Технологии переработки отходов – Технологии переработки отходов и мусора

Содержание

Технологии переработки отходов и мусора

С каждым годом проблема накопления мусора приобретает острый характер. Сегодня она представляет большую угрозу природе и человеку. Связано это с появлением новых промышленных предприятий и с увеличением объемов их продукции. По статистике ежегодно количество твердых отходов потребления и производства увеличивается в среднем на 10–15%.

Еще несколько десятилетий назад мусор просто вывозился на полигоны и оставался лежать нетронутым. Однако ситуация кардинально изменилась в лучшую сторону. Ученые вплотную занялись решением экологических проблем и разработали специальные технологии переработки отходов. Эти инновации позволяют снизить затраты на утилизацию мусора и даже извлекать экономическую выгоду от оставшегося сырья. В итоге переработанные материалы получают новую жизнь. Они могут повторно использоваться в разных сферах человеческой деятельности, например, в строительстве или в сельском хозяйстве.

Целевая установка

Поскольку технологии переработки отходов являются способом сохранения природных ресурсов, во многих странах разрабатываются и субсидируются специальные программы по возвращении отходов в цикл производства.

Для успешной их реализации власти часто привлекают обычных граждан, которые могут помочь в сборе бытового мусора. Вторичная переработка отходов необходима по нескольким причинам:

  • она позволяет сохранить ограниченные природные богатства и дает время и возможность для их восполнения;
  • использованные продукты являются сильнейшим источником загрязнения экосистемы;
  • вторичные и третичные материалы более дешевые и доступные, по сравнению с природными источниками.

Последующая переработка отходов, или рециклинг, связана с техногенезом. Она идеально подходит для полиграфического, строительного и органического мусора, а также для резины, полимерных изделий, стекла и батареек.

Прибыль и затраты

Каждая технология по переработке отходов рассматривается сквозь призму капитальных вложений.

Такой подход предполагает разделение вторичного сырья на виды:

  • Высококачественные продукты, например, металлолом или стекло. Они не содержат примесей, поэтому для их переработки не нужны колоссальные суммы затрат.
  • Материалы среднего качества требуют применения специальных технологий и капитала, сопоставимого с прибылью от реализации переработанной продукции. К этой группе относятся текстильные изделия и макулатура.
  • Трудно перерабатываемые отходы – полиэтилен, битое стекло и остатки полимеров. В процессе их переработки извлекаются ценные вещества, а это требует определенных затрат.
  • К опасным вторичным отходам применяются особые способы обезвреживания и технологии. Это дорогостоящий бизнес с экономической точки зрения.

Технология переработки твердых отходов

Разные варианты

Для каждого вида сырья существует своя технология переработки:

  • Сортировка отходов на мелкие фракции предшествует утилизации мусора и вторичному использованию. Этот процесс может проводиться вручную или на специальных машинах. Израсходованные материалы уменьшаются в размерах, так как их составляющие компоненты измельчаются и просеиваются.
  • Одним из самых распространенных методов является сжигание. Оно позволяет получать дополнительные продукты, необходимые для производства электроэнергии и теплоснабжения. Огневой способ в 10 раз уменьшает количество использованных отходов. Поскольку инновации направлены на возобновление ресурсов, правительство многих цивилизованных стран поощряет их внедрение, отказываясь от обычного сжигания мусора. Ученые признали, что этот способ требует больших затрат и неблагоприятно влияет на здоровье человека. В процессе горения в атмосферу выделяются токсичные вещества, способные спровоцировать сердечно-сосудистые болезни и заболевания дыхательных органов. Поэтому переработка отходов методом сжигания должна проводиться на специальных установках или на мусоросжигающих заводах с учетом всех правил и требований. Мусоросжигательные заводы, в зависимости от типа печей, используют разные технологии по переработке отходов, например, слоевое сжигание, метод кипящего слоя, пиролиз, газификацию.
  • Технология компостирования применяется в сельском хозяйстве и в животноводстве. Она основана на естественных реакциях. Микроорганизмы, обитающие в земле и в органических отходах, перерабатывают исходный материал. В результате образуется новый продукт – компост, который можно использовать как удобрение. Компостирование – это полезный способ переработки отходов, так как он удерживает влагу, насыщает почву полезными веществами и улучшает ее состояние. Со временем он усовершенствовался: на практике для ускорения процесса разложения стали использовать подогреваемые герметичные установки.
  • Земляная засыпка отходов жизнедеятельности животных предполагает получение биогаза для дальнейшего его использования в качестве органического топлива. Этот процесс осуществляется на специальных полигонах. Переработка происходит в толще земли, где создаются идеальные условия для размножения микроскопических бактерий. Туда встраивается промышленная установка с вентиляционными трубами, газовыми коллекторами, котлами и плотно закрывающимися емкостями. Разложение биомассы происходит поэтапно и за определенный период.

В ногу со временем

Не так давно появились новые технологии дальнейшего использования промышленного и бытового мусора. Они позволяют извлекать экономическую выгоду, поэтому привлекают к себе внимание бизнесменов и общественных деятелей.

Термический способ состоит в том, что твердый бытовой мусор сжигается, освобождается от органических соединений и обезвреживается для последующей утилизации и захоронения.

В результате исходный материал значительно уменьшается в объеме, и некоторые виды сырья можно использовать вторично. Термический метод подходит для переработки медицинских отходов, так как уничтожает болезнетворные бактерии и микроорганизмы.

Плазменная переработка – это уникальная и перспективная технология переработки мусора.

Процесс осуществляется при очень высоких температурах плавления, в результате чего получается газ, необходимый для выработки электро- и тепловой энергии. Этот метод экологически чистый. Он позволяет достигнуть хороших результатов.

«3R» технология приобрела право на жизнь в 2000 году. К ее реализации привлекаются специалисты разных областей с использованием новейшего оборудования – пиролизной установки.

Инновационный метод предполагает поэтапное выполнение производственных задач. Сначала отходы, подлежащие рециклингу, анализируются и классифицируются. Затем ведутся расчеты их окупаемости и эффективности использования.

На следующем этапе собранный материал автоматически сортируется, измельчается и очищается. Это сложный технологический процесс, которому можно подвергнуть любой вид мусора.

Ученые доказали, что из 100 кг отходов производится 96 кг готового высококачественного сырья. «3R» технология была опробована немецкими инженерами. Сегодня они готовы делиться наработками со специалистами из других стран.

Взгляд в будущее

Используемые современные технологии утилизации отходов позволяют одновременно решать задачи, направленные на ликвидацию и переработку мусора, сбережение природных ресурсов и получение дополнительных источников энергии.

Наука не стоит на месте. Ученые и экологи сообща решают экологические проблемы мирового уровня. Сегодня во многих лабораториях они исследуют новые методы рециклинга и обезвреживания отходов с использованием усовершенствованного оборудования.

Кто знает, может быть, совсем скоро к традиционному списку добавятся инновации, а человечество получит от этого наибольшую выгоду.

Видео по теме: Безотходная переработка мусора

promzn.ru

Утилизация и переработка отходов. Технологии, способы, методы переработки отходов. Переработка твердых бытовых отходов :: BusinessMan.ru

Современный мир не стоит на месте. Каждый год увеличиваются объёмы производства, продолжается рост населения и расширение городов. Вместе с этим назрела проблема утилизации мусора. На земле специальные свалки для отходов жизнедеятельности присутствуют в ограниченном количестве. При этом поступающие на них объёмы превышают их вместимость, поэтому мусорные горы увеличиваются с каждым днём. Необработанные кучи отходов негативно влияют на экологическое состояние планеты. Именно поэтому возникла потребность в создании качественных мусороперерабатывающих заводов. На этих объектах необходимо применять только современные методы переработки отходов и их утилизации. Стоит отметить, что генерируемый человечеством мусор относится к различным группам опасности. Чтобы переработка отходов была эффективной, для каждого отдельного вида необходимо подобрать свой метод утилизации. Но прежде требуется их рассортировка.

Отходы бытовые

К этому числу относятся остатки продукции, связанные с жизнедеятельностью людей. Это могут быть пластиковые, бумажные, пищевые и другие подобные отходы, которые были выброшены из учреждений и домов населения. Мусор, от которого мы привыкли избавляться, встречается на каждом шагу. Многим отбросам приписывается пятая и четвёртая степень опасности.

