Меню

Установки для переработки твердых бытовых отходов

Методы переработки твердых бытовых отходов В России

Чтобы сохранить и улучшить экологическую обстановку, требуется правильно утилизировать твердые бытовые отходы (ТБО), которые ежедневно производит человек. Переработка ТБО – сложный, многоступенчатый процесс, где важен каждый этап. В результате мусор становится безопасным. Он не сможет нанести вред природе, а при правильной обработке становится источником энергии.

Зачем перерабатывать твердые бытовые отходы?

Поэтому вопрос грамотной утилизации встал перед населением уже очень давно. Переработка ТБО раньше проводилась с применением классической методики захоронения или уничтожения. С ростом объема такие варианты постепенно исключаются.

Причин подобного решения два:

  • нанесение вреда природе;
  • ограниченность пространства, что провоцирует создание единой масштабной свалки.

Сегодня применяют технологии, позволяющие на выходе получить топливо.

Описание процесса переработки

Процесс переработки твердых отходов состоит из нескольких этапов:

  • организация сортировки и сбора;
  • перемещение на территорию последующей утилизации;
  • укладка в соответствии с типом мусора;
  • очистка от токсических компонентов;

В странах Европы практикуется методика сортировки отходов с учетом состава – «бумага», «стекло и металл», «пластик». Такой способ разделения облегчает предварительную сортировку.

Способы и технологии переработки ТБО

Существует несколько методов переработки ТБО, каждый обладает преимуществами, недостатками, технологическими особенностями.

Название Характеристика подхода Плюсы Минусы
Захоронение отходов На специальных полигонах вне черты города создаются условия, способствующие разложению органических компонентов.

Среда без кислорода (анаэробная) провоцирует образование биогаза, который ускоряет утилизацию.

Преимуществ захоронения мало. Среди достоинств:

  • отсутствие необходимости покупки сложной аппаратуры;
  • возможность использования неквалифицированного труда.
  • отходы выделяют вредный биогаз в атмосферный воздух;
  • опасность спонтанного возгорания;
  • затраты на содержание территории, транспортировку ТБО.
Компости-рование отходов В основе метода лежит способность органической части разлагаться самостоятельно. Образованный компост можно в дальнейшем использовать в сельском хозяйстве в виде удобрения.
  • не проводится централизованно;
  • требуются специальные территории.
Сжигание Разложение под влиянием тепла с образованием остатка меньшего объема. Дополнительно происходит обезвреживание высокими температурами.
  • эффективное уничтожение болезнетворной микрофлоры;
  • уменьшение объема;
  • получение дополнительной энергии;
  • автоматизированный процесс исключает физический труд.
У термической и плазменной переработки ТБО выделяют общие недостатки, являющиеся в большей степени обязательными условиями:

  • необходимость технической оснащенности;
  • наличие квалифицированных работников, понимающих технологию и принцип эксплуатации оборудования.
Плазменная переработка ТБО Преобразование бытовых отходов в газ, который применяется в качестве источника энергии.
  • уничтожение отходов не требует предварительной подготовки;
  • отсутствие вреда окружающей природе.

Термическая переработка мусора

Сжигание – эффективный вариант при условии высокотехнологичной оснащенности завода. Простое горение на открытом воздухе несет больше негативных моментов, чем преимуществ.

Поступаемый мусор сортируют, удаляя металлические составляющие, пластик. В противном случае образуются токсичные газы, провоцирующие онкологические заболевания, ухудшающие озоновый слой атмосферы.

На первое место недостатков выходит экономический вопрос строительства, оснащенности и эксплуатации заводов. Поэтому в России сегодня они не популярные.

Высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз

Пиролиз проводится в специальных камерах, где ограничено поступление кислорода. В зависимости от температурного режима рассматривают высокотемпературный и низкотемпературный пиролиз.

Преимущества низкотемпературного пиролиза
(диапазон температур – 450-900 градусов Цельсия)
Плюсы высокотемпературного пиролиза
(более 900 градусов Цельсия)
  • любые предварительно подготовленные бытовые отходы доступны пиролизу;
  • в ходе работы получают пиролизные масла, применяемые в производстве пластмасс;
  • при сжигании образуется пиролизный газ, который пригоден для дальнейшего использования.
  • отсутствие необходимости сортировки отходов;
  • малый объем остаточной золы;
  • температура более 900°С разрушает вредные компоненты;
  • в окружающую среду не выбрасываются опасные токсические соединения;
  • высокая степень очистки пиролизных масел не требует дополнительной обработки.

Высокое качество метода определяет стоимость оборудования, что сегодня снижает распространенность пиролизной технологии.

Захоронение – традиционный метод переработки ТБО

Классический метод переработки ТБО – захоронение на полигонах. Сегодня стараются постепенно отходить от нее, потому что некоторые компоненты разлагаются десятилетиями.

Выделяют виды отходов, которые запрещено утилизировать таким способом по причине опасности влияния на природу, человека, животных.

Разрешено Запрещено
  • бытовые отходы;
  • строительный мусор, приравненный к категории ТБО;
  • промышленные отходы, принадлежащие к 4 классу опасности (важно, чтобы они не превышали 1/3 общего объема).
  • строительный мусор, содержащий асбест, золу (4 класс опасности);
  • промышленные варианты мусора 1, 2, 3 класса опасности;
  • радиоактивные отходы.

Основа функционирования полигона ТБО – строгие санитарные нормы. Территория выбирается с учетом минимального риска воздушного и водного заражения.

Брикетирование мусора

Брикетирование может быть самостоятельным способом или этапом перед сжиганием отходов. Первоначально мусор сортируют, затем спрессовывают, отправляют на полигон. Метод схож с захоронением, отличается способом упаковки, что становится его преимуществом.

Оборудование для переработки

Для работы завода требуется оборудование (техника) для переработки ТБО:

  1. Прессы и компакторы. Они отличаются:
  • по размерам – гигантские, компактные;
  • по типу – пакетированные, брикетированные;
  • по виду загрузки – вертикальные, горизонтальные;
  • по назначению – универсальные, специализированные.

Технология позволяет плотно упаковывать и утилизировать ТБО. Уменьшение объема облегчает хранение, транспортировку.

  1. Шредеры (дробилки).
    Аппараты измельчают, дробят отходы. Перерабатывают стекло, дерево, пластмассу, бумагу, металл. Также как и прессы бывают универсальными (для любых видов) и специализированными, измельчающие определенный вид мусора.

Завод по переработке ТБО

Техническая оснащенность завода по переработке ТБО основывается на его специализации. Предприятия широкого профиля занимаются отходами любого вида. Небольшие организации профилируются на конкретном типе ТБО – строительный или бытовой мусор, покрышки.

Оборудование для завода

Составные элементы завода схожи вне зависимости от объема работ, мощности или специализации:

  • конвейер для приема ТБО;
  • оборудование, классифицирующее тип поступающего мусора;
  • магнит для вычленения металлических компонентов;
  • пресс или компактор;
  • шредер;
  • цех для пиролиза.

Если в бизнес-плане предусмотрено последующее использование сырья, то дополнительно завод оснащается аппаратом для гранулирования или цехом создания туалетной бумаги.

Переработка ТБО в России

В России количество мегаполисов растет, соответственно, производимый мусор увеличивается. По данным статистики:

  • на 1 россиянина в год приходится 400 кг отходов;
  • более 1/3 от всего ТБО – ресурсы, пригодные к повторному использованию;
  • на заводы поступает 10% от общего объема.

Поэтому сегодня становится экономически выгодно вкладывать финансы в мусороперерабатывающие заводы, искать новые способы и варианты переработки ТБО.

Проблемы переработки

Рассматривают ряд проблем:

  1. Финансовый дефицит.
    Вывоз организуется за счет денег населения. При его нехватке, остаток дополняется государством, но полученных средств недостаточно.
  2. Второстепенное значение. Вопросом утилизации занимается ЖКХ, не имеющие опыта, грамотного планирования, финансов. При передаче специализированным структурам процесс только улучшится.
  3. Отсутствие пропаганды среди населения. В Европейских странах особенности сортировки мусора известны даже детям. В России население не знает плюсов разделения по виду отходов. Информационная поддержка повысит осведомленность.
  4. Недостаточность оснащения. Сознательные граждане готовы дифференцировано подходить к утилизации, но контейнер во дворе дома все равно один.
  5. Вторичное сырье недостаточно используется. Только единичные организации повторно применяют переработанные ТБО.

Если посмотреть на все проблемы, то первопричина сложившейся ситуации – отсутствие переработки ТБО в списке приоритетных государственных задач.

Мусороперерабатывающие заводы в России

В России сегодня работают 243 мусороперерабатывающих завода (крупные в Новокузнецке, Курске, Оренбурге, Москве), 50 мусоросортировочных комплексов и 10 мусоросжигательных заводов.

Под свалками занято 7 миллионов гектаров, куда ежегодно свозят 250 кубометров ТБО.

Бизнес план по организации мусороперерабатывающего предприятия

Предприниматель, решивший заниматься переработкой твердых отходов, начинает свою деятельность с составления бизнес-плана.

Для проработки проекта требуется:

  • подготовить ресурсную обеспеченность (финансы, кадры, техника, транспорт, земля для строительства);
  • подсоединиться к централизованному водо- и электроснабжению;
  • проанализировать целевой рынок, определить конкурентов;
  • получить соответствующую лицензию (информацию, сколько стоит переработка твердых бытовых отходов можно получить в Росприроднадзоре)
  • оценить рентабельность предприятия.

На основании полученных данных требуется 2,7 млрд рублей на открытие завода:

  • площадь – 10000 квадратных метров;
  • количество сортировочных линий – 5;
  • штат – 40 человек.

Знаки вторичной переработки ТБО

В развитых странах введено обозначение, сигнализирующее о способе производства, дальнейшей утилизации, использовании.

Сегодня существует 3 типа знаков:

  1. Символы, свидетельствующие о безопасности товара для природы, об экологически чистых способах создания;
  2. Знаки, информирующие о методах вторичной переработки для снижения вредного воздействия;
  3. Эмблема, обращающая внимание потребителя на потенциальную экологическую опасность товара.

Грамотная организация процесса переработки ТБО исключает загрязнение окружающей природной среды, а человек получает дополнительные энергетические и производственные ресурсы.

источник

Плазменная переработка мусора

Утилизировать промышленные и бытовые отходы человечество начало 20 лет назад. До этого мусор выбрасывался на полигоны по всему миру, откуда вредные вещества распространялись в почву, грунтовые воды, открытый океан.

Опыт Европы и Америки по сжиганию промышленного мусора в печах оказался негативным. Построенные в конце двадцатого века мусоросжигательные заводы загрязняют воздух, воду и биосферу высокотоксичными соединениями. Фураны и диоксины выпадают с осадками, накапливаются в земле, попадают в пищевую цепочку человека.

Для обезвреживания опасных веществ и отходов производства был разработан метод плазмохимического разложения органики. Плазменная переработка мусора позволяет расщеплять сложные полимеры до газообразных углеводородов и оксида углерода. Выбросы токсинов сокращаются на 99%, а полученные вещества можно использовать как безопасное топливо и сырье для органического синтеза.

Актуальность проблемы утилизации отходов

Химическая промышленность, автомобилестроение и распространение пластмасс в быту уже нанесли непоправимый ущерб экологии планеты. Искусственные полимеры разлагаются столетиями, медленно отравляя биосферу.

В развивающихся странах производственный и бытовой мусор до сих пор выбрасывается сотнями тонн на землю или в океан. Загрязнения из стран Азии прибивает к европейским берегам в виде микропластика, который обнаруживается уже на вершине Альпийских гор.

В России и странах СНГ полигоны ТБО переполняются городскими отходами, что в ближайшие 10 лет приведет к необратимым последствиям. Захоронения мусора в землю или сжигание в котлах не решают проблему, напротив, ускоряет высвобождение ядов в окружающую среду.

Единственное правильное решение – не использовать пластик в качестве упаковок и емкостей для продуктов питания. Однако цивилизация, живущая одним днем, не откажется от удобства в угоду решению проблем экологии будущего поколения.

Биоразлагаемые материалы и выведение микроорганизмов, способных перерабатывать синтетические полимеры, – вопрос отдаленного будущего. А проблему утилизации откладывать уже нельзя.

Плазменная технология утилизации отходов

Ни один из методов прошлого не позволяет безопасно перерабатывать твердый бытовой мусор и токсичные промышленные отходы. Поэтому ученые нашли выход в термолизе, который ранее применялся для газификации твердого топлива – кокса, сланца, гудрона, дерева. Технология не нова, но в окончательном виде нашла применение в переработке опасных отходов.

Общий принцип плазменной обработки отходов заключается в термическом разложении с неполным окислением под воздействием водяного пара, кислорода воздуха и давления. Чтобы исходное сырье не сгорало, нужно контролировать поступление окислителя – воздуха. Пиролиз начинается при температурах более 1000°C. На выходе из установки образуется смесь водорода, монооксида углерода с примесями других горючих газов.

Получаемый сигаз служит топливом для электростанций, сырьем для получения метанола и высших спиртов, аммиака, азотных удобрений, синтетического моторного масла и горючего. Данный метод синтеза был придуман в Германии в двадцатых годах прошлого столетия, как альтернатива нефтяной промышленности.

Разложение искусственной органики из ТБО требует более жестких условий внутри реактора и стабильную низкотемпературную плазму. Поэтому в девяностых годах прошлого века на базе института им. Курчатова ученые из России, Украины и Израиля разработали плазматроны, пригодные для газификации любых веществ, включая уничтожение химического оружия.

В Институте электрофизики и электроэнергетики РАН был построен первый в мире компактный и энергоэффективный плазматрон с температурой до 1000000°K. Из-за незначительного финансирования науки, установка не может выйти в серийное производство. На Западе корпорацией Westinghouse разрабатываются плазматроны, позволяющие уже сегодня перерабатывать отходы при температуре плазмы до 6273°K. Установки прошли тестирование в Канаде, Японии и Нидерландах.

Установки плазменной газификации отходов

Устройство можно разделить на четыре основных узла:

  1. Реактор-газификатор.
  2. Генератор плазмы.
  3. Дожигатель.
  4. Система очистки.

В плазменном генераторе используется воздушная среда и электрическая дуга переменного тока мощностью до 50000 Вт.

Реактор газификатора изготавливают из металла, внутреннюю поверхность облицовывают тугоплавкой керамикой. Плазменная переработка ТБО начинается с загрузки высушенного и измельченного мусора в шахту. Через ярусные дюзы подаются воздух и водяной пар, затем смесь обрабатывается потоком низкотемпературной плазмы.

Конструкция реактора может быть двух типов:

  • с кольцевым плазматроном – равномерно распределяет поток по периметру камеры;
  • с центральным генератором плазмы – выпускает горячий пучок в загрузочный центр.

Для изоляции камеры дно устройства погружено в резервуар с водой. Гидрозатвор исключает смешивание веществ из реактора с атмосферой. Снизу шлак и несгораемые элементы улавливаются чугунным колосником и при вращении решетки попадают на дно водного резервуара. Там зольный остаток остывает, затем нейтрализуется и удаляется. Шлак образуется в количествах, не превышающих 7% изначальной массы, он представлен оксидами и карбонатами металлов и кремния. Спекшийся шлак можно использовать как нетоксичный строительный материал.

Важно, чтобы плазменная газификация отходов проходила при температуре выше 1200°C, тогда в реакторе не будут образовываться смолы и диоксины, а исходное сырье полностью распадается на простые соединения.

Чтобы установка работала непрерывно, нужно поддерживать струю плазмы, периодически впрыскивать воздушно-паровую смесь и контролировать уровень ТБО в камере реактора по мере трансформации в сигаз. Синтез-газ откачивается непрерывно с нижней части реакционной камеры, проходит осушение и фильтрацию. В дальнейшем сигаз транспортируется в котельную для использования вместо природного газа. Чтобы получить топливо из мусора, затрачивается электроэнергия на поддержание плазменного заряда. Однако вырабатываемый газ компенсирует энергетические затраты (при идеальных условиях реакции) в 4 раза.

Плазменная технология утилизации отходов решает сразу две задачи: уничтожение мусора с минимальным вредом для планеты и получение электроэнергии из возобновляемого источника – отбросов.

Синтез-газ по энергетическим параметрам уступает метану или пропану, его использование в качестве топлива для электростанций возможно в паровых турбинах. Для стабилизации горения в сигаз добавляют малый процент природного газа.

Плазменная газификация ТБО электродуговой плазмой разрушает вещество на молекулярном уровне, позволяет проводить реакцию в замкнутой системе, не выбрасывать в атмосферу дым с вредными соединениями.

Плазменное решение для переработки мусора

Первый промышленный плазматрон для ТБО, разработанный в Российском Курчатовском институте, был изготовлен на Мариупольском машиностроительном заводе в Украине в 2010 году. Устройство было перевезено в Израиль для запуска предприятия по переработке мусора в окрестностях Кармиэля. Эффективность данной разработки до сих пор не удалось превзойти. Из-за снижения финансирования иностранными партнерами и геополитических проблем дальнейшие исследования по этому проекту были заморожены.

Попытки перенести разработку на попечение наукограда «Сколково» привели только к созданию прототипа нового плазменного мусоросжигателя Институтом электрофизики и электроэнергетики в 2012 году. Серийный промышленный образец устройства к 2019 году так и не появился.

К 2025 году в Москве и Татарстане планируют построить экспериментальные плазменные мусороперерабатывающие электростанции с привлечением партнеров из Европы и Америки. Если с финансированием проекта не возникнет сложностей, подобные установки появятся в масштабах страны.

Технология плазменной газификации Westinghouse Plasma Corporation

WPC занимается созданием лидирующей технологической базы для превращения отходов цивилизации в чистую энергию без вреда для Земли. В американской корпорации ученые из разных стран работают над платформой коммерческих промышленных заводов и небольших базовых версий газификаторов.

Пока технология плазменного пиролиза применяется в мире на трех промышленных объектах. Установки позволяют превращать в горючий газ бытовой мусор горожан, ядовитые отходы заводов, осадок водостоков.

Один из заводов Air Products, расположенный в Англии, ежемесячно избавляет планету от 30 килотонн мусора в виде:

  • ТБО;
  • промышленных отбросов;
  • отходов рознично-оптовой торговли;
  • медицинского биомусора;
  • отходов переработки нефти;
  • ядовитого шлака из мусора, сжигаемого на свалках.

На выходе завод получает очищенный синтетический газ, который трансформируется в энергетические решения для электростанций, топливных элементов и химических продуктов:

  • этиловый спирт;
  • метанол;
  • пропанол;
  • дизельное топливо;
  • горючее для ракетных двигателей.

Суть технологического решения компании – реакторы, оснащенные плазменными горелками. Через электрический дуговой разряд высокого напряжения пропускают воздух под давлением. Газы ионизируются и нагреваются, как от удара молнии, и направляются в камеру при температуре 5000°C. Получаемый сигаз очищается от твердых частиц, тяжелых металлов и серы. Расплавленный шлак собирают для использования как композитный материал в строительстве.

Плазменная утилизация отходов на заводах корпорации Westinghouse позволяет полностью разлагать мусор на безопасные и ценные соединения.

Установка Плутон: плазменно-пиролитическая переработка твердых РАО

Радиоактивные отходы атомных электростанций нельзя сжечь или закопать в землю без вреда для экологии. Период полураспада отдельных отбросов АЭС может составлять сотни лет, на протяжении которых вещество будет загрязнять воду и почву.

Российская госкомпания Радон нашла способ сделать РАО компактнее, снизить риск утечки радиации из отбросов без повторных перезахоронений каждые полвека.

Твердые радиоактивные отходы проходят плазменный пиролиз на установках Плутон. К обработке допускаются вещества до среднего уровня активности. Технология позволяет перерабатывать разнородные материалы со сложным составом всего за одну стадию с получением концентрированного РАО в сокращенном до 95% объеме. Остекленевший радиоактивный шлак можно допускать к длительному захоронению без опасения утечки или растворения в грунтовых водах.

Плазменная печь для сжигания отходов АЭС работает при температуре 1800°C за счет дуговых плазмотронов гальванического тока собственной разработки. Органика уничтожается без остатка, а несгораемые элементы расплавляются, фиксируя в кристаллической решетке изотопы радиоактивных элементов и тяжелые металлы. Получаемый компактный твердый слиток, состоящий из оксидов натрия, алюминия и кремния, по составу практически идентичен стеклу.

Скорость разрушения слитка в природе ниже, чем у устойчивых боро-кремниевых стекол, поэтому установка Плутон – совершенное средство для полной консервации токсинов и радиоизотопов.

Технологические плазмотроны в составе плазменных систем

В промышленности плазма используется для пиролиза органики в химическом синтезе. Это может быть растительное сырье, каменный и бурый уголь, твердые фракции нефти.

В качестве образующей плазму среды выступают инертные газы, азот, аммиак, вода или воздух. Поток высокоионизированного газа позволяет расщеплять сырье и получать чистый водород с монооксидом углерода. Полученный продукт после фильтрации и очистки можно использовать в реакторе для синтеза сложных органических соединений, которые другим путем получить нельзя.

Технологические плазменные системы могут работать при мощности 3500 кВт. Для стабилизации плазменного пучка используются электромагниты.

Промышленные плазменные системы для синтеза производит Российская компания Плазмариум на базе плазматронов зарубежных коллег. Фирма выпускает передвижные плазменные установки для утилизации отходов «MGS».

Преимущество мобильных установок плазменного пиролиза – в модульной конструкции и быстром развертывании систем по утилизации мусора. Состав газовоздушной смеси регулируется электроникой для снижения концентрации оксида азота в сингазе. Устройство позволяет работать с эффективностью до 99% непосредственно на полигоне по сбору бытовых отходов. Для утилизации медицинских биоматериалов и останков скота используется герметичный загрузчик отходов.

Реактор плазменного сжигания мусора работает в автоматическом режиме под управлением ПО без участия персонала. Разложение происходит по методу паровой плазмохимической реакции и исключает выброс вредных веществ в окружающую среду.

По показателям энергетической эффективности такие установки уступают полноценным заводам по плазменному сжиганию отходов , зато справляются с уничтожением опасного мусора без вреда для экологии.

Экономические показатели плазменной газификации

При проектировании плазменных установок по сжиганию мусора учет финансовых выгод при получении сырья и энергии – не основная задача, а дополнительный бонус. Главное – не допустить превращение планеты в пластиковую помойку.

Рост цен на ископаемые источники энергии и скорое израсходование природных углеводородов делает плазменное сжигание отходов экономически выгодным и полезным.

Скопившихся отходов на полигонах и в окружающей среде хватит на несколько десятилетий, при этом будет поступать и новый мусор. ТБО станет до конца столетия выгодным возобновляемым источником энергии.

Для постройки одного завода потребуются инвестиции в 900.000.000 руб., а время для ожидаемой окупаемости затрат составит около 4 лет.

При годовой переработке мусора 60кТ завод будет зарабатывать на производимом газе, электричестве и вторсырье:

Источник дохода Доход, руб.
Переработка ТБО 30.000.000
Продажа электричества 132.500.000
Реализация тепла для отопления 146.500.000
Переплавка металла 21.400.000
Переработка стекла 20.200.000

Помимо приобретения оборудования, ежегодные затраты на обслуживание, логистику, закупку энергии и зарплаты персонала составят 53.000.000 рублей.

Положительный экономический опыт имеют страны с плазменной утилизацией мусора : Великобритания, Нидерланды, США и Канада. Россия имеет лучшие научные разработки в области плазменного пиролиза, поэтому есть все перспективы выйти в лидеры рынка по плазменной переработке .

источник

Читайте также:  Пуэ установка розеток в бытовых помещениях

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector