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

Подождите немного. Документ загружается.

'781

зочного торца их плотность достигает при 2-х суточном цикле пере-

работки 800 кг/м

. Средняя плотность массы, находящейся в биоба-

рабане, составляет 540 кг/м

Увеличение длительности пребывания компостируемой массы в

биобарабанах приводит к существенному повышению плотности,

достигающей 1000 кг/м

При выгрузке из биобарабана увеличивается пористость компос-

тируемой массы и ее плотность снижается до 500 кг/м

Компост, получаемый на охарактеризованных заводах, исполь-

зуют в качестве биотоплива для теплиц или (после 2-3 месячной

выдержки в штабелях) в виде органического удобрения.

Он

улучша-

ет состав и структуру почвы и увеличивает количество в ней пита-

тельных веществ так как представляет собой рыхлый продукт, в су-

хом веществе которого содержится (в %) азота — до 1, фосфора —

0.6. кадия — 0,3, кальция — 2,5 и органического вещества — 60.

В результате многих исследований установлено, что компост бе-

зопасен для сельского хозяйства. Болезнетворные организмы, кото-

рые могут поступать с отходами, при образовании компоста под дей-

ствием высоких температур и антибиотиков погибают. Однако сме-

шанные юродские отходы содержат большое количество микропри-

месей металлов, среди которых находятся сильно токсичные веще-

ства, влияющие на здоровье людей. Недостатком компоста являются

его сезонное использование и необходимость длительного хранения,

что требует больших земельных участков. Из-за небольшого содер-

жания питательных веществ транспортирование компоста на боль-

шие расстояния экономически нецелесообразно.

Вопросы для повторения

1. Посредством каких бактерий проводят аэробное компостирование

ТБО?

2. Какие параметры

влияют

неэффективность компостирования ТБО?

3. Каковы оптимальные параметры компостирования ТБО?

4. В чем состоит последовательность операций, осуществляемых с

ТБО при их компостировании?

5. Чем различаются температурные стадии аэробного компостирова-

ния ТБО?

6. Как подавить анаэробные явления при аэробном компостирова-

нии ТБО?

7. Где можно использовать продукты аэробного компостирования

ТБО?

'782

Глава 24. Комплексная переработкаТБО

Сложность состава ТБО обусловливает отсутствие универсаль-

ного метода решения их проблемы, в полной мере удовлетворяюще-

го ансамблю современных требований рыночной экономики, эколо-

гии и ресурсосбережения. Таким требованиям, как свидетельствуют

тенденции развития этой области в передовых странах, в наиболь-

шей степени удовлетворяют технологии комплексной переработки

ТБО, ориентированные, в частности, на выделение из их массы име-

ющих потребительскую ценность компонентов (металлов, макулату-

ры, пластмасс, стекла, текстиля и т.п.) и улучшение за счет этого и

других сепарационных операций качества остающихся масс ТБО как

топлива и сырья для ферментации.

Наиболее распространенными в отечественной практике про-

мышленной переработки ТБО в настоящее время являются охарак-

теризованные выше процессы их компостирования и сжигания.

Основные недостатки прямого (без предварительной подготов-

ки) компостирования смешанных ТБО сводятся к необходимости

депонирования больших масс их составляющих, не способных к

ферментации, на полигонах, а также низкое качество целевого про-

дукта — компоста, характеризующегося повышенным содержанием

тяжелых металлов и плохим товарным видом, что обусловливает

трудности его сбыта. Низкая теплотворная способность смешанных

ТБО препятствует их использованию в виде качественного топлива,

обеспечивающего производство тепловой и электрической энергии.

Преодоление этих недостатков

значительной

степени

возможно при

использовании специальной подготовки ТБО, сводящейся к осуще-

ствлению различной сложности комплекса операций по их сорти-

ровке.

Технология последней может включать как разнообразные соче-

тания собственно сепарационных процессов (магнитных, воздуш-

ных, электрических и других видов), так и вспомогательные опера-

ции механического дробления и измельчения. На рис. IV-31 в каче-

стве иллюстрационного примера представлена одна из технологи-

ческих схем сортировки ТБО, дающая представление о номенклату-

ре, последовательности реализации и выходе продуктов названных

процессов (операций). Примерную количественную характеристику

процесса сортировки ТБО применительно к функционирующему в

две смены (12 часов

сутки) в течение 340 дней в году производств)'

''83

Тяжелая фракция

Легкая фракция

Рис IV-31 Технологическая схема сортировки ТБО

'784

мощностью 240 тыс. т в год по смешанным ТБО г. Москвы иллюст-

рируют данные табл.

