Биотермическое компостирование
| Рис.4 Биотермическая установка (барабан) |
Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 50-60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) Рис.4 превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны. Далее при температуре 50-60 C, в зависимости от рода отходов и от времени года, например, зимой требуется компостировать отходы 2 дня, так как мусор находится в замерзшем состоянии и требуется время для его разморозки, а летом 1 день, так как при повышенных температурах уже в процессе перевозки происходят химические процессы разложения. Бытовые отходы обычно хранятся зимой 3 дня, а летом не более 1 дня.где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для
дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике.
Захоронение на полигон
Отходы различных производств и жизнедеятельности человека при невозможности их утилизации и неправильном хранении являются потенциальными загрязнителями окружающей среды. Поэтому их захоронение предполагает создание специальных полигонов, обеспечивающих защиту атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод от поступления в них веществ, опасных для здоровья человека и животных. Устройство полигонов захоронения является обязательным условием функционирования производств, отходы которых токсичны и не подлежат полной утилизации, хотя во многих случаях это и требует больших капитальных вложений.
| Рис.5 Склад компоста |
Решение экологических и технических проблем
Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост (Рис.5) из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения
синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.
Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющокружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный (свыше 900° С). Большую сложность в переработке отходов представляет сортировка. Есть несколько технологий сортировки мусора, одной из них является гидросепарация. Этот способ предполагает разделение мусора по весу при помещении его в воду на главные составные части – металл (тонет сразу), стекло (тонет медленнее), дерево и бумагу (всплывают).
Метод гидросепарации мусора основан на том, что мусор прогоняют через водный поток, в котором тяжелые металлы тонут, а пластик остается на поверхности и сдувается мощным феном. Пластик затем отправляется в утиль и после переработки используется снова, а металлы собирают мощным магнитом. Органика, включая тару, тряпье и объедки, при этом методе сепарации отфильтровывается, а затем отправляется в качестве топлива в биореактор. Энергии, вырабатываемой из метана на таких реакторах, хватает для поддержания функционирования всего производства.
В силу того, что вода является естественным нейтрализатором запахов, в воздухе помещений на таких установках не витают неприятные запахи, вредные примеси в него практически не выбрасываются и он не требует дополнительной доочистки. В целом такое производство работает при обычной температуре свозимых отходов и, в отличие от мусоросжигательных заводов, в воздух ничего не выбрасывает. Что в десятки раз уменьшит выброс загрязняющих веществ.
ЗАО «Каменногорский комбинат нерудных материалов» (ККНМ)
О предприятии
ЗАО «Каменногорский комбинат нерудных материалов» (ККНМ) был создан на основе предприятия, построенного в 1961-1964 годах для производства гранитного щебня различных фракций. После вступления ККНМ в состав ПО «Ленстройматериалы» в 2000 году на комбинате была реализована инвестиционная программа по обновлению оборудования и модернизации производства. Были внедрены технологии комплексного использования сырья и новые модели управления, позволившие равномерно загружать производство и оптимально использовать транспортное и специализированное оборудование. На сегодняшний день ЗАО «ККНМ» является крупным предприятием по производству гранитного щебня различных фракций. Годовая производительность щебня предприятия за 2008 г. составила более 2 млн.куб.м.
| Рис.6 Добыча песка |
В состав ККНМ входит щебеночный карьер и завод на базе Киркинского месторождения гранито-гнейсов. Отличительная черта продукции щебеночного карьера ККНМ — высокие качественные характеристики: щебень имеет низкий уровень радиоактивности, что позволяет использовать его любых видах строительства, в том числе и жилищного. Низкая степень лещадности, дает возможность применять щебень ККНМ в строительных технологиях с высокими требованиями к качеству. Лещадность — параметр, определяющий степень плоскостности щебня (от слова «лещ», т. е. плоский как лещ). В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой и игловатой форм. К зёрнам пластинчатой и игловатой форм относят такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более.
Продукция ККНМ реализуется через управляющую компанию ЗАО «Ленстройкомплектация», а так же самостоятельно ЗАО «ККНМ».
Предприятие расположено в г. Каменногорске на Карельском перешейке в живописном месте Ленинградской области (в 180 км. от г. СПб, в 40 км. от г. Выборг и 30 км. от Финляндии).
История предприятия
ЗАО «Каменногорский комбинат нерудных материалов» создан в 1961г. на базе Лесогорского щебеночного завода. После вступления ККНМ в состав ПО «Ленстройматериалы» в 2000 году на комбинате была реализована инвестиционная программа по обновлению оборудования и используемой техники. Были внедрены технологии комплексного использования сырья и новые модели управления, позволившие равномерно загружать производство и оптимально использовать транспортное и горное оборудование.
До вступления предприятия в состав ПО «Ленстройматериалы» объемы его составляли 59% от проектной мощности (немногим больше 1 млн. куб.м. за 1999 год). Разработанный комплекс мероприятий позволил всего через 2 года выйти комбинату на проектную мощность – 1,8 млн.куб.м. щебня в год и превратить нерентабельный карьер (Рис.7) в стабильное предприятие, выпускающее востребованный на рынке товар. Планируется выход на производственные мощности более 2 млн.куб.м. щебня в год.
Выпускаемая продукция
Щебень гранитный:
фракция 5-20
фракция 20-40
ГОСТ 8267-93 — используется в качестве заполнителей для тяжелого бетона, а так же для дорожных и других видов строительных работ.
фракция 25-60 ГОСТ 7392-2002 — используется для устройства балластного слоя железнодорожного пути в соответствии с действующими строительными правилами
ЩПС С-4 ГОСТ 25607-94 — используется для основания автомобильных дорог
Песок для строительных работ (Рис.6)
фракция 0-5 ГОСТ 8736-93 — используется в качестве заполнителя тяжелых, легких, мелкозернистых, ячеистых и силикатных бетонов, строительных растворов, приготовления сухих смесей, для устройства оснований и покрытий, автомобильных дорог и аэродромов.
Источник
Биотермические способы утилизации отходов компостирование
Экология/2. Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон
К.т.н. Столярова Н.А., Ботвина И.В.
Автомобильно-дорожный институт ГВУЗ «ДонНТУ»,Украина
БИОТЕРМИЧЕСКОЕ КОМПОСТИРОВАНИЕ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
Во всем мире остро стоит проблема утилизации бытового мусора – твердых бытовых отходов. Ежегодное количество образуемых отходов в развитых странах составляет до 15 тонн на человека в год, а в странах с сырьевой экономикой эта цифра увеличивается до 50-100 тонн. Данные по производству бытовых отходов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Производство бытовых отходов
Всего в год, тонн
На душу населения в день, кг
Российская Федерация (2000)
В настоящее время в нашей стране накоплено более 21 млрд. тонн отходов, с учетом исторических загрязнений, в том числе, 237 млн. тонн радиоактивных. За последние четыре года, начиная с 2000, их ежегодное образование возросло с 92 до 150 млн. тонн в год, или в 1,6 раза [1].
Значительная доля образующихся в мире отходов содержит более 10-15% сухих веществ и относится к категории твердых отходов. К ним принадлежат отходы промышленного, сельскохозяйственного и коммунального происхождения, в том числе, отходы городских свалок, содержащие до 50-70% сухих веществ.
Эти отходы представляют опасность для окружающей природной среды. Твердые бытовые и промышленные отходы являются благоприятной средой для развития патогенной почвенной микрофлоры, паразитической микро- и макрофауны. Стихийное складирование твердых бытовых и промышленных отходов без учета требований и приемов экологической биотехнологии вызывает выделение вредных химических и биохимических компонентов, особенно в летнее время. В то же время, при переработке твердых бытовых отходов различными методами можно получить до 40% биомассы компоста (в качестве экологически чистого удобрения), 3-5% стеклоизделий, 3-4% железа и железных изделий, 2-3% пластических масс, а при глубоком фракционном разделении – цветные металлы, причем, раздельно [2]. Среднее накопление отходов в крупных городах колеблется, в среднем, от 1,3 до 2,2 м 3 на жителя в год.
