Основные методы переработки твердых промышленных и бытовых отходов. Переработка твердых промышленных и бытовых отходов

Методы утилизации промышленных отходов. Твердые промышленные отходы

Данная статья представляет собой анализ и методы утилизации твердых промышленных отходов.

Окружающая среда это мы с вами.

Чарлз Панати

Анализ текущей ситуации накопления твердых промышленных отходов.

В настоящее время многочисленные промышленные комплексы в результате своей деятельности образовывают огромное количество отходов, которые в дальнейшем обязательно должны подвергаться утилизации.

Утилизация это технологический процесс, который предусматривает использование современного оборудования. Утилизация отходов огромных промышленных комплексов является достаточно сложным процессом, который под силу только крупным специализированным предприятиям. Это объясняется тем, что утилизация подобных отходов довольно тяжела, помимо этого она требует четкого соблюдения природоохранного законодательства. При этом отходы химических промышленных комплексов достаточно разнообразны, это могут быть различные сельскохозяйственные удобрения и ядохимикаты, для утилизации которых используются специальные технологии агрохимикатов.

В настоящее время практически во всех сельскохозяйственных отраслях применяются разнообразные средства химической защиты растений от различных сорняков и вредителей, которые также называются пестицидами. Помимо этого в сельском хозяйстве также интенсивно используются агрохимикаты для ускорения роста разнообразных растений или другие вещества, которые содержатся в них. Однако не только в сельском хозяйстве используется пестициды, они также интенсивно применяются и для развития лесного хозяйства.

Общее состояние вопроса

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.

Каждая отрасль производства является источником образования самых различных твердых отходов. Для их утилизации существует ряд методов, выбор которых определяется конкретной характеристикой производства и его отходов.

Можно выделить несколько направлений, которые обычно используются.

Термическая обработка для переработки твердых отходов (необходима их предварительная сортировка, затем дробление и измельчение).
Термическая обработка, включающая переплав (отвалы металлургических шлаков), обжиг (шлаки цветной металлургии), пиролиз (отходы пластмасс, резинотехнических изделий, шламы нефтепереработки), сжигание многих видов твердых отходов на органической основе.
Обогащение перерабатываемых материалов, содержащих черные и цветные металлы (фрагменты вышедшей из строя радиоэлектронной аппаратуры и другие изделия на основе металлов и сплавов).
Наиболее распространенной формой обезвреживания отходов является их складирование в специальных хранилищах складах, свалках.

Методы утилизации отходов 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, h3SO4, 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. Протекание процесса обезвреживания в неоптимальных условиях приводит к появлению компонентов в продуктах сгорания и, в первую очередь, в дымовых газах.

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

Захоронение ТБО

Утилизация твёрдых отходов методом их захоронения, один из самых распространённых способов на сегодняшний день, чтобы избавиться от мусора. Но этот метод, распространён лишь среди несгораемых отходов, а также среди таких веществ, которые могут выделять токсичные элементы в процессе горения.

Полигон для захоронения ТБО, это необычная свалка, он оснащён всеми современными инженерными сооружениями, позволяющим системам борьбы с загрязнением грунта и подземных вод изолировать все вредные вещества. Также это распространяется и на атмосферу, то есть утечки никаких химических и токсичных элементов, практически нет, что является главной целью, для обеспечения безопасности экологии страны.

Но существуют и недостатки в таких методах, например, образования газа в процессе гниения мусора. Некоторые полигоны ТБО, оснащены специальным оборудованием, для откачки газа, который как стоит отметить, в дальнейшем применяется для получения электроэнергии. И позволяет практически автономно работать оборудованию, которое размещено на полигонах. Но к сожалению, пока что, в России лишь малая часть всех подобных полигонов оснащены таким оборудованием, в то время как все остальные площадки для отходов, не имеют возможности бороться с выбросами газа.

Но даже с учётом наличия таких установок, экология остаётся не защищённой от эффекта разложения мусора в почве, и всех выделений в процессе гниения и ферментации. Так как захороненный материал полностью исчезнет лишь через десятки, а то и сотни лет. Поэтому несмотря на относительную дешевизну такого метода борьбы с утилем, для экологии наилучшим вариантом остаётся полное избавление от мусора, путём его переработки и применение в изготовление какой-либо продукции. В случае захоронения отходов риск загрязнения окружающей среды сведётся к минимуму.

Плазменнаяпереработка

Не столь развит, как выше перечисленные методы и способы избавления от утиля, но очень перспективный технологический процесс, позволяющий решить все экологические проблемы, утилизировать ТБО и в итоге предоставить полезную и нужную для общества энергию.

Технологический процесс плазменной переработке, применяет температуру плавления, намного выше, чем любая печь для плавления шлака. Таким образом, на выходе получается остекленевший продукт, абсолютно безвредный и, главное, не требующий дальнейших затрат на обезвреживание или специальное захоронение.

Плазменная переработка — это технология газификации мусора, схема этого метода, позволяет получать газ из биологических составляющих утиля. Полученный газ, в дальнейшем используют для получения электроэнергии или пара. Основной материал для плазменной переработки это ТБО в виде шлака или нейтрализуемых остатков.

Основное преимущество высокотемпературного пиролиза, заключается в способности экологически чисто избавляться от отходов, без лишних затрат:

на предварительную подготовку;
на сортировку;
на сушку и т. д.

Эти качества, позволяют термической переработки по праву считаться самой экологически и экономически выгодной технологией, по утилизации ТБО.

Списокиспользованнойлитературы:

Воловик А.В., Шелков Е.М., Долгоносова И.А. Переработка бытовых и промышленных отходов в высокотемпературной шахтной печи // Экология и промышленность России. – 2001, октябрь, с. 9 –
Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., Химия,
Багрянцев Г.И., Черников В.Е. Термическое обезвреживание и переработка промышленных и бытовых отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.
Лукашов В.П., Янковский А.И. Переработка и обезвреживание промышленных и бытовых отходов с применением низкотемпературной плазмы. //Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.
Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Охрана окружающей природной среды. Утилизация промышленных отходов. 1990 г.

Фамилия автора: Калембаева Альбина Елеусизовна Куржембаев Аманжол Коркытбаевич

articlekz.com

Особенности переработки твердых коммунальных отходов

Введение

В процессе производства образуется большое количество отходов, которые при соответствующей обработке могут быть вновь использованы как сырье для производства промышленной продукции. В будущем большая доля потребностей в сырье будет восполняться продуктами переработки отходов промышленного производства.

Все, виды промышленных отходов делятся на твердые и жидкие. К твердым отходам относятся отходы металлов, дерева, пластмасс и других материалов, пыли минерального и органического происхождения от очистных сооружений в системах очистки газовых выбросов промышленных предприятий, а также промышленный мусор, состоящий из различных органических и минеральных веществ: резины, бумаги, тканей, пескi1 ,шлака и т. п. К жидким отходам относятся осадки сточных вод после их обработки, а также шламы пылей минерального и органического происхождения в системах мокрой очистки газов.

Для полного использования отходов в качестве вторичного сырья разработана их промышленная классификация.

Разработка мероприятий по обезвреживанию и переработке неутилизируемых промышленных отходов привела к необходимости дополнительной классификации их по гигиеническому и технологическому принципам. Классификация по гигиеническому принципу подразделяет промышленные отходы на 6 категорий, которые приведены в таблице 1.

Критерием определения целесообразности переработки отходов в местах их образования является количество и степень использования отходов в производстве. При термической обработке отходов пластмасс расходуется большое количество кислорода и выделяется много высокотоксичных продуктов (углеводороды, хлористый водород и др.).

Таблица 1- Классификация отходов

Наиболее рациональным методом ликвидации пластмассовых отходов служит высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха (пиролиз).

Основными направлениями ликвидации и переработки твердых промышленных отходов (кроме металлоотходов) являются вывоз и захоронение на полигонах, сжигание, складирование и хранение на территории промышленного предприятия до появления новой технологии переработки их в полезные продукты (сырье).

1. Переработка твердых промышленных отходов

Обработку целесообразно проводить в местах образования отходов, что сокращает затраты на погрузочно-разгрузочные работы, снижает безвозвратные потери при их перевалке и транспортировке и высвобождает транспортные средства. На большинстве химических предприятий отходы входят в состав промышленного мусора предприятий, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически нецелесообразным. В настоящее время разработаны и внедрены в промышленном масштабе технологии обработки, утилизации и ликвидации промышленного мусора. Качественный и количественный состав промышленного мусора любого предприятия примерно стабилен в течение года, поэтому технология переработки мусора разрабатывается применительно к конкретному предприятию и определяется составом и количеством промышленного мусора, образующегося на территории.

Например, в Запорожье разработана система переработки промышленного мусора в строительные материалы и комбинированные удобрения. Зола становится основным материалом для изготовления искусственного гравия, из которого создаются стеновые панели и несущие конструкции жилых и производственных зданий.

В ФРГ разработан способ безотходной переработки отходов в электродуговой печи. При высокой температуре (1500—1700С) в печи минеральная часть (силикаты и металл) плавится и разделяется на металл и шлак. В результате переработки 1 т отходов образуется около 140 кг феррометалла.

Переработку твердых бытовых и промышленных отходов в Москве, Санкт-Петербурге и Ереване производят на специальных заводах. В промышленной зоне Бирюлево (Москва) работает завод для сжигания более 2 млн. м3 в год твердых отходов. В Санкт-Петербурге работает завод по обезвреживанию и переработке 400 тыс. м3 в год твердых отходов, который вырабатывает в год тыс. т сельскохозяйственного компоста широко используемого в теплицах.

Захоронение отходов - должно проводиться в специально отведенных местах по согласованию с органами государственного санитарного надзора. Пункт захоронения отходов необходимо располагать на незатопляемой территории с низким уровнем грунтовых вод, с наличием водоупорного глинистого слоя. Расстояние от места захоронения отходов до населенных мест и открытых водоемов рыбохозяйственного назначения устанавливается в каждом конкретном случае по согласованию с органами государственного санитарного надзора.

2. Переработка твердых коммунальных отходов

В настоящее время весь мир и, в частности, наша страна находится в стадии стремительного роста городов. Применительно к России урбанизация проходит на фоне значительного расслоения населения и массовой миграции сельского населения в крупные города. Рост населения городов сопровождается резким увеличением количества бытовых отходов. Стабилизация экономической ситуации в стране также ведет к росту потребления и соответственно увеличению количества твердых коммунальных отходов (ТКО). Таким образом, всегда существовавшая проблема ТКО становится сегодня еще более актуальной. Основным способом переработки ТКО является биотехнологические процессы и сжигание. К сожалению, отсутствие достаточного количества современных биотехнологических производств приводит к тому, что основная масса отходов захоранивается на полигонах или сжигается. Сгорание органической части утверждениям сторонников метода, не сокращает, а увеличивает их массу (на 1 кг углерода расходуется более 2,5 кг кислорода) и переводит в газообразное состояние; при этом образуется токсичная и супертоксичные диоксины. Происходит потеря органических веществ, которые можно переработать в удобрения и использовать для озеленения и сельского хозяйства. Очевидно, что самым экологически и экономически перспективным является биотехнологический способ переработки, при котором обеззараживание ТКО происходит без затрат энергоносителей (за счет активности термофильных микроорганизмов), а органические компоненты перерабатываются в компост.

2.1 Материалы и методы переработки ТКО

Эксперименты проводились на базе предприятия «Опытный завод механизированной переработки бытовых отходов» (ОЗ МПВО) с использованием штатного оборудования. Для приготовления и внесения в ТКО растворов питательных веществ была разработана и изготовлена специальная установка. Измерения температуры ТКО в биобарабана проводили пирометром с учетом поправки (корректировалась раз в смену), температуру компоста в буртах на глубине 0,5 м — максимальным термометром, физико-химические параметры компоста — по стандартным методикам.

Если рассмотреть процесс механизированного компостирования с точки зрения кинетики роста микроорганизмов, то становится ясным, что при компостировании отходов — периодическом культивировании микроорганизмов, содержащихся в исходных ТКО — питательной средой выступает органическая часть отходов.

Обычно все 4 фазы протекают в одном реакторе. На заводе МПВО эти стадии разделены. Лаг-фаза и фаза экспоненциального роста, а также часть стационарной фазы протекает в биобарабане. По сути дела лаг-фаза и фаза экспоненциального роста — это выход процесса на температурный режим, а собственно санация ТКО протекает в начале стационарной фазы. Разумеется, это относится лишь к доминирующей на конечном этапе биотермической санации, целевой группе микроорганизмов - термофилам. Микроорганизмы мезофильной группы, которые доминируют на начальном этапе, обеспечивают разогрев массы ТКО до температур, когда в дело вступают термофилы, в дальнейшем и гибнут в биобарабане. Роль мезофиллов и скорость выхода процесса на температурный режим различны в зависимости от исходной температуры ТКО. В плане отметить, что мезофиллы не успевают перейти в стационарную фазу роста — при повышении температуры они сразу переходят в фазу лизиса. Численность микроорганизмов сильно зависит от условий в биореакторе, которые неодинаковы по его длине. В таблице 2 приведено количество микроорганизмов в различных участках биореактора.

