Классификация отходов и их состав

Под отходами, по Н.Ф. Реймерсу, понимают, в об­щем случае, непригодные для производства данной продукции виды сырья, неупотребимые остатки или вещества и энергия. Ниже рассматриваются лишь твер­дые отходы, которые подразделяются на промышлен­ные (ТПрО) и бытовые (ТБО).

Промышленные отходы (или отходы производ­ства) — это остатки сырья, материалов, полуфабри­катов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично потребительские свойства. С некоторой долей условности к ТПрО можно отнести и отходы потребления — изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.

Бытовые (коммунальные) отходы — твердые веще­ства, не утилизируемые в быту, образующиеся в ре­зультате амортизации предметов быта и самой жизни людей. В последнее время к ТБО относят и твердую составляющую коммунально-бытовых сточных вод — их осадок.

Свойства отходов

1 - Важнейшей характеристикой отходов является плот­ность р. Низкая первоначальная плотность ограничи­вает возможности транспортировки твердых отходов и

 

 

Вид отходов	Масса,	Состав отходов, в %
зопз	С		О.	S
Бумага, картон	35,6	2,74	20,7	2,781	19,193	0,0547	0,1 Збв
Пищевые отходы	23.7	2,17	4,13	0,574	2,73	0,0248	0,2772
Дерево	2,5	0,09	1,43	0,178	1,26	0,0033	0,0089
Метапл	8,2	10,13	0,5	0,067	0,481	0,0011	0,0056
Текстиль	2,3	0,08	1,1	и:ъ2	0 995	0,0048	0,0523
Кожа, ре­зина, кости	1,5	0,24	1,23	0,17	0,39	0,0062	0,0205
Пластмас­са	1,1	0 17	0,9	0,125	0,285	0,0045	0,015
Стекло	8,3	11.21	0,06	0,008	0,041	-	0,0034
Прочее	17,2	2.16	5,61	0.747	4.1 SB	-	0,0825
Итого:		23,99	35,66	4.802	29.543	0,1372	0,9022

во многом определяет стоимость сбора и перевозки. Для ТБО в справочниках даются ориентировочные значе­ния плотности от 150 кг/м³ (театры, кинотеатры), 170 кг/м³ (гостиницы) до 200—300 кг/м³ (жилые дома; пос­ледняя величина — с большим количеством пищеотхо-дов) и даже 500 кг/м³ (рынки). Среднегодовые значе­ния ТБО для городов — 190...230 кг/м³.

2 - Именно связность приводит к налипанию ТВО на наклонные решетки даже при больших углах наклона и большом шаге между стержнями. Эта же связность способствует {вместе с силами гравитации) самоуплот­нению ТБО в состоянии покоя.

Из остальных параметров, характеризующих ТБО, при теплотехнических расчетах для различных спосо­бов утилизации используется величина удельной теп­лоемкости. Для компоста эта величина находится по формуле:

вода — 4 190; дерево, картон, бумага — 2 000...2 500; камни — 800...1 000; железо — 400; алюминий — 860. При известных процентных массовых долях т, компо­нентов, общая теплоемкость легко рассчитывается

Токсичность и классы опасности

Под токсичностью по Н.Ф. Реймерсу понимается ядовитость, способность некоторых химических эле­ментов, соединений и биогенных веществ оказывать вредное действие на человека, животных, растений, грибов, микроорганизмов). Токсичность отходов опре­делить значительно сложнее, чем воздуха или воды, поскольку отходы действуют на организмы, как пра­вило, опосредовано — через почву. Основной параметр, определяющий вредность того или иного химического вещества в почве — предельно допустимая концентра­ция его в почве — ПДК_П.

ПДК вредных веществ в почве

Вещество	ПДК	Лимитирующий признак
Бенэ(а)пирен	0,02	Общесанитарный
Ванадий		ОбщесанитарныСт
Свинец		Обще са ч и тар н ы й
Хром шестиваленткый	0.6	Общесанитарный
Кобальт		Общесанитарный
Кадмий		Общесанитарный
Ртуть	2,1	Оито а ккум упя цион н ый
Мышьяк		Фито а кку м ул я ц ион н ы й
Карбофос		Фито а к кумуля ц ио н н ы й
Хлорофос	0.3	Фито а ккумул я цио н ны й
Метафос	0,008	Фитоаккумуляционный
Бензин	0,1	Воздушно-миграционный

Отнесение отходов к классу опасности осуществля­ется экспериментальным или расчетным методами. Экспериментальный метод используется для отнесения отходов к V классу или при невозможности точного определения качественного и количественного состава отходов любого {из предполагаемых) классов опаснос­ти. Он основан на битестировании водной вытяжки от­ходов.

Классы опасности отходов

N9 п/п	Степень вред­ного воздейст­вия опасных отходов нэ ОС	Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для ОС	Класс опасности отхода для ОС
	ОЧЕНЬ ВЫ­СОКАЯ	Экологическая система н ео бр ати м о н арушен а. Период восстановления отсутствует	I КЛАСС ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫЕ
	ВЫСОКАЯ	Экологическая система сильно нарушена. Пе­риод восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия	II КЛАСС ВЫСОКООПАСНЫЕ
	СРЕДНЯЯ	Экологическая система нарушена. Период вос­становления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника	III КЛАСС УМЕРЕННО ОПАСНЫЕ
	НИЗКАЯ	Экологическая система нарушена. Период вос­становления не менее трех лет	IV КЛАСС МАЛООПАСНЫЕ
	ОЧЕНЬ НИЗКАЯ	Экологическая система практически не наруше­на	V КЛАСС ПРАКТИЧЕСКИ НЕОПАСНЫЕ

 

 

Сжигание отходов

Термические методы обезвреживания твердых отхо­дов, в свою очередь, условно можно разделить на две группы: термодеструкцию (пиролиз) отходов с получе­нием твердых, жидких и газообразных продуктов и огневой метод (сжигание), приводящий к образованию газообразных продуктов и золы.

Сжигание

1 - При слоевом сжигании в топке мусоросжигатель­ного котла в первой зоне (слое) происходит выход лету­чих продуктов, по мере увеличения температуры про­исходит газификация отходов и далее идет слой горя­щего кокса. Сжигание должно проходить при температуре 800—1000 °С.

Сжигание исходных отходов хотя и является про­стым и универсальным методом утилизации отходов, но имеет массу недостатков, главный из которых, как уже отмечалось, большой остаток шлака, высокий уро­вень образования диоксинов и кислых газов, которые выделяются на стадии газификации и ведут к загряз­нению атмосферы из-за большой влажности при боль­шой доле (выше 40%) пищевых отходов. По этим при­чинам на практике температура в топке не превышает 550 °С.

2. Более современный способ сжигания — это сжига­ние в псевдоожижешюм слое. Принцип работы реакто­ров с псевдоожиженым слоем состоит в подаче горю­чих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размерами частиц 1—5 мм), поддерживаемого колос­никовой решеткой. Поступившие в реактор отходы интенсивно перемешиваются с инер­тным слоем, при этом существенно интенсифицирует­ся теплообмен. Температура в реакторе колеблется от 800 до 990 °С в зависимости от материала инертного слоя.

К основным достоинствам способа относятся: интен­сивное перемешивание твердой фазы, приводящее прак­тически к полному выравниванию температур, неболь­шое гидравлическое сопротивление слоя; отсутствие движущихся и вращающихся частей; возможность ав­томатизации процесса обезвреживания.

Пиролиз — термохимический процесс, в котором про­исходит разложение органической части отходов и по­лучение полезных продуктов под действием высокой температуры в специальных реакторах. Существуют сле­дующие разновидности метода: окислительный пиролиз с последующим сжиганием пиролизных газов и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз — это процесс термическо­го разложения отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топ­лива. Газообразные продукты разложения отходов сме­шиваются с продуктами сгорапия топлива или части отходов, поэтому на выходе из реактора они имеют низ­кую теплоту сгорания, но повышенную температуру. Затем смесь газов сжигают в обычных топочных устройствах. В процессе окислительного пиролиза образуется твер­дый углеродистый остаток (кокс), который в дальней­шем можно использовать в качестве твердого топлива или в других целях. Обычно окислитель­ный пиролиз проводят при 600—900 °С (температура нагрева отходов). При сжигании газов пиролиза дымо­вые газы меньше загрязнены летучей золой и сажей, чем при прямом сжигании отходов, что позволяет уп­ростить систему очистки. При пиролизе, например, ше­стивалентный токсичный хром превращается в неток­сичный трехвалентный.

Сухой пиролиз — это метод термической переработ­ки отходов, обеспечивающий их высокоэффективное обеззараживание использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию мало­отходных технологий. Под сухим пиролизом понима­ют процесс термического разложения отходов, твердо­го или жидкого топлива без доступа кислорода. В ре­зультате сухого пиролиза отходов образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие про­дукты (деготь, нерастворимые масла, органические со­единения) и твердый углеродистый остаток (пирокарбэн).

Пиролиз позволяет ликвидировать твердые и пасто­образные отходы без их предварительной подготовки. Очень важно и то, что этот метод позволяет ликвиди­ровать отходы с повышенной влажностью, отходы «не­удобные» для сжигания.

Но и для этих производств существует диоксиновая опасность. В России систематические определения зара­женности диоксинами не проводились.

Диоксиновая опасность заставила Правительство РФ в 1995 г. принять специальную целевую программу «Защита окружающей природной среды от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов», в которой предус­матриваются не только мероприятия по контрольно­му мониторингу, Если все же МСЗ работает на несортированном мусоре (результат сбора навальных отходов из мусоропроводов), то необ­ходимо:

1. Обеспечивать горение при температуре не ниже 920 °С с небольшим коэффициентом избытка воз­духа (до 1,6). Иметь систему регулирования этих параметров.

2. Тщательно перемешивать ТБО в камере сгорания и сохранять их в основной зоне горения с наи­большей температурой, как минимум, несколь­ко секунд.

3. Исключить вынос и неконтролируемое использо­вание шлака и золы после жигания. Их склади­ровать с наибольшими предосторожностями.

4. Обеспечить максимально возможную очистку продуктов сгорания от газообразных органических веществ.

Диоксиновая опасность остается основным препят­ствием для сжигания отходов. В последнее время к этому добавились экономические препятствия и международ­ные соглашения по уменьшению парниковых (трех и более атомных) газов.