Современные способы утилизации промышленных отходов. Методы переработки промышленных отходов. Очистка сточных вод

Люди ежедневно генерируют колоссальное количество мусора, так что даже странно, что проблема утилизации стала актуальной относительно недавно. У этой отрасли есть свои перспективы, а некоторые страны настолько преуспели в этом, что даже импортируют отходы переработки.

Мировая проблема загрязнения

Ежедневно человечество генерирует огромное количество мусора. Промышленные и медицинские материалы и остатки, колоссальное количество пластика, стекла, бумаги, а еще все то, что выбрасывается в процессе простой жизнедеятельности среднестатистического человека. Переработка и утилизация отходов охватывает лишь небольшую часть мусора. Все остальное находится на свалках и медленно отравляет даже если в этом мусоре нет ничего токсичного. Природа может разложить бумагу, пластик, полиэтилен далеко не сразу - на это может уйти как небольшое количество времени, так и десятилетия или даже века. Технический прогресс подарил человечеству много новых изделий, но он же и способствовал появлению материалов, неподвластных гниению и быстрой органической переработке, даже если она необходима. И лишь недавно люди всерьез задумались на этим и начали думать, как исправить ситуацию, сложившуюся буквально за последние пару столетий. К сожалению, человечество ожидает долгий и трудный путь, предполагающий отказ от существующей модели бездумного потребления.

Способы решения

На данный момент существует три наиболее перспективных направления, которые могут помочь в избавлении от проблемы, особенно в случае комплексного подхода. Во-первых, это разработка биоразлагаемых материалов. Огромная часть мусора - это упаковка: пластик, пакеты, коробки и т. д. Бумага, картон и другие новые материалы - это шаг к чистой планете.

Вторая мера - социальная ответственность. Сортировка мусора - это самое простое, что может сделать для природы рядовой потребитель. Ведь если заниматься разделением будет уже знакомый с составом всего выбрасываемого, то это здорово сэкономит силы и время. А отсортированный мусор будет гораздо проще перерабатывать.

Наконец, еще одна мера, напрямую связанная с предыдущей - стимулирование повторного использования. Пакеты, бумага, пластиковые и стеклянные емкости - всему этому можно подарить вторую жизнь, а также отсрочить время, когда они окажутся на помойке.

Все эти меры по-своему хороши, хотя они могут быть как эффективными, так и показать свою бесполезность - это зависит от того, какую политику будет проводить государство и какие именно способы будут использоваться для уменьшения количества мусора.

Классификация отходов

Существует несколько критериев, согласно которым можно разделить мусор на несколько категорий. Среди них следующие:

• по происхождению - бытовые и промышленные отходы (переработки, производства и т. д.);
• по состоянию - твердые, жидкие, газообразные;
• по - в России используется 5 категорий.

Мусор, генерируемый предприятиями, обращает на себя внимание в первую очередь. Во-первых, то, что не пригодилось в одном производстве, может быть ценным ресурсом в другом. Во-вторых, утилизация или переработка промышленных отходов необходима из-за того, что в них могут содержаться опасные для окружающей среды и людей вещества. В то же время бытовой мусор практически не обращает на себя внимание, а ведь среднестатистическая российская семья его генерирует более 400 килограммов в год. Из этой массы более половина - пластик и макулатура. В то же время разделение и переработка бытовых отходов в РФ совершенно не налажены.

Утилизация

Различные виды отходов требуют разных подходов. Большое количество появляется в результате и древесины, функционирования обрабатывающих и химических предприятий. Основная проблема состоит в том, что переработка промышленных отходов не всегда возможна, и тогда единственный способ от них избавиться - захоронить на свалке или произвести термообработку.

Отдельно стоит сказать про пластик, который нашел широкое применение в человеческой жизни. Его утилизация затруднена в связи с тем, что это вещество разделяется на много типов, каждый из которых требует отдельного подхода. Кроме того, термическая переработка пластика, то есть попросту его сжигание, зачастую невозможна, ведь в ходе этого процесса образуется огромное количество вредных элементов. В то же время органическое разложение занимает слишком много времени.

