1.6 Термическая обработка отходов

Сжигание предварительно не подготовленных отходов:

Метод слоевого сжигания неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках наиболее распространен и изучен. В этом случае помимо выполнения санитарно-гигиенических Mepoприятий можно получить тепловую или электрическую энергию, сократить до минимума расстояние между местом сбора отходов и мусоросжигательным заводом (МСЗ), значительно экономить земные площади.

Однако при сжигании отходов выделяются твердые и газообразные отравляющие вещества, поэтому все современные МСЗ должны быть оборудованы высокоэффективными газоочистными устройствами, стоимость которых достигает 50 % общих капиталовложений на строительство МСЗ.

На МСЗ сжигают доставляемый на него мусор без какой бы то ни было предварительной подготовки или обработки.

При поступлении на завод мусоровозы взвешивают на платформенных автоматических весах. Затем по эстакаде мусоровоза ступают для разгрузки в приемное помещение, оборудовав виде холла с воротами. Несколько пунктов разгрузки предусматривают гравитационную выгрузку одновременно нескольких мусоровозов в бункер-накопитель. Мусор из бункера-накопителя часто забирает мостовой кран, оборудованный грейферным ковшом «Полип» вместимостью 5 м³ с гидроэлектрической системой управления. В приемном отделении поддерживается некоторое разжижение воздуха за счет забора из него дутьевого воздуха для поддержания процесса горения ТБО в котлоагрегатах, что предотвращает выброс неприятных запахов и пыли за пределы отделения. Мусор из приемного бункера подают в загрузочный желоб питателя печи котлоагрегата до определенной высоты. Емкость желоба образует буферный резерв питания печи. Образуемая таким образом колонна обеспечивает герметичность между камерой горения и загрузочным бункером. Нижняя часть желоба защищена водяной рубашкой от перегрева в случае подъема пламени. Питатель распределяет мусор по колосниковой решетке, на которой сжигают мусор. Он является основным элементом печи.

Мусор, сжигаемый на решетке, постепенно перемещается, постоянно перемешиваясь. Сжигание мусора завершается приблизительно на 2/3 длины решетки, а на оставшейся части мусор, превратившийся в шлак, постепенно охлаждается под действием попадаемого в топку воздуха.

Одним из решений проблемы является создание турбогенераторов, работающих на низкотемпературном паре, тем более что подобные агрегаты необходимы и для других нетрадиционных источников энергии (геотермальной, солнечной и т.п.). МСЗ проектируют и строят как обособленные предприятия нашейные всем необходимым оборудованием (химводоподготовкой, деаэрационной установкой, необходимыми подогревать питательными насосами и т. п.). На МСЗ предусматривают склады, служебно-бытовые помещения и т. д.

Существует три вида выбросов из мусоросжигательных установок: газы, выходящие из дымовой трубы; сточные воды; летучая зола и шлак.

Наиболее вредными выбросами мусоросжигательных установок считают отходящие газы и летучую золу. Поскольку основной вредной составляющей дымовых газов являются содержащиеся в них взвешенные частицы и отравляющие вещества, то их концентрацию и принимают в качестве главного показателя санитарно-гигиенического аспекта работы таких сооружений.

В большинстве стран, широко применяющих сжигание как метод обезвреживания бытовых отходов, действуют или разрабатываются законопроекты, ограничивающие выброс мусоросжигательными установками в атмосферу вредных веществ.

К группе сухих гравитационных и инерционных золоуловителей носят: пылеосадочные камеры, жалюзийные золоуловители, групповые мультициклоны, центробежный золоуловитель, к группе мокрых золоуловителей — газопромыватели, в которой очищаемый газ пропускают через завесу разбрызгиваемой мокрые аппараты ударно-инерционного типа, работают, по принципу инерционного осаждения частиц во время преодоления газом препятствия, смоченного жидкостью, или при резком пониженении направления движения газового потока над поверхностью жидкости.

Пористые золоуловители, в частности тканевые и наполненные пористыми материалами, не получили широкого распространены, так как при относительно высокой температуре уходящих газов высокой влажности поры быстро забиваются твердыми частицами, что приводит к большим трудовым затратам по их очистке либо частой замене их.

К группе электростатических фильтров относят большое число аппаратов, отличающихся друг от друга только конструкцией осадительных электродов и потенциалом напряжении электрического поля, числом камер осаждения частиц, от которых зависят КПД улавливания и сепарации наиболее трудноосаждающихся частиц размером менее 5 мкм.

Частные выбросы могут содержать тяжелые металлы, которые при сжигании не разрушаются, и на их структуру не влияет непол­ное сгорание горючих веществ.

Конечными продуктами сгорания в большинстве случаев явля­ются диоксид углерода и водяные пары. Другие продукты образуют­ся в меньших количествах. Хлористый водород и небольшое коли­чество хлора образуются в мусоросжигательных установках в про­цессе хлорирования углеводородов, фтористый водород — из орга­нических фторидов, бромистый водород — из органических бромидов, оксиды серы, главным образом диоксид серы, — из имеющейся в отходах и дополнительном топливе серы, пятиокись фосфора—из фосфорорганических соединений.

Тяжелые металлы присутствуют во многих компонентах отходов. Они не влияют на процесс горения и адсорбируются или выделяются в виде примесей на летучей золе или выхлоп газах. Типичные металлы включают свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, никель, ванадий и цинк. Количество выбросов зависит от содержания металлов, конструкции мусоросжигательной печи и технологических условий.

Площадь территории, отводимой под МСЗ, определяют из paсчёта 20...50 м2 при работе в три смены и производительности 1 т/сут (меньшие значения принимают для установок производительностью более 500 т/сут, большие — 100...500 и менее 100 т/сут).

Оптимальные условия строительства заводов по сжиганию ТВ с утилизацией тепловой энергии: наличие гарантированных потребителей электрической или тепловой энергии в комплексе подстраховывающей ТЭЦ или котельной, наличие шлаков или потребителя шлака в качестве вторичного сырья от 10 км от завода и численности обслуживаемого населения нее 350 тыс. чел.

В мире работают более 1000 мусоросжигательных заводов. Преимущества этого метода: сокращение до 10 раз объема отходовстерилизация материала (Г=1000°С), возможная рекуперации получаемого тепла. Недостатки: вредные выбросы в атмосфере, уничтожение ценных компонентов, плохое качество выделяемых из шлака обгоревшего металлолома, достаточно высокий выход шлака, сложность и дороговизна импортного оборудования и дефицит запчастей, убыточность. Главный недостаток МСЗ — это выделение в атмосферу вредных и токсичных веществ. Особую опасность представляет диоксин, образующийся при сгорании пластмассовых химикатов, содержащихся в ТБО.

Кроме того, в золе и шлаках МСЗ обнаружены высокие концентрации токсичных металлов и даже радиоактивных элементов. Источником этих загрязнений являются батарейки, аккумуляторы, люминесцентные лампы, краски и другие материалы, присутствующие в мусоре.

Содержащиеся в дымовых газах тяжелые металлы (свинец, цинк, кадмий, ртуть) находятся в водорастворимой форме и представляют экологическую опасность, так как смываются дождем в землю и проникают в грунтовые воды, с которыми поступают затем в зоны водозабора питьевой воды (Лукашов).