Мусоросжигательные заводы

Обезвреживание ТБО на мусоросжигательных заводах (МСЗ) получило широкое развитие в мировой практике. Такие страны, как Дания, Швейца­рия и Япония сжигают около 70% своих ТБО; Германия, Нидерланды и Фран­ция — около 40%. Мощности МСЗ в Европе и Америке продолжают расти.

Технологическая схема МСЗ представлена на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Технологическая схема мусоросжигательного завода:

1 — приемное отделение с бункером для приема ТБО; 2 — мостовой кран с грейфером; 3 — приемный бункер котлоагрегата; 4 — питатель топки; 5 — колосниковая решетка мусоросжигательного агрегата с топочным устройством; 6 — котел-утилизатор пара; 7 — гасильная ванна со скребковым устройством для удаления шлака; 8 — шлаковый конве­йер; 9 — электромагнитный сепаратор для извлечения черных металлов; 10 — заводская система временного складирования и удаления шлака; 11 — система фильтров и цикло­нов для очистки газов; 12 — тягодутьевое устройство с вентиляторами для подачи воздуха; 13 - дымососы; 14 - дымовая труба

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 335

ТБО через загрузочное устройство поступают на питатель колосниковой решетки. Толщина слоя ТБО на решетке более 1 м. Ширина решетки 3 м, угол наклона 26°. Решетка представляет собой систему чередующихся под­вижных и неподвижных колосников. Подвижные колосники совершают об­ратно-поступательное движение. При каждом ходе колосников под слой по­ступающих сверху ТБО вводится порция (до 30%) горящих отходов, таким образом создаются очаги нижнего зажигания, и поступающий из приемного бункера слой ТБО перемешивается, разрыхляется и возгорается.

Для зажигания ТБО на колосниковой решетке используются пусковые горелки. При движении ТБО по решетке через нее снизу поступает воздух и благодаря наличию горящих отходов в нижнем слое поддерживается автотер­мический процесс горения.

Топка сблокирована с котлом-утилизатором, к поверхности нагрева ко­торого поступают топочные газы. Котел вырабатывает пар, который является товарным продуктом и может использоваться для отопления близлежащих районов или технологических нужд. Образующиеся при горении ТБО дымо­вые газы поступают для очистки в систему фильтров, после чего выбрасыва­ются при помощи дымососа в дымовую трубу. Шлак от сжигания ТБО удаля­ется скребками в гасильную ванну, после чего по транспортеру подается на молотковую дробилку. Из шлака электромагнитным сепаратором извлекает­ся черный металл.

МСЗ занимают сравнительно небольшие площади от 2 до 5 га. Их при­менение оправдано в тех случаях, когда полигоны ТБО расположены на значительном удалении от города. Однако сжигание ТБО связано со значи­тельными выбросами в атмосферу и сложностью их очистки. При низко­температурном сжигании ТБО (ниже 1000° С) вероятность образования вы­сокотоксичных газов увеличивается. Не решены вопросы использования образующихся шлаков и летучей золы, которые являются крупнотоннаж­ными отходами. При сжигании образуется 10—15% золошлаков от веса по­ступающих на МСЗ отходов.

Разработаны различные технологические схемы МСЗ. В последние годы в ряде стран идут интенсивные промышленные исследования в направлении термической переработки ТБО нагреванием без доступа воздуха до темпера­тур 500—600° С (низкотемпературный пиролиз) и выше 1100° С (высокотем­пературный пиролиз). Созданы опытные и опытно-промышленные установ­ки различной производительности.

Важное отличие технологии пиролиза ТБО заключается в том, что обра­зующиеся газообразные продукты — пар и топливный горючий газ — можно разделить и использовать в самом процессе термической обработки ТБО или вне его. При этом выброс газообразных продуктов в атмосферу резко снижа­ется. При пиролизе образуются продукты, которые могут найти применение в хозяйственной деятельности: газообразное топливо (-30—40%), твердый уг­леродистый остаток (-30—40%) и смола (-20—30%). В качестве побочного продукта образуется подсмольная вода.

336 Экология города

Твердый углеродистый остаток (пирокарбон), в котором содержание уг­лерода составляет 30—40%, используется как заменитель низкосортных гра­фитов, заполнитель в асфальтобетонных смесях, низкосортное топливо, сор­бент. Смола — как топливо, составляющая асфальтобетонных смесей, сырье для извлечения химсоединений. Подсмольная вода — как антисептическое средство, в частности для пропитки шпал.

