Тема 9. Принципы составления схем природоохранных систем

Целевая установка – на основании материала т. 9 студент должен знать структуру основных схем природоохранных систем хранения и утилизации твердых бытовых отходов, очистки стоков и выбросов.

Выбор природоохранных аппаратов и последовательность объединения их в систему должен быть основан на физических и физикохимических параметрах загрязненных объектов, подлежащих очистке.

Первыми в системе очистки всегда являются устройства осаждения под действием силы тяжести, например, пылеосадительные камеры и отстойники.

За ними следуют аппараты, реализующие циклонные процессы: циклоны, гидроциклоны. На 3 стадии используют фильтры различной конструкции, после которых очищаемая среда поступает в абсорберы, адсорберы, в зависимости от свойств загрязненных агентов.

На разных стадиях после прохождения аппаратов отстаивания в систему очистки могут быть включены аппараты электролиза, ионного обмена, изменения кислотности среды, тем самым избегают преждевременной коррозии самих природоохранных установок и отдельных элементов природоохранных сооружений. При очистке выбросов в скрубберах мокрой очистки можно совместить процессы улавливания пыли и абсорбцию молекул газов-загрязнителей. В адсорберах, наряду с просто физической адсорбцией можно организовать процессы каталитической очистки, применяя катализатор в виде раздробленных частиц. Системы очистки разнообразны по структуре и в ряде случаев уникальны, поскольку технологические схемы выпуска той или иной продукции в различных отраслях хозяйства также отличаются большим разнообразием. Назовем лишь некоторые источники загрязнения: жилищно-бытовые предприятия, горнодобывающая промышленность, предприятия химической промышленности (множество видов), металлургические предприятия и т.д. и т.п. Ниже приведены в качестве примеров лишь несколько природоохранных систем и сооружений.

9.1. Система переработки твердых бытовых отходов

Рассмотрим функционирования опытного завода переработки бытовых отходов г. Санкт – Петербурга (Горелово). Завод запущен в эксплуатацию в 1970 г.

Завод осуществляет

- прием, захоронение, обезвреживание твердых бытовых отходов, отходов строительства, мусора;

- специальное захоронение некачественных пищевых продуктов и промышленных товаров классом опасности 3 – 5;

- размещение на временное хранение промышленных отходов.

На входе осуществляют постоянный технологический контроль поступающих отходов во избежание поступления особоопасных материалов. Согласно проекта 70% эксплуатационных затрат должно быть покрыто за счет получения продукции из отходов, а также за счет производства тепловой и электрической энергии. Показатели производственной деятельности завода сведены в таблицу.

Плановые показатели функционирования завода.

Показатель	Числовая характеристика
Объем поступающих отходов
Выпускаемая продукция	Единицы измерения:
	т/год
- Целлюлозно-бумажное сырье: «бумага»
- «текстиль»
- стеклобесцветное (бой)
- стекло цветное (бой)
- черные металлы (сталь, чугун)
- цветные металлы
- пластики (стружка)
- комоненты строительных материалов, адсорбенты (активированные угли)
- компост
Мощность вырабатываемой электрической энергии

Упрощенная технологическая схема переработки твердых бытовых отходов (ТБО) представлена на рис. 9.1. На схеме отдельные структурные единицы системы представлены в одном экземпляре, когда на практике их несколько.

Рис. 9.1. Упрощенная схема переработки малоопасных

твердых отходов.

На схеме отдельные структурные единицы системы представленные в одном экземпляре, когда на практике их несколько. Поступившие на предприятие отходы сгружают в один из двух приемных бункеров 1, строительные материалы - на площадку хранения 2. Приемный бункер имеет форму близкую к кубу с длиной ребра ~ 10 м. Из приемного бункера отходы проходят через пластинчатый рыхлитель 3 на ленточный транспортер 4, где их отсортировывают вручную и механически. Черные металлы отбирают с помощью подвесного магнита и посредством ковша перемещают к прессу на участок прессования. После прессования продукцию отгружают покупателю – транспортируют на предприятия «Вторчермета». Отсортированное стекло измельчают до определенного размера и передают потребителю. Часть отсортированных материалов (сыпучих) подают с помощью пневмотранспорта (по трубам в потоке воздуха) на соответствующие участки. В целях придания компактной формы (уменьшения объема) материалы текстильные, целлюлозу бумажные подвергают прессованию (на схеме не обозначено). Материалы и предметы из пластмасс (пластики) после измельчения в стружку на специальном участке 5, прессуют и также отгружают в брикетах потребителю. Не допустимо сжигание предметов из пластмасс, поскольку в результате воздействия тепла часть их формирует диоксины – сильные канцерогены, обусловливающие заболевание раком. Токсины могут поступить в почву, при горении, на первом этапе, они насыщают воздушную среду. Пищевые отходы (в том числе некачественные пищевые продукты от коммерческих организаций) размещают в барабанах компостирования 6. Барабаны цилиндры диаметром ~ 4 м; длиной 60 м, расположены горизонтально.

Внутренняя поверхность барабана содержит мелкие частые ε ребра, которые при медленном движении среды обеспечивают измельчение материала. Окисление в барабанах происходит в результате жизнедеятельности «термофильных» бактерий, что приводит к повышению температуры внутренней среды до 50⁰ С. Выделяющееся тепло направляют на обогрев парников, находящихся на территории предприятия и некоторых подсобных помещений. Продолжительность пребывания материала в барабанах 2 суток. Полученный компост востребован в садово-парневых хозяйствах. Часть компоста некоторое время хранится на специально оборудованных площадках «полях дозревания компоста» – 7, под слоем земли (почвы). Барабаны компостирования являются основными аппаратами цеха сепарации, биферментации и санитарного обезвреживания ТБО. Некомпостируемые материалы, оставшиеся после сортировки доставляют в цех термической переработки 8, где после предварительной сушки при 800⁰ их подвергают в специальных печах пиролизу при температуре ~ 1000⁰. Габариты печи сушки: диаметр ~ 3 м, длина 30 м.

В данном случае под пиролизом понимают воздействие на материал высоких температур без доступа кислорода. То есть не протекают обычные для горения реакции окисления с участием О₂. Газы пиролиза поступают в скрубберы мокрой очистки и из них в окружающую среду. Большая часть продуктов пиролиза представляет собой подобие угля, который в данной производственной практике называют «пироуглерод», «пирокарбон». Эти продукты являются хорошими поглотителями (адсорбентами) за счет наличия пор в их объеме, а также могут послужить наполнителями в комозиционных строительных материалах, повышающими теплоизоляционные свойства последних. Управление процессами – централизованное, осуществляемое в центре автоматизированных систем управления, где на экранах мониторов высвечивается информация по текущим значениям параметров технологических операций в различных точках контроля.