8.6. Сміттєспалювальні заводи
Знешкодження ТБО на сміттєспалювальних заводах (MC3) одержало широкий розвиток у світовій практиці. Такі країни, як Данія, Швейцарія і Японія спалюють близько 70% своїх ТБО; Німеччина, Нідерланди і Франція - близько 40%. Потужності MC3 у Європі і Америці продовжують рости.
Технологічна схема MC3 представлена на рис. 8.4.
Рис. 8.4. Технологічна схема сміттєспалювального заводу: 1 - прийомне відділення з бункером для приймання ТБО; 2 - мостовий кран із грейфером; 3 - прийомний бункер котлоагрегату; 4 - живильник топлення; 5 - колосникові ґрати сміттєспалювального агрегату з топковим обладнанням; 6 - казан-утилізатор пари; 7 - гасильна ванна зі скребковим обладнанням для видалення шлаків; 8 - жужільний конвеєр; 9 - електромагнітний сепаратор для витягу чорних металів; 10 - заводська система тимчасового складування і видалення шлаків; 11 - система фільтрів і циклонів для очищення газів; 12 - тягопродувне обладнання з вентиляторами для подачі повітря; 13 - димососи; 14 – димар.
ТБО через завантажувальний пристрій надходять на живильник колосникових ґрат. Товщина шару ТБО на ґратах більш 1 м. Ширина ґрат 3 м, кут нахилу 26°. Ґрати являє собою систему, що чергуються рухливих і нерухливих колосників. Рухливі колосники роблять оберненно-поступальний рухи. При кожному ході колосників під шар вступників зверху ТБО вводиться порція ( до 30%) палаючих відходів, у такий спосіб створюються вогнища нижнього запалювання шар, що і надходить із прийомного бункера, ТБО перемішується, розпушується і займається.
Для запалювання ТБО на колосникових ґратах використовуються пускові пальники. При русі ТБО по ґратах через неї знизу надходить повітря і завдяки наявності палаючих відходів у нижньому шарі підтримується автотермічний процес горіння.
Топка з’єднується з казаном-утилізатором, до поверхні нагрівання якого надходять топкові гази. Казан виробляє пару, яка є товарним продуктом і може використовуватися для опалення прилеглих районів або технологічних потреб. Що утворюються при горінні ТБО димові гази надходять для очищення в систему фільтрів, після чого викидаються за допомогою димососа в димар. Шлаки від спалювання ТБО віддаляється шкребками в гасильну ванну, після чого по транспортеру подається на молоткову дробарку. Зі шлаків електромагнітним сепаратором вилучається чорний метал.
МСЗ займають порівняно невеликі площі від 2 до 5 га. Їхнє застосування виправдане в тих випадках, коли полігони ТБО розташовані на значнім видаленні від міста. Однак спалювання ТБО зв'язане зі значними викидами в атмосферу і складністю їх очищення. При низькотемпературнім спалюванні ТБО (нижче 1000° С) імовірність утвору високотоксичних газів збільшується. Не вирішені питання використання шлаків, що утворюються, і летучої золи, які є великотоннажними відходами. При спалюванні утворюється 10-15% золошлаков від ваги вступників на МСЗ відходів.
Розроблені різні технологічні схеми МСЗ. В останні роки в ряді країн ідуть інтенсивні промислові дослідження в напрямку термічної переробки ТБО нагріванням без доступу повітря до температур 500-600° С (низькотемпературний пироліз) і вище 1100° С (високотемпературний пироліз). Створені досвідчені і дослідно-промислові установки різної продуктивності.
Важлива відмінність технології пироліза ТБО полягає в тому, що газоподібні продукти, що утворюються, - пар і паливний горючий газ - можна розділити і використовувати в самому процесі термічної обробки ТБО або поза ним. При цьому викид газоподібних продуктів в атмосферу різко знижується. При пиролізі утворюються продукти, які можуть знайти застосування в господарській діяльності: газоподібне паливо (-30-40%), твердий вуглеводнецевий залишок (-30-40%) і смола (-20-30%). У якості побічного продукту утворюється підсмольна вода.
Твердий вуглецевий залишок (пірокарбон), у якім зміст вуглецю становить 30-40%, використовується як замінник низькосортних графітів, заповнювач в асфальтобетонних сумішах, низькосортне паливо, сорбент. Смола - як паливо, складова асфальтобетонних сумішей, сировина для витягу хімз’єднань. Підсмольна вода - як антисептичний засіб, зокрема для просочення шпал.
Відомі три типи установок по пиролізу ТБО: горизонтальні (барабанного типу), вертикальні (шахтного типу) і змішані. Наприклад, на заводі по переробці ТБО в Санкт-Петербургові створена і успішно експлуатується установка барабанного типу по пиролізу некомпостованих ТБО продуктивністю 30 тис. т відходів у рік. Установка складається із двох обертових барабанів - сушильного і пиролізного. Сушильний барабан розташований над пиролизнім. Кожний барабан постачений топленням. Некомпостоване ТБО надходять через завантажувальний пристрій у сушильний барабан. При обертанні відходи просуваються до кінця барабана і одночасно просушуються (температура ТБО на виході - 150° С). Через пересипне обладнання відходи надходять у пиролізний барабан, де здійснюється їхньої прямій нагрівання до 500-600° С. Димові гази в сушильному барабані рухаються прямотоком стосовно ТБО, у пиролізнім - протитечією. Гази, що утворюються в сушильному барабані і утримуючі воду, через систему очисних обладнань викидаються в атмосферу. Гази з пиролізного барабана подаються в сушильний барабан і спалюються, виконуючи роль додаткового палива. Перед подачею в сушильний барабан пиролізні гази проходять мокре очищення, у процесі якої виділяється смола і утворюється підсмольна вода. Твердий вуглецевий залишок з пиролізного барабана надходить в обладнання для охолодження, а потім у дробильно-фасувальне відділення. Пиролізна установка працює в комплексі із заводом, що переробляють ТБО в компост. При цьому частина відходів (-30%) не компостуються (гуми, шкіри, текстиль і ін.), і обробка їх у пиролізний установці дозволяє в максимальному ступені вирішувати завдання безвідхідної технології переробки ТБО.
У стадії розробки перебувають пиролізні установки барабанного типу, у яких нагрівання відходів у пиролізному барабані здійснюється побічно ( через стінки барабана). Це дозволить у процесі пиролиза одержувати більш калорійний газ, не змішаний з димовими газами.
До недоліків існуючих пиролізних установок слід віднести малу продуктивність, недосконалу систему очищення газоподібних продуктів, а також нерозв'язаність питань повної утилізації продуктів пироліза. Впровадження пиролізних установок дозволить створити безвідхідні технології переробки ТБО, у тому числі для невеликих міст, де будівництво великих сміттєперероблюючих комплексів нерентабельно.
8.7. Характеристика твердих промислових відходів
З розвитком гірничодобувної, металургійної і інших галузей промисловості на території багатьох міст України стали розміщатися відвали розкривних і шахтних порід, шлаків, шламосховища. Так, наприклад, у Донецьку є численні терикони відвальних порід вугільних шахт, у Маріуполі - відвали шлаків, шламосховища, у Харкову - відвали горілої формувальної землі, шламосховища. У той же час виробничі відходи є багатим джерелом дешевої сировини, практично готового для виробництва будівельних матеріалів.
Промислові відходи утворюються при видобутку корисних копалин, їхньому збагаченні, переробці сировинного концентрату і використанні готового продукту (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Джерела утворення твердих відходів
До відходів видобутку корисних копалин ставляться гірські породи, що попутно добуваються, - розкривні, шахтн, що вміщають. Основна маса попутних порід утворюється при видобутку руд чорних і кольорових металів.
Різні відходи утворюються при переробці сировинного концентрату в готову продукцію на кожній технологічній операції в результаті фізико-хімічних процесів, що протікають при звичайних або високих температурах. На деяких підприємствах утворюється більш 200 найменувань відходів основного і допоміжного виробництв, наприклад, доменні, феросплавні і сталеплавильні шлаки, зола, паливні шлаки, окисли смоли, кислі гудрони і ін.
Відходи споживання утворюються при використанні готової продукції. До них ставляться, наприклад, металобрухт, виведене з ладу встаткування, вироби технічного призначення з гуми, пластмас, скла і ін.
Класифікація твердих промислових відходів проводиться по наступних ознаках:
по галузях промисловості - відходи паливної, металургійної, хімічної і інших галузей;
по конкретних виробництвах - відходи сірчанокислотного, содового, фосфорнокислотного і інших виробництв;
по агрегатному стану - тверді, рідкі, газоподібні;
по горючості - горючі і негорючі;
по методах переробки;
по можливостях переробки - вторинні матеріальні ресурси (BMP), які переробляються або плануються надалі переробляти, і відходи, які на даному етапі розвитку економіки переробляти недоцільно;
по небезпеці - промислові відходи підрозділяються на чотири класи небезпеки:
Клас |
Характеристика відходів |
перший другий третій четвертий |
надзвичайно небезпечні високонебезпечні помірнонебезпечні малонебезпечні |
Клас небезпеки відходів установлюється залежно від змісту в них високотоксичних речовин розрахунковим методом або згідно з переліком відходів, наведеному в Державному класифікаторі відходів. На всі види відходів розробляється технічний паспорт згідно з Міждержавним стандартом ДСТУ-2195-93, дія якого поширюється на 10 країн СНД.