Известны три типа установок по пиролизу ТБО: горизонтальные (ба­рабанного типа), вертикальные (шахтного типа) и смешанные. Напри­мер, на заводе по переработке ТБО в Санкт-Петербурге создана и успеш­но эксплуатируется установка барабанного типа по пиролизу некомпос-тируемых ТБО производительностью 30 тыс. т отходов в год. Установка состоит из двух вращающихся барабанов — сушильного и пиролизного. Сушильный барабан расположен над пиролизным. Каждый барабан снаб­жен топкой. Некомпостируемые ТБО поступают через загрузочное уст­ройство в сушильный барабан. При вращении отходы продвигаются к концу барабана и одновременно просушиваются (температура ТБО на выходе — 150° С). Через пересыпное устройство отходы поступают в пи-ролизный барабан, где осуществляется их прямой нагрев до 500—600° С. Дымовые газы в сушильном барабане движутся прямотоком по отноше­нию к ТБО, в пиролизном — противотоком. Газы, образующиеся в су­шильном барабане и содержащие воду, через систему очистных устройств выбрасываются в атмосферу. Газы из пиролизного барабана подаются в сушильный барабан и сжигаются, выполняя роль дополнительного топ­лива. Перед подачей в сушильный барабан пиролизные газы проходят мокрую очистку, в процессе которой выделяется смола и образуется под­смольная вода. Твердый углеродистый остаток из пиролизного барабана поступает в устройство для охлаждения, а затем в дробильно-фасовочное отделение. Пиролизная установка работает в комплексе с заводом, пере­рабатывающим ТБО в компост. При этом часть отходов (~30%) не ком­постируются (резины, кожи, текстиль и др.), и обработка их в пиролиз-ной установке позволяет в максимальной степени решать задачу безот­ходной технологии переработки ТБО.

В стадии разработки находятся пиролизные установки барабанного типа, в которых нагрев отходов в пиролизном барабане осуществляется косвенно (через стенки барабана). Это позволит в процессе пиролиза получать более калорийный газ, не смешанный с дымовыми газами.

К недостаткам существующих пиролизных установок следует отнести малую производительность, несовершенную систему очистки газообраз­ных продуктов, а также нерешенность вопросов полной утилизации про­дуктов пиролиза. Внедрение пиролизных установок позволит создать без­отходные технологии переработки ТБО, в том числе для небольших горо­дов, где строительство крупных мусороперерабатывающих комплексов нерентабельно.

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 337

8.7. Характеристика твердых промышленных отходов

С развитием горнодобывающей, металлургической и других отраслей про­мышленности на территории многих городов Украины стали размещаться отвалы вскрышных и шахтных пород, шлаков, шламохранилища. Так, на­пример, в Донецке имеются многочисленные терриконы отвальных пород угольных шахт, в Мариуполе — отвалы шлаков, шламохранилища, в Харько­ве — отвалы горелой формовочной земли, шламохранилища. В то же время производственные отходы являются богатым источником дешевого сырья, практически готового для производства строительных материалов.

Промышленные отходы образуются при добыче полезных ископаемых, их обогащении, переработке сырьевого концентрата и использовании гото­вого продукта (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Источники образования твердых отходов

К отходам добычи полезных ископаемых относятся попутно добываемые горные породы — вскрышные, шахтные, вмещающие. Основная масса по­путных пород образуется при добыче руд черных и цветных металлов.

Различные отходы образуются при переработке сырьевого концентрата в готовую продукцию на каждой технологической операции в результате физи­ко-химических процессов, протекающих при обычных или высоких темпера­турах. На некоторых предприятиях образуется более 200 наименований отхо­дов основного и вспомогательного производств, например, доменные, фер-

Экология города

росплавные и сталеплавильные шлаки, зола, топливные шлаки, фусы, кислая смолка, кислые гудроны и др.

Отходы потребления образуются при использовании готовой продукции. К ним относятся, например, металлолом, вышедшее из строя оборудование, изделия технического назначения из резины, пластмасс, стекла и др.

Классификация твердых промышленных отходов производится по следу­ющим признакам:

• по отраслям промышленности — отходы топливной, металлургической,
химической и других отраслей;

• по конкретным производствам — отходы сернокислотного, содового,
фосфорнокислотного и других производств;

• по агрегатному состоянию — твердые, жидкие, газообразные;

• по горючести — горючие и негорючие;

• по методам переработки;

• по возможностям переработки — вторичные материальные ресурсы
(BMP), которые перерабатываются или планируются в дальнейшем пе­
рерабатывать, и отходы, которые на данном этапе развития экономики
перерабатывать нецелесообразно;

• по опасности — промышленные отходы подразделяются на четыре класса
опасности:

Класс опасности отходов устанавливается в зависимости от содержания в них высокотоксичных веществ расчетным методом или согласно перечню от­ходов, приведенном в Государственном классификаторе отходов. На все виды отходов разрабатывается технический паспорт согласно Межгосударственному стандарту ДСТУ-2195-93, действие которого распространяется на 10 стран СНГ.