Слоевого сжигания и ферментативной сушки)

Сжигание ТБО, как правило, является окислительным про­цессом, и в камере сжигания превалируют окислительные ре­акции. Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО₂ и Н₂О; при неполном сгорании (условия недожога) образуются нежелательные продукты монооксид углерода СО, низкомолекулярные органические соединения, полициклические ароматические углеводороды, сажа и др.; аналогичные соединения могут быть продуктами реакций, происходящих в зоне более холодных элементов обо­рудования (например, на выходе из печи, на стадии газоочист­ки и т.п.).

При сжигании необходимо учитывать, что в ТБО присут­ствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью, высокой летучестью и повышенным содержанием: различные соединения галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути).

В таблице 4 приведено сравнительное содержание в ТБО и земной коре ряда опасных элементов.

Таблица 4 – Сравнительное содержание ряда опасных элементов в ТБО и земной коре

Из таблицы видно, что содержание в ТБО галогенов, серы и тяжелых цветных металлов на 1-2 порядка выше, чем в зем­ной коре.

В условиях сжигания ТБО галогены преимущественно находятся в форме их соединений с водородом (НС1, НВг, НР), являющихся наиболее устойчивыми продуктами сго­рания.

Все летучие продукты реакций попадают в дымовые газы. В неочищенных дымовых газах примерные концентрации выбросов составляют (мг/м³): НСl – 300-1000, НВг – 100-500, НF – 2-10, SО₂ – 100-500.

Из тяжелых металлов свинец и кадмий образуют хлориды, уносящиеся с дымовыми газами. При охлаждении дымовых газов до 200°С они конденсируются и улавливаются вместе с золой на стадии газоочистки. В то же время один из наиболее токсичных металлов – ртуть и ее соединения остаются глав­ным образом в газовой фазе и при более низких температурах.

При сжигании ТБО 90 % кадмия попадает в дымовые газы и осаждается в основном на мелких (менее 2 мкм) частицах ле­тучей золы. Поэтому при газоочистке задача во многом сво­дится к максимально полному улавливанию летучей золы, ко­торая характеризуется не только высоким содержанием кад­мия, но и свинца и других металлов.

В процессе сжигания ТБО, особенно в условиях недожога, образуются весьма токсичные соединения – полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны, структурные формулы которых приведены ниже.

полихлордибензодиоксин полихлордибензофуран

Можно отметить два основных пути образования диокси­нов и фуранов при термической переработке ТБО:

• первичное образование в процессе сжигания ТБО при
температуре 300-600°С;

• вторичное образование на стадии охлаждения дымовых
газов, содержащих НС1, соединения меди (и железа) и
углеродсодержащие частицы при температуре 250-450°С (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов – 700°С, нижний температурный предел образования диоксинов – 250-350°С. Для того, чтобы обеспечить на стадии газоочистки сни­жение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм (0,1 нг/м³), при сжигании должны быть реализованы так назы­ваемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух се­кунд» – геометрия печи должна обеспечить продолжительность пребывания газов не менее 2 сек в зоне печи с температурой не менее 850°С (при концентрации кислорода не менее 6 %).

Теоретически возможны два способа подавления образо­вания диоксинов:

· связывание образующегося при сжигании ТБО НС1 с помощью соды, извести, гидроксида калия;

· перевод в неактивную форму ионов меди и железа, на­пример, связывание меди в комплексы с помощью аминов.

Термическая переработка ТБО по сути является высоко­температурным окислением органических компонентов. Тем­пература термического процесса не может быть произволь­ной, она диктуется конкретными экологическими и техноло­гическими требованиями.

Кроме того, при применении термической переработке отходов на мусоросжигательных заводах (МСЗ) теряется возможность перехода к подлинно выгодной утилизации ресурсно-ценных сырьевых компонентов в составе ТБО методами их комплексной переработке.

Выводы.

Номинально комплексная переработка твердых бытовых и промышленных отходов, в равной мере как и политика комплексного управления отходами, предусматривает приоритетность минимизации отходов.

Практически все более интенсивно обсуждается фактор влияния на окружающую среду, вызываемого мусоросжигательными заводами (МСЗ). Несмотря на усовершенствования МСЗ и внедрение новейших технологий, используемые муниципальными МСЗ (в Украине их 4, один из них эффективно действует в г. Киеве) по-прежнему входят в число основных «грязных» технологий термической обработки отходов.

Исследования и модельные расчеты отдельных западных технологий комплексной переработки отходов доказывают экономическую эффективность сбережения 0,8 тут на каждую тонну использованных отходов или 17 млн. тут на каждые 10 % муниципальных ресурсно-ценных компонентов в составе ТБО.

Таким образом, преимущество предприятий комплексной переработки бытовых отходов заключается в том, что они представляют собой упрощенную (и потому более дешевую) альтернативу термической переработке на МСЗ.

Комплексная переработка ТБО может предусмотреть модульную гибкую структуру, в рамках которой, в зависимости от вторичного сырья извлекаемого из ТБО, применять различные методы подготовки и переработки с изготовлением технологического оборудования, ранее апробированных технологий.

Литература

1. Горох Н.П., Внукова Н.В., Шубов Л.Я. Технологические основы промышленной переработки отходов мегаполиса. Уч. пособие, ХНАДУ, Харьков – 2005 г.

2. Горох Н.П., Саратов И.Е., Юрченко В.А. Полимерные отходы в коммунальном хозяйстве города. Уч. пособие, ХНАГХ, Харьков, – 2005 г.

3. Экология города. Под реакцией Стольберга Ф.В., Либера, Киев – 2000 г.

4. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технология отходов мегаполиса (технологические процессы в сервисе). Москва – 2002 г.

5. Державна програма поводження з твердими побутовими відходами в Україні. (Утверждена Постановлением КМ Украины от 04.03.2004, № 263).

6. Робин Мюррей. Цель – Zero west, перевод с английского Горницкий В.О., Москва – 2004 г.