12 Лекция. Переработка твердых отходов

Различают компостирование полевое и на специальных заводах. Переработанные таким образом отходы вступают в естественный круговорот веществ в природе за счет их обезвреживания и превращения в компост - ценное органоминеральное удобрение, используемое, например, для целей городского озеленения или в качестве биотоплива. Наиболее совершенным считают непрерывный процесс компос­тирования с аэробным принудительным окислением органических отходов во вращающемся биотермическом барабане.

Метод механизированного биотермического компостирования в мировой практике начали применять в двадцатые годы, когда была доказана возможность обезвреживания ТБО за 20 - 30 суток в аэроб­ных условиях. Разработанные в тридцатые годы биотермические барабаны превратили аэробное биотермическое компостирование в широко применяемую промышленную технологию обезврежива­ния и переработки ТБО. Используя комплекс технологических мероприятий, можно норма­лизовать содержание в компосте микроэлементов, в том числе со­лей тяжелых металлов. Из ТБО извлекается лом черных и цветных металлов.

На рисунке 12.1 показана технологическая схема непрерывного компостирования с аэробным окисле­нием органических отходов во вращающемся биотермическом барабане, где 1- кран-балка с грейферным ковшом; 2 - мусоровоз; 3 - приемный бункер отходов; 4 - дози­рующий бункер; 5 - пластинчатый питатель; 6 - подъемный кран с магнитной шайбой для по­грузки пакетов металлолома; 7- рольганг; 8 - магнитный сепаратор; 9- бункер металлолома; 10 - пакетирующий пресс; 11 - вращающийся биотермический барабан; 12 - вентилятор-на­ездник; 13 - котельная или пиролизная установка; 14 - вытяжной вентилятор; 15 - штабеля компоста на площадках дозревания и готовой продукции; 16 - измельчитель компоста; 17- грохот; 18 - прицеп для сбора отсева с грохота.

Рисунок 12.1 - Принципиальная технологическая схема производства компоста

Переработка твердых отходов на компост - достаточно совер­шенный прием их обезвреживания и последующего использования.

Биотермический процесс обезвреживания отходов происходит благодаря активному росту термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Масса отходов сама разогревается до темпера­туры 60 °С, при которой болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов, личинки и куколки мух погибают и масса отходов обез­вреживается. Под действием развивающейся микрофлоры сложные, быст­ро гниющие органические вещества разлагаются, образуя ком­пост.

В мировой практике применяют две принципиальные схемы по­левого компостирования: с предварительным дроблением ТБО и без него. В первом случае ТБО измельчают специальными дробил­ками; во втором - измельчение (менее эффективное) происходит за счет естественного разрушения при многократном «перелопачивании» компостируемого материала. Установки полевого компостирования, оснащенные дробильно-сортировочным оборудованием для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отхо­дов производства. ТБО измельчают в молотковых дробилках или в небольших био­термических барабанах.

Из 1 т бытовых отходов можно получить в среднем 170 кг (140 м³) биогаза, содержащего 65 % метана; 410 кг органических удобрений влажностью 30 %; 50 кг металлолома и балластных фракций; 250 кг крупного отсева; 170 кг составляют газовые потери и фильтрат. При сжигании биогаза без предварительной очистки выделяется 23 400 кДж/м³ тепла, или после его очистки от примесей диоксида углерода и сероводорода - 35 600 кДж/м³.

На переработку анаэробным компостированием вместе с ТБО могут принимать и некоторые виды отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности.

Принципиальная схема пе­реработки ТБО методом анаэробного компостиро­вания показана на рисунке 12.2, где 1 - приемный бункер; 2 -мостовой грейферный кран; 3 - дробилка; 4 - магнитный сепара­тор; 5 - насос-смеситель; 6 - метантенк; 7 - шнековый пресс; 8 - рыхлитель; 9 - емкость для сбора отжима; 10 - цилиндрический грохот; 11 - упаковочная машина; 12 - крупный отсев; 13 - склад удобрений; 14 - газгольдер; 15 - компрессор; 16 - уравнительная камера; I - на­правление движения отходов; I I - направление движения газа.

Рисунок 12.2 - Принципиальная схема переработки ТБО

ТБО разгружают в приемный бункер, откуда грейферным кра­ном их подают на питатель, а затем в коническую дробилку с вер­тикальным валом. Из дробилки измельченные ТБО перегружают на ленточный конвейер, проходящий под электромагнитным се­паратором, предназначенным для извлечения черного металлоло­ма.

Очищенные от черного металлолома отходы подают в метантенк вместимостью 500 м³, где их выдерживают в анаэробных ус­ловиях 10 - 16 суток при температуре 25 °С с целью его сбраживания. Часть биогаза из метантенка поступает в газгольдер, а другую часть компрессором через уравнительную камеру подают под давлением под слой перерабатываемых отходов с целью пере­мешивания сбраживаемой массы.

Отработанную твердую фракцию выгружают и затем подают в шнековый пресс для частичного обезвоживания. Затем обезвожен­ная твердая фракция поступает в разрыхлитель и оттуда в цилинд­рический грохот, в котором материал разделяют на массу, исполь­зуемую в качестве органических удобрений, и крупный отсев.

Термические методы переработки и утилизации ТБО разделяют на три разновидности:

- слоевое сжигание неподготовленных отходов в мусоросжига­тельных установках;

- слоевое и камерное сжигание специально подготовленных отхо­дов в виде гранулированного топлива (освобожденного от балласт­ных составляющих и имеющего постоянный фракционный состав) в топках энергетических котлов или цементных печах;

- пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Все термические методы переработки и утилизации отходов, по­мимо их обезвреживания, направлены на получение энергии, а так­же твердого, жидкого или газообразного топлива при их пиролизе.

При сжи­гании отходов можно получать тепло, электроэнергию, а также металл для вторичного использования. Мусоросжигающие установки уменьшают объем отходов до 10—20% от первоначального, а их массу - до 30 – 50 % исходной загрузки.

Загрязняющие вещества воздуха образуются в результате непол­ного сгорания части отходов и из новых продуктов в процессе их го­рения. Выбросы часто подразделяют на две категории: первая вклю­чает оксиды азота, соединения и оксиды серы; вторая — тяжелые металлы, соединения хлора: полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны, пары кислот. Загрязняющие вещества, относящиеся ко второй категории, наиболее токсичны и опасны даже в малых количествах по сравне­нию с загрязнителями, относящимися к первой категории.

Сжигание неподготовленных отходов наносит опреде­ленный вред здоровью человека и природной среде, несмотря на постоянное совершенствование. По прогнозам специалистов слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов в топках котлов или цемент­ных печах в ближайшее десятилетие получит широкое применение.