Утилизация отходов

       Надо  отметить, что технология ТБО развивалась  в период, когда не были еще ужесточены нормы выброса газовой составляющей. Однако сейчас стоимость газоочистки  на мусоросжигательных заводах резко  возросла. Все мусоросжигательные предприятия  являются убыточными. В этой связи  разрабатываются такие способы переработки бытовых отходов, которые позволили бы утилизировать и вторично использовать ценные компоненты, содержащиеся в них.

       Биотермическое  компостирование. Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан  на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике.

       Биотермическое  компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке  бытовых отходов и является составной  частью технологической цепи этих заводов.

       Однако  современные технологии компостирования  не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

       Способ  утилизации бытовых отходов пиролизом  известен достаточно мало, особенно в  нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом  обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом  химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс, условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный пиролиз (свыше 900° С).

       Низкотемпературный  пиролиз это процесс, при котором  размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов:

• пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха;
• пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760°С;
• пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа;
• пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850°С и др.

       Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов.

       Преимущество  пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмасса, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений.

       Установки или заводы по переработке твердых  бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах.

       Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период "нефтяного бума". С этого  времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов  энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

       Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное как, газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов:

• отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования;
• переработка, подготовленных отходов в газофикаторс для получения синтез-газа и побочных химических соединений – хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики;
• очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов;
• сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии.

       При переработке, например, древесной стружки  синтез-газ содержит (в %): влагу – 33,0; окись углерода – 24,2; водород – 19,0; метан – 3,0; двуокись углерода – 10,3; азот – 43,4, а также 35-45 г/нм дегтя.

       Из 1т твердых отходов, состоящих  из 73% ТБО, 7% резиновых отходов (в основном автомобильные шины) и 20% каменного угля получают 40 кг смолы, используемой в котельной, и 1500-2000 м3 влажного газа. Объемная доля компонентов сухого газа следующая (в %): водород – 20, метан – 2, окись углерода – 20, двуокись углерода – 8, кислород – 1, азот – 50. Низшая теплота сгорания 5,4-6,3 МДж/м3. Шлака получается 200 кг/т.

       Научно-производственной фирмой "Термоэкология" акционерного общества "ВНИИЭТО" предложена комбинированная  технология переработки шлаковых и зольных отвалов ТЭЦ с добавлением части ТБО. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка-пиролиз-сжигание электрошлаковая обработка. В качестве основного агрегата предполагается использовать рудно-термическую электропечь в герметичном варианте, в которой будут расплавляться подаваемые шлак и зола, выжигаться из них углеродные остатки, а металлические включения осаживаться. Электропечь должна иметь раздельный выпуск металла, который в дальнейшем перерабатывается, и шлака, из которого предполагается изготовлять строительные блоки или гранулировать с последующим использованием в строительной индустрии.

       Параллельно в электропечь будет подаваться ТБО, где они газифицируются под действием высокой температуры расплавленного шлака. Количество воздуха, подаваемого в расплавленный шлак, должно быть достаточным для окисления углеродного сырья и ТБО. Разработаны технологические установки производительностью от 2,5 до 250 тыс. т/год при мощности печи от 250 до 16000 кВ А.

       Стоимость плазменного пиролиза смешанных  отходов (ТБО и другие твердые  отходы) близка к стоимости метода сжигания ТБО и составляет 70-100 долларов за 1 т без учета продажи пиролизных газов и остеклованных твердых  отходов.

       Научно-производственным предприятием "Сибэкотерм" (г. Новосибирск) разработана экологически чистая технология высокотемпературной (плазменной) переработки ТБО. Технологическая схема этого производства не предъявляет жестких требований к влажности исходного сырья – бытовых отходов в процессе предварительной подготовки, морфологическому и химическому составам и агрегатному состоянию. Конструкция аппаратуры и технологическое обеспечение позволяет получить вторичную энергию в виде горячей воды или перегретого водяного пара с подачей их потребителю, а также вторичной продукции в виде керамической плитки или гранулированного шлака и металла. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из "бросового" сырья – бытового мусора.

       При работе этого модуля может быть получено 3-5 т/ч синтез-газа с теплотворной способностью 10-13 МДж/нм3 в зависимости  от состава ТБО. При сжигании такого количества, газа, будет получена тепловая мощность 10-12 МВт. Этого количества достаточно для производства 10-15 т  пара в час или 100 м3/час горячей  воды температурой 95°С.

       Таким образом, высокотемпературный пиролиз  является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения, как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки и т. д. 

2. Система природосберегающих требований на проектирование полигона ТБО

       Создание  полигона захоронения ТБО, как и  любого объекта строительства, осуществляют в непрерывном инвестиционном процессе с момента возникновения замысла до сдачи объекта в эксплуатацию.

       Предпроектные и проектные работы ведут согласно нормативным документам: «Порядок разработки, согласования, утверждения и состав обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений» (СНиП 11-101-95); «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений» (СНиП 11-01-95).

       В инвестиционном процессе проектная  подготовка строительства с учетом действующего российского законодательства и зарубежной практики, как правило, состоит из трех основных этапов.

       Первый  этап – определение цели инвестирования, вид и объемы приема отходов на объекте строительства, морфологический состав и свойства отходов, срок эксплуатации, расчетный объем полигона и его требуемая площадь, перспективные участки строительства с учетом экономических и экологических требований. На основе необходимых исследований и проработок об источниках финансирования, условиях и средствах реализации поставленной цели с использованием максимально возможной информационной базы данных заказчиком проводится оценка возможностей инвестирования и достижения технико-экономических показателей.

       С учетом принятых на данном этапе решений  заказчик представляет, в установленном порядке, ходатайство (декларацию) о намерениях.

       После получения положительного решения  местного органа исполнительной власти заказчик приступает к разработке обоснований инвестиций в строительство.

       Второй  этап – разработка обоснований инвестиций в строительство на основании полученной информации, требований государственных органов и заинтересованных организаций в объеме достаточном для принятия заказчиком решения о целесообразности дальнейшего инвестирования, получения от соответствующего органа исполнительной власти предварительного согласования места размещения объекта (акта выбора участка) и разрешения на разработку проектной документации.

       Третий  этап – разработка, согласование, экспертиза и утверждение проектной документации, получение на ее основе решения об изъятии земельного участка под строительство.

       Выбор участка под строительство  полигона

       Выбор перспективных участков для строительства  полигонов производят на стадии составления схем районных планировок и генеральных планов городов и их зеленых зон, схем санитарной очистки населенных пунктов от твердых бытовых отходов (ТБО). Число и площадь полигонов зависит от численности жителей населяемых мест, обслуживаемых полигонами, площади и конфигурации населенных пунктов, дальности транспортировки отходов.

       Полигоны  размещают за пределами населенных пунктов с соблюдением  размера санитарно-защитной зоны, устанавливаемой, в соответствии со СанПиН 2.1.7.722-98, не менее 500 м до жилой застройки.