Реферат: Ном переработка сбросов и бытовых и промышленных отходов в г. Москве

НОМ 4. Переработка сбросов и бытовых и промышленных отходов в г. Москве

Переработка сбросов в г. Москве

С появлением городов возникла сначала проблема отведения, а затем и очистки сточных вод (сбросов). В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудителей различных инфекционных заболеваний.

Археологические раскопки древних поселений Вавилона, Ассирии, Египта, Греции и Рима свидетельствуют об использовании инженерных сооружений для ирригации, подачи воды и удаления нечистот.

Для отведения сточных вод в естественные проточные водоемы или орошения сельскохозяйственных земель строились крупномасштабные гидротехнические сооружения, выложенные кирпичом с обмазочной гидроизоляцией, обеспечивающие пропуск больших водных потоков. Хараппская цивилизация возникла в долине реки Инд, на территории Индии и Пакистана. Около середины 3-го тысячелетия до нашей эры это была одна из самых величайших цивилизаций мира. В городах Хараппской цивилизации были созданы уникальные системы водоснабжения и канализации. В домах имелись бани и туалеты, сточные воды которых сбрасывались в сточные канавы. Сточные канавы проходили под улицами. Обслуживание сетей проводилось через смотровые люки. За несколько тысячелетий до нашей эры в ассирийском дворце был построен канал высотой 1,4м и шириной 1,2 м. Древние греки в Афинах для отведения сточных вод построили канал шириной 4,2 м. Поражает высокое качество строительных работ. В древнем Риме в 6 веке до нашей эры был построен большой, закрытый водоотводящий канал «Клоака Максима». Отдельные части этого канала использовались вплоть до начала 20 века нашей эры.

Подавляющая часть сооружений городских систем канализации г. Москвы рассчитывается на пропуск максимального часового расхода. Поступление сточных вод в канализационную сеть осуществляется неравномерно. Для разгрузки сети в часы максимального притока при насосных станциях были созданы специальные сооружения – аварийно-регулирующие резервуары, оборудованные системой обратных клапанов, задвижек и фильтрами газо-воздушной очистки. Аварийно-регулирующие резервуары позволяют существенно снизить эксплуатационные затраты и повысить устойчивость системы канализации.

Общее количество канализационных насосных станций – 126 единиц, длина напорных трубопроводов 0,61 тыс. км. В настоящее время информация о работе 114 насосных станций системой АСДКУ (автоматизированная система диспетчерского контроля и управления) передаётся на ЦДП (центральный диспетчерский пункт) ПУНС. Использование автоматизированной системы управления позволяет рациональнее расходовать электроэнергию.

Общая протяженность канализационной сети в г. Москве – 7 тыс. км. Сетевое хозяйство включает трубопроводы диаметром от 125 до 600 мм, каналы и коллекторы - от 700 до 5600 мм. Максимальная глубина заложения канализационных сетей – 50 м, на долю дворовой и уличной сети приходится 80%, каналы и коллекторы приблизительно 20%.

Техническое состояние трубопроводов диагностируется с помощью телевизионных установок. Восстановление канализационных трубопроводов проводится как традиционными способами перекладки и восстановления, так и с использованием новых технологий бестраншейного ремонта.

Поступающие на блоки очистных сооружений сточные воды направляются на механизированные решетки, затем на песколовки. Решетки и песколовки – это сооружения предварительной очистки от загрязнений, присутствие которых может отрицательно повлиять на процесс последующей очистки. На решетках из сточных вод удаляется мусор, а в песколовках минеральные загрязнения. Сточные воды после песколовок направляются в первичные отстойники.

Отстойники – это круглые в плане сооружения, в которых скорость движения воды очень медленная, всего 5-10 мм/с, при таких скоростях частицы загрязнений коллоидных размеров выпадают в осадок. После первичных отстойников осветленная вода поступает на биологическую очистку в аэротенки. Аэротенки – это открытые, прямоугольные в плане сооружения, в которых сточная вода перемешивается с активным илом. Активный ил – сложное сообщество, состоящее из различных видов бактерий, микроводорослей, простейших, актиномицетов, дрожжей и др. Необходимый для жизни кислород активный ил получает благодаря действию специальных распылителей-аэраторов, расположенных на дне аэротенка. Атмосферный воздух воздуходувками по системе трубопроводов подается в аэротенк. Струя воздуха, проходя через аэратор, размельчается на пузырьки размером 4-6 мм. Поднимаясь, пузырьки проходят через слой воды, газы, входящие в состав атмосферного воздуха, растворяются в воде. В результате жизнедеятельности бактерий активного ила происходит окисление органических загрязнений до высших оксидов (углекислого газа, воды, нитратов и др.).

