Реферат: Твердые бытовые отходы (ТБО), их складирование, сепарация и сортировка по группам

Исследование свойств ТБО связано со значительными трудностями в виду большого числа составляющих компонентов. Это число меняется в зависимости от климатических условий, времени года, особенностей местности и т.п.. Так по данным М.И. Мягкова, Г.М.Алексеева (1) плотность ТБО колеблется от 0,06 до 0,45 т/м³ . При этом морфологический состав ТБО значительно меняется и по годам. Это связано разумеется с социально-экономическим положением населения и т.п. В осенне-зимний период содержание пищевых отходов превышает среднюю величину. Физико-химические характеристики ТБО двух крупнейших городов бывшего Советского Союза по данным работы (1), основанными на материалах 1967-1977 г.г. приводятся в таблицах 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1

Однако данные, приведенные в таблице 4.1 в какой-то мере следует считать устаревшими по ряду причин. За последние годы с 1988 по 1996 год произошли существенные изменения в социально-экономической жизни населения РФ. Появилось много товаров иностранного производства в соответствующей упаковке. Поэтому для более современной оценки свойств ТБО приводим состав ТБО г. Владимира, одного из средних городов РФ (2). Данные получены в 1995 году институтом Рудологии (Франция, г. Леваль) и Исследовательским институтом по окружающей среде IMOTEP (См. таблицу 4.3).

Таблица 4.2 (Из работы (1))

Таблица 4.3 (Данные Института Рудологии г.Леваль)

Возможно вы искали - Реферат: Экологические проблемы мирового океана

Итого, компоненты ТБО, которые должны быть направлены для биохимического разложения по данным 1966-1977г.г. составляет 77,6%. Для г. Владимира по данным 1995г. эти компоненты ТБО составляют 67%, т.е. значительно больше половины от веса всех ТБО.

Следует отметить очень важный фактор, о котором мы упоминали в главах, посвященных ТПО, хотя там эта часть ТПО составляет сравнительно небольшую часть ТПО от общего количества ТПО. ТБО представляет определенную опасность для здоровья всех граждан и для окружающей природной среды. ТБО также как и некоторая часть ТПО является весьма благоприятной средой для развития патогенной микрофлоры (брюшной тиф, дизентерия, туберкулез и т.д.) и даже средой для развития всей паразитической микрофауны и макрофауны. По данным работы (1) коли титр ТБО ~0,000004; титр протея несколько другого порядка менее 0,004. В ТБО, да и в некоторой части ТПО содержащей природные полимерные материалы и хранившиеся на несанкционированных открытых свалках часто обнаруживается гельминтофауна (яйца глистов). При плюсовой температуре, начиная с апреля в ТБО и в некоторой части ТПО в огромном количестве начинают размножаться переносчики инфекционных заболеваний (патогенной микрофлоры) и гельминтофауны, мухи и грызуны всех видов. Переносу этих страшных инфекционных заболеваний способствуют и размножившиеся в большом количестве крупные птицы в первую очередь вороны. ТБО, содержащие до 40-50% пищевых отходов при положительных температурах (начиная с апреля) в нашей средней полосе РФ начинают разлагаться, выделяя неприятный запах. В условиях достаточной аэрации начинается аэробное разложение таких ТБО, содержащих пищевые отходы, т.е. развитие и размножение аэробных бактерий. Это проявляется в постепенном разогревании слоев ТБО. Такое свойство ТБО используется для приготовления биомассы (компоста), прекрасного природного органического удобрения.

При сильной увлажненности и недостатке воздуха начинается процесс анаэробного разложения ТБО за счет развития анаэробных бактерий. Подробно, в деталях эти процессы и приемы экологической биотехнологии мы рассмотрим в отдельных последующих главах.

Несанкционированное, стихийное складирование ТБО без учета требований и приемов экологической биотехнологии вызывает выделение вредных химических (сероводород, индол, скатол и т.п.) и биохимических компонентов. Распространяющиеся растворы, содержащие вредные химические и биохимические препараты загрязняют почвенный слой, попадают в грунтовые воды, а затем в открытые водоемы. Особенно все эти несанкционированные свалки ТБО, содержащие пищевые отходы опасны в жаркое сухое время года при t>+25°C, когда очень усиливается развитие всех видов микро- и макрофлоры, микро- и макрофауны и естественно идет интенсивно ферментация всех пищевых отходов и отходов природных полимерных материалов. При такой температуре t>+25°С сухой погоде создаются условия для интенсивного развития и распространения опаснейших инфекционных заболеваний холеры и чумы. Вот почему и опасны стихийные свалки ТБО не только для природной среды, но и для человека.

Как же наиболее правильно, безопасно и рационально использовать ТБО. ТБО перед их переработкой необходимо обязательно подвергнуть сепарации по группам, если таковая имеет смысл исходя из технико-экономических соображений. Затем каждую группу исходя из ее физико-химических свойств подвергнуть переработке. Если сепарация ТБО по группам, исходя из технико-экономических расчетов, нецелесообразна (например для мелких населенных пунктов, небольших поселков и городов), то такие ТБО необходимо подвергнуть переработке при очень высоких температурах +1200-1400°С в течение 4-7 часов для того, чтобы обезопасить природную среду и человека от образования галоидированных ДО и ДПВ и полностью, и гарантированно уничтожить их. Кроме того, такие температуры гарантируют уничтожение споровых форм опаснейших инфекционных заболеваний. Для безопасной переработке ТБО не подвергнутых сепарации, мы предлагаем самый надежный способ - переработку ТБО в аппарате системы Пурвокс или в электротермическом реакторе (См. главу 1).

Похожий материал - Доклад: Экологический менеджмент промышленных предприятий

Итак, рассмотрим вопросы складирования и сепарации ТБО.

4.2. Основы складирования и сепарации ТБО. Технологические схемы ее проведения

Учитывая высокую химическую и санитарно-эпидемиологическую опасность неорганизованного складирования и хранения ТБО, перед выбором площадки для такого складирования необходимо тщательно рассмотреть ряд вопросов: особенности местности, рельеф местности, особенности геологического строения земных слоев предполагаемого места складирования и хранения ТБО, преобладающую розу ветров, особенности окружающего природного ландшафта. Только тщательный анализ всех этих факторов биогеоценоза, приведенный компетентными профессиональными специалистами и только после тщательной экологической экспертизы, выполненной независимыми экспертами-профессионалами можно останавливаться на выборе определенного участка для складирования, хранения и переработки ТБО. Каковы же основные требования к полигону ТБО?

1. Полигон для складирования и хранения ТБО ни в коем случае не должен заливаться паводковыми водами, т.е. он должен располагаться на определенной высоте по расположению к близлежащим водоемам. Это крайне необходимо из-за санитарно-эпидемиологических требований.
2. Полигон должен быть окружен солидными лесными массивами и направление преобладающей розы ветров должно быть таким, чтобы воздух с поверхности полигона не мог попасть на близлежащие населенные пункты.
3. Складирование и хранение ТБО должно производиться на подготовленное водонепроницаемое основание так, чтобы в процессе многолетней работы грунт был плотным (желательно толстый слой глины не менее 5 м.), не было бы вероятностей образования оползней, просачивания водных растворов с продуктами разложения.
4. ТБО должны складироваться и распределяться по участку сравнительно тонким слоем и этот слой должен быть уплотнен так, чтобы не было разноса мелких и легких частиц.
5. Недопустимо попадание грунтовых вод на основание полигона ДПО.
6. Высота слоя закладки ТБО не должна превышать 2 м. Уплотненные ТБО должны покрываться промежуточным слоем, который бы препятствовал уносу ветром мелких и легких фракций ТБО, а также препятствовал бы выходу на свободную поверхность развивающихся насекомых и в первую очередь мух.
7. ТБО должны складироваться, храниться и перемещаться на заранее спланированные участки (карты) по мере сепарации их и переработки.

