Родионов А. И и др. Tехнологические процессы экологической безопасности /Основы энвайронменталистики

Подождите немного. Документ загружается.

'711

Технологическая схема рекультивации закрытых свалок без пе-

реработки свалочного грунта представлена на рис. IV-8. В соответ-

ствии с этой схемой выполаживание откосов (1) производят бульдо-

зером (2), доставку и разгрузку растительного грунта и потенциаль-

но плодородных земель (4) осуществляют автотранспортом (3), а их

разравнивание по поверхности полигона (6) выполняют также буль-

дозером (5), создавая таким образом рекультивационный слой (7),

чем и закачивают технический этап рекультивации. В дальнейшем

реализуют биологический этап (8) рекультивации и осуществляют

одно из выбранных ее направлений (9).

Мероприятия технического этапа рекультивации, помимо охарак-

теризованных выше, включают сооружение дренажной (газотранс-

портной) системы дегазации тела полигона (свалки). Материалы

и технические изделия для сооружения систем дегазации предус-

матривают в соответствии с требованиями государственных стан-

дартов или действующих технических условий с тем, чтобы соору-

жаемые конструкции обеспечивали их надежную эксплуатацию без

капитальных ремонтов и замены основных узлов в течение 15 лет.

Для промежуточных и магистрального газопроводов применяют тру-

бы из полиэтилена низкого давления (изготошгенные в соответствии

с ТУ 6-19-051-538-85). Соединительные детали (втулки под фланцы,

переходы, отводы, тройники и т.п.) для полиэтиленовых труб пре-

дусматриваются по ТУ-6-19-051-539-85. При выборе запорной ар-

матуры учитывают условия ее эксплуатации по давлению газа и его

температуре. При отсутствии полиэтиленовых труб могут быть при-

реработки свалочного грунта: 1 — выположенный откос свалки; 2, 5 — бульдозер;

3 — автотранспорт; 4 — насыпная почва; 6 — закрытая свалка; 7 — рекультиваци-

онный слой закрытой свалки; 8 — биологический этап рекультивации; 9 — рекре-

ационное, сельскохозяйственное, лесохозяйственное направление рекультивации

'712

Рис. IV-9. Технологическая

схема выполаживания откоса

свалок: I

b п

— приращение гори-

зонтальной проекции линии отко-

са; а — угол естественного откоса

j_l отходов; Ot

— угол откоса после

выполаживания; В — берма безо-

пасности; b — ширина горизон-

тальной поверхности свалки; H —

- высота свалки отходов

менены и стальные (бесшовные, прямошовные и спиральношовные,

изготовленные из хорошо сваривающейся стали, содержащей не бо-

лее 0,25 % углерода, 0,056 % серы и 0,046 % фосфора) трубы. Их

защиту от коррозии осуществляют в соответствии с требованиями

ГОСТ 9.015-74.

Выполаживание полигона производят, если он выступает над

уровнем земли выше 1,5 м. При необходимости на высотных поли-

гонах проводят террасирование. Выполаживание проводят бульдо-

зером, перемещая свалочный грунт с верхней бровки полигона на

нижнюю путем последовательных заходов бульдозера. Технологи-

ческая схема выполаживания откоса свалок показана на рис. IV-9.

При рекультивации высотных полигонов производят совместное

террасирование и выполаживание поверхности полигонов (рис. IV-

10). Террасирование (ширина террас 5-7 м) реализуют через каж-

дые 10-12 м высоты полигона. Нормативный угол откоса а, уста-

навливают в зависимости от направления целевого использования

рекультивируемого полигона: величина его не превышает 2-3° для

возделывания сельскохозяйственных культур,

том числе в полевод-

стве; 5-7° — для лугов и пастбищ; Il

— для садов; 18° — для по-

Рис. IV-10. Технологическая схе-

ма террасирования и выполажи-

вания закрытой свалки: I

b n

—

приращение горизонтальной проек-

ции линии откоса; а — угол есте-

ственного откоса

отходов;

—угол

откоса после выполаживания; Ь^—

ширина горизонтальной поверх-

ности террасы; Ii

, h, — высота

яруса; H — высота свалки отходов

'713

садки леса (кустарников и деревьев) и 25-30° — для организации

зон отдыха, лыжных горок и аналогичных целей.

