Состав и свойства отходов
Химический состав отходов отличается от состава природных минеральных запасов. В одних случаях концентрация нужных для извлечения компонентов в отходах ниже, в других, наоборот, выше, чем в природном сырье. Иной может быть и форма химических соединений, в которых содержатся различные ценные компоненты, например, благородные или тяжелые металлы и т.д.
От состава отходов зависит способ их обезвреживания даже при использовании простейших методов, например обезвреживание на полигонах. Так, летучая зола, шлак промышленных предприятий и мусоросжигательных установок и т.д. могут быть приняты на полигоны. В отличие от них некоторые отходы химических предприятий токсичные, образующие опасные соединения, взрывоопасные; отходы больниц, атомных электростанций и т.д. требуют особых мер предосторожности при вывозе в места обезвреживания.
Твердые бытовые отходы (ТБО) образуются в результате бытовой деятельности людей и состоят из пищевых отходов, использованной тары
и упаковки, изношенной одежды и других вышедших из употребления
текстильных изделий, отслуживших свой срок бытовых приборов, мебели,
электро- и радиотехнических устройств.
Средний морфологический состав ТБО в России включает в себя следующие компоненты:
- пищевые отходы – 30…38%,
- отходы бумаги и картона – 25…30%,
- текстильные отходы – 4…7%,
- стеклобой и стеклотара – 5…8%,
- отходы пластмасс - 2-5%,
- черные металлы - 0,2…0,3%,
- кости - 0,5…2%.
Переработка отходов — технологическая операция или совокупность
технологических операций, в результате которых из отходов производится
один или несколько видов товарной продукции.
Утилизация отходов более широкое понятие, чем переработка, так как включает все виды их использования, в том числе в качестве топлива для получения тепла и энергии, а также для полива земель в сельском хозяйстве, закладки выработанного горного пространства и т.д.
Обезвреживание отходов — технологическая операция или совокупность операций, в результате которых первичное токсичное вещество или группа веществ превращаются в нейтральные нетоксичные и неразлагающиеся соединения.
Централизованная переработка отходов представляет собой совокупность операций по сбору, транспортированию и переработке отходов
на специализированном производственном участке.
Локальная переработка отходов представляет собой совокупность операций по переработке отходов, осуществляемых в зоне действия производственной установки, на которой образуются отходы.
Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов
Рисунок 7 - виды воздействия полигонов и свалок ТБО на окружающую природную среду
Рисунок 8- Примерный состав твердых бытовых отходов (ТБО) образующихся в общественных зданиях
Таблица 4 - состав ТБО России и США
Термическая обработка твердых отходов
Минерализованные отходы широко распространены в химических производствах, теплоэнергетике и других отраслях промышленности. Наиболее распространенными методами, позволяющими обезвреживать минерализованные стоки являются термические. При этом возможно как значительное уменьшение объемов стоков при их предельном концентрировании, и хранение этих растворов в искусственных или естественных хранилищах; так и выделение из стоков солей и других ценных веществ и применение опресненной воды для нужд промышленности и сельского хозяйства.
Процесс разделения воды и минеральных веществ может осуществляться в две стадии:
1) концентрирование исходного раствора,
2) выделение из него сухого остатка.
Если осуществляется первая стадия, то концентрированный раствор направляется на дальнейшую переработку или, в крайнем случае, на захоронение. Можно подавать сточные воды, минуя стадию концентрирования, непосредственно на выделение из них сухих веществ, например, в распылительную сушилку или в камеру сжигания, например циклонный реактор.
При утилизации и переработке твердых отходов используют различные методы термической обработки исходных твердых материалов и полученных продуктов: это различные приемы пиролиза, переплава, обжига и огневого обезвреживания (сжигания) многих видов твердых отходов на органической основе. Пиролиз представляет собой процесс разложения органических соединений под действием высоких температур при отсутствии или недостатке кислорода. Характеризуется протеканием реакций взаимодействия и уплотнения остаточных фрагментов исходных молекул, в результате чего происходит расщепление органической массы, рекомбинация продуктов расщепления с получением термодинамически стабильных веществ: твердого остатка, смолы, газа.
Применяя термин «пиролиз» к термическому преобразованию органического материала, подразумевают не только его распад, но и синтез новых продуктов. Эти стадии процесса взаимно связаны и протекают одновременно с тем лишь различием, что каждая из них преобладает в определенном интервале температуры или времени. Общую схему пиролиза можно представить следующим образом:
твердые отходы + Q твердый остаток + жидкие продукты + газы ± Qi ,
где Q – дополнительное тепло,
Qi – вторичное тепло.
Пиролиз – это процесс термического разложения углеводородного сырья, например, древесины (СхНуОz), в бедной кислородом среде, в результате чего получают горючий газ (смесь СО, Н2, СН4, С2Н6 и др.), жидкие продукты и твердый углеродистый остаток: