Технология утилизации и переработки твердых бытовых отходов
Пром.переработка ТБО делает возможным экономию земельных ресурсов. использование ряда компонентов ТБО в качестве вторичного сырья, производство из отходов любой продукции (тепловой и электрической энергии, материалов строительного назначения и других), решает экол. и санитарно-эпидемиологические проблемы, позволяет сократить расходы на транспортировку отходов и т.д.
Содержание в ТБО значительной доли органического вещества позволяет использовать их как топливо. Твердый остаток после сжигания и золу смешивают с цементом и используют на свалках ТБО в качестве инертного материала.
Основная тенденция развития мусоросжигания – переход от прямого сжигания ТБО к оптимизированному сжиганию выделенной из ТБО горючей (топливной) фракции и переход от сжигания как процесса ликвидации ТБО к сжиганию как процессу, обеспечивающему, наряду с обезвреживанием отходов, получение тепловой и электрической энергии. При этом мусоросжигательные заводы большой мощности могут быть достаточно крупными производителями энергии (пара, электроэнергии). Однако дорогостоящая газоочистка ухудшает экономические показатели таких заводов. В связи с этим повышается значение прямого рецикла материалов, попадающих в отходы, обогащения отходов и реализации первичных мероприятий, облегчающих газоочистку (уменьшить поток отходов, направляемых на сжигание за счет селективного сбора и сортировки, стабилизировать их состав, выделив полезные и опасные компоненты перед сжиганием).
С применением аэробной ферментации (биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами в конечный продукт с высоким содержанием гумуса) перерабатывают ~ 4,5 млн. т отходов. В процессе ферментации выделяется тепло (материал саморазогревается до 60-70°С) и происходит обезвреживание отходов (уничтожение большинства болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов и т.п.), образование диоксида углерода, водяного пара и твердого стабилизированного органического продукта переработки (его называют компостом, если используют в сельском хозяйстве). В итоге законченного процесса ферментации масса биоразлагаемого материала уменьшается вдвое.
В пром-ти наиболее распространены три метода аэробной ферментации: ферментация (компостирование) в биобарабанах; туннельное компостирование (ферментация) или ферментация в боксах; ферментация (компостирование) в бассейне выдержки. Основная тенденция развития практики аэробной ферментации (компостирования): переход от ферментации в биобарабанах к ферментации в бассейне выдержки и в туннеле (на последних поколениях заводов доля отходов, переработанных с использованием ферментации в биобарабанах, составляет всего 11%); сокращение производства компоста как продукта для сельскохозяйственного использования вследствие резкого падения спроса на него (из-за возможности накопления в почве тяжелых металлов при постоянном применении такого компоста на одних и тех же участках); отказ от прямого компостирования исходных ТБО (переход на биообработку фракции, обогащенной пищевыми и растительными отходами).
Намечается тенденция использования биообработки в качестве процесса ферментативной сушки обогащенной органической фракции ТБО, обеспечивающего одновременно обезвреживание, измельчение и гомогенизацию материала, и получение сухого стабилизованного органического полупродукта (для использования в качестве подготовленного топлива, сырья для производства спирта, строительных материалов).
Третий метод промышленной переработки ТБО анаэробная ферментация (получение и утилизация биогаза, образующегося при разложении органических компонентов ТБО в анаэробных условиях) чаще всего используется непосредственно на полигонах захоронения. Заводы, на которых реализована технология анаэробной ферментации, являются самыми дорогими среди альтернативных технологий, что связано с необходимостью применения большого числа реакторов большой емкости. В процессах заводской анаэробной ферментации (сбраживания) в качестве полезной продукции получается не только биогаз, но и компост. Герметичность установок анаэробной переработки отходов обеспечивает соблюдение экологических и санитарных норм реализации этого процесса.
Комплексная переработка ТБО, как системная комбинация на новой основе сортировки, термообработки, ферментации и других процессов, обеспечивает в совокупности малую отходность производства, его максимальную экологичность и экономичность.
