Экологические проблемы утилизации твердых бытовых отходов

Реферат выполнила Плетнёва Елена
Алексеевна, группа Т 13

Московский государственный университет
инженерной экологии

Москва

2003 г

Как удалить мусор! Пневмотранспорт мусора

Ствол
мусоропровода при этом заканчивается в специальной вентиляционной камере и
через шиберный клапан соединяется с патрубком.

Поэтому
в больших городах целесообразней использовать пневмотранспортные системы.

Компостирование

Для
компостирования, то есть биотермической переработки легкогниющих веществ в
органическое гумусообразное удобрение, необходимо три момента: сырьё, аэробные
микробы и время.

Ещё
один способ

Этот
способ обезвреживания состоит в складировании мусора в специально отведенных
местах. Если обычная свалка – потенциальный источник пожаров, очаг заразы,
обиталище крыс и мух, то полигон – надежное в санитарном отношении место,
обеспечивающее обеззараживание и захоронение бытовых отходов.

Основанием
полигона служит достаточно большая площадка, обязательно с водонепроницаемым
основанием.

Мусор
в печь

Есть
мнение, что наиболее гигиеничный способ уничтожения мусора состоит в его
сжигании. Но при этом необходимо очищать выделяющиеся при сгорании газы и
утилизировать выделяющееся тепло.

Немного
из истории

Первые
работы по утилизации тепла, возникшего при сжигании мусора, были проведены в
Англии, в городе Ольдгейме. К “мусоросжигательному заведению” была пристроена
электростанция. Вся полученная энергия использовалась для обслуживания самого
заведения. Внимание работам по гигиене городов уделяли многие видные ученые. Л.
Пастер и Э. Кох помогли оценить опасность разложения отбросов. Д.И. Менделеев
интересовался утилизацией промышленных отходов и написал статью “Отбросы” в
энциклопедический словарь Брокгауза и Эфрона.

Первый
в России специализированный завод по сжиганию мусора был построен в Москве.
Первую продукцию завод выпустил в 1975 году.

Таблица
1

Содержание
химических элементов в продуктах сжигания твердых бытовых отходов

Элемент Выбросы в воздух Летучая зона

Содержание,

%

Коэф. концентрации

Содержание,

%

Коэф. Концентрации
Висмут 0,0003 – 0,0013 300 – 1300 0,01 10000
Серебро 0,0006 – 0,0021 86 – 300 0,003 – 0,01 430 – 1430
Олово 0,02 – 0,18 80 – 720 0,22 – 0,3 880 – 1200
Свинец 0,155 – 0,186 97 – 116 0,45 – 1 281 – 625
Кадмий 0,0005 – 0,0012 38 – 923 0,005 – 0,01 380 – 770
Сурьма 0,003 – 0,009 60 – 180 0,01 – 0,02 200 – 400
Медь 0,15 – 0,4 32 – 85 0,07 – 0,3 15 – 64
Цинк 0,18 – 0,56 22 – 68 1 – 3 120 – 360
Хром 0.06 – 0,16 7 – 20 0,08 – 0,6 10 – 200
Ртуть 0,0000 – 0,00009 5 – 10

Токсические
металлы выбрасываются в виде солей или оксидов, то есть в устойчивом виде, и
могут лежать неопределенное число лет, накапливаясь постепенно, с пылью
поступают в организм человека. Поэтому нормы ПДК могут оказаться неприменимыми
к таким выбросам.

Другим
источником загрязнения являются продукты неполного сгорания. Их список
насчитывает свыше ста идентифицированных опасных веществ. Среди них и
углеводороды (в том числе и ароматические), их хлорированные производные,
токсичные фенолы и хлорфенолы, бром- и азотзамещенные вещества и
полихлорированные дибензодиоксины. В число микрозагрязнений входят вещества
крайне токсичные и крайне опасные для здоровья. К примеру, полиароматические
углеводороды проявляют свои токсические свойства уже при столь малых
концентрациях, что микроколичества их в газах МСЗ являются крайне опасными. Для
отравления достаточно долей нанограмма в кубометре

Самыми
опасными из продуктов неполного сгорания являются “диоксины”: смесь
полихлордибензо-пара-диоксинов и полихлордибензофуранов. Т.к. диоксины очень
хорошо адсорбируются, они почти полностью связаны с частицами пыли.
Исследования, волос и крови сотрудников МСЗ показали, что их токсичность в 3,7
раза выше контроля. В Японии, неподалеку от МСЗ, была выявлена зона с высокими
показателями смертности от рака: в зоне до 1.1 км к югу от завода из 57 умерших
в течение1985 – 1995 годов 24 умерли от рака (42%), в зоне от 1,1 до 2 км из
167 умерших только 34 умерли от рака (20%). Последняя цифра близка к среднему
показателю региона (25 – 28%). Тяжелые частицы, несущие диоксины выпадают в
зоне, прилегающей к трубе, но даже на расстоянии 24 км хорошо прослеживается
диоксиновое загрязнение.

В
нелетальных дозах диоксин вызывает тяжелые специфические заболевания. У
высокочувствительных особей первоначально появляется заболевание кожи —
хлоракне (поражение сальных желез, сопровождающееся дерматитами и образованием
долго незаживающих язв), причем у людей хлоракне может проявляться снова и
снова даже через многие годы после излечения. Более сильное поражение диоксином
приводит к нарушению обмена порфиринов — важных предшественников гемоглобина и
простетических групп железосодержащих ферментов (цитохромов). Порфирия — так
называется это заболевание — проявляется в повышенной фоточувствительности
кожи: она становится хрупкой, покрывается многочисленными микропузырьками.

“Летучая
зола”

Диоксины
образуются в зоне охлаждения, часть из них попадают в летучую золу (“золу
уноса”) – ту пыль, которая осаждается на фильтрах. В ней содержатся не только
диоксины, но и еще множество опасных веществ.

Загрязнение
твердых отходов

К
таким отходам относятся шлаки, летучая зола и отходы с фильтров очистки
воздуха.

Шлаков
образуется около тонны на 3 – 4 тонны мусора. Стоимость захоронения обычного
мусора 23 доллара, тонны опасных отходов – 210 долларов. Так как диоксины
весьма устойчивы, все бордюрные камни и плиты из шлаков будут токсичны многие
десятилетия.

Таблица
2

Содержание
семи токсичных металлов в блоках из цемента, в смешанных блоках (с добавлением
летучей золы, с добавлением смеси летучей золы и шлаков МСЗ)

Токсичный

металл

Блоки с добавками летучей золы Блоки со шлаком и летучей золой Обычные цементные блоки Портланд-цемент
Цинк 18618 4482 53 29
Свинец 7278 5137 4 1
Медь 606 4668 13 9
Никель 78 109 47 18
Хром 190 146 31 38
Кадмий 731 44 0,26 0,04
Мышьяк 73 5 33 2

Загрязнение
воды

Таблица
3

Исследования
воды реки Doe Lea, на берегу которой расположен сжигатель опасных отходов.

Англия
март 1992г

Расстояние от выпуска сточных вод в Doe
Lea
Диоксины Фураны
1 км выше выпуска 0,02 0,003
40 м выше выпуска 0,03 0,004
40 м ниже выпуска 13,0 12,0
1,2 км ниже выпуска 79,0 5,7
1,5 км ниже выпуска 97,0 9,4

Сточных
вод в среднем образуется 2,5 м3 но тону сжигаемых отходов. Эта вода
сильно загрязнена солями и токсичными металлами. Она всегда или сильнощелочная
или сильно кислая. В том и другом случаи требует специальной обработки.

Таблица
4

Содержание
загрязнений в сточных водах МСЗ

Загрязнение Вода из скруббера отходящих газов Вода охлаждения шлаков
PH 0.95 8.8
Cl 12900 1540

SO2

502 590
F 52 1.7
Cr 0.69 0.10
Cu 1.28 0.26
Ni 3.7 0.25
Zn 14.1 1.8
Cd 0.46 0.15
Pb 6.8 0.80
Hg 6.6 0.038

Следует
заметить, что один анализ на диоксины в 1993 году в России стоил 5 тысяч
долларов. Сейчас эта цена незначительно снизилась. Но, так как у большинства
государств нет денег на регулярное проведение подобных анализов на мусороперерабатывающих
заводах, о составе выбросов, ежедневно поступающих в атмосферу и гидросферу из
труб реальных предприятий, можно только догадываться.

Способ
переработки горючих отходов, основанный на газификации в сверхадиабатическом
режиме

В
Институте проблем химической физики РАН разработан эффективный метод
термической переработки горючих отходов, основанный на использовании нового
физического явления ? фильтрационного горения в сверхадиабатических режимах,
при которых температура в зоне реакции существенно превышает адиабатическую
температуру горения. Целенаправленное использование сверхадиабатических режимов
для проведения процессов газификации открывает широкие возможности для
утилизации разного рода горючих отходов с высокой энергетической эффективностью,
экологической чистотой и относительно невысокими затратами.

Предлагаемые
технологии термической переработки основаны на двухстадийной схеме. На первой
стадии перерабатываемый материал подвергается паровоздушной газификации в
сверхадиабатическом режиме горения.

Схема
процесса термической переработки горючих отходов с получением тепловой и
электрической энергии

Газификацию
осуществляют в реакторе-газификаторе шахтного типа при реализации
сверхадиабатического режима горения в “плотном” слое.

Преимущества по сравнению с методами
прямого сжигания

Процесс
термической переработки горючих отходов с получением тепловой и электрической
энергии перед прямым сжиганием имеет следующие преимущества:

процесс
газификации имеет высокий энергетический КПД (до 95%), позволяющий
перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью
до 90%) или с высокой влажностью (до 60%);

низкие
линейные скорости газового потока в реакторе и его фильтрация через слой
исходного перерабатываемого материала обеспечивают крайне низкий вынос пылевых
частиц с продукт-газом, что дает возможность сильно сократить капитальные
затраты на газоочистное и энергетическое оборудование;

в
некоторых случаях, когда необходимо проводить очистку газовых выбросов от
соединений серы, хлора или фтора, пыли, паров ртути, очищать продукт-газ
оказывается проще, чем дымовые газы, благодаря низкой температуре, меньшему
объему и более высокой концентрации загрязнителей; кроме того, сера
присутствует в продукт-газе в восстановленных формах (H2S, COS),
которые много проще поглотить, чем SO2;

при
газификации происходит частичное разложение азотсодержащих органических
соединений в бескислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в
дымовых газах;

сжигание
газа в современных газовых горелках – наиболее чистый способ сжигания из всех
известных; за счет высокой полноты сгорания дымовые газы содержат чрезвычайно
мало окиси углерода и остаточных углеводородов;

сжигание
в две стадии позволяет резко уменьшить образование диоксинов (полихлорированных
дибензодиоксинов и дибензофуранов), поскольку даже при наличии хлора
подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений
(предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание пылевых частиц
(катализаторов образования диоксинов в дымовых газах);

зола,
выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру и практически не содержит
недогоревшего углерода;

при
утилизации некоторых видов отходов имеется возможность извлечения из
продукт-газа товарных материалов для последующей переработки (например, нефти и
др.);

выбор
оборудования для утилизации тепла при сжигании продукт-газа не ограничивается
паровым или водяным котлом, также возможно применение газовых турбин и
энергетических дизелей; предлагаемая схема переработки легче вписывается в
имеющуюся промышленную инфраструктуру, например, продукт-газ может подаваться в
имеющуюся топку для замены части кондиционного топлива;

процесс
газификации имеет высокий энергетический КПД (до 95%), позволяющий
перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью
до 90%) или с высокой влажностью (до 60%);

низкие
линейные скорости газового потока в реакторе и его фильтрация через слой
исходного перерабатываемого материала обеспечивают крайне низкий вынос пылевых
частиц с продукт-газом, что дает возможность сильно сократить капитальные
затраты на газоочистное и энергетическое оборудование;

в
некоторых случаях, когда необходимо проводить очистку газовых выбросов от
соединений серы, хлора или фтора, пыли, паров ртути, очищать продукт-газ
оказывается проще, чем дымовые газы, благодаря низкой температуре, меньшему
объему и более высокой концентрации загрязнителей; кроме того, сера
присутствует в продукт-газе в восстановленных формах (H2S, COS),
которые много проще поглотить, чем SO2;

при
газификации происходит частичное разложение азотсодержащих органических
соединений в бескислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в
дымовых газах;

сжигание
газа в современных газовых горелках – наиболее чистый способ сжигания из всех
известных; за счет высокой полноты сгорания дымовые газы содержат чрезвычайно
мало окиси углерода и остаточных углеводородов;

сжигание
в две стадии позволяет резко уменьшить образование диоксинов (полихлорированных
дибензодиоксинов и дибензофуранов), поскольку даже при наличии хлора
подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений
(предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание пылевых частиц
(катализаторов образования диоксинов в дымовых газах);

зола,
выгружаемая из реактора, имеет низкую температуру и практически не содержит
недогоревшего углерода;

при
утилизации некоторых видов отходов имеется возможность извлечения из
продукт-газа товарных материалов для последующей переработки (например, нефти и
др.);

выбор
оборудования для утилизации тепла при сжигании продукт-газа не ограничивается
паровым или водяным котлом, также возможно применение газовых турбин и
энергетических дизелей; предлагаемая схема переработки легче вписывается в
имеющуюся промышленную инфраструктуру, например, продукт-газ может подаваться в
имеющуюся топку для замены части кондиционного топлива.

Технологии,
использующие процесс газификации, разработанные в институте химической физики
РАН и запатентованные в России и за рубежом.

Газификации
низкосортных углей и угольных отходов с получением энергетического газа.

Переработки
изношенных шин и резинотехнических изделий с получением металлокорда, порошка
окиси цинка, нефтеподобного пиролизного масла и горючего газа.

Переработки
древесных отходов и отходов целлюлозно-бумажной промышленности (в т.ч. лигнина)
с получением энергетического газа и пиролизных смол.

Утилизации
нефтеотходов и нефтешламов.

Сжигания
твердых бытовых отходов.

Сжигания
ила биологической очистки канализационных стоков.

Обезвреживания
ряда промышленных отходов, в том числе лакокрасочных отходов, отходов
полимеров, отработанных фильтров, промасленных опилок и ветоши, отходов
химического производства.

Экологически
чистого сжигания больничных отходов непосредственно в больницах.

Сжигание
биомассы для получения энергии.

Список литературы

И.
Коган. — “Мусор – проблема физико-химическая”, “Наука и жизнь”, 1990 г, № 7,
с33 — 38.

В.В.Разнощик.
–“Огнем и микробами” 1976 г, Москва – Стройиздат . 94стр

С.С.Юфит.-
“Яды вокруг нас” 2002 г Классикс Стиль.

С.Дивилов
– “Куда девать отходы”, “Наука и жизнь” 1978г №7 стр78 – 81

“Свалка
на подстилке”, “Асфальт служит дважды”, “Облицовка из отходов”, “Цветные
металлы из мусора” БИНИТИ, “Наука и жизнь” 1978 г №7 стр82 – 83

“Бионер”
БИНИТИ, “Наука и жизнь” 1987 г № 11.

“О
переработке автомобильных шин во Франции” www:///C:/rus/map.htm БИКИ 27.03.2003

Беляков
В.И., Дегтерев С.Н. “Способ переработки твердых бытовых отходов в компост” Дата
публикации: www:///C:/rus/map.htm 23 сентября 2003 Номер патента: 2210437
www:///C:/rus/map.htm

Г.Б.
Манелис — “Способ переработки горючих отходов, основанный на газификации в
сверхадиабатическом режиме” ,- доклад на «Всероссийском симпозиуме по
горению и взрыву» , Черноголовка, 2000г.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *