Учет и утилизация отходов

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:

концентрат тяжелых цветных металлов (цинк, свинец, кадмий, олово)

отправляется потребителю. Кроме этого, в качестве товарной продукции можно

получать электроэнергию, тепло (отработанный пар), азот жидкий, аргон

жидкий, аргон газообразный.

Независимо от мощности в состав модуля входят следующие объекты:

. Автомобильные платформенные весы.

. Дозиметрический пункт контроля уровня радиации.

. Главный корпус в составе:

- приемного склада ТБПО;

- отделения переработки;

- отделения очистки газов;

- отделения грануляции шлаков;

- турбогенераторной станции.

. Кислородная станция.

. Газорегуляторный пункт.

. Узел оборотного водоснабжения.

. Очистные сооружения промливневой канализации.

. Насосная станция бытовых сточных вод.

. Главная понизительная подстанция.

Унифицированные модули являются рентабельными и окупаются при

оптимальной производительности в условиях средней полосы России за 4-5 лет

с начала строительства.

4.3. Высокотемпературная переработка отходов в электротермическом реакторе

Высокотемпературная переработка твердых отходов – это единственная

гарантия уничтожения опаснейших биологических, биохимических, химических

продуктов и супертоксикантов – диоксинов и диоксиноподобных веществ [2].

Во Владимире и Владимирской области ведутся работы по переработке

твердых промышленных и бытовых отходов (ТП и БО), в том числе отходов

лечебных учреждений, с помощью электротермического способа с получением

синтез-газа для его последующего использования в качестве дешевого топлива

с высокой теплотворной способностью. Сущность технологии заключается в

электротермическом нагреве массы реактора до температуры от З00 до 2000 єС,

с подачей в зону реактора твердых отходов и воды. В перспективе возможно

создание промышленной установки для ликвидации таких отходов.

Многие специалисты считают, что решение проблемы использования ТП и БО

невозможно без того, чтобы их переработке предшествовала сепарация по

группам с использованием каждого компонента в качестве сырья. Однако, если

сепарация экономически нецелесообразна, то их следует перерабатывать на

установках под воздействием высокой температуры. В то же время, такое

воздействие не может не вызвать образование вредных веществ, в частности

образование одного из опаснейших классов веществ, которые все чаще стали

упоминаться экологами и другими специалистами, - галоидированных диоксинов

и диоксиноподобных веществ [40] (ДО).

ДО – это супертоксиканты, особо вредные и опасные продукты

синтетической химии, побочные продукты ряда химических производств и

попутные микровыбросы промышленности и хозяйственной деятельности человека.

ДО – практически нигде не упоминающийся до 90-х годов в учебной и научной

литературе класс опаснейших веществ. В отличие от простейших диоксинов,

галоидсодержащие диоксины (ДО) представляют собой хлорированные или

бромированные бензольные кольца, соединенные кислородными мостиками. Это

так называемые полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны и

соответственно полибромдибензодиоксины и полибромдибензофураны. Особую

опасность диоксины представляют в связи с тем, что, несмотря на свою

нерастворимость в чистой воде и в чистом воздухе, эти опасные вещества

легко растворяется в воде, содержащей гуминовые кислоты или фульвокислоты

из почвенного гумуса ввиду их высокой способности к комплексообразованию с

составными частями гумуса. С аэрозолями воздуха ДО образует комплексные

соединения и благодаря их высокой способности к прилипанию они хорошо

переносятся не только по земле, но и по воздуху. В почве ДО разлагаются в

течение 20 – 30 лет и более, в воде разложение ДО длится от 2-х лет и

более. Находясь в сфере обитания, ДО накапливаются в тканях живых

организмов ввиду их большого сродства с белком [39].

Основными источниками диоксинов являются:

. Химическая промышленность - 86%;

. Целлюлозно-бумажная промышленность - 6%;

. Цветная металлургия - 2-3%;

. Коммунальное хозяйство - 3%;

. Переработка промышленных и бытовых отходов - до 3%.

В химической промышленности главным источником поступления ДО в сферу

обитания является производство хлор- и бромсодержащих препаратов.

Наблюдается рост загрязнения ДО вследствие беспрепятственного переноса их

по многим пищевым цепям, особенно продуктами мясного и молочного характера.

