7 сентября, лекция.
Твёрдые коммунальные отходы (тко)
Классификация отходов: отходы производства; отходы потребления (тко).
Классификация по физическому состоянию: твёрдые, жидкие, газообразные.
Производственные отходы: технологические (можно вернуть в технологический цикл производства); невозвратные (подлежат утилизации).
Технологические отходы: кромки плёнок, литники, остатки при термоформовании, брак. Эти отходы можно вернуть в цикл при определённом соотношении исходных полимеров и отходов.
Отходы производства - остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства продукции, которые полностью/частично утратили свои качества и не соответствуют стандартам.
Отходы потребления - различные бывшие в употреблении изделия и вещества, восстановление которых экономически нецелесообразно, например, изношенные машины, изделия домашнего обихода и личного потребления.
Существует классификация отходов по уровню токсичности и опасности, выделяют 4 класса: чрезвычайно опасные (энергонакопители); высокопасные; умеренноопасные; малоопасные.
Класс опасности определяется по значению суммарного индекса токсичности.
ПДК - предельно допустимая концентрация компонентов.
S - коэффициент растворимости компонента отходов в воде.
Сb - содержание компонента в общей массе отходов.
n - выбранное число компонентов в смеси отходов.
Если коэффициент индекса токсичности больше 30 процентов, то это малоопасные отходы.
Если коэффициент индекса токсичности меньше 2 процентов, то это чрезвычайно опасные отходы.
Признаки крайних степеней экологического неблагополучия территорий.
показатель |
экологический кризис |
экологическое бедствие |
окружающая среда |
устойчивое отрицательное изменение |
глубокие необратимые изменения |
здоровье населения |
есть угроза здоровью |
происходит существенное ухудшение здоровья |
естественная экосистема |
устойчивое отрицательное изменение |
разрешение экосистема |
Под глубоким изменением окружающей среды понимают изменение, приводящее к существенному ухудшению здоровья населения.
Под существенным ухудшением здоровья населения понимают увеличение случаев необратимых ухудшений здоровья (онкология, развитие порогов).
Под разрушением естественной экосистемы понимают нарушение природного равновесия, деградации флоры и фауны, потеря генофонда, связанного с загрязнением окружающей среды.
Устойчивые изменения окружающей среды это изменения, связанные с загрязнением окружающей среды, создающую угрозу здоровью населения.
Угроза здоровью населения это увеличение частоты случаев, обратимых нарушений здоровью.
Устойчивое отрицательное изменение экосистемы это её состояние, при котором наблюдается уменьшение видового разнообразия, растений и животных, обусловленное загрязнением окружающей среды.
Морфологический состав тко
ТКО представляют собой полимеры различной химической природы (бумага, картон, дерево, металл, текстиль, стекло и тд)
ТКО делится:
Крупногабаритные отходы
Среднегабаритные отходы
Малогабаритные отходы
Изменение морфологического состава ТКО идёт в сторону увеличения отходов многослойных материалов ,которые очень сложно перерабатываются во вторничное сырьё ,поскольку полимеры входящие в их состав имеют термодинамическую несовместимость между собой ,что приводит к получению ,вторичного сырья с низким показателем эксплуатационных свойств .
Управление ТКО
Система управления включает три основных этапа
1.Сбор отходов
2.Транспортировка к местам переработки и местам их утилизации.
3.Переработка захоронений или утилизация.
Для управления ТКО необходимо учитывать следующие аспекты :
1.Непрерывный рост ТКО
2.Изменение морфологического состава
3.Развитие новых технологий утилизация отходов
4.Вопросы финансирования и экономической целесообразности
5.Негативное отношение к свалкам
21.09
Основные тенденции перспективного развития управления тко
1-селективный сбор
2-извлечение и переработка ценных компонентов отходов во вторичное сырье
3- расширение сбыта вторичного сырья
4-возврат средств за тару
5-усиление законодательных мер в области переработки отходов
6-экономическая поддержка для предприятий по переработки отходов
СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ТКО(ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ)
1-захоронение на свалках и полигонах
2-термические методы утилизации:
а) сжигание неподготовленных отходов
б) сжигание подготовленных отходов
в)пиролиз тко
3- способы компостирования:
а) биотермическое аэробное компостирование
б) анаэробная ферментация
4-химические методы утилизации
5-вторичная переработка отходов
Захоронение на свалках и полигонах
Наиболее распространённый метод утилизации - самый простой и дешёвый метод ,который заключается в складировании отходов на территории.