Иловая смесь из аэротенков направляется во вторичные отстойники, в которых происходит ее отстаивание и отделение активного ила от очищенной воды. Очищенная вода из вторичных отстойников поступает в водоем или подвергается дополнительному процеживанию на решетках с прозором 1,4 мм и фильтрации на зернистых фильтрах. На сегодняшний день эти технологии являются устаревшими и не обеспечивают современных Российских требований к качеству очистки сточных вод.

Станции "Южное Бутово" и г. Зеленограда построены по концессионной модели фирмой WTE (Германия) и обеспечивают глубокую биологическую очистку, в том числе от биогенных элементов - азота и фосфора. Для обеззараживания очищенных вод на обеих станциях применяется ультрафиолет. Качество очистки соответствует Европейским нормативам и требованиям, предъявляемым к водоемам культурно-бытового назначения.

Дальнейшим развитием программы реконструкции стало строительство нового блока на Люберецких очистных сооружениях производительностью 500 тыс. м3/сут. с удалением биогенных элементов.

Сооружения нового блока оснащены современным оборудованием, в основном западно-европейского производства, и полностью автоматизированы. Созданные российскими инженерами и строителями, эти сооружения являются одними из крупнейших, построенных в последние годы в мире, и крупнейшими в России.

Одним из основных факторов, ограничивающих использование воды поверхностных водоемов для купания, отдыха и спорта, а так же питьевого водоснабжения, является зараженность воды патогенными микроорганизмами. Основным источником поступления патогенов в водоемы являются сточные воды. В течение длительного времени процесс обеззараживания отождествлялся с процессом хлорирования. Введение соединений хлора в очищенную воду приводило к сбросу в водоемы сильных окислителей и хлорорганики, негативно влияющих на речные биоценозы. Наиболее экологичным решением этой проблемы является использование ультрафиолетовых ламп. В настоящее время блок Люберецких очистных сооружений ультрафиолетового обеззараживания производительностью 1 млн. м3/сутки введен в эксплуатацию.

Органический осадок, выпавший в первичных отстойниках, содержит огромное количество патогенных микроорганизмов, он представляет санитарно-эпидемиологическую и экологическую опасность. На крупных московских очистных сооружениях (КОС и ЛОС) ежесуточно образуется около 30 тыс. м3 осадков. Для обезвреживания осадка используются специальные методы: аэробная или анаэробная стабилизация (сбраживание). Весь образовавшийся осадок первичных отстойников и избыточный активный ил подается на термофильное сбраживание в метантенки.

Метантенки – закрытые оваловидные сооружения, в которых процесс биохимического окисления органических соединений идет без доступа кислорода.

Активный ил предварительно подвергается уплотнению в гравитационных уплотнителях и сгущению в механических сгустителях. В метантенках смесь осадков подвергается сбраживанию в термофильном режиме при температуре 50-530С. Образующийся в процессе распада органического вещества биогаз, состоит в основном из метана (около 70%) и углекислого газа (около 30%). Биогаз по системе трубопроводов поступает на утилизацию в котельную для получения пара, идущего на подогрев смеси, загружаемой в метантенки, и на хозяйственные нужды очистных сооружений.

Сброженный осадок направляется на сооружения промывки, в которых происходит его смешение с биологически очищенными сточными водами и отделение недостаточно сброженной коллоидной фракции осадка. Промытый осадок направляется на уплотнители и ленточные сгустители, откуда поступает на механическое обезвоживание в мембранных камерных фильтр-прессах. Механически обезвоженный осадок, имеющий влажность 72-75 %, транспортируется на промежуточный склад на территории очистных сооружений, откуда вывозится на полигоны и карьеры, расположенные в Московской области для использования в качестве рекультиванта.



^ Переработка бытовых и промышленных отходов в г. Москве

Ежегодно в Москве образуется около 9 500 тыс. т отходов. Помимо твердых бытовых отходов на территории Москвы в течение года образует­ся отходы 1 — 3 классов токсич­ности: около 600 т отходов производства и переработки фармацевтической продукции; до 30 тыс. т отходов про­изводства, получения и приме­нения консервантов древесины; 250 тыс. т отработанных минеральных масел, непригод­ных для первоначально заплани­рованного применения, отходов в виде смесей и эмульсий, угле­водородов; 300 т смолистых отходов перегонки, дистилляции или лю­бой пиролитической обработки; 500 т производства, получения и применения чернил, красителей, пигментов, красок, лаков; 1 тыс.т кислотных растворов или кислот в твердом виде; 1,5 тыс. т отходов, технологических процессов прачечных и химчисток (перхлорэтилен, трихлорэтилен).

Кроме того, непригодных к употреблению фармацевтичес­ких товаров, лекарств и препаратов, отходов производства, получения и применения фармацевтических препаратов образуется 10 % ежегодного объема препаратов, находящихся в розничной сети.

В официальных материалах надзорных органов нет данных об объемах образова­ния грунтов с загрязнённых го­родских территорий (не со строек) хотя их площадь в Москве превышает 255 км2.

Действующая в настоящее время система учёта и контроля за обращением опасных отходов недостаточно эффективна и не отвечает современным требованиям. На рисунке 1 представлена схема ответственности городских предприятий за обезвреживание различных отходов, образующихся на территории города Москвы.

На новом этапе развития города система обезвреживания отходов производственной деятельности городских предприятий должна решать следующие задачи: обезвреживание наиболее значимых для городов отходов производственного потребления отходов хозяйственной деятельности предприятий городского хозяйства и предприятий сферы обслуживания населения в объемах, соответствующих объемам образования, с учетом развития города на длительную перспективу: внедрение малоотходных технологий для основных произ­водств на тех предприятиях го­родов, где образуются отходы, представляющие наибольшую опасность для населения и окру­жающей среды, а также создание городских производственных систем для обезвреживания этих отходов; строительство современ­ных хранилищ




Рис. 1. Схема ответственности городских предприятий за обезвреживание различных отходов, образующихся на территории города Москвы:

ТБО – твердые бытовые отходы; КГМ – крупно габаритные материалы

опасных отходов, как центров коллективного пользования предприятий город­ского хозяйства; создание специализиро­ванной сертификационной организации федерального уровня для изделий и продукции из вторичных материалов; разработка и реализация организационно-технических мероприятий по обеспечению химической и биологической бе­зопасности в сфере обращения с отходами производства и потреб­ления городов в соответствии с целями и задачами, определен­ными Положением о межведом­ственной антитеррористической комиссии.

Следует отметить, что в отходах содержится много пригодного для вторичной переработки материала, однако его значительная часть не используется, а поступает на захоронение или термическое уничтожение. На рисунке 2 приведена схема использования различных видов отходов.



Рис.2 Схема использования различных видов отходов

Возникающие угрозы здоровью населения при захоронении отходов, отсутствие свободных площадей для полигонов в Московской области выдвигают напервый план проблемы оценки рисков и связанных, с обращение отходами и активизирует строительство мусоросжигательных заводов (МСЗ) в г. Москве и рассмотрение перспектив строительства мусороперерабатывающих заводов.

Термический метод переработки ТБО на сегодняшний день является наиболее перспективным, особенно в густонаселенных районах, где при дефиците территории, обязуется огромное количество отходов в крупных мегаполисах. Эффективность этого метода можно повышать, сочетая его с предварительной сортировкой и рециклингом, а безопасность - используя достижения научно-технического прогресса в области очистки дымовых газов и сточных вод.

Первый МСЗ появился в г. Москве в 1961 г в северо-восточном округе.

MC3 - это сооружение, включающее в себя следующие основные узлы: пункт приема мусора (на ряде заводов и сортировки), печь для, сжигания отходов, котел-утилизатор для выработки тепловой и электрической энергии, система газоочистки и очистки строчных вод. МСЗ относятся ко П категории опасности для окружающей среды. Их проектирование и строительство требует огромных средств и ведется порядка 5-8-и лет.

^ Схематично структура МСЗ представлена на рисунке 3.


Р
ис.3 Технологическая схема МСЗ


К достоинствам МСЗ можно отнести:

Сокращение массы отходов более чем на 70% и их объема более чем на 90%. Экономия площадей;

Получение тепловой и электрической энергии, что позволяет экономить ископаемое топливо;

Возможность утилизации потенциально опасных видов отходов, в частности медицинских.

К недостаткам МСЗ относится:

Образование в процессе неполного сгорания ТБО особо токсичных соединений - сложных хлорорганических веществ, в состав которых вхдят: полихлорированныый дибензодиоксин, полихлорированный дибензофуран. Диоксины и фураны - чрезвычайно токсичные соединения. Они обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Главный удар они наносят по репродуктивной функции человека (разрушают гормональную систему, приводя к иммунодефициту);

Стоимость вырабатываемой электроэнергии и тепла выше, чем при сжигании природного топлива;

Высокая стоимость МСЗ;

Потеря вторичных материальных ресурсов (если нет сортировки).