Способы

Для каждой группы должны использоваться свои методы, так что еще до утилизации мусор необходимо рассортировать:

1. Для отходов органических по происхождению подойдет биологическая переработка. Бумага, картон, пищевой мусор могут быть компостированы и оставлены для перегнивания. В дальнейшем их можно будет использовать в сельском хозяйстве. Иногда таким методом перерабатывают даже натуральные ткани.
2. Металл прекрасно подвергается переплавке и повторному использованию. Основная проблема состоит лишь в его выделении из, например, электроприборов, выброшенных на свалку.
3. Термообработка различных видов подходит, если речь идет про отходы переработки древесины. С помощью сжигания сырья можно получить некоторое количество энергии.
4. Переработка пластика производится с использованием механических (измельчение) и химических методов. Как правило, в дальнейшем получаются новые полимеры, которые могут быть применены повторно.
5. Захоронение. Наиболее опасные отходы производства подвергаются специальной процедуре, которая предполагает их максимальную изоляцию от окружающей среды на достаточно длительное время. Спустя некоторое время они естественным образом разлагаются или вывозятся для дальнейших действий по утилизации.

Эффективность

Может стать дополнительным источником как энергии, так и сырья. Так, на Западе захоронению подвергается лишь треть всего мусора, остальное так или иначе идет в работу, чтобы использоваться повторно. Помимо того, что это позволяет экономить на производстве энергии и материалов, не происходит накопления отходов в виде неэстетичных и опасных свалок.

В России, к сожалению, все обстоит иначе. Система разделения мусора находится в зачаточном состоянии, практически нигде нет урн с несколькими отсеками. Лишь небольшая часть подвергается каким-либо действиям, более или менее развита лишь переработка пластика, но даже на него приходится лишь 5-7%. Весь остальной объем попадает под захоронение на свалках.

Перспективы

Ученые предлагают множество способов, как сделать отходы переработки менее опасными и более полезными. Наиболее жизнеспособными кажутся такие технологии, которые позволяют разлагать мусор на изначальные компоненты с их последующим повторным использованием. Эти экологически нейтральные методы уже используются в тестовом режиме в Европе и пока не вызывают нареканий.

Мусор и искусство

Переработка и утилизация отходов - проблема, которая вдохновила многих художников и скульпторов на работы, вызывающие Канадские модельеры предлагают шить из отработанных материалов одежду. Парадоксально, но ее даже можно носить, хоть она и весьма экстравагантна. Архитектурная компания из Нидерландов предлагает создать из отходов искусственные острова, где могли бы жить беженцы из Наконец, достаточно известная американская худолжница Лиза Хоук использует мусор в своих картинах, неоднозначных и завораживающих. Так что говорить об однозначной вредности бытовых отходов не приходится.

Промышленные отходы отличаются от бытовых. Часто в процессе производства образуются вещества, принадлежащие к первым классам опасности. Это означает, что при попадании таких соединений в природную среду они приведут к уничтожению всего живого и невозвратному нарушению равновесия экосистемы. Поэтому эти отходы важно правильно утилизировать.

Промышленные отходы – это вещества, материалы и изделия, образовавшиеся на разных этапах производственного процесса и непригодные к последующему использованию для получения продукции на предприятии.

Отходы, полученные на производстве после разных видов воздействий на исходное сырье, могут различаться по агрегатному состоянию и быть твердыми, газообразными или жидкими.

Установлено, что в современных условиях функционирования промышленных предприятий доля образующихся отходов составляет 0,1 часть от количества всех используемых в производственных процессах сырьевых ресурсов.

Классификация отходов производства

Классификация промышленного мусора подразумевает его разделение на следующие виды:

1. Отходы возвратные. Такие вещества и материалы могут оставаться на производстве с целью дальнейшего использования в рабочих процессах, отличающихся от тех, в результате которых они образовались. От них не требуют высокого качества. Часто эти отходы применяются как расходный материал. Например, отработки машинного масла используют для смазывания компонентов технических устройств наименее важного назначения.
2. Вторсырье. В данную группу входит утиль, который не может быть вовлечен в действующий процесс производства, однако является ценным сырьем для иных отраслей промышленности.
3. Невозвратные потери. Это отходы, переработку и использование которых осуществлять невозможно и нецелесообразно, потому они признаются невозвратно утраченными. Их вывозят с предприятия, складируют, в особых случаях подвергают обезвреживанию и последующему захоронению на специально отведенных для этого территориях.

Кроме того, промышленный мусор, как и отходы потребления, подразделяется на классы опасности от – наиболее вредного до – практически безопасного.

В процессе деятельности предприятий в качестве утильсырья и потерь образуются:

• материалы из металла;
• пластиковые компоненты;
• золошлаковые накопления;
• кожаные, резиновые, стеклянные изделия;
• остатки древесины и меха;
• макулатура (возможно вам будет интересно почитать про );
• строительные и текстильные материалы;
• остатки биологического происхождения;
• компоненты удобрений;
• нефтесодержащие смеси, а также радиоактивные элементы, ртуть, соединения свинца, мышьяка, сурьмы и т.д.

Всё перечисленное – лишь небольшая часть отходов промышленных предприятий, некоторые из которых способны привести к экологической катастрофе.