Переработка бытовых отходов из пластика не должна обходиться без механического воздействия, т. е. измельчения. Далее, их в обязательном порядке обрабатывают химическими растворами. Нередко после такой процедуры изготавливаются новые полимерные вещества, которые используются вторично для создания новой продукции. Такие бытовые отходы, как бумага или пищевой мусор можно подвергнуть компостированию и последующему перегниванию. Впоследствии полученный состав подойдёт для применения в сельскохозяйственном деле.

Биологический тлен

Биологическими видами в природе являются человек и животные. Эти две группы также генерируют большой объём отходов. Много подобного сора приходит от ветеринарных клиник, санитарно-гигиенических организаций, учреждений общественного питания и подобным предприятий. Переработка отходов биологического характера сводится к их сжиганию. Вещества жидкой консистенции перевозят на специальном транспорте. Сжигание также применяют по отношению к отходам органического происхождения.

Промышленные отходы

Этот вид отходов образуется в результате функционирования производства и технологической деятельности. Сюда относится весь строительный мусор. Он появляется в процессе монтажных, облицовочных, отделочных и других работ. Например, к этой категории мусора относятся лакокрасочные остатки, теплоизоляционные вещества, древесина и другой производственный «хлам». Переработка промышленных отходов нередко заключается в сжигании. Деревянные остатки подходят для получения определённого количества энергии.

Радиоактивный мусор

К таким отходам относятся растворы и газы, которые не подходят для использования. В первую очередь – это биологические материалы и объекты, содержащие радиоактивные компоненты в большом количестве (выше допустимой нормы). Степень опасности зависит от уровня радиации в таких отбросах. Подобный мусор утилизируют путём захоронения, некоторый просто сжигают. Подобный способ переработки относится и к следующей группе остатков деятельности.

Медицинские отходы

В этом списке находятся все вещества, которые производят медицинские учреждения. Примерно 80% отходов – простой бытовой мусор. Он неопасный. Зато оставшиеся 20% способны так или иначе причинить ущерб здоровью. В России утилизация и переработка отходов радиоактивного и медицинского характера имеет множество запретов и условностей. Также в стране тщательно прописаны необходимые условия обращения с этой группой мусора, способы их захоронения или сжигания. Были созданы специальные могильники для жидких и твёрдых радиоактивных компонентов. Если необходимо избавиться от медицинского мусора, его складывают в особые пакеты и поджигают. Но этот метод, к сожалению, также небезопасен, особенно если препараты относятся к первой или второй группе опасности.

Разделение на классы

Все отходы делятся в зависимости от своего агрегатного состояния. Так, они бывают твёрдыми, жидкими или газообразными. Кроме того, весь мусор классифицируется по степени опасности. Всего есть четыре класса. Мусор, относящийся к первой степени опасности, несёт наиболее сильную угрозу планете и живым организмам, в том числе человеку. Эти отходы способны испортить экологическую систему, что повлечёт за собой катастрофу. К ним относятся следующие вещества: ртуть, полоний, соли свинца, плутоний и т. д.

Ко второму классу относятся остатки, способные вызвать экологический сбой, который не сможет восстановиться в течение продолжительного периода (около 30 лет). Это хлор, различные фосфаты, мышьяк, селен и другие вещества. К третьей группе опасности принадлежат те отходы, после воздействия которых система сможет восстановиться за десять лет. Но только в том случае, если мусор больше не будет оказывать влияние на заражённый объект. Среди них выделяют хром, цинк, этиловый спирт и так далее.

Малоопасным отходам – сульфатам, хлоридам и симазину – присвоен четвёртый класс. Но это не значит, что они практически не влияют на человека и экосистему. При устранении источника организм или природа смогут восстановиться только через три года. Существует мусор пятого класса. Это означает, что отходы совершенно безопасны для экологии.

Важность переработки мусора

Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов:

  1. Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов).
  2. Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.
  3. В некоторых случаях предметы, выполнившие своё предназначение, оказываются источником веществ. При этом они более дешёвые, чем природные материалы.

Подробней об утилизации

Утилизация – это изменение отходных материалов до полного исчезновения или видоизменения структуры, чтобы не было возможности использовать их повторно. Но это слово может носить и другой смысл. Например, часто оно употребляется в переносном значении.

Сегодня большое количество отходов применяется повторно в разных целях. Весь мусор, который сегодня утилизируют, делится на две основные группы:

  1. Твёрдые бытовые отходы (стекло, бумага, пластик, пищевые отходы).
  2. Производственные отходы (биологические, медицинские, радиоактивные, строительные отбросы, а также мусор транспортного комплекса).

Провести утилизацию можно одним из нескольких способов, которые также поделены на группы. Например, к основным методам относят термическую обработку, компостирование, являющееся естественным методом разложения, и захоронение мусора на специальных полигонах. Некоторые эти способы переработки отходов позволяют получить вторичное сырьё.

Вторичные материалы

Обычно все отходы, которые остаются после производства и деятельности человека, именуют «вторсырьем». Но это представление не совсем верное. Дело в том, что не все отбросы целесообразно использовать вторично или отправлять на другие нужды. Есть и такая группа мусора, которая применяется вторично только лишь в качестве источника энергии (после специальной обработки), поэтому также не причисляется к вторичному сырью. Те вещества, что после переработки выдают энергию, именуются «вторичным энергетическим сырьём».

К этой группе можно отнести только те материалы, которые после определённого воздействия могут стать пригодными в народном хозяйстве. Наглядным примером является жестяная банка из-под консервов. Она уже не может использоваться для хранения пищевых продуктов, но после переплавки из неё изготавливают новую ёмкость для пищи или другие металлические предметы. Становится очевидным: вторичным сырьём называются предметы, которые после использования по прямому назначению являются ресурсами, что пригодятся для дальнейшего применения. Чтобы получить новое изделие или сырьё, необходима переработка мусора. Сегодня для этого используется несколько способов, которые описаны ниже.

Естественная переработка

Ещё в XX веке в большинстве случаев переработка бытовых отходов проводилась путём компостирования. В специально вырытые котлованы сбрасывался мусор, в частности органический, и присыпался землёй. Со временем отходы разлагались, сгнивали и использовались в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Но сравнительно недавно такой метод был немного модифицирован. Учёные разработали герметичные установки для подогрева компостированного мусора. Органические остатки в этом случае начинают быстрей разлагаться, отчего образуется метан, который является биогазом. Именно его начали использовать для создания биотоплива.

Появились специализированные компании, которые строят мобильные станции для переработки отходов. Их применяют в маленьких посёлках или в фермерском хозяйстве. Было подсчитано, что подобные станции крупного размера, предназначенные для городов, содержать невыгодно. Чтобы получить разлагающийся продукт, нужно достаточно много времени, а образовавшиеся удобрения всё равно остаются неиспользованными, и их также нужно как-то утилизировать. Помимо этого, есть другие отбросы, которые некуда девать, поэтому они будут накапливаться. Например, это пластик, строительные остатки, полиэтилен и прочее. А создать специализированный завод, где проводилась бы переработка твёрдых бытовых отходов, для властей экономически невыгодно.

Термическая утилизация

Под термической переработкой подразумевается сжигание твёрдого бытового мусора. Процесс применяется для сокращения количества органических веществ и их обезвреживания. Далее, полученные остатки подвергаются захоронению или утилизации. После горения мусор значительно сокращается в объёме, все бактерии истребляются, а полученная энергия способна генерировать электроэнергию или обогревать воду для отопительной системы. Подобные заводы обычно устраивают неподалёку от крупных городских свалок, чтобы переработка твёрдых отходов проходила конвейером. Там же неподалёку находятся полигоны, предназначенные для захоронения переработанных остатков.

Можно отметить, что сжигание отходов делится на прямое и пиролизное. При первом способе можно получить лишь тепловую энергию. Одновременно пиролизное сжигание создаёт возможность добыть жидкостное и газовое топливо. Но независимо от способа термической утилизации, в атмосферу во время горения выделяются губительные вещества. Это вредит нашей экологии. Некоторые устанавливают фильтры. Их цель – задерживать твёрдые летучие вещества. Но как показывает практика, даже они не способны остановить загрязнение.

Если говорить о технологии переработки отходов медицинского характера, в России уже установлено несколько специальных печей. Они оборудованы приборами газоочистки. Кроме этого, в стране появились микроволновая, паротепловая обработки и автоклавирование. Всё это является альтернативными методами сжигания медицинского и другого подходящего мусора. Остатки, содержащие ртуть, обрабатываются особым термохимическим или гидрометаллургическим способами.

