Оценка различных методов термической переработки отходов

 

Для выбора оптимальго метоа термической переработки необходимо сравнение уже имеющихся технологий по критериям:

• Экономический (уровень эксплуатационных и капитальных затрат)

• Технологический (уровень развития иехнологии, надежность оборудования, степень автоматизации, эксплуатационные характеристикию требования безопасности)

• Экологическй (количество и токсичность отходов и газовых выбросов, возможность их утилизации и обезвреживания.

Кроме вышеперечисленного следует учитывать вощможность изготовления оорудования в России а также квалификационные требования к ослуживающему персоналу. Наиболее предпочтительны из термических методов являются солевое сжиганина колосниковых решетках, сжигание в кипящем слое, и отечественная техноогия газификации. Первые два метода имеют преимущество перед другими методами по группе следующих критериев:

• Высокий уровень апробации техногии

• Серийно выпукаемое оборудование

• Высокий гарантийный срок эксплуатации.

• Низкие затраты

При этом указанные технологии несколько уступают высокотемпературным технологиям переработки отходов и отечественной технологии газификации по материальным и экологическм критериям. Отечественная газификация выглядит предпочтительней иных методов по стоимости оборудования и экологическим критериям. Однако, даеная техноллгия усьупает по важному критерию - уровень промышленного развития. Но является очень перспективной.

Можно сделать вывод, что современные системы сжиганя на колосниковых решетках по своим технико-экономических характеристик несколько выше новых высокотемпературных термических методов. При этом надежность ррадиционных систем подтверждена многолетней практикой эксплуатации многочисленныхзаводов. Иными словами новые высокотемпературные методы не имеют очевидных преимуществ. Для российских условий (высокая влажность отходов, высокое содержание опасных компонентов) предпочтительно применение методов термической переработки отходов в системе комплексной переработки отходов, когда термической обработке плдвергается обогащенная горючими компонентами фракция.

 

Биотермичекая переработка отходов

Из биотермических методов в практике наибльшее распространение получила аэробная ферментация (компостирование). Ферментация - биохимическийпроцесс разложения органическлй части отходов микроорганизмами. В биохимических реакциях взаимодействуют орг материал, кислород и бактерии - сапрофитные аэробные микроорганизмы, присутствующие в отходах. В ходе рекакции выделяется углекислый газ, вода и тепло, материал саморазогревается до 70 градусов. Процесс сопровождается синтезом гумуса. Ращмножение микроорганизмов - деструторов отходов возможно при определенном сотношении угерода и азота. Наилучший контакт между органическим веществом и микроорганизмами обещпечивается при перемешивании материала. В процессе ферментации материал саморазогревается и при этом происходит уничтожение большинства личинок мух, яиц гельминтов и болезнетворных организмов. По результатам исследования на начальной стаии ферментации происходит минерализация смеси. О минерализации свидетельствуют уменьшение общего содержания углерода, орг веществ. Образующаяся биоммасса имеет высокую степень полимеризации и характеризуется высокой концентрацией азота. В процессе ферментации уменьшается содержание в биомассе фенольных групп и ув содержание карбоксильных и карбонильных групп. В итоге законченного процесса ферментации масса биоразлагаемого материала уменьшается вдвое и получается твердый стабилизированный продукт. Компостирование отходов в мировой практике развивалась как альтернатива сжиганию. Экологическая задача компостирования - возвращение части отхоов в круговорот природы. Компост, полученный из твердых отходов не может конкурировать с ругими удобрениями по содержанию питательных веществ, однако при несении в почву он улучщает почвенную структуру, влагосодержание, уменьшает эррозию. Производство компоста из органических материалов было ещё в древности. Из отхоов форм комост ямы. Эти систеиы доп увлажняли в етсесственных условиях, в результате чего отходы превращались в гумусоподобное вещество коричневого цвета без неприятного запаха. Почученный компост вносили в почву с целью улучшения структуры и вышения плодородия. Многовековой опыт компостирования с целью получения гумус обезвреживания отхоов характерен для многих стран мира: Европа, Индия, Китайю Россияю ближний восток. Наиболее сильно компостирование развивалось в 70-80 годах в щападной евроае. Интерс с компостированию в 90 на основе вовлечения в обработку селективно собраных пищевых и растительных отходов, а также отходов садово-паркового комплекса. Термическая переработка может быть затрунена из-за боьшой влажности, а захоронение модетбыть связано неконтролирумемым обр фильтрата и биогаза. В 70-80 годах в рашке былразработаны техлогии пром методов получения копоста и построено несклько по переработке отходов в компост. На основе заруб и отечествтехнологий. Вбольшинстве евр стран последние есятилетиябольшое внимание уделется внедрению системы индивищуально. Т о компостируются растительные отходы, полеводства и садоводства. Разработаны различные типы мелких компос. Из-за гетерогенного состава отходов прямое компостирование тбо нецелесообразною поскольку получаемый компост загрязняется стеклом итяжелыми металлами. В настоящее время в мире испоьзуются 2 способа:

• Микробиологический метод

• Вермикомпостирование

Первый метод представляет собой метод биотермической переработки и обезвреживания отходов при котором ароисходит микробиологический биохимический распад орг веществ с превращением их в гумус. Протекающие при этом биологические процессы проводят к саморазогреванию и уничтожению патогенных микроорганизмов. При компостировании отходы помещаются в штабеля, кучи или различные виды реакторы. В данных системах органические вещества из отходов при доступе кислорода интенсивно окисляются бактериями. Микрофлора разлагает окисляемые орг вещесова до форм легко растворимых в воде и хорошо усваиваемых растений. Микробиологический процесс окисления орг вва при компостировании проходит несколько фаз, в неи принимают участие различные организмы, которые по отношению к температурным режимам можно условно разделить на 3 группы:

• Психрофилы (бактерии и плесень) 4-30 градусов

• Мезофилы 10-45 градусов

• Термофилы (бактерии и мезофиллные споры) 45-64 градусов.

Отделтьные фвиды термофилов могут выживать при 75 градусах. Условно можно выделить 3 фазы компостирования:

• Мезофильная. В начале процесса компостируемая масса имеет температуру окр воздуха. При положительных температурах наружного воздуха начинается разммнодение психрофильной почвенной микрофлоры в компостируемой массе. При температурахвыше 14 гр размножение становится интенсивным. При дыхании микробы поглощают только часть тепловой энергии, а большая ее часть освобождается. Чем выше энергитический потенциал питательных вещеста используемых микробов и чем выше скорость размножения, тем больше высвобождается тепловой энергии и тем интенсивнее идет процесс разогревания компостируемой массы.

• Придостижении температуры комста 25-30° в нем начинает усиленно размножаться мезофильные микробы. Мезофильная фаза сопровожается разложением органических веществ а также общем ростом массы микроорганизмов. Мезофильная фаща характеризуется окислением легкоразлагающихся органических соединений, которые находятся в пищевых и растительных отходах (белки, жиры, углеводы, орг кислоты). Параллельно с раздушением и окислением легкоразлагающихся соединений идет синтез более сложных гуминовых соединений, которые наиболее ценны в компосте. Предварительная работа мезофилов готовит среду для термофильных микробов. Эти микробы начинают интенсивно размножаться при температурах 40-45°. При повышении ьемпературы на каждые 10° микробиологическе процессы значительно ускоряются, резко возрастают темпы и интенсивность разложения органических веществ.

При перпходе от мезофильной фазы к термофильной отмечается быстрое нарастание температуры 42-70°. При температурах выше 40° мезофильные микроы обычно гибнут и вытесняются термофильными. При температкрах выше 70° по мере использовая запасов питания начинается гибель термофилов. В этом же диапазоне температур происходит отмирание патогенной микрофлоры. По мере снижения температуры падает интенсивнось биохимических процессов и насупает мезофильная фаза.

• Наступление 3 фазы - вся легкоокисляемая органика уже окисленаю после этого термофильная микрофлора отмирает из-за отсутствия источника питания, но в компостируемой массе еще остаются трудноокисляемые вещества типа клетчатки и жиров. Вновь размножающаяся в этой фазе мезофильная микрофлора обладает обладает высокоэффективными ферментами, разрушающими стойкие соединения. После завершения 3 фазы содержание органичкских веществ в компостируемой массе снижается на 20-25%.

Длительность протекания сложность технологического процесса компостирования зависит от:

• Размер частиц

• Влажность

• Качество отходов

• Видовой состав популяции макро и микрофлоры

• pH среды

• Вид компостирования

Влажность - 75-90%, но на практике максимальное содержание влажностзависит от вида отходов. Для опиок и стружек - 75-90%, для бумаги - 60%. Оптимальный диапазон рН для большинства бактерий - от 6 до 7,5