Верхний рекультивационный слой закрытых полигонов состав-

ляют из слоя подстилающего грунта и насыпного слоя плодородной

почвы. Плодородные земли на закрытые полигоны завозят автотран-

спортом из пунктов временного складирования почвенного грунта

и/или других мест. В качестве искусственного подстилающего слоя

(слабопроницаемое покрытие) применяют слои высотой не менее

200 мм плотных суглинков и глин с коэффициентом фильтрации не

более 10"

см/с, слои толщиной не менее 150 мм связанного битумом

III-IV категории песка и другие нетоксичные материалы, имеющие

коэффициент фильтрации

IO"

см/с. Параметры верхнего рекульти-

вационного слоя отражены в табл. IV. 8.

По окончании технического этапа рекультивации закрытых по-

лигонов начинают работы следующего — биологического этапа.

Последний продолжается 4 года и включает подбор ассортимента

многолетних трав, подготовку почвы, посев трав и уход за посевами.

В первый год проведения биологического этапа производят под-

готовку почвы, включающую ее разрыхление дискованием на глуби-

ну

до 10 см, внесение азотного удобрения с последующим боронова-

нием в 2 следа и предпосевное прикатывание. Затем производят раз-

Таблица1У.8

Параметры верхнегорекулътивационного слоя

Высота, см

Вид

рекультивации

подстила-

насыпного слоя плодородной почвы

Вид

рекультивации

ющего

в климатической зоне:

Вид

рекультивации

слоя

южной

средней северной

Посев многолетних

трав

Пашня

Огороды

Луга

Сады*

Кустарники

Деревья*

15-20

(15-20У

(10-15)

20/(10-15)

25-30

30-35

10-15

(25-40У

(10-15)

25-30

(30-40У

(10-15)

20-25

25-30

10-15

(25-40)/

(10-15)

20-25

(25-30)/

(10-15)

15-20

20-25

10-15

20-25

15-20

20-25

* В числителе - высота

слоя

посадочной яме, в знаменателе - высота слоя на

рекультивируемом участке

'714

дельно-рядовой посев подготовленной травосмеси, составлямои из

двух, трех и более компонентов. Семена трав для травосмеси подби-

рают так, чтобы обеспечить хорошее задернение территории рекуль-

тивируемого полигона, морозо-

засухоустойчивость посадок, а также

их долговечность и быстрое отрастание после скашивания. Мелкие

семена заделывают на глубину 1-1,25 см, крупные — на глубину 3-

4 см, соблюдая расстояние в 45 см между одноименными рядками и

22,5 см между общими рядками. Уход за посевами включает их по-

лив для обеспечения 35-40%-ной влажности почвы, скашивание их

на высоте

10-15 см

периодическую подкормку минеральными удоб-

рениями с последующим боронованием на глубину* 3-5 см.

На протяжении 2-4 лет выращивания многолетних трав произ-

водят их подкормку азотными удобрениями в весенний период, бо-

ронование на глубину 3-5 см, скашивание на высоте 5-6 см, подкормку

полным минеральным удобрением из расчета 140-200 кг/га с после-

дующим боронованием на глубину 3-5 см и поливом из расчета 200

/га при одноразовом поливе. Через 4 года после посева трав терри-

торию рекультивированного полигона передают соответствующему

ведомству для последующего целевого использования.

Вопросы для повторения

1. Сколько ТБО образуется на душу населения в городах России и

СНГ?

2. В чем состоит опасность накопления ТБО в населенных пунктах?

3. Что такое "норма накопления" ТБО?

4.Что входит в состав ТБО и что в них преобладает?

5. Каковы размеры фракций ТБО?

6. В чем СУЩНОСТЬ реализуемых в настоящее время систем сбора и

эвакуации ТБО?

7. Какова роль перегрузочных станций в процессе эвакуации ТБО?

8. Что представляет собой полигон депонирования ТБО?

9. В чем различие складирования ТБО методами "сталкивания" и

"надвига"?

10. Какие материалы используют для изоляции ТБО при их склади-

ровании на полигонах?

11.

чему сводится рекультивация территории закрытых полигонов?

12. Что собой представляет искусственный подстилающий слой и из

каких материалов его выполняют?

13. Каковы сроки рекультивации закрытых полигонов?

'715

Глава 20. Термические методы переработки ТБО

20.1. Классификация методов

Термическую переработку и утилизацию ТБО можно произво-

дить методами слоевою сжигания исходных (неподготовленных) от-

ходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК); слоевого или

камерного сжигания специально подготовленных отходов (освобож-

денных от балластных фракций) совместно с природным топливом

в энергетических котлах или в цементных печах; пиролизом отхо-

дов, прошедших предварительную подготовку или не подвергшихся

таковой.

В зависимости от температуры процесса все методы термичес-

кой переработки ТБО, нашедшие промышленное применение или

прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие

группы: процессы переработки при температурах ниже температуры

плавления шлака и процессы переработки при температурах выше

температуры плавления шлака. В свою очередь, по принципиально-

му характеру процесса каждую из этих групп подразделяют на три

подгруппы, которые классифицируют по процессам переработки от-

ходов (табл. IV. 9).

Основными факторами, влияющими на выбор термической тех-

нологии, являются допустимая производительность оборудования,

капитальные и эксплуатационные затраты, надежность и эффектив-

ность работы, возможность автоматизации и уменьшения выбросов

загрязняющих веществ в окружающую среду.

20.2. Термические методы переработки ТБО при

температурах ниже температуры плавления шлака

Термические методы переработки ТБО при температурах ниже

температуры плавления шлака, то есть при температурах менее

1300°С, применяют наиболее часто. Наиболее распространенные в

практике процессы — слоевое сжигание и сжигание

кипящем слое —

требуют принудительного перемешивания и перемещения материа-

ла. Находящийся в стадии разработки весьма перспективный про-

цесс сжигания-газификации отходов в плотном слое реализуется без

принудительного перемешивания и перемещения материала.

Слоевое сжигание неподготовленных ТБО в топках мусоро-

сжигательных котлоагрегатов.

При таком

способе обезвреживания

'716

Таблица

IV.9.

Классификация методов термической переработки ТБО*

Темпера-

турный

уровень

процесса

Принципиаль-

ный характер

процесса

Процесс

переработки

1. Терми-

ческие

процессы

при темпе-

ратурах

ниже тем-

пературы

плавления

шлака

1. Слоевое сжи-

гание с принуди-

тельным пере-

мешиванием ма-

териала

- на переталкивающих решетках

- на валковых решетках

- во вращающихся барабанных печах

1. Терми-

ческие

процессы

при темпе-

ратурах

ниже тем-

пературы

плавления

шлака

2. Сжигание в

кипящем слое

- в стационарном кипящем слое

- в вихревом кипящем слое

- в циркулирующем кипящем слое

1. Терми-

ческие

процессы

при темпе-

ратурах

ниже тем-

пературы

плавления

шлака

3. Сжигание-

газификация в

плотном слое

кускового мате-

риала без прину-

дительного пе-

ремешивания и

перемещения

материала

Паровоздушная газификация (процесс института

химической физики РАН в Черноголовке)

2. Терми-

ческие

процессы

при темпе-

ратурах

выше тем-

пературы

плавления

шлака

•

1. Сжигание в

слое шлакового

расплава

- с использованием обогащенного кислородом

дутья (процесс Ванюкова)

- с использованием в качестве дутья природного

газа (фьюмииг-процесс)

- с использованием электрошлакового расплава

2. Терми-

ческие

процессы

при темпе-

ратурах

выше тем-

пературы

плавления

шлака

•

2. Сжигание в

плотном слое

кускового мате-

риала и шлако-

вом расплаве без

принудительного

перемешивания

и перемещения

материала

Доменный процесс (с использованием подогрето-

го до IOO

C воздуха)

2. Терми-

ческие

процессы

при темпе-

ратурах

выше тем-

пературы

плавления

шлака

•

3. Комбиниро-

ванные процессы

- процесс «Simens» (пиролиз-сжигаиие пирогаза

и отсепарированного углеродного остатка с ис-

пользованием необогащенного дутья)

- процесс «Noell» (пиролиз-газификация:

получение синтез-газа при совместной термооб-

работке пирогаза, отсепарированного от

металлов углеродистого остатка и минеральных

компонентов с использованиемобогащен ного

кислородом дутья)

- процесс «Thermoselect» (пиролиз-газификация:

получение синтез-газа при совместной термооб-

работке пирогаза, углеродистого остатка и мине-

ральной фракции с использованием обогащенно-

го кислородом дутья)

'717

сжиганию подвергают все поступающие на завод отходы оез какои-

либо их предварительной подготовки или обработки.

Метод слоевого сжигания является наиболее распространенным

и изученным. Он позволяет значительно экономить земельные пло-

щади по сравнению с таковыми, отводимыми под полигоны. При

этом методе помимо целей обезвреживания отходов возможно полу-

чение тепловой и электрической энергии, сокращение до минимума

расстояния между местом сбора ТБО и мусоросжигательным заво-

дом (МСЗ). Однако наряду с этими положительными показателями,

сжигание отходов сопровождается образованием

дымов,

содержащих

различные загрязняющие атмосферу вещества. В этой связи все со-

временные МСЗ оборудованы высокоэффективными устройствами

для очистки отходящих газов (дымов) от твердых и газообразных

загрязняющих веществ со стоимостью, достигающей 30% общих

капзатрат на строительство МСЗ. За рубежом в ряде стран, где ли-

мит земельных площадей представляет особо острую проблему, му-

соросжигание нашло самое широкое распространение.

Изучение процесса горения ТБО

мусоросжигательных котлоаг-

регатах показало, что он протекает в две стадии: в твердой фазе (на

колосниковой решетке) и в объеме топочного пространства. Колос-

никовая решетка является одним из важнейших элементов мусоро-

сжигающей камеры (МСК). Наряду с механизацией процесса сжи-

гания большое значение имеет шурующая способность колоснико-

вой решетки, которая обеспечивает расшлаковку спекающихся час-

тей слоя горящих отходов и их аэрацию. К колосниковым решеткам

MCK предъявляются требования надежной работы при загрузке не-

подготовленными отходами с постоянно меняющимся морфологи-

ческим и фракционным составами; возможности эксплуатации при

температуре в топочном объеме выше 800°С, приводящей к тепло-

вой деструкции наиболее трудно разлагаемых и горящих компонен-

тов отходов, минимального содержания органических составляющих

(недожога) в остатках сжигания и стерильности их после сжигания;

обеспечения максимально возможного КПД топки, чтобы требуемая

температура в ней достигалась без сжигания дополнительного топ-

лива и обеспечивалась высокая эффективности всего агрегата (если

на установке тепло уходящих газов утилизируется); поступления

минимального количества летучей золы в уходящие дымовые газы;

•Имеются и более сложные классификации методов термической перера-

ботки ТБО.

'718

нечувствительности к легкоплавким металлическим составляющим

(олово консервных банок, отходы из алюминия и т.п.); эффективно-

сти сушки отходов в первой зоне решетки; разделения топочного

процесса на отдельные зоны (сушки, воспламенения, горения и до-

жигания) при необязательном конструктивном разделении колосни-

ковой решетки на эти функциональные участки; исключения ручно-

го труда (подача отходов в топку, шуровка, золоудаление и т.п.).

Для реализации перечисленных требований имеется несколько

видов колосниковых решеток. Конкурентоспособными являются три

типа решеток: поступательно переталкивающие, обратно переталки-

вающие и решетки валкового типа.

Все колосниковые решетки устанавливают в топках, представля-

ющих собой камеры сгорания, куда подают отходы и дутьевой воз-

дух в качестве окислителя органических веществ. Эффективность

сжигания отходов во многом зависит от комбинационных конструк-

тивных решений топки и колосниковой решетки. Можно отметить

три принципиальных варианта конструктивного решения системы

топка-решетка (рис. IV-11):

система с прямым потоком газов

топочном пространстве, опти-

мальная для сжигания сухих отходов с высокой теплотворной спо-

собностью — 2800-3000 ккал/кг; наиболее

горячая

зона характерна

для нижней части решетки, поэтому влажные отходы в начале ре-

шетки плохо подсушиваются (рис.

IV-11 а

);

система с обратным по отношению к перемещаемому материалу

потоком газов, оптимальная для сжигания влажных отходов с низ-

кой

теплотворной способностью — около 1700 ккал/кг (рис. IV-116);

система со средним потоком газов (компромиссный вариант),

оптимальная для сжигания отходов переменных состава и влажнос-

ти (рис. IV-Ile).

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной пода-

чей материала представляют собой системы, состоящие из подвиж-

ных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания

отходов. Колосниковые решетки с прямой подачей (поступательно-

переталкивающие решетки) имеют малый угол наклона (6-12,5°) и

переталкивают материал в сторону выгрузки шлака (в направлении

перемещения материала).

Экспериментально подобранный угол наклона решетки, равный

12,5°, обеспечивает как хорошее рыхление материала, так и надеж-

ное управление движением потока. Для перевала отходов с целью их

рыхления предусматривается одна или две ступени по длине колос-

'719

никовой решетки (в зависимости от числа секций). Высота рыхля-

щих перепадов небольшая и не приводит к повышенному выбросу

пыли. Торцовые поверхности перепадов решетки охлаждаются.

Преимуществами колосниковой решетки являются простота кон-

струкции; возможность регулирования движения каждой секции ре-

шетки независимо от других секций (как следствие - оптимальное

регулирование толщины слоя отходов и времени их пребывания на

решетке); позонное регулирование подачи первичного возд\"ха

каж-

дой секции решетки (каждая секция решетки имеет свою собствен-

ную зону ввода дутья, что весьма важно для сжигания ТБО перемен-

ного состава); равномерная стабильная подача первичного воздуха

через щели между колосниками по площади решетки, что обеспечи-

вает спокойное сжигание с незначительным пылевыносом (подача

воздуха не зависит от положения колосника и его движения); отно-

сительно невысокие эксплуатационные расходы и простота обслу-

живания (замена отдельных колосников производится одним чело-

веком без специального инструмента); минимальный провал мате-

риала между колосниками (зазор 1,5 мм). В последнее время нашли

применение водоохлаждаемые колосниковые элементы, использова-

'720

ние которых значительно уменьшает износ покрытия решетки

зоне

основного горения и повышает срок ее эксплуатации.

Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-переталки-

вающие решетки) имеют большой угол наклона (обычно 21-25°) и

переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противо-

положную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть

горящего слоя отходов возвращается к началу решетки, что интенси-

фицирует процесс горения.

Принципиальные схемы колосниковых решеток приведены на

рис. IV-12.

Переталкивающие колосниковые решетки обеспечивают движе-

ние ТБО вдоль решеток. На этой системе удается получить хороший

эффект шуровки при интенсивном переворачивании отдельных час-

тиц отходов, что предотвращает кратерное горение, несмотря на

неоднородность отдельных фракций (различная интенсивность го-

рения отдельных фракций). В результате перемешивания быстро и

медленно горящих частей отходов достигается сравнительно равно-

мерное их выгорание. Этот эффект еще больше повышается путем

установки последовательно нескольких ступеней наклонно перетал-

кивающих решеток - каскада (рис. IV-12а). Однако наряду с интен-

сификацией процесса сжигания отходов при их падении с одной ре-

шетки на другую возрастает вынос твердых частиц, что приводит к

увеличению уноса из топки, следовательно, требует более эффектив-

ной системы газоочистки.

Другим примером конструкции топки с шурующим эффектом

является обратно переталкивающая колосниковая решетка (рис. IV-

12г),

на которой

сжигание происходит более интенсивно,

чем на

обыч-

ной переталкивающей решетке. Большая эффективность достигает-

ся за счет нижнего воспламенения отходов. Полотно колосниковой

решетки имеет наклон в сторону выгрузки шлака, и отходы под дей-

ствием силы тяжести сползают по ней вниз. Решетка состоит из по-

очередно расположенных неподвижных и подвижных ступеней ко-

лосников. Движение подвижных ступеней происходит навстречу

сползающему слою отходов, и горящие части отходов, попадая под

слой отходов, создают очаги нижнего зажигания.

На установках малой и средней производительности применяют

системы с опрокидывающими колосниками (рис. IV-126). Выпол-

ненные в виде сегментов колосники решетки объединены в группы,

каждый второй ряд

периодически опрокидывает горящие отходы, что