6.2. Классификация методов обезвреживание твердых отходов
Методы обезвреживания и переработки ТБО по конечной цели делятся на:
ликвидационные (решают санитарно-гигиенические задачи);
утилизационные (решают, кроме того, задачи экономики — использования вторичных ресурсов).
По технологическому принципу методы бывают биологические, термические, химические, механические, смешанные.
Наибольшее распространение получили такие методы:
1. компостирование (утилизационный биологический): Оптимальными условиями строительства завода по механизированной переработке ТБО в компост являются наличие гарантированных потребителей компоста (органического удобрения или топлива) в радиусе до 20 км, размещение завода у границы города на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО; численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек.
Правильно организованное полевое компостирование обеспечивает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязнений ТБО, позволяет получить в результате переработки ТБО компост. Технология допускает совместное обезвреживание и переработку ТБО с осадком сточных вод. При смешивании обезвоженного осадка с ТБО в соотношении 3:7 используются весь осадок сточных вод и все ТБО, образующиеся в городе. Компост, полученный из такой смеси, содержит больше азота и фосфора.
Применяют две принципиальные схемы полевого компостирования:
с предварительным дроблением ТБО. Для измельчения ТБО используют специальные дробилки, обеспечивающие больший выход компоста и дающие меньше отходов производства. ТБО измельчают молотковыми дробилками или небольшими биотермическими барабанами. При вращении барабана с частотой до 3,5 мин-1 материал находится в нем 4—6 ч. После такой обработки 60—70% материала проходит через сито с отверстиями диаметром 38 мм. Плотность отсева достигает 0,7 — 0,8 т/м3. Барабан обеспечивает достаточное для дальнейшей обработки измельчение ТБО за 800—1200 оборотов.
без предварительного дробления. Измельчение (менее эффективное) происходит за счет многократного перелопачивания компостируемого материала. Неизмельченные фракции затем отделяют.
Сооружения и оборудование полевого компостирования должны обеспечить прием и предварительную подготовку ТБО, биотермическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. ТБО разгружают в приемный буфер или на выровненную площадку. Бульдозером или специальным оборудованием формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.
В процессе компостирования интенсивно снижается влажность материала, повышается активность биотермического процесса, в результате перелопачивания и принудительной аэрации производит увлажнение материала. Зрелый компост очищают от крупных балластных фракций. В некоторых схемах ТБО разделяют на фракции до компостирования. Из ТБО и компоста или (там, где нет дробления) только из компоста электромагнитным сепаратором извлекают черный металлолом.
2. сжигание (ликвидационный термический): Оптимальными условиями строительства завода по сжиганию ТБО с утилизацией тепловой энергии могут быть: обеспечение гарантированными круглосуточными и круглогодичными потребителями тепловой энергии в комплексе с подстраховывающей ТЭЦ или котельной (если потребитель не допускает временных перебоев подачи тепловой энергии); размещение завода в пределах городской застройки (в промзоне) и радиусе до 7 км от центра сбора ТБО и до 0,5 км от врезки в существующий теплопровод; наличие шлакоотвала или потребителя шлака в качестве вторичного сырья не далее 10 км от завода; численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек. Применяются следующие виды сжигания:
•слоевое сжигание исходных — неподготовленных отходов в топках мусоросжигательных котлов;
•слоевое сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных составляющих и имеющих относительно стабильный фракционный состав) в топках энергетических котлов или в цементных печах;
•пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.
Горение отходов в топке, их слоевое сжигание — сложный химический процесс, состоящий из окислительно-восстановительных реакций.
Пиролиз отходов основан на способности органической массы отходов при нагревании в инертной среде выделять продукты термического разложения: СО, СО2, Н2, СН4, СnНm и др.
При пиролизе отходов протекают процессы — сушка, сухая перегонка (пиролиз), газификация, взаимодействие исходных горючих компонентов отходов с образовавшимися газообразными продуктами.
При газификации получаются частично окисленные газы (СО, альдегиды, фенолы, эфиры, кислоты, углеводороды) в результате восстановительных реакций, за счет неполного окисления углерода отходов. Газификация может протекать как с подводом тепла (эндотермические реакции), так и с выделением тепла (экзотермические реакции).
Все методы направлены на санитарно-гигиеническое (огневое) обезвреживание ТБО, на получение тепла при слоевом сжигании исходных или подготовленных отходов, на производство твердого, жидкого или газообразного топлива при пиролизе отходов.
3. складирование на полигонах (ликвидационный биолого-механический): Оптимальными условиями строительства полигонов складирования ТБО являются: наличие свободного участка с основанием на водоупорных грунтах; расположение уровня грунтовых вод ниже 3 м от поверхности площадки (участки с выходами ключей исключаются); обеспечение грунтом или инертными отходами для изоляции ТБО; конфигурация участка, близкая к квадрату; получение разрешения на высоту складирования ТБО свыше 20 м; размещение на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО.
Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны. Отходы складируют на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения окружающей среды, производят уплотнение ТБО. После закрытия полигонов поверхность земли рекультивируют для последующего использования.
Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести показателям вредности:
органолептический показатель вредности характеризует изменение запаха, привкуса и пищевой ценности фитотест-растений на прилегающих участках действующего полигона и территорий закрытого полигона, а также запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха грунтовых и поверхностных вод;
общесанитарный отражает процессы изменения биологической активности и показателей самоочищения почвы прилегающих участков;
фитоаккумуляционный характеризует процесс миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территории рекультивированных полигонов в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания и фуража;
миграционно-водный выявляет процессы миграции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и подземные воды;
миграционно-воздушный отражает процессы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениями и газами;
санитарно-токсикологический суммарно характеризует эффект влияния факторов действующих в комплексе.
Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка полностью механизированы.