Утилизация промышленных отходов — их использование в качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и для других целей.
К числу основных технологических направлений утилизации твердых отходов относятся: использование в собственном производстве; использование в смежных отраслях промышленности (в качестве технологического сырья, добавок, материалов, энергоносителей и т.п.); обезвреживание на действующих или создаваемых в регионе природоохранных установках различных предприятий; обезвреживание на действующих или создаваемых установках на предприятиях-генераторах отходов.
Возможность использования твердых отходов пригодных для переработки в товарную продукцию в собственном производстве обосновывается как требованиями, предъявляемыми к традиционному сырью, так и затратами на подготовку BMP (гранулирование, подсушивание, сепарацию и т.д.).
|
Установки обезвреживания отходов (сжиганием, механическим обезвоживанием, окислением-восстановлением и др.) требуют значительных капиталовложений. Во многих случаях создавать на предприятиях локальные установки обезвреживания нецелесообразно по причинам или относительно малого количества отходов или отсутствия приемлемой для этого технологии.
Процесс извлечения ценных веществ, участвующих в технологическом процессе и обычно попадающих в отходы, и возвращения их в исходном химико-минералогическом составе для повторного использования называется рекуперацией отходов.
Методы рекуперации отходов разделяют на две группы: методы, основанные на выделении примеси; методы, основанные на превращении примесей. Применение методов первой группы приводит к выделению примесей без изменения их химических свойств. Это возможно как в случае, когда основная реакционная масса и примесь находятся в разных фазовых состояниях, так и в случае, если они образуют одну фазу. В связи с этим методы, основанные на выделении примесей, в свою очередь, делят на две подгруппы: - непосредственное выделение примесей из реакционной массы; изменение фазового состояния примеси с последующим отделением ее от реакционной массы.
К первой подгруппе относятся следующие методы: механическое удаление крупных примесей (на решетках, сетках), микропроцеживание, отстаивание и осветление, применение гидроциклонов, центрифугирование, фильтрование, флотация, электрофорез, мембранные методы (электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация).
Ко второй подгруппе, исходя из характера фаз, которые образует примесь, относятся методы: дегазация, отгонка, выпаривание, экстракция, кристаллизация, сорбция, коагуляция.
Методы превращения примесей с изменением их химического состава разделяются по характеру происходящих процессов на следующие подгруппы: образование малорастворимых электролитов; образование малодиссоциированных соединений; образование комплексных соединений; синтез и разложение; окислительно-восстановительные процессы, в том числе электрохимические; термолиз.
Типовыми процессами технологии рекуперации отходов являются: гидродинамические (получение и разделение неоднородных систем); очистка под действием силы тяжести (гравитационное отстаивание, очистка флотацией); очистка под действием центробежных сил (центрифугирование, сепарация в гидроциклонах); очистка фильтрацией; тепловые (выпаривание, процессы испарения и конденсации); массопередача или диффузионные процессы (перенос массы вещества при сушке, кристаллизации, адсорбции и т.п.); химические (химическое превращение в реакторах и рециклы); механические (извлечение твердых веществ и их транспортирование).
Выбор методов обезвреживания твердых отходов зависит от их химического состава. Одним из наиболее распространенных методов обезвреживания органических отходов является их сжигание, позволяющее: из всех существующих методов наиболее полно обезвредить отходы, превратив их в сухой остаток (шлак); значительно сократить массу (в 3-6 раз) и объем (в 10–15 раз) остатка по сравнению с исходным материалом; использовать отходы как источник энергии.
Неорганические твердые промышленные отходы обезвреживаются физико-химическими методами, предусматривающими следующие технологические процессы: измельчение, суспендирование; нейтрализацию, перевод токсичных веществ в нерастворимое состояние; восстановление шестивалентного хрома; окисление цианидов; механическое обезвоживание. Продукты обезвреживания захораниваются.