По данным Агентства охраны окружающей среды США в 2012 году из всего объема муниципальных ТБО (250 млн. т) было направлено на рециклинг 34,1%, на сжигание -11,7%, на захоронение - 54,2%. Примерно в 2 раза меньший объем сжигания ТБО в США по сравнению со странами ЕС объясняется тем, что в США существуют малонаселенные территории, где удобно размещать полигоны ТБО.
По данным американской компании Gannett Co. в настоящее время в США эксплуатируется около 2500 крупных полигонов ТБО, принадлежащих крупным корпорациям. Для увеличения своей прибыли они стараются принимать как можно больше отходов из различных регионов страны, снижая цены за прием ТБО. Это привело к тому, что количество мусора, перемещаемого через границы различных штатов, утроилось на последние 10 лет.
По данным министерства внутренних дел Японии в 2012 году объем образования бытовых отходов составил 46,3 млн. т, из которых 43,6 млн. т (94%) было направлено на переработку. Из переработанных отходов 79% было направлено на сжигание, а 21% на материальный рециклинг. В Японии работает около 1 900 установок термической переработки ТБО.
По данным журнала Business Wire в 2010 году в городских домашних хозяйствах Китая образовалось 160 млн. т ТБО. Из них 78,1% вывозилось на полигоны, 19,4% направлялось на сжигание и 1,5% компостировалось. К 2015 году объем сжигания ТБО, образующихся в городских домах, планируется довести до 30%.
Китай является одним из наиболее динамичных рынков производства энергии из ТБО. За 8 лет с 2001 по 2007 г. страна увеличила долю термической переработки отходов с 2 до 14 млн. т в год. В результате Китай оказался на 4-м месте в мире по количеству сжигаемых отходов после ЕС, Японии и США. В 2007 г. в стране работали 66 МСЗ. Ожидается, что это количество вырастет в 2014 г. до 100.
2.7. Перспективные методы и технологии переработки ТБО
в зарубежных странах
В течение последних десятилетий были проведены многочисленные удачные и не очень удачные испытания установок, использующих различные технологии переработки отходов. Развитие техники и технологии привело к созданию технически надежных и экономически выгодных технических решений с коэффициентом использования оборудования 8000 часов в год для эффективного получения энергии и вторично используемых материалов при соблюдении строгих экологических норм. Основные технологические решения переработки ТБО можно классифицировать следующим образом:
Предварительная механизированная сортировка ТБО.
Сортировка применяется в случаях, когда из-за высоких затрат не используется раздельный сбор отходов, бумага, картон, металл и стекло, которые можно использовать повторно после переработки.
Германия практически отказалась от ручной сортировки ТБО, объясняя такое решение тем, что данная система была введена в 1990 году и за это время успела сильно устареть. Считается, что самым разумным решением в этой ситуации является внедрение автоматической сортировки.
Механо-биологическая переработка
Мусороперерабатывающие заводы (МПЗ) с механо-биологической переработкой используются для собранных раздельно биоразлагаемых отходов с низким содержанием вредных веществ (зеленые, садовые и кухонные отходы). Однако, такие заводы не являются приемлемым решением для полной переработки смешанно собранных отходов (бытовые отходы, идентичные бытовым промышленные отходы и т. д.), а также для отходов, которые не расщепляются биологическими методами (выдержанная древесина, промышленные отходы, специфические отходы и т. д.).
В некоторых европейских странах, таких, например, как Германия, эксплуатируются мусороперерабатывающие заводы (МПЗ) для первичной переработки смешанно собранных отходов населения. Эти заводы целесообразны только для небольших муниципалитетов и округов. На заводах с механико-биологической переработкой из отходов удаляют влагу и частично извлекают металлы и инертные материалы. Оставшаяся часть представляет собой так называемое топливо из отходов (РДФ). Основным элементом утилизации отходов в этом случае являются, как правило, заводы по сжиганию топлива из отходов. Эти заводы в основном оснащены такой же техникой (колосниковое сжигание) как и мусоросжигательные заводы, но все же рассчитанные на более высокую теплоту сгорания подготовленного мусора с низкой влажностью. Так как из отходов на мусороперерабатывающих заводах в основном удаляется влага, а не горючие составляющие, то заводы по сжиганию РДФ имеют такую же мощность как и заводы по сжиганию необработанных отходов. В конечном итоге утилизация отходов населения с использованием технологии сжигания РДФ может осуществляться только при достаточно большом объеме переработки отходов с использованием установок очистки дымовых газов как на обычном мусоросжигательном заводе.
