Шпаргалки - ответы к экзамену по технике защиты окружающей среды. Утилизация отходов. Очистка газообразных выбросов - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалки - ответы к экзамену по технике защиты окружающей среды. Утилизация отходов. Очистка газообразных выбросов
скачать (14502 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc14502kb.18.09.2012 21:32скачать

n1.doc

  1   2   3


Глава 5. Термические способы переработки отходов






  1. Условия образования, классификация и свойства промышленных и бытовых твердых отходов.


Производство готового продукта обычно состоит из многочисленных последовательных операций, начиная с обработки сырья и заканчивая получением готового продукта. При этом используются физические, химические и физико-механические процессы. На каждой стадии получения того или иного продукта, как правило, образуются отходы или остатки в виде пыли, шламов, а зачастую в виде частиц сырья. При размоле руды, например, образующаяся пыль может быть извлечена и возвращена в процесс. По источникам образования твердые отходы (ТО) можно подразделить на следующие группы:

? остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, продукты физико-химической переработки сырья, а также добычи и обогащения полезных ископаемых;

? вещества, улавливаемые при очистке отходящих газов, природных и сточных вод;

? бытовые отходы.

Первая группа отходов образуется в процессе изготовления продукции и утрачивает полностью или частично потребительские свойства (химические или физические) исходного материала. Выход целевого продукта при переработке, например, фосфатных руд составляет не более 30 … 40 %, остальное количество материалов и веществ идет в отходы и шламонакопители.

Вторая группа отходов образуется в результате очистки газов в основном на стадии механической очистки в различных пылеуловителях. Эти отходы составляют сравнительно небольшую часть и, как правило, возвращаются в производство. В процессе очистки сточных вод образуются осадки, представляющие собой водные суспензии минеральных и органических веществ различного состава. Концентрация осадков в сточных водах составляет 20 … 100 г/л, а их объем по сравнению с объемом очищаемых стоков колеблется от 0,5 до 2 %. Для станции совместной очистки бытовых и производственных сточных вод или от 10 до 30 % для локальных очистных сооружений. Состав и свойства осадков довольно разнообразны.

Однако условно их можно разделить на три основные категории: минеральные, органические осадки и активный избыточный ил.

Третью группу отходов составляют бывшие в употреблении или эксплуатации изделия и материалы, которые в результате физического и морального износа утратили свои потребительские качества – твердые бытовые отходы (ТБО).

Так же источниками образования ТБО являются города, населенные пункты. В целом более 70 млн. т ТВО ежегодно вывозится на полигоны, половина из которых просто свалки, которые загрязняют окружающую среду.

В отдельную категорию можно вынести отходы черной и цветной металлургии и тепловых электростанций. В России работа предприятий черной металлургии ежегодно сопровождаются образованием более 70 млн. т металлургических шлаков, из которых используются только около 55 %, остальное поступает в отвалы.

Кроме того, различные виды металлургического производства (агломерационное, доменное, сталеплавильное, горячего проката, а также травление металлов) дают большие массы разнообразных по составу шламов и пылей, используемых лишь частично или вообще не используемых. Только общее накопление шламов с содержанием железа около 50 % составляет на заводах черной металлургии около 20 млн. т / год.

В зависимости от вида перерабатываемого сырья выход шлаков в цветной металлургии составляет 10 … 200 т на однуттонну получаемого металла. В связи с этим объем образования шлаков в цветной металлургии, несмотря на гораздотменьший объем производства цветных металлов, сопоставим с выходом шлаков в черной металлургии.

Твердые отходы тепловых электростанций – золы и шлаки близки к металлургическим шлакам по составу. Их выход втнастоящее время составляет около 60 млн. т / год, причем половина этих отходов приходится на золу от сжигания каменныхтуглей. Степень использования золошлаковых отходов не превышает 1,5 … 2 %. Соrласно стандарту "Вредные вещества. Классификация и общие тpебования безопасности", все промышленные отходы (ПО) делятся на четыре

класса опасности:

Класс Характеристика вещества (отходов)

Первыи ........................................ чрезвычаино опасные

Второй................................................. высоко опасные

Третий............................................... умеренно опасные

Четвертый ................................................ малоопасные

Классификация отходов основана на систематизации их по отраслям промышленности, возможностям переработки, arperaтному состоянию, токсичности и т.д. В каждом конкретном случае характер используемой классификации соответствует рассматриваемым аспектам: складированию, очистке, переработке, захоронению отходов, предотвращению их токсичнoro воздействия и пр. Каждая отрасль промышленности имеет классификацию собственных отходов. излучение и т.п.).

Все виды промышленных и бытовых отходов делят на твердые и жидкие. Твердые это отходы металлов, дерева, пластмасс и дрyrих материалов, пыли минеральноrо и орrаническоrо происхождения от очистных coоружении в системах очистки rазовых выбросов промышленных предприятий, а также промышленный мусор, состоящий из различных орrанических и минеральных веществ (резина, бумarа, ткань, песок, шлак и т. п.). К жидким отходам относят осадки сточных вод после их обработки, а также шламы пылей минеральноrо и орrаническоrо происхождения в системах мокрой очистки rазов.

Все виды отходов производства и потребления по возможности использования можно разделить, с одной стороны, на вторичные материальные ресурсы (ВМР), которые уже перерабатываются или переработка которых планируется, и, с друrой стороны, на отходы, которые на данном этапе развития экономики перерабатывать нецелесообразно и которые неизбежно образуют безвозвратные потери.



Утилизируемые отходы перерабатываются на месте их образования или на друrих предприятиях, имеющих соответствующую технолоrию. Некоторые неутилизируемые отходы в силу потери потребительских свойств в настоящее время не Moryт найти применения в современном производстве. Эти отходы захораниваются, если они не представляют опасности для окружающей среды. Предложена классификация, соrласно которой отходы по формам и видам делятся на 13 rpупп:

1

rальваношламы и осадки, отходы peareHToB и химреактивов, coдержащие хром, никель, медь, кобальт, цинк, свинец, кислые и щелочные отходы химических производств, вещества неорrаническоrо характера;

2

осадки сточных вод, включающие в себя канализационные, водопроводные и, отдельной подrpуппой, нефтесодержащие промышленные осадки, подразделяющиеся на локальных и очистных сооружениях производственных зон;

3

нефтеотходы и нефтешламы, леrковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), смазочные охлаждающие жидкости (СОЖ), кубовые остатки, отходы лакокрасочной промышленности;

4

отходы пластмасс, полимеров, синтетических волокон, Heткaных синтетических материалов и композиций на их основе;

5

отходы резинотехнических изделий, вулканизаторов и т.д.;

6

древесные отходы;

7

отходы бумarи;

8

отходы черных и цветных металлов, леrированных сталей;

9

шлаки, зола, пыли (кроме металлической);

10

пищевые отходы (отходы пищевой, мясомолочной и друrих отраслей промышленности);

11

отходы леrкой промышленности;

12

стеклоотходы;

13

отходы стройиндустрии.

Для единого подхода к классификации отходов при организации их учета, в том числе в связи с обеспечением выполнения международных обязательств Российской Федерации по государственному регулированию и контролю за трансграничными перевозками опасных отходов, Госкомэкологии России в 1997 г. введен в действие Федеральный классификационный каталог отходов, представляющий собой перечень видов отходов, систематизированных по совокупности следующих приоритетных признаков: происхождению отходов, агрегатному состоянию, химическому составу, экологической опасности.

Рассматривая систему классификации химических отходов, нельзя не отметить такую важную их характеристику, как токсичность. По этому признаку твердые отходы можно подразделить на безвредные, токсичные и особо токсичные.Токсичные отходы разделяются по степени воздействия на живую природу. Практически все химические отходы являются токсичными, а их воздействие зависит от дозы вещества, с которым соприкасается человек или природная сфера. Неправильное складирование и захоронение токсичных отходов приводит к попаданию токсичных компонентов при испарении и вымывании в окружающую среду, где и происходит их циркуляция. И поэтому классифицируя химическиеотходы, необходимо указывать степень их токсичности, способность к аккумулированию и биологической деградации. Токсичные и особо токсичные отходы следует отнести к категории “специфических” отходов, нуждающихся в особых методах обезвреживания перед их сбросом или захоронением.
на выбор промышленного способа обезвреживания ТБО существенно влияют их состав и свойства. Например, на выбор термического способа обезвреживания оказывают определяющее влияние морфологический состав отходов, их влажность и зольность, содержание органического вещества и их элементный состав, что в конечном итоге определяет количество образующегося тепла, золы и шлака, загрязняющих веществ, выбрасываемыми с отходящими газами. Поэтому при исследовании состава и свойств ТБО обследуемого региона определяют их морфологический состав" плотность, влажность, зольность, содержание органического вещества и элементный состав, для чего пробы ТБО отбирают непосредственно на полигоне из массы привозимых в день отбора отходов. Основные требования к отбору проб — максимальное соответствие среднего состава исследуемых ТБО и постоянная влажность их компонентов.

По удельной теплоте сгорания ТБО можно судить о целесообразности переработки их сжиганием.

При выборе метода переработки ТБО методом аэробного компостирования необходимо предварительно оценить прогнозируемые агрохимические показатели получаемого компоста, для чего во фракции ТБО условно подразделяют на три группы:

первая — фракции, биологически легко разлагаемые и легко перерабатываемые механически в процессе биотермического обезвреживания: пищевые отходы, бумага, отсев;

вторая — органические части, не подвергающиеся изменению процессе ускоренного обезвреживания, которые в процессе дозревания компоста или при внесении его в почву будут разлагаться: дерево, текстиль, кости;

третья — балластные составляющие, не подвергающиеся разложению под воздействием микроорганизмов и, как правило, не попа дающие в компост при аэробном биотермическом компостирован» и последующей сепарации: металл, стекло, камни, пластмасса.

Агрохимические показатели определяют в компонентах первых двух групп, а влажность — в компонентах всех групп.

  1. Полигоны ПО и ТБО (организация, устройство, рекультивация)


























  1. Мусороперерабатывающие заводы. Технологии биокомпостирования


\Большое количество пищевых отходов в составе ТБО препятствует их ка­чественному сжиганию и затрудняет захоронение на полигонах. Оптимальный вариант — отделение пищеотходов на стадии сбора населением — требует не только изменения отношения жителей к этому, но и переделки строительных нормативов (ликвидации навальных мусоропроводов и т. п.) и перестройки системы вывоза ТБО. Если это все сделано, большую часть фракций можно повторно использовать (обеспечить рецикл). В промышленном масштабе это делается на МПЗ. В странах, где раздельный сбор ТБО не осуществляется (Россия, большая часть территории США и др.), на этих заводах производит­ся механическая сортировка мусора. Многие МПЗ, кроме бытового мусора, принимают для переработки нетоксичные, умеренно опасные и слаботок­сичные промышленные отходы.
Основной процесс на МПЗ — компостирование органических от­водов, прежде всего пищевых. Компостирование — биохимический процесс, предназначенный для преобразования органических твердых отходов в ста­бильный, подобный гумусу продукт, используемый для улучшения состава почвы. Компост — удобрение, получаемое в результате микробного разложения органических веществ (компост получается и при смешивании торфоивозно-зольно-фосфоритных смесей, но в данном случае рассматривается лишь способ получения компоста из отходов). Технологию образования компоста можно классифицировать по трем основным признакам: использованию кислорода, температуре и способу ведения процесса.

