Подходы к выбору технологий обращения с твердыми

Институт прикладной экологии и гигиены
Подходы к выбору технологий обращения
с твердыми коммунальными отходами
при разработке Генеральной схемы очистки территорий населенных
пунктов Западного, Восточного, Центрального макрорайонов
Красноярского края
Михайлова Надежда Викторовна,
главный технолог, к.т.н.,
mikhailofff@gmail.com
Способы обращения с ТКО, развитые в мире
Сжигание,
компостирование
4%
Захоронение
необезвреженных
отходов
32%
Компостирование
20%
Выделение
вторсырья без
последующего
обезвреживания
6%
Рециклинг
25%
Сжигание
23%
Евросоюз (EU 15)
Захоронение
необезвреженных
отходов
90%
Российская Федерация
Типичный российский полигон ТКО
Биогаз (метан и др.)
Геологический
барьер
Фильтрат
Грунтовые воды
Безопасное обращение с отходами:
Обращение с отходами, при котором обеспечивается
отсутствие или сведение к минимуму риска
нанесения ущерба персоналу, населению,
производственным сооружениям, имуществу
и окружающей среде
Транспортирование
Переработка
(извлечение вторичных ресурсов,
обезвреживание)
Система обращения с отходами
Сбор и
временное
накопление
Документирование
и управление
Захоронение
Важнейшие целевые критерии достижения
безопасного обращения
с отходами:
Доля ТКО, подвергающихся обезвреживанию –
100%
Обеспеченность территорий средствами сбора,
вывоза и объектами для размещения ТКО
в соответствии с действующими нормами – 100%
Системой сбора, вывоза, переработки, захоронения
в рамках ГСО должны быть охвачены все источники ТКО,
в т.ч., не привлекательные для инвестора
Условия эффективного решения проблемы
обращения с ТКО:
1. минимизация затрат на операции по обращению
с отходами;
2. применение технологий, обеспечивающих
получение из отходов востребованных
продуктов в экономически обоснованном
количестве;
3. исключение затрат, не увеличивающих
реальный спрос на продукцию и не
добавляющих природоохранный эффект;
4. оптимизация маршрутов вывоза.
Алгоритм разработки мероприятий ГСО Красноярского края
Нормы накопления ТКО
Анализ размещения источников образования ТКО
Прогноз образования ТКО
Сопоставление удаленности нас.пунктов –
источников образования – и количества ТКО
Морфологический состав
ТКО
Принятие решений о технологиях сбора,
транспортирования, переработки, захоронения для
конкретных населенных пунктов (вариантность)
Расчет количества
продукции
Расчет материальных потоков
Аудит
объектов
размещения
отходов
Расчет маршрутов и затрат на транспортирование
Затраты на
сбор
Затраты на
переработку и
захоронение
Затраты на реализацию ГСО по вариантам
Оценка экономической и экологической привлекательности вариантов. Выбор варианта для реализации
Целевые показатели,
характеризующие
деятельность по
обращению с ТКО
Программа реализации мероприятий ГСО
Затраты на реализацию ГСО по годам
С точки зрения построения системы обращения с ТКО,
населенные пункты в Красноярского края
делятся на типы
Большие и средние нас. пункты
> 20 тыс.т/год ТБО
Малые населенные пункты,
тяготеющие к большим и средним
1)
Сортировка с выделением вторичных ресурсов
2)
Обезвреживание остатков сортировки
3)
Полигон для обезвреженных отходов
1)
Транспортирование в ближайший центр
переработки отходов
1)
Обезвреживание ТКО
2)
Полигон для обезвреженных отходов
1)
Транспортирование в ближайший центр
переработки отходов
< 20 тыс.т/год ТБО
Малые населенные пункты,
удаленные
> 5 тыс.т/год ТБО
Малые населенные пункты,
удаленные
<< 5 тыс.т/год ТБО
или
1)
Обезвреживание ТКО
2)
Полигон для обезвреженных отходов
Принятие решений для малых населенных
пунктов – анализ многих параметров
1.
Количество собираемых отходов (включая близлеж. нас.пункты)
2.
Плечо транспортировки до ближайшего центра переработки
отходов
3.
Соотношение «количество перевозимых отходов в сутки» /
«плечо транспортировки до ближайшего центра переработки
отходов»
4.
Численность населения (возможность обеспечить объект
персоналом)
Средства сбора
Средства транспортировки
Объекты временного накопления и мусороперегрузы
Объекты переработки, захоронения
Подходы к выбору технологий для
Красноярского края:
-
Использование технологий, широко
зарекомендовавших себя в мире
-
Выбор технологий и интегрирование их в единую
схему очистки с учетом особенностей
Красноярского края (территориальные,
климатические, финансовые и другие
особенности)
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ
Цели переработки отходов:
Обезвреживание
Сокращение объема
захораниваемых отходов
Использование ресурсного потенциала
Ликвидные фракции ТКО – потенциальное
вторичное сырье и энергоресурсы
Прочее
Нежелательны
в топливе
Бумага и
картон
Пластики
Смет, камни
Текстиль
Кожа и резина
Стекло
Древесина
Металл
Ликвидное вторичное
сырье выделено зеленым
Пищевые и
растительные
отходы
Пригодны
в качестве
топлива
Критерии выбора технологии
Рекомендуемая технология
Экологическая эффективность в
соответствии с нормативными
требованиями при минимальных
затратах
Технология может быть применена
в специфической ситуации, где
реализуются ее преимущества
Экологическая эффективность в
соответствии с нормативными
требованиями
Технология предназначена для
переработки ТБО
Технология может быть применена
для ТБО после их подготовки и /
или добавлении других отходов
Опыт промышленной эксплуатации
технологии на твердых бытовых
отходах позволяет назвать
технологию «серийной»
Значительный опыт
промышленной эксплуатации
технологии на твердых бытовых
отходах
Соответствие технических
характеристик целям переработки
Соответствие технических
характеристик целям переработки
Соответствует принципам, рекомендуемым
справочниками BREF (НДТ)
Выбор технологий переработки отходов
1. Сколько предприятий в мире работает по данной технологии?
2. Какова производительность этих предприятий?
3. На каком сырье (отходах) работает каждое из этих предприятий?
4. Где в ближайшее время можно посмотреть на технологию,
работающую в промышленном режиме?
5. Как в настоящий момент реализуются продукты переработки?
6. Каковы удельные капитальные и эксплуатационные затраты
(затраты воды, энергии, топлива) на тонну отходов?
– вопросы, которые необходимо задать
при выборе технологии
Способы переработки ТКО,
развитые в мире
Не является
обезвреживанием!
Механическая переработка
(дробление, сортировка, уплотнение)
Термическая переработка
Механобиологическая переработка
Механическая переработка – неотъемлемый
элемент обращения с ТКО:
Выделение вторичного сырья
Выделение топливных фракций
Подготовка отходов к дальнейшей
переработке
Механобиологическая переработка отходов
Аэробная
Анаэробная
Аэробная
ферментация
(компостирование)
с захоронением
обезвреженного
материала на
полигоне
Биологическая
сушка
с производством
компоста
Анаэробное
сбраживание
Аэробное компостирование
Обзвреженная биомасса
(«компост»)
и инертные («балласт»)
2 суток при 55-60оС,
45 суток – дозревание.
Активное орошение, аэрация
Качество компоста из ТКО
Опыт производства почвогрунта из компоста,
полученного при переработке ТКО
Анаэробное сбраживание
БИОГАЗ
50-75% метана
Осушение, обогащение
БИОГАЗ
95% метана
30 дней при 38оС (или 50-60оС)
в присутствии 70-80% воды.
Твердый остаток – на
компостирование
Методы термической переработки отходов
При температуре до 1200 С
Выше 1300оС
(с плавлением шлака и жидким
шлакоудалением)
Сжигание
Газификация
с кислородным дутьем
о
Неподготовленных
отходов:
Подготовленных
отходов:
На подвижных
колосниковых
решетках МСЗ
Барабанные печи
Подовые печи
Печи кипящего
слоя
Газификация
с воздушным дутьем
Плазменные процессы
Плазменное сжигание
Плазменная
газификация
Сжигание в слое
шлакового расплава
Пиролиз
С получением
химического сырья и
топлива
С получением
энергии на месте
- Применяются для ТКО
- Применение нецелесообразно
- Обычно не применяются для ТКО, но применимы для других типов отходов
Сжигание ТБО на подвижной колосниковой решетке
Процесс автотермический.
Топливо расходуется только
на поджиг и дожигание
отходящих газов.
Отходы – 25% масс.
На решетке 1000оС.
В атмосфере топки
1100-1200оС.
Современный мусоросжигательный завод
Технологии ВАТ (НДТ) при сжигании
на колосниковой решетке
Активное перемешивание твердой фазы
Контроль температуры твердой фазы на различных участках
колосниковой решетки
Контролируемая подача свежего воздуха к участкам
колосниковой решетки
Контролируемая охлаждение участков колосниковой решетки
Использование дополнительных горелок для дожигания
отходящих газов
Контроль температуры газовой фазы (2 секунды при 1100оС)
Подача свежего воздуха и создание условий для активного
перемешивания газовой фазы в зоне дожигания
Контроль полноты дожигания на основе анализа состава
отходящих газов
Очистка и контроль отходящих газов
Барабанные печи
(инсинераторы)
Подовые печи
(инсинераторы)
В топке 800-1000оС.
Дожигание отходящих газов в
отдельной камере при
температуре 1100-1200оС
Подходят для опасных отходов
Использование отходов в качестве топлива
для цементной промышленности
RDF (refused derived fuel),
SRF (solid recovered fuel) – топливо из ТКО
Безотходный процесс: зольная часть отходов
становится сырьевым компонентом цемента
Снижение выбросов парниковых газов
Экономия ископаемых
топлив – 20-60%
Меньшие капиталовложения по сравнению
с мусоросжигательным заводом
Предприятие не привязано к потребителю
электроэнергии
Экологическая безопасность
• Высокая температура – полное обезвреживание
(твердая фаза в цементной печи - 1450оС,
газовая фаза - 2000оС, декарбонизация - 1000оС);
• Щелочная среда в печи – связывание кислых
компонентов, предотвращение кислых выбросов
(HCl, SO2)
• Частичное остеклование шихты - связывание
тяжелых металлов
• Наличие в составе цементных заводов
эффективных пылеуловителей - залог очистки
выбросов от тяжелых металлов и диоксинов
Методы получения SRF/RDF из ТКО
Сепарация
(20% от массы ТКО)
Сепарация + биологическая сушка
(45% от массы ТКО)
Биологическая сушка
Высушенная
биомасса
Сепарация
Ферментация при активной аэрации,
без орошения водой 7-15 дней.
Влажность материала снижается с
35–50% до 20–10%.
Топливо
RDF/ SRF
Динамика увеличения объема сжигаемых отходов в
Европе (тыс. тонн) по годам
Страны ЕС
(27 стран)
Евро зона
(16 стран)
Сравнение технологий переработки ТКО
Средние
эксплуатац.
затраты, €/т
Отходы
переработки,
% от массы
исходного
сырья
Площадь,
га на
100 тыс.т/
год исх.
сырья
60
10
85
1
70
15
65
1-1,5
85
20
55
1,5
200
37
40
3
Выделение вторсырья + производство топлива
RDF методом биологической сушки
210
32
35
2,5
Выделение вторсырья + сжигание на
колосниковой решетке МСЗ с производством
электроэнергии
400
50
20
2
Средние
кап.
затраты,
€/т в год
Механизированная сортировка с выделением
вторсырья
Механизированная сортировка с выделением
вторсырья и топлива RDF
Технология
Автоматизированная сортировка с выделением
вторсырья и топлива RDF
Выделение вторсырья и топлива RDF +
компостирование
Технологии переработки ТКО, рекомендуемые
к применению в Красноярском крае
Большие
населенные
пункты
> 100 тыс.т/год ТБО
Средние
населенные
пункты
> 20 тыс.т/год ТБО
Малые
населенные
пункты
<< 20 тыс.т/год ТБО
1)
Сортировка с выделением вторичного сырья, топлива
RDF; Биологическая сушка органики с выделением RDF.
2)
Сортировка с выделением вторичного сырья, RDF;
Механобиологическое компостирование.
3)
Сортировка с выделением вторичного сырья;
Сжигание или компостирование.
1)
Сортировка с выделением вторичного сырья, топлива
RDF; Биологическая сушка органики с выделением RDF.
2)
Сортировка с выделением вторичного сырья, RDF;
Механобиологическое компостирование.
3)
Сортировка с выделением вторичного сырья;
Механобиологическое компостирование.
1)
Механобиологическое компостирование;
2)
Транспортирование в ближайший центр переработки
отходов для сортировки и обезвреживания;
Благодарю за внимание!