Пиролиз и газификация ТБО
Способ утилизации бытовых отходов по технологии пиролиза заключается в их необратимом химическом изменении под действием повышенной температуры без доступа или с ограниченным доступом кислорода с выделением горючего пиролизного газа (пирогаза). По степени температурного воздействия на горючую массу мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 650°С) и высокотемпературный (650-900° С). В случае подачи в реактор ограниченного количества воздуха и водяного пара происходит процесс газификации.
С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому складирование на полигонах пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся коксовый остаток имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся складированию. К характеристикам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а также невысокая мощность используемого оборудования.
Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: отбор из ТБО крупногабаритных предметов, черных и цветных металлов; переработка подготовленных отходов в реакторе для получения пирогаза и побочных химических соединений — хлора, азота, фтора; охлаждение и очистка пирогаза от загрязняющих веществ (соединений хлора, фтора, серы, цианидов) с целью повышения его экологических показателей и энергоемкости; сжигание очищенного пирогаза в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Термическая переработка протекает без использования кислорода или с большим недостатком кислорода в условиях эндотермического процесса (с использованием внешней энергии). Это означает, что часть энергии, получаемой за счет сжигания пирогаза, используется для осуществления процесса.
Существуют достаточно жесткие требования к исходному сырью, направляемому на пиролиз (газификацию):
- сортировка отходов с целью извлечения балластных фракций (стекло, металлы, камни, мелкая фракция);
- сушка отходов;
- достаточно мелкое дробление отходов.
Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза были построены в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах. Однако их деятельность столкнулась с серьезными ограничениями, которые связаны не с технологией собственно пиролиза, а состоит в том, что в большинстве отходов содержится фосфор, хлор и сера. Сера и фосфор в окисленной форме летучи и наносят вред окружающей среде. Хлор активно реагирует с органическими продуктами пиролиза с образованием стойких ядовитых соединений (например - диоксины). Улавливание этих соединений из дымовых газов при сгорании пирогаза процесс весьма дорогой и имеет технические сложности, что снижает экономическую эффективность данной технологии.
Низкий спрос на продукты переработки, технологические трудности в работе оборудования и его низкая надежность привели к закрытию более 80% построенных за рубежом на основе пиролиза производств по переработке ТБО.
Промышленное использование таких технологий в Европе потерпело неудачу из-за значительных технических проблем, которые приводили к высоким финансовым потерям. Построенные заводы были остановлены, перестроены или разобраны. Негативные последствия использования этих технологий существуют и в настоящее время. Однако, попытки дальнейшего развития указанных технологий делаются и сегодня.
В Японии продолжает действовать определенное число заводов, использующих технологии пиролиза и газификации, большинство из которых имеет малую мощность (менее 60 тыс. т ТБО в год), которые также сталкиваются с технологическими проблемами. Так как для этих заводов не установлены эксплуатационные тарифы, невозможно сделать выводы относительно их рентабельности и энергетической эффективности.
Большинство проблем можно было преодолеть, но инвестиционные и эксплуатационные затраты настолько возрастали, что эксплуатация заводов была экономически нецелесообразна.
После того как на пилотных установках были выявлены недостатки данных технологий, все-таки строились крупные промышленные установки на коммерческой основе вопреки проблемам, возникавшим при эксплуатации установок малого масштаба. Связанные с этим риски усиливались частично тем, что либо неправильно устанавливался масштабный переход, либо в нем вместо одного промышленного объекта одновременно должны были реализовываться несколько подобных объектов. При реализации проектов возникали как известные, так и новые технические проблемы, большинство фирм и участников проектов понесли большие финансовые потери.
Плазменная или плазмохимическая технология переработки ТБО является высокотемпературной разновидностью технологии пиролиза (газификации). По этой технологии в реакционной камере осуществляется пиролизный процесс с образованием при высоких температурах (от 1300 до 2000°С) пиролизного газа, который дожигается в реакторе либо в специальной камере дожигания.
Плазменная система включает в себя плазменный генератор, или плазматрон, с катушками, генерирующими электрическую дугу. Плазмообразующий газ продувается через электрическую дугу, где он ионизируется. Соединение основных атомов и молекул принимает форму синтетического газа, который может использоваться для производства электричества и тепла, или как сырье для производства синтетических углеводородов. Полученное тепло используется в котле-утилизаторе для выработки пара и электроэнергии, а дымовые газы направляются на газоочистку.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
Основные порталы (построено редакторами)