По использованию кислорода различают компостирование аэробное или аэробное (с подачей кислорода или без). Аэробное — более быстрое, чаще его ему отдают предпочтение. Оно протекает при более высоких температур— порядка 45—65 °С (термофильное компостирование) в отличие от низкотемпературного (мезофильного) компостирования — при 20—35 "С. По способу получения компоста различают процесс в штабелях, на открытом воздухе и в механических устройствах — биотермических барабанах (биоба­рабанах).

Для компостирования как биологического процесса важно выполнять известные из биоэкологии требования:

Последнее требует пояснения. Например, если процесс идет при опти­мальной температуре, подходящей для микробной популяции и аэрации, но в субстрате недостаточно азота, приготовление компоста замедляется или прекращается независимо от типа микроорганизмов. Наиболее распростра­нены при компостировании низшие формы бактерий — аэробные, анаэроб­ные различных видов (факультативные, облигатные бактерии и нитеобраз­ные грибы), реже — высшие формы бактерий (лучистые или актиномицеты). При наличии этих бактерий субстрат (пищевые отходы, бумага, древесина, навоз, отходы обработки зерна и др.) разрушается по следующей схеме: про­теин — пептиды — аминокислоты — аммиачные соединения — протоплазма бактерий + азот или аммиак. Это — для азотистых соединений. Для углеродис­тых соединений схема другая: углеводы — простые сахара — органические кислоты — протоплазма бактерий + углекислый газ. Для образования компос­та огромное значение имеет углеродно-азотный балланс (C/N), причем коли­чество необходимого углерода значительно превосходит количество азота: часть углерода теряется в виде СО2 и присутствует в клетках в большой кон­центрации. Оптимально соотношение C/N от 20 до 25 к единице. Несколько большее отношение допускается для бумаги, волокна, древесины, поскольку их углеродные соединения тяжелее перерабатываются бактериями. Соотно­шение C/N может быть определено расчетами по составу или эксперимен­тально. Для специфических ТПрО могут быть использованы данные исследо­ваний, приведенные, в частности, по отходам лесоводства, животноводства, упаковочным материалам и др. в [3, ч. II].

Изготовленный компост может быть обозначен термином «перегной» (отмершие и частично разложившиеся растительные и животные остатки, по Н. Реймерсу). При внесении в почву он улучшает ее состав: органические кислоты образуют комплексы с почвенным фосфором, более доступные ДДЯ высших растений; вносятся азотные соединения и микроорганизмы, разла­гающие нерастворимые почвенные органические соединения с выделением аммиака; аммиак окисляется в нитриты и нитраты. Все это справедливо для чистого компоста. Компост, загрязненный вредными веществами, мо*ет привести к потере почвой плодородных качеств.

Процесс получения компоста в биобарабане проходит три фазы. На пер­вой при температуре 20—35 °С интенсивно размножаются мезофильные мик­роорганизмы на базе углеродов, органических кислот и белков. Развитие этих бактерий способствует повышению температуры до 45—50 °С, создающей благоприятные условия для развития термофильных бактерий (вторая фаза). В результате их деятельности интенсифицируются процессы разло­жения органики и температура поднимается до 65—70 "С. Для полного за­вершения этих двух фаз необходимо от одного до двух месяцев. В заводских условиях в биобарабане компост находится несколько дней; вторая фаза завершается в штабелях, после выгрузки из биобарабана. Там же проходит третья стадия: окончание разложения нестойких органических соединений и переход термофильной микрофлоры в состояние спор (с частичным отмира­нием); размножение мезофильной флоры, воздействующей на более стойкие органические соединения. На третьей фазе температура постепенно падает.

Активизация деятельности микрофлоры в биобарабанах происходит за счет предварительного измельчения субстрата, аэрации массы (летом 0,2— 0,8 м3 на 1 кг, зимой — 0,2—0,3 м3), перемешивания компоста при вращении биобарабана, теплоизоляции стенок. Повышенная температура компоста в конце биобарабана губительно действует на болезнетворные организмы, личинки насекомых, яйца гельминтов.

Содержание органики в компосте снижается на 20—30% по сравнению с исходным субстратом, плотность увеличивается в 4—5 раз (с 200 кг/м3 до 800—1000 кг/м3). После изготовления компост проходит просеивание (для извлечения посторонних фракций) и измельчение, т. е. процесс компостиро­вания начинается с сортировки и ею заканчивается.

Еще совсем недавно МПЗ работали по простейшей схеме. Из поступаю­щих ТБО и ТПрО выделялся металл (магнитная сортировка), остальное после измельчения поступало на компостирование. Субстрат увлажнялся (при не­обходимости) до 45—60% влажности, из него отсортировывались цветные металлы, стекло, песок, камни и другие некомпостируемые материалы. Часть из них (остатки резины, пластиков, пленок и т. п.) смешивалась с такими же промышленными материалами и подвергалась пиролизу с получением газо­вого топлива и пирокарбона (углерода) или вывозилась на полигоны. По этой схеме работали не только МПЗ США (шт. Делавер, г. Нью-Йорк и др.), но и большинство МПЗ на территории бывшего СССР (см. табл. 10.3) [2, 6, 9].

Достоинства и недостатки подобных заводов хорошо прослеживаются на Примере двух МПЗ г. Санкт-Петербурга. На заводы поступает несортированный мусор (прием планируется увеличить к 2005 г. до 1 млн т), привозимый девяти- и 20-тонными мусоровозами со станций перегрузки. Мусор проходит радиологический и весовой контроль (прием платный по весу) и перегружа­ется сразу же из машины на ленточный конвейер (бункера, как на МПЗ, нет). Отобранный с конвейера магнитный металл сразу же прессуется и пакетиру­ется; немагнитный (с помощью недостаточно надежной высокочастотной электроустановки или вручную) складируется в емкость. Очистка смеси для компоста от стекла, пленки и пластика недостаточно совершенна, поэтому после биобарабанов нужна дополнительная очистка. И хотя компост по со­держанию вредных веществ, в том числе по соединениям тяжелых металлов, соответствует ТУ (данные 1996—1997 гг. Института токсикологии) и продук­ты растениеводства, выращенные на нем, имеют высокое качество, в компос­те встречаются мелкие стеклянные частицы. Это затрудняет реализацию ком­поста. Ввиду чрезвычайной загрязненности пленки заводы не всегда берут ее на переработку.

Общая масса балласта на заводе № 2, где нет пиролиза, около 40% (пока­затели близки к МСЗ). Вывоз его на полигон не вызывает возражений у эко­логов, но рентабельность.

Задача мусоропереработки может быть существенно упрощена, если удаст-, ея отделить пищеотходы на стадии сбора ТБО населением. Работа МПЗ в этом случае сводится к сортировке составляющих и передаче их на перера­ботку специализированным заводам. По таким схемам работают некоторые зарубежные заводы.


4. Мусоросжигающие заводы. Сжигание подготовленных и неподготовленных отходов. Применяемые топочные устройства.
Мусоросжигание наиболее широко распространено за рубежом. Для этоrо существует много причин, основная из них идеальность по санитарно-rиrиеническим требованиям, поэтому мусоросжиrательные заводы за рубежом располarают вблизи жилой застройки, что значительно снижает расходы на вывоз отходов из домовладении.

При сжиrании отходов можно получать тепло, электроэнерrию или то и дpyroe вместе, а также металл для вторичноrо использования. при сжиrании отходов в мусоросжиrательных установках существует опасность зarpязнения атмосферы. Процесс сжиrания сопровождается образованием дымовых rазов, содержащих большое число взвешенных частиц золы и недожоrа. В ряде случаев при полном сrорании твердых бытовых отбросов в топке помимо yrлекислоrо rаза и водяных паров образуются окислы серы и хлористый водород.

На практике не всеrда удается достичь полноrо сrорания отбросов по целому ряду причин, поэтому в дымовых rазах Moryт быть также мельчайшие не доrоревшие rорючие частицы мусора, окись yrлерода, cероводород, орrанические соединения. Поэтому огромное значение приобретает очистка дымовых rазов.

Основные стадии технолоrическоrо процесса термической обработки: приемка отходов; термическая обработка (сжиrание); очистка отходящих rазов; шлакозолоудаление и сепарация металлов.

Подлежащие сжиrанию отходы специализированным автотранспортом привозят на завод и разrpужают в приемный бункер 1, откуда rpейфером 2 подают в зarpузочный бункер 3 камерной печи 6. Печь оборудована ступенчато расположенными подвижными колосниками 4, под которые воздуходувкой 5 подается воздух, необходимый для процесс а rорения. Жидкие горючие отходы Moryт впрыскиваться в печь форсункой 7. Дымовые rазы отдают тепло в котле 8, очищаются в электрофильтре 10 и при помощи дымососа 11 выбрасываются в атмосферу через трубу 12. Шлак, перемещающийся с колосниковой решетки, охлаждается водой и направляется на складирование транспортирующим устройством 9. Тепло, выработанное в котле, может использоваться непосредственно в виде пара или расходоваться на производство электроэнерrии.

Сжиrание ТБО требует высокой степени очистки отходящих rазов, поскольку в них Moryт присутствовать опасные продукты разложения хлор и фторсодержащих полимерных и иных материалов, продукты окисления цветных металлов, диоксины и т.д.

Термические методы переработки и утилизации ТБО можно подразделить на три способа:

1. слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК);

2. слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах;

3. пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Слоевое сжигание ТБО в котлоагрегатах. При данном способе обезвреживания сжигаются все поступающие на завод отходы без какой-либо предварительной подготовки или обработки. Метод слоевого сжигания исходных отходов наиболее распространен и изучен. Однако при сжигании выделяется большое количество загрязняющих веществ, поэтому все современные мусоросжигательные заводы оборудованы высокоэффективными устройствами для улавливания твердых и газообразных загрязняющих веществ, стоимость их достигает 30% капитальных затрат на строительство МСЗ.












5. Обработка и утилизация опасных и токсичных ПО (полигоны токсичных ПО, концептуальная схема предприятия по переработке токсичных ПО)
Плазмохимическую технологию используют для переработки высокотоксичных жидких и газообразных отходов. При этом происходит не только обезвреживание опасных отходов, но и производство ценных товарных продуктов. Процесс осуществляется в плазмотроне за счет энергии электрической дуги при температуре выше 4000 °С. При такой температуре кислород и любые отходы расщепляются до электронов, ионов и радикалов. Степень разложения токсичных отходов достигает 99,9998 %, а в отдельных случаях 99,99995%.

Высокие затраты энергии и сложность проблем, связанных с плазмохимической технологией, предопределяют ее применение для ликвидации только тех отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.

Перспективно применение плазменного метода для переработки отходов в восстановительной среде с целью получения ценных товарных продуктов. В нашей стране, например, разработана технология пиролиза жидких хлорорганических отходов в низкотемпературной восстановительной плазме, позволяющая получать ацетилен, этилен, хлористый водород и продукты на их основе.



Рис. 3. Схема плазменного агрегата:

1 — плазмотрон; 2 — плазмо-химический реактор; 3 — закалочное устройство; 4— источник электропитания

Схема плазменного агрегата для переработки жидких хлорорганических отходов представлена на рис. 3. Плазмообразующий газ (водород, азотоводородная смесь и др.) нагревается электрической дугой в плазмотроне 1 до 4000-5000 °С. Образующаяся низкотемпературная плазма из сопла плазмотрона поступает в плазмохимический реактор 2, куда форсунками впрыскиваются хлорорганические отходы. При смешивании отходов с плазмой происходит их испарение, термическое разложение (пиролиз) с получением олефиновых углеводородов, хлористого водорода и технического углерода (сажи). Пиролизный газ подвергают скоростной закалке в закалочном устройстве 3, а затем охлаждают и очищают от сажи. Очищенный газ используется при синтезе хлорорганических продуктов. Процесс является замкнутым, безотходным и рентабельным. Себестоимость получаемых продуктов является сравнительно низкой за счет использования неутилизируемых отходов.

Представляет интерес использование плазменной технологии для утилизации фреонов, являющихся озоноразрушающими веществами и представляющих серьезную опасность для озонового слоя Земли.

Для плазмохимического разрушения фреонов целесообразно в качестве плазмообразующего газа использовать водород. В этом случае в результате взаимодействия плазмы с фреонами будут образовываться кислые газы HC1 и HF, а также хлор, фтор и диоксид углерода. Абсорбцию кислых газов необходимо проводить в скруббере с получением товарных продуктов — соляной и плавиковой кислот. Удаление галогенов может быть осуществлено с помощью щелочи.

Одним из наиболее опасных отходов, основным методом переработки которых служит сжигание, являются галогено-органические отходы. Фтористые и бромистые отходы менее распространены, но их обрабатывают тем же способом, что и хлорсодержащие материалы. Хлорированные органические материалы могут содержать водную фазу или определенное количество воды. Отходы с высоким содержанием хлора имеют низкую теплоту сгорания, так как хлор, аналогично брому и фтору, препятствует процессу горения.

Оптимальное проведение процесса сжигания зависит от соблюдения технологических параметров: температуры в огневом реакторе, удельной нагрузки, рабочего объема реактора, дисперсности распыления, аэродинамической структуры и степени турбулентности газового потока в реакторе и др.

Сжигание производят в печах различной конструкции, основным элементом которых является колосниковая решетка, на которой собственно и протекает процесс. Пространство внутри печи разделено на несколько зон, где последовательно протекают процессы, в результате которых происходит сжигание отходов.

Процесс сжигания состоит из пяти стадий, которые, как правило, протекают последовательно, но могут проходить и одновременно. Это — сушка, газификация, воспламенение, горение и дожигание.

При организации полигонов для захоронения отходов важное значение имеют:

• контроль за образованием, сбором и транспортировкой биогаза;

• контроль за образованием, сбором и удалением фильтрата.

В составе полигона следует предусматривать:

Завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов предназначен для сжигания и физико-химической переработки отходов с целью их обезвреживания или понижения токсичности (класса опасности), перевода их в нерастворимые формы обезвоживания и сокращения объема отходов, подлежащих захоронению.

Участок захоронения токсичных промышленных отходов представляет собой территорию, предназначенную для размещения специально оборудо-ванных карт(котлованов), в которые складируются токсичные твердые отходы различных классов опасности, а также вспомогательных зданий и сооружений.

В соответствии с современными требованиями захоронение отходов должно быть оборудовано следующими отдельными инженерными сооружениями:

Полигоны размещают в свободных от застройки, открытых, хорошо проветриваемых незатопляемых местах, на которых возможно выполнение необходимых инженерных работ. Вокруг полигона на расстоянии не менее 3000 м должна быть создана санитарно-защитная зона.

Полигон может располагаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов.

Место захоронения должно располагаться на незначительном удалении от главных транспортных магистралей и быть связано с ними дорогой хорошего качества.

Дефицит площади для захоронения отходов вблизи крупных городов можно уменьшить путем организации сети перегрузочных станций, где отходы должны сортироваться, измельчаться и накапливаться по видам. Это позволяет сократить их объем и использовать для захоронения более удаленные полигоны.

Полигоны размещаются на участках со слабо фильтрующими фунтами (глина, суглинок, сланцы и т. д.), имеющими коэффициент фильтрации не более 0,00001 см/с. Уровень фунтовых вод при их наибольшем подъеме должен составлять не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов (как правило, заглубленного на 7—15 м).

Главными конструктивными элементами участка захоронения отходов являются герметизирующая облицовка, защитный облицовочный слой, дренажный слой для фильтрата и верхнее покрытие. Для обеспечения герметичности применяют минеральные (глиняные) покрытия, полимерные пленочные материалы (например, полиэтилен высокого давления), покрытия из асфальтобетона, а также усиление почвы бентонитом.

Захоронение должно быть оборудовано надежной системой сбора и удаления фильтрата. Для обеспечения хорошего дренажа на все основание хранилища поверх герметизирующего покрытия укладывают высокопористый слой какого-либо материала, например щебня.

Приему на полигон не подлежат следующие виды отходов:

Жидкие негорючие отходы, поступающих на полигон, перед захоронением следует обезвоживать и при технической возможности обезвреживать (понижение валентности некоторых металлов, перевод в нерастворимые соединения).

Жидкие, твердые и пастообразные горючие отходы, поступающие на полигон, следует сжигать в печах по возможности с утилизацией физического тепла продуктов сгорания, с последующей очисткой отходящих газов от вторичных вредных веществ.

Твердые и пастообразные негорючие отходы, содержащие растворимые вещества 1 класса опасности, как правило, при технической возможности перед захоронением подлежат частичному обезвреживанию, заключающемуся в переводе токсичных веществ в нерастворимые соединения. Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании непосредственное захоронение твердых и пастообразных негорючих отходов, содержащих растворимые вещества 1 класса опасности, в герметичных металлических контейнерах.

В цехе физико-химического обезвреживания твердых и жидких негорючих отходов следует предусматривать:

а) установку по обезвреживанию твердых циансодержащих отходов, включающую системы:

б) установку по обезвреживанию отходов гальванических производств, включающую:

в)установку обезвреживания мышьяксодержащих отходов, включающую:



7. Рециклизация ценных компонентов из ТБО. Основные методы извлечения ценных компонентов из ТБО. Простейшая схема извлечения, применяемая на мусороперерабатывающих заводах.
7. Измельчение отходов. Дробилки, мельницы
В зависимости от размера кусков исходноrо материала и конечноrо продукта измельчение условно делят на несколько классов. Под степенью i дробления и измельчения понимают отношение размеров наибольших кусков исходных твердых отходов и конечных продуктов дробления, измельчения.

Дробление и измельчение Moryт быть сухим и мокрым. Для дробления и измельчения твердых отходов на минеральной основе применяют машины, в которых используются способы измельчения, ocнованные на раздавливании, раскалывании, разламывании, истирании и ударе.

Измельчение твердых отходов на орrанической основе осуществляют в машинах, принцип работы которых основан на распиливании, резании и ударе. Дробление и измельчение осуществляют с помощью машин, называемых дробилками и мельницами. Классификация основoro оборудования для измельчения твердых продуктов следующая:

измельчители раскалывающеrо и разламывающеrо действия щековые,

конусные, зубовалковые и дрyrие дробилки;

измельчители раздавливающеrо действия rладковалковые дробилки,

роликокольцевые, вертикальные, rоризонтальные и дрyrие мельницы;

измельчители истирающераздавливающеrо действия

гнерковые измельчители, беrуны, катковотарельчатые, шарокольцевые, бисерные и дрyrие мельницы;

измельчители ударноrо действия молотковые измельчители, бильные, шахтные мельницы, дезинтеrpаторы и дисмебраторы, центробежные, барабанные, rазоструйные мельницы;

ударноистирающие и коллоидные измельчители вибрационные, планетарные, виброкавитационные и прочие мельницы;

реактроны;

прочие измельчители (пуансоны, пилы и т.д.).

Для дробления применяют щековые, конусные, валковые дробилки, работающие по принципу раздавливания, и ударные дробилки (молотковые, роторные, дезинтеrpаторы) (рис. 3.1).



Щековые дробилки периодически раздавливают материал между Meталлической неподвижной и качающейся поверхностью (щеками). Неподвижная щека устанавливается вертикально, подвижная под yrлом К ней. Такой тип дробилок применяется для крупноrо, реже среднеrо дробления. их производительность достиrает 1000 т/ч при размере пасти (зarpузочноrо отверстия) 1500х2100 мм.

Конусные дробилки используют на стадиях крупноrо, среднеrо и мелKoro дробления. Дробящие поверхности их выполнены в виде двух yceченных конусов, меньший из которых расширяющейся верхней частью входит в сужающуюся верхнюю часть большоrо конуса и эксцентрично движется (но не вращается) в последнем. Максимальный размер зarpузочных отверстий конусной дробилки 2000 мм.

Конусные дробилки по высоте (7...1О м) значительно превышают щековые (3...5 м) и требуют более высокoro здания. их конструкция сложнее. Однако они более производительны (до 4500 т/ч руды), менее энерrоемки, хорошо приспособлены к дроблению плитняка, который через прямоyrольное сечение рабочеrо пространства щековой дробилки может проскочить без разрушения.

Валковые дробилки применяют для среднеrо и мелкоrо дробления. В них материал раздавливают между двумя вращающимися навстречу дpyr дpyry rладкими, рифлеными или зубчатыми цилиндрическими валками с зазором между ними от 1 до 100 мм. Скорость вращения валков варьирует от 0,5 М/С в тихоходных конструкциях до 4...6 м/с, в быстроходных при диаметре валков до 1500 мм и производительности до 250 т/ч. Валки предпочтительнее при дроблении хрупких пород, так как дают минимальное переизмельчение материала. их используют для дробления arломерата, кокса, марrанцевых руд.

Основными параметрами, характеризующими работу валковых дpoбилок, являются yrол захвата а, частота вращения валков, их производительность и потребляемая ими мощность.

Размер поступающих на измельчение частиц должен быть в 20...25 раз меньше диаметра rладких валков и в 10.. .12 раз меньше диаметра рифленых валков; для дробилок с зубчатыми валками отношение D/d H == 2.. .5.

Ударные дробилки молоткового типа разрушают отходы ударами молотков, находящихся на валу вращающеrося со скоростью 800...1000 мин барабана. Молотки закреплены шарнирно и при ударе по куску отклоняются. Молотковые дробилки применяют для крупноrо дробления хрупких и пластичных материалов (известняк, мерrель, rипсовый камень, сухая rлина, yrоль, arломерат и др.).

Шахтная мельница (рис. 3.2) представляет собой молотковую дробилку, материал из которой эвакуируется восходящим потоком воздуха. Kopпус мельницы монтируется на отдельном фундаменте и соединен с двиrателем упрyrой муфтой. Ротор вращения в опорноупорных подшипниках. На роторе шарнирно закреплены билодержатели и билы. Изнутри к корпусу крепятся съемные бронеплиты. Со стороны зarpузки В корпусе предусмотрены закрывающиеся люки для ревизии бил и билодержателей. К достоинству конструкции следует отнести возможность доизмельчения недостаточно измельченных частиц, которые пневматически возвращаются в корпус мельницы. Основная сложность при эксплуатации дробилок и шахтных мельниц связана с необходимостью периодической замены изнашиваемых элементов.

В ряде случаев практикуют жесткое закрепление молотков, что обеспечивает вложение кинетической энерrии Bcero ротора в дробление MaTeриала. Дробилки такoro типа называют роторными. Примером универсальной дробилки для промышленных отходов и бытовоrо мусора является роторная дробилка типа РО (рис. 3.3). Дробилка предназначена для измельчения отходов древесины, пластмасс, обрезков листовоrо алюминия и дрyrих металлов, затвердевших лаков и красок, упаковочной тары, резины, обрезков кабелей и т.д.

Для получения мелкой крошки, например в процессе переработки отходов пластмасс, часто используют роторноножевые измельчители (рис. 3.4). В них измельчение происходит в узком зазоре между неподвижными ножами, закрепленными внутри статора, и ножами, установленными на вращающемся роторе. Этот метод приrоден для получения крошки диаметром частиц до 2 мм, при этом размер крошки реrулируется сменными решетками с различными диаметрами отверстий. В большинстве дробилок такoro типа подвижные ножи смонтированы на rоризонтальном роторе, и число их может меняться.

Молотковые дробилки с rоризонтальной осью предназначены для измельчения широкоrо спектра отходов, включая пластмассы, жестяные банки и т.п. Отходы измельчаются в зазорах между молотками и решетками. Производительность дробилки 1 о. . .15 т/ч.

Помимо дробления с помощью механических средств нашли применение специальные способы, основанные на различных физических явлениях, в частности разрушение материалов с помощью электроrидравличеcKoro эффекта, сжатой средой, декриптацией и др.

Электрогидравлический эффект основан на использовании высоковольтноrо разряда в жидкости. Значительная тепловая мощность, Bыдeляемая при разряде, приводит к нагреву вещества до десятков тысяч rpaдyсов, ero испарению и ионизации. Продукты разряда ведут себя подобно raзообразным продуктам взрыва. Это приводит к появлению сверхвысоких rидравлических ударных волн, кавитации, ультразвуковоrо излучения, peзонансных эффектов, разрушающих материал. В качестве источника электрическоrо разряда служат reHepaTopbl импульсов тока с емкостными Haкопителями энерrии. В настоящее время электроrидравлический эффект применяют в Meталлообработке (формование трубчатых и полых изделий, деталей из Maлопластичных материалов), горном деле (бурение, дробление и измельчение), сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в процессах химической технолоrии, в алмазодобывающей и дрyrих отраслях промышленности.

Разрушение сжатой средой (взрывом) состоит в создании избыточноro давления в кусках дробимоrо материала, последующей их выдержке под ним и ero резком сбросе. Взрывной способ используют для разрушения Taких материалов, как yrоль, асбест, руда, дерево.

При высоком давлении rазообразная среда (пар, воздух) проникает в поры и трещины куска, уже на этой стадии разупрочняя материал за счет адсорбционных процессов в порах, трещинах, плоскостях срастания минералов и образования микротрещин в более слабых участках. При последующем резком сбросе давления rаз, расширяясь, разрушает материал.

В используемых для дробления сжатой средой установках исходный материал зarpужают в камеру, связанную трубопроводом, имеющим клапан, со второй камерой, которую вакуумируют. В первой камере поднимают давление, затем сбрасывают ero и одновременно открывают быстродействующий клапан. Разрушаемый материал вследствие разницы давлений в первой и второй камерах разrоняется по трубопроводу и на выходетиз него в вакуумКамерy ударяется в отбойную плиту, увеличивая степень дробления, достиrающую за один цикл 1,5.. .3,0. Более высокая дисперсность в процесс е измельчения может быть дocтиrнута при использовании измельчителей (мельниц) дрyrих конструкций, которые основаны на ударном, ударнорежущем или ударноимпульсном действии.

