Полигонное захоронение твердых бытовых отходов в брикетах высокой прочности
В статье описывается количественное выделение фильтрата, инфильтрата и биогаза с тела полигона при различных методах захоронения ТБО. Так же в статье рассказывается о работе пресса, методом проходного раструбного прессования.
Ключевые слова: Захоронение ТБО; фильтрат; биогаз; инфильтрат;
Одним из самых распространенных способов уничтожения отходов в Российской Федерации, остается захоронение на полигонах. Ежегодно на территории Московской области образуется около 5 млн. тонн твердых бытовых отходов (ТБО), которые вывозятся для захоронения на полигон в несортированном виде. Кроме того, на полигонах ТБО Московской области размещаются отходы из города Москвы в количестве 4,2 млн. тонн, так же без выделения вторичного сырья [3, с.18].
В это же время ситуация осложняется острой нехваткой площадей под новые полигоны, тогда как значительна часть полигонов заметно перегружена и не отвечает нормам экологической безопасности.
Одним из основных методов уменьшения объема твердых бытовых отходов (ТБО), является прессование в блоки высокой прочности с целью рационального использования как транспорта, перевозящего отходы, так и объема отходов на объектах их полигонного захоронения. На мусороперерабатывающих предприятиях процесс прессования ТБО неразрывно связан с дополнительными действиями по армированию сформованных блоков методом обвязки. Спрессованные отходы дают меньшее количество фильтрата (инфильтрата) и газовых выбросов, при этом снижается вероятность возникновения пожаров, эффективнее используется площадь полигона.
Во всех странах мира применяется прессование, в котором механическая прочность блоков при транспортировке и при перегрузках для захоронения, обеспечивается путем их прошивки и обвязки металлической проволокой, что приводит к повышению концентрации железа в фильтрате (инфильтрате) полигонов [3, с. 19]. При этом безвозвратно расходуются материальные и энергетические ресурсы, которые можно исключить при создании столь прочного брикета, для которого можно исключить стадию прошивки. Такой технологический прием значительно усложняет процесс переработки ТБО и увеличивает себестоимость процесса прессования. Для обвязки брикета применяется проволока d=3,0-3,5 мм, норма расхода на один брикет длиной 1 м. При обвязке ТБО в год общая потребность проволоки на год составляет 906 т.
В связи с несовершенством существующих технологий указанные ранее обстоятельства делают актуальной техническую задачу повышения эффективности процесса прессования отходов, при которой обеспечивается получение блоков ТБО требуемой плотности и прочности (исключающих операцию обвязки) с сохранением на прежнем уровне мощностных ресурсов действующих установок.
Реализация данной идеи возможна при модификации метода раструбного послойного прессования в прессе, имеющем свободный выход. Однако, как следует из экспериментов [1, с.34-35], большое различие физико-механических свойств компонентов ТБО приводят к образованию неоднородности блока и его самопроизвольному разрушению без обвязки при транспортировке. Для предотвращения этого явления предлагается порционная загрузка и послойное прессование с давлением, от 60 до 80 МПа при которой снижает удельный объем прессования ТБО в среднем на 25-30 %.
Пресс имеет гидравлический привод, состоящий из двух насосов: высокого и низкого давления. Для послойного прессования необходим многоходовой процесс с весовой дозировкой. Поперечное сечение камеры прессующего узла выполнено значительно меньше (в 2,5-3 раза) проходного сечения пресса. Причем данный процесс протекает наиболее эффективно, если между поверхностями торцевого конуса пуансона и раструба образован прямой угол.
Конструкция торца пуансона в виде выпуклого конуса способствует интенсивному перераспределению слоев прессуемых отходов, как в осевом, так и в радиальном направлениях, и, как следствие, образованию прочной, однородной структуры блока [2, с.2-3].