IV.

18.

Результаты выполненного в

государственном

предприятии "Эко-

техпром" сопоставительного анализа удельных экономических по-

казателей (в долларах США) представляющих интерес для различ-

ных районов

России современных технологий переработки

ТБО

(сжи-

гание, компостирование, сортировка и их комбинации) иллюстри-

руют данные табй.

IV. 19.

Анализ выполнен (по данным ведущих

Таблица

IV. 18

Ориентировочный материальный баланс процесса сортировки TEO

Наименование

продуктов

Содержание

в ТБО, %

Процент

извлечения

Выход

Наименование

продуктов

Содержание

в ТБО, %

Процент

извлечения

т/год т/супси %

1 2

Черный металлолом

(включая

оловосодержащий)

3,0 98 7056 20,75 2,94

Цветной металлолом

0,5 80

960

2,82 0,4

Легкая фракция (на

сжигание)

30,0

32400

95,29 13,5

Текстильные компоненты

(на сжигание)

6,0 80 11520 33,88

4,8

Крупногабаритные

компоненты

(на сжигание)

2,0 90 4320 12,7

1,8

Балластные компоненты

(стеклобой, гальванические

элементы и т.п.)

7,0

40 6720

17,76

2,8

Механические потери с

крупногабаритной

фракцией

(на сжигание)

- -

24000

70,58 10,0

Потери (влага, пыль)

- -

144

0,42

0,06

Обогащенная органическая

фракция (на

компостирование)

152880 449,64 63,7

Реальное количество

обогащенной органической

фракции, принимаемой

цехом компостирования

137140

449,64

57,14

Ha сжигание из цеха

сортировки (суммарно)

87980 258,76 36,65

Итого:

240000 705

Примечание: показатели извлечения соответствуют результатам опытно-промышленных

испытаний технологии сортировки ТБО на МПО «Полимер» (г. Москва)

'785

Таблица IV. 19.

Ориентировочные удельные экономические показатели различных техно-

логий переработки ТБО

Технология

Показатели

Сжига-

ние

Компо-

стиро-

вание

Сорти-

ровка

Сорти-

ровка

+ сжи-

гание

Сортировка

+ компос-

тирование

Сортировка +

сжигание +

компостиро-

вание

Удельные (иа

ТБО)

капи-

тальные вло-

жения

280 90 50

330 100 240

Удельные (на

1т

ТБО)

экс-

плуатаци-

онные затрат

9,6 10

3,2

12,8

8,7

13,5

Неугилизи-

руемая фрак-

ция

(подлежит

захоронению),

30 30 95 15

55 8

Удельные (на

1 т) затраты

на

захоронение

иеугилизи-

руемой фрак-

ции

9 9 28,5 4,5 16,5 2,4

Удельные (на

ТБО)

амор-

тизационные

отчисления

28 9

10 24

Общие удель-

ные (на

ТБО) затраты

46,6

36,7

50,3 35,2

39,9

Суммарная

реализация

продукции из

тТБО

23,7 9,2

11,4

33,9

18,7

30,2

Эксплуатаци-

онные затраты

(на

т ТБО) с

учетом возме-

щения за

счет

реализации

продукции

-22,9 -18,8 -25,3 -16,4 -16,5 -9,7

зарубежных фирм и специализированных отечественных организа-

ций) для условной производительности 240 тыс. т ТБО в год каждо-

го предприятия, обслуживающего около 1 млн. жителей. Его резуль-

'786

таты свидетельствуют, во-первых, что ий одна из сравниваемых тех-

нологий не удовлетворяет условиям рентабельности производства,

во-вторых, что наиболее экономически целесообразна в рамках рас-

сматриваемых технологий промышленная организация комплексной

переработки ТБО, включающей сортировку, компостирование и сжи-

гание, и, в-третьих, что с экономических позиций комбинационные

технические решения в тех же рамках более предпочтительны, чем

индивидуальные.

Как следует из данных табл.

IV.

18, сортировка ТБО обеспечивает

передачу на компостирование ~ 57 и на сжигание ~ 37% от общей их

массы. С учетом отходов операций получения компоста (25% от пе-

редаваемой на компостирование массы) на сжигание при комплекс-

ной переработке ТБО суммарно направляют около 50% их массы

(в отличие от 100% при прямом сжигании отходов), что вдвое сокра-

щает потребность

дорогостоящем термическом оборудовании. В та-

кой же примерно степени в рассматриваемом случае сокращается и

потребность в биобарабанах (биобарабан марки KMlOlA имеет ди-

аметр 4 и длину 36 м) для компостирования. Таким образом, сорти-

ровка ТБО, требующая 8-15% капитальных затрат от стоимости тер-

мического и биотермического оборудования, существенно (в 1,5-2

раза) снижает таковые на последнее.

Сортировка ТБО в рамках их комплексной переработки обеспе-

чивает значительный эффект и в природоохранном плане. Известно,

что наибольшее отрицательное воздействие на биосферу оказывают

технологии прямого компостирования и прямого сжигания ТБО. Так,

в частности, при прямом сжигании 240 тыс. т в год ТБО с соблюде-

нием действующих в Европе нормативов выбросов в атмосферу с

подвергнутыми очистке дымовыми газами (~ 900 млн. м

) будет выб-

рошено - 20 т взвесей (золы и пыли) и ~ 4,5 т тяжелых металлов.

Наряду с этим в топках печей МСЗ образуется шлак (~ 55 тыс. т), а

системой газоочистки улавливаются токсичные зола-унос и пыль

(~ 8 тыс. т). Сортировка же ТБО с извлечением черных и цветных

металлов согласно зарубежным данным обеспечивает сокращение на

порядок выброса в атмосферу тяжелых металлов с дымовыми газа-

ми установок сжигания ТБО. При комплексной переработке ТБО,

включающей сортировку, компостирование и сжигание, последнему,

как отмечено выше, подвергается в значительной степени лишенная

тяжелых металлов половина всей массы ТБО в виде обогащенной

(в плане увеличения ее теплотворной способности) фракции, кото-

рую иногда обозначают как топливо, полученное из отходов (ТПО).

'787

В этой связи соответственно сокращаются масса улавливаемой золы-

уноса (до 4 тыс. т), объем дымовых газов (до 450 млн. м

) и выброс с

ними в атмосферный воздух взвесей (до 10 т) и тяжелых металлов

(до -250 кг).

Общее представление о сущности комплексной переработки ТБО

дает ее блок-схема, представленная на рис. IV-32.

Одним из возможных путей комплексной утилизации ТБО как в

виде цельных материалов, так и в виде отсортированных их фрак-

ций (в частности, обогащенных пищевыми отбросами) является их

переработка в изделия строительного профиля (брусья, блоки, пли-

ты и т.п.) по технологии, внедряемой в практику академиком РАЕН

М.В. Бирюковым и реализуемой

настоящее время компанией "Эко-

Плюс"

Сущность этой технологии состоит в фиксации измельченных и

смешанных с магнезиальными вяжущими ТБО в виде той или иной

формы изделий, получаемых горячим прессованием.

Затворение каустического магнезита, представляющего собой одну

из разновидностей воздушных магнезиальных вяжущих материалов

и получаемого обжигом при 750-800°С природного магнезита (и со-

стоящего в основном из MgO), водным раствором бишофита

(MgCl

-6H

0) приводит к образованию вяжущей системы, формиру-

емой соединением, состав которого выражается формулой

MgCl

-5Mg(0H)

-7H

0, которое медленно переходит в Mg(OH)

MgCl

-3Mg(OH)

. Таким образом, в затворенной смеси после начала

отвердения связующей основой служит термодинамически очень ус-

тойчивый оксид магния, пластифицированный хлоридом магния.

По мере сокращения содержания свободного хлорида магния длина

цепи названной оксидной матрицы и прочность материала увеличи-

ваются. Гидроксид магния труднорастворим в воде, и образующиеся

его хлопья фиксируют находящиеся в ней ионы тяжелых металлов

(хрома, меди, железа, марганца, цинка, никеля, свинца и др.). Таким

образом, матрица связующего препятствует миграции последних из

изготовленных из отходов изделий. В отличие от других вяжущих

каустический магнезит обладает выраженными бактерицидными

свойствами в отношении органических компонентов заполнителей

соответствующих растворов и бетонов, обеспечивая их стойкость к

гниению.

При утилизации по такой технологии 100 т ТБО, содержащих 60 т

воды и 28 т крупных минеральных и металлических включений, се-

парируемых в подготовительных операциях и не входящих в изго-

'788

Твердые бытовые

отходы (город-

ской мусор)

Селективный

сбор опасных бы-

товых OTX

O пгов

Черный ме-

таллолом

Во вторичную

черную ме-

таллургию

JIOM

оловосо-

держащий

Лом

аллюминия

Переработка

А.

Олово (готовая

продукция)

Bo вторич-

ную цвет-

ную метал-

лургию

Селективный

сбор ценных ком*

понеитот»

Балластная

фракция

В отвал

Сепарация

Инертные

материалы

Стабилизированная орга-

ническая фракция

В производ-

ство этанола

B производ-

ство строй-

материалов

Сельскохо-

зяйственное

использование

тавливаемые изделия, расходуют 11т раствора бишофита, в составе

которого находится 5,2 т собственно соли и 23,5 т каустического маг-

незита. Таким образом, среди сырьевых компонентов ТБО назван-

ной влажности составляют по

массе

74,35%, раствор бишофита— 8,18%

и каустический магнезит — 17,47%.

После названной подготовки ТБО в виде фракции крупностью

до 130 мм подвергают на конвейере магнитной сепарации (с после-

дующим брикетированием отделенных металлических включений)

и обезвоживают в отжимном прессе со сбором отделенной жидкости

'789

в отстойнике. Обезвоженную массу отходов измельчают в молотко-

вой дробилке и классифицируют, направляя мелкую фракцию (раз-

мером до 6 мм)

накопительный бункер и возвращая крупную фрак-

цию на доизмельчение

дробилку. Крупную фракцию отходов после

механической сортировки последовательно обрабатывают в клино-

вом прессе-разрушителе и дробилке первичного дробления,

после чего

осуществляют ее дополнительное дробление по охарактеризованной

выше схеме с получением фракции менее 6 мм. Осветленную в от-

Рис. IV-32. Блок-схема комплексной малоотходной (безотходной) перера-

ботки

твердых бытовых отходов

'790

стойнике жидкость используют для приготовления раствора бишо-

фита, а отстоянный осадок возвращают в пресс для обезвоживания

и утилизации

составе кондиционной фракции отходов. Последнюю

обрабатывают в сушилке с получением материала влажностью 12-

15%, накапливаемого в расходном бункере.

Раствор (рассол) бишофита плотностью 1180-1200 кг/м

готовят

в специальных емкостях из чешуированной соли влажностью не бо-

лее 0,7 %, растворяя ее при получении 100 кг раствора в количестве

51,8 кг

48,2

кг воды

при 5-50°С

течение до трех часов. Приготов-

ленный раствор перекачивают в расходные емкости.

Смешивание сырьевых компонентов при приготовлении прессмас-

сы осуществляют в смесителе непрерывного действия, подавая их

через весовые и объемные дозаторы с обеспечением практически од-

новременного и непрерывного заполнения смесителя. В получаемой

в смесителе прессмассе обеспечивают содержание (в

масс.) 46-53

ТБО (биомассы) влажностью не более 15%, 24-33 каустического маг-

незита и 22-24 водного раствора бишофита. Максимальное время ее

хранения до прессования не должно превышать 1 час.

Приготовленную прессмассу из расходных бункеров раздаточны-

ми конвейерами направляют в загрузочные устройства экструзион-

ных гидравлических прессов, обеспечивающих выпуск полуфабри-

катов в виде профилированных брусов, или в загрузочные устрой-

ства гидравлических прессов плоского формования при произвол

стве плитных изделий. В обоих вариантах прессование осуществля-

ют при повышенных температурах.

Получаемые прессованием полуфабрикаты раскраивают на со-

ответствующие мерные длины (для обработки поверхности и кро-

мок последних могут быть использованы и такие операции, как шли-

фовка, полировка, окраска), формируя из получаемых деталей паке-

ты, которые с целью стабилизации физико-механических показате-

лей изготовленных изделий выдерживают на складе перед отгрузкой

потребителям не менее трех суток. Образующиеся при механической

обработке полуфабрикатов твердые отходы возвращают в производ-

ство.

На рис. IV-33 представлена технологическая схема охарактери-

зованного процесса, дающая более детальное представление о его

аппаратурном оформлении.

В соответствии с этой технологией возможна переработка и раз-

нообразных производственных отходов (ила очистных сооружений,

древесных опилок и стружек, горелых земель и т.п.). Технология не