ТЕРМИЧЕСКАЯ УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ
Бабушкина Е. А.
Научный руководитель: к.т.н., доц. Ягольницер О. В.
ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», г. Москва, РФ
В настоящее время основным способом утилизации отходов в России является
их захоронение. При этом захоронение жидких отходов отравляет почву, а
захоронение ТБО выводит из хозяйственного оборота большие площади земли.
Термическая утилизация является наиболее приемлемой технологией утилизации
отходов.
Отходы – это одна из основных современных экологических проблем,
которая несет в себе потенциальную опасность для здоровья людей, а также
опасность для окружающей природной среды. Во многих странах до сих пор
существует недопонимание всей серьезности ситуации, связанной с твердыми
бытовыми отходами, в связи с чем, нет строго регламента, а также
необходимых нормативно-правовых актов, регулирующих вопросы, связанные
с отходами и мусором. Отходы – вещества (или смеси веществ), признанные
непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся
технологий, или после бытового использования продукции [1].
Классификация отходов представлена на рис. 1. Отходы по агрегатному
состоянию делятся на твердые, жидкие и газообразные. А по источнику
образования отходы делятся на бытовые и производственные [2].
Рис. 1. Классификация отходов
193
ПРОТЭК’21 ITE’21
В мировой практике для утилизации и обезвреживания производственных
отходов (ПО) и твердых коммунальных отходов (ТКО) используют
термические, химические, биологические и физико-химические методы.
К термическим методам обезвреживания отходов, как наиболее
распространенным, относятся сжигание, пиролиз и газификация.
Сжигание – наиболее отработанный и используемый способ,
осуществляемый в печахразличных конструкций при температурах не менее
1200 °С. Сжигание любых отходов сопровождается выбросом в атмосферу
продуктов горения, диоксид углерода, пары воды, оксиды азота и серы, оксид
углерода, полихлорированная органика и различные аэрозоли, которые, в свою
очередь, сами являются загрязнителями окружающей среды. Наиболее
опасными считаются окислы азота NO
х
, окись углерода (угарный газ) СО,
двуокись серы SO
2
, углерод (сажа). Зола, содержащаятяжелые металлы,
накапливается в нижней части печи и периодически вывозится на полигоны для
захоронения или используется в производстве строительных материалов [3,4].
Для того чтобы не допустить загрязнения атмосферы, помимо камеры
сжигания печи, как правило, оборудуются камерой дожигания и
многоступенчатой системой очистки дымовых газов – без этих составляющих
не будут обеспечены санитарные нормы по вредным выбросам [4].
Для обезвреживания твердых промышленных и коммунальных отходов
широко используют вращающиеся печи, позволяющие организовать
эффективное перемешивание отходов. Вращающаяся печь представляет собой
цилиндрическую конструкцию, стенки которой облицованы термостойким
материалом. Они монтируются горизонтально с небольшим уклоном.
Негорючие отходы (зола, металлолом) перемещаются вдоль наклонной печи и
после охлаждения выводятся в специальные контейнеры [3].
В России для сжигания жидких отходов в основном используют
турбобарботажные установки «Вихрь» производительностью до 1 т/ч.
Температура сжигания 800–1100 °С. Установка снабжена системой утилизации
тепла и очистки дымовых газов от аэрозоля [3].
Установка способна утилизировать медицинские отходы различных
классов опасности: предметы медицинского назначения, ухода за пациентами и
т.д. Процесс огневого обезвреживания, протекающий при температуре
850–900 °С, и последующее дожигание дымовых газов – 1100–1200 °С
исключают возможность распространения инфекций и соответствуют
экологическим и санитарно-гигиеническим нормам, действующим на
территории Российской Федерации. Многоступенчатый принцип действия
комплекса,
включающий
термическое
разложение
отходов,
высокотемпературный дожиг, реагентную очистку и обеспыливание дымовых
газов минимизирует воздействие на окружающую среду [3].
Для обезвреживания твердых промышленных и коммунальных отходов
широко используют вращающиеся печи, позволяющие организовать
эффективное перемешивание отходов. Вращающаяся печь представляет собой
цилиндрическую конструкцию, стенки которой облицованы термостойким
194
ПРОТЭК’21 ITE’21
материалом. Они монтируются горизонтально с небольшим уклоном.
Негорючие отходы (зола, металлолом) перемещаются вдольнаклонной печи и
после охлаждения выводятся в специальные контейнеры [3].
Как уже было сказано ранее, при сжигании отходов выделяется достаточно
большое количество вредных газов. Для эффективного улавливания
полихлорированной органики (диоксинов) в современных установках
применяется:
вброс измельчѐнного активированного угля в струю дымовых газов с
последующей фильтрацией потока рукавными фильтрами;
каталитические конверторы для селективного восстановления
оксидов азота аммиаком с одновременным окислением диоксинов и фуранов;
адсорберы с активированным углем, коксом или сорбалитом
(смесьюактивированного угля и гидроокиси кальция) для поглощения
загрязнителей, получившиеназвание санитарных («полицейских») фильтров [3].
Биотехнология одна из наиболее экологических отраслей, но и в ней есть
отходы, например, активный ил после очистки сточных вод. Сжигание в
псевдоожиженном
слое
–
относительно
новая
технология
обезвреживанияактивного ила и подобных ему отходов биотехнологии.
Основными операциями переработки отходовявляются удаление крупных
частиц из отходов, обезвоживание до 50 % влажности, измельчение отходов,
сушка, сжигание, очистка отходящих газов.
Камера сгорания представляет собой колонну с футеровкой, заполненную
песком илиглиноземом с температурой 760–810 °С (пирофлюидная
технология). Ил вводится в печьпотоком воздуха и при высыхании сгорает,
передавая большую часть тепла песчанойнасадке [3].
Также стоит рассказать о газификационной технологии обезвреживания
отходов. Отличительная особенность газификации от сжигания состоит в том,
чтов реакторе газовая фаза имеет восстановительные свойства. Поэтому
образование оксидовазота и серы термодинамически затруднено, и вредных
газовых выбросов у газогенераторовзначительно меньше, чем у печей
сжигания.
Пиролиз ТБО заключается в том, что под воздействием высоких
температур в условиях вакуума разлагаются тяжелые органические вещества,
на выходе получают более легкие. В результате такого воздействия из отходов
получают вещества с более низкой молекулярной массой.
Основные продукты, который дает пиролиз ТБО:
пирогаз (горючие и негорючие смеси газов);
пиролизное масло и вода;
уголь.
При пиролизе ТБО проходят четыре процесса:
1.
Сушку в специально предназначенной для этого камере;
2.
Непосредственно пиролиз или сухая перегонка отходов;
3.
Сжигание твердых остатков;
195
ПРОТЭК’21 ITE’21
4.
Получение конечного продукта: газа, масла или угля.
Принцип работы пиролизной установки изображен на рис. 2.
Рис. 2. Принцип работы пиролизной установки
В отличие от обычной утилизации, в том числе сжигании, пиролиз имеет
ряд преимуществ, так как:
Не загрязняет окружающую среду.
Для получения полезных веществ используются отходы.
В отходах после процесса нет агрессивных и опасных веществ, их объем
существенно меньше, чем при обычном сжигании, можно закапывать в землю.
Препятствует восстановлению тяжелых металлов, они преобразуются в
золу.
Добываемые таким способом конечные продукты просты в обращении:
хранении, транспортировке.
Однако к минусам данного процесса можно отнести то, что для
производства
необходимы
крупногабаритные
печи,
трудоемкие
в
обслуживании, следовательно, и большое количество персонала.
Таким образом, рассмотрев варианты термической утилизации отходов,
можно заключить, что это более экологичный способ, чем захоронение
отходов. Но наличие продуктов распада и выбросов, в том числе, вредных газов
и тяжелых металлов вперемешку с сажей, говорит нам о том, что сжигание
отходов далеко не самый экологичный способ избавления от отходов. Следует
сказать, что более экологичным способом утилизации будет переработка
отходов, что будет сводить к минимуму вред окружающей среде.
Do'stlaringiz bilan baham: |