Студент
МГМУ (МАМИ)
кафедра инженерной экологии и альтернативной энергетики
Иванникова Елена Михайловна, доцент, кандидат технических наук, Московский государственный машиностроительный университет; Домбровская Юлия Владиславовна, студент
УДК 504.03
Защита окружающей среды является важнейшим приоритетом современного мира. Одной из серьезных экологических проблем является постоянное увеличение ТБО. Ежегодно количество мусора возрастает примерно на 3 % по объёму. В СНГ образуется около 100 млн тонн ТБО в год. На долю России приходится около половины этого количества (около 63 млн тонн в 2007 году). В России ежегодно производится около 3,8 млрд тонн всех видов отходов. Количество ТБО составляет 63 млн тонн/год (в среднем 445 кг на человека). Состав ТБО: бумага и картон — 35%, пищевые отходы — 41%, пластмассы — 3%, стекло — 8%, металлы — 4%, текстиль и другое — 9%. В среднем перерабатывается 10 % — 15 % мусора. Твёрдые бытовые отходы подвергаются переработке только на 3 % — 4 %, промышленные на 35 %. В основном мусор свозится на свалки — их в России около 11 тысяч. В них захоронено около 82 млрд тонн отходов.
Важнейшей задачей является поиск экологически безопасного пути утилизации отходов.
Одним из возможных способов утилизации отходов является их захоронение, приводящее к загрязнению воды, земли и атмосферы на многие годы. В России большое количество мусора складируется на полигонах-их в России около 11 тысяч. В них захоронено порядка 82 млрд. тонн отходов. Полигоны занимают большой объем земель и также на них есть риск возникновения пожара. Другим методом утилизации является сжигание, приводящее к образованию большого количества токсичных продуктов. Технологией сжигания пользуются во многих странах мира. Мусоросжигательные заводы действуют сегодня в 20 странах мира, включая Россию. Например в Великобритании в 90-х гг. функционировало 780 МСЗ, но из-за введенных новых стандартов на выбросы в атмосферу загрязняющих веществ к 2000 г. Осталось всего 100. В Москве в настоящее время функционируют 4 мусоросжигательных завода .
Процесс сжигания представляет собой способ термического обезвреживания бытовых отходов. Сжигание осуществляется в печах и топках различных конструкций. Существуют различные методы сжигания бытовых отходов.
При обычном сжигании бытовых отходов в окружающую среду попадают выбросы отходящих газов, которые содержат тяжелые металлы, ряд хлорорганических соединений (диоксины и др. ), оксиды азота и серы, соляная кислоты, фтористый водород, углекислый газ. В соответствии с данными по Центральной Европе в воздух выбрасывается около 13,4 млн. токсичных газов. Это приводит к сильному загрязнению атмосферы и окружающей среды в целом. Для этой технологии должны применятся большие системы очистки отходящих газов и сточных вод, что является очень не экономичным. Однако какая бы система очистки не использовалась, загрязняющие вещества продолжают поступать в атмосферу.
Большим недостатком мусоросжигательных заводов является небольшой отрезок времени, который отводится для сжигания бытовых отходов. Вследствие этого дымовые газы наполняются продуктами неполного сгорания бытовых отходов, а в шлаке накапливается большое количество недогоревших горючих компонентов.
В мире ведётся поиск новых технологий по утилизации бытовых отходов , не загрязняющих окружающую среду.
Так ученые Курчатовского института совместно с Израильскими учеными предложили новую технологию экологически безопасную, универсальную, и экономичную. Она представляет собой термохимический процесс совмещающий пиролиз и газификацию, которые в отличии от сжигания позволяют избежать образования токсичных продуктов. С помощью этой технологии можно перерабатывать разные виды твердых отходов- Бытовых (ТБО) биомедицинских (МБО) низко и средне радиоактивных отходов (НСРО). Стадия плавления осуществляется с помощью высокотемпературного ионизированного газа (плазмы), а образующиеся стекло является безвредным и может применяться в строительстве. Образующийся топливный газ используется для производства электроэнергии на собственные нужды и для продажи потребителям. Основой этой технологии является шахтный реактор , где протекают процессы пиролиза , газификации и остекловывания отходов . В вертикальной шахте поступающие отходы проходят сверху вниз четыре зоны по мере повышения их температуры. В верхней части шахты происходит подогрев и сушка поступивших отходов. В следующей зоне происходит пиролиз разложения органической части отходов с образованием пирогаза поднимающегося вверх к газовому выходу. В следующей зоне остатки отходов содержащие неорганику и кокс газифицируются водямым паром и воздухом в монооксидуглерода и водород. В нижней части реактора , в плавильной камере расплав неорганических компонентов отходов остекловывается и выводится для охлаждения образуя остеклованный шлак. В плавильной камере установлены плазматроны, генерирующие плазменные струи воздуха с температурой 3000-7000 С с помощью этих струй обеспечивается плавление неорганики при 1500-2000 С. После удаления из реактора сплав при охлаждении образует остеклованный шлак. Весь многостадийный процесс управляется из центра с помощью компьютерных программ.
