Учёт и утилизация отходов

    При разработке новых ресурсосберегающих и экологичных технологических процессов, необходимо  обезвреживание отходов на стадии вывода из технологического процесса, но при современном развитии науки  и техники невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию, не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого хранилищах, где можно будет захоронить промышленные отходы для их

использования  в будущем. Однако открывается всё больше возможностей существенно сократить количество не  утилизируемых отходов, которые имеют сложный химический состав, и, как правило, их переработка в полезные продукты до последнего времени или была весьма затруднительна, или экономически нецелесообразна.

    Важность экономного и рационального использования природных ресурсов, как и охрана окружающей природной среды, не требует обоснований. В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Значительно целесообразней избегать образования отходов или, по крайней мере, существенно их сокращать уже на стадии первичной обработки природного сырья. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов требует принятия межотраслевых решений.

    Не менее пристальное внимание необходимо уделять и внедрению технологий использования вторичных материальных ресурсов (ВМР). Вторичные материалы и ресурсы - отходы производства и потребления,  которые на данном этапе развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами [41]. К ВМР не относятся возвратные отходы  производства, используемые повторно в качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.

    К вторичным ресурсам можно отнести побочные продукты, которые, как и отходы, являются возможным сырьем для других производств. Побочные продукты могут быть планируемыми и давать прибыль с их  продажи или использования. Отходы - нежелательные, но неизбежные продукты [41].

    ВМР могут быть использованы в местах своего образования или в других отраслях хозяйства.

    Малоотходные и безотходные промышленные технологии, как правило, ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных ископаемых. 

           4. Утилизация твердых отходов различного происхождения 

    Проблема переработки и утилизации твердых отходов производства и потребления продолжает оставаться одной из наиболее острых. Несмотря на большое количество проектов создания аппаратов по экологически  чистой утилизации опасных веществ и их смесей у большинства из них рано или поздно обнаруживаются  серьезные просчеты в конструкции. Различные компании-производители установок указывают на безупречность именно их конструкций. 

            4.1. Переработка отходов в высокотемпературной шахте 

    Работниками НИЦ «Экология и промышленная энерготехнология» Объединенного института высоких  температур РАН и АОЗТ «Резонант» был разработан способ Поскольку доменные печи могут работать только   на дорогостоящем коксе, то для переработки отходов их необходимо реконструировать. Доменные печи оснащаются воздушными фурмами (3 - 5 шт.), подающими в печь горячий воздух на уровне жидкой металлической ванны, т.  е. несколько выше обычного. Это позволяет значительно повысить температуру

жидких продуктов в печи (на  200  -  300  єС), позволяет вводить в шихту определенное количество угля (вместо кокса) и превращает обычную доменную печь в высокотемпературную шахтную печь. В приложении на основе работы  [9] существует схема технологического комплекса высокотемпературной шахты.

    В США фирмой  «Андко-Торрекс» в г. Буффало в течение 6 лет эксплуатировалась шахтная печь на основе    доменной печи с производительностью 2.8 т отходов в час (24000 т. в год). Ее экологические показатели  соответствовали требованиям санитарных норм всех стран. В последствии аналогичные и более производительные установки стали появляться и в других странах, однако несбалансированность горючих  компонентов в перерабатываемых отходах может привести к преждевременному выходу из строя установки. Для предотвращения, как выяснилось необходимо добавлять в шихту 50 - 100 кг низкосортного угля на тонну перерабатываемых отходов [9].

    Для придания образующимся в печи шлакам большей легкоплавкости и меньшей вязкости, повышении степени поглощения шлаками серы и галогенов следует вводить в шихту небольшое количество известняка,   что также способствует стабилизации работы печи при допустимых экологических и экономических показателях.

    При достижении определенного температурного запаса через горн (но не через засыпной аппарат) можно  загружать в печь жирные и бурые угли, пластмассовые и хлорвиниловые отходы, отходы нефтепродуктов,  автомобильные покрышки, лакокрасочные изделия и т. п. Степень очистки дымовых газов в системах обычных доменных печей достаточно высока и качество их проверено в промышленных условиях многих стран мира.

    Возможно использования шлаков в качестве сырья для производства облицовочных плит, возможна попутная выплавка чугуна или стали [9]. 
 

4.2. Переработка отходов на основе сжигания в  барботируемом расплаве шлака 

    Институтом «Гинцветмет» (г. Москва) совместно с другими Российскими организациями была разработана технология переработки (утилизации) твердых бытовых и промышленных отходов, на основе так называемого   принципа Ванюкова, превосходящей по экологическим и экономическим показателям широко распространенные в мире термические методы.

    Существуют четыре модификации установки, разработанных компанией «Гинцветмет», для переработки отходов: МПВ - 30, МПВ - 60, МПВ - 120, МПВ - 240 - отличающихся по производительности, количеству  затрат различных ресурсов (например, электроэнергия, вода, при необходимости, топлива) [1].

