Печи (установки) для сжигания и утилизации вредных отходов и мусора. Сжигание предварительно не подготовленных отходов Сжигание бытовых отходов

Сжигание и пиролиз твердых бытовых отходов

Опыт показывает, что для крупных городов с населением более 0,5 млн. жителей целесообразнее всего использовать термические методы обезвреживания ТБО.

Термические методы переработки и утилизации ТБО можно подразделить на три способа:

-слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК);

-слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах;

-пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Несмотря на разнородность состава твердых бытовых отходов, их можно рассматривать как низкосортное топливо (тонна отходов дает при сжигании 1.000-1.200 ккал тепла). Термическая переработка ТБО не только их обезвреживает, но и позволяет получать тепловую и электрическую энергию, а также извлекать имеющийся в них черный металлолом. При сжигании отходов процесс можно полностью автоматизировать, следовательно, и резко сократить обслуживающий персонал, сведя его обязанности до чисто управленческих функций. Это особенно важно, если учесть, что персоналу приходится иметь дело с таким антисанитарным материалом, как ТБО.

Слоевое сжигание ТБО в котлоагрегатах . При данном способе обезвреживания сжигаются все поступающие на завод отходы без какой-либо предварительной подготовки или обработки. Метод слоевого сжигания исходных отходов наиболее распространен и изучен. Однако при сжигании выделяется большое количество загрязняющих веществ, поэтому все современные мусоросжигательные заводы оборудованы высокоэффективными устройствами для улавливания твердых и газообразных загрязняющих веществ, стоимость их достигает 30% кап. затрат на строительство МСЗ.

Первая мусоросжигательная установка общей производительностью 9 т/ч введена в эксплуатацию в Москве в 1972 году. Она предназначалась для сжигания остатков после компостирования на мусороперерабатывающем заводе. Мусоросжигательный цех находился в одном здании с остальными цехами завода, который в связи с несовершенством технологического процесса и получаемого компоста, а также из-за отсутствия потребителя на этот продукт в 1985 году был закрыт.

Первый отечественный мусоросжигательный завод был построен в Москве (спецзавод №2). Режим работы завода - круглосуточный, без выходных дней. Тепло, получаемое от сжигания отходов, используется в городской системе теплоснабжения.

В 1973 году предприятие «ЧКД-Дукла» (ЧСФР) приобрело у фирмы «Дойче - Бабкок» (ФРГ) лицензию на изготовление МСК с валковой колосниковой решеткой. По внешнеторговым связям котлы, выпускаемые этим предприятием, приобретены для ряда городов нашей страны.

В 1984 году введен в эксплуатацию в Москве самый крупный отечественный мусоросжигательный спец. завод № 3. Производительность каждого из четырех его агрегатов составляет 12,5т сжигаемых отходов в час. Отличительная особенность агрегата - дожигательный барабан, установленный за каскадом наклоннопереталкивающих колосниковых решеток.

Опыт эксплуатации отечественных заводов позволил выявить ряд недостатков, влияющих на надежность работы основного технологического оборудования и на состояние окружающей среды. Для устранения обнаруженных недостатков необходимо:

-обеспечить раздельный сбор золы и шлака;

-предусмотреть установку резервных транспортеров для удаления золошлаковых отходов;

-повысить степень извлечения лома черных металлов из шлака;

-обеспечить очистку извлеченного металлолома от золошлаковых загрязнений;

-предусмотреть дополнительное оборудование для пакетирования извлеченного лома черных металлов;

-разработать, изготовить и установить технологическую линию по подготовке шлака для вторичного использования;

-установить дробилку для крупногабаритных отходов.

Удешевление сжигания ТБО.

Снижение затрат на транспортировку отходов диктуют необходимость строительства двух мусоросжигательных заводов производительностью по 200 тыс. т отходов в год. Это наиболее рациональный вариант.

Следует рассмотреть возможность создания безотходного производства с использованием шлака и золы для дорожного строительства и стройиндустрии, обеспечив при этом извлечение остатков черного и цветного металлолома. Необходимо также предусмотреть в схеме завода двухступенчатую систему очистки выбросов, отвечающую самым жестким нормативам и требованиям. Аппараты очистки от летучей золы должны иметь эффективность не ниже 99%. Химическая очистка от газообразных загрязняющих веществ должна улавливать такие выбросы, как S02, NO2, HCI и HF. Конструкция котлоагрегата должна обеспечивать полное дожигание органических и полиароматических веществ, образующихся в процессе горения отходов.

Проблема полного уничтожения или частичной утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) - бытового мусора - актуальна, прежде всего, с точки зрения отрицательного воздействия на окружающую среду. Твердые бытовые отходы - это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также - "бесплатный" энергоноситель, так как бытовой мусор - возобновляемое углеродсодержащее энергетическое сырье для топливной энергетики.

Однако для любого города и населенного пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов всегда является в первую очередь проблемой экологической. Весьма важно, чтобы процессы утилизации бытовых отходов не нарушали экологическую безопасность города, нормальное функционирование городского хозяйства с точки зрения общественной санитарии и гигиены, а также условия жизни населения в целом.

Как известно, подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде "мусорных полигонов". Однако это самый неэффективный способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся высокой концентрацией углеродсодержащих материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками.

Например, в Москве ежегодно образуется 10 млн. т промышленных и бытовых отходов, которые вывозятся на специализированные свалки. Таких свалок в Подмосковье свыше 50, каждая площадью от 3 до 10 га. В целом в России под мусорные свалки отчуждено 0,8 млн. га земель, среди которых не только пустыри, овраги и карьеры, но и плодородные черноземы.

Зарубежный опыт показывает, что рациональная организация переработки ТБО дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя бетона. По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию , эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т. е. нефти и получения из нее мазута.

Кроме того, в развитых странах существует законодательное ограничение на содержание в 1 м3 выбрасываемого в атмосферу дымового газа не более 0,1х10-9 г двуокиси азота и фуранов при сжигании отходов. Эти ограничения диктуют необходимость поисков технологических путей обеззараживания ТБО с наименьшим отрицательным влиянием на окружающую среду, особенно мусорных свалок.

Следовательно, депонирование бытового мусора в открытых свалках крайне отрицательно влияет на окружающую среду и как следствие - на человека. В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов , а именно:

1. предварительная сортировка ;

2. санитарная земляная засыпка ;

3. сжигание ;

4. биотермическое компостирование ;

5. низкотемпературный пиролиз ;

6. высокотемпературный пиролиз.

Предварительная сортировка. Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО - одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

Санитарная земляная засыпка. Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза.

Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1-1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона , в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Однако центральным процессом этой зоны является образование метана. Постоянно поддерживающая здесь температура (30-40° С) становится оптимальной для развития метанообразующих бактерий.

Таким образом, свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных. Например, 1 га свалки в Подмосковье выделяет такое количество метана, как (2…4)х103 га дерново-подзолистой почвы.

Учитывая, что 1 т бытовых отходов выделяет не менее 100 м3 биогаза, можно определить потенциальные возможности свалок как энергетического источника. Использование биогаза возможно как минимум через 5-10 лет после создания свалки, а его рентабельность проявляется при объемах мусора более 1 млн. т.

В процессе сжигания биогаза происходит разрушение содержащихся в свалочных газах токсичных компонентов, обеспечивающее безопасные для окружающей среды выбросы.