Земельные участки выбирают с учетом эксплуатации в течении 15-20 лет размером от 40 до 200 гектаров.
Недостатки:
отчуждение больших площадей вблизи больших городов,обычно свалка содержит около 1 млн тонн пищевых отходов,которые привлекают грызунов,поэтом на свалках возникают распространение болезней,инфекций,которые передаются через миграцию грызунов. Атмосферный воздух загрязняется за счёт выброса из толщи отходов большого количества газообразных веществ.
Загрязнение:
1- выбросы в атмосферу газообразных отходов,
2- результат физико-химических реакций,протекающих при разложении свалки. Выделяется:аммиак,диоксид серы,сероводород,ацетальдегид ,хлороформы,метан
3- происходит засоление почв и насыщение её тяжелыми металлами. Особую опасность представляют: свинец,который вызывает хронические заболевания человека,а также происходит насыщение почв кобальтом,кадмием,цинком
Поверхностные грунтовые воды:
где выпадение осадков приводит к загрязнению поверхностных и подземных вод. Вода содержит огромное количество химических элементов органической и неорганической природы. В воде может содержатся хлор,фтор,цианиды,сульфаты,сульфиты,различные кислоты(уксусная,метиловая,масляная,кетонная) - фильтраты
В поусечённей разложения свалки образуются биогаз,который имеет следующий состав: пропан,этан,циклогексан,метилбензол,хлороформ,кумол,аммиак.
Для минимализации загрязнения при захоронении отходов необходимо соблюдать следующие мероприятия:
1- максимальное послойное уплотнение
2- наружная изоляция
3- система отвода,сбора и очистки фильтрата
4- система отвода,сбора и очистки биогаза
Все эти мероприятия соблюдаются при создании полигонов
Схема по сбору микроорганизмов:
-скважина пля отбора биогаза
2-изоляция
3-противофильтрационный экран
4-система сбора фильтрата
5-дренажная система
| Полигоны - комплексное природно охраняемое сооружение предназначенное для складирования, изоляции и обезвреживания тко.обеспечивающее защиту от загрязнения атмосферы.почвы.поверхностных и подземных
вод препятствующих развитию и распространению негативных микроорганизмов.
Система сбора фильтрата представляет собои - дренажные трубы, размещенные на дне полигона,где находится противофильтрационный экран. поток фильтрата проходит через обратный фильтр, попадает в дренаж который изготавливается из вторичного полимера напоимер.вторичный полиэтилен.полипропилен. Противофильтрационныйэкран представляет собой синтетический полимерный материал по типу мембраны или слои глины. Экран | предназначен для сбора фильтрата и отвола в специальную емкость.где происходит очистка и обезвоживание фильтрата.
методы обработки фильтрата
1- химико-физическая обработка (химическое осаждение известью, воздействие глинозёмом адсорбция
активированным углем.очистка хлором.раствор марганцовки]
2-биологическая обработка ( используется редко)аэробная и анаэробная
После очистки фильтрат сбрасывается в канализационные сети
Система сбора биогаза:
Представляет собой несколько вертикальных скважин или горизонтальных траншей, которые погружаются в толщу полигона для сбора биогаза
Для сбора газа (дегазации) используется два метода:
1- пассивный метод за счет избытка давления газ сам поступает в трубы(систему сбора)
2- активный когда отбор газа осуществляется за счет устроиств дегазатора или нагнетателя.
Лекция 5.10
Термические методы переработки отходов
Основные термические методы утилизации отходов
Слоевое сжигание неподготовленных
отходов
Камерное сжигание подготовленных
отходов
Пиролиз отходов
Все термические методы направлены на снижение массы отходов и получение энергии, топлива (твердого, жидкого и газообразного).
1. Слоевое сжигание неподготовленных отходов
Слоевое сжигание осуществляется в мусоросжигательных установках на мусоросжигательных заводах. При слоевом сжигании имеет место градиент температур от температуры окружающей следы в зоне загрузки отходов до 1100-1500 градусов С в огневой или нижней зоне. По мере продвижения материала сверху вниз происходит его прогрев и сгорание. В результате этого процесса образуются дымовые газы, сточные воды, летучая зола и шлак.
Дымовые газы и методы их очистки
Состав дымовых газов: пыль (летучая зола), тяжелые металлы, оксиды серы, азота, углерода, хлороводород, фтороводород, диоксины и фураны.
Принцип очистки дымовых газов осуществляется по
двухступенчатой схеме:
нейтрализация и осаждение газов известковым молоком в абсорбере адсорбции тяжелых металлов на продуктах нейтрализации (активированный уголь); улавливании летучей золы в рукавном фильтре, выполненном из тефлоновых волокон.
Описание схемы
•
•
A1 - камера прокалки металлической тары;
А2 - камера сжигания твердых отходов;
А3 - камера сжигания жидких отходов;
А4 - камера дожигания дымовых газов;
БІ - Б5 - баки; Н1 - Н6 - насосы;
C1 - скруббер;
AT1 - AT2 - теплообменники;
B1 - вентилятор;
К1 - узел загрузки;
T1 - тележка;
P1 - рекуператор;
Ф1 - фильтр рукавный.
Метод камерного сжигания
осуществляют в ваннах расплава при температуре 15000C.
Отходы предварительно подготавливают: отделяют металлическую фракцию, измельчают и брикетируют.
Брикеты используют как основное или дополнительное топливо и подают вместе с углем, торфом или другими видами топлива
Установка для переработки ТБО с реактором-газификатором непрерывного действия.
Лекция 19.10
3 метод: пиролиз отходов.
Пиролиз - это процесс термического разложения отходов без доступа кислорода с образованием пиролизного газа и твердого коксового остатка.
Установка для пиролиза - установка термической деструкции или реактор.
Пиролизные установки
Низкотемпературные (до 500 градусов)
Среднетемпературные (до 800 градусов)
Высокотемпературные (свыше 800 градусов)
С увеличением температуры процессом увеличивается выход газов и уменьшается коксовый остаток.
Пиролизные газы
Для очистки системы используют:
Пиролизные газы подвергаются окислению в камерах дожига при температуре 1100 градусов.
Для достижения полноты сгорания Пиролизные газов необходимо:
1 - обеспечить избыток окислителя
2 - интенсивное смешение парогазовой смеси с горячим окислителем
3 - высокая температура процесса горения более 1000 градусов в течение 2-5 секунд.
Каталитический пиролиз - процесс разложения отходов, протекающий в присутствии катализатора и при более низких температурах.
Пиролиз отходов на основе полистирола (ПС), полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) при температуре 400-500оС приводит к образованию газообразных продуктов и жидкой фракции, в состав которой входят бензол, толуол, ксилол, этилбензол, стирол. При более высоких температурах получается значительное количество этилена, ацетилена, пропана, этана, метана и других низкомолекулярных продуктов.
Для ускорения пиролиза и увеличения выхода необходимых продуктов процесс можно проводить в среде активного газа (кислорода, водорода, озона), количество которого зависит от природы полимера, ингредиентов, входящих в состав полимерной композиции.
Преимущества:
По сравнению с жиганием, это предотвращение загрязнения окружающей среды.
Переработать составляющие отходы, трудно поддающиеся утилизации (автопокрышки, отработанные масла)
После пиролиза не остаётся биологически активных веществ.
Методы компостирования
аэробное биотермическое компостирование
анаэробную ферментацию
Методы компостирования отходов
направлены на получение удобрения и биотоплива.
Аэробное биотермическое компостирование
- современная технология обезвреживания отходов и их превращение в компост за счет активного роста термофильных микроорганизмов в аэробных условиях.
Компостирование может осуществляться
B биотермических барабанах на мусороперерабатывающих предприятиях или на площадках компостирования в открытых штабелях.
При подготовке отходов к компостированию их предварительно измельчают, извлекают металлы и стекло. Оставшаяся масса отходов поступает на переработку.
Компостирование отходов проводится по следующим основным схемам:
совместная переработка ТКО
компостирование ТКО в две стадии
схема с предварительной переработкой ТКО в биобарабане
схема с предварительным дроблением, грохочение, и компостирование в открытых лотках, поделенных на отсеки или секции
компостирование не дробленных ТКО
Подписи к схемам:
1 - приёмный бункер с пластинчатым питателем;
2 - дробилка для ТБО;
3 -электромагнитный сепаратор;
4,5 - смеситель;
6 - штабелирование компоста;
7 - грейферный кран;
8 - закрытое помещение для первой стадии компостирования;
9 - передвижная система для перелопачивания и перегрузки компоста;
10 - продольные подпорные стенки;
11 - аэраторы;
12 - контрольный грохот для компоста;
13 - биобарабан;
14 - первичный грохот (отсеивание крупных фракций ТБО);
15 - цилиндрический контрольный грохот;
16 - дробилка для компоста
Грохот - это метод, позволяющий отделять стекло, путем резкого удара и перемещения сетки в плоскости; обычно при компостировании используют две сетки грохочения.