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.