Плазменная утилизация

Этот метод на данный момент является наиболее современным способом утилизации. Его действие проходит в два этапа:

  1. Отходы измельчаются и сдавливаются под прессом. Если есть необходимость, мусор просушивается, чтобы добиться гранулированной структуры.
  2. Полученные вещества отправляются в реактор. Там плазменный поток передаёт им столько энергии, чтобы они приобрели газообразное состояние.

Избежать возгорания получается при помощи специального окислителя. Полученный газ по составу схож с обычным природным, но он содержит меньше энергии. Готовый продукт закупоривают в ёмкости и отправляют для последующего использования. Такой газ подходит для турбин, котлов, дизель-генераторов.

Подобная переработка отходов производства и бытового мусора уже некоторое время применяется в Канаде и США. В этих странах остатки жизнедеятельности человека эффективно утилизируются, а конечный продукт используется на благо в качестве топлива. На западе уже готовятся внедрить эту технологию в ещё большем масштабе. Но поскольку подобное оборудование достаточно дорогостоящее, его не могут приобрести страны СНГ.

Возможно ли решить проблему утилизации отходов?

Конечно, чтобы переработка твёрдых отходов и опасного для здоровья мусора проходила на высшем уровне, требуется немало финансовых вложений. Также в этом должны быть заинтересованы политические круги. Но на данный момент нам приходится обходиться устаревшей техникой для утилизации. По мнению властей, существующие заводы справляются с проблемой, поэтому нет надобности их реконструировать и переоборудовать. Толчком к этому может послужить лишь экологическая катастрофа.

Хотя проблема имеет обширные масштабы, всё же решить или сократить её размеры возможно. Ситуация требует комплексного подхода со стороны общества и властей. Хорошо, если каждый подумает о том, что может предпринять лично он. Самое простое, что может сделать человек, это начать сортировать тот мусор, который генерирует он. Ведь тот, кто выбрасывает отходы, знает, где у него пластик, бумага, стекло или пищевые продукты. Если в привычку войдёт сортировать остатки жизнедеятельности, то такой мусор станет проще и быстрей перерабатывать.

Человеку необходимо регулярно напоминать о важности правильной утилизации отходов, их сортировке и бережном отношении к природным ресурсам, которыми владеет он. Если же власти не будут принимать меры, проводить мотивирующие кампании, простого энтузиазма окажется недостаточно. Поэтому проблема утилизации мусора так и останется в нашей стране на «первобытном» уровне.

businessman.ru

Основные методы переработки отходов

Комплекс технических и технологических решений, сопровождающих процессы обращения с отходами с момента их образования и до захоронения неутилизируемых компонентов, является  основой управления в системе обращения с отходами.

Основными методами переработки отходов являются:

        компостирование,

        биоразложение,

        сжигание.

Эти методы особенно эффективны при переработке ТБО.

1. Компостирование. 

Компостирование считается формой переработки, нацеленной на сырую органическую отходную массу. Компостирование – это биологический метод обезвреживания ТБО. Иногда его называют биотермическим методом.

Сущность процесса заключается в следующем: разнообразные, в основном теплолюбивые микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его саморазогревание до 600С. При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные микроорганизмы. Разложение твердых органических загрязнений в бытовых отходах продолжается до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу.

Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ. При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые.

Стоимость методов компостирования растет с применением специализированной техники и может достигать значительных величин.

Схема работы мусороперерабатывающего завода следующая. Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

        прием и предварительная подготовка мусора;

        собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;

        обработка  компоста.

Переработка мусора должна обязательно сочетаться с выдачей продукции, безопасной и в эпидемиологическом отношении.

Обезвреживание отходов обеспечивается в первую очередь высокой температурой аэробной ферментации. В ходе биотермического процесса происходит гибель большей части патогенных микроорганизмов.

Однако, компост, получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО на мусороперерабатывающих заводах, не должен быть использован в сельском и лесном хозяйства, т.к. содержит примеси тяжелых металлов, которые через травы, ягоды, овощи или молоко могут причинить вред здоровью человека.

По этой же причине целесообразно несистематическое применение таких компостов в городских скверах и парках.

Недостатком компостирования являетсянеобходимость складирования и обезвреживания некомпостируемой части мусора, объем которой составляет значительную часть от общего количества мусора.

 2. Биоразложение органических отходов 

Общепризнанно, что биологические методы разложения органических загрязнений считаются наиболее экологически приемлемыми и экономически эффективными.

Технология процесса биоразложения отходов различна. Например: в биопрудах – жидкие отходы, в биореакторах – жидкие, пастообразные, твердые, в биофильтрах — газообразные. Существуют и другие модификации биотехнологии.

Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией  большого количества образующегося избыточного ила (до 1–1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный килограмм органических веществ).

Исключить указанные недостатки помогает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбраживания. При этом не требуется затрат энергии на аэрацию, что играет большую роль в условиях энергетического кризиса, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное органическое топливо – метан.

В перечень веществ, биоразлагаемых анаэробным способом, входят органические соединения различных классов: спирты; альдегиды; кислоты алифатического и ароматического рядов.

Последовательное многоступенчатое разрушение молекул органических веществ возможно благодаря уникальным  способностям определенных групп микроорганизмов осуществлять катаболический процесс– расщепление сложных молекул до простых и существовать за счет энергии разрушения сложных молекул, не имея доступа ни к кислороду, ни к другим, предпочтительным в энергетическом отношении акцепторам электронов (нитрат, сульфат, сера и др.). Микроорганизмы используют для этой  цели углерод органических веществ. Следовательно, в процессе восстановительного расщепления сложные органические молекулы разрушаются до метана и углекислого газа.

Нет уверенности в том, что биотехнология является надежным и безопасным  способом  обеспечения  экологической  чистоты.  Поэтому при обсуждении перспектив эффективного использования биотехнологии для обезвреживания различных отходов, в том числе особо опасных, всегда необходим контроль степени микробного загрязнения объектов окружающей среды и очищенных  субстратов.

3. Сжигание отходов 

Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений. Наиболее распространенными элементами являются углерод, на долю которого приходится около 30% (по массе) и водород 4% (по массе), входящие в состав органических соединений. Теплотворная способность отходов во многом определяется именно этими элементами. В промышленно развитых европейских регионах теплотворная способность ТБО составляет 1900–2400 ккал/кг, а в ряде случаев достигает 3300 ккал/кг и прогнозируется дальнейший рост теплотворной способности отходов, что окажет влияние на конструктивные особенности элементов термического оборудования.

Сжигание ТБО, как правило, является окислительным процессом. Поэтому и в камере сжигания превалируют окислительные реакции.  Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО2 и Н2О.

При сжигании необходимо учитывать, что в ТБО присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью, высокой летучестью и содержанием, такие как например различные соединения галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути).

Можно отметить два основных пути образования диоксинов и фуранов при термической переработке ТБО:

        первичное образование в процессе сжигания ТБО при температуре 300–600ºС;

        вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов, содержащих HCl, соединения меди (и железа) и углеродсодержащие частицы при температуре 250–450ºС (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов –700ºС, нижний температурный предел образования диоксинов –250–350ºС.

Для того, чтобы при сжигании на стадии газоочистки обеспечить снижение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм (0,1 нг/м3) должны быть реализованы так называемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух секунд»  – геометрия  печи должна обеспечить продолжительность  пребывания газов не менее 2 сек. в зоне печи с температурой не менее 850ºС (при концентрации кислорода не менее 6%).

Стремление к достижению при сжигании максимально высоких температур и созданию каких-либо дополнительных зон дожигания не решает полностью проблему снижения концентрации диоксинов в отходящих газах, так как не учитывает способности диоксинов в новому синтезу при снижении температуры.

Высокие температуры приводят к увеличению выхода летучих компонентов и росту выбросов опасных металлов.

Теоретически возможны два способа подавления образования диоксинов:

        связывание образующегося при сжигании ТБО HCl  с помощью соды, извести или гидроксида калия;

        перевод в неактивную форму ионов меди и железа, например, связывание меди в комплексы с помощью аминов.

 В зависимости от температуры процесса, все методы термической переработки ТБО, нашедшие промышленное применение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы:

        процессы при температурах ниже температуры плавления шлака;

        процессы при температурах выше температуры плавления шлака.

Термические процессы, осуществляемые при температурах менее 1300ºС, применяют наиболее часто. Наибольшее распространение получили процессыслоевого сжиганияисжигание в кипящем слое, требующие принудительного перемешивания и перемещения материала. В настоящее время в стадии разработки находится весьма перспективный процесс сжигания – газификации отходов в плотном слое, реализуемый без принудительного перемешивания и перемещения материала.

Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных решетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся барабанных печах.

3.1.  Слоевое сжигание.

Сжигание на колосниковых решетках.

Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, которая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отходы и дутьевой воздух в качестве окислителя органических веществ.

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой подачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют малый угол наклона (6–12,5º) и переталкивают материал в сторону выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-переталкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обычно 21–25º) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращается к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.

Сжигание на валковых решетках.

Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. При использовании топок с валковыми решетками, заимствованными из практики сжигания угля, материал перемещается с помощью вращающихся валков (барабанов).

Опыт эксплуатации  заводов, на которых реализовано слоевое сжигание ТБО в топках с валковыми решетками, позволил выявить целый ряд недостатков:

        неудовлетворительная работа и отрицательное экологическое влияние вследствие плохой стабилизации процесса сжигания;

        часто не достигается оптимальная температура;

        большой выход недожога;

        плохое качество шлака;

        значительная потеря черных металлов;

        эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла;

        сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и др.

Механическое внедрение европейского оборудования, предназначенного для прямого сжигания неподготовленных городских отходов в России недопустимо, так как в городах РФ практически отсутствует сбор отходов.

Сжигание в барабанных печах.

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют редко. Чаще всего эти печи используют для сжигания специальных, в том числе и больничных, отходов, а также жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием.

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо. Шлак и зола выгружаются с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются до температуры 400ºС а затем происходит газификация и сжигание, обычно при температуре 900–1000ºС.

В практике мусоросжигания барабанные  печи ранее часто использовали в качестве дожигательных барабанов после колосниковых решеток.

Практика применения барабанных печей в качестве дожигательных барабанов  на  мусоросжигательных  заводах  считается устаревшей и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.

 3.2. Сжигание в кипящем слое.

Сжигание в кипящем слое  осуществляется за счет создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» за счет превращения слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии.

Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками. Кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ограничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность. В ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое, особенно в циркулирующем кипящем слое, оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое составляет от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания 850–920ºС.

В связи с тем , что температура сжигания ТБО в кипящем слое на 50–100ºС ниже по сравнению со слоевым сжиганием, заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO с отходящими газами.

Роль  теплоносителя  в системах кипящего слоя обычно выполняет тонкозернистый песок, поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до температуры 750–800ºС начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются.

В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода дополнительного топлива для поддержания режима горения.

3.3. Сжигание при температурах выше температуры плавления шлака.

Основными недостатками  традиционных методов термической переработки ТБО являются  большой объем отходящих газов (5000–6000 м3 на 1 т отходов) и образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или менее 10% по объему). Кроме  того, шлаки имеют повышенное содержание тяжелых металлов и по этой причине находят  лишь  ограниченное применение, в основном, в качестве пересыпного материала на свалках.

Для получения расплава шлака непосредственно в процессе термической переработки ТБО необходимо обеспечить температуру в аппарате выше температуры плавления шлаков (около 1300ºС). Это, как правило, требует либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена  части дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечивает снижение количества отходящих газов.

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350–1400ºС предложены металлургические печи Ванюкова. Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава, который образуется из загружаемых в печь золошлаковых отходов ТЭЦ.

Механический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не может быть осуществлен из-за:

        того, что КПД печи Ванюкова из-за высокой температуры отводимых газов (1400–1600ºС) очень низок;

        того, что в переработку поступает преимущественно органическое сырье, т.к. ТБО на 70–80% состоят из органических компонентов. При нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, а органические в газообразную,

        отсутствия широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО, что не позволяет отработать: узлы загрузки и разгрузки; автоматизацию процесса с учетом колебаний состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; автогенность процесса применительно к термообработке  отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью. Следует заметить, что колебания состава ТБО несопоставимы с колебаниями состава порошкообразных концентратов, направляемых для плавки в печи Ванюкова. Тщательное усреднение колебаний состава концентратов позволяет добиться колебаний в пределах 0,5%, в то время как исходные ТБО усреднению практически не поддаются;

        высокой стоимость процесса и оборудования.

Таким образом, наиболее целесообразно использовать  сжигание при температурах выше температуры плавления шлака для переработки не исходных ТБО, а для обезвреживания шлаков или их обогащенных фракций, образовавшихся в термических процессах переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака. Выход шлаков в этих процессах составляет 10–25% от исходных ТБО, что резко снижает потребную производительность печей и позволяет периодически вовлекать шлак в переработку.

 

studfiles.net

Новые технологии переработки отходов производства в современном мире



Выявлены проблемы, с которыми сталкиваются российские предприятия при переработке отходов производства. Представлен обзор некоторых современных технологий по переработке производственных отходов. Установлено, что технологии переработки отходов производства постоянно развиваются и совершенствуются. Сделан вывод, что многие предприятия стали рассматривать производственные отходы в качестве источников ценных вторичных ресурсов.

Ключевые слова: отходы производства, переработка, экологические проблемы, новейшие технологии, инновационные разработки.

Глобальные системы производства и потребления по-прежнему имеют значительные последствия для окружающей среды и здоровья населения. Большинство используемых природных ресурсов возвращаются в окружающую среду в виде отходов, которые в большинстве случаев являются токсичными. Россия сталкивается с серьёзными экологическими проблемами, связанными с образованием отходов и неадекватным сбором, транспортировкой, обработкой и уничтожением промышленных отходов. Современные системы в нашей стране не могут справиться с объёмами отходов, образующихся в результате деятельности промышленных объектов, и это сказывается на окружающей среде и общественном здравоохранении.

О масштабах заявленной проблемы в очередной раз велась речь в рамках пятого межрегионального круглого стола по координации взаимодействия федеральных органов власти, органов власти субъектов Российской Федерации и бизнеса в области обращения с отходами, который имел место 17 марта 2017 года в Москве.

Общая величина накопленных и учтённых отходов производства и потребления в целом по стране составляла на конец 2015 г. примерно 31,5 млрд тонн. Количество образовавшихся отходов с 2006 г. по 2015 г. возросло на 44 %. Динамика образования отходов производства и потребления в России представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Динамика образования отходов производства и потребления в России, млн тонн

Наибольший объём образования отходов приходится на добычу полезных ископаемых: в 2010 г. — 89 %, 2014 г. — 93 % и 2015 г. — 92 %. При этом при добыче топливно-энергетических ресурсов — главным образом, при извлечении из недр и обогащении каменного и бурого угля — образовалось соответственно 59 %, 62 % и 57 % от всех отходов в стране [2, с. 230].

Основную массу отходов отправляют в отвалы, терриконы, шламо-, и хвостохранилища, свалки, полигоны и другие накопители, которых насчитывается очень много. Для этих накопителей отчуждают значительные площади земельных угодий, а также на большей части их не обеспечена надёжная изоляция окружающей среды от загрязнения.

Например, хвостохранилища красного шлама, который образуется при получении алюминия, являются весьма токсичными и опасными, и представляют собой угрозу для окружающей среды и населённых пунктов, которые находятся вблизи. В городе Воскресенск Московской области есть предприятие, которое перерабатывает продукт комбината «Апатит» — апатитовый фосфорсодержащий концентрат — и производит из него минеральное фосфорное удобрение. В процессе переработки образуются отходы — т.н. фосфогипс, который никак не используется, а откладывается в терриконы, хотя является довольно ценной субстанцией. Такая проблема остро стоит у десятка российских предприятий, перерабатывающих апатитовые концентраты. На многих предприятиях содержатся отходы марганцевого производства, который, к слову, в России сейчас довольно дефицитен. Отвалы марганцевых руд и попутных компонентов, содержащих марганец, из которых можно получать металлический марганец, хранятся в виде терриконов. Примечательно, что металлический марганец является очень важным для целого ряда отраслей, при чём не только для металлургии для получения ферромарганца, но и для ряда других товарных продуктов.