Таблица 2

В условиях резкого снижения интенсивности перемешивания и аэрации микроорганизмы продолжают разрушать остаточные органические субстраты и поддерживать температуру компоста. Эта стадия называется «дозревание». По мере исчерпания запасов веществ микроорганизмы переходят в фазу лизиса, что сопровождается остыванием компоста. Процесс продолжается от 8 месяцев до 1,5 лет. В течение этого времени завершаются процессы разложения органических веществ, происходит падение температуры до 300 С и ниже. Микробное число снижается с 9*1010 до 4*107 , рН стабилизируется на уровне 8,13-8,17. По завершении стадии дозревания количество микроорганизмов падает и стабилизируется к моменту остывания компоста на уровне 107 , в соответствии с таблице 3

Таблица 3 – Изменение микробиологических показателей компоста при дозревании в штабелях

Ввиду многообразия микроорганизмов на начальном этапе процесса и смене микробных сообществ по мере его протекания некорректно использовать содержание микроорганизмов того или иного вида (или ОМЧ) в качестве параметра, по которому можно судить о кинетике процесса. Более универсальным параметром, отражающим интенсивность протекания микробиологических процессов, является температура компостируемого субстрата. График ее изменения повторяет, разумеется, с некоторым временным сдвигом, кривую роста микроорганизмов. Поэтому в качестве основного контрольного параметра мы использовали температуру компоста.

mirznanii.com

Переработка твердых бытовых отходов, технологии переработки отходов

Особого внимания заслуживает проблема утилизации полимерных бытовых отходов, так как этот материал в большинстве своем не подвержен саморазложению, а при сжигании выделяет крайне ядовитые вещества. Полимеры составляют порядка 10% с прогрессирующим ростом до 20% от общей массы коммунальных отходов страны.

Складирование отходов

Достоинства

1. Не требует постоянных и крупных капиталовложений.

2. Места складирования отходов могут не обновляться десятилетиями большого количества ТБО или промышленных

3. Позволяют единовременно избавиться от отходов

4. Результаты разрушительного влияния свалок на природу не видны сразу.

Недостатки

1. Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния свалок, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.

2. Под всё разрастающиеся свалки, уходят новые огромные территории. Количество свалок непрерывно увеличивается.

3. Разлагающиеся на свалках ТБО и промышленные отходы проникают в почву, тем самым, заражая её.

Ядовитые испарения загрязняют воздух

Попадающие в водоемы остатки ТБО губительно сказываются на состоянии воды, вредят флоре и фауне этих водоёмов. Все эти последствия негативно влияют на здоровье человека, нарушают обменные процессы в природе

4. Последствия разрушительного влияния свалок на природу могут оказаться необратимыми в будущем.

Захоронение отходов

Достоинства

1.Позволяет забыть о проблеме утилизации отходов. Создаётся видимость — если закопать ТБО, то они исчезнут

2. Не требуются новые огромные территории

3. Не требует постоянных и крупных капиталовложений.

Недостатки

1. Находящиеся в почве отходы отравляют её, попадая через подземные воды в водоёмы, представляют огромную опасность для человека и животных.

2. Подземные свалки не заметны, на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Более того, с поверхности почв над свалками часто испаряются едкие токсичные вещества.

3. Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния захоронений отходов, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.

Сливание отходов в водоёмы

Достоинства

1. Не требует крупных единовременных капиталовложений во много раз превысят расходы на строительство заводов по переработке и утилизации ТБО.

2. Слитые отходы быстро распространяются по поверхности воды, быстро оседают на дно, растворяются, создавая видимость чистоты рыб, для использования в промышленности.

3.При блокировке мест слива отходов, ядовитые вещества распространяются не сразу и не заметно.

Недостатки

1.Затраты на очистку воды, фильтрацию; ущерб рыболовецкой промышленности, водному транспорту

2.По поверхности воды, по дну водоёмов продукты разложения отходов распространяются на огромные расстояния, отравляя акваторию, делая её непригодной для жизни. Растворенные в воде едкие, а порой и токсичные отходы крайне опасны для животных и человека.

3. Блокировка мест слива отходов внушает людям спокойствие, притупляет бдительность, это приводит к тому, что распространению ядовитых веществ никто не препятствует,

Сжигание мусора

Достоинства

1. Позволяет единовременно избавиться от большого отходов по мере их поступления. Способствуют образованию озоновых дыр.

2. Удобно в больших городах и на крупных предприятиях, так как позволяет избавляться от количества мусора.

Недостатки

1. Ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу с дымом, провоцируют тяжелые заболевания у людей,

2. Из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу над городами и предприятиями образуются плотные дымовые завесы.

