Знешкодження й утилізація твердих побутових відходів

Характеристика твердих побутових відходів (ТПВ)

У містах і населених пунктах відбувається інтенсивне накопичення ТПВ, що при неправильному і невчасному видаленні і знешкодженні можуть забруднювати навколишнє середовище.

За морфологічною ознакою ТБВ підрозділяються на компоненти: папір (картон), харчові відходи, дерево, метал (чорний і кольоровий), текстиль, кістка, скло, шкіра, гума, камені, полімерні матеріали, інші (частини, що не класифікуються), відсів (вуличний кошторисів - менше 15 мм). При проектуванні підприємств по переробці ТПВ необхідні інформація про морфологічний склад ТПВ різноманітних кліматичних зон.

Сезонні зміни складу ТПВ характеризуються збільшенням утримання харчових відходів із 20-25% навесні до 40-55% восени, що пов'язано з великим споживанням овочів і фруктів у раціоні харчування (особливо в містах південної зони). Зимою і восени скорочується утримання дрібного відсіву (вуличного кошторис) із 20 до 7% у містах південної зони і з 11 до 5% у середній зоні.

Норми накопичення ТПВ - це кількість відходів, що утворяться на розрахункову одиницю: людина - для житлового фонду; одне місце в готелі; 1 м2 торгової площі для магазинів і складів; в одиницю часу - день, рік. Норми накопичення визначають в одиницях маси (кг) або обсягу (л, м3).

На норми накопичення і склад ТПВ впливають такі чинники:

• ступінь благоустрою житлового фонду (наявність сміттєпроводів, газу, водопроводи, каналізації, системи опалення);

• поверховість, вид палива при місцевому опаленні;

• розвиток суспільного харчування, культура торгівлі, ступінь добробуту населення і т.д.;

• кліматичні умови (різноманітна тривалість опалювального періоду - від 150 днів у південній зоні до 300 днів у північної);

• специфіка харчування й ін.

Для великих міст норми накопичення ТПВ декілька вищі, чим для середніх і малих.

Якість одержуваного в процесі переробки ТПВ органічного добрива або біотоплива залежить від хімічного складу вихідних ТПВ.

Важливим показником фізичних властивостей ТПВ є щільність. Щільність ТПВ упорядженого житлового фонду у весняно-літній сезон (у контейнерах) складає 0,18-0,22 т/м3; в осінньо-зимовий - 0,20-0,25 т/м3. Для різноманітних міст середньорічне значення 0,19-0,23 т/м3.

Питома теплоємність ТПВ і компосту [Дж/(кг-°С)] залежить від вологості і визначається за формулою

СТПВ = 21,9W + 2000

де W- вологість ТПВ, %.

Обсяг ТПВ знижується ще в 2-2,5 разу при збільшенні щільності в 1,3-1,7 разу. Спресований до такого стана матеріал на якийсь час стабілізується, тому що вологи, що утримується в матеріалі, недостатньо для активної діяльності мікроорганізмів і доступ кисню в масу утруднений.

Критерії вибору методу і розміщення споруд знешкодження та утилізації ТПВ

Відомо більш 20 методів знешкодження й утилізації ТПВ (класифікація методів подана на мал. 12.1). По кожному методі є 5-10 (по окремим до 50) різновидів технологій, технологічних схем, типів споруджень.

Методи знешкодження і переробки ТПВ по кінцевій цілі діляться на:

• ліквідаційні (вирішують в основному санітарно-гігієнічні задачі);

• утилізаційні (вирішують, крім того, задача економіки - використання вторинних ресурсів).

За технологічним принципом бувають біологічні, термічні, хімічні, механічні, змішані.

Найбільше поширення у нас і за кордоном одержали такі методи: складування на полігонах (ліквідаційний біолого-механічний), спалювання (ліквідаційний термічний) і компостування (утилізаційний біологічний).

Знешкодження й утилізація твердих побутових відходів  

Методи можна класифікувати за:

По кінцевій меті

Комбіновані

Механічні Ліквідаційні

Ліквідаційний біолого-механічний

Хімічні      Складування на полігонах

Ліквідаційний термічний

Термічні

Спалювання

Біологічні

Утилізаційний біологічний

Компостування

Утилізаційні

При розробці техніко-економічного обґрунтування вибору методу знешкодження й утилізації ТПВ для кожного варіанта підбирають земельну ділянку, встановлюють відстань і транспортні витрати по вивозі відходів. При необхідності закладають двоетапний вивіз ТПВ. Для кожного об'єкта в якості обов'язкового планують варіант складування ТПВ на полігонах, як найбільше простій.

Якщо існуюча ділянка полігона не відповідає вимогам охорони навколишнього середовища або якщо його розмір не забезпечує прийом ТПВ на майбутні 20-25 років, то в якості розрахункового варіанту розглядають полігон на новій ділянці, що відповідає всім санітарно-гігієнічним і технологічним вимогам.

Варіант, розрахований на одержання компосту (органічного добрива або палива), повинний бути обґрунтований документами від конкретних споживачів продукції (радгоспів або колгоспів, трестів зеленого будівництва і т.п.).

Термічні методи знешкодження й утилізації ТПВ

Існує три методи термічного знешкодження й утилізації ТПВ:

• шарове або камерне спалювання - непідготовлених відходів у печах сміттєспалювальних котлів;

• шарове або камерне спалювання спеціально підготовлених (збагачених) відходів (звільнених від баластових складових, що мають відносно стабільний фракційний склад) у печах енергетичних котлів або в цементних печах;

• піроліз відходів, що пройшли попередню підготовку або без неї.

Пироліз (суха перегонка) відходів оснований на спроможності органічної маси відходів під час нагрівання в інертному середовищі виділяти продукти термічного розкладу, такі, як СО, СО₂ , Н₂ , СН₄ , СnНm тощо.

Цей процес відбувається при підводі тепла (ендотермічний процес). У найбільш загальному випадку при пиролізу відходів протікають пов'язані між собою процеси - сушіння, (пироліз), газифікація, а також взаємодія вихідних пальних компонентів відходів із газоподібними продуктами , що утворилися.

На відміну від піролізу під час газифікації утворюються частково окислені гази (СО, альдегіди, феноли, ефіри, кислоти, вуглеводні, і т.д.) завдяки відновним реакціям, у які вступають продукти повного окислювання, такі, як СО₂ СО, Н₂О,HCI тощо, з вуглецем або воднем, що містяться в відходах, а також за рахунок неповного або часткового окислювання вуглецю відходів.

Газифікація може протікати як з підводом тепла (ендотермічні реакції), так і з виділенням тепла (екзотермічні реакції).