Надо отметить, что грунтовые и поверхностные воды, протекающие через земляную засыпку, захватывают растворенные и суспензированные твердые вещества и продукты биологического разложения, поэтому растворы выщелачивания ТБО представлены богатой по вещественному составу ассоциацией химических элементов и соединений. Например, для них характерна величина (мг/л рН=6,0-6,5) и присутствуют карбонат: жесткий раствор (, щелочной раствор (); Ca (); Mg (64-410), Na (85-1700); K (28-1700); Fe (0,5-8,7); хлориды (96-2350); сульфаты (84-730); фосфаты (0,3 29); N: органического происхождения (2,4-465), аммонийного происхождения (0,22-480).

Можно предположить, что и в перспективе роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них с целью его полезного использования будет оставаться актуальным. Однако возможно и существенное сокращение мусорных свалок за счет максимально возможного вторичного использования бытовых отходов путем селективного сбора составляющих его компонентов - макулатуры, стекла, металлов и т. д.

Сжигание - это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в.

Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой - повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов.

Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора.

При сжигании ТБО получают 28-44% золы от сухой массы и газообразные продукты в виде двуокиси углерода, паров воды, различных примесей. Запыленность отходящих газов составляет 5-10 г/нм3 (25- 50 кг/т ТБО). Так как процесс горения отходов происходит при температуре 800-900°С, то в отходящих газах присутствуют органическое соединения - альдегиды, фенолы, хлорорганические соединения (диоксин, фуран), а также соединения тяжелых металлов.

Теплотворная способность бытовых отходов примерно соответствует бурому углю. В среднем теплотворная способность бытовых отходов колеблется от 1000 до 3000 ккал/кг. Выявлено также, что по теплотворной способности 10,5 г твердых бытовых отходов эквивалентны 1т нефти; по калорийности бытовые отходы уступают каменному углю всего в 2 раза; примерно 5т мусора выделяет при сгорании столько же тепла, сколько 2 т угля или 1 т жидкого топлива.

Сжигание можно разделить на два вида:

непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия; пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо.

В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция - 48-50%; Япония - 70%; Дания, Швейцария - 80%; Англия и США - 10%. В нашей стране сжиганию подвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве - около 10%.

Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов.

Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания.

В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Сюда же относится и способ сжигания мусора в псевдоожиженном слое. При этом достигается высокая полнота сгорания при минимуме вредных веществ.

По зарубежным данным, сжигание мусора целесообразно применять в городах с населением не менее 15 тыс. жителей при производительности печи около 100 т/сут. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии.

В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии в виде гранул и брикетов . Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения. Кроме того, при сжигании гранулированного топлива намного выше КПД котла.

Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разложимых веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород , сернистый газ, диоксин, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др.

Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Исследованиями США выявлено, что при прямом сжигании твердых бытовых отходов большая часть сурьмы, кобальта, ртути, никеля и некоторых других металлов поступает в отходящие газы из негорючих компонентов, т. е. удаление негорючей фракции из бытовых отходов понижает концентрацию в атмосфере этих металлов. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

Таким образом, можно констатировать, что главным направлением в сокращении выделения вредных веществ в окружающую среду является сортировка или раздельный сбор бытовых отходов.

В последнее время все более распространяется метод совместного сжигания твердых бытовых отходов и шламов сточных вод. Этим достигается отсутствие неприятного запаха, использование тепла от сжигания отходов для сушки осадков сточных вод.

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 суток 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:

1. отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования;

2. переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений - хлора, азота, фтора, а также шлака при расплавлении металлов, стекла, керамики;

3. 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;

4. 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 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.

Продукты деятельности людей в быту, транспорте, в областях промышленности и хозяйства, которые не находят применения непосредственно в местах их образования, или используются в качестве сырья в других сферах промышленности или в ходе переработки, носят название отходов. Ими могут быть остатки материалов, сырьевые отходы, остаточные полуфабрикаты, которые образуются в процессе выпуска продукции и утрачивают свои полезные физические качества (полностью или частично). В ходе переработки сырья, при добыче, обогащении полезных ископаемых также образуются продукты, которые считаются отходами производства, ибо это производство не занимается получением этих продуктов. Непригодные в дальнейшем применении по прямому назначению, списанные машины, различный инструментарий, бытовые изделия называются отходами потребления.

Возможное использование отходов определяет их как утилизируемые и не утилизируемые. В отношении утилизируемых отходов существуют всевозможные технологии их переработки, сопровождаемые вовлечением их в оборот хозяйства или промышленности. Для не утилизируемых отходов таких технологий на сегодня не существует. Классификатор промышленных отходов, расчет по гигиеническим значениям вещества или экспериментальный путь определяют принадлежность отходов к определенным группам.

Отходы всех групп и классов подразделяют на:

• отходы твердого типа,
• пастообразного вида,
• жидкостные,
• пылевидные (газообразные).

К отходам твердой группы можно отнести негодную тару (металлическую, деревянную, картонную, пластмассовую), обтирочные материалы, отработанные фильтроэлементы и фильтровальные материалы, обрезки полимерных труб, остатки кабельной продукции. К отходам пастообразной группы относятся шлам, смола, фильтровальные осадки и пироги с фильтров и отстойников после очистки емкостей от теплообменников. Жидкими отходами могут быть сточные воды, которые вследствие своей высокой токсичности не подлежат биологической очистке. Пылевидные (газообразные) отходы представляют собой выбросы с участков обезжиривания на металлургическом производстве, при окраске оборудования.

Принадлежность отходов к группе по химической устойчивости подразделяет их на взрывоопасные, самовозгорающиеся, разлагающиеся (с выделением при этом ядовитых газов), устойчивые. Далее отходы подразделяются на растворимые в воде отходы и отходы, которые не растворяются в воде. По своему происхождению отходы делятся на органические, неорганические отходы, а также смешанные. Отходы промышленности представляют собой зачастую химические отходы, являющиеся неоднородными, сложными смесями из поликомпонентов, которые обладают всевозможными физико-химическими свойствами и могут представлять опасность химического, токсического, коррозийного, биологического действия, а также опасность возгорания и взрывоопасность. Отходы можно классифицировать по различным признакам: по их химическим признакам, по их технологическому образованию, по их возможной переработке в дальнейшем и их дальнейшему использованию. В России химические отходы делятся на четыре класса опасности , с которыми связаны затраты на их переработку и захоронение:

1. отходы чрезвычайно опасного класса; сюда относятся отходы с содержанием ртути и её соединений, а также сулемы, хромовокислого и цианистого калия, сурьмы. Токсичность соединениям ртути придает вредное воздействие иона Hg2+. В организм человека и животных ртуть попадает не в виде ионов, а при соединении в крови с молекулами белка, образуя после таких соединений металлопротеиды. При отравлении выше названными веществами наступает нарушение функций центральной нервной системы, поражение почек вплоть до полного их отказа, что впоследствии приводит к смерти пострадавшего;
2. отходы высоко опасного класса; сюда относятся отходы с содержанием хлористой меди, щавелевокислой меди, трёхокиси сурьмы и соединений свинца. Токсичность их проявляется, как и любой процесс отравления, сопровождаясь анемией, язвой желудка, изменениями в печени и почках, кровоизлиянием во внутренних органах, смертью;
3. отходы умеренно опасного класса; сюда относятся отходы с содержанием оксидов свинца, хлоридов никеля, 4-хлористого углерода. При длительном воздействии на организм понижается число эритроцитов;
4. отходы малоопасные с содержание сульфатов магния, фосфатов, соединений цинка. Сюда относятся отходы, образующиеся в результате флотационного метода обогащения полезных ископаемых, где применяются амины. Попадая в организм, пыль фосфатов приводит к развитию пневмосклероза, сокращению бронхов и кровеносных сосудов. Контакт кожи человека с фосфатами может вызвать дерматиты, характеризуемые сыпью, жжением и зудом;
5. отходы не опасные и не токсичные.

Проблемы, связанные с защитой окружающей среды, занимают сегодня одно из первых мест среди актуально важных задач человечества. Выбросы от промышленных предприятий в атмосферу достигают сегодня таких размеров, что допуски по санитарным нормам в отношении уровня загрязнений оказываются превышенными в несколько раз. Тоннами поступают в биосферу отходы в твердом, пастообразном, жидком, газообразном виде, нанося тем самым неоценимый вред природе, подрывая её ресурсы. В связи с этим появилась необходимость разработать и внедрить новые современные и безопасные методы решения проблемы избавления биосферы от ее загрязнения производственными и потребительскими отходами. С целью выбора более рационального пути решения данной проблемы ведётся предварительный учет отходов и их оценка.

После сбора отходов производится их оценка. В зависимости от этого отходы перерабатываются, подвергаются утилизации или захоронению. Переработке подвергаются такие отходы, которые оказываются полезными в будущем.

Например, отработанные масла подвергают очистке от продуктов коррозии, износа, очищают их от взвешенных частиц, продуктов термического распада, вводя после этого присадки. Вследствие чего получают масла для повторного применения.

Отходы резино-технических изделий, как автомобильные шины, измельчают, затем отправляют на новое изготовление этой же продукции.

Ртутные лампы подвергают демеркуризации, получая при этом ртуть.

Отработанное ядерное горючее с атомных станций перерабатывается на радиохимических заводах. При такой переработке получают плутоний и уран, используя их в дальнейшем в ядерных реакторах.

Технологические методы переработки отходов и оборудование , применяемое для утилизации отходов предприятий промышленности, предусматривают разработку технологических процессов, предусматривающих:

• снижение степени химических загрязнений окружающей среды токсичными веществами при утилизации отходов;
• совершенствование оборудования для утилизации и переработки отходов, методов их переработки, способов очистки выбросов газа в атмосферу и очистки сточных вод.

Отходы, которые не подлежат переработке и использованию в дальнейшем как вторичное сырьё, которые нуждаются в сложной и эконолически не выгодной переработке, или которые имеются в избыточном количестве, которые не подлежат сжиганию, не поддаются нейтрализации, должны быть захоронены на полигонах. Целесообразно использовать для захоронения такого рода отходов специально создаваемые хранилища с последующим использованием промышленных отходов в будущем. При захоронении отходов промышленности можно использовать резервуары геологических формаций, как гранит, вулканические породы, базальты, соляные толщи, гипс, доломит, глина и т.д. Такие хранилища можно сооружать как самостоятельные хранилища, а можно их организовывать совместно с горнодобывающими производствами. При таком размещении отходов следует соблюдать определенные условия:

• водонепроницаемость пластов и наличие над ними и под ними водоносных толщ;
• исключение деформаций, возникающих при сдвиге под действием собственной массы, динамических нагрузок, вследствие землетрясения, наземных взрывах, способных сделать толщу водопроводящей;
• размещение хранилища рядом с населенным пунктом, места появления наводнений, прорывов дамб и плотин;
• имеющиеся способы и средства, с помощью которых можно будет быстро и надёжно "блокировать" выработки, через которые осуществляется подача отходов в выработанное пространство.

Для подземного захоронения отходов подходят различные глубины и зоны гидродинамики в литосфере, в связи с чем, хранилища подразделяются на неглубокие, среднеглубокие и глубокие. Подземные ёмкости можно создавать и нетрадиционными способами с помощью энергии камуфлетного взрыва и ядерного взрыва. Итак, хранилища токсичных отходов промышленности представляют собой сложную геотехническую систему с компонентами геологической среды, как массивы горных пород, подземные воды. Сюда относятся также инженерные сооружения наземно-подземного типа, как выработки, скважины и прочие виды коммуникаций.

Взрывоопасные отходы , которые после создания технологий для их переработки и использования могут быть ценны и полезны в будущем, целесообразно хранить в подземных хранилищах, к которым предъявляются повышенные требования к обеспечению безопасности и возможной флегматизации. С уничтожением взрывоопасных отходов связаны большие затрачиваемые средства на обеспечение безопасности при осуществлении процесса. Размещение хранилищ с взрывоопасными отходами подлежит общим защитным мероприятиям по хранению промышленных отходов. Удары механического типа, трения, воздействия высоких температур, электрическое искрообразование или блуждающие токи, химические взаимосвязи между компонентами, опасность близкого взрыва могут оказать воздействие на отходы и вызвать их возможный взрыв. Существует ряд отдельных требований, которые предъявляются к хранению данного рода отходов:

• размещение отходов взрывоопасного класса в тарах, чтобы предотвратить все виды выше названных воздействий;
• удалённое расположение от ЛЭП;
• прокладка качественной электропроводной линии для освещения подсобок;
• защита от химических взаимосвязей с другими компонентами, что достигается при низкой температуре хранения и флегматизации;
• осторожные методы транспортировки и погрузочно-разгрузочных операций со взрывоопасными отходами.

Наземные полигоны, предназначенные для хранения отходов промышленности, являются пунктами временного или промежуточного назначения на пути транспортировки отходов в хранилища. Размещение наземных полигонов в соответствии с правилами по их проектированию и созданию запрещено:

• рядом с залеганиями пресных подземных вод и их водоохранными зонами;
• рядом с расположенными залеганиями минеральных вод (лечебных и промышленных);
• вблизи охранных курортных зон;
• вблизи заповедников;
• среди селитебных и рекреационных областей населенных пунктов.

Токсичные промышленные отходы можно обезвредить термическими методами. На сегодняшнем этапе открывается много возможностей по сокращению количества не утилизируемых отходов. Их химический состав всегда сложный, поэтому их перерабатывать в полезные продукты пока довольно затруднительно, а также экономически нецелесообразно. Поэтому и используются термические методы обезвреживания промышленных отходов:

1. Жидкофазное окисление производственных отходов применяют для обезвреживания отходов в жидкой фазе и осадков в сточных водах. Данный метод состоит в окислении содержащихся в отходах органических и элементоорганических примесей сточных вод кислородом. Для осуществления метода необходимы определенные температурные значения 150 - 350 °С и давление от 2 до 28 МПа. Интенсивности жидкого окисления благоприятствует высокая концентрация кислорода, растворенного в воде, которая растет при высоком давлении. Параметры давления и температуры, количество примесей и самого кислорода, время действия процесса способствуют окислению органических веществ, при котором образуются органические кислоты (CH3COOH, HCOOH) или CO 2 , H 2 O и N 2 . При окислении в щелочной среде элементоорганических соединений образуются водные растворы веществ (хлоридов, бромидов, фосфатов, нитратов, оксидов металлов). Жидкофазное окисление требует незначительных энергетических затрат, если сравнивать с другими методами, однако является более дорогостоящим в сравнении с этими методами. К другим недостаткам данного метода относится высокая коррозионность при выполнении процесса: накипь образуется на поверхности нагрева. Некоторые вещества окисляются не полностью, сточные воды, имеющие высокую теплоту сгорания, невозможно окислить. Использование данного метода имеет смысл в процессе первичной переработки отходов.
2. Гетерогенный катализ находит применение при обезвреживании промышленных отходов в газообразных и жидких фазах. Имеют место 3 разновидности гетерогенного катализа отходов промышленности. Окисление термокаталитического типа применяется для обезвреживания отходов в виде газа, имеющих мало горючих примесей. На катализаторах отходы окисляются при температуре ниже, чем температура самовоспламенения у горючих составляющих газа. Характер примесей и характеристики активности катализаторов определяют температуру окисления (250 - 400 °С), процесс окисления происходит в установках различных габаритов. В термокатализаторах успешно подвергают окислению CO, H 2 , углеводороды (УВ), NH3, фенолы, альдегиды, пары смол, канцерогенные соединения. В процессе окисления образуются CO 2 , H 2 O, N 2 . Чтобы увеличить удельную катализируемую поверхность, используют пористые керамические пластины из окиси алюминия или оксидов других металлов, которые обладают каталитической активностью.