3. После сжигания отходов остаётся ядовитый пепел, способов. Утилизировать одним из выше перечисленных который, впоследствии, тоже приходиться

Указанные выше сравнительные таблицы убедительно показывают, что все существующие сейчас и широко используемые в нашей стране способы утилизации имеют огромное количество недостатков. Единственным, относительно экологически чистым, способом борьбы с ТБО и промышленными отходами, на сегодняшний день, является переработка отходов. Необходимо создавать заводы по переработке бытового мусора вокруг больших городов, если не сделать это своевременно, то скоро вся наша планета превратиться в свалку.

Более того, переработка отходов позволяет сэкономить природные ресурсы и огромные средства.

Главное, что препятствует широкому распространению БМЗ и других станций по переработке отходов в России, — это отсутствие достаточного количества инвестиций.

Решение проблемы переработки ТП и БО приобретает за последние годы первостепенное значение.

Сложность решения всех этих проблем утилизации твердых промышленных и бытовых отходов (ТП и БО) объясняется отсутствием их четкой научно-обоснованной классификации, необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием экономической обоснованности каждого конкретного решения.

www.neudov.net

Переработка твёрдых отходов

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ имени первого президента

России – Ельцина Б.Н.»

РЕФЕРАТ

«ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ»

Екатеринбург 2008

СОДЕРЖАНИЕ

1 ИСТОЧНИКИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

2 МЕХАНИЧЕСКАЯ, МЕХАНОТЕРМИЧЕСКАЯ и ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

3 ОБОГАЩЕНИЕ

4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПРИ УЧАСТИИ ЖИДКОЙ ФАЗЫ

1 ИСТОЧНИКИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

Строгого, однозначного определения понятия «отходы производства» не сформулировано. Обычно под этим термином понимают разнообразные по составу и физико-химическим свойствам остатки, характеризующиеся потенциальной потребительской ценностью (пригодностью для полезного использования) и являющиеся по своей природе вторичными материальными ресурсами (ВМР), использование которых в материальном производстве как правило требует определенных дополнительных операций с целью придания им необходимых свойств или четкой фиксации этих свойств.

Накопление значительных масс твердых отходов во многих отраслях промышленности обусловлено существующим уровнем технологии переработки соответствующего сырья и недостаточностью его комплексного использования. Удаление (транспортирование) отходов и их хранение (устройство и содержание отвалов и шламонакопителей) являются дорогими мероприятиями. На металлургических производствах, ТЭС и углеобогатительных фабриках затраты на них составляют примерно 8-30% стоимости производства основной продукции. Между тем в отвалы и шламохранилища ежегодно поступают огромные массы вскрышных пород и отходов обогащения и переработки минерального сырья. В них накоплены различные горные породы (известняки, кварциты, доломиты, огнеупорные глины и др.), золошлаковые отходы ТЭС, металлургические шлаки и другие материалы. Наряду с этим уровень оперативной утилизации отходов является низким: в хозяйственный оборот вовлекается только пятая часть шлаков цветной металлургии, 10-12% золошлаковых отходов, менее 4% отходов углеобогащения, что ведет к нарастанию массы складируемых отходов.

В то же время, значительная часть твердых отходов промышленных предприятий может быть эффективно использована в народном хозяйстве. Так, строительная индустрия и промышленность строительных материалов ежегодно добывают и потребляют около 3,5 млрд. т нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена промышленными отходами. Задача утилизации промышленных отходов тем более актуальна, что организация производства продукции на их основе требует затрат в 2-3 раза меньших, чем для соответствующих производств на основе специально добываемого природного сырья. Кроме того, увеличение комплексности использования минерального сырья при одновременном решении задач защиты биосферы способствует сокращению потребления ряда его видов.

Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве иллюстрируются схемой на рис. 1.

Рисунок 1 – Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве

В настоящее время отсутствует общая научная классификация твердых отходов промышленности, охватывающая все их многообразие по тем или иным принципам, что объясняется широтой их номенклатуры даже в рамках одного предприятия.

Существующие классификации многообразны.

Так, твердые отходы классифицируют по отраслям промышленности (отходы химической, металлургической, топливной и других отраслей) или их группам, по конкретным производствам (например, отходы сернокислотного, содового и других производств), по тоннажности, степени использования, ценностным показателям, воздействию на окружающую среду, способности к возгоранию, коррозионному воздействию на оборудование и т. п.

Многообразие видов твердых отходов, значительное различие состава даже одноименных отходов в значительной степени усложняют задачи их утилизации, вызывая в ряде конкретных случаев необходимость изыскания своеобразных путей их решения.

Тем не менее, для большинства основных видов крупнотоннажных твердых отходов в настоящее время разработаны и частично реализуются описанные ниже экономически целесообразные технологии их утилизации.

2 МЕХАНИЧЕСКАЯ, МЕХАНОТЕРМИЧЕСКАЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА

Утилизация твердых отходов в большинстве случаев приводит к необходимости либо их разделения на компоненты (в процессах очистки, обогащения, извлечения ценных составляющих) с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определенного вида, обеспечивающего саму возможность утилизации отходов ВМР.

2.1 Дробление

Интенсивность и эффективность большинства химических и биохимических процессов возрастает с уменьшением размеров кусков (зерен) перерабатываемых материалов. В этой связи технологическим операциям переработки твердых отходов обычно предшествуют операции уменьшения размеров их кусков.

Метод дробления используют для получения из крупных кусков продуктов крупностью преимущественно 5 мм. Дробление широко используют при переработке отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резиновых технических изделий, отходов древесины, некоторых пластмасс, строительных и других материалов. В качестве основных технологических показателей дробления рассматривают степень и энергоемкость дробления.

Степень дробления i выражает отношение размеров кусков подлежащего дроблению и кусков раздробленного материала:

i=Dmax /dmax =Dср /dср , (1)

где Dmax и dmax - диаметр максимального куска материала до и после дробления; Dср и dср – средний диаметр кусков исходного материала и продукта дробления.

Удельные затраты электроэнергии (в кВт·ч на 1 т перерабатываемого материала) определяют энергоемкость дробления E:

E=N/Q, (2)

где N– мощность, потребляемая двигателем дробилки, кВт; Q – производительность дробилки, т/ч.

Для дробления используют щековые, конусные, валковые и роторные дробилки различных типов. Для разделки очень крупных агломератов отходов применяют копровые механизмы, механические ножницы, дисковые пилы и т.д..

2.2 Измельчение

Метод измельчения используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью менее 5 мм.

Наиболее распространенными агрегатами измельчения являются стержневые, шаровые и ножевые мельницы. Измельчение некоторых типов отходных пластмасс и резиновых технических изделий проводят при низких температурах (криогенное измельчение). Мелющими телами в стержневых и шаровых мельницах являются размещаемые в их корпусах стальные стержни и стальные или чугунные шары. В мельницах ножевого типа измельчение идет в узком (0,1-0,5 мм) зазоре между закрепленными внутри статора неподвижными ножами и ножами, фиксированными на вращающемся роторе. Барабанные стержневые и шаровые мельницы используют как для сухого, так и для мокрого помола. Тип и размеры характеризуют приемом эвакуации продукта, внутренним диаметром D барабана без футеровки и рабочей длиной L. Различают короткие (L<D) и длинные (L>D) мельницы. Стержневые мельницы обычно применяют для грубого измельчения отходов. По сравнению с шаровыми мельницами они обеспечивают более равномерный по крупности продукт и меньшее количество шламов.

2.3 Классификация и сортировка

Процессы классификации и сортировки используют для разделения твердых отходов на фракции по крупности. Они включают методы грохочения (рассева) кусков (зерен) перерабатываемого материала и их разделение под действием гравитационно-инерционных и гравитационно-центробежных сил. Эти методы широко применяют в качестве самостоятельных и вспомогательных при непосредственной утилизации и переработке большинства твердых отходов. В тех случаях, когда классификация имеет самостоятельное значение, т.е. преследует цель получения той или иной фракции материала в качестве готового продукта, ее часто называют сортировкой.

Грохочение представляет собой процесс разделения на классы по крупности различных по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях. В качестве последних используют колосниковые решетки, штампованные решета, проволочные сетки и щелевидные сита, выполненные из различных металлов, резины, полимерных материалов и характеризующиеся ячейками (отверстиями) различных форм и размеров.

2.4 Окускование

Наряду с перечисленными выше методами уменьшения размеров кусковых материалов и их разделения на классы крупности в практике рекуперационной технологии твердых отходов большое распространение имеют методы, связанные с решением задач укрупнения мелкодисперсных частиц ВМР, имеющие как самостоятельное, так и вспомогательное значение и объединяющие различные приемы гранулирования, таблетирования, брикетирования и высокотемпературной агломерации.

Методы гранулирования охватывают большую группу процессов формирования агрегатов обычно шарообразной или (реже) цилиндрической формы из порошков, паст, расплавов или растворов перерабатываемых материалов. Гранулирование порошкообразных материалов окатыванием наиболее часто проводят в ротационных и вибрационных грануляторах.

Большое распространение на практике получили барабанные грануляторы. Они характеризуются большой производительностью, относительной простотой конструкции, надежностью в работе и сравнительно невысокими энергозатратами. Однако барабанные грануляторы не обеспечивают возможности получения гранулята узкого фракционного состава, контроля и управления соответствующими процессами.

