VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Переработка твердых бытовых отходов и получение биогазов на мусоросжигающих заводах

В настоящее время в мире накопилось и продолжает накапливаться огромное количество отходов жизнедеятельности человека.

Состав отходов:

• Биологические отходы: кости, пищевые и растительные отходы (помои, отбросы)

• Синтетические отходы: старые автопокрышки

• Целлюлозные отходы: бумага, древесина

• Нефтепродукты: пластмассы, текстиль, кожа, резина

• Различные металлы: (цветные и чёрные)

• Стекло

Эти отходы, а их насчитывается миллиарды тонн, загрязняют воздух, землю и водоемы. Так, например, в Москве ежегодно образуется около 22 млн. тонн отходов. Средний прирост объёмов образования городских отходов на протяжении 10 -15 лет устойчиво составляет 3-4% в год. При таких темпах общий объем отходов производства и потребления к 2015 году превысит 25 млн. тонн. Необходимо принимать активные меры по утилизации этих отходов.

В развитых странах стремятся решать проблемы утилизации отходов в комплексе, как путём усовершенствования производственных технологий, сбора и переработки вторичных ресурсов, так и путём разработки новых технологий переработки отходов.

Существуют различные способы переработки отходов производства и потребления. Наиболее распространенными являются:

1. Вывоз и захоронение отходов на специально оборудованных полигонах

2. Сжигание на мусоросжигающих заводах

3. Вторичная переработка

Способ захоронения отходов на полигонах, не позволяет в должной мере решить проблему утилизации ТБО, т.к.:

• Вредные вещества проникают в почву

• Загрязнение подземных вод выщелачивающими веществами

• Разброс отходов ветром

• Отторжение больших площадей земли

Использования мусоросжигания как перспективного метода утилизации отходов, тоже имеет свои недостатки:

Можно достаточно чётко сформулировать преимущества и недостатки мусоросжигания.

Преимущества этого метода:

• уменьшение объёма отходов в 10 раз;

• снижение риска загрязнения почвы и воды отходами;

• возможность рекуперации образующегося тепла.

Недостатки мусоросжигания исходных ТБО:

• опасность загрязнения атмосферы;

• уничтожение ценных компонентов;

• высокий выход золы и шлаков (около 30% по массе);

Одним из путей решения трудностей, связанных со строительством мусоросжигающих заводов, является комбинирование такого завода с энергетическим оборудованием для получения различных энергоносителей.

При сжигании мусора образуется значительное количество тепловой энергии, которую можно использовать, как тепловую энергию в системах энергоснабжения населенных пунктов.

В результате разложения анаэробными бактериями органических соединений, входящих в состав ТБО, образуется биогаз, который является смесью метана и углекислого газа. Процент метана в биогазе варьируется от 50 до 85 % .

Для получения биогаза измельчённые и увлажненные органические отходы закладывают в емкость, называемую реактором или анаэробной колонной, где они подвергаются процессу сбраживания метановыми анаэробными бактериями. Жизнедеятельность метановых бактерий требует соблюдения определенных условий: в реакторе необходимо поддерживать комфортную для них температуру (40–70 градусов Цельсия) и периодически перемешивать питательную смесь, способствуя распределению бактерий по всему пространству реактора.

Чем мельче частицы органики, тем легче идет процесс брожения, поэтому перед закладкой в реактор любое органическое сырье необходимо измельчать до однородного состояния. Облегчает переработку и увеличивает выход газа использование энзимов, а также постоянное перемешивание массы с помощью различных средств, в том числе жидкостных либо ультразвуковых кавитаторов. Из одного килограмма сухого сырья на современной биогазовой станции можно получить 350–500 литров биогаза.

Как дальше можно использовать биогаз?

Наряду с общепринятыми (традиционными) схемами сжигания ТБО и получения биогаза имеется богатый опыт европейских стран в использовании комбинированных источников энергоснабжения. Например, использование совмещённых (интегральных) компоновок ТЭС для сжигания природного топлива и ТБО.

Это совмещение позволяет:

1. Существенно повысить эффективность применения ТБО как топлива для выработки электроэнергии и достижение удельных показателей.

2. Энергетическое топливо, имеющий практически равноценные энергетические показатели с твёрдыми бытовыми отходами, надо покупать, а ТБО, напротив, принимается с денежной доплатой.

Можно сделать вывод:

По мере роста объёмов производства и роста благосостояния жителей планеты удельная масса отходов на каждого жителя растёт и в скором времени может достигнуть массы в 600-700 кг/чел. в год. Справиться с задачей возврата подавляющей части отходов в сферу полезного повторного использования – одна из важнейших задач человечества. Решение этой задачи возможно достичь следующими путями:

Пути решения Проблемы утилизации ТБО, энергосбережения и повышения энергоэффективности:

• Внедрение новых технологий сжигания ТБО

• Вторичное использование отходов

• Использование ТБО в качестве топлива

Все это имеет огромное значение с точки зрения энергосбережения, экономии ископаемого топлива, материалов, охраны окружающей среды.

Код для цитирования: Скопировать