В случае большого количества пыли и паров воды не следует использовать катализаторы глубокого окисления промышленного типа, работающие при температуре макс. 600 - 800 °С.

Данный метод нельзя использовать также для переработки отходов с содержанием высококипящих и высокомолекулярных соединений. Вещества не полностью окисляются, а поверхность катализаторов забивается. Недостатком метода является и тот факт, что он не применим для отходов даже с небольшим количеством P, Pb, As, Hg, S, галогенов, которые разрушают катализаторы.

Восстановление термокаталитического типа находит применение для обезвреживания отходов в форме газа с содержанием NOX. Парофазное окисление каталитическим методом используется для того, чтобы перевести органические примеси сточных вод в фазу пар / газ с последующим окислением посредством кислорода.

Методы гетерогенного катализа лучше не использовать как самостоятельный метод обезвреживания отходов, лучше применять его как отдельный этап общего технологического цикла обезвреживания.

Сточные воды с содержанием неорганических веществ с нелетучими свойствами можно обезвредить, дополнив данный процесс огневым методом или другими методами обезвреживания промышленных отходов.

Следующий метод термического обезвреживания промышленных отходов - пиролиз . Существует два различных процесса пиролиза промышленных отходов: окислительный и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз является процессом термического распада отходов промышленности, при котором они частично сжигаются или непосредственно контактируют с продуктами сгорания топлива. Этот способ термического обезвреживания применяется для многих отходов, «неудобных» для сжигания или газификации. Это отходы вязкого или пастообразного состояния, влажные осадки, пластмассы, шламы с большим количеством золы, земля с большим количеством примеси мазута, масла и других соединений, отходы, которые сильно пылят.

Сухой пиролиз представляет собой также процесс термического разложения отходов, но без доступа кислорода. Вследствие данного процесса образуется пиролизный газ, имеющий высокую теплоту сгорания, продукт в жидком виде и углеродистый остаток в твердом состоянии. Данный способ термической обработки отходов высокоэффективно обезвреживает их и позволяет применять как топливо и химическое сырьё. Это способствует развитию малоотходных и безотходных технологий, рациональному применению природных ресурсов.

Различают низкотемпературный (450-550 °С), среднетемпературный (макс. 800 °С) и высокотемпературный пиролиз (900 °С- 1050 °С) в зависимости от температуры, при которой протекает процесс. Способ обработки отходов методом сухого пиролиза приобретает все большее распространение. Сегодня это чуть ли не самый перспективный способ утилизации твердых отходов органического содержания, для которого характерно выделение ценных компонентов из данных отходов.

Процесс пиролиза отходов осуществляется в реакторах, имеющих внешний и внутренний обогрев. Внешний тип обогрева применяют в реакторах, имеющих исполнение в виде вертикальных реторт, или в барабанных реакторах вращающегося типа. В реакторах пиролизные газы не разбавляются теплоносителями, сохраняя за счет этого высокую характеристику теплоты сгорания. Газ, получаемый в реакторе с внешним типом обогрева, содержит минимум пыли, ибо он не перемешивается с газовым теплоносителем, что является положительным моментом данного оборудования. Обычно теплоноситель пропускается через слой отходов с содержанием мелкодисперсных частиц.

В реакторах, имеющих внутренний обогрев (вертикальные шахтного типа, с псевдоожиженным слоем, барабанные вращающегося типа), в качестве теплоносителя применяют газы, но после их нагрева до 600—900 °С. Эти газы не вступают в химическую реакцию с отходами (инертные и горючие газы, без кислорода). Лучше всего, если при этом газ циркулирующий.

Недостатком данного оборудования считается то, что в реакторе, имеющем внутренний обогрев, в связи с применением газообразных теплоносителей увеличивается запыленность пиролизного газа. Однако, внутренний обогрев конвекцией делает процесс пиролиза интенсивным, позволяет уменьшить габариты реакторов в сравнении с реакторами, имеющими внешний обогрев.

Следует уделить несколько слов методу газификации , используемому для переработки отходов. Цель данного метода: получение горючего газа, смолы, шлака. Газификация представляет собой, как и выше описанные методы, термохимический процесс, осуществляемый при высоких температурах. При данном процессе органическая масса взаимодействует с газифицирующими агентами, превращая при этом органические продукты в горючие газы. Газифицирующие агенты - это воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода, их смеси.

Процесс газификации проходит в механизированных газогенераторах шахтного типа. При этом применяется дутьё: воздушное, паровоздушное и парокислородное. Преимущества газификации перед сжиганием состоят в следующем:

• использование образовавшихся горючих газов как топливо;
• использование образовавшихся смол в качестве топлива или химического сырья;
• снижаются уровни выбросов золы и сернистых соединений в воздух.

Недостатки газификации:

• при использовании воздушного и паровоздушного дутья образуется генераторный газ с низкой характеристикой теплоты сгорания, непригодный для транспортировки;
• невозможна переработка отходов крупных размеров пастообразного типа, перерабатываются только отходы дробленые и сыпучие с газопроницаемыми характеристиками.

При использовании парокислородной газификации образуется газ с хорошей характеристикой по теплоте сгорания, что дает возможность транспортировать его на большие расстояния.

Рассмотрим следующий метод термической обработки отходов промышленности. Это огневой метод, в основу которого заложено разложение и окисление токсичных компонентов в отходах при высоких температурах. При этом образуются почти нетоксичные или малотоксичные продукты, как дымовые газы, зола. Данный метод обеспечивает получение такой ценной продукции, как отбеливающая земля, активированный уголь, известь, сода и др. Химический состав промышленных отходов определяет содержание дымовых газов (SOХ, P, N 2 , H 2 SO4, HC1), соли щелочных и щелочноземельных элементов плюс инертные газы. Метод переработки огневого типа, применяемый для промышленных отходов (токсичных, химических), классифицируют следующим образом, что обусловлено типом отходов и способом их обезвреживания:

• простой способ заключается в сжигании отходов, которые могут сгореть самостоятельно; температура горения при этом методе составляет мин. 1200 - 1300° С. Недостаток метода заключается в том, что горючие отходы могут представлять ту или иную ценность при дальнейшем использовании в будущем;
• огневой метод окислительным способом представляет собой сложный процесс из нескольких физических и химических этапов обезвреживания негорючих отходов, используемый при обработке отходов твердого и пастообразного вида;
• огневой метод восстановительным способом представляет собой уничтожение токсичных отходов, при котором не образуются побочные продукты, которые можно дальше использовать как отдельное сырьё или самостоятельный товарный продукт. Образуемые в результате обработки совершенно безвредные продукты (дымовые газы, стерильные шлаки) сбрасываются в отвалы. Данный метод можно использовать при обработке твердых и газообразных выбросов, ТБО и др.;
• с помощью регенерация огневым способом из отходов извлекают какие-либо реагенты. Этим методом восстанавливают свойства отработанных реагентов или материалов. Положительными качествами данного метода считаются его природоохранные и ресурсосберегающие цели. Однако для осуществления этих целей необходимо определение оптимальных температур путем эксперимента, времени действия процесса, избыточное значение кислорода в камере горения, должна быть обеспечена равномерная загрузка отходов, топлива и кислорода. При несоблюдении названных условий в дымовых газах появляются нежелательные компоненты. При обезвреживании промышленных отходов чисто термическим методом или с применением катализаторов могут уничтожаться вещества с элементами органики, которые могли бы стать ценным сырьем для целевых продуктов, что является также негативным моментом.