Для получения гранулята, близкого по составу к монодисперсному, используют тарельчатые (дисковые) грануляторы окатывания, обеспечивающие возможность достаточно легкого управления процессом.

mirznanii.com

Крупномасштабная комплексная переработка твердых промышленных и бытовых отходов. (стр. 1 из 2)

Переводстатьисанглийскогоязыка "Large-Scale Complex Processing of Solid Carbonaceous Industrial and Domestic Wastes" .A.G.Melnichenko."Coke and chemistry" Number 5 2001.allerton press,inc.//New York

Проблема твердых промышленных и бытовых отходов- наиболее актуальная и сложноразрешимая современная проблема, потому что огромное и нарастающее количество отходов с различными свойствами складируются. Если эту проблему не решать в первом десятилетии 21 века последствия могут быть катастрофические.

Проблема очень критическая в Украине, особенно в очень населенном промышленном Донбассе. Так как промышленные и бытовые отходы не перерабатываются крупномасштабно, что привело к загрязнению плодородных земель под свалки (сегодня больше 30 тыс. гектаров из 170 тыс. по Украине), это приводит к постоянному загрязнению токсичными веществами воды и воздуха.

Комплекс научных и инженерных проблем, которые стоят перед разработчиками, по нашем мнению, весомым фактором, не дающим создать эффективную технику для переработки твердых отходов. Это связано во многом с нестабильностью сырьевой базы. Физико-механические свойства многих твердых промышленных и бытовых отходов и закономерности изменения их свойств пока мало изучены. Существующая информация не полная и не систематизирована. Создание техники для переработки такого сырья- объективно сложная задача. Не создано крупного завода для комплексной переработки промышленных и бытовых и бытовых отходов. И избирательно перерабатываются нейтральные либо малотоксичные отходы в ограниченном количестве, поэтому экологический эффект переработки не значителен.

Известные технологии сжигания или переработки твердых отходов ориентированы на конкретные отходы дорогие и несовершенные так как создают новые проблемы или не пригодны для Украины по причинам экономического, экологического и социального характера. Важно, что более половины всех видов твердых промышленных и бытовых отходов Донбасс являются углеродистыми и содержат органическую массу, которая представляет собой сырьё для химической переработки или энергоноситель. Зольные компоненты таких отходов можно использовать в производстве строительных материалов. Еще большее содержание органической составляющей имеют бытовые отходы. Однако только девятая часть от ресурсов промышленных и бытовых отходов используется, а бытовые отходы используются еще в меньшей мере.

Работники ДонНТУ разрабатывают направление с целью создания техники и технологии комплексной переработки твердых углеродистых отходов (ТУО) промышленного и бытового происхождения на базе термической деструкции и синтеза органического вещества отходов в наклонных термолизных печах (НТП) с получением полезных продуктов и энергии. Лабораторные исследования компаун-смесей твердых промышленных и бытовых отходов показали широкие возможности новой технологии для исходных составов сырья.

На основании обобщения мирового опыта в области переработки твердых углеродистых отходов, анализа состояния и значимости этой проблемы в Украине и других странах и результатов исследований, выполненных в ДонНТУ, в основу подхода к созданию данной технологии и техники положены концептуальные положения.

1. Технология базируется на термолизе органической части отходов. Это главная часть переработки, которая протекает герметичных поверхностях камерных НТП и является управляемым процессом термической деструкции исходного сырья с образованием твердого термолизного топлива и смеси летучих веществ в виде парогазовых и жидких углеродистых продуктов.

2. Комплексный характер переработки и компаундирование смесей отходов. Предлагается совместная переработка широкого спектра смесей углеродистых промышленных и бытовых отходов. Твердые и жидкие компоненты отходов в различных пропорциях в зависимости от физических свойств и химического состава смешивают на стадии подготовки сырья с целью получения исходных компаунд-смесей требуемого качества.

3. Крупномасштабность промышленных установок. Объемы накопления и генерирования промышленных и бытовых отходов настолько большие, что делают необходимым сооружение высокопроизводительных установок и вовлечение в сферу переработки инфраструктуры существующих промышленных производств, в основном коксохимические заводы

4. Управляемость и гибкость процессов. Этого достигают благодаря возможности совместного использования нескольких управляющих факторов: температурного режима термолиза, давления предварительного уплотнения сырья, цикличности загрузки, скорости продвижения рабочей массы в агрегатах и др. Оптимальное управление ведется на основе значения свойств сырья и потребностей в производимой продукции и энергии с использованием компьютерной техники, средств автоматизации при контролирующих функциях персонала.

5. Высокий уровень техногенной безопасности. В промышленный комплекс на стадии проектирования закладывают более высокий уровень требований к герметичности технологических агрегатов в сравнении с известными в промышленности, улавливание, полное обезвреживание и химическая переработка всех продуктов термолиза. При этом на основе главных положений концепции приняты проверенные технологические и конструктивные решения, которые создают предпосылки для высокой экологичности комплекса

6. Высокая степень использования энерго- химического потенциала отходов. Этого достигают созданием полного цикла глубокой переработки смесей отходов с получением полезной продукции и энергии, а именно: термолизного газа, жидких углеводородов, твердого топлива, электроэнергии и строительных материалов.

7. Экономическая эффективность. Использование дешевого органического сырья различного происхождения с получением полезной продукции, защита почвы, воды и воздуха от загрязнения, освобождение территорий от свалок, отвалов, шламонакопителей, отстойников, а также вовлечение инфраструктуры коксохимических заводов при оптимально небольших капитальных затратах делают разработку экономически выгодной.

8. Социальный эффект. Вовлечение кадров и основных фондов коксохимических предприятий, сокращающих в настоящее время производство, изготовление оборудования, машин, агрегатов и конструкций промышленного комплекса для переработки отходов на отечественных машиностроительных и огнеупорных заводах способствуют созданию рабочих мест.

Р и с. 1. Принципиальная схема термолизного энергоблока для переработки промбытотходов:

А - подача воздуха в топку; Б - дымовые газы на очистку; В -подача газа и воздуха на обогрев печи; Г- подача воды в котлоагрегат; Д— отвод пара к турбине; Е- отвод химических продуктов на переработку; / - система загрузки;2 - прессующе-проталкивающее устройство; 3 - термолизная печь; 4 - система обогрева печи; 5 - система отвода летучих веществ; 6- наклонный канал; 7 - топка; 8 - котлоагрегат; 9 - система золоудаления.

Технология переработки имеет такую последовательность основных операций:

1. Сортировка и классификация исходного сырья с извлечением крупных включений металлов, стекла и керамики;

2. Измельчение, дозирование и смешение компонентов;

3. Загрузка смеси твердых углеродистых отходов в агрегат и ее прессование;

4. Термолиз смеси твердых углеродистых отходов с получением твердого термолизного топлива и летучих химических продуктов,которые перерабатываются традиционными методами;

5. Сжигание твердого термолизного топлива с утилизацией тепла;

6. Подача зольных остатков в производство строительных материалов. CENTER>

Р и с. 2. Принципиальная схема материалопотоков в процессах сжигания А и при термолизной энергопереработке твердых промбытотходов Б

Загрузка смеси, ее прессование, термолиз и сжигание твердого топлива происходят в едином агрегате (рис.1). Процесс термолиза характеризуется высокой экологичностью, поскольку протекает в замкнутом пространстве герметичной камеры, непрерывностью, хорошей управляемостью; автоматизирован. НТП относительно просты, обеспечивают воздействие на сырье нескольких управляющих факторов и компонуются в батареи. Это создает предпосылки для их надежности, экономичности, хороших теплотехнических характеристик агрегатов и возможности использования проверенных в коксовом производстве прогрессивных решений.

Высокоэффективная переработка твердых углеродистых отходов новым методом осуществима при обеспечении однородности сырья и стабильности его основных физико-механических и технологических свойств. Этими свойствами в определенных пределах можно управлять посредством предварительной подготовки и механических, химических и термических воздействий, к которым относятся измельчение, усреднение, дозирование и перемешивание компонентов в определенных соотношениях, введение в состав необходимых количеств жидких связующих, твердых присадок, прессование загружаемого сырья с последующей регулируемой термообработкой. Многие преимущества нового метода в сравнении с традиционным сжиганием становятся очевидны даже при их общем анализе (рис.2).

Такая комплексная переработка отходов представляется не только наиболее экологически безопасным методом из всех известных, но и экономически выгодна. Срок окупаемости промышленного комплекса - до двух лет. Ряд технических решений проекта защищены патентами. Практическая реализация предполагается на площадках и с использованием инфраструктуры и кадрового потенциала некоторых коксохимических заводов Украины.

Изложенная концепция и технические идеи создают предпосылки для эффективного решения проблемы глобального значения — создания техники и технологии крупномасштабной комплексной переработки твердых промбытотходов с получением полезных химических продуктов, топлива, энергии, строительных материалов при обеспечении высокого уровня техногенной безопасности.

mirznanii.com