Ирина Новикова - Туалеты, компосты, утилизация отходов

Бытовые отходы, поступающие на завод, измельчают до размера 200 мм. Затем они поступают в грохот и там разделяются на 2 составляющие. Из более крупной части получают бумажную массу и топливо, из мелкой – черный металл и стекло.

После дробления бытовые отходы направляются в пневматический сепаратор, где происходит отделение легких фракций. Более тяжелые фракции (после извлечения металлолома) направляют на компостирование. Легкие фракции (бумага, пластмассовая пленка и др.) в разделительном барабане смачиваются водой, что приводит к тому, что размокшая бумага становится непрочной и, разорванная лопастями барабана, выходит из его отверстий. Пленка в результате смачивания не теряет своей прочности.

Из бумажной массы затем получают низкосортную оберточную бумагу.

Полученное таким методом дорогостоящее гранулированное топливо обладает высокой зольностью и себестоимостью.

Печи, расплавляющие ископаемую руду, могут также служить и для сжигания бытовых отходов. При сжигании в шлаковом расплаве начинается полное разложение вредных соединений, окисление горючих компонентов и происходит небольшое количество выброса пыли.

Вредные вещества, образующиеся при обычном мусоросжигании, нейтрализуются в эффективных газоочистных устройствах. Но для нейтрализации диоксинов и фуранов высокой температуры горения уже не достаточно.

При сжигании в шлаковом расплаве 1 т бытовых отходов потребляется:

– кислород – 400 м3;

– уголь – 200 кг;

– природный газ – 100 м3.

При повышении температуры увеличивается испарение тугоплавких компонентов, которые при обычном способе сжигания бытовых отходов находятся в твердом состоянии. Для их нейтрализации нужны эффективные очистные сооружения.

При сжигании в шлаковом расплаве выделяется небольшое количество пыли, которая поглощает испаряемую ртуть. Вследствие ртуть выбрасывается в атмосферу.

Метод сжигания бытовых отходов в шлаковом расплаве требует огромных материальных затрат, обладает большой энергоемкостью и не до конца обеспечивает экологическую безопасность.

Метод плазменной газификации бытовых отходов отличается использованием сверхвысоких температур (2000–3200 °C). В процессе газификации бытовые отходы разжижаются и доходят до плазменного состояния.

При переработке мусора (рис. 53) образуется высококалорийный синтез-газ, который используется для производства энергии в виде пара или горячей воды. Образовавшийся шлак применяется для строительных нужд (например, для строительства дорог).

Рис. 53. Схема плазменного способа переработки бытовых отходов: 1 – печь; 2 – циклон; 3 – теплообменники; 4 – компрессор; 5 – рессивер; 6 – электрогенератор; 7 – газотурбинный двигатель; 8 – скруббер; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба; 11 – выход жидкого шлака; 12 – выход жидкого металла.

В процессе газификации происходит окисление бытовых отходов в шлаковом расплаве. Бытовые отходы перерабатываются в шахтной печи. Размер бытового мусора должен быть не больше 40 см, что обеспечивает непрерывность загрузки.

Под воздействием высоких температур происходит разрушение органических компонентов. Неорганические компоненты в процессе плазменной газификации расплавляются. Все летучие вредные вещества удаляются из выделяющихся газов с помощью газоочистных устройств. Образующийся синтез-газ применяется для производства тепла и электроэнергии.

Перед началом процесса плазменной газификации бытовой мусор должен пройти определенную подготовку:

– бытовые отходы необходимо предварительно просушить, для чего нужно дополнительное оборудование;

– бытовой мусор необходимо раздробить до размеров 20–40 см.

Для полного сгорания бытовых отходов (при условии уменьшения образования диоксинов, фуранов и других вредных веществ) нужна многоуровневая система сгорания с периодическим нагревом и охлаждением дымовых газов, которые необходимо предварительно очистить от окислов фтора и хлора.

Метод плазменной газификации, также как и сжигание в шлаковом расплаве, очень энергоемкий. Это дорогостоящий метод утилизации бытовых отходов, который не обеспечивает экологическую безопасность.

Этот метод считается намного безопаснее сжигания. Пиролиз представляет собой процесс разложения органических соединений под действием высоких температур при отсутствии или недостатке кислорода. В процессе пиролиза (рис. 54) получается газообразное вещество, которое впоследствии используется в энергетике или других отраслях промышленности. Это трудоемкий процесс. Трудности возникают при хранении и транспортировке полученного продукта, а также при регулировании самого процесса.

Рис. 54. Оборудование для пиролиза: 1 – приемная воронка; 2 – затвор; 3 – конденсатор жидких продуктов; 4 – заслонки; 5 – вентилятор; 6 – газоанализатор; 7 – дымосос; 8 – система газоочистки; 9 – сопло подогретого воздуха; 10 – воздухоподогреватель; 11 – водяная ванна; 12 – швельшахта.

Во время процесса пиролиза происходит необратимое химическое изменение составляющих бытовых отходов, в результате чего образуются различные химические соединения. По сравнению с сжиганием мусора во время пиролиза значительно сокращаются выбросы в атмосферу, а следовательно и уменьшается ее загрязнение.

При термическом разложении бытовых отходов происходят следующие процессы:

– сушка;

– сухая перегонка;

– газификация;

– горение остатков.

Количество образовавшихся газообразных, твердых и жидких веществ зависит от начального состава бытовых отходов и от условий, при которых происходит процесс пиролиза.

Процесс пиролиза может протекать с различным температурным уровнем:

– низкотемпературный пиролиз (450–500 °C). Выход газа при таком пиролизе минимален, а количество смол, масел и твердого остатка максимально;

– среднетемпературный пиролиз (500–800 °C). Количество получаемого газа увеличивается, а количество смол и масел уменьшается;

– высокотемпературный пиролиз (свыше 900 °C). Выход газа максимален, выход смол минимален.

На заводах по пиролизу бытовых отходов при температуре 1000 °C утилизируются практически все материальные и энергетические компоненты. Однако технологический процесс при этом очень трудоемкий.

Пиролиз обеспечивает преобразование исходной массы бытовых отходов. Увеличивая температуру, можно увеличить скорость реакции. В слишком высоких температурах нет необходимости, так как при температуре свыше 1000 °C начинается плавление шлаков, что может привести к поломке техники.