичность. Кроме того, если отбросить специальные химические и металлургические производства, то основным условием появления всех этих веществ является неполное сгорание. Ряд исследователей обоснованно относит МСЗ к наиболее опасным источникам загрязнения среды этими токсикантами. Анализ последних работ, выполненных по заданию Всемирной организации здравоохранения ООН и других авторитетных органов, позволил доктору химических наук С.С. Юфиту назвать МСЗ «помойкой на небе». Сравнивая выбросы европейских ТЭЦ на угле и МСЗ на начало 80-х годов, он приходит к выводу, что по целому ряду опаснейших соединений МСЗ на порядок хуже (по свинцу, например, выбросы МСЗ составляют 20 г на кг против 2,1 г на кг летучей золы, по цинку - 48, против 2,8 г и т.п.).
Означает ли все сказанное выше, что МСЗ не имеют права на существование? Конечно, нет. Но эти заводы требуют особого внимания к очистке выбросов, сбросов и утилизации шлакозольных смесей. А значит, и очень существенных затрат - капитальных, эксплуатационных. То, что успех на этом пути возможен, показывает опыт Нидерландов, которые после принятия государственного плана по снижению опасности МСЗ («Директива по сжиганию, 1989») сумели ценой кардинальной модернизации двух третей МСЗ и закрытия остальных (это потребовало вложения по 200 - 250 млн долларов ежегодно) существенно снизить вред от сжигания частично сортированного населением ТБО.
Переработка отходов
Большое количество пищевых отходов в составе ТБО препятствует их качественному сжиганию и затрудняет захоронение на полигонах. Оптимальный вариант - отделение пищеотходов на стадии сбора населением - требует не только изменения отношения жителей к этому, но и переделки строительных нормативов (ликвидации навальных мусоропроводов и т.п.) и перестройки системы вывоза ТБО. Если это все сделано, большую часть фракций можно повторно использовать (обеспечить рецикл). В промышленном масштабе это делается на мусороперерабатывающих заводах (МПЗ). В странах, где раздельный сбор ТБО не осуществляется (Россия; большая часть территории США и др.) на этих заводах производится механическая сортировка мусора. Многие МПЗ принимают для переработки нетоксичные, умеренно опасные и слаботоксичные промышленные отходы. Основной процесс на МПЗ - компостирование органических отходов, прежде всего - пищевых. Компостирование - биохимический процесс, предназначенный для преобразования органических твердых отходов в стабильный, подобный гумусу, продукт, используемый для улучшения состава почвы. Компост - удобрение, получаемое в результате микробного разложения органических веществ (компост получается и при смешивании торфо-навозно-зольно-фосфоритных смесей, но в данном случае рассматривается лишь способ получения компоста из отходов). Технологию образования компоста можно классифицировать по трем основным признакам: использованию кислорода, температуре и способу ведения процесса.
По санитарной классификации центральные МПЗ отнесены к предприятиям I класса с размерами СЗЗ не менее 1000 м (как и для МСЗ), если мощность их не менее 40000 т/год. При меньшей мощности эти заводы относятся ко II классу, СЗЗ - не менее 500 м.
Заключение
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 55; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!