Переработка твердых бытовых отходов

ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ  ОТХОДОВ

План:

1.Вступление……………………………………………………....стр.3

2. Что такое  ТБО ?…………………………………………….….стр.5

2.1 Проблемы мусорной  свалки……………………………..…стр.6

2.2 Мегаватты  из отходов………………………………….……стр.7

2.3.Безотходная  переработка отходов……………………….....стр.8

2.4 Диоксины и  фураны………………………………………….стр.10

2.5 Ситуация в  России и Москве………………………………..стр.10

2.6 Дешевый завод  для крупного города ………………………стр.12

3.Технологии  Переработки……………………………………….стр.14

3.1 Cжигание и  пиролиз ТБО…………………………………….стр.14

3.2 Действующие  схемы переработки,и оборудование……….стр.18

3.3 Работа с  максимальной пользой!…………………………….стр.20

4.Cписок использованной  литературы……………………….…стр.22

1.Вступление.

НЕ  ПРЕВРАТИТЬ ПЛАНЕТУ  В СВАЛКУ?               

 На городских  свалках даже среднего города  ежегодно скапливаются сотни  тысяч тонн бытовых отходов.  Разлагаясь, они отравляют воздух, почву, подземные воды и превращаются, таким образом, в серьезную  опасность для окружающей среды  и человека. Вот почему "героями  дня" становятся эффективные,  безотходные, а главное - экологически  чистые технологии промышленной  переработки мусора. К их числу  принадлежат современные мусоросжигательные  заводы, способные обезвредить и  утилизировать бытовые отходы  и попутно произвести тепловую  и электрическую энергию, компенсируя  тем самым немалые затраты  на саму переработку.                 

 Во всем  мире переработка и утилизация  бытовых отходов становятся все  более злободневной проблемой.  Главным образом это касается  крупных густонаселенных городов,  где ежегодно скапливаются миллионы  кубометров всевозможного мусора. Дымящиеся свалки, кучи выброшенного  хлама, переполненные мусорные  баки - в России такие картины  знакомы многим городским жителям.  Подсчитано, что каждый год в  стране скапливается только твердых  бытовых отходов 140 миллионов  кубометров, а к 2005 году эта цифра возрастет до 190 миллионов. Проблему уничтожения такой огромной массы мусора, бесспорно, можно отнести к категории экологических, с другой стороны, она самым тесным образом связана с решением сложных технических и экономических вопросов.

Среди методов  ликвидации отходов в настоящее  время первое место принадлежит  полигонам твердых бытовых отходов, на которые вывозят порядка 90-95% отходов (сжигание составляет не выше 10%). При  этом сложилось устойчивое мнение: будь-то бы, если ТБО складируются, то тем самым они обезвреживаются. Это далеко от истины. Полигоны –  мины замедленного действия, которые  будут действовать десятки лет, нанося огромный экологический и  социальный ущерб природной среде  и, тем самым, населению.

По результатам  работ различных авторов, исследовавших  все аспекты размещения ТБО на полигонах, отмечается не только сильное  поверхностное загрязнение почв на больших территориях, но и подземных  вод и грунтов до глубин более 20 м. При этом установлено, что воды фильтратов являются также источником загрязнения поверхностных вод  по: Fe, Ba, Cr, P, Ti, Ni, нитратам, аммонию, Cl от 2 до 100 ПДК. Кроме того, в состав загрязняющих компонентов при многократном превышении ПДК входят: Co, W, Mo, V, Zr, Pb, Bi, Zn, Li, Sr и  т. д. Воды эти токсичны для живых  организмов.

Вблизи полигона ТБО располагаются и эксплуатируются  артезианские водонапорные скважины из горизонтов, испытывающих постоянное загрязнение фильтратами полигона.

Помимо этого  на природную среду оказывает  влияние выделение биогаза –  метана, кислорода, углекислого газа, содержание которых может составлять десятки процентов. Эти величины превышают санитарные нормы и  могут вызвать удушье человека. Биохимическое  разложение и химическое окисление  материала свалки может сопровождаться образованием очагов выделения тепла  с повышением температур до 75°С, т. е. возможно самовозгорание отходов. Гниение  материала ТБО сопровождается распространением запаха на расстояние более 1 км.

