Твердые бытовые отходы
Сепаратор цветного металлолома; 10 — дробилка для измельчения компоста; 11 — контрольный грохот для компоста; 12 — плужковый сбрасыватель; 13 — бункер балласта; 14 — пакетировочный пресс для металлолома; 15 — склад черного металлолома; 16 — штабеля компоста суток при температуре 50—60 °С. Биотермическое разложение органического вещества происходит в результате жизнедеятельности сапрофитных… Читать ещё >
Твердые бытовые отходы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Морфологический состав (% масс.) городских ТБО приведен ниже:
бумага, картон — 38,2;
пищевые отходы — 36,5;
дерево, листья — 1,8;
текстиль — 4,9;
кожа, резина — 0,6;
прочие полимерные материалы — 7,0;
кости — 1,0;
металл черный и цветной — 3,7;
стекло — 4,4;
камни, керамика — 0,7;
прочие — 0,2.
Влажность ТБО — 42-^48%, плотность — 0,2 т/м3.
В мировой практике известно более 20 методов переработки ТБО.
Наибольшее практическое распространение получили следующие методы переработки ТБО:
- — складирование на полигоне (свалке);
- — сжигание;
- — аэробное биотермическое компостирование;
- — комплекс компостирования и сжигания.
Рис. 13.13. Наиболее распространенные методы подготовки твердых отходов к переработке
Рис. 13.14. Технологическая схема переработки аккумуляторного лома.
Полигон ТБО — наиболее простое и дешевое сооружение, которое устраивают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки. Основная масса ТБО вывозится на такие свалки, которые являются источниками загрязнения почвы, грунтовых вод и атмосферы, служат рассадником мух и крыс.
В государствах с жестким законодательством по охране окружающей среды ТБО либо сжигают, либо перерабатывают. В ближайшее время страны ЕЭС предлагают запретить 100%-ное захоронение ТБО на полигонах.
Самая серьезная проблема свалок — это загрязнение грунтовых вод. Вода с растворенными в ней загрязнителями называется фильтратом, в котором наряду с остатками разлагающейся органики, красителей и другими химикатами присутствует железо, ртуть, свинец, цинк и другие металлы из ржавеющих консервных банок, разряженных батареек и других электроприборов.
Вторая проблема — это образование метана. У захороненного мусора нет доступа к кислороду. Поэтому его разложение идет анаэробно, с образованием биогаза, на % состоящего из легковоспламеняющегося метана. Образуясь в толще захоронения отходов, он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы зданий, тоннели коммуникаций, накапливаться гам и взрываться. Меган отравляет корни, губит растительность в местах захоронения отходов.
Реальная плата населения за захоронение ТБО на полигонах составляет от 30 до 50 руб. на человека в год, и около 60% этих средств расходуется на транспортировку.
На рис. 13.15 представлена схема современного полигона для захоронения отходов с системой защиты окружающей среды. Могильник расположен на возвышенности, значительно выше уровня грунтовых вод. Дно его изолировано уплотненным слоем глины, на котором находится слой щебня для отвода фильтрата и метана. Один слой мусора укладывается на другой, уплотняется, засыпается грунтом так, что получается пирамидообразная насыпь, с которой стекает вода. Могильник окружен скважинами, с помощью которых ведется мониторинг загрязнения грунтовых вод. По периметру всей территории полигона ТБО устраивается легкое ограждение, осушительная траншея глубиной более 2 м или вал высотой не более 2 м.
Мусоросжигательные заводы (МСЗ) получили значительное распространение в странах с высокой плотностью населения и дефицитом свободных площадей (ФРГ, Япония, Швейцария и др.).
В Европе сжигается в основном около 30% отходов, лидером здесь является Германия — в этой стране построено 40 МСЗ. Во Франции, в частности в Париже, — семь МСЗ, в Японии — около 2000 МСЗ, так как земли под полигоны очень мало.
Теплота сгорания ТБО линейно зависит от массовой доли углерода и водорода в них и сопоставима с торфом и бурыми углями. Так, например, ТБО города Москвы (Q=7,23 МДж/кг) даже превосходят некоторые сорта бурого угля. Таким образом, использование ТБО можно рассматривать и с точки зрения энергосбережения, так как эти заводы оснащены оборудованием для утилизации тепла. На мусоросжигательные заводы возможен прием инфицированных отходов медицинских учреждений.
Рис. 13.15. Организация работ на современном полигоне ТБО.
На существующих мусоросжигающих заводах в печах с колосниковыми решетками при относительно низких температурах (600—800 °С) сгорает всего 75% составляющих ТБО. Несгоревшие остатки требуют специального захоронения или обезвреживания.
Главный недостаток мусоросжигательных заводов — трудность очистки отходящих в атмосферу газов от примесей, особенно от диоксинов. Для снижения экологической опасности приходится предусматривать многоступенчатую газоочистку, что еще увеличивает капитальные затраты. Следует отметить, что на всех заводах производится извлечение в качестве вторичного сырья черного металлолома.
Высокая степень очистки дымовых газов полностью достигается за счет установки реактора, в котором активированный уголь улавливает диоксины, фураны и соединения тяжелых металлов; известковое молоко нейтрализует S02, HF, HCl; концентрация NOv существенно снижается за счет системы впрыска карбамида; рукавный фильтр улавливает летучую золу.
Образующиеся при сжигании ТБО шлак, зола и нерастворимые соли кальция перерабатываются в строительные материалы. Утилизация вырабатываемой теплоты (30 т пара в час) позволяет полностью обеспечить потребности завода в тепловой и электрической энергии.
Мусороперерабатывающие заводы, работающие по технологии аэробного биотермического компостирования, эксплуатируются во многих европейских странах, а также в крупных городах РФ (Санкт-Петербурге, Москве, Нижнем Новгороде, Тольятти). При этой технологии ТБО обезвреживаются и превращаются в компост — органическое удобрение, используемое, например, для городского озеленения или в качестве биотоплива для теплиц.
Завод работает по описанной ниже технологии (рис. 13.16).
Прибывающие мусоровозы разгружаются в приемный бункер 2, оснащенный пластинчатым питателем. Крупногабаритные предметы извлекаются грейферным краном 1. Пластинчатый питатель перегружает ТБО на ленточный транспортер, проходящий под электромагнитным сепаратором — железоотделителем 7 и через посты ручного отбора утильных фракций 4. На постах ручного отбора с транспортера отбирается бумага, картон, текстиль, полимерная пленка, пластиковые бутылки, стекло, цветной металл. Отобранное вторсырье попадает на вспомогательные конвейеры и далее к прессам 14 или свободному складированию 15. Далее конвейер проходит в отделение биопереработки, где установлен биотермический вращающийся барабан 5 диаметром 4 м и длиной 36 или 60 м. Экспозиция в биобарабане около двух.
Рис. 13.16. Принципиальная технологическая схема мусороперерабатывающего завода:
- 1 — грейферный кран; 2 — приемный бункер, оснащенный пластинчатым питателем; 3 — резервный бункер; 4 — пункт отбора утильных фракций; 5 — биотермический барабан;
- 6 — цилиндрический грохот для компоста; 7 — подвесной конвейерный железоотделитель; 8 — крупный отсев;
- 9 — сепаратор цветного металлолома; 10 — дробилка для измельчения компоста; 11 — контрольный грохот для компоста; 12 — плужковый сбрасыватель; 13 — бункер балласта; 14 — пакетировочный пресс для металлолома; 15 — склад черного металлолома; 16 — штабеля компоста суток при температуре 50—60 °С. Биотермическое разложение органического вещества происходит в результате жизнедеятельности сапрофитных аэробных микроорганизмов с выделением тепла биохимических реакций. Далее компостный материал поступает на специальное сито (грохот) 6, где компост разделяется на два потока: балласт 8 и просеянный компост. Компост направляется в дробилку 10 и вторичный грохот 11. После измельчения и повторного грохочения компост направляется на площадку дозревания 16. Оставшийся балласт 13 подлежит либо использованию, либо захоронению на полигоне.
Комплексные заводы включают в себя технологические линии по компостированию около 50% влагосодержащих органических фракций, сжиганию 20% сухих фракций и вторичному использованию около 30% ТБО. Такая технология может быть осуществлена только при активном участии всего населения, когда первичная сортировка ТБО ведется раздельно в специальные контейнеры для пищевых отходов, стекла, полимеров, макулатуры и т. п.
Одним из перспективных способов переработки ТБО считается технология гидросепарирования отходов, нашедшая применение в Австралии и Израиле. По данной технологии разделение ТБО на отдельные компоненты осуществляется в водной среде, что дает как экономический (в 3 раза дешевле, чем сжигание), так и экологический (в 10 раз меньше загрязнений) эффект.
За рубежом (США, Япония) на крупных заводах в настоящее время строятся установки для переработки ТБО, основанные на применении плазменных технологий, превращающих твердые отходы в синтез-газ без вредных примесей (аналогичные исследования производятся и в России под руководством академика РАН Ф. Г. Рудберга). Получаемые синтез-газы в дальнейшем используются для производства теплоты и электричества. Преобразованные 10 кг ТБО позволяют отапливать и освещать в течение суток одну квартиру средней площади.
Сравнительные экономические показатели различных технологий обезвреживания и утилизации ТБО в средней климатической зоне при производительности 150—300 тыс. т/год представлены в табл. 13.5.
Таблица 13.5
Удельные затраты различных технологий обезвреживания ТБО, долл/т
Показатель. | Технологический процесс. | |||
складирование на полигонах. | сжигание с утилизацией теплоты. | компостирование. | компостирование + сжигание. | |
Удельные капитальные вложения. | 5−50. | 400−500. | 150−200. | 280−350. |
Удельные эксплуатационные затраты. | 3−5. | 32−40. | 24−26. | 30−32. |