Характеристики промышленных отходов

Судьба произведенного предприятиями мусора зависит от его характеристик:

• источника образования, т.е. отрасли промышленности;
• стадии производственного процесса, на которой он был получен;
• влияния на организм человека и состояние экологии;
• количественных показателей (массы, объема и т.д.);
• пригодности к переработке;
• возможных подходящих методов утилизации.

Утилизация промышленных отходов

Под утилизацией отходов в контексте данной статьи будем подразумевать их уничтожение.

Осуществление вывоза и утилизации каждого вида производственного мусора происходит согласно установленной гигиенической классификации, принятым нормативам и законодательным актам.

Рассмотрим основные методы и некоторые нюансы ликвидации отходов промышленности, непригодных для переработки, в зависимости от их вида:

1. Инертный мусор. Его складирование производят совместно с ТБО. Также такой промышленный мусор может использоваться для засыпки оврагов и ям, сооружения гаражных площадок и т.д.
2. Мусор, быстро разлагающийся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Складируется на свалки и полигоны с ТБО.
3. Малотоксичные, плохо растворимые в воде отходы. Для данной группы составлен список материалов, согласно которому их утилизацию можно производить на полигонах совместно с ТБО. В этот перечень включены: текстиль, техническая резина, полимеры, электрическая изоляция, асбестоцементные, графитовые, абразивные материалы и пр.
4. Нефтемаслоподобные смеси. Сжигаются с ТБО.
5. Соединения, обладающие повышенной токсичностью и мало загрязняющие атмосферу. Вывозятся на специально оборудованные полигоны.
6. Высокотоксичные отходы производств. Определенным образом обезвреживаются, после чего осуществляют их захоронение с соблюдением особенных требований безопасности.

Таким образом, можно выделить два основных метода ликвидации производственных отходов:

• захоронение;
• сжигание.

Наиболее распространена сегодня утилизация промышленных отходов методом захоронения. Этот способ реализуется на специальных земельных участках, называемых полигонами. Обычно рядом с ними располагаются предприятия, обеспечивающие обезвреживание небезопасного мусора. В процессе применяются методы термической и физико-химической обработки отходов, результатом которой может являться полностью или частично обезвреженный мусор. Захоронение осуществляется в специальные котлованы, вся отведенная под них территория ограждается колючей проволокой.

К месторасположению полигонов предъявляется ряд требований: участки нельзя располагать на территории добычи полезных ископаемых, в горных окрестностях, на месте болот, вблизи с подземными источниками питьевой воды, в зеленых городских зонах и т.д.

Сжигание подразумевает уменьшение изначального объема промышленных отходов на 85% и более. Процесс осуществляется на мусоросжигательном заводе, где установлены высокотемпературные печи разных конструкционных решений. Современный термический способ утилизации мусора – пиролиз, суть которого заключается в сжигании материалов в анаэробных условиях. С целью уничтожения вредных компонентов применяются окислительный и сухой пиролиз.

Утилизация жидких промышленных отходов, не являющихся чрезвычайно токсичными для среды, осуществляется путем прохождения стоков через очистные сооружения предприятия. Процесс предполагает механическую, биологическую, физико-химическую стадии, а также дезинфекцию очищенных стоков.

Перечисленные методы ликвидации и захоронения позволяют снизить негативное воздействие на природу и организм человека отходов производства, однако не решают проблему полностью.

О современном полигоне промышленных нерадиоактивных отходов, об использующихся на нем технологиях рассказывают в следующем видеоролике.

Особенности утилизации опасных отходов производства

Существующие технологии по переработке в настоящее время не применяются для опасных промышленных отходов (1-3 классов). Их утилизация производится особенными способами с применением специальных технических средств. В число основных методов, применяемых для ликвидации и обезвреживания опасных отходов, входят: цементирование, заключение вещества в стекло (и другие типы фиксации), воздействие микроволновым излучением, сжигание и стерилизация в условиях высокого давления, а также захоронение на тщательно оборудованном полигоне.

Популярным способом утилизации опасных жидкостей является их захоронение. Отработки в жидком виде закачиваются в специальные скважины, состоящие из труб: внешней, защитной и для непосредственной закачки.

Кроме того, для ликвидации вредных жидкостей применяются особые методы сжигания, например, в распыленном виде и над слоем.

Деятельность по утилизации опасных веществ требует от работников высокого профессионализма, хороших знаний технологий процесса и использующегося оборудования.

Важно! Неправильная и несанкционированная ликвидация отработок производства может привести не только к масштабной экологической проблеме, но и к уголовной ответственности руководящих предприятием лиц.

Переработка отходов производства

Методы переработки промышленных отходов:

• механический – измельчение и сепарация;
• биохимический – обезвреживание отработок путем применения особых видов микроорганизмов и дальнейшее использование в качестве вторсырья;
• диффузионный – включает в себя сушку, кристаллизацию, дистилляцию;
• химический – изменяет свойства исходного вещества;
• термический – переработка мусора (например, автошин и покрышек) в топливо путем сжигания сырья в пиролизных установках;
• гидродинамический – включает ряд способов: отстаивание, фильтрацию, разделение смеси в центрифугах и т.д.

Перечисленные методы подразумевают получение из утильсырья новых полезных для различных отраслей жизнедеятельности продуктов. В качестве примера приведем процесс переработки металлургических шлаков, т.к. это один из основных компонентов общей массы образующихся промышленных отходов.

Обычная технология преобразования шлаков состоит из:

• предварительной разборки и сортировки;
• измельчения в дробильных установках;
• выделения металла;
• контрольной сортировки;
• транспортировки продукта к потребителю.

В процессе используются такие виды оборудования, как просеиватели, дробилки, магнитные сепараторы, конвейерные ленты для сортировки сырья вручную.

Переработанный шлак металлургических производств применяется для строительства дорог, сельского хозяйства, получения стройматериалов и т.д.

Основные цели переработки промышленных отходов заключаются в снижении уровня их негативного воздействия на экологию, в сокращении площадей, отведенных под складирование отработок, и, безусловно, в получении прибыли от производства и продажи новой продукции.

Переработка промышленных отходов направлена на защиту экологии и здоровья людей, а также на сбережение зачастую невозобновляемых природных ресурсов. Но некоторые руководители предприятий не желают тратить денег ни на утилизацию, ни на переработку мусора, что приводит к плачевным последствиям. Для улучшения ситуации нужно менять сознание людей.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Что такое утилизация отходов? Утилизация отходов - первоочередная задача всего человечества.

Вместе с ростом численности населения планеты и уровнем потребления, растет и количество бытовых отходов в России. В ближайшем будущем оно может достигнуть угрожающих размеров. Встает очевидный вопрос о ликвидации, а в идеале последующей рециклинге (повторном использовании). Но здесь сказывается недостаток организаций, которые занимаются вывозом, утилизацией бытовых и промышленных отходов.

Естественно, эту проблемы утилизации бытовых отходов нельзя решить на местном уровне, преодоление их осуществимо с установки четких норм и правил, жесткого контроля их выполнения на государственном уровне. Вывоз бытовых отработок законодательство регулирует, но четко не отслеживает. Поэтому неизвестно утилизируют ли их или просто складируют на полигонах, загрязняя окружающие их земли и жилые районы.

Этапы утилизации бытовых отходов

Перед окончательной ликвидацией ненужных остатков жизнедеятельности людей следует четко знать план действий и представлять последовательность их выполнения.

1. Сбор и вывоз бытовых отработок. Нельзя просто собрать и сжечь весь мусор без сортировки. Следует предварительно рассортировать его по типам, для этого возле большинства жилых массивов расположены контейнеры с названием соответствующего им мусора. Под каждую такую емкость должна иметься соответствующая машина для погрузки и транспортировки содержимого. Раздельный сбор и вывоз мусора является эффективным способом сбора. Как происходит в действительности можно наблюдать со стороны. Нередко все контейнеры очищает одна и та же машина, и старания граждан сводится к нулю. Ведь наверняка приезжая на свалку все сгружается в одну кучу и, в лучшем случае, сортируется на месте. А должно направляться в соответствующие места по утилизации или переработке ранее раздельно собранного мусора. Поэтому так важна разработка правовых документов, в которых будут оговорены нюансы и предложены пути решения, предусматривающие раздельный вывоз и сбор бытовых отходов.
2. Хранение мусора. Существуют специальные полигоны или свалки для накопления мусора, по городским нормам предусмотрены сроки его содержания, объемы и отведенная под них площадь. Естественно, чем быстрее его будут утилизировать, тем меньшие земли будут использованы под него.
3. Транспортировка отходов с полигонов. Необходимы погрузочные механизмы и машины для доставки мусора в определенные места и на предприятия для ликвидации.
4. Утилизация. Она осуществляется в каждом регионе по-своему, исходя из имеющихся фирм и ресурсов по выполнению. В развитых странах существует множество способов утилизации бытовых и промышленных отходов. Основываясь на полученные ими результаты, и перенимая их опыт, можно найти оптимальное решение в возникшей экологической проблеме. Пока же самыми распространенными видами являются: мусоросжигание, захоронение и брикетирование. Каждый из них имеет свои отрицательные и положительные стороны. Для понимания причин этого надо рассмотреть каждый из способов отдельно.