Пуансон, совершая рабочий ход, перемещает массу в замкнутое пространство камеры и прессует ее. Когда давление прессования уравновешивается, происходит сдвиг спрессованной порции отходов вдоль камеры и его вытеснение в раструб. Здесь материал, находясь под давлением, подвергается интенсивным сдвиговым деформациям в осевом направлении, образуя необходимую плотность и прочность прессуемого блока. В процессе прессования масса перемещается в узел пресса, где формируется по профилю его поперечного сечения.
Крайнее положение рабочего хода пуансона определяется совмещением его торца с меньшим основанием раструба. Пуансон возвращается в исходное положение и цикл прессования повторяется.
В результате получаемые на предлагаемом устройстве блоки обретают повышенную плотность (до 1500 кг/м3) и прочность, что обеспечивает сохранение их целостности при транспортировании и захоронении и исключает необходимость их обвязки. Это позволит в перспективе отказаться от используемого ранее в больших количествах обвязочного материала, повысить экономичность процесса прессования ТБО и снизить себестоимость производства блоков.
Были проведены исследования по определению внутреннего водного баланса выхода фильтрата по вариантам с насыпной плотностью ТБО 190, 1000 и 1500 кг/м3 Результаты данного исследования представлены в виде графиков на рис. 1-3.
Рисунок 1 Внутренний водный баланс полигона ТБО
Рисунок 2 Водный баланс инфильтрата на полигоне ТБО, за счет выделения атмосферных осадков
Рисунок 3 Водный баланс фильтрата на полигоне, при различных методах захоронения ТБО
Общий водный баланс фильтрата с полигона (рис.3) представляет собой объем избыточной влаги, который может выделиться из тела полигона в виде фильтрата, и определяется как сумма внутреннего водного баланса (рис. 1) и объемов инфильтрата атмосферных осадков в тело полигона (рис.2).
Отрицательное значения внутреннего водного баланса (дефицит влажности) означает, что насыщение пор влагой за счет прессования и биохимической деструкции отходов не достигает значений предельной влагоемкости отходов, поэтому при отсутствии дополнительного поступления влаги в виде выделяемых атмосферных осадков (инфильтрата) отсутствует на протяжении практически всего периода размещения отходов на данном участке полигона.
Захоронение ТБО насыпным способом на полигоне:
- - Органическое вещество на сухую массу 70-80 %; - Влажность 60 %; - Плотность 190 кг/м3;
Фильтрат содержит загрязнения, характеризуемые следующими показаниями, мг/л:
- - Химическая потребность в кислороде (ХПК) - 1500-51 тыс.; - Биохимическое потребление кислорода (БПК) - 1500-4800; - Сульфаты - 650-2900; - Хлориды - 650-2900; - Железо - 200-1700.
Брикеты с повышенной прочностью, которым не нужна дополнительная стадия прошивки, обладают насыпной плотностью более 1,5 т/м3, влажность не более 35 %, так как происходит большое влагоудаление при прессовании коническим пуансоном. Пористость таких брикетов низкая, поглощение атмосферных осадков минимально.
В толще тела полигона, под воздействием микрофлоры происходит биотермический анаэробный процесс распада органической составляющей ТБО. Конечным продуктом этого процесса является биогаз, основную объемную массу которого составляют метан и диоксид углерода. Биохимическое разложение и химическое окисление материала насыпного полигона - 190 кг/м3 который всегда сопровождаться образованием очагов выделения тепла с повышением температур от 25 до 75°С, т. е. возможно самовозгорание отходов, а также постоянным тлением внутри тела полигона.
Так же были, проведены расчетно-теоретические исследования по общему количеству выделения биогаза в результате биоразложения (рис.4) кг/год на 1 т ТБО.
Рисунок 4. Общее выделение биогаза с полигона ТБО
Анализ результатов приведенных экспериментов показывает что, для повышения экологической безопасности полигонов ТБО необходимо захоронение плотных блоков ТБО с повышенной прочностью (1500 кг/м3) без обвязки, что благоприятно скажется на окружающей обстановке и отдельных факторах, характеризующих полигон, как сложное инженерное сооружение.
Твердый бытовой отход
Список литературы
- 1. Гонопольский А. М., Ермакова Л. С. Исследование физико-механических характеристик ТБО при их компактировании безобвязочным методом в крупногабаритные блоки // Химическое и нефтегазовое машиностроение - 2012. - №2. - С.34-36. 2. Гонопольский А. М., Ермакова Л. С. Исследование технологических параметров процесса безобвязочного компактирования блоков ТБО // Журнал Экология и промышленность России - 2012. - № 4. С.2-3. 3. Ермакова Л. С., Гонопольский А. М. Безобвязочная технология компактирования твердых бытовых отходов в крупногабаритные блоки // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2010. - № 11. С.18.
Похожие статьи
-
Утилизация и захоронение твердых и жидких отходов - Защита гидросферы от вредных выбросов
По агрегатному состоянию отходы разделяются на твердые и жидкие. По источнику образования на промышленные, образующиеся в процессе производства...
-
Состав, свойства и объем твердых бытовых отходов - Бытовые и производственные отходы
Морфологический состав. В состав ТБО входят следующие компоненты: бумага, картон 20--30%, пищевые отходы 28--45%, дерево 1,5--4%, металл черный...
-
В статье рассматривается анализ выгод и затрат реализации комплексного управления твердыми бытовыми отходами (ТБО) на территории Карагандинской области....
-
Получение электроэнергии. Энергосодержащие отходы можно использовать сразу без какой-либо переработки в качестве топлива для двигателей или, переработав...
-
В г. Кокшетау ежедневно происходит загрязнение твердыми бытовыми отходами, которые образуются в жилых зданиях, учебных заведениях, а также в других...
-
В статье представлены сведения о твердых бытовых отходах (ТБО) в городах, в частности в Кокшетау, и методах их утилизации. В г. Кокшетау ежедневно...
-
Транспортирование. - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Перемещение отходов между местами или объектами их образования, накопления, хранения, утилизации, захоронения и/или уничтожения. Вывоз - процесс...
-
Переработка отходов, Сбор отходов - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Переработка отходов - деятельность, заключающаяся в обращении с отходами с целью их безопасного уничтожения или обеспечения повторного использования в...
-
Методы обезвреживания и переработки ТБО по конечной цели (направленности) делятся на ликвидационные (решают в основном санитарно-гигиенические задачи) и...
-
"Токсичные твердые промышленные отходы обезврежива-ют на специальных полигонах и сооружениях. Для предотвра-щения загрязнения почв и подземных вод отходы...
-
Основу нормативно-правовой базы обращения с отходами на федеральном уровне в России составляют: - Федеральный закон РФ № 7-ФЗ от 10.01.2003 г. "Об охране...
-
Характеристика твердых промышленных отходов - Бытовые и производственные отходы
С развитием горнодобывающей, металлургической и других отраслей промышленности на территории многих городов Украины стали размещаться отвалы вскрышных и...
-
Международные универсальные коды переработки "Вторсырьем" называют только те отходы производства и потребления, которые по своей природе являются...
-
Социальный аспект проблемы селективного сбора твердых бытовых отходов в России
В данной статье рассмотрен социальный аспект проблемы селективного сбора ТБО в городах России. Приведен в пример зарубежный опыт. Представлены возможные...
-
Реализация кластерной стратегии в сфере обращения с твердыми бытовыми отходами
В статье обоснована целесообразность использования кластерной формы взаимодействия производителей отходов, предприятий, перерабатывающих отходы, научных...
-
Обезвреживание отходов., Сжигание. - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Некоторые отходы требуют Обезвреживания перед размещением на свалках, полигонах или в отвалах. Так, отходы титанового производства, содержащие летучий и...
-
Технологии переработки отходов - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Многие виды отходов могут быть использованы вторично, и для каждого вида отходов есть соответствующая технология переработки. Для разделения отходов по...
-
Сортировка. - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Разделение и/или смешение отходов согласно определенным критериям на качественно различающиеся составляющие. Очистка. Очистка сточных вод - комплекс...
