Методы технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых бытовых отходов (12926-1)

Посмотреть архив целиком

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

Наименование источника отхода

Состав отхода

Количество отхода млн. тонн/год

Калорийность, ккал/кг

1

Твердые бытовые отходы

Органические вещества 60-70% (углерода - 35%), зольность 30-40%, влажность обшей массы 40-50%

В России - 130,0 [1]

В Москве и Московской области ~ 6,0 [4]

2500

2

Осадки биологических очистных сооружений городов поселков и предприятий

Сухое вещество активного ила 44-76% С, 5-8% Н, 1-3% S, 3-10% М 12-40% 0

Железнодорожные предприятия . 0,1, Москва . 0,05, Россия в целом - 0,5 [3]

1000-2000 при влажности 50-60%

3

Нефтешламы из отстойников нефтеперерабатывающих вводов железнодорожных предприятий нефтебаз и ремонтных заводов

Нефтепродукты 20-30%, вода 20-30%, механические примеси 40-50%

В России в целом 3.0, нефтеперерабатывающие заводы - 1.4 нефтебазы 0.3 федеральные железные дороги- 1.3 [1]

2500-3500

4

Загрязненный нефтепродуктами грунт территорий железнодорожных предприятий, нефтебаз нефтеперерабатывающих заводов

Нефтепродукты 0.1-5 г/кг, Влажность 40-50% от обшей массы

Железные дороги 330, нефтебазы 80, нефтеперерабатывающие заводы - 100

0.4-20.0

5

Угольный шлам

Углерод 10-30% Зольность 70-90%

5.0[1]

500-1500

6

Отработанные масла и смазки, бумажные фильтры машин и механизмов

Нефтепродукты 90%, влага 8%, металлические и минеральные включения - 2%

Железные дороги 0.06 по России в целом - 0 4

5500-6500

7

Старые деревянные шпалы

Древесина 75%, креозот 5%, влага - 20%

Железные дороги . 0.1, трамвайные пути . 0.015

4500-5500

Таблица 2 Эксплуатационные параметры многокамерных печей

Фирма- производитель, марка печи

Производительность, кг/ч

Потребление электроэнергии, кВт/ч

Масса в тоннах

Стоимость, тыс. долл

Срок окупаемости, лет

Норвегия

С01АКОС200

100 ТБО

15.0

2.9

350.0

То же

УE5TА МАХ 255

100 ТБО

15.0

3.0

320.0

То же

Италия

КС/M1МЕР

100 ТБО

200

6.85

270.0

То же

Россия

ИН-50.1

50 ТБО

1.2

2.2

26.825

0,5

ИН-50.2

100 ТБО

3.0

3.0

31.250

0,5

ИН-50.2К

100

3.0

4.0

49.230

0,5

ИН-50.3

80

8

8

31.500


ИН-50.4

150

10

7.5

31.750


ИН-50.4К

150

10

7.5

51.780


ИН-50.6

500-800

45

6.0

143.750



Случайные файлы

Файл
BMSTU.doc
113867.rtf
71209.rtf
37187.rtf
136461.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.