    Суть технологического процесса заключается в высокотемпературном разложении компонентов рабочей  массы в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1250 - 1400 єС и выдерживании их в течение 2 - 3 секунд, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических соединений (в том числе дибензодиоксинов и дибензофуранов) до простейших компонентов. Экологическая эффективность  подтверждена крупномасштабными испытаниями на полупромышленной барботажной печи при переработке  обычного бытового мусора от жилых домов на опытном заводе Гинцветмета в г. Рязани: уже на выходе  пылегазового потока из печи отсутствуют высокотоксичные соединения типа диоксинов, фуранов и др.  Остающиеся вредные микропримеси (пылевозгоны, хлористый водород, сернистые соединения и др.) улавливаются  и нейтрализуются благодаря высокоэффективной пылегазоочистной системе оборудования,  широко применяемого на заводах цветной металлургии.

    Заводы имеют следующие основные преимущества:

. Обеспечивают решение острейшей социально-экологической проблемы - очистку от ТБПО территорий  промышленных  районов и городов при полной экологической безопасности.

.  Отличаются  простой,  в отличие от известных процессов не требуют предварительной сортировки

и не имеет ограничений по исходной влажности отходов.

. Могут быть построены и введены в эксплуатацию в течение 1 - 2-х лет при небольших капитальных

затратах, практически в любом районе России и за  рубежом.

. Являются рентабельными и окупаются при оптимальной производительности в 4- 5 лет с начала строительства (1 - 2 лет эксплуатации).

. Позволяют перерабатывать промышленные отходы, переработка которых либо не рентабельна,

либо еще не разработана.

.  При оптимальной производительности полностью обеспечивают себя электроэнергией, кислородом,

сжатым воздухом и теплом.

.  Избытки электроэнергии тепла и продуктов  разделения воздуха от кислородной  станции

(кислород,  аргон,  азот) используются  для  нужд населения и города

(других промышленных предприятий).

.  Являются безотходными, не имеют требующего  утилизации  остатка   и,

   следовательно, полигона для его захоронения.

. При проектировании и строительстве  предусматривают  применение  типового

   оборудования и типовых  строительных  конструкций,  в  том  числе  полной

   заводской готовности.

    Модули топок, кроме МПВ-30, работают в автогенном  режиме  (т.  е.  без

дополнительного  топлива)  за  счет  теплотворности  самих  отходов.  Теплом

отработанного пара турбогенератора в зависимости от  мощности  модуля  можно

отапливать  от  3  до  30  гектаров  тепличных  хозяйств.  Получаемый  шлак,

используется  для  изготовления  строительных  изделий  (минеральная   вата,

декоративная керамическая плитка, фундаментные блоки и  др.),  а  также  для

строительства дорог. Из газов топки  возможно  получение  товарной  угольной

кислоты (сухого льда)  и  метанола  (сырья  для  получения  высокооктанового

бензина). Условная экономия земельных  площадей  при  переработке  120  тыс.

тонн  отходов  (базовый  модуль  МПВ-120)  за  счет  высвобождения  ее   при

ликвидации или сокращении полигонов составит 150  га  при  продолжительности

эксплуатации модуля в течение 30 лет [1].

    Барботаж осуществляется за  счет  подачи  через  стационарные  дутьевые

устройства  окислительного  дутья.  Отходы  рассматривается  как  топливо  с

теплотворной способностью 1500 - 1800 ккал  на  кг  при  влажности  51,7  %.

Переработка осуществляется автогенно без  добавления  топлива  на  дутье,  с

обогащением кислородом  до  50  -  70  %.  Комплекс  по  утилизации  отходов

позволяет перерабатывать шихту без предварительной  сортировки  и  сушки  со

значительными колебаниями по химическому и морфологическому составу.

    Экологическая безопасность достигается за счет отсутствия на выходе  из

печи высокотоксичных соединений и применения системы очистки  газа,  имеющей

запас по пропускной способности и рассчитанной  на  улавливание  практически

всех возможных вредных соединений, встречающихся в  бытовых  и  промышленных

отходах и образующихся при их переработке.

    Отходы  и  флюсы  поступают   на   завод   автотранспортом.   Материалы

взвешиваются и проходят дозиметрический контроль. В  результате  переработки

образуются: газы, содержащие  продукты  сгорания  и  разложения  отходов,  и

шлак, состоящий  из  силикатов  и  оксидов  металлов.  Возможно  образование

донной  фазы,  содержащей  черные  и  цветные  металлы.  Шлак  после  водной

грануляции поступает на  предприятия  стройиндустрии  или  на  строительство

автодорог. Донная фаза отливается в слитки и отправляется на переработку  на

предприятия черной и цветной металлургии. Газы охлаждаются в  газоохладителе

с получением пара энергетических параметров, очищаются  от  пыли,  возгонок,

вредных примесей и сбрасываются в дымовую трубу. Пылевынос не более  2  -  3

%. Крупная пыль  до  60  %  по  массе  возвращается  в  печь.  Мелкая  пыль: