Методы технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых бытовых отходов
Методы
технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых
бытовых отходов
В.М. Бельков
Всероссийский
научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ)
Разработана
концепция, рассмотрены методы и технологии утилизации углеродсодержащих
отходов, приведены технико-экономические показатели технологий утилизации
отходов и выбраны наиболее перспективные из них
На начало 1999
года на предприятиях различных отраслей промышленности накопилось около 1500
млн. тонн токсичных отходов производства и потребления [1]. Ежегодно на
предприятиях Российской Федерации образуется около 90 млн. тонн токсичных
промышленных отходов (ПО), из которых 87 млн. тонн относятся к III и IV классам
опасности. Количество отходов потребления, или твердых бытовых отходов (ТБО),
ежегодно возрастает в России на 30 млн. тонн [2].
В 1999 году
предприятиями использовано в собственном производстве около 40 млн. тонн (40%)
и полностью обезврежено 9 млн. тонн (10%) от общего количества образовавшихся
за год отходов. Остальные отходы переданы на полигоны для захоронения.
Последние годы
нефтешламы - отходы II класса опасности - не принимаются на захоронение из-за
переполнения полигонов промышленных отходов. Нефтеперерабатывающие заводы,
нефтебазы, локомотивные и вагонные депо железнодорожной отрасли вынуждены
накапливать нефтешламы в специальных бетонированных хранилищах. Строительство
новых хранилищ и накопление нефтешлама в старых носило стихийный характер,
поэтому оценить накопленное количество таких отходов не представляется
возможным, их может быть и десятки, и сотни миллионов тонн.
В европейских
государствах 40% отходов превращают биологической обработкой в органические
удобрения, 10% сжигают на мусоросжигательных заводах, 40% отходов захоранивают
в третьих странах, а оставшиеся 10%, в основном, активный ил, сбрасывают в моря
[3].
Большинство ПО
и ТБО содержат органические соединения, которые можно извлекать для повторного
использования, сжигать с получением дешевой тепловой и электрической энергией
или обезвреживать с помощью штаммов микроорганизмов. Например, с помощью
промышленных процессов регенерации отработанных смазок и масел можно очищать
только некоторые из них, использующиеся при невысоких температурах. При рабочих
температурах более 100°С в смазках и маслах образуются относительно летучие
смолистые вещества - канцерогены, очистка от которых сложна и крайне дорога.
Поэтому во всех странах мира отработанные смазки и масла в основном сжигают как
топливо.
Для
эффективного обезвреживания отходов необходимы технологии, наносящие
минимальный экологический ущерб окружающей природной среде, имеющие низкие
капитальные затраты и позволяющие получать прибыль. Разнообразие отходов по
химическому составу не позволяет создать универсальную технологию утилизации
твердых и жидких ПО и ТБО.
В настоящей
статье приведены основные источники углеродсодержащих отходов, их калорийность
и методы утилизации, физико-химические параметры и технико-экономические
показатели основных известных к настоящему времени технологий обезвреживания,
выработаны критерии оценки и выбора метода и технологии обезвреживания
углеродсодержащих отходов, предложены наиболее перспективные из них.
1 Источники
углеродсодержащих отходов.
Основные
источники углеродсодержащих отходов в России, их примерная норма образования в
год, состав и калорийность приведены в Таблице 1.
Объем
загрязненного нефтепродуктами грунта, образующегося за год, составляет 510 млн.
тонн. Норма образования ТБО - 130 млн. тонн. Объем осадков биологических
очистных сооружений составляет 0,8 млн. тонн/год. Нормы образования нефтешламов
- 3 млн. тонн. Хранение и утилизация вышеперечисленных отходов является
наиболее острой проблемой для России. Объемы остальных отходов незначительны.
Для выработки
концепции обезвреживания углеродсодержащих отходов оценим тепловой эффект
сжигания отходов при температуре 1100°С с учетом влажности и фазовых переходов.
При обезвреживании углеродсодержащих отходов сжиганием важной физико-химической
характеристикой является теплотворная способность сырья. Рассчитаем наименьшую
концентрацию нефтепродуктов в отходах, при которой тепловой эффект реакции -
нулевой (неотрицательный) для различных содержаний механических примесей и
влажности. Минимальные концентрации или содержания углеводородов в отходах
сведены в Таблицу 2.
В среднем, как
следует из Таблицы 2, для получения положительного теплового эффекта реакции
горения отходов содержание углеводородов должно быть выше 10%. КПД печей
сжигания не превышает 70-75%, поэтому, содержание углеводородов в отходах не
должно быть меньше 14%. Таким образом, если отходы содержат более 14%
нефтепродуктов, то их рациональнее сжигать, получая при этом тепловую или
электрическую энергию, если менее 14% - то для обезвреживания таких отходов
лучше использовать микробиологический метод.
Таблица 1
Источники углеродсодержащих отходов
|
№ п/п
Похожие работы на - Методы технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых бытовых отходов
|