Экологически чистые технологии переработки и обезвреживания отходов жизнедеятельности мегаполисов Environmentally Friendly Technologies for Waste Treatment. - презентация

1 Экологически чистые технологии переработки и обезвреживания отходов жизнедеятельности мегаполисов Environmentally Friendly Technologies for Waste Treatment and Disposal in Megapolises Н.П. Тарасова, В.А. Зайцев Институт химии и проблем устойчивого развития РХТУ им. Д.И. Менделеева Natalia P.Tarasova, Valentin A. Zaitsev Institute of Chemistry and Problems of Sustainable Development D.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia

2 Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) – вечная проблема и с развитием человеческой цивилизации она становится все более актуальной. Ежегодно в России образуется свыше 130 млн. т ТБО, в Москве – около 3,5 млн. т. Количество ТБО на душу населения в разных странах мира составляет кг/год, в отдельных регионах России этот показатель уже достиг кг/год, в Москве – кг/год. Темпы роста ТБО в три раза превышают темпы роста численности населения: 4-6% против 1,5-2%. 2

3 Методы обезвреживания ТБО: 1. Вывоз на полигоны (свалки), 2. Термические методы (сжигание), 3. Компостирование. Но самый эффективный и дешевый способ переработки ТБО - это их селективный сбор и сепарация с последующим использованием выделенных фракций. 3

4 Основные проблемы сжигания: 1.Отсутствие предварительной сортировки утилизируемых и токсичных фракций; 2.Сложность систем газоочистки МСЗ; 3.Образование токсичной золы; 4.Практически отсутствие удовлетворительных методов промышленной переработки золы МСЗ. 4

5 Компонент Типичная концентрация в дымовых газах до очистки, мг/нм 3 Состав дымовых газов МСЗ 2, мг/нм 3 ПДКс.с., мг/нм 3 До очистки После очистки Летучая зола (пыль) ,1 HCl ,2 HF10400,70,005 SO ,05 NOx ,04 Hg0,2--0,0003 CdTl 2 (общая) -0,06 0,0003 (у каждого) Др. тяжелые металлы 50 (общая) -0,06 0,001 (в среднем у каждого) СО ,0 Органические вещества 100 (общая) 4,34, (бенз(а)-пирен) Диоксины и фураны (общая) 4,1* ,0 * , (общая) Содержание загрязняющих веществ в дымовых газах при мусоросжигании5

6 Состав золы и шлака МСЗ 2, % *Сумма тяжелых металлов (Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+Sn+Cd+Tl) КомпонентыШлакЗола SiO 2 49,7-56,026,1-39,4 TiO 2 0,50,6-1,3 Al 2 O 3 10,7-11,86,1-9,3 Fe 2 O 3 3,9-4,94,4-4,8 CaO14,9-18,614,0-29,6 MgO1,5-1,72,3-2,6 K2OK2OK2OK2O1,4-1,92,6-7,1 Na 2 O 0,52,9-6,7 SO 3 2,9-4,93,9-10,7 Cl0,2-2,38,6-15,8 P2O5P2O5P2O5P2O55,5-6,71,3-6,9 Сумма тяжелых металлов* 0,60,7-1,6 6

7 Система газоочистки на МСЗ 2 г. Москвы Обозначения на схеме: 1 – приемное отделение; 2 – приемный бункер ТБО; 3 – котлоагрегат; 4, 5, 6 – отделение газоочистки; 7, 8 – шлаковое отделение; 9 – загрузка ТБО в печь. 7

8 Система газоочистки на МСЗ 3 г. Москвы Обозначения на схеме: 1 - распылительный абсорбер; 2 - растворный бак извести (и бикарбоната натрия); 3 - бункер извести; 4 - рукавный фильтр; 5 - емкость рециркуляции золы; 6 - бункер активированного угля; 7 - бункеры золы; 8 - парогазовый подогреватель; 9 - емкость аммиачной воды; 10 - установка СКВ оксидов азота; 11 -дымосос; 12 - насос; 13 - дымовая труба; 14 - оборудование для мониторинга вредных эмиссий.8

9 Система газоочистки на МСЗ 4 г. Москвы Обозначения на схеме: 1 - дымовые газы; 2 - циклон; 3 - распылительный абсорбер; 4 - смесительный резервуар; 5 - известь; 6 - гашеная известь; 7 - реактор летучего потока; 8 - смесь гашеной извести и активированного угля; 9 - рукавный фильтр; 10 - зола; 11 - силос золы и остатков после газоочистки; 12 - выгрузка золы и остатков после газоочистки для последующей отправки на переработку; 13 - дымосос, 14 - дымовая труба; 15 - система контроля за составом дымовых газов.9

10 Модифицированный вариант системы газоочистки Обозначения на схеме: 1 – абсорбер; 2 – емкость для приготовления рабочей суспензии известкового молока; 3 – емкость для приготовления рабочего раствора карбамида; 4 – емкость для сбора летучей золы; 5 – рукавный фильтр; 6 – адсорбер; 7 – рукавный фильтр; 8 – емкость для сбора отработанного активированного угля; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба. 10

11 Узел абсорбции 1. Мокро-сухой способ очистки. 2. Раздельная подача реагентов: из форсунок нижнего яруса распыляется суспензия Са(ОН) 2, а из форсунок верхнего яруса – раствор карбамида: термодинамическое и кинетическое обоснование; термодинамическое и кинетическое обоснование; экономия карбамида. экономия карбамида. 3. Распределение необходимого количества воды между растворами реагентов. 4. Повышение эффективности газоочистки за счет добавления рециркулируемой золы в суспензию Са(ОН) Величина точки росы дымовых газов позволяет далее использовать рукавный фильтр. Обозначения на схеме: 1 – колонна (корпус); 2 – форсунки для распыления суспензии; 3 – форсунки для распыления карбамида. 11

12 Эколого-экономический анализ Текущие расходы на реагенты в системе газоочистки Стоимость реагентов МСЗ 2 Модифицированный вариант Без поправки на заводской расход гашеной извести С поправкой на заводской расход гашеной извести Гашеная известь, руб./г Карбамид, руб./г Активированный уголь, руб./г Итого, руб./г Экономическая эффективность модифицированного варианта по сравнению с МСЗ 2, руб./г Предотвращенный экологический ущерб Суммарная эколого-экономическая эффективность модифицированного варианта – ( ) руб./г. Вариант Предотвращенный ущерб, млн.руб./г МСЗ Модифицированный вариант 3515 Разница84 12

13 Утилизация золы Схема утилизации золы на МСЗ 2: измельчение зол и шлаков; измельчение зол и шлаков; получение гранул; получение гранул; капсулирование гранул в оболочки из механоактивированного вяжущего и получение искусственного щебня; капсулирование гранул в оболочки из механоактивированного вяжущего и получение искусственного щебня; добавление искусственного щебня в изделия из бетона (бордюрный камень). добавление искусственного щебня в изделия из бетона (бордюрный камень). Себестоимость переработки 1 т золы МСЗ 2 – руб. Предлагаемые методы утилизации золы: обезвреживание золы при производстве цемента; обезвреживание золы при производстве цемента; обезвреживание золы при производстве строительной керамики (кирпич, керамзит, плитка). обезвреживание золы при производстве строительной керамики (кирпич, керамзит, плитка). 13

14 Выводы 1. Сжигание ТБО на МСЗ – более предпочтительный метод переработки и обезвреживания, нежели вывоз на полигон. 1. Сжигание ТБО на МСЗ – более предпочтительный метод переработки и обезвреживания, нежели вывоз на полигон. 2. Сжигание ТБО на МСЗ должно быть после предварительной сортировки от токсичных компонентов и утилизируемых фракций. 2. Сжигание ТБО на МСЗ должно быть после предварительной сортировки от токсичных компонентов и утилизируемых фракций. 3. Разработанный вариант системы газоочистки позволяет гарантированно очистить дымовые газы мусоросжигательных заводов до санитарных норм и сэкономить реагенты (карбамид, активированный уголь). 3. Разработанный вариант системы газоочистки позволяет гарантированно очистить дымовые газы мусоросжигательных заводов до санитарных норм и сэкономить реагенты (карбамид, активированный уголь). 4. Утилизация золы и шлаков в строительные материалы (цемент, кирпич, керамзит, плитка) является надежным, экологически обоснованным методом их обезвреживания. 4. Утилизация золы и шлаков в строительные материалы (цемент, кирпич, керамзит, плитка) является надежным, экологически обоснованным методом их обезвреживания. 5. Все предлагаемые технологические процессы безотходные и экологически обоснованные. 5. Все предлагаемые технологические процессы безотходные и экологически обоснованные. 14