Каковы основные требования с целью обеспечения санитарно-эпидемиологических норм при эксплуатации полигонов ТБО?

1. Засыпка ТБО (с учетом расположения карт) и наличие запаса материала для покрывающего слоя.
2. Недопущение сжигания ТБО на территории полигона.
3. Орошение карт с хранимыми ТБО в периоды пониженной пожароопасности в засушливый летний период.
4. Не допускается совместное складирование и хранение ТБО с даже единичными трупами животных, а также токсичных, взрывоопасных промышленных отходов. За правильной эксплуатацией полигонов ТБО осуществляется постоянный контроль соответствующими санитарными эпидемиологическими центрами и комитетами по охране природы.

Итак, по мнению ведущих российских и зарубежных специалистов наиболее современным экологическим и экономическим требованиям соответствует комплексная технология (1) переработки ТБО, соединяющая воедино комбинацию процесса сепарации и сортировки ТБО, процессов экологической биотехнологии, высокотемпературной переработки определенной фракции ТБО (при t +1200- 1400°С в течении 4-7 часов и захоронение не утилизируемой и экологически безопасной фракции ТБО).

При поступлении каждой порции ТБО необходимо производить тщательный осмотр поступивших ТБО, производить дозиметрический контроль каждой порции ТБО. Далее допускается выгрузка порции ТБО на заранее спланированный участок ( карту ). Порция ТБО подвергается перед переработкой сепарации по группам и сортировке. Сепарация и сортировка ТБО может производиться различными технологическими способами.

Очень интересно - Доклад: Охраняемые природные комплексы

Например, поступающая порция ТБО подается на ленточный транспортер-питатель по которому движется порция ТБО и далее, по мере движения ленты металлические частицы улавливаются электромагнитными сепараторами

После улавливания металлических частиц ТБО поступают на операцию дробления. Дробилки, применяемые для дробления ТБО могут быть различного типа. Например дробилки типа " Мультиротор" (Франция) (2). Для дробления ТБО необходимо учитывать тот фактор, что после отделения металла (точнее черного металла) в ТБО могут находиться камни, в лучшем случае кирпичи, в худшем булыжники, кости, стекло, различные виды пластических масс. Поэтому необходимо, чтобы элементы дробления дробилки (любого типа) выдерживали такую кратковременную экстремальную нагрузку. Двигатель с приводом дробилки также должен иметь достаточный предел мощности (запас мощности) и должен быть готовым к таким максимальным нагрузкам. Вот здесь можно сделать (после отделения черных металлов) как наиболее опасных для дробления второй этап сортировки. А именно поставить на технологическом потоке пневматический (потоком воздуха) классификатор ТБО типа "ЗИГ-ЗАГ"

Этот второй этап классификации следует использовать когда нет гарантии безаварийной работы дробилки при дроблении камней, костей, стекла и пластмасс. В этом случае твердые тяжелые части ТБО будут отделяться от легкой фракции. Однако есть у данного варианта и существенный недостаток. Вместе с камнями, стеклом, пластическими массами и костями в тяжелую фракцию попадут и пищевые отходы, что крайне нежелательно для дальнейшей переработки. В общем, каждый технолог и специалист выбирает свою технологическую схему, исходя из реальных конкретных условий работы.

На наш взгляд интересна технологическая схема переработки ТБО, приведенная в работе (2). По этой схеме порция ТБО поступает на два технологических потока (См. рис. 5). ТБО разгружаются на два питателя и транспортируются по этим линиям, на которых установлены электромагнитные сепараторы СЭ-1 конструкции ВНИИ коммунмаш. Отделенный черный металл попадает на прессование где из него получаются определенные изделия. Ширина ленты конвейеров, описанная в работе (2) составляет 1200 мм, скорость движения 1м/с. Над лентой конвейера и устанавливаются электромагнитные сепараторы. После отделения черного металла ТБО поступают на дробилки и далее по слабому наклону дробленные ТБО поступают на горизонтальный транспортер, питающий специальные биологические барабаны. В трех вращающихся барабанах происходит главная технологическая операция - приготовление биомассы-компоста. Однако, если грамотно и правильно рассматривать эту биомассу, то она так называется весьма условно. Это точнее только грязное сырье для получения экологически чистой биомассы. Это биомасса-компост получается способом экологической биотехнологии, описанной нами далее весьма подробно в последующих главах. Более того масса может содержать тяжелые (в первую очередь цветные) металлы (1) (Cu, Zn, Cr и т.д.), что крайне недопустимо, особенно содержание кадмия.

Биобарабан представляет из себя стальной пустотелый цилиндр. В работе (2) указываются размеры: длина 60 и диаметр - 4 м. Толщина стенки 20 мм. Впереди есть загрузочное устройство в виде неподвижной камеры. На торце барабана находится разгрузочный люк, который открывается с помощью электропривода. Внутри барабана вмонтирована система аэрации (специальная подача воздуха) и одновременно осуществляется удаление выделяющихся газов с помощью специальной системы отсоса. Внутри барабана кроме того производится орошение биомассы обеспечивающее требуемую влажность продукта. Вращение биобарабанов осуществляется от электрического привода.

Вам будет интересно - Доклад: Система экологического менеджмента

Разумеется такая биотехнологическая схема переработки ТБО

очень далека от оптимальной биотехнологической схемы. Более того, такая масса является слишком грязной по следующим причинам:

1. В такой массе могут присутствовать цветные металлы: медь, цинк и т.п., т.к. производится отделение только черного металла с помощью электромагнитных сепараторов.
2. В такой массе могут присутствовать камни, стекло, пластические массы из синтетических полимерных материалов и, что самое неприятное, очень большое количество отработанных химических источников тока (ОХИТ), которые могут быть источниками образования хлора, а следовательно и источниками образования галоидированных ДО и ДПВ, т.е. самых опасных супертоксикантов в мире.

Кроме того, такая масса не является полноценным готовым компостом - биомассой, т.к. в такой массе не прошла до конца ферментация (см. последующие главы), и более того, применение такой массы представляет определенную микробиологическую опасность (см. также последующие главы), т.к. в такой массе может быть активная патогенная микрофлора и паразитическая гельминтофауна. И кроме всего прочего в такой массе могут содержаться тяжелые металлы, что также недопустимо.

В общем, такая технологическая схема переработки ТБО, приведенная на рис.5 далека от совершенства и от оптимальной схемы. Более того, как мы уже упоминали, такая грязная масса, засоренная камнями, пластмассами и с возможным присутствием тяжелых металлов не может с учетом современных требований без проведения дополнительной тщательной очистки, в первую очередь от тяжелых металлов, быть использована для получения истинно экологически чистой биомассы в качестве природного органического удобрения. И, кроме того, необходимо проведение всего цикла ферментации, чтобы такая биомасса была безопасной с микробиологической точки зрения (подробно биотехнология рассматривается в последующих главах).

Существуют самые разнообразные схемы разделения (сепарации) ТБО по фракциям. По мнению Л. Штарке (3), мокрый способ сепарации целесообразен тогда, когда компоненты ТБО представлены уже в так сказать обогащенном виде. А именно в процессе подготовки ТБО к переработке производится очистка и тонкое разделение (предварительная сепарация) ТБО (4). Процесс, созданный фирмой Bureau of Mines позволяет получать бумажную фракцию, содержащую почти 100% основного компонента (5) (6) (7). Однако, в большинстве рассмотренных нами технологических схем разделение ТБО на первой стадии осуществляется сухим способом. Для этого используется воздушные сепараторы (например, типа "Зиг-заг", приведенный на рис.4) и различные классификаторы. Фирма Kraus-Maffei (ФРГ) использует чаще всего сухие способы сепарации ТБО. Для разделения бумажной и пластмассовой фракции используется гидроразделитель, работа которого основана на различной гидрофильности разделяемых фракций ТБО. В этом агрегате составные фракции подвергаются дальнейшему измельчению. Бумажная фракция с помощью водного потока подвергается турбулентному движению (т.е. движению с завихрением) и выделяется отдельно. Пластические массы вместе с отходами текстильных изделий образуют легко удаляемый верхний слой. Такой способ, как считают специалисты, рассчитан на отделение и возврат бумажных отходов. Одновременно он служит и для отделения и последующей переработки пластмасс. Технология фирмы Kraus-Maffei несомненно является более прогрессивной по сравнению с технологией указанной М.И. Мягковым и др. (2), где производится только на наш взгляд предварительная грубая сепарация от тяжелых черных металлов с помощью электромагнитных сепараторов и дробление. Определенный технологический интерес может представлять технологическая схема комбинированной сепарации ТБО, разработанной в г. Аахене (ФРГ). Здесь по схеме после магнитной сепарации черных металлов, просеивания крупные фракции ТБО измельчают и подвергают более глубокой сепарации. Легкая фракция (бумага и пластмасса) разделяется мокрым способом.

Похожий материал - Доклад: Внедрение принципов экологического менеджмента на ОАО "Московский шинный завод"

1 - разрыхляющая установка; 2,3 - мелкие сита; 4 - магнитный отделитель; 5 - резательно-валковый измельчитель; 6 - воздушный сепаратор; 7 - циклон; 8 - вентилятор с нижним дутьем; 9 - пыле-отделитель; 10 - поточный классификатор; 11 - фильтр для обезвоживания; 12 - концентратор; 13 - накопитель; 14 - насос; 15 - приспособление для выгрузки и обезвоживания; 16 - магнитный отделитель; 17,18 - установка для разделения по плотности; 19 - рифленые вальцы; 20,21 - оптико-механический прибор для сортировки.

I - бытовой мусор; II - зола, песок, органические соединения; III, IX, XIII - органические продукты; IV, XIV - железо; V - свежий воздух, VI - отработанный воздух; VII - мелкая пыль, VIII - циркули-рующий воздух; X - бумага, легкие пластмассы, текстиль; XI - промывная вода; XII - свежая вода; XV - цветные металлы; XVI - керамика; XVII - бесцветное стекло; XVIII - зеленое стекло; XIX - ко-ричневое стекло; XX - органическая составляющая, тяжелые пластмассы.

Целлюлозно-бумажная фракция набухает в воде. Переработка тяжелой фракции производится в классификаторе или в разделителе. Этот способ сепарации экономически выгоден при годовом объеме переработки ТБО 250 000 т. Ценным в данной схеме, как считает Л. Штарке), является то, что измельчение ТБО производится после отделения металлической фракции. Но с данным суждением можно не согласиться, так как такая последовательность операций характерна и для ранее упомянутых технологических схем в том числе и для схемы, приведенной на рис. 5.

Самой интересной и перспективной на наш взгляд представляет собой схема сепарации ТБО, представленная как схема сепарации RRR, приведенная на рис. 7 (10) (11) и применяемая по данным немецких специалистов в Стокгольме. По существу, такая же схема разделения ТБО, основанная на сухом способе отделения, разработана в США, в институте Франклина. По этой схеме ТБО дробятся в молотковой мельнице. Далее ТБО разделяются воздушными и магнитными сепараторами и классификаторами. Отдельные промежуточные фракции подвергаются дополнительному измельчению. Разделение пластических масс и бумаги производится в высоковольтном разделителе (12). В процессе сепарации ТБО играют важную роль форма отходов, загрязненность их поверхности маслами, жирами и поверхностно-активными веществами. Степень сепарации может быть достигнута весьма высокая, более 96%. Это очень важно, т.к. примеси во вторичном сырье оказывают существенное влияние на последующие технологические свойства материала при его переработке. Согласно этой схемы пластмассовая фракция спрессовывается в рулон. В