- •Міністерство освіти і науки україни
- •Этапы и мероприятия международного сообщества по формированию универсальной конвенции марпол 73/78 по охране морской среды
- •1.1. Задачи дисциплины «Экология и охрана окружающей среды»
- •1.2. Характеристика современного общества
- •1.3. Отрицательное воздействие судов на окружающую среду
- •1.4. Международная конвенция марпол 73/78
- •Нормативные, организационно-технические мероприятия по предотвращению загрязнения вредными веществами, которые перевозятся морем в упаковке, грузовых контейнерах, съемных танках, насыпом
- •2.1. Состояние качества гидросферы
- •2.2. Отрицательное воздействие судов на гидросферу
- •2.3. Основные требования природоохранных мероприятий
- •2.4. Ответственность за загрязнение водоемов
- •3.1. Образование нефтесодержащих вод на судах
- •3.2. Государственные требования по предотвращению загрязнения морской среды судовыми отходами
- •3.3. Ответственность должностных лиц за загрязнение гидросферы
- •3.4. Последствия загрязнения морской среды
- •Правила по предотвращению загрязнения нефтью морской среды
- •4.1. Технология очистки нефтесодержащих вод на судне
- •4.2. Способы очистки нв
- •4.3. Охрана водной поверхности от загрязнения нефтью и нефтепродуктами
- •4.4. Создание самоходной станции для сбора и очистки нв
- •4.5. Система приема и обработки нв
- •4.6. Экономический ущерб от загрязнения гидросферы нв
- •Лекция 5 системы технического оборудования и организация работы на судне и в портах по предупреждению загрязнения моря сточными водами.
- •5.1. Сбор, хранение и очистка судовых сточных вод
- •5.2. Обеззараживание судовых сточных вод
- •5.3. Основные требования природоохранных мероприятий
- •5.4. Методы очистки сточных вод
- •5.5. Необходимая степень очистки сточных вод
- •Лекция 6 системы предупреждения загрязнения мирового океана мусором. Судовые инсинератори
- •6.1.1.Классификация методов нейтрализации и утилизации твердых отходов
- •6.1.2. Санитарные, экономические, экологические аспекты термического обезвреживания твердых отходов
- •6.1.3. Утилизация твердых бытовых отходов
- •6.1.4. Утилизация твердых промышленных отходов
- •6.1.5. Судовые инсинераторы
- •6.2.1 Загрязнение воздушной среды
- •6.2.2. Защита воздушного бассейна от сажи (пыли)
- •6.2.3. Теоретические основы очистки газовоздушных сред от сажи (пыли)
- •6.3.1. Проблемы загрязнения атмосферы
- •6.3.2. Пути снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха
- •6.3.3. Основные пути снижения концентрации токсикантов в ог дизелей:
- •6.4.1 Концепция устойчивого развития современного общества
- •6.4.2. Математическая модель устойчивости общества.
- •6.4.3. Снижение ущерба окружающей среде
- •6.4.4. Расчёт предотвращённого ущерба воздушному бассейну от выхлопных газов судовых энергетических установок [26]
6.1.2. Санитарные, экономические, экологические аспекты термического обезвреживания твердых отходов
В мире существуют предприятия по термическому обезвреживанию ТПО и ТБО. Однако ни одно из этих предприятий не является безотходным и экономически рентабельным. Эти установки выделяют в окружающую среду вредные вещества, а получаемые на них отходы необходимо складировать на свалках и полигонах. Выход отходов составляет 35-40% от объема переработанных твердых отходов. Действующие и проектируемые установки по сжиганию ТБО и ТПО при температурах выше 1000°С обладают следующими недостатками:
- отсутствуют системы регулирования и контроля процесса горения органических компонентов твердых отходов в высокотемпературной зоне печей;
- отсутствует система ингибирования - образования в процессе горения отходов особо опасных соединений - диоксины, фураны.
При высоких температурах (более 1000°С) опасные вещества разлагаются до более простых молекул, а при последующем охлаждении дымового газа вновь образуются особо опасные вещества. Чтобы снизить токсичность дымового газа, необходимо из него полностью удалить атомы кислорода, хлора и фтора. Для этого в печь добавляют уголь и известняк. Уголь связывает кислород шихты в монооксид и диоксид углерода, а известняк связывает атомы галогенов, содержащихся в твердых отходах.
Наиболее эффективно процесс сжигания твердых отходов протекает в печах доменного типа. Технология позволяет перерабатывать твердые промышленные и бытовые отходы без предварительного их разделения по фракциям. Основным материальным отходом технологии являются дымовые газы, а оставшиеся после сжигания отходы перерабатываются в облицовочные плиты, чугун, сталь.
Система очистки дымовых газов включает следующие основные стадии:
- электрофильтр;
- каталитическая нейтрализация;
- абсорбция кислотных компонентов;
- адсорбция диоксинов и фуранов на активированном угле;
- тонкая очистка газа от пыли в рукавных фильтрах.
Ориентировочная стоимость установки по переработке ТБО, ТПО
производительностью 60000 т/год 45 млн. долл. США, необходимая площадь 1,5 га. Основная продукция установки (в год) - 50 млн. кВт-час электроэнергии,,; 10000 т металлических изделий, 25000 т шлаковых изделий. Срок окупаемости установки - 3 года. Проект установки разработан специалистами научно- исследовательского центра «Экология и промышленная энерготехнология»] объединенного института высоких температур РАН и АОЗТ «Резоцинт». До отработки этой технологии в промышленных условиях нельзя сделать* окончательные выводы по экономической целесообразности и экологической безопасности предложенного проекта технологии уничтожения ТБО и ТПО.
Ниже приведены сведения по проблемам, которые выявлены в процессе промышленной эксплуатации установок термического обезвреживания твердых отходов.
Перед сжиганием твердые отходы должны взвешиваться и частично сортироваться. В мусор, особенно в больших городах, попадает много алюминия и, если его не отделять, то при попадании в зону горения значительных количеств алюминия может произойти тепловой взрыв.
Бункер для хранения резервного запаса мусора представляет собой объект повышенной опасности, поскольку при этом помимо нарушения санитарно- гигиенических условий труда образуется пожаро-взрывоопасный метан. Для обеспечения санитарно-экологической безопасности требуется полная зачистка бункера не реже, чем один раз в неделю, либо организовать мощную принудительную вентиляцию мусора, чтобы предотвратить образование взрывоопасной концентрации метана. После вентиляции мусора воздух необходимо направить в печь сжигания, а не выбрасывать в атмосферу.
Согласно нормативам Европейского Союза (НЕС) время пребывания гаЗов в высокотемпературной зоне печи сжигания не должно бьггь менее двух секунд (правило двух секунд) при температуре не ниже 850°С и концентрация кислорода не менее 6% объемн. Эти требования достаточно жесткие, особенно затруднительно добиться высокой концентрации кислорода в зоне горения. Правило двух секунд предполагает, что при концентрации кислорода 11% в зоне горения концентрация диоксинов в отходящих газах уменьшается до такой концентрации, при которой возможна очистка отходящих газов от диоксинов до требуемой НЕС концентрации 0,1 мг/м3, при этом подразумевается, что степень очистки от диоксинов будет не менее «шести девяток», то есть 99,9999%.
Во многих схемах МСЗ вводят дополнительные зоны с высокой температурой, зоны «дожита» для снижения выхода диоксинов.
Вопрос о целесообразности установки дополнительной зоны «дожита» довольно широко обсуждался в научно-технической литературе. Подавляющая часть исследований свидетельствует о неэффективности этого способа уменьшения концентрации диоксинов. При обследовании мусоросжигающих печей было показано, что диоксины образуются как в процессе сжигания, так и охлаждения отработанных газов, а повышенные температуры в зоне «дожита» не приводят к разрушению диоксинов. Кроме этого, высокотемпературные зоны приводят к увеличению летучести тяжелых металлов и как следствие повышенная эмиссия опасных металлов в атмосферу. Показано, что выбросы наиболее опасных компонентов продуктов неполного сгорания, в том числе диоксина из печей сжигания различных конструкций, не снижаются даже при повышении температуры в зоне горения от 700 до 1500°С, при увеличении времени пребывания газов в зоне горения от 2 до 6 с и увеличении концентрации кислорода от 2 до 15%.
На основании анализа опубликованных материалов по исследованию работы мусоросжигающих печей можно сделать вывод, что зона высокотемпературного «дожита» не позволяет снизить концентрации опасных соединений и тяжёлых металлов.
Распространено представление о том, что резкое охлаждение дымовых газов, т.е. «закалка», должна привести к снижению выхода диоксинов. Истинная «закалка» подразумевает снижение температуры газового ядра на несколько сотен градусов за доли секунды, чтобы ингибировать положение термодинамического равновесия при высокой температуре. Однако, это технически сложно осуществить в реальных условиях МСЗ. При «закалке» дымовые газы МСЗ с температурой выше 850°С поступают в камеру впрыска воды, либо в котел-утилизатор, где охлаждаются до температуры 300-320°С. Экспериментальным путем определено, что наиболее благоприятные температуры для образования диоксинов - это интервал 300-400°С. Это именно тот диапазон температур, до которых охлаждаются дымовые газы. По данным исследования Агентства охраны окружающей среды (ЕРА, США) установлено, что нижняя граница образования диоксинов находится в пределах температур 250-350 °С. Становится очевидным, что котел-утилизатор является идеальным реактором для образования вторичных диоксинов.
Ниже приведены стадии очистки дымовых газов, принятых на современных МСЗ (на примере МСЗ в г. Алкмаар, Нидерланды):
- электрофильтр - очистка от летучей золы;
- впрыск очищенной воды - «закалка»;
- электрофильтр - тонкая очистка от летучей золы;
- абсорбер дЛя поглощения кислых компонентов (первая стадия) (*);
- щелочная абсорбция кислых компонентов (вторая стадия) (**);
- очистка сточных вод после стадий (*, **) - нейтрализация, флокуляция, - - осаждение - очищенная вода поступает на впрыск - «закалку»;
- теплообменник для нагрева дымового газа;
- реактор с дополнительным вводом активированного угля для связывания диоксинов;
- рукавные фильтры для тонкой очистки газа от пыли;
- нагрев дымовых газов;
- каталитическое восстановление оксидов азота аммиаком, совмещенное с - каталитической нейтрализацией диоксинов.