Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Учет выбросов диоксинов при сжигании отходов

С 80-х до середины 90-х гг. МСЗ были основными источниками выбросов диоксинов. Например, голландская правительственная организация RIVM отмечала, что в 1991 г. МСЗ были ответственны за 79% выбросов диоксинов в стране. В 1995 г. в Великобритании заводы, на которых сжигали бытовые отходы, производили 53-87% выбросов диоксинов. В США МСЗ приписывалось 37% выбросов диоксинов. Усреднение данных по 15 странам показало, что МСЗ производят более 50% всех выбросов диоксинов. Несмотря на усовершенствованные технологии, установлено, что в 1998-1999 гг. МСЗ Дании продолжали оставаться основными источниками диоксинов с годовым выбросом 11-42 г. Еще 35-275 г присутствует в захораниваемой золе.

В публикации 1997 г., цитированной ЕС, говорилось, что заводы, сжигающие опасные отходы, производят до 40% диоксинов Европы.

Другие органические вещества

Среди других наиболее опасных органических веществ в выбросах МСЗ основное внимание следует уделить устойчивым высокомолекулярным соединениям. В основном это полиароматические углеводороды (ПАУ) и несколько групп высокотоксичных, содержащих хлор веществ, включающих ПХБ и полихлорнафталины (ПХН), хлорбензолы и хлорфенолы.

Хлорбензолы

Хлорбензолы также присутствуют в выбросах МСЗ. Особое значение имеет гексахлорбензол (ГХБ) – полностью замещенная форма бензола. ГХБ устойчив, токсичен, способен к бионакоплению. Он токсичен для водной флоры и фауны, для наземных животных и растений, для человека. Ранее он использовался в качестве пестицида и гербицида. Исследования показали, что ГХБ может усиливать токсичность молока кормящих женщин, обусловленную диоксинами. Он отнесен МАИР к группе канцерогенов 2B («возможный канцероген для человека»). ГХБ оказывает влияние на развитие плода, функционирование печени, иммунной системы, почек и центральной нервной системы. Наиболее чувствительными к его воздействию являются печень и нервная система.

Хлорфенолы

Группа фенолов, найденных в выбросах МСЗ, включает 14 хлорированных, 3 бромированных и 31 смешанных соединений. Помимо того, что эти соединения сами по себе токсичны, они представляет опасность еще и как основа для образования диоксинов: из двух фенольных колец может образоваться одна молекула диоксина.

Полиароматические углеводороды (ПАУ)

Группа побочных продуктов горения органических соединений. Некоторые из них устойчивы, токсичны, способны к бионакоплению, канцерогены. При избытке кислорода количество образующихся ПАУ зависит от состава отходов и температурного режима. Общий выброс ПАУ от МСЗ в атмосферу составляет 0,02-12 мг/м3.

Тяжелые металлы

Многие тяжелые металлы токсичны уже при низких концентрациях, некоторые из них устойчивы и способны к бионакоплению. Тяжелые металлы поступают в печь МСЗ в составе различных отходов. После уменьшения объема сжигаемой массы, их концентрация в золе возрастает до 10 раз. Преимущественно тяжелые металлы (кроме ртути) концентрируются в летучей золе МСЗ, однако они представлены и в газообразных выбросах. Так, ртуть преимущественно выводится с газообразными выбросами МСЗ.

Ртуть в основном содержится в батареях, флюорисцентных лампах и красках. Кадмий – в красках, ПВХ и пигментах, используемых для его окрашивания. Свинец присутствует в батареях, пластмассах и пигментах. Сурьма - в замедляющих горение веществах, используемых при изготовлении пластиков.

В странах ЕС в 1990 г. МСЗ были ответственны за выбросы в атмосферу 8 % (16 т.) кадмия, 16 % (36 т.) ртути. Валовые выбросы хрома от МСЗ составляли 46 т., а свинца - 300 т. Для предотвращения выбросов тяжелых металлов в последующие годы был разработан ряд фильтрующих устройств. Например, рукавные фильтры задерживают до 95% тяжелых металлов (что означает увеличение их концентрации в летучей золе) за исключением ртути.

Выбросы ртути остаются одной из основных проблем МСЗ. Почти 100% ртути в газообразном состоянии выбрасывается в атмосферу, поскольку она не оседает на фильтрах, на частицах пыли и почти не остается в золе. 20-50% выбросов составляет молекулярная ртуть, оставшаяся часть присутствует в виде соединений двухвалентной ртути. После выбросов в атмосферу растворимая двухвалентная ртуть в основном оседает в окрестностях МСЗ. Молекулярная ртуть, с другой стороны, до того как превратиться в двухвалентную и осесть, может переноситься на большие расстояния.

Глава 2. Некоторые физико-химические свойства золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов

токсичный выброс мусоросжигательный переработка

Термический метод обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) на мусоросжигательных заводах (МСЗ) сопровождается образованием вторичных золошлаковых отходов. К ним относятся шлак и летучая зола, количество которых зависит от вида топки и режима ее работы, а также от исходного состава ТБО. Кроме шлака и летучей золы присутствуют и продукты реакции, образующиеся в результате взаимодействия специальных реагентов (СаО, Са(ОН)₂ и др.) с вредными веществами, содержащимися в ТБО (сера), в дымовых газах (S0₂, HCI, HF и др). Количество образующихся продуктов реакции зависит от исходного состава ТБО, оборудования и схемы очистки отходящих газов.

В золошлаковых отходах МСЗ № 2 летучая зола совместно с продуктами газоочистки составляет до 15 % (т.е до 3,6 % общего объема ТБО), в том числе продукты газоочистки — до 3 % (т.е. до 0,7 % общего объема ТБО).

При анализе набора оксидов в шлаке (табл. 1) авторами выявлены наиболее вероятные источники происхождения любого оксида, а для некоторых можно предложить организационно-технические мероприятия, снижающие их концентрацию в шлаке. Так, например, основным источником Si0₂ с большой вероятностью можно считать уличный смет. Отсюда следует, что целесообразно складировать уличный смет отдельно от ТБО.

Уменьшение доли СаО связано с улучшением качества бетонных изделий и дорожных покрытий, где кальций Является одним из распространенных вяжуших. Уменьшение содержания Fe₂0₃ прежде всего связано с сокращением объемов стеклянной тары и ростом объемов ПЭТФ-тары для пищевых продуктов. Авторы считают, что поиск наиболее рациональных технологий обращения со шлаковыми отходами МСЗ следует вести в технологиях стекловарения. В табл. 2 приведены данные по составам оконного стекла и шлака, из которых следует, что химический состав шлака близок к химическому составу шихты для изготовления стекла и стеклоэмалей.

Анализ фракционного состава показывает, что температура и время пребывания в топочном пространстве достаточны для плавления стекла. Неплавленное стекло соответствует мелким фракциям, которые проваливаются на первых секциях колосниковой решетки, т.е. там, где средняя температура в слое ТБО ниже 550 — 600 "С. На последних секциях крупные куски стекла подверглись более полному переплаву, и их доля, в общем количестве стекла, резко возросла. Следовательно, полного переплава стекла можно добиться при его переработке внутри слоя горения ТБО, что соответствует данным о температурных режимах стекловаренных печей, т.е. 1000 - 1100 "С.

Из опыта эксплуатации МСЗ № 2 следует, что при термической технологии обращения со шлаком влажность шлака, выгружаемого из шлаковой ванны после шлаковыталкивателя составляет 20 22 г и в значительной мере определяет величину непроизводительных потерь энергии. Также влага впитывает повышенный расход реагентов.

В атмосфере мусоросжигательной печи количество ПО определяется влажностью исходных продуктов.

Другим видом опасных отходов газоочистки является зола с фильтров МСЗ № 2. Состав золы МСЗ № 2 и содержание микроэлементов исследовались на ОАО "ВТИ" и РосНИИЦ ЧСМЗ РФ. Результаты исследований приведены в табл. 3 и 4 соответственно.

Потери при прокаливании (П.п.п) золы включают не только выгорание органических остатков (углерода), но и удаление воды при дегидратации Са(ОН)₂ и алюмосиликатов, удаление С0₂ из карбоната кальция. Повышенное содержание в золе (по сравнению со шлаком) СаО, MgO, К₂0 и Na₂0 и пониженное Si0₂ увеличивает ее основность (однако она остается кислой) и гидрохимическую активность; в отдельных случаях зола может быть отнесена к активным материалам.

В процессе горения отходов соединения тяжелых металлов испаряются при температурах 850 — 1000С и с отходящими газами покидают печь вместе с частицами летучей золы. В экономайзерной части котлоагрегата температура отходящих газов понижается до 200 — 300°С, что приводит к оседанию большей части соединений тяжелых металлов на частицы летучей золы [1].

В настоящее время на большинстве мусоросжигательных заводов мира установлены сложные системы очистки отходящих газов, включающие от двух до пяти стадий (обеспыливание, абсорбция, адсорбция, денитрифи-кация, выделение диоксинов.

Степень опасности отходов мусоросжигания обусловлена как наличием соединений класса полихлорированных бифенилов, типа ПХДД и ПХДФ, так и подвижных форм тяжелых металлов (главным образом свинца, кадмия, цинка, меди и хрома), способных мигрировать в природные среды (почву, поверхностные и фунтовые воды) [3]. Исследования распределения металлов показали, что 78% кадмия, 43% свинца и 38 % цинка, поступивших с ТБО на сжигание, концентрируются на частицах золы [2]. Образующиеся в результате сжигания отходов летучая зола и шлак представляют собой сложные минеральные композиции, имеющие оксидную основу, содержание основных компонентов которых изменяется в широких пределах.

Результаты экспериментов по выщелачиванию металлов из зол МСЗ показали, что наибольшая миграционная активность элементов наблюдалась при контакте отходов с кислыми и слабокислыми выщелачивающими растворами [4]. В водную среду из золы в первую очередь мигрируют легко растворимые хлориды Na и К. В меньшей степени водной миграции подвержены Са и А1. Из токсичных металлов в водных вытяжках присутствуют Pb, Zn, Си, Сг. 0,2 мм (11%); 0,1 - 0,16 мм (17%); 0,063 - ОД мм (1.8%); 0,05 — 0,063 мм (7%); <0,05мм (27%). Преобладают частицы размером 0,02 — 0,04 мм [5].

Абразивность летучей золы зависит от внешних форм ее частиц, а также их прочности. Внешняя форма и прочность частиц зависят от минералогического и химического состава золы, а минералогический состав определяется содержанием Si0₂ и АЮ₃.

Объектами настоящего исследования являются зольные остатки систем газоочистки МСЗ N° 2 и содержащаяся в шлаке колосниковая зола. Зольными остатками систем газоочистки являются смесь летучей золы с известью и активированным углем. Колосниковой (или донной) золой является фракция в шлаке с размером частиц менее 0,25 мм. Отбор проб летучей золы МСЗ № 2 в данной работе осуществляли из бункера-накопителя. Было отобрано пять проб летучей золы. Пробы были многоточечными (20 точек) и случайными как по времени дня, так и по месту сосредоточения отхода.

Поступившие в лабораторию 12 смешанных проб (каждая массой около 6 кг) рассыпали слоем толщиной около 1 — 2 см на листах фильтровальной бумаги и сушили до воздушно-сухого состояния в течение 2 сут. После высушивания проводили операцию квартования. Слой пробы делили на квадраты площадью 8—10 см^г и отбирали через 1 в шахматном порядке. Половину пробы отбрасывали. Оставшуюся часть вновь рассыпали слоем около I см, делили на квадраты площадью 6 — 8 см², затем отбирали через 1 в шахматном порядке, половину отбрасывали. Эту операцию повторяли до тех пор, пока масса оставшейся золы в каждой пробе не составляла около 500 г. После чего пробу помещали во вращающийся барабан для перемешивания в течение 20 мин. Перемешанную пробу хранили в пластиковых или стеклянных емкостях с плотно закрытой крышкой.

До настоящего времени нет утвержденных методик определения химического состава отходов, в частности зол мусоросжигания. В данной работе при определении токсичных элементов, входящих в состав отхода, а также мигрирующих в окружающую природную среду, были выбраны методики анализа качества почв и санитарно-химической оценки стройматериалов с добавлением промотходов РД 52.18.286-91.

Как видно из табл. 1, вытяжки 1 М HNО₃ и кислотное разложение не обеспечивают наиболее "жестких" условий извлечения и класс опасности золы МСЗ №2, определенный по этим вытяжкам, оказался четвертым. Однако кислотное разложение дает суммарный показатель степени опасности компонентов к, = 93,39 ± 10, который находится на грани критического значения — 100. При кислотном автоклавном вскрытии извлечение ТМ повышается, что обусловливает увеличение к, до 107,2 ± 11 и отнесение отхода к третьему классу. Заметим, что в том случае, когда результат приближается к критическому значению, может появиться желание использовать верхнюю или нижнюю границы оценки класса, но нужно иметь в виду, что это не всегда правомочно. Элементы, определяющие класс опасности юлы МСЗ № 2. располагаются но значимости к следующем порядке:

• полная вытяжка Pb > Zn > Сг;

• вытяжка ЛЛЬ - Pb > Zn > Cd > Мп > Сг;

• вытяжка I М HNO. — РЬ> Zn>Cd> Cu^Mn:

•. кислотное разложение Pb > Zn > Cd > Си Сг > Ni.

Согласно результатам исследований РЬ и Zn определяют степень опасности золы (84 92 с) по неорганической компоненте.

Содержание в летучей золе растворимых в воде веществ в 20

— 30 раз выше их концентрации в шлаке.

Как следует из результатов исследований авторов, в состав летучей золы входит до 20 < сульфатов, а также большое количество растворимых в воле примесей, таких, как соли свинца, цинка, ртути, особенно кадмия, хлоридов и фторидов. Высокая концентрация в летучей юле растворимых в воде примесей делают ее непригодной для использовании в сельском хозяйстве, а в ряде случаев и в качестве строительного материала. В общем случае летучая зола обладает большей, по сравнению со шлаком МСЗ и юлой уноса энергетического топлива, когезионностью и может быть отнесена к среднеслипающимся пылевидным порошкам.

Содержание опасных для человека диоксинов (к ним относятся первые элементы двумерною гомологического ряда — ПХДД и ПХДФ) в летучей юле может достигать 10 — 20 м кг/кг, в то время как предельно допустимая концентрация диоксинов в России в почве, используемой в сельском хозяйстве, не должна превышать 0,133 нг/кг.-

Учитывая вышеизложенное, можно считать, что содержание ПХДЦ/ПХДФ в образцах почвы, отобранных в районе МСЗ Na 2, является вполне допустимым для жилой зоны города. Шлак по отношению к диоксинам практически безопасен, в то время как зольные отходы содержат ПХДД и ПХДФ в концентрациях, в сотни раз превышающих допустимые. Именно эти данные свидетельствуют об особой токсичности золы с фильтров МСЗ.

Таким образом, для обезвреживания и/или утилизации шлака могут быть использованы существующие технологии обращения с силикатным сырьем для получения промышленных полупродуктов или изделий промышленного назначения, а для утилизации зольных отходов с фильтров МСЗ необходимы технологии, обеспечивающие гарантированную деструкцию молекул диоксинов, создание долговременных условий для предотвращения их рекомбинации и защиту окружающей среды от высокодисперсной силикатной пыли.

Глава 3. Технология "холодной" переработки токсичных зол и шлаков мусоросжигательных заводов

Развитие мусоросжигания во всем мире, позволяющее при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО) получить электроэнергию и тепло сдерживается отсутствием технологий переработки опасных токсичных отходов в виде зол, образующихся при сжигании мусора и содержащих значительные концентрации диоксинов, при этом масса зол вместе со шлаками составляет 20-25% массы перерабатываемых ТБО. В настоящее время эти токсичные отходы захораниваются на специальных полигонах и существенно ухудшают экологическую среду.

Предлагается технология переработки токсичных зол и шлаков мусоросжигательных заводов, реализующая идею полной утилизации твердых бытовых отходов, исключение складирования, перевозки и захоронения токсичных веществ, предотвращение загрязнения окружающей среды, производство на базе обезвреженных отходов строительных материалов и изделий.

Преимущества технологии:

• переработка токсичных отходов в безопасные и дешевые материалы и изделия для дорожного строительства и благоустройства (табл. 1,2);

• исключение перевозки и захоронения токсичных зол и шлаков, освобождение земельных участков, оздоровление среды обитания;

• обеспечение безотходной работы мусоросжигательных заводов;

• "холодный" энергосберегающий способ переработки токсичных отходов;

• экономия средств, расходуемых на утилизацию отходов (транспортировка, захоронение на полигонах).

Краткое описание

Разработанная технология переработки токсичных зол мусоросжигательных заводов предусматривает нейтрализацию и связывание вредных токсичных веществ, омоноличивание дисперсных отходов в гранулят в виде искусственного гравия, пригодного как искусственный грунт, крупный заполнитель и щебень для производства бетонов для дорожного строительства и благоустройства.

Характеристики

Список файлов курсовой работы