Накопление отходов на полигонах и свалках повышает загрязнение атмосферы, почвы, подземных вод и поверхностных водоёмов, нарушает функционирование экосистем, наносит ущерб сельскому хозяйству и строительству (поскольку сопровождается выводом земельных участков из хозяйственного оборота). Кроме того, выбросы свалочного газа оказывают негативное влияние на изменение климата.

Это растущая проблема, связанная непосредственно с процессами производства и потребления. Тем временем глобальные тенденции, такие как рост населения, урбанизация и появляющийся «средний потребительский класс» во многих развивающихся странах, как ожидается, будут способствовать устойчивому росту глобальной конкуренции за ресурсы в ближайшие десятилетия. Проблема ещё более усугубляется последствиями усовершенствованного технологического прогресса, который приводит к выработке большего количества отходов, которые не растворяются. Технологии и экономическая составляющая данного вопроса существенно отличается в странах и в целом обусловлена экономикой конкретной страны и подходом, благодаря которому реализуется процесс переработки отходов производства.

По данным Росприроднадзора, на 01.01.2016 г. общее количество действующих в России лицензий на деятельность в области обращения с отходами (с учётом выданных ранее) составляет 11667 шт. Количество использованных и обезвреженных отходов производства и потребления в целом по стране возросло с 1396 млн т в 2006 г. до 2685 млн т в 2015 г., т. е. увеличение произошло почти в два раза. При этом уровень использования (обезвреживания) отходов производства и потребления по отношению к объёму их образования повысился с 40 % до 53 %. Самые высокие масштабы переработки отходов характерны для вида деятельности «добыча полезных ископаемых». На эту отрасль приходится свыше 90 % всего объёма использованных и обезвреженных отходов. В их составе основную долю занимают вскрышные и вмещающие породы, а также отходы обогащения (включая песок, глины, скальные породы, шламы и т. д.). На втором месте по переработке отходов находятся объекты обрабатывающих производств [2, с. 233].

В настоящее время разрабатываются новые технологии или новые применения давно существующих технологий с целью управления переработки отходов производства. В условиях нехватки ресурсов особую повторная переработка отходов становится источником недорогих стройматериалов. Современные модели оборудования, а также новые эффективные технологии позволяют повторно пускать в промышленный оборот повреждённые или некондиционные железобетонные и бетонные конструкции, арматурную сталь и битый кирпич. Учёные из Кызылорды разработали новые технологии утилизации растительных отходов. Так, отходы рисового производства планируется направлять в строительную отрасль. Ежегодный урожай риса в Приаралье составляет больше 400 тысяч тонн. Около 10 % — производственные отходы. Сегодня рисовая шелуха — один из главных компонентов лёгкого бетона — арболита. Также учёные разработали способ преобразования нефтешламов, которые являются токсичными отходами, в высокоэффективное энергосырьё. Это ноу-хау можно использовать также в производстве строительных материалов.

Также учёными разработаны и другие инновационные способы переработки растительного сырья. Его для более эффективного использования следует предварительно подготовить, расщепив структуру. Предлагается использовать взрывной автогидролиз — процесс, при котором смесь измельченной биомассы с водой сначала нагревают под давлением, а затем резко это давление уменьшают. В результате происходит взрыв, который разрушает структуру древесины, раскладывая её на целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозу. Учёные отмечают, что взрывной автогидролиз является экологически безопасным методом, поскольку не требует применения химических веществ. И хотя в мире эту технологию используют преимущественно при переработке отходов деревообрабатывающей промышленности, этот процесс был приспособлен к переработке сельскохозяйственных отходов.

Для переработки отходов зернопроизводства разработана новейшая методика микробиологической переработки с получением ценной белково-витаминной добавки, что очень ценно ввиду того, что традиционные доя России растительные корма не содержат достаточного количества полноценного белка.

Компания CMG вместе с передовыми учёными разработали уникальную технологию по переработке твёрдых отходов. Новейшие мировые разработки в этой области были собраны в единый комплекс, включающий уникальную технологию каталитического пиролиза. Уникальность данной технологии состоит в том, что сжигание мусора не происходит вообще. Новый запатентованный в 2013 году способ каталитического пиролиза даёт возможность полной, 100 % переработки твёрдых отходов без тщательной сортировки. Из отходов получается ценная товарная продукция высокого качества и вторичное сырьё. На основе способа создаётся утилизационный комплекс нового типа. Технология каталитического пиролиза позволяет переработать отходы, накопленные на действующих и закрытых полигонах по захоронению твёрдых отходов.

Заслуживает внимания инновационная технология комплексной переработки твёрдых промышленных отходов в вихревом воздушно-минеральном потоке, которая базируется на глубоком изучении химического, минерального состава и технологических свойств вторичного сырья, и представляет собой индивидуальное решение для каждого типа твёрдых промышленным отходов с максимальной эффективностью переработки, исключает использование воды и химических реагентов. Примером внедрения технологии может послужить переработка отвальных гематитовых (окисленных) кварцитов и некондиционных железных руд в железорудный концентрат Fe 66–68 %, щебень, сухая охра, сурик, кварцевый песок, сырьё для изготовления цемента и бетона.

В результате комплексной переработки шлаков чёрной и цветной металлургии посредством данной технологии можно получить концентрат золота, свинец, нержавеющую сталь, алюминий, медь, бронзу, металлическое железно.

Преимущества этой технологии состоят в следующем: отсутствие новых отходов, не используется вода, флотационные и другие химические реагенты, наличие мобильного модульного оборудования, производство из отходов высококачественных концентратов чёрных, цветных, драгоценных и редких металлов и современных строительных материалов, короткие сроки внедрения и высокая рентабельность производства, относительная экологическая безопасность производства.

Среди последних разработок — автоматизированный биоэнергетический комплекс по переработке твёрдых и жидких отходов. Из отсортированного твёрдого мусора выделяются органические отходы, которые поступают в специальные анаэробные реакторы вместе с редкими канализационными стоками и там сбраживаются для получения биогаза, который направляется на выработку тепловой и электрической энергии. Освобождённая после брожения масса от метана служит в качестве органических удобрений, которые можно вносить на сельскохозяйственные угодья. Канализационные стоки расщепляются в анаэробном реакторе, в результате чего выделенный метан используется для выработки электроэнергии, а тепло направляется на подогрев теплиц.

Перспективным представляется использование инновационных наукоёмких баромембранных процессов для переработки отходов, формирующихся в сельском хозяйстве [4].

Инновационным решением в области переработки производственных отходов можно назвать электромагнитные аппараты кипящего слоя, принцип работы которого сводится к тому, что на вещество оказывается воздействие сразу трёх явлений: переменного электромагнитного поля, постоянного магнитного поля и механического воздействия. В электромагнитных аппаратах кипящего слоя вещество активируется на электронном уровне, в результате чего материалы изменяются на физико-химическом уровне.

Использование инновационной технологии позволяет эффективно перерабатывать и повторно использовать отходы асфальтобетонных покрытий, регенерировать водоэмульсионные краски, очищать сточные воды от нефтепродуктов, успешно извлекать ценные металлы из отходов руд, ванадий из отработанного шлака металлургического производства, хром — из хромовых руд. Также способы активации металлов в электромагнитных аппаратах кипящего слоя работают при извлечении различных ценных металлов из руд и отходов в присутствии комплексообразователей, флотоагентов или селективных растворителей.

Для переработки нефтесодержащих отходов созданы новейшие технологии по их совместному пиролизу с твёрдыми бытовыми отходами. Для переработки металлосодержащих отходов производств чёрной металлургии и прокатки стального листа эффективными являются процессы обработки материалов давлением.

Из высококальциевой золы и шлака теплоэлектростанций по уже разработанной новой технологической схеме можно изготавливать силикатный кирпич. Примечательно, что схема учитывает неравномерность выхода золы и шлака по времени года, предполагает производство как чисто зольного, так и классического известково-песчаного кирпича, а также кирпича из смешанных золо-известково-песчаных композиций с любыми соотношениями компонентов. В целях утилизации отходов резинового производства, изношенных шин разработаны рецептуры новых материалов, обладающих к тому же высокими эксплуатационными свойствами. Представленные способы модификации битума (с добавлением резиновой крошки) позволяют улучшить свойства асфальтобетона на его основе и могут использоваться при строительстве автомобильных дорог.