Для решения данной проблемы правительство 4 декабря 2003 года приняло проект закона «Об отходах», основными принципами которого являются:
— не допущение образования отходов путем применения современных технологий;
— утилизации отходов до полного извлечения полезных свойств веществ;
— размещение отходов без причинения вреда здоровью населения и нанесения ущерба окружающей среде;
— соблюдение приоритета утилизации над их размещением;
То есть, если твердые бытовые отходы подвергать различным переработкам, то можно получать продукты вторичного производства, удобрения и другие продукты. На рисунке 1 представлен примерный состав твердых бытовых отходов [3].
Рисунок 1 — Состав твердых бытовых отходов
Способ основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха. Биомасса твердых бытовых отходов в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение двух суток с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, до измельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике [4].
Биотермические методы обезвреживания твердых бытовых отходов происходят в результате жизнедеятельности микроорганизмов, использующих кислородную составляющую воздуха и органическое вещество твердых бытовых отходов с выделением значительного количества тепла. Основа процессов обезвреживания и обеззараживания твердых бытовых отходов с последующим применением их (компоста) в качестве органического удобрения или (биотоплива) состоит в доведении твердых бытовых отходов до полуразложившегося состояния (распад органического вещества составляет 15-25%). Процесс разложения экзотермический – температура достигает 60-70 0 С. Данный метод переработки получил широкое распространение в развитых странах, так как он является наиболее экономичным, экологичным и достаточно эффективным.
Рисунок 2 -Схема управления сбором и переработкой твердых бытовых отходов
В начале процесса в блоке отделения от общей массы твердых бытовых отходов отделяются крупногабаритные отходы, которые затем разделяются на отходы, состоящие преимущественно из органической и неорганической частей.
Рисунок 3 -Технологическая схема
Неорганические крупногабаритные отходы поступают в блок разделки, где разделываются на части, размеры которых определяются загрузочным устройством камеры окисления. После прохождения камеры окисления они соединяются с неорганическими отходами основного потока и направляются на дальнейшую переработку в соответствии с общеизвестными технологиями.
Крупногабаритные отходы, состоящие преимущественно из органической части (пластмасса, древесина и т.д.) после грубого дробления (блок предварительного дробления) попадают в основной поток движения отходов.
Оставшиеся после удаления крупногабаритных предметов органические и неорганические отходы поступают в блок измельчения, затем направляются в камеру предварительного подогрева (температура в камере порядка 200 o С или выше). Температура в камере определяется условиями удаления воды и других относительно легкокипящих соединений.
Из камеры предварительного подогрева отходы попадают в реактор термоудара, где мгновенно нагреваются до температуры 650-700 o С. При этой температуре протекает высокоскоростной пиролиз органических соединений с образованием твердых и газообразных продуктов. В камере предварительного подогрева и реакторе термоудара процессы проводятся без доступа воздуха.
Твердые отходы, содержащие и неорганическую часть, из реактора поступают в блок сбора и направляются в блок разделения, где более легкий по плотности органический остаток отделяется от неорганического. Органический остаток, представляющий собой углеподобный продукт, сушится и направляется на дальнейшее использование.
Неорганический остаток попадает в камеру окисления, где удаляются последние следы органических соединений. К неорганическому остатку основного потока, вышедшего из камеры окисления, добавляется неорганический остаток крупногабаритных отходов, прошедший через блок разделки и камеру окисления.
Преимущества процесса:
· относительно небольшие энергозатраты при переработке единицы ТБО вследствие нагрева до высоких температур меньшего количества вещества, чем в обычно используемых процессах, и преимущественно энтропийного характера процесса пиролиза,
· использование малого количества кислорода (воздуха),
· максимальная степень допустимой переработки или уничтожения отходов,
· минимальное возможное количество выводимых из системы соединений.
1. Игнатович Н.И., Рыбальский Н.Г. Что нужно знать о твердых бытовых отходах? М.: РЭФИА. 1995. 54 с.
2. Некрасов В.Г., Горзиб И.М. Твердые бытовые отходы и проблемы их утилизации. Промышленная энергетика , 1992, №2, с . 46-48.
3. Eccles Harry. Treatment of metalcontaminated wastes: Why select a biological process? Обработка содержащих металлы отходов: Почему избран биологический процесс? // Trends Biotechnol. – 1999 – 17, №12 С. 462-465.
4. Примкулулы К. Проблемы отходов производства и потребления // Экология и устойчивое развитие, № 4, 2004, С. 4-10.
Источник
