Как утилизировать отходы?
Современные подходы термического обезвреживания твердых коммунальных отходовТермическое обезвреживание твердых коммунальных отходов - один из основных способов утилизации в странах Европейского союза...
Современные подходы термического обезвреживания твердых коммунальных отходов
Термическое обезвреживание твердых коммунальных отходов - один из основных способов утилизации в странах Европейского союза. Метод позволяет значительно уменьшить объемы отходов и является наиболее целесообразным способом утилизации, как с точки зрения затрат, так и с точки зрения высокой скорости и эффективности решения проблемы.
Многолетний опыт стран Евросоюза позволяет отнести слоевое сжигание к наилучшим доступным технологиям обращения с отходами. Однако существует проблема утилизации образующегося шлака и летучей золы. Углеродный шлак (MIBA) – то, что образуется при сжигании твердых коммунальных отходов. Из образующихся при сжигании остатков 80-90% составляет твердый зольный шлак, остальные 10-20% - это летучая зола. Согласно данным Евростата, в 28 странах Европейского союза ежегодно образуется приблизительно 16 млн т. таких отходов. В основном их отправляют на полигоны для захоронения. Однако в некоторых странах, где недостаточно земли для организации полигонов, эти отходы нашли применение в качестве различных строительных материалов. Например, в Дании и Нидерландах таким образом используется 98% и 80%, образующихся после сжигания отходов. А в Великобритании, например, разработали принципиально новый метод переработки шлака с использованием технологии Carbon-8.
Физические и химические свойства углеродного шлака MIBA
Шлак MIBA, образующийся при сжигании твердых коммунальных отходов, состоит из зольной фракции и остаточных компонентов, которые не претерпели изменений в результате термической обработки. Остаточные компоненты состоят из фрагментов стекла, керамики и металлических изделий, размерами от нескольких миллиметров до 3 см.
Предварительная сортировка стекла и металлов, содержащихся в отходах, поступающих на сжигание, может улучшить теплотворную отходов, при одновременном сокращении объемов зольного остатка.
Адсорбирующие свойства MIBA значительно выше, чем у природных материалов и обладают вяжущими свойствами. Это позволяет использовать их в качестве цемента или активной минеральной добавки к цементу. Форма частиц, которые содержит MIBA, препятствует уплотняемости материала, увеличивает сопротивление к скольжению, что делает материал пригодным для использования в дорожном строительстве.
Оксидный состав угольного шлака близок к составу цементных материалов. Следовательно, есть потенциальная возможность для использования шлака при производстве строительных материалов. В тоже время, компоненты, образовавшиеся при сжигании несортированных отходов, выше, чем у природного сырья, используемого для целей дорожного строительства.
Содержание органических веществ в шлаке зависит от температуры горения, времени пребывания, влажности и исходного состава отходов. Основным показателем содержания органических веществ в шлаке MIBA является индекс LOI (потери при прокаливании). Величина индекса не должна превышать 5%.
После промывки водой шлака большинство веществ удаляется почти полностью. Некоторые из этих веществ, например, хинолины или ароматические амины, вызывают неприятные запахи, а после промывки запах полностью исчезает. Таким образом, промывка водой является очень полезным и простым технологическим приемом, обеспечивающим существенное удаление органических остатков и снижает экологические риски.
Современные методы и перспективы использования шлака MIBA
Сегодня существует одно основное направление утилизации шлаков MIBA - использование в дорожном строительстве и для производства строительных материалов. Это успешно реализуется в странах Евросоюза, где технологический процесс контролируется на соответствие нормативным требованиям. Так, в Великобритании, применение шлака MIBA разрешено для всех типов дорожных работ, при условии, что материал соответствует предъявляемым требованиям. В Нидерландах, Дании и Канаде более 90% MIBA повторно используется, в основном, для отсыпки основания дорог.
Примером такого использования также является разработанная еще в 2011 году в Великобритании технология Accelerated Carbonation Technology, которая реализована в виде экономически рентабельного промышленного проекта «Carbon-8». Эта технология приводит к улучшению химических и физических свойств обработанных материалов и может использовать выбросы любых местных тепловых источников (ТЭЦ, металлургические заводы, котельные и др.). Таким образом, происходит одновременная утилизации СО2 и отходов, и создается рыночный продукт с реальной стоимостью. Полученный продукт может использоваться в качестве вторичного наполнителя, насыпного материала или для производства строительных материалов.
Кроме того, существуют также теоретические разработки, оценивающие ресурсный потенциал шлака для будущих поколений при условии его безопасного захоронения на «полигонах-шлаконакопителях». Сторонники этого подхода предполагают, что через несколько десятилетий накопленный шлак MIBA будет являться источником ценных вторичных ресурсов, в первую очередь – металлов.
Еще одним интересным направлением переработки шлака MIBA, применяемым на мусоросжигательных заводах в России, является его использование при производстве технического стекла. Стекло со шлаком имеет черный цвет, стекло с золой окрашено в зеленый. При высокой температуре (1400-1600 °С) также можно получать облицовочную керамическую плитку и шлаковый щебень. Единственным, но существенным недостатком процесса является его высокая энергоемкость и, следовательно, высокая себестоимость.
Марианна Дмитриевна Харламова, к.х.н., доцент, заведующая кафедрой экологического мониторинга и прогнозирования РУДН
Термическое обезвреживание твердых коммунальных отходов - один из основных способов утилизации в странах Европейского союза. Метод позволяет значительно уменьшить объемы отходов и является наиболее целесообразным способом утилизации, как с точки зрения затрат, так и с точки зрения высокой скорости и эффективности решения проблемы.
Многолетний опыт стран Евросоюза позволяет отнести слоевое сжигание к наилучшим доступным технологиям обращения с отходами. Однако существует проблема утилизации образующегося шлака и летучей золы. Углеродный шлак (MIBA) – то, что образуется при сжигании твердых коммунальных отходов. Из образующихся при сжигании остатков 80-90% составляет твердый зольный шлак, остальные 10-20% - это летучая зола. Согласно данным Евростата, в 28 странах Европейского союза ежегодно образуется приблизительно 16 млн т. таких отходов. В основном их отправляют на полигоны для захоронения. Однако в некоторых странах, где недостаточно земли для организации полигонов, эти отходы нашли применение в качестве различных строительных материалов. Например, в Дании и Нидерландах таким образом используется 98% и 80%, образующихся после сжигания отходов. А в Великобритании, например, разработали принципиально новый метод переработки шлака с использованием технологии Carbon-8.
Физические и химические свойства углеродного шлака MIBA
Шлак MIBA, образующийся при сжигании твердых коммунальных отходов, состоит из зольной фракции и остаточных компонентов, которые не претерпели изменений в результате термической обработки. Остаточные компоненты состоят из фрагментов стекла, керамики и металлических изделий, размерами от нескольких миллиметров до 3 см.
Предварительная сортировка стекла и металлов, содержащихся в отходах, поступающих на сжигание, может улучшить теплотворную отходов, при одновременном сокращении объемов зольного остатка.
Адсорбирующие свойства MIBA значительно выше, чем у природных материалов и обладают вяжущими свойствами. Это позволяет использовать их в качестве цемента или активной минеральной добавки к цементу. Форма частиц, которые содержит MIBA, препятствует уплотняемости материала, увеличивает сопротивление к скольжению, что делает материал пригодным для использования в дорожном строительстве.
Оксидный состав угольного шлака близок к составу цементных материалов. Следовательно, есть потенциальная возможность для использования шлака при производстве строительных материалов. В тоже время, компоненты, образовавшиеся при сжигании несортированных отходов, выше, чем у природного сырья, используемого для целей дорожного строительства.
Содержание органических веществ в шлаке зависит от температуры горения, времени пребывания, влажности и исходного состава отходов. Основным показателем содержания органических веществ в шлаке MIBA является индекс LOI (потери при прокаливании). Величина индекса не должна превышать 5%.
После промывки водой шлака большинство веществ удаляется почти полностью. Некоторые из этих веществ, например, хинолины или ароматические амины, вызывают неприятные запахи, а после промывки запах полностью исчезает. Таким образом, промывка водой является очень полезным и простым технологическим приемом, обеспечивающим существенное удаление органических остатков и снижает экологические риски.
Современные методы и перспективы использования шлака MIBA
Сегодня существует одно основное направление утилизации шлаков MIBA - использование в дорожном строительстве и для производства строительных материалов. Это успешно реализуется в странах Евросоюза, где технологический процесс контролируется на соответствие нормативным требованиям. Так, в Великобритании, применение шлака MIBA разрешено для всех типов дорожных работ, при условии, что материал соответствует предъявляемым требованиям. В Нидерландах, Дании и Канаде более 90% MIBA повторно используется, в основном, для отсыпки основания дорог.
Примером такого использования также является разработанная еще в 2011 году в Великобритании технология Accelerated Carbonation Technology, которая реализована в виде экономически рентабельного промышленного проекта «Carbon-8». Эта технология приводит к улучшению химических и физических свойств обработанных материалов и может использовать выбросы любых местных тепловых источников (ТЭЦ, металлургические заводы, котельные и др.). Таким образом, происходит одновременная утилизации СО2 и отходов, и создается рыночный продукт с реальной стоимостью. Полученный продукт может использоваться в качестве вторичного наполнителя, насыпного материала или для производства строительных материалов.
Кроме того, существуют также теоретические разработки, оценивающие ресурсный потенциал шлака для будущих поколений при условии его безопасного захоронения на «полигонах-шлаконакопителях». Сторонники этого подхода предполагают, что через несколько десятилетий накопленный шлак MIBA будет являться источником ценных вторичных ресурсов, в первую очередь – металлов.
Еще одним интересным направлением переработки шлака MIBA, применяемым на мусоросжигательных заводах в России, является его использование при производстве технического стекла. Стекло со шлаком имеет черный цвет, стекло с золой окрашено в зеленый. При высокой температуре (1400-1600 °С) также можно получать облицовочную керамическую плитку и шлаковый щебень. Единственным, но существенным недостатком процесса является его высокая энергоемкость и, следовательно, высокая себестоимость.
Марианна Дмитриевна Харламова, к.х.н., доцент, заведующая кафедрой экологического мониторинга и прогнозирования РУДН
Добавить комментарий