Чтобы достичь хорошей степени разложения промышленных отходов, особенно галоидосодержащих, печь, предназначенная для сжигания продуктов, должна обеспечивать необходимое время их нахождения в зоне горения, хорошее перемешивание реагентов с кислородом при определенной температуре. Количество кислорода регулируется. Чтобы не образовывались галогены, а полностью переходили в галогеноводороды, необходимо избыточное количество воды и как можно меньше кислорода, чтобы образовывалось меньше сажи. Если в момент разложения хлорорганических продуктов снижается температура, то это приводит к образованию диоксинов, которые высокотоксичны и достаточно устойчивы. Это является также отрицательным моментом метода огневого сжигания. Это дало толчок на поиск новых технологий обезвреживания токсичных отходов.

Имеющее успех новое направление, основанное на применении низкотемпературной плазмы , используется при утилизации опасных отходов. С помощью плазмы хорошо обезвреживаются химические отходы (химической промышленности), включая галлоидосодержащие с элементами органических соединений, перерабатываются отходы твердого, пастообразного, жидкого, газообразного вида, органического и неорганического характера, слаборадиоактивного класса, БО, примеси канцерогенных веществ, при соблюдении жестких требований в отношении предельно-допустимых значений при выбросе в воздух, воду. Обезвреживание отходов плазменным методом может выполняться двумя путями:

• посредством ликвидации особо опасных высокой токсичности отходов плазмохимическим методом;
• переработка отходов плазмохимическим методом, чтобы получить товарный продукт.

Процесс деструкции углеводородов, способствующий образованию CO, CO 2 , H 2 , CH 4 , наиболее эффективно проходит при использовании плазменного метода. Плазменный нагрев углеводородов в твёрдом и жидком виде, не требующий расхода, способствует образованию газового полуфабриката (водорода с оксидом углерода). Данный синтез-газ имеет определенную ценность, его используют как пар для ТЭЦ и при изготовлении искусственного жидкого топлива, а расплав смеси шлаков не вреден для окружающей среды при его захоронении в недра. Разложения в плазмотроне вредных продуктов (полихлорбифенилов, метилбромидов, фенилртутьацетатов, хлор - и фторосодержащих пестицидов, полиароматических красителей) происходит почти полностью. В результате разложения образовываются CO 2 , H 2 O, HC1, HF, P 4 O 10 по следующим технологиям:

• процесс конверсии отходов в среде воздуха;
• в водной среде;
• в среде пар /воздух;
• процесс пиролиза отходов при малых концентрациях.

В зависимости от способа переработки отходов можно оптимизировать работу плазмотрона для отходов с разным химическим составом. Принцип работы плазмотрона и его конструкция довольно просты и состоят в следующем: сам процесс с применяемой технологией происходит в камере с двумя электродами: катодом и анодом. Они, как правило, изготавливаются из меди, иногда бывают полые. При определенном давлении в камеру загружаются отходы, кислород и топливо в заранее установленных объёмах. Добавляют водяной пар. Можно применять катализаторы. Давление и температура в камере постоянные. При использовании плазменного метода для переработки отходов в восстановительной среде получают ценную товарную продукцию:

• из жидких органических хлоросодержащих отходов получают ацетилен, этилен, HC1 и продукты на их основе;
• в плазмотроне с водородом при обработке органических хлоро- и фторосодержащих отходов получают газы с содержанием 95 - 98 % по массе HC1 и HF.

В целях удобства применяют брикетирование отходов в твердом виде и нагрев пастообразных отходов, чтобы перевести последние в жидкую фазу.

Для переработки горючих отходов радиоактивного типа (низкой и средней активности) была разработана технология, основанная на применении энергии плазменных струй воздуха. При этом вводится активированное углеводородное сырье в чистом виде или с содержанием галенидов. Данный способ способствует переводу опасных отходов в неактивную фазу с уменьшением их объема в несколько раз. Недостаток данного метода заключается в его энергоёмкости и сложности выполнения самого процесса. Поэтому его используют для переработки только тех отходов, переработка которых огневым методом обезвреживания не соблюдает экологические требования.

При сборе отходов их разделяют в зависимости от дальнейшего использования, методов их переработки, утилизации или захоронения. Это существенно упрощает и удешевляет их дальнейшую переработку, ибо значительно сокращаются расходы, затрачиваемые на их разделение. Переработка отходов является важнейшей стадией в обеспечении безопасности их жизнедеятельности, служит защите окружающей среды от загрязнения и сохранению природных ресурсов.

При выплавке металлов происходит образование металлургических шлаков , при образовании которых происходит взаимодействие руды, флюсов, топлива при высокой температуре. Состав этих шлаков определяется компонентами взаимодействующих материалов, их видами и спецификой металлургического процесса. Шлаки черной металлургии подразделяются на доменные, сталеплавильные, ферросплавные, ваграночные. Тип печей способствует получению мартеновских, конверторных или электроплавильных шлаков. Довольно распространенным методом переработки доменных шлаков считается грануляция, заключающаяся в резком охлаждении с помощью воды, пара или воздуха. Данному методу переработки подвергают, как правило, доменные шлаки, утилизация которых составляет около 60%. Основное применении доменные шлаки находят в цементной промышленности, где они служат добавками к сырью при производстве портландцементов. Там, кстати, наиболее распространено применение и остальных шлаков, медленно охлажденных. Сталеплавильные же шлаки утилизируются лишь на 30%.

Металлургические шлаки идут на приготовление по особой технологии шлакового щебня. Готовят его методом дробления шлаков из отвала, в котором шлак пролежал около 5 месяцев, став стабильным по составу. Щебень получается литой. Слив расплавленного шлака производится слоями до 500 мм толщиной. Шлаковый щебень применяется также в дорожном строительстве. А шлаковая вата широко используется как изоляционный материал.

Шлаки цветной металлургии отличаются своим разнообразием, они имеют значительно больший выход, по сравнению со шлаками черной металлургии. Их утилизация имеет сегодня ряд перспективных направлений, состоящих в их комплексной переработке: сначала извлекаются цветные и редкие металлы, а оставшийся силикатный остаток идет на изготовление строительных материалов по аналогии со шлаками черной металлургии. Используются шлаки и при вторичной переработке металлов, добавляя их для раскисления стали, экономя при этом дефицитный ферросилиций. Допускается их использование в качестве абразивного материала, которым очищают днища судов. Конвертерные шлаки часто применяют для обсыпки дамб, заменяя ими грунт. В целях доизвлечения железа из отходов используют метод обратной флотации хвостов, прямую флотацию руды, сухой метод магнитного сепарирования, магнитно-флотационный метод.

Кроме шлаков в металлургии образуется много различных видов пыли и шламов, они скапливаются и в отвалах, и шламосборниках. В этих отходах чего только не содержится: соединения свинца, магния, железа, серы и многих других элементов. Перед использованием шламы обезвоживаются (оставляя влажность до 9%), удаляют из них вредные примеси, добавляя их впоследствии к агломерационной шихте. Хранят их в качестве сформированных механическим или термическим способом с добавлением вяжущих средств кусков.