Действие диоксинов, находящихся в природной среде в следах, опасно тем, что

оно практически не обнаруживается обычными способами анализа. В то же

время, накапливаясь в живом организме, диоксины являются причинами

возникновения многих онкологических заболеваний, гиперхолестеринемии и т.п.

При всей актуальности анализа на ДО природных объектов для его

проведения требуются специальные методы анализа (концентрирование и

отделение от фоновых веществ, определение с помощью газовой хроматографии и

масс-спектрометрии с высокой разрешающей способностью).

В последние годы типичным источником заражения галоидированными ДО

природной среды кроме названных производств является низкотемпературное

сжигание ТП и БО. Специальные испытания ряда зарубежных специалистов

показали, что диоксины устойчивы к воздействию высокой температуры. Более

того, при температуре 800 єС происходит образование бромсодержащих ДО, а не

их разрушение. Исследования последних лет показали, что только при

температуре 1200 – 1400 єС в течение 4 – 7 часов происходит необратимое

разрушение галоидированных ДО. Следовательно, именно переработка опасных

отходов при таких условиях является наиболее экологически безопасной и

экономически оправданной. При таких условиях разрушаются также и другие

вредные вещества.

Реализация промышленной установки по высокотемпературной переработке

промышленных и бытовых отходов позволит полностью решить проблему отходов в

крупных городах и тем самым обезопасить население от распространения

вредных химических, биохимических и биологических отходов.

Пуск и работа промышленной установки по утилизации отходов позволит

получать в процессе утилизации синтез-газ, который может быть использован в

качестве топлива с высокой теплотворной способностью.

Работа установки по высокотемпературной переработке твердых отходов

(1500 єС) и получению синтез-газа – это наиболее экономически оправданный и

экологически безопасный и надежный способ ликвидации многих токсичных

веществ и одного из типичных путей распространения галоидированных

диоксинов и диоксиноподобных веществ, опаснейших ядов, чрезвычайно опасных

для человека и других организмов.

4.4. Огневая регенерация

В основу этого метода положен процесс высокотемпературного разложения и

окисления токсичных компонентов отходов с образованием практически

нетоксичных или малотоксичных дымовых газов и золы. С использованием

данного метода возможно получение ценных продуктов: отбеливающей земли,

активированного угля, извести, соды и др. материалов. В зависимости от

химического состава отходов дымовые газы могут содержать SOХ, P, N2,

H2SO4, HCl, соли щелочных и щелочноземельных элементов, инертные газы.

Огневая регенерация предназначена для извлечения из отходов какого-либо

производства реагентов, используемых в этом производстве, или

восстановления свойств отработанных реагентов или материалов. Эта

разновидность огневого обезвреживания обеспечивает не только

природоохранные, но и ресурсосберегающие цели.

Для достижения требуемой санитарно-гигиенической полноты обезвреживания

отходов необходимо, как правило, экспериментальное определение оптимальных

температур, продолжительности процесса, коэффициента избытка кислорода в

камере горения, равномерности подачи отходов, топлива и кислорода [5].

Протекание процесса обезвреживания в неоптимальных условиях приводит к

появлению компонентов в продуктах сгорания и, в первую очередь, в дымовых

газах.

Сибирским филиалом НПО «Техэнергохимпром» разработаны камерные,

барабанные, циклонные, комбинированные печи, используемые в зависимости от

состава, физико-химических свойств и агрегатного состояния отходов.

Дополнительно был разработан дожигатель, предназначенный для обезвреживания

газовых выбросов, содержащих органические вещества с концентрацией не более

10 г/м3. После полного обезвреживания содержание в выбросах СО не более 40

мг/м3, NOХ не более 10 мг/м3 [5].

4.5. Пиролиз промышленных отходов

Существует два различных типа пиролиза токсичных промышленных отходов.

Окислительный пиролиз – процесс термического разложения промышленных

отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с

продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания

многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации:

вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим

содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями

землю, сильно пылящих отходов. Кроме этого, окислительному пиролизу могут

подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и

возгорают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в

измельченном состоянии, автомобильный скрап и др. [4].

Метод окислительного пиролиза является перспективным направлением

ликвидации твердых промышленных отходов и сточных вод.

Сухой пиролиз. Этот метод термической обработки отходов обеспечивает их

высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и

химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных

технологий и рациональному использованию природных ресурсов.