Для измельчения применяют мельницы (барабанные, вибрационные, струйные) и беrуны. Более распространены барабанные конструкции. В барабанных мельницах измельчение происходит при rоризонтальном вращении барабана, внутрь котoporo зarpужают материал и мелющие тела обычно стальные шары, короткие цилиндры или стержни. Внутреннюю поверхность барабана футеруют стальными или чyrунными износоустойчивыми плитами. При вращении барабана мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и падают, разбивая куски материалов. Для хорошей работы мельницы необходимо правильно выбрать частоту вращения. При слишком большой (критической) скорости вращения дробящие тела центробежной силой прижимаются к стенкам барабана и вращаются вместе с ним, не измельчая полезные ископаемые. При недостаточном числе оборотов мелющие тела перекатывается в нижней части барабана при незначительном эффекте измельчения. Оптимальная скорость составляет 75...80% критической.

Известны классификации барабанных мельниц по нескольким признакам. В зависимости от вида измельчающей нагрузки их подразделяют на стержневые, шаровые, 2алечные и самоизмельчения. Стержневые мельницы используют на стадии rpубоrо, а шаровые тонкого измельчения. В rалечных мельницах дробящим телом является кремниевая rалька. Она применяется тоrда, коrда недопустимо даже Heбольшое зarpязнение измельчаемоrо материала железом от истираемых шаров или стержней. В мельницах самоизмельчения специальные мелющие зarpузки отсутствуют, а материал разрушается при падении и перекатывании ero кусков. Крупность материала, образующеrося при самоизмельчении, весьма неоднородна, и мельница должна работать в замкнутом цикле.

По форме барабана мельницы делятся на конические и цuлиндрические. Цилиндрические шаровые мельницы длиной, в 3...6 раз превышающей диаметр, называют трубными. Последние могут быть одно, двух И мноrокамерными. Увеличение числа камер повышает равномерность и степень измельчения материала. Первая, со стороны зarpузки, камера заполняется наиболее крупными шарами, следующие все более мелкими. В зависимости от среды, в которой проводят измельчение, различают барабанные мельницы сухого и мокрого помола. При мокром помоле измельчение проводят в жидкой среде (обычно водной), что предупреждает arpеrацию тонких частиц, пыление материала и обеспечивает более равномерный rpанулометрический состав готового продукта. Смесь твердых частиц с водой называют пульпой, rycToтy которой характеризуют отношением масс жидкоrо и твердоrо (ж:т) обычно равным 0,40...0,75 или Maccoвым процентом твердоrо. Воду в мельницу подают через полую цапфу на одном из торцов барабана, а на противоположном конце через цапфу сливают пульпу. При сухом измельчении материал из мельницы разrpужают по ее периферии через решетку. Желаемая степень измельчения в обоих случаях достиrается реrулированием производительности мельницы и массой мелющей зarpузки.

По схеме измельчения материала мельницы разделяют на работающие в открытом и замкнутом циклах. В последнем случае производится классификация измельчаемоrо материала по крупности, и недоизмельченная ero часть возвращается в мельницу. Замкнутый цикл обеспечивает большие степень и равномерность помола материала, но снижает производительность оборудования.

Современные барабанные мельницы отличаются крупными rабаритами и высокой единичной мощностью. Диаметр и длина барабанов стержневых мельниц достиrают 4хll м, шаровых трубных 4,5х16 м, шаровые мельницы при сухом измельчении и воздушной классификации материала имеют диаметр до 8,5 м. Производительность стержневоrо arperaTa в открытом цикле до 9 тыс.т В сутки. Скорость вращения мельницы большоrо диаметра не превышает 12 мин. Мелющая зarpузка равна 40...50% объема аппарата и представляет собой стержни и шары диаметром соответственно 75...100 и 30...120 мм.

К достоинствам барабанных конструкций относятся высокие степень и леrкость реrулирования помола, однородность rотовой продукции, простота и надежность. их недостатки большие расходы энерrии и rабариты, металлоемкость, значительный уРОвень шума во время работы. Вибрационные и струйные мельницы предназначены для сверхтонкоro помола материалов (до нескольких микрон и менее). Принцип действия вибромельницы заключается в том, что материал и мелющие тела зarpужают в барабан, которому сообщают колебательныетдвижения с ускорением, значительно превосходящим ускорение силы тяжести. Это ускорение передается мелющим телам, что значительно интенсифицирует разрушение материала. Частота колебаний составляет 25...50 минl, их амплитуда равна 2...4 мм.

Принцип действия струйных мельниц, состоит в самоизмельчении частиц материала, двиrающеrося с большой скоростью (до нескольких coтен метров в секунду) в воздушном потоке по пересекающимся или встречным направлениям. их используют в тех случаях, коrда недопустимо зarpязнение конечноrо продукта металлическими примесями. Наиболее распространены противоточные струйные мельницы. В них сжатый воздух или переrpетый пар поступает по трубопроводу в эжектор, захватывает материал, разrоняет ero в трубе и с большой скоростью вдувает в камеру навстречу дpyroMY потоку. Измельченный материал передается в сепаратор, из котoporo мелкая фракция уносится в осадительные устройства и используется, а крупная возвращается на домол. Производительность струйной противоточной мельницы достиrает 300 кr/ч.
  1   2   3


Глава 5
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации