Курсовая работа: Рекуперация, вторичная переработка, хранение и использование твердых отходов

Миллионы тонн промышленных отходов образуются в результате жизнедеятельности крупнейших индустриальных центров России. К ним ежесуточно добавляются отходы коммунально-городского хозяйства, включая твердые бытовые отходы. Совокупный рост объемов ТПО и ТБО составляет примерно 5% в год. С другой стороны, при развитии мощностей по переработке отходов существенно возрастает потребность в площадках для новых установок. Уже в настоящее время проблема размещения стала основным сдерживающим моментом в развитии производств по переработке ТПБО. В большинстве стран Европы и Северной Америки управление потоками ТПБО включает ряд обязательных этапов. К их числу относятся: программы по снижению объемов образования ТПБО, широкое внедрение их вторичного использования, применение соответствующих фракций ТПБО в качестве сырья для основных производственных процессов, утилизация энергетического потенциала отходов, захоронение остатков ТПБО, не обладающих никакими полезными свойствами на экологически нейтральных полигонах.

Фактически формула обращения с ТПБО в развитых странах воплощает принцип устойчивого развития и может быть кратко представлена следующим перечнем операций:

- редукция;

- вторичное использование;

- переработка;

- извлечение энергии;

- захоронение остатков.

Полнота осуществления данной формулы в различных странах определяется конкретными экологическими, сырьевыми, демографическими и другими условиями. В целом европейскими странами принята в настоящее время стратегия, в соответствии с которой возобновляемые источники энергии, к числу которых относятся ТПБО, должны составлять в их энергобалансе 10-15% к 2010 году.

В РФ создано московское государственное предприятие МГП «Промотходы». Основными направлениями деятельности МГП являются:

- создание общегородской системы централизованного удаления и переработки всех видов отходов промышленных предприятий, а также экологически опасных отходов и вторичных материальных ресурсов от объемов коммунального и жилого секторов г. Москвы;

- развитие системы экологического контроля, правового регулирования, нормативно-методического и информационного обеспечения обращения с отходами;

- координация работ, направленных на сокращение промышленных отходов города и др.

В связи с разнообразием веществ и материалов, подпадающих под категорию ТПБО, и различными технологиями и переработки до настоящего времени не существует единого подхода к созданию типового перерабатывающего завода. Сейчас стратегии управления ТПБО осуществляются посредством химико-технологических систем удаления отходов, которые фактически являются инструментом их воплощения. Структура такой ХТС является прямым отражением экономической и экологической политики государства.

Так, во многих регионах РФ, странах СНГ, части Восточной Европы и в развивающихся странах реальные ХТС включают две основных системы - источник ТПБО и свалку. В большинстве экологически развитых стран ХТС удаления ТПБО включают спектр методов и производств, позволяющих осуществлять индивидуальную переработку и обезвреживание различных ингредиентов. Вместе с тем, все современные ХТС включают полигоны захоронения ТБО, куда поступают непрореагировшие остатки от переработки отходов.

Таким образом, при выборе методов и оборудования переработки твердых отходов существенную роль играют их состав, количество, цена и экологическая безопасность. В РФ вторичную переработку осуществляют по четырем основным вариантам: обезвреживание, извлечение полезных веществ, уничтожение и захоронение. Анализ соответствующих процессов позволил сформировать основное требование к их разработке: технологический процесс должен потреблять минимальное количество реагентов и энергозатрат, а продукт вторичной переработки должен обладать потребительской ценностью.

1. Обезвреживание твердых отходов

Для обезвреживания твердых отходов часто применяют метод их капсулирования, заключающийся в обволакивании токсичного отхода инертной пленкой, например, стеклообразной или полимерной. Используемый метод переплавки отходов заключается в выжигании вредных компонентов, формировании новой структуры вторичных материальных ресурсов и их потребительских свойств: размеров, цвета и т.п. Химические методы позволяют получать из отходов новые продукты: твердые органические отходы путем гидрирования превращают в жидкое и газообразное топливо. Использование цемента для фиксации отходов является в настоящее время наиболее распространенным методом. Технология применяется для отходов, содержащих воду, которая необходима для реакции цементирования. Недостаток метода - увеличение объема отходов и возможная деградация цемента при низких значениях рН. Применяется для неорганических отходов, особенно тяжелых металлов, а также радиоактивных веществ. Для фиксации с использованием органических полимерных материалов готовится смесь отходов с соответствующими смолами или мономерами, затем вводится катализатор, обеспечивающий полимеризацию и создание объема фиксированного материала. Обычно отходы не связываются химически с полимером. Происходит микрообвалакивание органической оболочкой. Для обработки отходов обычно используются формальдегидные, виниловые и полиэстеровые соединения. Такой монолит обладает сопротивлением на сжатие на уровне бетона. Недостаток метода - возможность появления ядовитых паров в процессе полимеризации.

2. Извлечение ценных компонентов из BMP

Для извлечения ценных компонентов из BMP используют методы экстрагирования и кристаллизации. Экстрагирование - извлечение из твердого вещества одного или нескольких компонентов с помощью растворителя. При этом извлекаемые компоненты переходят из твердой фазы в растворитель. Для последующего выделения целевого компонента из смеси с экстрагентом применяют выпаривание или ректификацию. Используются следующие основные типы экстракторов: смесительно-отстойные, колонные и центробежные. Кристаллизация - выделение твердой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов. Процесс характеризуется переходом вещества из жидкой фазы в твердую вследствие изменения его растворимости. Далее выделенный кристаллический продукт подлежит вторичному использованию, а фильтрат подвергается дальнейшей переработке.

Принцип действия установки по очистке грунта от нефти и нефтепродуктов основан на использовании интенсивной виброкавитационной экстракции загрязнений, содержащих нефть и нефтепродукты, с последующим разделением пульпы на чистый и извлеченную нефть. В качестве экстрагентов могут использоваться различные вещества, в частности, вода, нефть, углеводороды. При проведении работ на морском побережье - соленая морская вода.

В конструкции установки применяется специально разработанный экстрактор, обладающий высокой производительностью и эффективностью, а также оригинальный узел для последующего отделения грунта от нефти и нефтепродуктов.

Установка массой не более 2,5 т и производительностью 1 т загрязненного грунта в час имеет модульную конструкцию. Тип модулей и их количество определяются видом и степенью загрязненности грунта. Габаритные размеры модуля установки составляют: ширина -2 м, длина -2 м, высота - 3 м. Расход воды не превышает 200 кг на 1 тонну исходного грунта, затраты электроэнергии - 10 кВт в час.

Способ экстракции обеспечивает степень очистки грунта не менее 99% и высокую производительность процесса при компактности оборудования. Технология является безотходной и экологически чистой. Возможно создание передвижной очистной установки, что позволяет использовать ее при ликвидации последствий аварий, в частности на нефтепромыслах и нефтепроводах.

Существенным достоинством метода является то, что извлекаемые из грунта нефтепродукты можно применять повторно, например, в виде топлива. По сравнению с зарубежными технологиями данный метод обеспечивает снижение эксплуатационных затрат в 3-4 раза и капитальных - в 10 раз.

Схема кристаллизатора с принудительной циркуляцией суспензии приведена на рис. 3. Циркуляция создается мешалкой. Кристаллизатор с естественной циркуляцией раствора представлен на р и с. 4.

Дальнейшая переработка твердых отходов ведется в оборудовании для сушки жидких, пастообразных и сыпучих продуктов химической, пищевой, медицинской, микробиологической, стройматериалов, горнодобывающей и смежных с ними отраслей промышленности, а также для сушки осадков сточных вод и отходов различных производств.

АО «НИИХИММАШ» разработана сушильная техника широкого назначения, используемая, например, в качестве финишного оборудования процессов экстракции и кристаллизации. Ниже приведены схемы и технические показатели таких аппаратов.

Вальцевые сушилки типа «вн» предназначены для сушки суспензий и текучих паст.

Рабочей поверхностью является цилиндрический обогреваемый валец, установленный на двух опорах и снабженный регулируемым приводом для вращения. Исходный продукт наносится тонким слоем на рабочую поверхность и снимается специальным ножом в виде пленки или чешуек. Время сушки соответствует одному обороту вальца. Сушилки могут поставляться комплектно. Исполнение: одно- и двухвальцевые, открытые и герметизированные с чугунными или хромированными вальцами.

Диаметр вальца, м: от 1,2 до 2.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--