Сухой пиролиз – процесс термического разложения без доступа кислорода.

В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий

продукт и твердый углеродистый остаток.

В зависимости от температуры, при которой протекает пиролиз,

различается [4]:

1. Низкотемпературный пиролиз или полукоксование (450 – 550 °С). Для

данного вида пиролиза характерны максимальный выход жидких и твердых

(полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с максимальной

теплотой сгорания. Метод подходит для получения первичной смолы – ценного

жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры,

являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно

использовать в качестве энергетического и бытового топлива.

2. Среднетемпературный пиролиз или среднетемпературное коксование

(до 800 °С) дает выход большего количества газа с меньшей теплотой

сгорания и меньшего количества жидкого остатка и кокса.

3. Высокотемпературный пиролиз или коксование (900 - 1050° С). Здесь

наблюдается минимальный выход жидких и твердых продуктов и максимальная

выработка газа с минимальной теплотой сгорания – высококачественного

горючего, годного для далеких транспортировок. В результате уменьшается

количество смолы и содержание в ней ценных легких фракций.

Метод сухого пиролиза получает все большее распространение и является

одним из самых перспективных способов утилизации твердых органических

отходов и выделении ценных компонентов из них на современном этапе развития

науки и техники.

4.6. Переработка и обезвреживание отходов с применением плазмы

Для получения высокой степени разложения токсичных отходов, особенно

галоидосодержащих, конструкция сжигающей печи должна обеспечивать

необходимую продолжительность пребывания в зоне горения, тщательное

смешение при определенной температуре исходных реагентов с кислородом,

количество которого также регулируется. Для подавления образования

галогенов и полного их перевода в галогеноводороды необходим избыток воды

и минимум кислорода, последнее вызывает образование большого количества

сажи. При разложении хлорорганических продуктов снижение температуры ведет

к образованию высокотоксичных и устойчивых веществ – диоксинов [12, 40].

Как утверждает автор работы [17], недостатки огневого сжигания

стимулировали поиск эффективных технологий обезвреживания токсических

отходов.

Применение низкотемпературной плазмы – одно из перспективных

направлений в области утилизации опасных отходов. Посредством плазмы

достигается высокая степень обезвреживания отходов химической

промышленности, в том числе галлоидосодержащих органических соединений,

медицинских учреждений; ведется переработка твердых, пастообразных, жидких,

газообразных; органических и неорганических; слаборадиоактивных; бытовых;

канцерогенных веществ, на которые установлены жесткие нормы ПДК в воздухе,

воде, почве и др.

Плазменный метод может использоваться для обезвреживания отходов двумя

путями [16]:

- Плазмохимическая ликвидация особо опасных высокотоксичных отходов;

- Плазмохимическая переработка отходов с целью получения товарной

продукции.

Наиболее эффективен плазменный метод при деструкции углеводородов с

образованием CO, CO2, H2, CH4. Безрасходный плазменный нагрев твердых и

жидких углеводородов приводит к образованию ценного газового полуфабриката

в основном водорода и оксида углерода – синтез-газ – и расплавов смеси

шлаков, не представляющих вреда окружающей среде при захоронении в землю, а

синтез-газ можно использовать в качестве источника пара на ТЭС или

производстве метанола, искусственного жидкого топлива. Кроме этого, путем

пиролиза отходов возможно получение хлористого и фтористого водорода,

хлористых и фтористых УВ, этанола, ацетилена [17]. Степень разложения в

плазмотроне таких особо токсичных веществ как полихлорбифенилы,

метилбромид, фенилртутьацетат, хлор- и фторсодержащие пестициды,

полиароматические красители достигает 99.9998 % [16] с образованием CO2,

H2O, HCl, HF, P4O10.

Разложение отходов происходит по следующим технологическим схемам:

. Конверсия отходов в воздушной среде;

. Конверсия отходов в водной среде;

. Конверсия отходов в паро-воздушной среде;

. Пиролиз отходов при малых концентрациях.

Выбор того или иного способа переработки, возможность вариаций по

количественному соотношению реагентов позволяют оптимизировать работу

установки для широкого спектра отходов по их химическому составу.

Существуют самые разнообразные модификации плазмотронных установок,

принцип их конструкции и порядка работы заключается в следующем: основной

технологический процесс происходит в камере, внутри которой находятся два

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7