4.3. Переработка и сжигание мусора.
Одним из методов обезвреживания бытового мусора является биологическая переработка с получением компоста и биотоплива. Процесс обезвреживания и переработки осуществляется за счет самовозгорания мусора, и поэтому называется биотермическим. Этот процесс происходит в результате роста и развития разнообразных, в основном теплолюбивых микроорганизмов в аэробных условиях (т.е. при достаточном доступе воздуха). В нашей стране и за рубежом компосты из отходов применяются в пригородном овощеводстве, сельском хозяйстве, при озеленении городов и т.д. Компостирование также способствует организации естественного круговорота веществ в природе.
Совершенно надежным методом обезвреживания, не допускающего вредных выбросов и отходов и не оказывающего вредного последствия, является переработка мусора в компост. Самыми опасными являются полигоны. Строительство мусоросжигательных заводов противоречит тенденции перевода всех промышленных предприятий, ТЭЦ и местных котельных в крупных городах с твердого на газообразное и жидкое топливо в целях снижения загрязнения атмосферы.
В последнее время стали использовать пиролиз. Пиролиз - это термический метод разложения отходов при недостатке или отсутствии кислорода, в ходе которого сложные вещества ("некомпостируемые отходы") расщепляются на более простые. При термическом разложении этих отходов получаются три вида продуктов: топливный газ, битумная смола и твердые углеродистые соединения - пирокарбон.
На современных мусороперерабатывающих заводах осуществляют процесс обезвреживания отходов путем механизированного биотермического компостирования. Основные стадии технологического процесса, реализуемого на заводах:
прием и предварительная подготовка ТБО;
биотермическое компостирование;
сортировка и складирование компоста;
обработка некомпостируемых фракций.
Процесс биотермического обезвреживания основывается на способности некоторых видов микроорганизмов использовать компоненты ТБО для питания в процессе жизнедеятельности. В результате развития микроорганизмов в аэробных условиях, т.е. при хорошем доступе воздуха, происходит саморазогревание отходов. Активная деятельность микроорганизмов зависит от многих факторов: наличия в составе ТБО органических и минеральных веществ в формах, доступных для питания микроорганизмов; температуры, необходимой для жизнедеятельности; влажности отходов; рН среды; доступа воздуха.
При термическом обезвреживании и утилизации ТБО значительно (на 65…75%) уменьшается объем отходов, уничтожается патогенная микрофлора. Горючие компоненты окисляются с образованием углекислого газа и паров воды. Отходящие газы топок содержат токсичные газовые компоненты, твердые частицы золы и сажи. Шлаки, образовавшиеся при сжигании, складируют на полигонах. Особенности термической обработки ТБО определяются разнообразием их химического состава, размеров частиц, теплот сгорания. Так, нижний предел теплоты сгорания ТБО составляет 3350 кДж/кг, верхний - 10500 кДж/кг.
Таким образом, с точки зрения охраны окружающей среды и эффективного использования природных ресурсов наиболее рациональным является создание специальных мусороперерабатывающих заводов, исключающих загрязнение атмосферы и отчуждения значительных территорий под полигоны, которые в густонаселенных районах страны не имеют будущего.
Мусоросжигание наиболее широко распространено за рубежом. Для этого существует много причин, основная из них - идеальность по санитарно-гигиеническим требованиям, поэтому мусоросжигательные заводы за рубежом располагают вблизи жилой застройки, что значительно снижает расходы на вывоз отходов из домовладении.
При сжигании отходов можно получать тепло, электроэнергию или то и другое вместе, а также металл для вторичного использования. при сжигании отходов в мусоросжигательных установках существует опасность загрязнения атмосферы. Процесс сжигания сопровождается образованием дымовых газов, содержащих большое число взвешенных частиц - золы и недожога. В ряде случаев при полном сгорании твердых бытовых отбросов в топке помимо углекислого газа и водяных паров образуются окислы серы и хлористый водород.
На практике не всегда удается достичь полного сгорания отбросов по целому ряду причин, поэтому в дымовых газах могут быть также мельчайшие не догоревшие горючие частицы мусора, окись углерода, сероводород, органические соединения. Поэтому огромное значение приобретает очистка дымовых газов.
Основные стадии технологического процесса термической обработки:
приемка отходов;
термическая обработка (сжигание);
очистка отходящих газов;
шлако-золоудаление и сепарация металлов.
Схема мусоросжигательного завода показана на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Схема мусоросжигательного завода:
1 – приемный бункер; 2 – грейфер; 3 – загрузочный бункер; 4 – колосники; 5 – воздуходувка; 6 – камерная печь; 7 – форсунка; 8 – паровой котел; 9 – транспортирующее устройство; 10 – электрофильтр; 11 – дымосос; 12 – труба.
Подлежащие сжиганию отходы специализированным автотранспортом привозят на завод и разгружают в приемный бункер 1, откуда грейфером 2 подают в загрузочный бункер 3 камерной печи 6. Печь оборудована ступенчато расположенными подвижными колосниками 4, под которые воздуходувкой 5 подается воздух, необходимый для процесса горения. Жидкие горючие отходы могут впрыскиваться в печь форсункой 7. Дымовые газы отдают тепло в котле 8, очищаются в электрофильтре 10 и при помощи дымососа 11 выбрасываются в атмосферу через трубу 12.
Шлак, перемещающийся с колосниковой решетки, охлаждается водой и направляется на складирование транспортирующим устройством 9. Тепло, выработанное в котле, может использоваться непосредственно в виде пара или расходоваться на производство электроэнергии.
Сжигание ТБО требует высокой степени очистки отходящих газов, поскольку в них могут присутствовать опасные продукты разложения хлор- и фторсодержащих полимерных и иных материалов, продукты окисления цветных металлов, диоксины и т.д. Компостирование затрудняется необходимостью извлечения из состава ТБО цветных металлов. Технологии пиролиза и плазмохимической переработки, экологически более безопасные, пока еще не получили достаточного развития.