Следующий способ утилизации пыли с содержанием железа заключается в её включении в шихту при выпуске краски, цемента, красителей. При выпуске чугуна из доменной печи образуется графитовая пыль, представляющая собой чешуйки графита, которые выделяются из чугуна при его переливе. Потребность в графите очень сильно растет, он идет на изготовление электродов, тиглей, им присыпают формы перед отливкой, он служит добавкой при выпуске графито-коллоидных красок и т.д. Изготовление алмазов, металлокерамики, карандашей также не обходится без графита. Так что графитовая пыль с предприятий черной металлургии считается ценным вторичным сырьём. Сегодня графитовую пыль утилизируют в двух направлениях:

• предприятия с большим количеством пыли сами её измельчают, обогащают флотационным методом по обычной схеме, затем доводят химическим путем и используют у себя на предприятии;
• графитовая пыль обогащается на металлургических предприятиях с последующей переработкой концентрата на графитовых предприятиях.

Таким образом, и графитовая пыль, и шламы (золо- и серосодержащие) имеют и другое направление утилизации: их применяют в сельском хозяйстве как мелиорант для различных почв, как кислых, оподзоленных, например. Шламы нейтрализуют почвы с повышенной кислотностью.

Сточные воды трубопрокатного производства содержат окалину и масла различного рода. При очистке отделяется окалина, которая утилизируется как добавка к агломерационной шихте. В случае сильного замасливания окалины её обрабатывают сталеплавильным шлаком в жидкой фазе. Шлак, обогащенный окалиной, представляет в застывшем виде ценный металлургический продукт.

Для решения вопроса по утилизации шлаков и зол следует решить ряд технических вопросов по разработке предпосылок на их применение, агрегатов и технологий по их переработке, по изучению психологии потребителей вторичных минеральных продуктов.

Существующие сегодня на рынке технологии утилизации отходов были проанализированы и вывод сделан следующий:

Все технологии, предлагаемые сегодня на рынке, по утилизации / термической обработке промышленных отходов, основаны на методах пиролиза или их разновидностях, сжигании, требующем огромных затрат газа или дизеля (плазмы). Как сам пиролиз, так и множество его разновидностей, существуют уже свыше ста лет, но применяется в промышленности, или при обработке чистых продуктов (уголь, древесина, нефть), или используются пиролизные котлы с нагрузкой по циклам. В первом случае мы говорим о методе пиролиза, например, в нефтеперерабатывающей сфере промышленности, во втором речь идёт о чистой утилизации отходов. В обоих случаях мы говорим о недостатке пиролизного метода как о проблеме, связанной с образованиями смолистого нагара при наличии серы и прочих опасных элементов. Следствием этого являются частые остановки оборудования, поломки его, ускоренная коррозия металла и даже пожары. Безаварийный режим работы такого оборудования связан с частыми профилактиками, чистками котлов (а их должно быть не менее 3-х, так как режим работы идет циклами) и т.д.

Большую проблему на сегодня доставляет и газоочистительный пиролиз. В ходе этого процесса необходимо нейтрализовать высоко канцерогенную золу, которую собирает газоочистка. Плазменные утилизаторы не имеют этой проблемы, нагар не образуется, но плазму получить не так просто, её можно применять лишь при утилизации дорогостоящих материалов.

Сегодня для нейтрализации опасных отходов существует оборудование, основанное на использовании СВЧ-энергии, однако все имеющиеся на сегодня технологии осуществляются циклами, оно практически дезинфицирует отходы, а температура в камере не превышает 130ºC.

Сегодня все более новые разработки оборудования появляются на рынке, оборудование нового поколения, способное нейтрализовать, утилизировать различные виды отходов и материалов, с уникальнейшими микроволновыми системами газоочистки. Эти технологии, над которыми работают научно-исследовательские компании и институты Европы, основаны на воздействии микроволнового поля высокой концентрации на нейтрализуемые материалы или опасный газ.

С помощью двух новых технологий (МТО - микроволновая термическая обработка и МОГ - микроволновое окисление газов) нейтрализуют или утилизируют различные виды отходов, при этом микроволновое оборудование функционирует непрерывно, обеспечивая положительный энергетический баланс.

Микроволновые установки по праву называют "всеядными", ибо они способны утилизировать любые отходы: от биологических до ядохимикатов, включая и медицинские отходы. Система загрузки настраивается под утилизируемый материал индивидуально, в соответствии с заданием заказчика, параметрами эксплуатации и функциональными режимами оборудования. Инновационный метод работает на мгновенном разогреве отходов до 1000 °С с высокой концентрацией СВЧ - энергии и имеет множество положительных факторов:

• материалы нагреваются по всему объему;
• среда процесса контролируется: при отсутствии кислорода или при его дефиците (различных газов), или в избыточной среде);
• виды отходов определяют подачу в камеру оборудования воздуха или инертных газов;
• выбросы небольшого количества газов эффективно нейтрализуются (происходит дожигание в камере MOГ);
• на оборудовании можно осуществлять пиролиз органических веществ, при регулировании стабилизации пиролизных газов;
• можно осуществлять газификацию органических веществ (частичную или полную);
• сжигание отходов (частичное или полное).

Вопросы утилизации отходов промышленности волнуют ученых всего мира, так как на сегодня нет единого комплексного подхода к вопросам по переработке и по использовании вторичных изделий и промышленных отходов. Эта тема имеет большое значение также и в рамках щадящего отношения к окружающей среде. Тема утилизации отходов у нас в стране намечает целый ряд вопросов, решить которые просто необходимо и считается возможным только в совокупности, с привлечением специалистов разного профиля: технологов по производственной части процесса, медицинских работников, работников экологической службы и экономистов. Вопросы утилизации химических отходов постоянно волнуют ученых мира. Свидетельством этого считается появление множества новых устройств и методов, которые предназначены хоть немного изменить столь печальное положение в этой области в положительную сторону. Некоторые полагают, что самый простой выход в том, чтобы переправить отходы за пределы земли, все заводы по переработке должны быть перенесены в космос, а все новые заводы должны быть построены на орбите Земли, откуда все отходы промышленности сразу будут уходить на солнце. Но это всё дорогостоящие проекты будущего, и если они когда-то будут реализованы, то только для отходов, которые представляют настоящую опасность для человечества.

Описание

Печи (установки) для сжигания отходов и мусора — это компактно собранная технологическая линия для термической утилизации жидких, биологически опасных отходов, отходов в нефтехимической и химической промышленности, а также различное оборудование служащее для утилизации твердых промышленных отходов и мусора.

Целью утилизации отходов и мусора с помощью сжигания, является уменьшение объема и массы отходов и мусора.

Температура сжигания промышленных отходов и мусора: от 700 до 900°C.

Дожигание отводимых газов происходит при температуре до 1200°C, что обеспечивает полное разложение и сгорание сложных органических соединений.

Преимущества использования печей для сжигания и утилизации отходов и мусора:

• Полная утилизация отходов и мусора на месте их образования
• Отличный способ утилизации различных полимеров (полиэтилен, ПВХ, полистирол и др.)
• Решение проблемы утилизации отходов и мусора и улучшение экологии, полное соответствие требованиям промышленной безопасности
• Широкая номенклатура сжигаемых отходов и мусора
• Утилизация тепла, используемого на собственные нужды
• Высокоэффективная система газоочистки

Принцип работы печей (установок):

1. Предварительная подготовка перерабатываемого материала - смешивание с песком при помощи погрузчика до необходимой консистенции
2. Расчет количества необходимого тепла для утилизации исходного материала (задается физическими свойствами перерабатываемого материала, фактическая рабочая температура определяется в зависимости от текущих показателей).
3. Автоматическая горелка обеспечивает постоянный подогрев обрабатываемого продукта. Горелка - ключевое устройство печи, рабочие параметры горелки определяют основные технические показатели всей установки. Печь и горелка изолированы двойными уплотнительными пластинами из нержавеющей стали.
4. В печи происходит сгорание углеводородов. Принудительная вентиляция создается с помощью вентилятора, установленного на вращающейся печи.
5. Входное отверстие вторичной камеры устроено так, чтобы обеспечить турбулентное смешивание с воздухом сгорания и пламенем воспламеняющей горелки. Время нахождения газов во вторичной камере гарантирует полное сгорание всех углеводородов.
6. Вспомогательный нагнетающий вентилятор обеспечивает постоянную подачу воздуха, необходимого для обеспечения процесса горения. Количество воздуха контролируется датчиком кислорода непрерывного действия.