-
Утилизация., Рециклинг. - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Под Утилизацией отходов (от лат. utilis - полезный) понимается следующее: - использование отходов на различных стадиях их технологического цикла -...
-
- Для сбора и разделения отходов используется различный инвентарь (метла, совок, веник, мешок для мусора, мусорная корзина) - Технические приспособления...
-
Заключение - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
В России забыта перерабатывающая промышленность, не организована система сбора вторичных ресурсов, не оборудованы в населенных пунктах места для сбора...
-
ВВЕДЕНИЕ, Ценность мусора - Источники образования твердых бытовых отходов
Каждое утро мы встаем, завтракаем, делаем свои дела, но при этом абсолютно не замечаем, сколько мы производим мусора за один день. Особенно если...
-
Полигоны -- Это Наиболее Распространенный Способ Уничтожения ТБО. Отходы складируют на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения...
-
Методы утилизации и захоронения отходов - Экологические аспекты безопасности жизнедеятельности
Методы и средства утилизации и ликвидации отходов зависят от их токсичности, физического и химического состава и объемов. Наиболее значительная по объему...
-
Методы расчета нормативов образования отходов - Отходы промышленные и бытовые
В проекте нормативов образования отходов и лимитов на их размещения (ПНООЛР) приводятся обоснования годовых нормативов образования конкретных видов...
-
Хранение отходов и контроль - Отходы промышленные и бытовые
Концепция избавления биосферы от токсичных отходов в последние десятилетия развивалась во всем мире стремительными темпами. Застрельщиком в этом...
-
Энергообеспечение и захоронение ядерных отходов - Биосфера и предотвращение экологической катастрофы
Жизнь современного общества немыслима без мощных источников энергии. Их немного - гидро-, тепловые и атомные электростанции. Использование энергии ветра,...
-
Рассмотрены теоретические подходы к прогнозированию объема и режима образования фильтрата на основе водобалансовых расчетов в комплексе...
-
Введение - Твердые бытовые отходы и способы решения проблемы их утилизации
Твердые бытовые отходы (ТБО, бытовой мусор) - предметы или товары, потерявшие потребительские свойства, наибольшая часть отходов потребления. ТБО...
-
Вермикуляция как способ утилизации органических отходов
В начале третьего тысячелетия как никогда ранее проявилось главное противоречие нашей эпохи: противоречие между потребностямиобщества в жизнеобеспечении...
-
Ключевым классифицирующим признаком отходов является "происхождение отходов". В Законе Республики Беларусь "Об обращении с отходами" в статье 15...
-
ПРОБЛЕМА ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ ОТХОДОВ - Основы экологии
Одной из наиболее острых экологических проблем в настоящее время является загрязнение окружающей среды отходами производства и потребления и в первую...
-
Сброс отходов в море с целью захоронения - Проблема экологии Мирового океана
(дампинг) Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при...
-
Радиоактивные вещества и проблема их захоронения
Радиоактивность - способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных...
-
В последние десятилетия в Европе уделяется большое внимание проблемам, связанным с образованием и утилизацией отходов, в частности твердых бытовых и...
-
Принципиально возможно использование промышленных отходов в следующих основных направлениях: 1. Рекультивация ландшафтов, планировка территорий, отсыпка...
-
Особенности и примеры применения ОЖЦ - Методы управления отходами горного производства
Сегодня существуют различные методы анализа экологических систем, например оценка экологического риска, оценка экологической эффективности, экологический...
-
Захоронение РАО в горных породах
Захоронение РАО в горных породах На сегодняшний день всеобще признано что наиболее эффективным и безопасным решением проблемы окончательного захоронения...
-
Сброс отходов в море с целю захоронения - Глобальные проблемы человечества
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных...
-
Твердые и концентрированные городские отходы - Экология города
Ежегодно город-миллионер "производит" и по преимуществу накапливает на окружающих его территориях около 3,5 млн. т твердых и концентрированных отходов....
Полигонное захоронение твердых бытовых отходов в брикетах высокой прочности