Все МСЗ оборудованы высокоэффективными системами очистки отходящих газов. Из печей сжигания выходят: дымовые газы, летучая зола и продукты неполного сгорания ТБО. Среди них углеводороды и ароматические углеводороды, их хлорированные производные, например, хлорфенолы, диоксины, фураны, соединения металлов, среди которых: свинец, кадмий, мышьяк, ртуть. Токсичные металлы выбрасываются в форме солей или окислов. Ртуть попадает в дымовые газы в форме паров (≈7%) и в форме хлоридов (≈70%). Продукты неполного сгорания ТБО содержат кислые газы НCl, SO2 , NOx. Именно НС1 способствует образованию диоксинов, а катализатором выступают соединения меди. Этот процесс идет уже в холодной золе (в основном в электофильтрах при t=250-280°). Источником выброса НСl являются поливинилхлоридные материалы. Чем выше температура сжигания, тем больше образуется NOx. Для снижения содержания СО в дымовых газах необходимо поддерживать в зоне горения количество О2 =11 % и не ниже 6%.

Выбросные газы содержать также альдегиды и органические кислоты. Суммарное содержание металлов и их соединений не должно превышать 0,05 мг/м3. Тяжелые металлы адсорбируются на мелких частицах летучей золы (меньше 2 мкм). На них также осаждаются диоксины и фурены.

Основное оборудование для очистки газов: электрофильтры, рукавные фильтры (при температуре до3000С и удаленных нагрузках на ткань 3 м3/м2* мин). При температурах выше 2500С снижается доля сконденсированных летучих материалов и возрастает вероятность повторного образования диоксинов фуранов (при наличии в газе соединений хлора). При мокрых методах очистки используются абсорберы.

^ Очистка от кислых примесей (HCl, SO2, HF) обычно ведется путем связывания в топке или в системе очистки. В топке

CaCO3 → CaO+CO2

CaO+H2O → Ca(OH)2

Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2+ 2 H2O

Ca(OH)2 + 2 HF → Ca F 2 + 2 H2O

Ca(OH)2 + SO2 +H2O → CaSO3 + 2 H2O

Последняя реакция плохо идет при сухой очистке, поэтому для интенсификации процесса связывания сернистых соединений лучше подавать водный р-р Ca(OH)2 или к раствору с Ca(OH)2 добавить хорошо растворимый Са(НСОО)2 (формиат кальция). Можно также подавать муравьиную кислоту, которая после реакции с кальцием даст формиат кальция. На выходе газ будет содержать CaS04 (гипс), который улавливается в рукавном фильтре.

^ Очистка газов от NOx проводится методом восстановления окислов азота в элементарный азот. Восстановитель - аммиак.

NО2+NH3 N2+H2О

NO+NH3 N2+Н2O

Катализатор TiO2, t=250-280°C или смесь VO5 и Mn,t=250-280°C , Если использовать в качестве катализатора активированный уголь или активированный кокс, то реакция восстановления начинается при температуре 90° и ее можно вести при температуре 170-210°. Время пребывания газа в реакторе 10-20 секунд.

Очистка газов от паров ртути возможна методом адсорбции на активированном угле. Для повышения эффективности процесса уголь пропитывают серной кислотой или йодистым калием при этом образуется сульфид или хлорид ртути. Использованный адсорбент подлежит захоронению как опасный отход.

Чтобы снизить содержание диоксинов и фуранов в дымовых газах необходимо соблюдать температурный режим в диапазоне 850° - 1000°. Выше 850° С чтобы не образовывались диоксины и менее 1000°С, чтобы снизить образование NOx. Причем время пребывания в камере сжигания ≈2 секунды. Чтобы свести к минимуму вторичное образование канцерогенов необходимо быстро охлаждать газ до температуры ниже 200°С и связать НС1, например, за счет распыления раствора соды: Na2CO3 +2НС1 → 2NaCl + СO2 + Н2O

Отходящие газы дожигают с подачей природного газа в зоне выше топочного пространства. Это снижает количество диоксинов на 40-70% (до 0,4-0,7 мг/м3, а содержание NОхна 30-55%:

4NO+CH4 →2N2+ Н2O+ СO2

2 NO2+CH4 → N2+ 2Н2O+ СO2

^ Впрыск активированного угля в виде порошка в поток газа на входе в

электрофильтр снижает содержание диоксинов в 4-8 раз.

Впрыск активированного угля в мокрый скруббер, установленный после электрофильтра повышает эффективность удаления диоксинов на 42,8%.

^ Использование активированного угля обеспечивает одновременно доочистку газов от SO2, HF, Hg.

Схема очистки сточных вод МСЗ представлена на рисунке 4. Из рисунка видно, что сточные воды подвергаются нейтрализации с использованием известкового молока, далее в камере реакции происходит осаждение твердых частиц при помощи коагулянта A12(SО4)3, флокулянта ПАА. После отстойника сточные воды фильтруются и очищенная вода частично поступает на газоочистку, частично сбрасывается в канализацию.




Рис.^ 4 Схема очистки сточных вод МС