Способы утилизации отходов

Перед их применением следует четко представлять масштабы разнообразного мусора, складируемого вначале в отдельно взятой квартире, а затем в районе, городе и в целой стране. Сразу становится ясно, что необходимо создавать и осваивать альтернативные методы по переработке этого вторсырья, начиная с налаживания сортировки и обеспечивая правильный вывоз мусора.

Сжигание

Является дешевым и распространенным вариантом утилизации. Его можно производить несколькими способами:

• Камерным
• Слоевым
• В кипящем слое

Применение такого метода заключается в термической ликвидации промышленных отходов при очень высоких температурах, которые обеспечат сжигание промышленного мусора без остатка и частично поглотят ядовитые вещества.

Проблема утилизации таким способом заключается в том, что остатки веществ пагубно влияют на воздух поблизости этого места. Современные промышленные мусоросжигатели оборудованы системами очистки, генераторами электроэнергии. Как правило, зола, оставшаяся после сжигания промышленного сырья, подвергается дальнейшему вывозу и захоронению.

Преимущества метода:

1. Небольшие финансовые затраты
2. Выделившееся тепло используют для выработки электроэнергии или для отопления
3. Значительное уменьшение объема отработок

Главным и вероятно единственным недостатком является токсичность, поэтому сжигание небезопасно для окружающей среды. Для устранения этого недостатка необходимо использовать системы очистки газов, выделившихся при сжигании мусора.

Пиролиз – термическое разложение мусора без воздуха, этот способ помогает уменьшить вред, наносимый окружающей среде.

Захоронение

Суть процедуры заключается в обычном закапывании отходов в землю. Это производится на специальных полигонах, требования к которым оговорены в соответствующих документах. Полигоны для захоронения обеспечивают защиту окружающей среды. К таким участкам применяются особенные требования, такие как соблюдение санитарных правил, а так же СНиП.

Допускается размещение полигонов:

• За пределами жилой зоны
• Лечебных учреждений
• Рекреационных зон
• Водоохранных зон
• Зон массового отдыха

Не подходят для захоронения на полигонах радиоактивные, токсичные отработки, а также пригодные для вторичной переработки. В результате разложения захоронений образуются вредные газы и пары. Из — за своего состава эти образования наносят вред почве, грунтовым и поверхностным водам, воздуху и человеческой жизнедеятельности.

Существует вероятность возгораний, взрывов и, что менее опасно, распространения запаха. Исходя из вышеперечисленного ясно, что свалочный газ также требует сбора и утилизации, что и практикуют на полигонах.

В настоящее время фиксируются случаи вывоза и захоронения мусора на несанкционированных полигонах, что преследуется по закону. Именно по этому законодательством четко регламентированы требования, предъявляемые к полигонам.

Данный метод является дешевым, но требует наличия земельных участков, которые впоследствии нельзя будет использовать для хозяйственных работ. Чтобы их восстановить потребуется намного больше средств и времени, чем при их загрязнении.

Компостирование

Процесс разложения органической части отходов потребления микроорганизмами происходит двумя способами:

• Аэробное — при наличии кислорода
• Анаэробное — в отсутствии кислорода

На выходе образуется компост – органическое удобрение, также происходит выделение углекислого газа. Место для компостирования должно быть достаточно влажным и тенистым, должен обеспечиваться дренаж почвы, т.е. отведение влаги.

Достоинства:

• Простой в осуществлении способ
• Малозатратный
• Последующее использование сырья
• Увеличивается количество полезных микроорганизмов в почве

Недостатки:

Брикетирование

Это новый способ подразумевает вначале сортировку мусора, затем его компоновку в брикеты. А затем их хранение на отведенных для этого площадках. Пока полностью его целесообразность не доказана. Он служит очередной ступенью перед переработкой и возможно дальнейшим промышленным применением или направляется на вывоз и захоронение.

Достоинства метода:

1. Уменьшение объема мусора
2. Уменьшение вероятности возгорания
3. Уменьшение вреда, наносимого окружающей среде
4. Удобный дальнейший вывоз и складирование на полигонах

Вывоз и утилизация бытовых отходов требуют должного внимания. С помощью их правильной организации можно не только значительно ускорить процесс ликвидации мусора, но и обезопасить окружающую среду, а также снизить использование природных ресурсов. В настоящее время эта проблема является актуальной.

Комплекс технических и технологических решений, сопровождающих процессы обращения с отходами с момента их образования и до захоронения неутилизируемых компонентов, является основой управления в системе обращения с отходами.

Основными методами переработки отходов являются:

 компостирование,

 биоразложение,

 сжигание.

Эти методы особенно эффективны при переработке ТБО.

1. Компостирование.

Компостирование считается формой переработки, нацеленной на сырую органическую отходную массу. Компостирование – это биологический метод обезвреживания ТБО. Иногда его называют биотермическим методом.

Сущность процесса заключается в следующем: разнообразные, в основном теплолюбивые микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его саморазогревание до 60 0 С. При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные микроорганизмы. Разложение твердых органических загрязнений в бытовых отходах продолжается до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу.

Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ. При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые.

Стоимость методов компостирования растет с применением специализированной техники и может достигать значительных величин.

Схема работы мусороперерабатывающего завода следующая . Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

 прием и предварительная подготовка мусора;

 собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;

 обработка компоста.

Переработка мусора должна обязательно сочетаться с выдачей продукции, безопасной и в эпидемиологическом отношении.

Обезвреживание отходов обеспечивается в первую очередь высокой температурой аэробной ферментации. В ходе биотермического процесса происходит гибель большей части патогенных микроорганизмов.

Однако, компост, получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО на мусороперерабатывающих заводах, не должен быть использован в сельском и лесном хозяйства, т.к. содержит примеси тяжелых металлов, которые через травы, ягоды, овощи или молоко могут причинить вред здоровью человека.

2. Биоразложение органических отходов

Общепризнанно, что биологические методы разложения органических загрязнений считаются наиболее экологически приемлемыми и экономически эффективными.

Технология процесса биоразложения отходов различна. Например: в биопрудах – жидкие отходы, в биореакторах – жидкие, пастообразные, твердые, в биофильтрах - газообразные. Существуют и другие модификации биотехнологии.

Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией большого количества образующегося избыточного ила (до 1–1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный килограмм органических веществ).

Исключить указанные недостатки помогает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбраживания. При этом не требуется затрат энергии на аэрацию, что играет большую роль в условиях энергетического кризиса, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное органическое топливо – метан.

В перечень веществ, биоразлагаемых анаэробным способом, входят органические соединения различных классов: спирты; альдегиды; кислоты алифатического и ароматического рядов.

Последовательное многоступенчатое разрушение молекул органических веществ возможно благодаря уникальным способностям определенных групп микроорганизмов осуществлять катаболический процесс – расщепление сложных молекул до простых и существовать за счет энергии разрушения сложных молекул, не имея доступа ни к кислороду, ни к другим, предпочтительным в энергетическом отношении акцепторам электронов (нитрат, сульфат, сера и др.). Микроорганизмы используют для этой цели углерод органических веществ. Следовательно, в процессе восстановительного расщепления сложные органические молекулы разрушаются до метана и углекислого газа.

3. Сжигание отходов

Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений. Наиболее распространенными элементами являются углерод, на долю которого приходится около 30% (по массе) и водород 4% (по массе), входящие в состав органических соединений. Теплотворная способность отходов во многом определяется именно этими элементами. В промышленно развитых европейских регионах теплотворная способность ТБО составляет 1900–2400 ккал/кг, а в ряде случаев достигает 3300 ккал/кг и прогнозируется дальнейший рост теплотворной способности отходов, что окажет влияние на конструктивные особенности элементов термического оборудования.

Сжигание ТБО, как правило, является окислительным процессом. Поэтому и в камере сжигания превалируют окислительные реакции. Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО 2 и Н 2 О.

При сжигании необходимо учитывать, что в ТБО присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью, высокой летучестью и содержанием, такие как например различные соединения галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути).

Можно отметить два основных пути образования диоксинов и фуранов при термической переработке ТБО:

 первичное образование в процессе сжигания ТБО при температуре 300–600 º С;

 вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов, содержащих HCl , соединения меди (и железа) и углеродсодержащие частицы при температуре 250–450 º С (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов –700 º С, нижний температурный предел образования диоксинов –250–350 º С.

Для того, чтобы при сжигании на стадии газоочистки обеспечить снижение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм (0,1 нг/м 3) должны быть реализованы так называемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух секунд» – геометрия печи должна обеспечить продолжительность пребывания газов не менее 2 сек. в зоне печи с температурой не менее 850 º С (при концентрации кислорода не менее 6%).

Стремление к достижению при сжигании максимально высоких температур и созданию каких-либо дополнительных зон дожигания не решает полностью проблему снижения концентрации диоксинов в отходящих газах, так как не учитывает способности диоксинов в новому синтезу при снижении температуры.

Высокие температуры приводят к увеличению выхода летучих компонентов и росту выбросов опасных металлов.

Теоретически возможны два способа подавления образования диоксинов:

 связывание образующегося при сжигании ТБО HCl с помощью соды, извести или гидроксида калия;

 перевод в неактивную форму ионов меди и железа, например, связывание меди в комплексы с помощью аминов.

В зависимости от температуры процесса, все методы термической переработки ТБО, нашедшие промышленное применение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы:

 процессы при температурах ниже температуры плавления шлака;

 процессы при температурах выше температуры плавления шлака.

Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных решетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся барабанных печах.

3.1. Слоевое сжигание.

Сжигание на колосниковых решетках.

Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, которая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отходы и дутьевой воздух в качестве окислителя органических веществ.

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой подачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют малый угол наклона (6–12,5 º) и переталкивают материал в сторону выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-переталкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обычно 21–25 º) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращается к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.

Сжигание на валковых решетках.

Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. При использовании топок с валковыми решетками, заимствованными из практики сжигания угля, материал перемещается с помощью вращающихся валков (барабанов).

Опыт эксплуатации заводов, на которых реализовано слоевое сжигание ТБО в топках с валковыми решетками, позволил выявить целый ряд недостатков:

 неудовлетворительная работа и отрицательное экологическое влияние вследствие плохой стабилизации процесса сжигания;

 часто не достигается оптимальная температура;

 большой выход недожога;

 плохое качество шлака;

 значительная потеря черных металлов;

 эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла;

 сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и др.

Механическое внедрение европейского оборудования, предназначенного для прямого сжигания неподготовленных городских отходов в России недопустимо, так как в городах РФ практически отсутствует сбор отходов.

Сжигание в барабанных печах.

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют редко. Чаще всего эти печи используют для сжигания специальных, в том числе и больничных, отходов, а также жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием.

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо. Шлак и зола выгружаются с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются до температуры 400 º С а затем происходит газификация и сжигание, обычно при температуре 900–1000 º С.

В практике мусоросжигания барабанные печи ранее часто использовали в качестве дожигательных барабанов после колосниковых решеток.

Практика применения барабанных печей в качестве дожигательных барабанов на мусоросжигательных заводах считается устаревшей и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.

3.2. Сжигание в кипящем слое.

Сжигание в кипящем слое осуществляется за счет создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» за счет превращения слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии.

Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками. Кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ограничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность. В ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое, особенно в циркулирующем кипящем слое, оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое составляет от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания 850–920 º С.

В связи с тем, что температура сжигания ТБО в кипящем слое на 50–100 º С ниже по сравнению со слоевым сжиганием, заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO с отходящими газами.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно выполняет тонкозернистый песок , поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до температуры 750–800 º С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются.

В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода дополнительного топлива для поддержания режима горения.

3.3. Сжигание при температурах выше температуры плавления шлака.

Основными недостатками традиционных методов термической переработки ТБО являются большой объем отходящих газов (5000–6000 м 3 на 1 т отходов) и образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или менее 10% по объему). Кроме того, шлаки имеют повышенное содержание тяжелых металлов и по этой причине находят лишь ограниченное применение, в основном, в качестве пересыпного материала на свалках.

Для получения расплава шлака непосредственно в процессе термической переработки ТБО необходимо обеспечить температуру в аппарате выше температуры плавления шлаков (около 1300 º С). Это, как правило, требует либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена части дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечивает снижение количества отходящих газов.

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350–1400 º С предложены металлургические печи Ванюкова. Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава, который образуется из загружаемых в печь золошлаковых отходов ТЭЦ.

Механический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не может быть осуществлен из-за:

 того, что КПД печи Ванюкова из-за высокой температуры отводимых газов (1400–1600 º С) очень низок;

 того, что в переработку поступает преимущественно органическое сырье, т.к. ТБО на 70–80% состоят из органических компонентов. При нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, а органические в газообразную,

 отсутствия широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО, что не позволяет отработать: узлы загрузки и разгрузки; автоматизацию процесса с учетом колебаний состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; автогенность процесса применительно к термообработке отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью. Следует заметить, что колебания состава ТБО несопоставимы с колебаниями состава порошкообразных концентратов, направляемых для плавки в печи Ванюкова. Тщательное усреднение колебаний состава концентратов позволяет добиться колебаний в пределах 0,5%, в то время как исходные ТБО усреднению практически не поддаются;

 высокой стоимость процесса и оборудования.

Таким образом, наиболее целесообразно использовать сжигание при температурах выше температуры плавления шлака для переработки не исходных ТБО, а для обезвреживания шлаков или их обогащенных фракций, образовавшихся в термических процессах переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака. Выход шлаков в этих процессах составляет 10–25% от исходных ТБО, что резко снижает потребную производительность печей и позволяет периодически вовлекать шлак в переработку.

Утилизация отходов – вот, пожалуй, главная проблема современного человечества. Ежедневно мы производим такое количество мусора, что хватило бы на целый город прошлых времен.

Экологическая ситуация настолько остра, что ученые буквально кричат о необходимости взять под контроль данную сферу жизнедеятельности человека.

К сожалению, нынешние методы утилизации отходов зачастую не эффективны и не дают в результате ожидаемого эффекта – чистоты окружающей среды.

Тем не менее, по мнению специалистов, улучшения в этой области наблюдаются. При этом, сегодня, обычные люди начинают осмысливать необходимость сортировки и переработки отходов, чтобы в будущем их потомки не утонули в мусоре.

Жители цивилизованных европейских стран приучены с детства сортировать и выбрасывать мусор исключительно в отведенных для этого местах.

Значительный плюс такого поведения – это регулярная переработка и вторичное использование мусора, уже бывшего в употреблении однажды.

К сожалению, в нашей стране подобные блага цивилизации только зарождаются. Сортировка мусора и его дальнейшая переработка – это, скорее, исключение из правил, нежели норма.

Если вы живете в загородном поселке и мусор у вас принято сортировать по типу и выбрасывать в отдельные баки, вы счастливый человек.

Вы также можете организовать переработку имеющегося мусора собственноручно, введя в употребление несколько мусорных баков для отходов разного характера.

Организуя вывоз пищевых отходов и другого мусора, вы помогаете предотвратить экологическую катастрофу, которая надвигается уже давно.

Попробуйте начать с малого. В среднем, один дом в коттеджном поселке среднего бюджета производит мешок мусора большого объема в день.

Весь мусор попадает на свалку, где, в лучшем случае, его перерабатывают, а в худшем – оставляют для дальнейшего самостоятельного разложения.

Способы утилизации отходов сегодня

Существует несколько способов утилизации мусора, которые с успехом применяются и у нас в России.

• Захоронение мусора.
• Сжигание мусора.
• Компостирование.
• Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз.

Вокруг каждого из перечисленных способов ведутся споры о его эффективности, действенности и скорости работы.

Самый старый метод избавления от бытового и пищевого мусора – это его захоронение. Он же является самым опасным и малоэффективным.

Даже пищевые отходы, захороненные в карьере или яме, способны накапливать огромное количество продуктов разложения и гниения, которые могут стать причиной отравления подземных вод или воздуха.

Что говорить о твердых отходах, утилизация которых иными способами приводит к выделению в атмосферу ядовитых газов. Для утилизации опасного мусора оборудуются особые полигоны.

Они, как полагают люди, способны защитить от выделения в почву, воду и воздух ядовитых веществ, способных отравить в радиусе нескольких километров все живое.

Однако время доказывает неэффективность такого способа утилизации и даже его опасность.

Еще один способ утилизации, который не получил широкого применения в нашей стране – это компостирование. Оно встречается в частных хозяйствах при утилизации пищевых отходов, но куда реже применяется в массовой переработке мусора.

Тем не менее, компостирование – это эффективный способ переработки, дающий в результате компост, который можно использовать в сельском хозяйстве.

Компост может быть создан как из чисто пищевых отходов, так и из потока неразделенного мусора. Если заняться такой переработкой централизованно, можно получить неплохие результаты.

Если говорить об эффективном снижении объемов отходов, то здесь наиболее эффективно показывает себя термическая обработка. Она позволяет обезвредить большую часть отходов, при этом сокращая их объемы в разы.

Современная утилизация путем сжигания также предусматривает использование энергии горения. Такая тенденция распространяется все шире, давая в перспективе новые возможности.

Сжигание мусора с целью получения тепловой и электрической энергии – метод, который способен сделать из свалок источник энергии для функционирования систем центрального отопления и разного рода производств.

На ступень выше данного способа стоит плазменная переработка мусора – явление в нашей стране столь редкое, что в него с трудом верится.

Плазменная переработка представляет собой утилизацию мусора, которая в результате дает газ из органических соединений и шлак из твердого мусора.

Энергию при переработке таким способом можно использовать в мирных целях, что и происходит в более развитых в этом плане странах.

Если для вас утилизация производимого вами индивидуально мусора важна, попробуйте найти в вашей местности организацию, которая занимается сортировкой и переработкой мусора.

В этом случае, самое большее, что от вас потребуется, это самостоятельная сортировка отходов по отдельным контейнерам и заказ вывоза отходов регулярно.