Комплектация (объем поставки) печей и установок для сжигания и утилизации отходов и мусора:

• ротационная печь с горелкой
• циклон (устройство пылеочистки)
• вторичная камера, получает углеводороды из вращающейся печи
• загрузочный бункер с виброситом
• двойной шнек
• ленточный транспортер
• подающий шнек печи
• разгрузочный транспортер печи
• транспортер циклона
• шнековый перемешивающий транспортер
• система управления

Сжигание отходов – старая традиция. Еще с древности люди отправляли в печь то, что не пригодилось для корма скота или удобрения земли. Жители Австрии, еще в начале XIX века приучились сжигать мусор, т.к им приходилось платить подать, размер которой был пропорционален объёму вывозимого мусора.

В большинстве европейских частных домов в XX веке, были установлены мусоросжигательные печи. Но, не смотря на эффективное сокращение отходов, способ оказался не безопасным – довольно часто происходили утечки вредных газов.

Англия начала первой сжигать мусор на предприятиях в 1870 году. Рабочие просто забрасывали его в печку, и выгребали оттуда пепел.

В 1893 году недалеко от Парижа, построили первый завод по сжиганию мусора, что вызвало неодобрение агрономов – зачем уничтожать органические отбросы, если их можно использовать с пользой, как удобрение. Сначала к их мнению прислушались, но в 1906 году органические отходы снова разрешили уничтожать, если на них не нашлось покупателя.

Поначалу к мусору добавляли традиционное топливо, например, уголь или мазут. Со временем оборудование было усовершенствованно. В 1930-м году появилась печь с грилем, которая значительно повысила эффективность (сгорало до 90% массы) и облегчила человеческий труд.

Из мусора может получиться топливо. Подобие низкосортного угля. Но только при условии удаления их него влажных органических отходов, железа, стекла.

Мусоросжигательному заводу, кроме всего прочего, понадобятся фильтры для очищения дыма перед его выпуском в атмосферу. Так как там содержатся вредоносные газы и частицы, называемые «золами уноса» (частицы размером от долей микрона до 0,14 мм). Необходимо так же отфильтровать летучие соединения тяжелых металлов, газообразной хлористоводородной кислоты.

Остающиеся после очищения твердые остатки (35–50 килограммов ядовитых веществ на тонну сжигаемых отходов) подвергаются химической стабилизации или прессуются, а затем отправляются в специализированные хранилища в качестве «отходов первого класса опасности».

При сжигании, так же остаются шлаки. Они могут пригодиться в сталеплавильном производстве, для получения алюминиевых проводов, после просева – для укладки подстилающего грунта при прокладке дорог, рассчитанных на небольшие нагрузки, например пешеходных и автостоянок. Правда использование таких шлаков, подвергается строгому регламенту, т.к они могут содержать ядовитые включения и остатки горючих веществ.

Технологию термической обработки и уничтожения отходов, используют, прежде всего, развитые страны. Например, Япония, Бельгия, Германия, Франция, Нидерланды, Швейцария, Швеция, Австрия, Дания. Количество заводов не возрастает, но увеличиваются их размеры.

Минусы технологии сжигания

• Выделаются вредные химические соединения и микрочастицы опасные для здоровья и окружающей среды, слишком мелкие для очистки фильтров.
• Печи требуют постоянной нагрузки, так что велика вероятность сожжения сырья, которое можно было бы переработать.

Совет ЕЭС в своё время, выпустил десяток директив регулирующих обращение с отходами, в том числе: пределы выбросов в атмосферу вредных веществ, наличие разрешений у предприятий, условия деятельности, контроль и измерение показателей веществ.

Директива от 15 июля 1975 г. «Об отходах» предусматривает, что отходы должны устраняться без ущерба для здоровья людей и без ущерба для окружающей среды. Директива от июня 1989 года, касалась именно загрязнения воздуха от сжигания мусора.

В 2000 году, Европейский союз выпустил еще более строгий регламент «О сжигании отходов». Статья 6, мало чем отличается от условий деятельности утилизирующих предприятий, описанных в директиве от 1989 года:

Газов выделяемые при сжигании, должны нагреваться не менее 2ух секунд, при температуре не менее 850 °C. Если сжигаются опасные отходы с содержанием более чем 1% галогенных органических соединений (например, хлорина), температура должна быть 1100 °C минимум. Если температура упадет, автоматически должны включиться горелки.

При превышении пределов выбросов ни при каких обстоятельствах нельзя продолжать сжигать отходы более, чем четыре часа беспрерывной работы. В течении года их должно набираться не больше 60 часов.

С этим более новым предписанием заводам пришлось считаться, и обзаводиться новым оборудованием по очистке дыма, стоимость которого составляет до двух третей всех затрат.

В ст. 6 (пункт 1) прописана необходимость 2-х секундного нагревания дыма при температуре 850 °C, для разрушения диоксинов и фуранов - всего около 20 соединений разной степени токсичности. Так же уцелевшие диоксины поглощаются активированным углем либо разлагаются при посредстве катализаторов. Несмотря на меры предосторожности, отравления скота, людей и окружающей среды всё-таки происходят. Так, в Савойе, отравление диоксинами, содержавшимися в дымах мусоросжигательного завода, привело в 2001 году к забою 7000 голов скота.

Взрыв на химическом заводе швейцарской фармацевтической компании Хоффман-Ля Рош в Севезо (Италия) в 1976 году.

После взрыва на химическом предприятии в городе Севезо в Италии, облако с высокой концентрацией диоксина, распространилось на территории 16 квадратных километров и вызвало массовое отравление людей и домашних животных. На самом деле выбросы диоксинов на заводе относятся к контролируемым (за исключением аварийных ситуаций). Более мощными источниками, являются горящие свалки, костры, в которых сжигают мусор и растительные отходы, в том числе и на садовых участках. Температура их горения относительно низкая - до 600°С. При таком режиме образуется в десятки раз больше диоксинов и фуранов, чем на мусоросжигательных заводах, где используется высокотемпературный процесс (около 1000°С). Если технология соблюдается, объём вредных выбросов будет приближен к прописанным Европейским нормам.

Во Франции в 2007 году, было построено предприятие «Иссеана» отапливающее 79 000 жилищ и производящее электричество для 50 000 квартир. Прислушавшись к мнению экологов, администрация намеренно понизила нормы выработки, чтобы побудить обитателей Иль-де-Франса сократить объемы отбросов, прибегая к более полной предварительной сортировке ради увеличения объемов вторично используемого сырья. Тому же способствует и сортировочный цех.

Мусоросжигательные заводы, были переименованы в «предприятия для использования отходов в качестве энергетического сырья». Просто уничтожать мусор сжиганием неэффективно и невыгодно, необходимо предварительно сортировать мусор и вторично использовать. А остатки сжечь с использованием получаемого тепла. На уровне правительства, в Германии, в Нидерландах, в Скандинавских странах, решили сократить объём отбросов при помощи сортировки, обработки и вторичного использования.

Завод по сжиганию мусора – это предприятие, которое в своей работе использует принцип термического разложения. В печах для сжигания отходов производится сжигание ТБО под воздействием очень высоких температур.

Уничтожение мусора на таких заводах помогает уменьшить объем складируемых , что способствует уменьшению количества площадей, занятых мусорными свалками. Огромное количество бытовых отходов и проблема их размещения на сегодняшний день стоит достаточно остро, одним из способов решения её является строительство и ввод в эксплуатацию мусоросжигательных заводов. Уничтожения мусора на данных заводах имеет ещё плюсы. Например, энергия, полученная при сгорании отходов, может использоваться, как энергия для теплоснабжения и электроснабжения. На сегодняшний день все способы переработки мусора на таких заводах являются безопасными для экологии, но только при условии использования новейших методов газоочистки, так как при сгорании мусора выделяется огромное количество дыма и вредных веществ.

Так какие же технологии переработки мусора сегодня используются на мусоросжигательных заводах:

1. Слоевое сжигание отходов в печи происходит с помощью подачи раскаленных потоков воздуха на мусор находящийся на колосниковой решетке. Слоевое сжигание также делится разновидности. Данный способ утилизации бытового мусора подразумевает под собой хорошую систему газоочистки, которая позволит очистить большие объемы выделяемого при сгорании газа от вредных веществ.

2. Технология кипящего слоя - отходы делят на гомогенные фракции, которые в установках для сжигания отходов сгорают с использованием абсорбента, имеющего высокую тепло проводимость, например, песок. При данном способе уничтожения мусора совокупное количество вредных веществ в выделяемом газе значительно меньше.

3. Пиролиз и газификация - бытовые отходы нагревают при высоком давлении и при полном отсутствии кислорода, в результате воздействия температур образуются жидкости и газы. Выделенный газ можно использовать как источник энергии. Этот способ на сегодняшний день является считается самым безопасным для экологии.

Сегодня в России ведут свою деятельность всего 7 мусоросжигательных заводов, из них 4 находится на территории Москвы и Московской области. Первый завод по сжиганию мусора был построен в Москве в 1975 году (Спецзавод №2). В неизменном виде он просуществовал до 1995 года, когда был закрыт для замены технического оборудования, в связи с изменением норм по сжиганию твердых бытовых отходов и качеству очистки выделяемых газов, которым ранее действующее оборудование и используемые технологии уже не соответствовали. В 2000 году Мусоросжигательный завод № 2 возобновил свою работу с уже полностью обновленным оборудованием. Новые линии по переработке отходов и современная система газоочистки при наличии автоматизированной системы мониторинга делают утилизацию мусора безопасной для окружающей среды. На сегодняшний день этот мусоросжигательный завод соответствует как Российским, так и Европейским нормам по количеству попадающих в атмосферу вредных веществ.

Нередко на наших загородных участках накапливается большой объем мусора. Часто на них остаются отходы от строительно-ремонтных работ. И уж тем более без мусора растительного происхождения на даче не обойтись.

Это могут быть листья, сухая трава, ботва выкопанных корнеплодов, ветки от обрезанных кустарников и деревьев. Не стоит забывать и о бытовых отходах.

Утилизация всего этого своими руками является насущной проблемой владельцев загородных участков.

Как можно избавиться от мусора

Решить проблему можно по-разному. И сразу следует сказать о том, что не стоит выбрасывать мусор в близлежащий овраг, ров или лес, превращая природный ландшафт в помойку.

Обратите внимание!
За организацию стихийных свалок законами РФ предусмотрена административная, а в некоторых случаях и уголовная ответственность.
Помимо этого — соседство с помойкой никому из нас не будет приятно.

Вывоз отходов

На сегодняшний день самое простое решение — организовать вывоз мусора с дачного участка.

1. Существует много специальных коммунальных организаций, а также частных компаний, которые на коммерческой основе занимаются утилизацией всех видов отходов.
2. Чтобы заказать услугу и вывезти мусор с дачи, достаточно найти в интернете сайт соответствующей компании либо откликнуться на ее объявление в газете.
3. Заключив с организацией договор, вы решите проблему мусора наиболее простым и радикальным образом.

Однако, если по каким-то причинам (например, вас не устроит цена вопроса) наладить такую утилизацию отходов не представляется возможным, придется искать иные практичные и цивилизованные способы.

Компостирование органики

Значительную часть мусора: остатки пищи, ветки, опавшую листву, скошенную траву, выполотые сорняки, целлюлозу (бумага, картон) и прочую органику, можно применить для приготовления компоста.

Обратите внимание!
Это один из лучших методов утилизации растительного и пищевого мусора.
Так вы не только избавитесь от немалой толики отходов, но и приготовите прекрасное удобрение.

1. Для изготовления компоста следует сделать специальный ящик.
2. Чтобы не заводились мошки и мухи, необходимо отходы плотно укрыть скошенной травой либо засыпать опилками.
3. Можно оснастить ящик для компоста и крышкой.
4. Благодаря этому методу утилизации мусора, оставшиеся отходы отнимут меньше полезной площади, а хранить их будет проще.

Как правильно сжигать отходы

Не стоит разжигать костер — это опасно и не эффективно.

Сжигание является еще одним легко доступным, проверенным веками и простым методом избавления от дачного мусора.

Грамотный порядок действий

1. Чтобы избавиться от садово-огородных отходов, не следует разводить открытый огонь – это неэффективно и опасно. Помимо всего прочего, костер нанесет вред плодородности почвы под ним.
2. Лучше всего использовать специальный очаг. Для его сооружения подойдет металлическая бочка. Ее нужно поставить на максимальном расстоянии от дачных построек, деревьев и кустов.
3. Подобную печь удобно контролировать. По мере необходимости, ее можно за несколько секунд потушить.
4. Еще одно достоинство подобного очага – его мобильность. Когда процесс сжигания мусора будет завершен, бочку можно спрятать в сарай, чтоб она не портила внешний вид ваших владений.

Конструкция садовой печки

Чтобы сделать печь для мусора на дачу, вам нужна будет любая старая бочка из металла с толстыми стенками. можно эксплуатировать несколько лет, тогда как тонкостенная печь прогорит за один сезон.

Конструкцию очага можно выбрать из двух вариантов.

1. Первый из них – это бочка с оставленным дном.
2. В нем следует просверлить отверстия, необходимые для поступления воздуха.
3. В стенках бочки также надо проделать дырочки, на половину их высоты.
4. Далее конструкция ставится на кирпичи. Так меж землей и дном очага будет промежуток для притока воздуха.

Если вами осуществляется аренда дизель генератора для дачи, то у вас остаются бочки из-под топлива.

Одну из них можно использовать для второго варианта печи.

1. В данном случае днище у бочки убирается. Его можно обрезать болгаркой, если ее нет, то применить зубило. В итоге у вас получится просторный цилиндр.
2. На следующем этапе нужно вырыть ямку длиной около 100 и шириной 20/30 см. На нее и ставится бочка без дна.
3. Инструкция по разжиганию данной печи такова. В ямке разводится огонь, на него ставится цилиндр, после этого загружается мусор. Канавка будет выполнять функцию воздуховода, который обеспечит скорейшее прогорание отходов.

Обратите внимание!
Зола, которая остается после сжигания органики, является прекрасным удобрением.
Вы сможете использовать ее в саду или огороде.
Пластик и прочую синтетику сжигать на даче не следует.
Продукты их горения токсичны и могут нанести вред человеку, животным и растениям.