В России в Институте проблем химической физики РАН разработан метод термической переработки горючих отходов, который основан на использовании фильтрационного горения в сверхадиабатических режимах. Использование сверхадиабатических режимов для процесса газификации дает большие возможности для утилизации разного рода горючих отходов с высокой энергетической эффективностью и экологической чистотой.
Такая организация процесса обеспечивает следующие преимущества по сравнению с методами прямого сжигания:
- процесс газификации имеет высокий энергетический КПД (до 95%), позволяющий перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих или с высокой влажностью (около 60%);
- низкие линейные скорости газового потока в реакторе и его фильтрация через слой исходного перерабатываемого материала обеспечивают низкий вынос пылевых частиц с продукт-газом.Это дает возможность сильно сократить затраты на газоочистное и энергетическое оборудование;
- когда необходимо проводить очистку газовых выбросов от соединений серы, хлора, пыли, паров ртути, очищать продукт-газ оказывается проще, чем дымовые газы, благодаря низкой температуре и более высокой концентрации загрязнителей;
- в процессе газификации происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в бескислородной среде, что уменьшает количество окислов азота в дымовых газах;
- сжигание в две стадии позволяет сильно уменьшить образование диоксинов, поскольку даже при наличии хлора подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается чрезвычайно низкое содержание пылевых частиц ;
- зола,которая выгружается из реактора, имеет низкую температуру и почти не содержит недогоревшего углерода;
- при утилизации некоторых видов отходов есть возможность извлечения из продукт-газа материалов для последующей переработки (например, нефти и др. );
- выбор оборудования для утилизации тепла при сжигании продукт-газа не ограничивается паровым или водяным котлом, также возможно применение газовых турбин и энергетических дизелей;
Преимущество мусоросжигательных заводов состоит ещё в том, что дымовые газы из печи подаются на специально сконструированные котлы, где выделяется пар, давление которого составляет порядка 16 атмосфер. Это позволяет предприятию решить проблему собственного отопления и горячей воды, а две трети пара подаются в турбогенераторы, которые вырабатывают электроэнергию и отдают её в электросети Москвы. Таким образом, уменьшается нагрузка на предприятия энергетического комплекса, а также экономятся энерго-ресурсы страны, которых с каждым годом становится всё меньше.
Рассмотренные новые технологии переработки бытовых отходов позволят нам экологически безопасно уменьшить количество бытовых отходов и позволят уйти от проблем загрязнения окружающей среды полигонами и свалками. В РФ в настоящее время уделяется большое внимание утилизации твердых отходов,однако решение этой проблемы невозможно без государственной поддержки и дальнейших научно-исследовательских работ.
Рецензии:
11.01.2015, 23:56 Кебалова Любовь Александровна
Рецензия: Статья, безусловно, носит актуальный характер. Автору необходимо, в первую очередь, обратить внимание на стилистику аннотации, далее следует небольшое количество орфографических ошибок в тексте. В начале статьи Вы , наверно, хотели осветить вкратце все способы утилизации отходов, но, почему-то, указали только захоронение. Думаю, будет не лишним, хотя бы через запятую, перечислить несколько возможных методов утилизации отходов, а то получается, что кроме захоронения и мусоросжигания у нас нет никаких технологий. В заключении необходимо вынести Ваше решение по оптимальному способу мусоросжигания, т.к. Вы привели два примера таких технологий, а свое решение по ним не высказали. И хотелось бы увидеть ссылки в тексте на приведенный библиографических аппарат.
Думается, что после устранения небольших недостатков, статья может быть опубликована.
Комментарии пользователей:
3.02.2015, 14:05 Туманов Владимир Евгеньевич Отзыв: Рецензия. Тема статьи актуальна, но содержание не совсем отвечает названию. Новизна и практическая ценность сводится к констатации известных фактов и слишком общим, неконкретным рекомендациям. Автор статьи не полностью видит суть проблемы, которую нужно анализировать. Проблема не в том, что можно построить завод по сжиганию мусора. Сейчас, например, производится на промышленной основе несколько типов реакторов (анализа их не представлено). Проблема состоит в том, что делать с продуктами горения (они токсичны). Обсуждается только одна технология. Как правило технологии оформляются в виде патентов (анализ отсутствует). Упомянутый ИПХФ РАН имеет более 7 патентов на технологии сжигания мусора в зависимости от того, что получается после сжигания. Авторы также не видят другую важную проблему - не сколько трудно построить завод в каком-либо регионе, сколь трудно организовать сбор и непрерывную доставку мусора (договора, разрешения и т.п. бюрократия). Решения не всегда могут быть приняты даже на уровне региональной администрации. Статью необходимо доработать. Четко сформулировать новизну исследования и практическую ценность. Действительно провести анализ технологий, предложения рынка и организационных проблем. После чего статья может быть опубликована. к.х.н. Туманов Владимир Евгеньевич, ИПХФ РАН |