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 (H2
S, 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 (H2
S, 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.
|