ОАО «Ковдорский ГОК» совместно с Кольским научным центром разработали проект по переработке песков из отвалов с использованием мокрой магнитной сепарации. На данном этапе разрабатываются технологии переработки маложелезистых апатитовых руд с целью производства из них железорудных апатитовых концентратов.

Для переработки отходов твёрдых сплавов используют новые технологии в виде вибрационных дробилок, которые дробят сверхпрочные материалы для использования их в технологии порошковой металлургии.

Как видим, перманентность потока производственных отходов и их большие объёмы побуждают учёных рассматривать новые стратегии и инновации в области переработки этих отходов, что позволяет не только значительно уменьшить их количество, но и получить прибыль, а также значительно сэкономить ресурсы.

Производственные отходы, как выяснено, могут находить применение в качестве вторичных ресурсов в различных производствах, в особенности, в производстве строительных материалов, изделий и конструкций.

Основные задачи в сфере переработки производственных отходов должны быть направлены на совершенствование существующих, создание и внедрение новейших технологий. Необходимо разрабатывать и применять меры, направленные на возвращение отходов непосредственно на технологический процессом производства. Также необходимо внедрение технологий и оборудования для извлечения ценных компонентов из отходов на предприятиях, где они образуются, или на специализированных предприятиях. Большое значение имеет внедрение каскадных схем организации производства в промышленных зонах и регионах, где отходы одних предприятий являются сырьём для других.

Литература:

  1. CMG recycling solutions. — [Electronic resource]. Access point: http://www.thplastics.co.uk/tag/cmg-recycling-solutions/
  2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году». — М.: Минприроды России; НИА-Природа. — 2016. — 639 с.
  3. Лекция члена-корреспондента РАН Л. А. Вайсберга. Утилизация отходов производства и потребления. Часть 2. Производственные отходы.
  4. Наноутилизация: учёные разработали экономичные технологии утилизации отходов / В. Загоровская // Агротехника и технологии № 1. — 23 января 2017. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.agroinvestor.ru/technologies/article/25631-nanoutilizatsiya/

Основные термины (генерируются автоматически): отход, Россия, окружающая среда, переработка отходов, переработка, кипящий слой, каталитический пиролиз, взрывной автогидролиз, инновационная технология, металлический марганец.

moluch.ru

Утилизация бытовых отходов — способы переработки мусора

Окружающая среда всегда была для человечества источником ресурсов, но в течение долгого времени его жизнедеятельность не оказывала заметного влияния на природу. Лишь с конца прошлого века под влиянием хозяйственной деятельности стали происходить заметные изменения биосферы Земли. В настоящее время они достигли угрожающих размеров.

Масштабность проблемы

Быстрый рост народонаселения и уровня потребления природных ресурсов, современные темпы материального производства приводят к бездумному обращению с природой. При таком отношении огромная часть, взятых у природы, ресурсов возвращается ей в виде отходов, вредных и непригодных для дальнейшего использования.

Учеными подсчитано, что в мире ежедневно образуется 5 тонн мусора, при этом его количество увеличивается ежегодно на 3% по объему. Скопление бытовых отходов на поверхности наносит вред окружающей природе, загрязняя воду, почву и атмосферу и ставит под угрозу возможность существования в целом всего живого на планете. Поэтому одним из важных вопросов во всем мире является утилизация бытовых отходов.

Классификация бытовых отходов

Бытовые отходы можно классифицировать по нескольким признакам.

Так, по составу бытовые отходы условно делятся на биологические остатки и небиологические отходы (мусор).

Биологические остатки – пищевые, деревянные, кожаные и костные. Эти виды отходов быстро и полностью разлагаются и не представляют большой опасности. Самую большую неприятность из них приносят пищевые отходы. При их разложении образуются углекислый газ и вода, но также собирается большое количество опасных микроорганизмов, паразитов и разносчиков заразных заболеваний:

  • мух;
  • крыс;
  • тараканов.

Тараканы могут быть разносчика разного вида заболеваний

К небиологическим отходам относятся:

  • бумажные;
  • пластмассовые;
  • металлические;
  • текстильные;
  • стеклянные;
  • резиновые.

Процесс разложения этих отходов может длиться около 2–3 лет и в большинстве случаев сопровождаться выделением ядовитых веществ, наносящий вред окружающей природе и человеку.

По агрегатному состоянию отходы подразделяются на:

  • твердые;
  • жидкие;
  • газообразные;
  • пасты;
  • гели;
  • суспензии;
  • эмульсии.

По происхождению отходы делятся на:

  • Промышленные – вид бытовых отходов, полученных в результате производства.
  • Строительные — образуются при строительно-монтажных работах, производстве работ по ремонту дорог, зданий, а также при их сносе.
  • Медицинские.
  • Радиоактивный мусор.
  • Твёрдые бытовые отходы (ТБО) – образуются в жилом секторе, предприятиях торговли, объектах образования, здравоохранения и соцкультбыта.

Это товары, утратившие по истечении времени потребительские свойства и превратившиеся в мусор, а также к ТБО относят крупногабаритные отходы, дорожный и дворовый мусор.

Самую существенную часть бытовых отходов составляют именно ТБО. Для каждого вида мусора существуют специальные способы утилизации отходов.

Переработка отходов

Процесс избавления от ТБО происходит в несколько этапов:

  • сбор;
  • транспортирование;
  • размещение;
  • обезвреживание;
  • захоронение;
  • хранение;
  • переработка;
  • утилизация.

В первую очередь процесс избавления от мусора предполагает его тщательную сортировку. Задачу предварительной сортировки отходов и их утилизации значительно облегчает раздельный сбор мусора, пропагандируемый в большинстве стран Европы.

Способы уничтожения твердых бытовых отходов

Существуют различные способы переработки мусора и варианты его уничтожения. Так, основным способом избавления от ТБО является захоронение на специальных площадках (полигонах).

На полигонах происходит уничтожение безвозвратных отходов – переработка бытовых отходов, в результате которой они практически полностью перестают существовать как отходы. Метод захоронения пригоден не для всех видов ТБО, а только для несгораемых отходов или для веществ, которые выделяют при горении токсичные вещества.

Преимуществом этого метода является то, что он не требует значительных финансовых затрат и наличия больших участков земли. Но есть и недостатки в применении такого метода – это накопление газа во время подземного гниения отходов.

Брикетирование – это новый, еще не очень широко применяемый на практике способ избавления от ТБО. Он включает в себя предварительную сортировку и упаковку гомогенного мусора в отдельные брикеты, а затем их хранение на специально отведенных для этого площадках (полигонах).

Брикетирование отходов дает возможность существенно сэкономить место

Упакованный таким образом мусор подвергают прессованию, что значительно облегчает его транспортировку из-за значительного уменьшения объема.

Брикетированный мусор предназначен для дальнейшей переработки и возможного применения в промышленных целях. Наряду с таким способом, как переработка твердых бытовых отходов, при брикетировании они могут транспортироваться для захоронения или ликвидации путем термической обработки.

По сути, этот метод схож с методом захоронения, но на практике имеет ряд достоинств перед ним. Недостатками метода является то, что неоднородность выделяемых отходов и предварительное сильное загрязнение в мусорных контейнерах и изменение некоторых компонентов отходов создает большую сложность брикетирования.

А высокая абразивность таких компонентов, как камень, песок и стекло препятствуют процессу прессования.

Поскольку эти методы переработки отходов имеют ряд недостатков, несмотря на их дешевизну, наилучшим вариантом будет являться полное избавление от мусора при его переработке во вторсырье и топливо, а также возможное его повторное использование.

Новый способ утилизации отходов

Утилизация мусора

При утилизации мусора (латинский корень utilis – полезный) отходы в дальнейшем могут быть использованы для различных целей.

К отходам, подлежащим утилизации относятся:

  • все виды металлов;
  • стекло;
  • полимеры;
  • изделия из пряжи и ткани;
  • бумага;
  • резина;
  • органические бытовые и с/х отходы.

Самым эффективным на сегодняшний день способом утилизации является вторичная переработка отходов – рециклинг.

Другими словами, рециклинг является частным случаем понятия «утилизация твердых бытовых отходов».

При рециклинге отходы возвращаются в процесс техногенеза. Возможны два варианта рециклизации отходов:

  • Повторное использование отходов по их прямому назначению после соответствующей безопасной обработки и маркировки. Например, повторное использование стеклянной и пластиковой тары.
  • Возврат отходов после обработки в производственный цикл. К примеру, жестяная тара – в производство стали, макулатура – в производство бумаги и картона.

Некоторые виды отходов, которые по прямому назначению уже не могут быть использованы, перерабатывают, после чего их целесообразнее вернуть в производственный цикл в качестве вторичного сырья. Так, часть отходов может быть использована для получения тепловой и электрической энергии.

Кроме уже перечисленных, утилизация твердых отходов может производиться еще несколькими методами. Каждый из них применим для определенного вида отходов, и имеет свои достоинства и недостатки.

Термическая переработка мусора

Под термической переработкой подразумеваются несколько способов:

  • сжигание;
  • низкотемпературный пиролиз;
  • плазменная обработка (высокотемпературный пиролиз).

Метод простого сжигания отходов является наиболее распространенным и одним из самых дешевых методов борьбы с мусором. Именно при сжигании утилизируются большие объемы мусора, а образуемая зола занимает меньшее пространство, не подвергается процессам гниения и не выделяет в атмосферу вредные газы. Она не токсична и не требует специально оборудованных мест для захоронения.

Главное, в этом методе то, что при сжигании мусора выделяется большое количество тепловой энергии, которую в последнее время научились использовать для автономной работы предприятий, занимающихся сжиганием мусора. А ее излишки перенаправляются на городские станции, что позволяет обеспечить электроэнергией и теплом целые районы.

Недостаток этого метода заключается в том, что при горении, кроме безопасных компонентов, образуется насыщенный ядовитыми веществами дым, который создает плотную завесу над поверхностью земли и приводит к существенному нарушению озонового слоя атмосферы, способствуя его утончению и образованию озоновых дыр.

Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз

Плазменная переработка – это технологический процесс газификации мусора, происходящий при температуре плавления более высокой, чем в обычной перерабатывающей установке (свыше 900°С).

В результате на выходе образуется остекленевший продукт, который абсолютно безвреден и не требует дальнейших затрат на захоронение. Схема этого процесса позволяет получать газ из органических компонентов утиля, который затем используют для производства электроэнергии и пара.

Основным преимуществом этого метода является то, что он позволяет успешно решить задачу экологически чистого избавления от мусора без лишних затрат на предварительную подготовку, сортировку, сушку.

Преимуществами низкотемпературного пиролиза (температура от 450 до 900°С) являются:

  • использование для переработки почти всех видов бытовых отходов, предварительно тщательно отобранных;
  • получение пиролизных масел, используемых в производстве пластмасс;
  • выделение пиролизного газа, пригодного для дальнейшего использования.

Помимо этого, существует такой метод утилизации отходов, как компостирование. Так как большую часть отходов составляют различные органические остатки, то они подвержены быстрому гниению в естественной среде.

На этом свойстве органических веществ основывается метод компостирования. В процессе компостирования происходит не только избавление от огромной части мусора, загрязняющего экологию, но и в процессе него получаются полезные для сельского хозяйства вещества – удобрения.

Представленные методы утилизации отходов позволяют осуществлять переработку мусора при наименьшем отрицательном воздействии на окружающую среду.

Видео: Современный подход к утилизации мусора

promzn.ru

Переработка отходов: способы и современные технологии

Сегодня переработка отходов является одной из самых острых проблем экологии. С каждым годом человек потребляет все больше продуктов, увеличиваются темпы производства, соответственно, растет общее количество отходов. Согласно статистике последних лет уровень загрязненности современных российских мегаполисов оставляет желать лучшего.

Еще с советских времен мы привыкли к тому, что утилизация реализуется с помощью вывоза на огромные полигоны. На этих территориях он просто залеживался, совершенно естественно, что это привело к забитости свалок. Совсем недавно еще никто не собирался заниматься проблемой утилизации. К счастью, ситуация постепенно меняется.

Проблема отходов

  • В России около 94% отходов направляется на утилизацию, а именно на захоронение и лишь 6% перерабатывается в материалы.
  • В среднем по Европе: 40% подлежит захоронению, 40% подлежит вторичному использованию для производства новой продукции и 20% перерабатывают в энергию.

Заметно, что переработка в Европе имеет важное стратегическое значение, а именно сохранение ценных ресурсов.

В настоящее время разрабатываются различные технологии переработки отходов в полезное вторсырье. Среди всех технологий переработки мусора можно выделить самые популярные термические:

  1. Сжигание на полигонах – данный способ утилизации сокращает объемы заполненных площадей с одной стороны, но наносит колоссальный вред экологии – с другой.
  2. Низкотемпературный пиролиз – отсутствие выброса вредных веществ в атмосферу и образование большого количества тепла, которое можно использовать для получения электрической и тепловой энергии.
  3. Плазменная переработка — не подразумевает жестких требований к исходному сырью, соответственно утилизировать можно даже неотсортированное сырье. Образуется вторичная продукция применяемая для изготовления строительных материалов и керамической плитки.

Методы переработки

Другие актуальные способы переработки:

  1. Довольно перспективным способом утилизации является засыпка полигона – так получается свалочный газ. Отходы засыпаются слоем земли, затем происходит его разложение, сопровождаемое выделением газа — метана. После очистки он преобразуется в обычный природный газ, поэтому представленный метод является достаточно выгодным с экономической точки зрения. Переработка и последующее использование производятся довольно рационально. Однако следует помнить, что для этих целей подойдет лишь специально сконструированный полигон.
  2. Актуальный способ переработки – компостирование. Такой способ актуален только для остатков органического происхождения. Сюда относится растительность, бумага, пищевые остатки. Компостирование — метод, позволяющий получить ценное удобрение, которое повсеместно используется в сельском хозяйстве. Использование компоста в промышленности не приемлемо, но отлично подходит для применения в частных владениях.

Переработка мусора — довольно прибыльный и долгосрочный бизнес в России, а сырья на сегодняшний день явный переизбыток. В России чувствуется нехватка предприятий, занимающихся рациональной переработкой материалов, которые могут получить вторую жизнь.

Чтобы начать деятельность по работе с отходами, необходимо получить лицензию в Министерстве экологии. Затем готовится проектная документация, описание технологических процессов, берется разрешение от санэпидемстанции, а также служб, связанных с пожарной безопасностью. Лицензия позволяет заниматься неограниченной переработкой.

Дальше необходимо выбрать место и возвести мусороперерабатывающий завод, который в идеале будет находиться рядом с городской свалкой. Как бизнес данную деятельность можно представить в виде передвижных установок, которые могут менять свое место положение и переезжать с одного места на другое (в России таких мест много).

Выбор сырья

Перерабатывающий завод полного цикла – дело затратное, можно начать свой бизнес с обработки определенного вида отходов.

Бумага

Бизнес на бумажных отходах. Этот вид сырья является самым податливым для переработки благодаря своим свойствам, поэтому в настоящее время около 50% всего бумажного сырья отправляется на переработку. В основном, использование бумажного вторсырья направлено на производство туалетной бумаги или картона.

Полимеры

Бизнес на пластиковых отходах. Самым популярным видом пластика для использования на предприятиях по переработке является ПЭТ — бутылки. Упрощенная схема действий по переработке этого вида отработок это:

  • Сортировка.
  • Очистка.
  • Прессование.
  • Дробление.
  • Обработка горячим паром.
  • Измельчение.

Перерабатывающие предприятия практикуют использование пластиковых бутылок для производства флекс хлопьев, а в последующем изготовление гранулята, для продажи предприятиям изготавливающим готовую продукцию по более выгодной цене.

Стекло

Бизнес по обработке стекла. Вторсырье для переработки можно получать при сортировке отходов потребления или путем целенаправленного сбора стеклобоя. Оно является сырьем для производства новых изделий из стекла, а так же для изготовления строительных материалов.

На линии отходы подвергаются тщательной сортировке, очищаются и измельчаются, а затем подвергаются термической обработке. Полученная расплавленная масса фильтруется.

Строительный мусор

Бизнес по переработке отработанных стройматериалов. Следуя схеме изложенной выше, на предприятиях в первую очередь производится сортировка отходов.

Рассмотрим процесс обработки бетона и кирпичного боя:

  • Поступившие на линию бетонные и кирпичные отработки размельчаются.
  • Измельченный материал дробится.
  • Удаляются всевозможные примеси.
  • Разделение получившихся частиц по габаритам.

Конечный результат данного вида это вторичный щебень. Можно заметить использование получившегося материала в целях выравнивания рельефа, в строительных нуждах. Обработка строительных материалов позволяет значительно снизить расход первичных ресурсов, а также оградить природную среду от загрязнения.

Резина

Бизнес на автопокрышках и отходах резины. Процесс обработки резины может сводится к одному этапу — измельчение. После этого этапа распространено использование резиновой крошки как материала для насыпи стадионных дорожек и детских площадок. Если рассматривать дальнейший процесс, то измельченная резина может направляться на сжигание. Несмотря на губительное влияние на окружающую среду, этот способ имеет место.

Также измельченный материал может подвергаться пиролизу. Он используется чтобы добиться распада резины на составные вещества, которые являются популярным видом вторсырья (аналог природного газа, техуглерод, металлокорд, нефть, полученная синтетически). Если сжигать резину в пиролизном котле, то ущерб окружающей среде будет минимален.

Текстиль

Бизнес по обработке обуви и текстиля. Использование обуви и текстиля для производства новой продукции распространено в развитых европейских странах, но не в России. На придомовых территориях располагаются контейнеры для сбора одежды.

После транспортировки на завод по переработке отходов, отработки направляются в цех для сортировки, где непригодная для носки одежда очищается. А годная одежда и обувь направляется на благотворительные нужды. Вторсырье перерабатывается и используется для изготовления новой продукции, к примеру некоторых видов бумаги.

Батарейки

Первая компания, начавшая деятельность по переработке батареек в России – «Мегаполисресурс». Компания открылась в 2004 году и уже много лет успешно работает в этой области. Все начиналось с обработки фото отходов.

В настоящее время она также занимается переработкой батареек, используя собственноручно разработанные современные технологии. В этом компания может конкурировать с ведущими европейскими компаниями. Для сбора вторсырья проводятся промо — акции, привлекающие внимание общественности.

Компания участвовала в престижном международном конкурсе и получила не одну премию. Все это говорит о том, что она движется в верном направлении, работая на благо нашей планеты, разрабатывая новые усовершенствованные технологии по переработке.

Итог

Чтобы открыть предприятие по переработке отходов, необходимо:

  • Выбрать помещение
  • Получить лицензию
  • Купить оборудование
  • Согласовать свои действия с соответствующими инстанциями

Не все виды отходов можно подвергнуть переработке, поэтому таким же актуальным вопросом остается их утилизация. Бизнес по утилизации в России не является таким же распространенным как, к примеру, в странах Европы и Азии.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что переработка является перспективной нишей для создания бизнеса, не только в финансовом плане, но и моральном. Главное, что это способствует улучшению состояния окружающей среды и здоровья человечества.

vtorothodi.ru

Технология переработки мусора (ТБО)

Сегодня как никогда более актуальной является проблема утилизации бытовых отходов, неизменно образующихся в процессе жизнедеятельности человека. Эти отходы, постепенно накапливаясь, уже превратились в самое настоящее бедствие. Поэтому правительства технологически развитых стран начинают уделять все большее внимание вопросам охраны окружающей среды, поощряя новые технологии переработки мусора.

Происходит это потому, что традиционные технологии сжигания мусора, широко распространенные в нашей стране, по сути, являются тупиковыми, поскольку в результате их применения не обеспечивается сохранность окружающей среды и тратятся баснословные деньги.

К счастью, благодаря современным технологиям уже сегодня появилась принципиальная возможность не просто существенно снизить затраты на уничтожение отходов, но и добиться при этом определенного экономического эффекта.

Итак, рассмотрим наиболее популярные на сегодняшний день в нашей стране методики утилизации твердых бытовых отходов, к которым можно отнести:

  • Сортировку мусора
  • Сжигание ТБО
  • Компостирование ТБО
  • Земляную засыпку мусора
  • Термическую переработку мусора
  • Плазменную переработку мусора

Что же представляют собой данные методы и способы переработки мусора?

Способы переработки мусора

Сортировка мусора предусматривает собой разделение твердых бытовых отходов на мелкие фракции. Сюда входит процесс извлечения из мусора наиболее ценного вторичного сырья и последующее уменьшение размеров мусорных компонентов путем измельчения и просеивания их.

Как правило, сортировка ТБО предшествует дальнейшей утилизации мусора, и поскольку данная процедура имеет поистине наиважнейшее значение, сегодня практически на каждой свалке имеется свой завод по переработке мусора (ТБО). Подобный завод занимается непосредственно выделением из мусора фракций различных полезных веществ: металлов, стекла, пластмасс, бумаги и иных материалов с целью их дальнейшей раздельной вторичной переработки.

Сжигание ТБО является наиболее распространенным способом уничтожения твердых бытовых отходов, который применяется на практике более ста лет. Сжигание бытового мусора позволяет добиться существенного снижения объема и массы мусора и позволяет получать в процессе утилизации дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для производства электроэнергии. Естественно, данный способ имеет множество пюсов, но он также не обделен и недостатками.

К числу недостатков подобного способа относится то, что в процессе сжигания в атмосферу выделяются вредные вещества, и происходит уничтожение ценных органических компонентов, которые содержатся в составе бытового мусора.

И сегодня, когда требования к нормам выброса газовой составляющей мусоросжигательных заводов резко ужесточились, подобные предприятия стали нерентабельными. В этой связи более актуальными стали такие технологии переработки твердых бытовых отходов, которые позволяют не только утилизировать мусор, но и вторично использовать полезные компоненты, содержащиеся в нем.

Компостирование мусора этот способ утилизации ТБО, основанный на естественных реакциях трансформации мусора. В процессе переработки ТБО превращаются в компост. Однако для реализации подобной технологической схемы исходный мусор обязательно должен быть очищен от крупных предметов, а также металлов, керамики, пластмассы, стекла и резины, поскольку содержание подобных веществ в компосте просто недопустимо. Однако, даже не смотря на это, современные технологии компостирования не позволяют полностью освободиться от солей тяжелых металлов, и поэтому компост из ТБО на практике малопригоден для применения в сельском хозяйстве, зато он может использоваться для получения биогаза.

Санитарная земляная засыпка представляет собой такой подход к обезвреживанию ТБО, который неразрывно связан с получением биогаза и дальнейшим использованием его в качестве экологически чистого топлива. При данной методике бытовой мусор засыпают слоем грунта толщиной примерно 0,6-0,8 метров. Полигоны утилизации мусора данного типа снабжены вентиляционными трубами, газодувами и емкостями, предназначенными для сбора биогаза.

Присутствие в толщах мусора органических компонентов и наличие пор создает предпосылки для развития микробиологических процессов, в результате чего образуется биогаз. Таким образом, свалки являются наиболее крупными системами по производству биогаза. Можно смело предположить, что в ближайшем будущем число мусорных свалок будет только расти, поэтому извлечение из мусора биогаза с целью его дальнейшего использования будет оставаться актуальным еще долго.

Теперь перейдем к более современным методикам переработки ТБО

Термическая переработка мусора это процесс, при котором предварительно размельченный мусор подвергается термическому разложению. Преимущество, которым обладает данная технология переработки ТБО по сравнению с традиционным сжиганием отходов, заключается, в первую очередь в том, что данная технология более эффективна с точки зрения предотвращения загрязнений окружающей среды.

С помощью термической переработки можно перерабатывать любые составляющие отходов, поскольку при данном способе в мусоре не остается биологически активных веществ, и последующее подземное складирование отходов не наносит вреда окружающей среде. Также при данном способе образуется много тепловой энергии, которую можно использовать для самых различных целей.

Плазменная переработка мусора (ТБО) это самый новый способ утилизации ТБО, который по существу, представляет собой газификацию мусора. Данный способ является наиболее перспективным, поскольку технологическая схема подобного производства не предъявляет каких-либо жестких требований к исходному сырью, и позволяет получить вторичную энергию в виде нагретого водяного пара или горячей воды с подачей их конечному потребителю, и также вторичной продукции в виде гранулированного шлака или керамической плитки.

По сути, это и есть оптимальный вариант комплексной переработки мусора, представляющий собой полную экологически чистую утилизацию отходов с получением тепловой энергии и различных полезных продуктов из самого «бросового» сырья — бытового мусора.

  • Комментарии к статье
  • Вконтакте

ztbo.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *