Разработка проекта полигона твердых бытовых отходов вместимостью 4637500 м3

3. Сжигание бытовых отходов

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых  отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии. В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии, в виде гранул и брикетов. Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения.        Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разлагающихся веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

4. Биотермическое компостирование

 Этот способ утилизации  твердых бытовых отходов основан  на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост.      Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

5. Низкотемпературный пиролиз

 Это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений.

6. Высокотемпературный пиролиз.

Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка—пиролиз—сжигание электрошлаковая обработка. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из "бросового" сырья — бытового мусора.

Высокотемпературный пиролиз  является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки .

 

 

1.3. Устройство полигона и складирование ТБО

В настоящее время  во всем мире широко разрабатываются  специальные природоохранные сооружения - санитарные полигоны, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО. Для строительства полигонов ТБО отводятся отработанные карьеры, овраги, участки лесных массивов, свободные от ценных пород деревьев. Участки для складирования выбираются вдали от населенных пунктов на основании геологических, гидрологических и топографических исследований [6].

По сравнению с обычной свалкой полигон ТБО является современным санитарно-гигиеническим и экологическим объектом. Полигон ТБО - это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для складирования, изоляции и обезвреживания твердых бытовых отходов, обеспечивающий защиту от загрязнений атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод . На полигоне обеспечивается статистическая устойчивость ТБО с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, максимальной нагрузки на единицу площади, возможности последующего рационального использования участка после закрытия полигона .

Полигон может считаться  высоконагружаемым, если его проектная высота не менее 20 м, а нагрузка на использованную площадь превышает 10 т/м².

Основные элементы полигона (рис. 1): подъездная дорога (с двусторонним движением), участок складирования ТБО (занимает 95% площади полигона и ограничивается водоотводной канавой), хозяйственная зона (располагается на пересечении подъездной дороги с границей полигона и включает бытовые и производственные помещения), инженерные сооружения и коммуникации (водопровод, канализация, мачты электроосвещения).

 

Рис. 1.Схема размещения основных сооружений полигона

а - при соотношении длины и ширины полигона 2:1; б - при соотношении более 3:1

1 - подъездная дорога; 2 - хозяйственная зона; 3 - нагорная канава; 4 - ограждение; 5 зеленая зона; 6 - кавальер грунта для изоляции слоев; 7-участки складирования ТБО; I, II и III - очереди эксплуатации

Одно из основных сооружений полигона - участок складирования ТБО занимает 85-95% его площади в зависимости от годового объема принимаемых ТБО. Участок складирования разбивается на «очереди эксплуатации - секции, площадью в среднем 5 га. Складирование отходов ведется согласно технологической схеме на высоту в несколько ярусов (до проектной отметки). Участок захоронения должен быть защищен от стока поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для сбора образующегося фильтрата днище котлована запроектировано горизонтальным, с продольным уклоном и внешней границей котлована. По верхней и нижней границе участка складирования предусмотрено устройство защитных валов из суглинков

Сбор фильтрата в  высотных полигонах осуществляется с помощью дренажных систем в резервуары (котлованы, накопители фильтрата), расположенные в их основании.

В дренажные канавы, прорезанные  в гидроизоляционном экран складываются перфорированные асбоцементные трубы  либо задается дренажный материал.

Противофильтрационный   экран   устанавливается   по   площади

днища и на боковых откосах котлованов. Цель создания противофильтрационного экрана - ограничение потока фильтрата к нижележащим грунтовым водам и предотвращение притока грунтовых вод на уровень выше основания полигона.В качестве противофильтрационных экранов в РФ регламентируется использование следующих материалов:

- однослойный глиняный экран (толщина на менее 0,5 м), 
поверх которого укладывается защитный слой из местного 
грунта (толщина 0,2-0,3 м);

- грунтобитумный  экран, обработанный органическими вяжущими или отходами нефтепереработки (толщина 0,2-0,4м);

- экран из латекса (двухслойный).

Складируемые  на полигоне ТБО подвергаются уплотнению и изоляции.

Складируют ТБО на рабочей карте, отведенной на данные сутки. Размеры рабочей карты: длина 30-150 м, ширина 5 м. Мусоровозы разгружают ТБО у рабочей карты. Бульдозеры сдвигают ТБО на рабочую карту, создавая слой высотой 0,3-0,5 м.

Уплотнение в 3-4 раза достигается четырехкратным проходом бульдозера (катка) по одному месту. Уплотненный слой ТБО высотой 2 м (12-20 слоев) изолируют грунтом, инертными материалами (отходы строительства, шлаки); вместо грунта возможно использование полученного из ТБО компоста. Слой промежуточной изоляции 0,15-0,25 м.

В отличие от российской практики, в ряде европейских стран  на одном и том же полигоне, помимо ТБО, складируют на специализированных участках промышленные отходы, отходы строительства, осадки сточных вод и пр. Кроме того, на полигонах проектируются участки компостирования растительных и других биоразлагаемых органических отходов, участки сортировки отходов и хранения вторичного сырья [2].

В российской практике на муниципальных полигонах допускается  размещение лишь приравненных к ТБО отходов. Промышленные отходы, допускаемые для совместного складирования с ТБО, не должны быть взрывоопасными и самовозгорающимися и не должны иметь влажность более 85%; токсичность смеси отходов не должна превышать токсичность ТБО (по данным анализа водной вытяжки). Промышленные отходы IV класса опасности, принимаемые без ограничений полигонами ТБО , характеризуются содержанием в водной вытяжке (1 л воды на 1 кг отходов) токсичных веществ на уровне фильтрата из ТБО и должны иметь крупность не более 250 мм.

 

1.4. Гигиенические требования к условиям приема промышленных отходов на полигоны

 

Основное условие возможности  приема промышленных отходов на полигоны твердых бытовых отходов –  соблюдение санитарно-гигиенических  требований по охране атмосферного воздуха, почвы, грунтовых и поверхностных вод. Основным санитарным условием является требование не превышения токсичности смеси промышленных отходов с бытовыми по сравнению с токсичностью бытовых отходов по данным анализа водной вытяжки.

Перечень промышленных отходов III, IV классов опасности, допускаемых для совместного складирования, приводится в табл. 3-5.

 

 

 

 

 

Таблица 3

Перечень промышленных отходов IV класса опасности, принимаемых на полигоны твердых бытовых отходов без ограничения

и используемых в качестве изолирующего материала

№ п/п	Вид отхода
1	Алюмосиликатный шлам
2	Асбестоцементный лом
3	Асбоцементная крошка
4	Отходы бентонита
5	Графит отработанный производства карбида кальция
6	Гипсосодержащие отходы производства витамина В-6
7	Известь - кипелка, известняк, шламы после гашения
8	Отходы химически осажденного  мела
9	Оксид алюминия в виде отработанных брикетов (при производстве AlCl3)
10	Оксид кремния (при производстве ПВХ и AlCl3)
11	Отходы паранита
12	Плав солей сульфата натрия
13	Силикагель (из адсорберов сушки нетоксичных газов)
14	Шлам производства силикагеля (содержит глину и кремнезем)
15	Шлам соды
16	Отходы дистилляции  содового  производства в виде СаSО4
17	Формовочные стержневые смеси, не содержащие тяжелых металлов
18	Шламы химической водоочистки  и умягчения воды
19	Хлорид-натриевые осадки сточных вод производства лаковых  эпоксидных смол
20	Хлорная известь нестандартная
21	Шлаки ТЭЦ, котельных, работающих на угле, торфе, сланцах
22	Шлифовальные материалы

 

Промышленные отходы, допускаемые для совместного  складирования с ТБО, должны отвечать следующим требованиям: иметь влажность  не более 85%, не быть взрывоопасными, самовоспламеняющимися, самовозгорающимися.

 

 

Таблица 4

Перечень промышленных отходов III и IV классов

опасности, принимаемых  в ограниченных количествах