Вторым направлением утилизации ТБО является переработка  в органическое удобрение (компост). Из известных методов переработки (с продувкой воздуха в штабелях, в сетчатых камерах, на жалюзийных полках, в вертикальных башнях) наиболее эффективным  и гигиеничным на сегодняшний  день является метод биопереработки во вращающихся цилиндрических барабанах (диаметром до 4 метров и длиной до 30-60 метров). Процесс происходит в  полной изоляции от человека.

Трудность осуществления  данного метода состоит в необходимости  сложной сортировки и предварительной  переработки ТБО, т. к. в России отсутствует  система целевого сбора отсортированного и незагрязненного вторичного сырья  у населения, что влечет за собой  необходимость строительства дополнительного  завода по сортировке мусора для разделения и сбора вторичного сырья: пленка, бумага, черные и цветные металлы, стекло.

К сожалению, из-за низкой экологической культуры населения  в бытовые отходы попадают краски, батарейки, люминисцентные лампы и  многое другое, что может привести к перенасыщению компоста тяжелыми металлами и вредными компонентами.

В связи с  этим в работе предлагается метод  безотходной утилизации ТБО. Суть предлагаемого  решения сводится к проведению ряда технологических стадий переработки  органических отходов в зависимости  от агрегатного состояния. Твердые  органические отходы в смеси с  окисью кальция переводятся в  карбид кальция. Жидкие и газообразные отходы превращаются в синтетические нефтепродукты путем пропускания их через карбид кальция в сверхкритических для ацетилена условиях T>=500°C и P>=0,2 МПа и последующей конденсацией и сепарацией полученных продуктов.

Новизна этого  решения состоит в осуществлении  последовательных вышеназванных химико-технологических  стадий превращения отходов в  ценное энергетическое сырье (сначала  в карбид кальция, затем в углеводороды нефтяного ряда) При этом глубина  утилизации достигает 90% и более.

Ожидаемые научные  результаты сводятся к существенной корректировке наших знаний о  гидролизе ионных карбидов. Принято  считать, что при взаимодействии карбида кальция с водой образуется ацетилен. Ацетилен является неустойчивым газом, так нагретый до 500°C ацетилен взрывается (без кислорода или  другого окислителя) при P<0,2 МПа. Следовательно,если проводить взаимодействие CaC₂ с H₂O при Т>=500°C и P>=0,2 МПа, то в этих условиях ацетилен существовать, а следовательно, образовываться не может.               

 Но и карбид  кальция в присутствии воды  существовать не может. Условий  выше критического для ацетилена  бесконечно много. Схематично  этот процесс можно записать  в следующем виде:

CaC₂ + H₂O > CaO + CH₄ (газ)

CaC₂ + H₂O > CaO + CH₃ (газоконденсат)

CaC₂ + H₂O > CaO + CH₂ (нефть)

CaC₂ + H₂O >  CaO + CH (графит)

2.Что  такое ТБО?

Экологическую обстановку в городах с высокой  плотностью населения независимо от того, есть в них вредные производства или нет, во многом определяет состояние  системы санитарной очистки от непромышленных отходов. К ним относятся главным  образом твердые бытовые отходы, или ТБО, как называют их специалисты. Так обозначают весь мусор, который  ежедневно скапливается в наших  домах и квартирах и проделывает  путь от мусоропровода до дворового  контейнера и дальше до городской  свалки. Сюда же относятся отходы, сопровождающие деятельность коммерческих и производственных фирм, пользующихся услугами коммунальных служб, садовый и уличный мусор, листва и некоторые другие.

Существуют рассчитанные на год нормы накопления бытовых  отходов на одного человека, на одно место в гостинице, на квадратный метр торговой площади магазина и  т. д. В крупных городах на нормы  накопления мусора, как правило, влияют уровень развития легкой и пищевой  промышленности, индустрии упаковочных  материалов, климатическая зона и, конечно  же, менталитет и благосостояние населения. В промышленных городах центральной  части России норма отходов на душу населения оценивается сейчас в 225-250 килограммов в год. Для сравнения: в развитых европейских странах, таких, как Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Италия, Нидерланды, Швеция, Швейцария, Япония, этот показатель уже  в 1995-1996 годах достиг 340-440 килограммов, в Австрии и Финляндии - свыше 620, а в США превысил 720 килограммов  на одного человека в год.

Постоянные компоненты бытовых отходов, обычно попадающие в дворовые контейнеры, - бумага, картон, пищевые остатки, текстиль, древесина, листва, черный и цветной металл, кости, стекло, кожа, резина, камни, керамика, полимерные материалы. Зачастую туда же выбрасываются крупногабаритные отходы: строительный мусор, отслужившая свой век мебель, бытовая техника и  другие. Многие отходы токсичны. Только одна "пальчиковая" батарейка  заражает солями тяжелых металлов и  химикатами 20 кубометров мусора, а с  разбитыми термометрами и ртутьсодержащими приборами на свалки ежегодно попадает большое количество ртути, во Франции  эта цифра подсчитана - 5 тонн.

 

     Последние  20-25 лет при более или менее  постоянном составе всех прочих  компонентов в общей массе  отходов растет доля полимерных  материалов. В промышленно развитых  странах, таких, как Япония  и государства Европейского Союза,  она наибольшая - 10-15%, в Москве - всего  6%, но рост налицо: в 1960 году  доля полимеров в бытовых отходах  столицы составляла 0,7%. Это, очевидно, связано со все большим применением  полимерной упаковки, которая в  1960-х годах была большой редкостью.

2.1 Проблемы мусорной  свалки

Самый распространенный до последнего времени способ борьбы с бытовыми отходами в городах - вывоз  их на свалки - не решает проблему, а, прямо  скажем, усугубляет ее. Свалки - это  не только эпидемиологическая опасность, они неизбежно становятся мощным источником биологического загрязнения. Происходит это из-за того, что анаэробное (без доступа воздуха) разложение органических отходов сопровождается образованием взрывоопасного биогаза, который может представлять угрозу для человека, вредно воздействует на растительность, отравляет воду и воздух. Более того, главный  компонент биогаза - метан - признан  одним из виновников возникновения  парникового эффекта, разрушения озонового  слоя атмосферы и прочих бед глобального  характера. В общей сложности  из отходов в окружающую среду  попадает более ста токсичных  веществ. Нередко свалки горят, выбрасывая в атмосферу ядовитый дым.

Под полигоны для  мусора на десятки лет отчуждаются  громадные территории, их, безусловно, можно было бы использовать с большей  пользой. И, наконец, чтобы обустроить полигон и содержать его на уровне современных экологических  требований, нужны большие средства. Очень дорого обходится рекультивация  закрытых (уже не действующих) полигонов. Это целый комплекс мер, цель которых - остановить вредное воздействие  свалок на окружающую среду, в том  числе на почву и подземные  воды. Рекультивация всего лишь одного гектара мусорного полигона обходится  сегодня в 6 миллионов рублей. Велики и транспортные расходы на перевозку отходов, поскольку свалки, как правило, располагаются далеко от города.

2.2 Мегаватты из отходов

В экономически развитых странах все меньше бытовых  отходов вывозится на свалки и  все больше перерабатывается промышленными  способами. Самый эффективный из них - термический. Он позволяет почти  в 10 раз снизить объем отходов, вывозимых на свалки, причем несгоревший  остаток уже не содержит органических веществ, вызывающих гниение, самопроизвольное возгорание и опасность эпидемий.

Сейчас зарубежные специалисты делают ставку на мусоросжигательные установки, которые не только сжигают  отходы, но и перерабатывают выделяемое при этом тепло в энергию. Тем  не менее в большинстве стран  выработка и утилизация тепловой и электрической энергии рассматриваются  всего лишь как дополнение к обезвреживанию отходов. В этой связи особое внимание привлекает концепция "энергетического  баланса", предложенная рабочей группой  Всемирного энергетического совета: полученная энергия должна покрывать  энергетические затраты на саму переработку  мусора. Поэтому выбор технологии чаще всего определяется балансом производимой и потребляемой энергии. Наибольший эффект дают комплексные технологии (утилизация материалов и сжигание) или непосредственное сжигание неподготовленных отходов, а наименьший - компостирование  отходов с захоронением неорганических остатков.