1.Твёрдые бытовые отходы
(ТБО, бытовой мусор) — предметы или товары, потерявшие потребительские свойства, наибольшая часть отходов потребления. ТБО делятся также на отбросы (биологические ТО) и собственно бытовой мусор (небиологические ТО искусственного или естественного происхождения), а последний часто на бытовом уровне именуются просто мусором. Ежегодно количество мусора возрастает примерно на 3 % по объёму. Количество ТБО в СНГ составляет около 100 млн тонн/год, причём на долю России приходится более четверти этого объёма (по другим данным за 2007 год для РФ — около 63 млн тонн/год).
Состав
Бумага — газеты, журналы, упаковочные материалы
Пластмассы
Пищевые и растительные отходы
Различные металлы (цветные и чёрные)
Стекло
Текстиль
Древесина
Кожа, резина
Кости
Смёт
Практическое значение могут иметь виды топлива, отвечающие следующим требованиям:
доступности и распространенности для массового использования;
достаточной химической активности топлива, которая обеспечивает возникновение его горения в кислороде воздуха;
наличие достаточных тепловыделений на единицу массы сжигаемого вещества.
Твердые бытовые отходы (ТБО) отвечают этим требованиям:
ТБО являются неисчерпаемыми из-за массового воспроизводства населением;
иногда на полигонах ТБО наблюдается самовозгорание (это происходит, если масса и толщина слоя ТБО достаточны для создания условий, при которых рассеивание теплоты в ОС становиться меньше, чем количество теплоты, выделяющейся при их биотермическом разложении);
ТБО по энергетической ценности сравнимы с некоторыми видами низкокалорийных природных топлив
Фракционный состав ТБО (массовое содержание компонентов, проходящих через сита с ячейками разного размера) сказывается как на сборе и транспортировке отходов, так и на технологии их последующей переработки, сортировки.
Химический состав ТБО необходим для определения качества получаемого при переработке ТБО компоста или биогаза.
Состав ТБО отличается в разных странах, городах. Он зависит от многих факторов, включая благосостояние населения, климат и благоустройство. На состав мусора существенно влияет система сбора в городе стеклотары, макулатуры и т. д. Он может меняться в зависимости от сезона, погодных условий. Так на осень приходится увеличение количества пищевых отходов, что связано с большим употреблением овощей и фруктов в рационе питания. А зимой и весной сокращается содержание мелкого отсева (уличного смета).
С течением времени состав ТБО несколько меняется. Увеличивается доля бумаги и полимерных материалов. А с переходом на централизованное теплоснабжение практически исчезает в ТБО уголь и шлак.
Важнейшими характеристиками ТБО как топливо являются предельные значения влажности,зольности и горючих составляющих. В различные времена года влажность может колебаться от 20–25 до 50–60 % по массе, зольность – от 10–15 до 25–30 %. Так, например в г. Москве влажность ТБО может колебаться от 30 до 58 % по массе в зависимости от времени года.
Колебания этих важнейших характеристик отходов вызывают колебания Qробщ. Например, в среднем по России эти колебания находятся в пределах от 4,18 до 8,5 МДж/кг.
Убедиться в том, что ТБО отвечают обязательному условию при котором любое вещество может считаться топливом, можно, сравнивая характеристики низкокалорийных топлив с теплотехническими характеристиками ТБО.
В таблице 3 приведены данные по элементному составу и удельной теплоте сгорания несортированных ТБО, используемых в различных странах мира в качестве топлива. Для сравнения те же данные по ископаемым топливам, применяемым в энергетике (углям, торфу и древесине) приведены в таблице 4.
Данные табл. 3 и табл. 4 позволяют говорить о том, что теплота сгорания ТБО, рассчитанная по элементным составам твердых бытовых отходов, зависит главным образом от Wp и Ap. Анализ приведенных данных показывает также, что значения теплот сгорания ТБО и низкокалорийных топлив близки друг к другу.
Следует также отметить, что теплота сгорания несортированных ТБО существенно колеблется в зависимости от времени года. Это является одним из основных отличий несортированных ТБО, используемых в качестве топлива, от ископаемых природных топлив, используемых в энергетике.
Применение сортировки позволяет улучшить теплотехнические характеристики ТБО таблица 5.
Таблица3.
Элементный и элементарный составы твердых бытовых отходов и их низшие теплоты сгорания в среднем за год.
Страна (город) |
Массовый состав, % |
Qр Qг ,
МДж/кг |
||||||
Ср Сг |
Нр Нг |
Ор Ог |
Nр Nг |
Sр Sг |
Ap - |
Wp - |
||
По отдельным городам России |
||||||||
Москва |
21,30 51,32 |
2,90 6,99 |
16,90 40,80 |
0,90 2,17 |
0,20 0,48 |
22,00 - |
36,50 - |
7,51 20,12 |
Санкт-Петербург |
17,52 50,48 |
2,31 6,63 |
14,33 41,28 |
0,47 1,35 |
0,09 0,26 |
31,15 - |
34,14 - |
5,90 19,11 |
Нижний Новгород |
19,62 49,56 |
2,62 6,62 |
16,67 42,13 |
0,56 1,41 |
0,11 0,28 |
20,51 - |
39,91 - |
6,52 19,00 |
Владивосток |
16,34 50,26 |
2,18 6,71 |
13,27 40,82 |
0,59 1,81 |
0,13 0,40 |
24,35 - |
43,14 - |
5,27 19,52 |
Таблица 4
Элементарный состав и низшая теплота сгорания некоторых низкокалорийных твердых топлив России и СНГ
Месторождение и наименование |
Массовый состав, % |
Qр Qг ,
МДж/кг |
||||||
Ср Сг |
Нр Нг |
Ор Ог |
Nр Nг |
Sр Sг |
Ap - |
Wp - |
||
Подмосковный бассейн |
27,4 |
2,16 |
8,63 |
0,46 |
2,85 |
26,5 |
32 |
9,88 |
бурый уголь |
66,0 |
5,20 |
23,13 |
1,10 |
4,40 |
- |
- |
25,74 |
Трест «Черепеть-уголь» |
26,0 |
2,2 |
9,2 |
0,4 |
2,2 |
29,0 |
31 |
9,20 |
бурый уголь |
65,0 |
5,2 |
23,3 |
1,0 |
5,5 |
- |
- |
24,95 |
Райчихинский |
30,4 |
1,7 |
12,2 |
0,5 |
0,3 |
7,9 |
47 |
9,49 |
бурый уголь |
67,4 |
3,8 |
27,0 |
1,1 |
0,7 |
- |
- |
23,66 |
Сланец |
13,5 |
1,8 |
4,3 |
0,3 |
3,4 |
59,2 |
17,5 |
5,81 |
Капширского месторождения |
57,9 |
7,7 |
18,5 |
1,3 |
14,6 |
- |
- |
26,84 |
Торф |
24,7 |
2,6 |
15,2 |
1,1 |
0,1 |
6,3 |
50 |
8,11 |
|
56,5 |
6,0 |
34,8 |
2,5 |
0,2 |
- |
- |
21,44 |
Дрова |
30,0 51,0 |
3,6 6,1 |
25,1 42,2 |
0,4 0,7 |
-- |
0,6 - |
40 - |
10,2 18,85 |
Таблица 5
Теплотехнические характеристики твердых бытовых отходов до и после сортировки
Отходы |
Элементный состав, % |
Qр , ккал/кг |
||||||||
|
Ср |
Нр |
Ор |
Nр |
Sр |
Ар |
Wр |
min |
сред. |
max |
До |
21,3 |
2,7 |
16,8 |
0,44 |
0,16 |
25,5 |
33,1 |
1000 |
1400 |
1700 |
сортировки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После |
25,0 |
3,2 |
19,8 |
0,51 |
0,19 |
12,3 |
39,0 |
1176 |
1588 |
2000 |
сортировки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Утилизация твёрдых бытовых отходов
(другие термины: вторичная переработка, рециклинг отходов (англ. recycling), рециклирование и утилизация отходов) — повторное использование или возвращение в оборот отходов производства или мусора. Наиболее распространена вторичная, третичная и т. д. переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Также с глубокой древности используются в сельском хозяйстве органические сельскохозяйственные и бытовые отходы