ИТС 9-2015 Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)

     1.2.1 Экологические аспекты

Экологические проблемы в сфере обезвреживания отходов термическим способом определяются экологическими аспектами, которые оказывают или могут оказать прямое воздействие на окружающую среду. Согласно ISO 14001 [4], экологический аспект - это элемент деятельности организации, ее продукции или услуг, который может взаимодействовать с окружающей средой.

При термическом обезвреживании отходов к экологическим аспектам, оказывающим прямое воздействие на окружающую среду и здоровье человека, относятся:

- выбросы в атмосферу;

- сбросы сточных вод;

- образование отходов;

- сбор и хранение (накопление) обезвреживаемых отходов и реагентов, в том числе опасных.

К экологическим аспектам, оказывающим косвенное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, относятся:

- эффективность системы управления охраной окружающей среды;

- компетентность персонала в вопросах охраны окружающей среды;

- контроль и мониторинг воздействия на окружающую среду (наличие, достаточность, качество измерительного и контролирующего оборудования);

- потребление сырья и материалов;

- потребление энергоресурсов и др.

Сжиганием называется контролируемый процесс окисления твердых, пастообразных или жидких горючих отходов, содержащих органические вещества. При горении в основном образуются диоксид углерода, вода и зола. Сера и азот, содержащиеся в отходах, образуют при сжигании различные оксиды, а хлор восстанавливается до HCI. Помимо газообразных продуктов при сжигании отходов образуются и твердые частицы - металлы, стекло, шлаки и др., которые требуют дальнейшей утилизации или захоронения. При сжигании молекулы органических соединений разрушаются, а неорганические соединения превращаются в оксиды и карбонаты, которые выводятся вместе со шлаками и золой. Мелкодисперсные частицы оксидов и карбонатов, содержащиеся в топочных газах, улавливаются в "мокрых" скрубберах или барботажных аппаратах [5], [6].

Термическое обезвреживание отходов на современном уровне развития науки и техники обеспечивает практически полное разрушение находящихся в отходах органических вредных веществ, что достигается с помощью высоких температур (более 1000°С). Это относится и к диоксинам и фуранам, которые разрушаются более чем на 90%. При температуре 850°С диоксины расщепляются на их составные части. При охлаждении дымовых газов существует возможность того, что очень небольшая часть образовавшихся фрагментов снова соединится. Для их надежного отделения применяются рукавные фильтры в системе очистки дымовых газов с возможностью дополнительной подачи порошкообразного активированного угля и, тем самым, эффективной сепарации всех диоксинов и фуранов [7], [8], [9]. Эти технологические решения закладываются при создании целого ряда установок термического обезвреживания отходов методом сжигания и непосредственно реализуются на современных мусоросжигающих заводах. Для очистки дымовых газов на мусоросжигающих заводах по термическому обезвреживанию твердых бытовых отходов в России применяется оборудование, в основном импортное, с трехступенчатой системой очистки отходящих дымовых газов, адаптированной к использованию химических реагентов российского производства [10], [11], [12]. На первой ступени очистки в абсорбере происходит нейтрализация кислых компонентов дымовых газов известью в присутствии мелкодисперсных водяных капель. На второй ступени в рукавном фильтре осуществляется глубокая очистка от летучей золы и сорбция тяжелых металлов и диоксинов в процессе фильтрования дымовых газов через слой извести и активированного угля на фильтровальной ткани. На третьей ступени очистки осуществляется восстановление содержащихся в дымовых газах оксидов азота до молекулярного азота с использованием аммиачной воды. Неорганические вредные вещества, такие как тяжелые металлы, которые не обезвреживаются даже при высоких температурах, в многоступенчатой установке для очистки дымовых газов и при переработке остатков от сжигания должны выделяться в концентрированном виде, извлекаться и связываться. После этого обращение с ними должно осуществляться экологически безопасным способом. Образующиеся при сжигании малоопасные шлаки, похожие на горную породу, могут быть безопасно утилизированы. В Германии, Голландии и других странах они используются в том числе как заменитель дорожного щебня или для звукоизоляции стен [13], [14].

Технологии термического обезвреживания отходов методами пиролиза и газификации не получили широкого распространения по сравнению со сжиганием.

Термическое обезвреживание отходов по технологии пиролиза заключается в их необратимом химическом изменении под действием повышенной температуры без доступа или с ограниченным доступом кислорода с выделением горючего пиролизного газа (пирогаза) [2], [15]. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: подготовка отходов; переработка подготовленных отходов в реакторе для получения пирогаза и побочных химических соединений хлора, азота, фтора; охлаждение и очистка пирогаза от загрязняющих веществ (соединений хлора, фтора, серы, цианидов) с целью повышения его экологических показателей и энергоемкости; сжигание очищенного пирогаза в топке котла-утилизатора для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Термическая переработка без использования кислорода или с большим недостатком кислорода в условиях эндотермического процесса протекает с использованием внешней энергии, получаемой за счет сжигания пирогаза, который используется для поддержания процесса. Образующийся при этом коксовый остаток имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем образующихся отходов.

Газификация - это процесс термической обработки отходов, содержащих в своем составе органические вещества, окислителем (воздухом, кислородом, водяным паром, углекислым газом или их смесью) с расходом ниже стехиометрического, с получением генераторного газа (синтез-газа) и твердого или расплавленного минерального продукта.

Таким образом, существенными экологическими аспектами термического обезвреживания отходов, определяющимися прежде всего технологическими процессами сжигания, являются:

- выбросы в атмосферу, состав и уровень которых существенно зависит от групп видов обезвреживаемых отходов;

- уровень потребления энергоресурсов, который также в значительной степени зависит от групп видов обезвреживаемых отходов.

При оценке соответствия рассматриваемых технологий и оборудования критериям НДТ существенное значение будет иметь определение перечня контролируемых маркерных загрязняющих веществ в выбросах в атмосферный воздух.