Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Московский государственный институт электронной техники
(технический университет)
________________________________________________________________
В.Б.Кольцов
Учебно-методическая разработка
для самостоятельной работы студентов по дисциплине
«Процессы и аппараты защиты окружающей среды»
Часть 3
Москва 2007
Содержание
Глава 1. Полигонное захоронения отходов 4
1.1.Устройство полигонов и складирования ТБО 5
1.2.Разложения ТБО в местах захоронения 8
1.3.Сбор и обезвреживание фильтра 9
1.4.Добыча и утилизация биогаза 12
Глава 2. Переработка ТБО 19
2.1.Сепарация ТБО 22
2.1.1.Дробление 28
2.1.2.Грохочение 45
2.1.3.Магнитная сепарация 54
2.1.4.Электродинамическая сепарация 62
2.1.5.Электросепарация 65
2.1.6.Аэросепарация 68
2.1.7.Специальные методы сепарации 72
2.1.8.Ручная сортировка 73
2.1.9.Технологические схемы сепарации ТБО 75
Глава 3. Термическая переработка 79
3.1.Выбор температуры термического процесса 79
3.2.Классификация методов термической обработки ТБО 81
3.3.Термические методы обработки ТБО при температуре ниже температуры плавления шлака 82
3.3.1.Слоевое сжигание с принудительным перемешиванием и перемещением материала 82
3.3.1.1.Печи с валковыми решетками 86
3.3.1.2.Барабанные вращающиеся печи 87
3.3.2.Сжигание в кипящем слое 90
3.3.2.1.Печи со стационарным кипящем слоем 92
3.3.2.2.Печи с вихревым кипящем слоем 93
3.3.3.Сжигание-газификация в плотном слое кускового материала 94
3.3.4.Термические методы переработки ТБО при температуре выше температуры плавления шлака 99
3.3.4.1.Сжигание в слое шлакового расплава 101
3.3.4.2.Комбинированые процессы 110
3.3.5.Основы газоочистки 115
3.4.Комлексная переработка ТБО 121
Глава 4. Основы технологических расчетов при проектирование перерабатывающих комплексов 125
4.1.Общие сведения 125
4.2.Расчет производительности завода по исходному сырью 129
Тесты 136
Пример выполнения курсового проекта 270
Глава 1. Полигонное захоронение отходов.
До настоящего времени, как и сотни лет назад, наиболее распространенным методом решения проблемы ТБО и при равненных к ним отходов является их полигонное захороне ние: в СНГ на полигоны вывозят 97-98% образующихся ТБО, в США - около 70%, в Европе - 55-65%. В то же время в Япо нии и Швейцарии полигонному захоронению подвергают не более 25-30% ТБО.
Современный полигон - инженерно обустроенное соору жение, обеспечивающее реализацию технологии размещения ТБО (прием, складирование, захоронение) и охрану окружаю щей природной среды от загрязнения.
На современных полигонах стремятся ограничить контакт отходов с окружающей средой, что предотвращает ее загряз нение, но одновременно затрудняет разложение отходов, вследствие чего они представляют собой своеобразную «бом бу замедленного действия».
При недостатке кислорода органические отходы на поли гоне подвергаются анаэробному сбраживанию, что приводит к образованию так называемого «свалочного газа» - биогаза (смесь метана, углекислого газа, сероводорода и др.), создаю щего парниковый эффект. В недрах полигона формируется весьма токсичная жидкость - фильтрат, попадание которого в водоемы и подземные воды крайне нежелательно. Отсюда ши роко распространенную многовековую практику удаления от ходов на свалки (полигоны) следует рассматривать как вы нужденное, но малоперспективное с позиций экологии реше ние, тем более что для природных процессов многие отходы по своей структуре неизвестны и природа не способна спра виться с накопленными и качественно измененными продук тами, созданными человеком для обеспечения своей жиз недеятельности. Учитывая также сложность выделения и обустройства земель под новые свалочные места, в странах Европейского Сообщества запланирован к 2010 г. отказ от полигонного захоронения ТБО (за счет вовлечения отходов в переработку).
1.1.Устройство полигонов и складирование ТБО.
Требования к современным полигонам включают требова ния к выбору площадки, конструкции, эксплуатации, монито рингу, выводу из эксплуатации, а на западе, кроме того, к пре доставлению финансовых гарантий (страховка на случай форс-мажорных ситуаций).
Полигоны ТБО располагаются за пределами городов. Раз мер санитарно-защитной зоны от жилой застройки до грани цы полигона - 500 м, от аэропорта - 15 км.
Предпочтительным для размещения полигона является участок, сложенный глинами или тяжелыми суглинками (при глубине грунтовых вод не менее 2 м). Запрещается использо вание под полигон болот глубиной более 1 м, а также участ ков, затопляемых паводковыми водами.
Проектируемый срок эксплуатации полигона - не менее 15-20 лет. Необходимая при этом площадь земельного участ ка для складирования ТБО зависит от численности обслужи ваемого населения и высоты складирования ТБО. Например, для города с населением 0,5 млн. жителей требуется полигон площадью от 20 до 60 га при высоте складирования ТБО соответственно от 45 до 12 м. Полигоны ТБО, имеющие общую высоту более 20 м и нагрузку на площадь более 10 т/м2 (100 тыс. т/га), относят к категории высоконагружаемых.
Основные элементы полигона: подъездная доро га (с двусторонним движением), участок складирования ТБО (занимает 95% площади полигона и ограничивается водоот водной канавой), хозяйственная зона (располагается на пере сечении подъездной дороги с границей полигона и включает бытовые и производственные помещения), инженерные соору жения и коммуникации (водопровод, канализация, мачты электроосвещения).
Участок складирования разбивается на очереди эксплуата ции (с учетом рельефа местности). Складирование ТБО ведет ся на высоту в 2-3 яруса (высота яруса 2-2,5 м).
На участке складирования, в основании полигона предус матривается устройство котлована, из которого производится выемка грунта для последующей изоляции ТБО (промежуточ ной и окончательной). Глубина котлована зависит от уровня грунтовых вод (днище котлована должно быть на 1 м выше уровня грунтовых вод).
Учитывая рельеф местности и очередность складирования ТБО, участок разбивается на несколько котлованов; при укло не участка более 0,5 м предусматривается каскад котлованов. Грунт, вынутый из котлована первой очереди, раз мещается в кавальерах по периметру полигона. Разность от меток оснований двух смежных котлованов - не более 1 м. Ос нование котлована - глина толщиной не менее 0,5 м (коэффициент фильтрации воды не более Ю-5 см/сек). Если грунт ха рактеризуется коэффициентом фильтрации более 10 s см/сек, требуется устройство искусственных непроницаемых экранов. Цель создания противофильтрационного экрана - ограниче ние потока фильтрата к нижележащим грунтовым водам и предотвращение притока грунтовых вод на уровень выше ос нования полигона.
В качестве противофильтрационных экранов в РФ регла ментируется использование следующих материалов:
- однослойный глиняный экран (толщина на менее 0,5 м), поверх которого укладывается защитный слой из местного грунта (толщина 0,2 - 0,3 м);
- грунтобитумный экран, обработанный органическими вяжущими или отходами нефтепереработки (толщина 0,2 - 0,4 м);
- экран из латекса (двухслойный).
В США и странах ЕЭС для гидроизоляции основания по лигона используют полиэтилен низкого давления, отличаю щийся высокой химической, физической и биологической стойкостью, а также устойчивостью к механическим на грузкам.
Складируемые на полигоне ТБО подвергаются уплотне нию и изоляции.
Складируют ТБО на рабочей карте, отведенной на данные сутки. Размеры рабочей карты: длина 30-150 м, ширина 5 м. Мусоровозы разгружают ТБО у рабочей карты. Бульдозеры сдвигают ТБО на рабочую карту, создавая слой высотой 0,3-0,5 м.
Уплотнение в 3-4 раза достигается четырехкратным прохо дом бульдозера (катка) по одному месту. Уплотненный слой ТБО высотой 2 м (12-20 слоев) изолируют грунтом, инертны ми материалами (отходы строительства, шлаки); вместо грун та возможно использование полученного из ТБО компоста. Слой промежуточной изоляции 0,15-0,25 м.
На европейских полигонах практикуется ежедневное изо ляционное покрытие складируемых ТБО. Для покрытия ис пользуют слой грунта толщиной не менее 0,15 м, либо исполь зуют химическую пену или полимерные пленки.
В отличие от российской практики, в ряде европейских стран на одном и том же полигоне, помимо ТБО, складиру ют на специализированных участках промышленные отхо ды, отходы строительства, осадки сточных вод и пр. Кроме того, на полигонах проектируются участки компостирова ния растительных и других биоразлагаемых органических отходов, участки сортировки отходов и хранения вторично го сырья.
В российской практике на муниципальных полигонах допускается размещение лишь приравненных к ТБО от ходов.
Промышленные отходы, допускаемые для совместного складирования с ТБО, не должны быть взрывоопасными и са мовозгорающимися и не должны иметь влажность более 85%; токсичность смеси отходов не должна превышать токсич ность ТБО (по данным анализа водной вытяжки). Промыш ленные отходы IV класса опасности, принимаемые без ог раничений полигонами ТБО, характеризуются содержанием в водной вытяжке (1 л воды на 1 кг отходов) ток сичных веществ на уровне фильтрата из ТБО и должны иметь крупность не более 250 мм.
1.2.Разложение ТБО в местах захоронения.
ТБО на 70-80% состоят из органических компонентов, в большинстве своем подверженных разложению во времени в условиях захоронения за счет естественных химических и био логических процессов, до настоящего времени изученных не достаточно.
В результате реакции гидролиза образуются низкомолеку лярные органические вещества, которые в течение нескольких недель проходят стадию кислородно-нитратного окисления и разлагаются в аэробных условиях до воды, диоксида углерода и азота. При протекании этих процессов в теле полигона от мечается повышение температуры.
Для анаэробных условий характерна стадия распада про дуктов гидролиза. Продолжительность этой стадии - от 1 до 6 месяцев. В итоге процессов ферментации и восстановления сульфатов органические вещества разрушаются до низко молекулярных кислот (образуется, в частности, уксусная кислота), диоксида углерода и сульфида водорода; в не больших количествах выделяется метан. При этом образу ются промежуточные продукты - карбоновые кислоты и спирты.
Образовавшиеся соединения могут затем использоваться метанообразующими бактериями для производства метана. Стадия анаэробного разложения органических веществ растя нута во времени и продолжается в течение 8-40 лет, причем первые 3 года процесс образования метана протекает неустой чиво
По мере снижения выхода биогаза начинается последняя стадия разложения органических отходов - стадия образова ния гумуса. Ее продолжительность - до 40 лет.
1.3. Сбор и обезвреживание фильтра.
Фильтрат, образующийся на полигонах ТБО, содержит продукты выщелачивания водорастворимых соединений и продукты разложения отходов. В среднем годовой объем об разующегося фильтрата составляет 2-3 тыс. м3/га.
Состав фильтрата зависит от срока эксплуатации полигона (от стадии разложения отходов), характера складируемых отхо дов и объема поступления поверхностных и грунтовых вод.
Фильтрат из ТБО характеризуется преимущественно по интегральным показателям - биохимической потребности в кислороде (БПК) и химической потребности в кислороде (ХПК), а также по содержанию тяжелых металлов, аммоний ного азота и некоторых других веществ. После короткой аэробной стадии разложения ТБО (продолжительность - не сколько недель) можно выделить (см. рис. 3.3) две анаэробные стадии.
Первая стадия распада органических веществ в анаэроб ных условиях (включая фазу неустойчивого образования ме тана) протекает от нескольких месяцев до нескольких лет по сле депонирования. Фильтрат, образующийся на этой стадии разложения ТБО, характеризуется средним значением рН 6, высоким значением БПК (13000 мг/л 02), высоким отноше нием БПК/ХПК (0,6)*, высоким содержанием аммонийного азота и железа (в среднем по 750 мг/л).
Вторая стадия (активное образование метана), характер ная для старых полигонов, может продолжаться в течение не скольких десятилетий. Фильтрат старых полигонов имеет рН 8, характеризуется низким значением БПК (180 мг/л 02), низким отношением БПК/ХПК (0,06), высоким содержанием аммонийного азота (750 мг/л) и низким содержанием железа (15 мг/л). Содержание меди и свинца в фильтрате незначитель но зависит от возраста полигона и колеблется в широких пре делах, составляя в среднем около 100 мг/л; среднее содержание кадмия 6 мг/л.
Как следует из состава фильтрата, полигонное захороне ние ТБО может оказать негативное влияние на грунтовые воды, в связи с чем в России регламентируется контроль за состоянием грунтовых вод выше и ниже полигона (на рассто янии 50-100 м). Если содержание загрязняющих веществ превысит ПДК грунтовых вод, должны быть приняты меры по ограничению поступления этих веществ в грунтовые воды (до уровня ПДК).
Для предотвращения утечки фильтрата в окружающую среду основание полигона должно иметь противофильтраци-онный экран (с коэффициентом фильтрации, по европейским нормам, не более 10-9 м/сек), а для облегчения его сбора по верхность полигона должна быть спланирована с уклоном (по европейским нормам, уклон должен быть не менее 2%).
В систему сбора фильтрата входят:
- перфорированные дренажные трубы, размещенные под складируемыми отходами на противофильтрационном экране и обкладываемые щебенкой (фильтрат по трубам отводится на участок его обезвреживания);
- насосная станция;
- водосборный накопительный пруд (для снятия пиков по токов).
Все новые европейские полигоны запроектированы с дон ным дренажем. На старых полигонах фильтрат собирается с помощью окружающих дренажных канав или путем откачки из трубных скважин, которые размещают в теле полигона или вокруг него.
Обезвреживание фильтрата можно производить либо в ме сте его образования, либо на муниципальных очистных соору жениях. К очистным сооружениям фильтрат транспортирует ся по герметичному трубопроводу, стоимость которого в ряде случаев может быть сопоставима с затратами на строительст во самого полигона.
Практически применяют два метода обезвреживания филь трата (дренажных сточных вод):
- биологическая очистка (в присутствии активных бакте риальных культур, которые разрушают и используют органи ческие вещества для синтеза своих клеток, например, в уста новках с активным илом, в аэрационных прудах и др.);
- физико-химическая очистка (чаще всего реагентная - для очистки от тяжелых металлов).
Следует отметить, что количество образующегося фильт рата зависит, при прочих равных условиях, от технологии за хоронения - степени уплотнения ТБО и высоты их складиро вания. Высокий полигон является более предпочтительным с точки зрения защиты окружающей среды (уменьшается удель ный объем фильтрата). В соответствии с европейской практи кой, полигоны высотой менее 10 м проектируют редко.
1.4. Добыча и утилизация биогаза.
В результате анаэробного разложения органической фрак ции отходов образуется биогаз. Из общего количества метана, ежегодно поступающего в атмосферу, 40-70% образуется в ре зультате антропогенной деятельности, причем более 20% из них приходятся на объекты захоронения ТБО.
Подсчитано, что из одной тонны ТБО образуется 200-300 м3 биогаза.
Основные компоненты биогаза (%): метан 40-75 (обычно 50-60), диоксид углерода 30-40, азот 5-15, кислород 0-2, серо водород и другие токсичные соединения (в небольших количе ствах).
В зависимости от содержания метана биогаз имеет теплоту сгорания от 15 до 20 МДж/м3, что соответствует 50% теплоты сгорания природного газа.
Биогаз относится к числу газов, создающих «парниковый эффект» и влияющих на изменение климата Земли в целом. «Конвенция о предотвращении глобального изменения кли мата» (ратифицирована Россией в 1992 г.) обязывает страны-участницы минимизировать выбросы в атмосферу парнико вых газов, таких как метан и диоксид углерода (выброс в ат мосферу 1 м3 метана по своим губительным последствиям для изменения климата эквивалентен выбросу в атмосферу около 25 м3 диоксида углерода). В этой связи уменьшение выбросов биогаза в атмосферу обеспечивает не только улучшение эко логической ситуации вокруг полигонов ТБО, но и способству ет выполнению Россией своих международных обязательств.
Биогаз является одной из причин возгорания ТБО на поли гонах и свалках. При содержании в воздухе от 5 до 15% мета на и 12% кислорода образуется взрыво-пожарная смесь.
Биогаз оказывает также негативное воздействие на расти тельный покров, угнетая растительность на примыкающих к полигонам ТБО площадях (механизм влияния связан с насы щением биогазом порового пространства почвы и вытеснени ем из нее кислорода).
Негативное воздействие биогаза на окружающую среду привело к тому, что в большинстве развитых стран владельцы полигонов законодательно принуждаются к предотвращению его стихийного распространения.
В связи с этим за рубежом в последнее десятилетие по лучили широкое распространение технологии добычи и ути лизации биогаза. В Германии, например, к началу нового тысячелетия добыча биогаза на полигонах ТБО составила около 35 млн. м3/год, что позволяет получать ежегодно 140 млн. кВт-ч электроэнергии и экономить 14 тыс. т/год нефти.
На российских полигонах и свалках биогаз практически не собирается. Первые шаги в этом направлении осуществи ла фирма «Геополис», построившая совместно с фирмой «Гронтмай» (Нидерланды) установки для сбора биогаза на двух подмосковных полигонах ТБО (в Мытищах и Серпухо ве). На каждом из этих полигонов, являющихся достаточно типичными для Московской области (площадь 5-7 га, сред няя мощность отходов 10-12 м), образуется 600-800 м3 био газа в час.
Для сбора биогаза используют вертикальные скважины, газопроводы и компрессорные станции, обеспечивающие по дачу газа к мотор-генераторам (при использовании биогаза для производства электроэнергии). Компрессор создает необ ходимое разрежение для сбора биогаза и его транспортировки по газопроводам.
В российских условиях, как показала практика, наиболее целесообразно шнековое бурение скважин диаметром 250-300 мм (для сравнения - в Швеции практикуется бурение сква жин диаметром 150-200 мм).
По европейским данным, выход биогаза из пробуренной скважины глубиной 10 м обычно составляет 10—20 м3/час. Ус тойчивая работа скважины обеспечивается, если ее дебит не превышает объема вновь образующегося биогаза. Подсчита но, что для обеспечения мощности 1 МВт требуется 15-20 про буренных газовых скважин в теле полигона. Регулирование выхода биогаза с полигона осуществляется путем регулирова ния числа оборотов компрессора.
Расстояние между газовыми скважинами на участке сбора биогаза обычно составляет 50-60 м. Если число газовых сква жин на полигоне оптимально, а откосы полигона уплотнены, извлечение биогаза составляет до 80% от его образующегося объема. Если биогаз собирается на так называемых биокартах с однородными отходами (европейские условия), извлечение биогаза повышается до 90%.
Инженерное обустройство скважины включает несколько этапов. На первом этапе в скважину опускается перфориро ванная стальная или пластмассовая труба, заглушённая снизу и снабженная фланцевым соединением в приустьевой части. Затем в межтрубное пространство засыпается пористый мате риал (например, гравий) с послойным уплотнением до глуби ны 3-4 м от устья скважины. На следующем этапе сооружает ся глиняный замок мощностью 3-4 м для предотвращения попадания в скважину атмосферного воздуха. После этого приступают к установке оголовка скважины. Оголовок пред ставляет собой металлический цилиндр, снабженный газоза порной арматурой для регулировки дебита скважины и кон троля состава биогаза, а также патрубком для присоединения скважины к газопроводу.
В шведской практике для крепления буровых скважин ис пользуются обсадные трубы, которые после установ ки перфорированного пластмассового фильтра частично вы нимаются из тела полигона. Нижняя секция обсадной трубы длиной 3 м остается на уровне 1,5-4,5 м ниже уровня грунта, а над верхней частью фильтра в скважине образуется изолирую щее покрытие высотой 4,5 м, позволяющее создать относи тельно большое разрежение вокруг скважины и повысить эф фективность сбора биогаза. По данным шведской практики, при сборе биогаза на действующих полигонах возникают экс плуатационные сложности и в течение первых десяти лет часть газовых скважин и фильтров должна быть обновлена (разрушение труб под действием проседания поступающих от ходов, закупоривание фильтрующих труб).
Температура образующегося биогаза соответствует темпе ратуре тела полигона, которая при анаэробном разложении органической фракции ТБО повышается до 25-40°С. По скольку для отходов характерна высокая влажность, биогаз насыщается парами воды. При снижении температуры биога за до 10°С в системе газопроводов образуется до 20 г/м3 кон денсата. На установке мощностью 1 МВт ежесуточно образу ется 100 л конденсата. Этот конденсат необходимо удалять из системы сбора биогаза и направлять на обезвреживание, так как по химическому составу он во многом аналогичен фильт рату. Уклон газопроводных труб в пределах полигона должен обеспечивать сбор конденсата (в соответствии с европейской практикой, уклон труб - не менее 20%). Для удаления влаги из системы устанавливают конденсатоотводчики (стальные ре зервуары с гидрозатворами).
Биогаз, добываемый на полигонах, наиболее часто исполь зуют для производства электроэнергии. В российских условиях из 1 м3 биогаза можно получить 1,5 кВт-ч электроэнергии. К сожалению, большой энергетический потенциал полигонов в настоящее время не используется. В то же время в большинстве развитых стран производство электроэнергии на основе биогаза стимулируется государством с помощью специальных законов. Так, в США и странах ЕЭС существуют законы, обя зывающие энергетические компании использовать нетрадици онные источники энергии, а потребителей - покупать альтер нативную энергию. При этом нормативно определяется стои мость альтернативной энергии, которая, как правило, в 2-2,5 раза выше стоимости энергии, произведенной на основе использования традиционных энергоносителей (природный газ, нефтепродукты). В ряде случаев электроэнергия, произве денная из биогаза, частично или полностью используется для нужд предприятия, эксплуатирующего полигон ТБО.
В отличие от многих европейских стран, в Швеции тради ционной формой утилизации биогаза является его сжигание в газовых котлах для производства тепловой энергии. Газо вые котлы чаще всего соединяются с местной системой рай онного теплоснабжения. В Швеции имеется также опыт ути лизации биогаза для комбинированного производства элект рической и тепловой энергии на стационарных газовых дви гателях.
В тех случаях, когда возникают сложности с утилизацией биогаза (например, из-за больших расстояний до потребите ля), собранный биогаз подвергают факельному сжиганию в специальных газовых горелках. Факельное сжигание биогаза следует рассматривать как вынужденную и промежуточную меру, способствующую снижению поступления биогаза в ат мосферу и вероятности возгорания ТБО на полигонах.
Контрольные вопросы
Главе 1.
Глава 2. Переработка твердых бытовых отходов (ТБО).
Основная тенденция решения проблемы ТБО в мировой практике - их вовлечение в промышленную переработку.
Несколько причин стимулируют переход к промышленной переработке ТБО:
- наличие постоянной экологической опасности от накоп ления больших объемов отходов;
- сложность выделения и обустройства новых свалочных мест;
- рост затрат на захоронение ТБО и их доставку к местам захоронения, которые все более удаляются от городов;
- экономия земельных ресурсов при отказе от полигонного захоронения;
- возможность масштабной утилизации муниципальныхотходов при их вовлечении в промышленную переработку;
- необходимость решения экологических проблем цивили зованными методами.
В первую очередь ТБО вовлекаются в промышленную пе реработку в странах, бедных природными ресурсами и отли чающихся малой площадью и высокой плотностью населения, где захоронению подвергают не более 25-30% ТБО (Швейца рия, Япония). В Европе, как отмечено, полигонное захороне ние ТБО должно быть прекращено к 2010 г.
В мировой практике нашли промышленное применение пять принципиальных методов переработки ТБО:
- термическая обработка (в основном - сжигание);
- биотермическая аэробная ферментация (с получением удобрения, биотоплива, топлива и др.);
- анаэробная ферментация (с получением биогаза);
- сортировка (с извлечением ценных компонентов и фрак ций отходов для вторичного использования);
- комплексная переработка (комбинация различных ме тодов: ферментация-сортировка, ферментация-сортировка-термообработка, сортировка-ферментация, термообработка-сортировка, сортировка-термообработка, сортировка-термо обработка-ферментация).
Наиболее распространено сжигание (слоевое и в кипящем слое), значительно реже - аэробная ферментация (на послед них поколениях заводов - в бассейне выдержки, в туннеле и в боксах). Широкое распространение этих технологий для переработки ТБО обусловлено морфологическим составом ТБО, которые содержат до 70-80% органической (горючей, биораз-лагаемой) фракции.
Принципы выбора и создания рациональных методов про мышленной переработки ТБО базируются на том, что пробле ма ТБО - это взаимосвязанная эколого-экономическая и тех нологическая проблема, а сами ТБО должны рассматриваться как техногенное сырье сложного органо-минерального соста ва. Технологию переработки ТБО следует рассматривать как метод инженерной защиты окружающей среды. Задачей лю бой технологии является:
- уменьшение объема и массы отходов, подлежащих захо ронению, с перспективой перехода на безотходоное производ ство;
- обезвреживание отходов;
- рациональная утилизация отходов (материальная и энер гетическая, с выделением ценных компонентов, производст вом новых видов товарной продукции).
Приоритетными при выборе и создании технологии, от вечающей достижениям и тенденциям развития мировой практики, являются эколого-экономические критерии (эко логическая безопасность технологии, количество и экологи ческая безопасность образующихся отходов, экологическая безопасность новой продукции, экономическая эффектив ность, капитальные и эксплуатационные затраты). Естест венно, на выбор технологии существенное влияние оказыва ет степень ее отработанности и готовности к практическому применению.
Принципиальные методы переработки ТБО реализуются с использованием десятков технологий. Как правило, любая фирма-разработчик технологии (или дилерская фирма) рекла мирует свою технологию как лучшую и самую эффективную в мировой практике. Чтобы сделать правильный выбор, в рын ке технологий необходимо разбираться. Практическое реше ние проблемы промышленной переработки ТБО связано с большими капитальными вложениями, поэтому последние должны быть ориентированы на создание наиболее прогрес сивного промышленного производства.
Промышленную переработку следует рассматривать как конечную операцию в общей схеме управления ТБО, эффек тивность которой во многом зависит от организации работы на каждой предшествующей стадии - сбора и транспортиров ки (удаления) муниципальных отходов.
Исходя из гетерогенного состава муниципальных отхо дов, схемы управления ТБО (включая промышленную пере работку) должны представлять собой комбинацию техно логических операций разделения отходов на отдельные фракции и компоненты с последующей их переработкой оп тимальным методом. Стремление использовать для перера ботки всей массы ТБО какой-то один конкретный метод, ка кую-то монотехнологию (например, сжигания) приводит к неоправданному увеличению затрат и усиливает негативное влияние технологии на окружающую среду. В наибольшей степени современным требованиям экологии, экономики и ресурсосбережения отвечает создание комбинированного производства, обеспечивающего обезвреживание отходов, использование отходов как источника энергии и как вторич ного сырья. Построение промышленной технологии по принципу комбинации различных методов переработки ТБО нивелирует недостатки каждого метода, взятого в отдельно сти. Именно комплексная переработка ТБО, как системная комбинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов обеспечивает в совокупности малую отходность производства, его максимальную экологичность и экономичность.
Объединяющим процессом в схеме комплексной перера ботки ТБО является сепарация (в том числе на основе селек тивного сбора), изменяющая качественный и количественный состав ТБО.
2.1. Сепарация ТБО.
При вовлечении ТБО в промышленную переработку в ка честве техногенного сырья, по аналогии с комплексной пере работкой многокомпонентных природных сырьевых матери алов (руд, горно-химического сырья, угля и пр.), особую роль играют обогатительные процессы как подготовитель ные операции, позволяющие выделить те или иные ценные компоненты для вторичного использования, удалить опас ные компоненты и оптимизировать состав отходов для по следующих переделов переработки. Не случайно на послед них международных форумах (США, Германия) по обогаще нию полезных ископаемых вопросам обогащения ТБО уделе но серьезное внимание и посвящены заседания специальных секций.
Сепарация ТБО, аналогично обогащению других сырье вых материалов (в частности, полезных ископаемых), пред ставляет собой совокупность процессов первичной обработки сырья с целью извлечения ряда ценных компонентов, удале ния опасных и балластных компонентов, выделения фракций отходов, оптимальных по составу для переработки тем или иным методом.
В отличие от обогащения полезных ископаемых, всегда связанного с загрязнением окружающей среды, сепарация ТБО как техногенного сырья имеет прямое природоохранное значение, поскольку выход хвостов сепарации всегда меньше количества исходного сырья, а состав отходов для последую щих переделов переработки оптимизируется с точки зрения гомогенизации, способности к горению, снижения содержа ния опасных и балластных компонентов и др., что повышает экологическую безопасность промышленной переработки му ниципальных отходов.
Сепарация ТБО, их обогащение является эффективной опе рацией перед термо- и биообработкой отходов. Так, по опуб ликованным данным, предварительная сортировка ТБО, уда ление металлических компонентов, отработанных электроба тареек и аккумуляторов, некоторых видов синтетических ма териалов уменьшает при сжигании выбросы ртути и мышьяка на 70-75% , свинца - на 40%, при этом эффективность сжига ния и ферментации ТБО повышается, а состав продуктов и от ходов переработки улучшается.
Принципиально возможны три взаимодополняющих друг друга направления сепарации ТБО:
- селективный покомпонентный сбор отходов у населения в местах образования с последующей доводкой продуктов на специальных сортировочных установках (преимущественно методами ручной сортировки; для извлечения металлов ино гда применяется механизированная сепарация);
- селективный пофракционный сбор в местах образования так называемых коммерческих отходов (отходы рынков, ма газинов, учреждений, школ и др.), с последующим извлечени ем из них ценных компонентов комбинированными методами ручной и механизированной сортировки (на специальных объектах);
- сортировка в заводских условиях комплексной перера ботки ТБО (преимущественно механизированная, поскольку ручная сортировка отходов жилого фонда на ленте тихоход ного конвейера малоэффективна; в ряде случаев технологиче ская схема может включать элементы ручной сортировки крупнокусковой фракции ТБО).
Селективный сбор у населения отходов потребления (ма кулатура, текстиль, пластмасса, стеклотара, металлы и пр.) практикуется во многих странах, что предотвращает попада ние в ТБО ряда ценных компонентов, перерабатываемых или используемых повторно, а также опасных компонентов. Вме сте с тем, учитывая большие и постоянно возрастающие объ емы образования ТБО (ежегодный прирост не менее, чем на 3-5%), можно сделать вывод, что проблема ТБО не может быть решена непромышленными методами и сортировка всех ТБО на месте их образования, в бытовых условиях прак тически невозможна и не имеет смысла. Тем не менее сбор у населения отсортированного, незагрязненного вторичного сырья не противоречит промышленной переработке ТБО и должен рассматриваться как составная часть в решении ком плексной проблемы отходов города. Так, проблему попада ния в городской мусор некоторых опасных отходов (отрабо танные люминесцентные лампы, аккумуляторы и др.) можно практически решить только организацией их селективного сбора.
В российских условиях в ближайшие десятилетия сложно организовать повсеместно селективный сбор отходов потреб ления у населения. Это объясняется неподготовленностью на селения, отсутствием соответствующих бытовых условий и технического обеспечения, большими трудозатратами, отсут ствием потребителя для каждого из выделенных отходов и др. Поэтому главным направлением сепарации смешанных ТБО является их механизированная сортировка (покомпонентная и пофракционная) в промышленных условиях заводской прак тики в технологиях комплексной переработки. В то же время количество и состав образующихся коммерческих отходов, обогащенных макулатурой, предопределяют правомерность и целесообразность организации их селективного сбора и до ставки на специальные объекты сортировки с целью извлече ния ряда ценных компонентов и минимизации количества от ходов, направляемых на захоронение или сжигание. Решение этой задачи представляется актуальной, поскольку в перера ботку может вовлекаться 25-30% всех ТБО, а стоимость созда ния объектов их сортировки относительно небольшая. При этом важно не допустить смешивания коммерческих отходов и отходов из жилого фонда. Наиболее эффективнатшя сепара ции коммерческих отходов комбинация ручной и механизиро ванной сортировки, а наибольшую прибыль обеспечивает из влечение макулатуры.
Процессы механизированной сепарации ТБО, использую щие естественные или искусственно усиленные различия в фи зических свойствах разделяемых компонентов, основаны на законах движения этих компонентов в разделительной среде под воздействием сил, создаваемых тем или иным методом в зоне сепарации.
Процессы, которые могут быть использованы для поком понентной и пофракционной сортировки ТБО, в основном из вестны и применяются при обогащении руд или другого мине рального сырья: гравитация, флотация, магнитная и электри ческая сепарация, аэросепарация и др.
При обогащении ТБО в качестве среды разделения исполь зуют воду («мокрые процессы») или преимущественно воздух («сухие процессы»). Наиболее приемлемы «сухие» способы пе реработки ТБО. Их преимущества - отсутствие воды и загряз ненных сточных вод, очистка и удаление которых обычно ре шаются с трудом и требуют больших затрат; отсутствие резко го неприятного запаха; лучшее состояние бумажного волокна и меньшее его загрязнение; рентабельность транспортиров ки выделенных фракций отходов на дальние расстояния (при «мокром» способе разделения требуется дополнительная сушка).
Основным процессом, используемым для извлечения маку латуры (и одновременно для разделения ТБО на две фрак ции - легкую и тяжелую), является аэросепарация. Черные ме таллы как сильномагнитные вещества извлекают магнитной сепарацией. Для выделения из ТБО цветных металлов исполь зуют электродинамическую сепарацию, а также флотацию и гравитацию. Полимерную пленку отделяют от макулатуры электросепарацией. Специальные методы обогащения разра ботаны для извлечения текстильных компонентов, для выде ления из магнитного концентрата оловосодержащих компо нентов и др.
Число обогатительных операций, их вид и порядок подбо ра в технологическую линию зависит от морфологического и гранулометрического состава, влажности отходов, определя ется задачами сортировки в каждом конкретном случае и за кономерностями обогащения сырьевых материалов.
Обобщение опыта промышленной практики сортировки ТБО показывает, что качество выделяемых при механизиро ванной сортировке продуктов, за исключением металлов, ни же, чем при ручной сортировке, вследствие чего макулатура (в составе легкой фракции), стеклобой и др. сбываются с трудом. С этих позиций, а также с учетом реальной ценности материа ла и условий рынка, в качестве основных полезных компонен тов ТБО при использовании механизированной сортировки следует рассматривать в основном черные и цветные металлы, содержание которых в ТБО постоянно возрастает (ежегодно в российские ТБО попадает и безвозвратно теряется до 2 млн. т стали и около 250 тыс. т цветных металлов, в т.ч. до 2 тыс. т олова в составе консервной тары). Металлы необходимо вы делять также и по той причине, что они не должны попадать в процессы сжигания и ферментации.
Исходя из этого, в общем случае рациональная схема механизированной сортировки ТБО должна предусматри вать:
- извлечение в самостоятельные продукты черных и цвет ных металлов;
- разделение потока отходов на две фракции - горючую и биоразлагаемую (соответственно для термообработки, биооб работки или захоронения);
- удаление опасных и части балластных компонентов.
Рациональная сортировка ТБО, покомпонентная и пофракционная, оптимизирует сопряженные производства. В этом ее главное назначение; извлечение тех или иных про дуктов для вторичного использования - это важная, но част ная задача сортировки. Перераспределяя материальные пото ки отходов, сортировка практически вдвое сокращает потреб ность в дорогостоящем термическом и биотермическом оборудовании. В то же время капитальные затраты на саму сортировку не превышают 10-15% от затрат на термо- и био обработку.
Технология сепарации ТБО включает, как правило, не сколько операций, системно связанных между собой.
Технологическая операция - это обработка материала с ис пользованием того или иного метода для изменения качества материала или его разделения на продукты различного каче ства.
Эффективность технологии во многом зависит от опреде ленной последовательности операций, технологического режима и установки специфических аппаратов в каждой операции.
Графическое изображение последовательности технологи ческих операций называется технологической схемой.
Технологическая схема, отражающая главные особенности технологии, называется принципиальной.
Графическое изображение последовательности установ ленных технологических и подъемно-транспортных аппара тов для обработки и транспортировки материала в соответст вии с технологической схемой называется схемой цепи аппа ратов.
Основными технологическими показателями сепарации ТБО являются извлечение компонентов в продукт сепарации, содержание компонента в этом продукте и выход продукта, выражаемые в процентах.
Извлечение - отношение массы компонента в продукте се парации к массе компонента в исходном, выраженное в про центах (или в долях единицы).
Содержание - отношение массы компонента в продукте се парации к массе продукта сепарации, выраженное в процен тах (или в долях единицы).
Выход - отношение массы продукта сепарации к массе ис ходного материала, выраженное в процентах (или в долях еди ницы).
Технологические показатели служат для оценки процесса сепарации.
Принято обозначать: извлечение компонента , содержа ние компонента в продукте , выход продукта , содержание компонента в хвостах .
Получаемые в результате сепарации ТБО продукты для вторичного использования (утилизации) должны удовлетво рять действующим стандартам, которые гарантируют эффек тивность их вторичной переработки, а выделяемые полупро дукты (фракции отходов) должны соответствовать требовани ям конкретного производства (термического, биотермическо го или иного), куда они будут направлены.
2.1.1. Дробление
Дробление - это процесс уменьшения размеров кусков ма териала разрушением их под действием внешних сил.
Дробление является одной из вспомогательных операций, применяемых при переработке отходов.
Целесообразность включения операций дробления в тех нологические схемы переработки ТБО определяется в основ ном требованиями к крупности материала соответствующих переделов переработки - обогатительного, термического, био термического, других переделов, а также необходимостью освобождения отходов от упаковки перед сепарацией ТБО (например, если сбор и доставка ТБО на сортировку осуще ствляется в полиэтиленовых мешках).
Основной принцип реализации на практике дробления тех ногенного сырья может быть заимствован из опыта обогаще ния полезных ископаемых - «не дробить ничего лишнего». Это означает, что дроблению следует подвергать не все исход ные ТБО, а лишь их фракцию, не удовлетворяющую по круп ности требованиям последующего передела. В частности, исходя из условий сортировки, легкообогатимой является фракция -250 мм (-300 мм), поэтому дробить следует лишь крупнокусковую фракцию, выход которой относительно не большой.
Дробление производится в специальных машинах - дро билках - методами раздавливания, раскалывания, истирания, удара, разрывания или их сочетанием. Кроме того, в некото рых дробилках на куски материала воздействуют изгибающие силы.
Выбор способа дробления зависит от физических свойств дробимого материала и крупности исходного материала.
Для очень твердых материалов наиболее рационально дробление ударом или раздавливанием, для вязких - раздав ливанием или ударом в соединении с истиранием. Хрупкие материалы дробят способом раскалывания, волокнистые ма териалы типа текстиля - разрыванием.
Что касается влияния размера исходных кусков, то для крупного дробления чаще всего применяют раздавливание и раскалывание, тонкое измельчение осуществляется главным образом ударом и истиранием.
Физическая сущность процессов дробления и измельчения одинакова, в результате дробления образуется преимущест венно кусковой продукт, в результате измельчения - в основ ном порошкообразная масса.
Одним из показателей, характеризующих процесс дробле ния, является степень дробления (измельчения), под которой понимается отношение размеров максимальных кусков D до дробления к размеру максимальных кусков d после дроб ления.
Для отдельной стадии дробления i = D/d.
Общая степень дробления равна произведению степеней дробления каждой стадии:
Дробление можно представить как процесс образования новых поверхностей, что приводит к увеличению потенциаль ной энергии системы. Отсюда, сам процесс дробления идет с поглощением энергии. Энергия, затраченная при дроблении, расходуется на нагревание - 99% и полезную работу - 1%. По лезная работа при образовании новых поверхностей в процессе дробления расходуется на преодоление сил сцепления меж ду частицами твердого тела.
Отходы подвергаются чаще всего крупному и среднему дроблению, которое сопровождается относительно малым приращением поверхностей. Отсюда, в соответствии с гипоте зой Кирпичева - Кика, элементарная работа, затрачиваемая в процессе дробления куска твердого материала, пропорцио нальна уменьшению первоначального объема дробимого тела:
Выбор и расчет схемы дробления
При выборе схемы дробления необходимо руководствоваться двумя правилами.
1.Число стадий дробления при подготовке материалов к измельчению должно равняться двум или трем в зависимости от размера макси мального куска материала, поступающего на дробление и крупности дроб ленного продукта. Это правило относится к установке стандартных
щековых и конусных дробилок. Опытные инерционные дробилки ин ститута "Механобр", молотковые и роторные дают высокие степени
дробления, позволяющие сократить число стадий дробления.
2.Предварительное грохочение:
Для расчета схем дробления необходимы типовые характери стики крупности продуктов дробления (см. рис.1 - 3). Ситовую характеристику материала выбирают в зависимости от категории материала по крепости и типу дробилок.
Для построения кривой ситового анализа материала перед средним дроблением используют соответствующие типовые характеристики крупности дробленых продуктов щековых дробилок (рис.1) и ко нусных дробилок крупного дробления (рис. 2).
На графиках типовых характеристик по оси абсцисс отложена относительная, т.е. безразмерная крупность зерен:
(d -размер зерен; i - ширина щели дробилки), а по оси ординат - со держание классов крупнее "Z" - слева и мельче "Z" - справа.
Горизонтальные пунктирные линии на рис. 1 и 2 соответ ствует содержанию отсеваемого класса 95 %. Точки их пересечения с кривыми определяют условную относительную крупность дроблено
го продукта ZH. Пунктирные прямые АВ лежат в большинстве случаев
выше кривых. Это означает, что в дробленых продуктах содержание
мелких классов больше, чем в материале, имеющем прямолинейную
характеристику крупности и максимальную крупность, равную Z.
При крупном дроблении Z = 1,5 ... 1,7 для твердых материалов и материалов средней твердости.
Каждый студент, выбрав дробилку крупного дробления, имеет величину разгрузочного отверстия - i, и зная, что , строит свои кривые ситового анализа для заданной руды и выбранной дро билки. По оси абсцисс откладывают значение крупности кусков материала, а по оси ординат - величину выхода исходного и дробленого продуктов заданного типа материала, взятого по соответствующим типо вым характеристикам (рис.1, 2) после пересчета шкалы крупно сти в соответствии с заданным размером максимального куска в ис ходном и дробленном продуктах. По построенной кривой определяет количество классов "+" и "-"перед среднем дроблением. При круп ном дроблении Z = 1,5 ... 1,7.
Для построения кривой ситового анализа материала после среднего и мелкого дробления используются типовые характеристики крупно сти, приведенные на рис.3 и, следует построить кривые ситового анализа для заданного материала, по номинальной крупности, которая определяется по размеру разгрузочной щели дробилки и коэффици енту укрупнения:
Коэффициент укрупнения для среднего дробления 2 ... 2,5, а для мелкого дробления 2,5... 3,5.
Размер разгрузочной щели дробилки i берется из каталога с учетом производительности дробилки и коэффициента ее загрузки.
Рис. 1. Типовые характеристики крупности дробленных продуктов щековых дробилок: 1 - 3 - соответственно твердые, средней твердости и мягкие материалы.
Рис. 2. Типовые характеристики крупности дробленных продуктов конусных дробилок крупного дробления.
Пример расчета схемы дробления
Задание
Рассчитать схему дробления (рис.4) для следующих условий: производительность обогатительной фабрики по материалу Q = 4 млн. т в г; материал добывается открытым способом - предприятие расположено в районе с континентальным климатом. Характери зуется средней твердостью, насыпная плотность материала 1,75 т/м ; объемная плотность 3 т/ м3, крупность максимального куска 900 мм, влажность до 4 %. Крупность исходного материала и продук тов дробления выбирают по типовым характеристикам, которые при ведены на рис. 5, а,б.
Рис. 4.Схема дробления руды
Производительность фабрики по материалу (млн. т материалу, в г) и крупность максимального куска , поступающего на дробление, конечная крупность дробленной указывается в задании, которое получает каждый студент.
1. Обосновываем вариант трехстадиального дробления с замкнутым циклом в третьей стадии. Исходя из стоимости процессов дробления и измельчения, принимают крупность питания мельниц 10 … 15 мм (см. рис, 6). Принимаем крупность питания мельниц 13 мм.
Рис.6. Зависимость стоимости процесса материалаподготовки.
2. Определяем производительность отделения крупного дроб ления.
Режим работы выбираем по режиму работы карьера: при производительности фабрики свыше 3 млн. т руды в г принимается непрерывная семидневная неделя, три смены в сутки. Загрузка крупнодробленых материалов происходит непосредственно из автомашин. Часовая производительность оборудования отделения крупного дробления составит :
или
Определяем:
;
По ситовой характеристике после крупного дробления уста навливаем выход класса ( ), т.е. для примера класс -60 + 0 мм, (рис.5,а).
Где - количество класса - а мм в материале после крупного дробления; Е1 = 0,85- эффективность грохочения.
Определяем или :
где Q6 - производительность корпуса среднемелкого дробления, т/ч ;
Е-а = 0,85 - эффективность грохочения перед мелким дроблением;
- содержание класса >13 мм в материале после среднего дробле ния;
- содержание класса - 13 мм в материале после мелкого дробле ния.
На дробление третьей стадии будет поступать или
Величина циркулирующей нагрузки составит:
Дробилка мелкого дробления выбирается на производитель ность Q8, а грохот перед мелким дроблением - на производитель ность Q10.
3. Определим производительность оборудования отделения среднего и мелкого дробления.
По общим условиям проектирования обогатительной фабрики предусматриваем склад крупнодробленной материала. Режим работы от деления среднего и мелкого дробления принимаем с шестидневной рабочей неделей.
Часовая производительность оборудования отделения средне го и мелкого дробления:
или
4. Определяем общую степень дробления материала:
где
- максимальный диаметр кусков материала, поступающего на
дробление, мм;
- максимальный диаметр кусков материала, поступающего на
измельчение, мм
5. Выбираем степень дробления в отдельных стадиях:
,
если
и средняя степень дробления для одной стадии
При замкнутом цикле в третьей стадии степень дробления в первой и во второй стадиях должны быть несколько меньше Scp, a степень дробления в третьей стадии - больше Sср . Поэтому для пер вой и второй стадий дробления ориентировочно принимаем:
S2 можно принять равным 4.
6. Определяем условную максимальную крупность продуктов после отдельных стадий дробления (см, рис.4):
соответственно после крупного, среднего и мелкого дроблений.
7. Определяем ширину разгрузочной щели дробилок в первой и второй стадиях дробления:
где Z1 - безразмерный коэффициент, равный отношению размера зе рен к ширине разгрузочной щели дробилки, т.е. коэффици ент укрупнения, принимаемый равным 1,5 ... 1,7;
Размер разгрузочной щели дробилок среднего дробления:
Размер разгрузочной щели дробилок мелкого дробления:
принимаем 5 мм или 7 мм (Z3= 2,5 ... 3,5),
Значение коэффициентов закрупнения Zn , берем по типовым ситовым характеристикам материала после крупного, среднего и мелкого дробления (см. рис. 1 - 3).
8. Выбираем размеры сита грохотов и эффективность грохо чения во второй и третьей стадии дробления.
На практике установлены следующие соотношения между размерами отверстий грохотов (а) и шириной разгрузочных щелей дробилок(i): а = i, а = (1,5 ... 1,8)i и а= (2…3)i соответственно при крупном, среднем и мелком дроблениях и мелком дроблении. Эффективность грохочения зависит от типа грохота, который принят к уста новке. Перед средним и мелким дроблением принимаем к установке вибрационные грохота, эффективность грохочения, на которых при нимаем в пределах 80 ... 85 %.
Размер отверстий в сетке грохота перед средним дроблением:
a1 =1,8i2 = 1,830 = 54, принимаем -60 мм,-
перед мелким дроблением:
а2 = 3i3 = 3 • 7 = 21 25, мм.
9. Проверяем соответствие выбранной схемы дробления и
степеней дробления по выпускаемому оборудованию. Определяем
массы продуктов, поступающих на среднее и мелкое дробление.
Перед средним дроблением выбираем грохот с размерами от верстий
60 мм по ситовой характеристике, построенной для данного примера (рис.5, б) определяем выход продуктов и в процентах и тоннах. Предположим это будет = 25 % и = 75 %, тогда можно определить Q3 и Q4, т/ч и м3/ч, необходимо при этом учитывать эф фективность грохочения, например:
. = 25 • 0,8 = 20 , %, = 80 %.
Массу продуктов (м3/ч) можно определить, разделив значение производительности (т/ч) на величину насыпной массы 1,75 т/м3 Мелкое дробление осуществляется в замкнутом цикле с грохотом. Для снижения циркулирующей нагрузки в третьей стадии желательно выходную щель дробилки принимать минимальной для данного ти поразмера. Однако поддерживать такую выходную щель в эксплуата ционных условиях при большой производительности затруднительно. В нашем случае размер щели в дробилке третьей стадии должен быть равен i = = = 4,3 5, мм.
Минимальный размер щели дробилки КМД - 2200 равен 5 мм, принимаем i3 = 7 мм, размер отверстий в сетке грохота .
10. Проверяем соответствие выбранной схемы дробления и
степеней дробления выпускаемому оборудованию. Определяем зна чение масс продуктов 4 и 8 (см. рис.4), поступающих на операцию дробления. По ситовым характеристикам (рис.5) определяем вы ходы продуктов, поступающих в операции дробления в зависимости от твердости дробимых материалов. Для материалов средней твердости = 75 %. =135 %. По формуле:
определяем массы продуктов (учитывая, что часовая производитель ность отделения крупного дробления, среднего и мелкого дробления разные).
Q4 =797 • 0,75 = 598 т/ч; Q8 = 797 • 1,35 = 1076 т/ч.
Выбираем дробилки, требования, которым они должны удов летворять, согласно результатам предварительного расчета схемы указаны в табл.4.
Таблица 4.
Технические характеристики дробилок, принятых к установке
|
Показатели |
Стадии дробления |
||
|
I |
II |
III |
|
|
Крупность наибольших кусков в питании, мм |
900 |
225 |
60 |
|
Ширина разгрузочной щели, мм |
150 |
30 |
7 |
|
Требуемая производительность, т/ч (м3/ч) |
601 (343) |
598 (342) |
1076 (615) |
Согласно этим требованиям для I, II и III стадий дробления выбирают конусные дробилки крупного, среднего дробления разме ром 21200 мм и мелкого дробления размером 2200 мм соответственно (см. Приложение 1.1 -1.3). Технологическая характеристика дроби лок приведена в табл.5.
Коэффициент загрузки дробилок определяются путем делений заданной производительности на производительность дробилки.
Этот коэффициент должен находиться в пределах от 0,7 до 0,75. Если коэффициент загрузки дробилки получается низким, на пример: 0,35 ... 0,4, то тогда необходимо ,если это возможно, взять ту же дробилку, но с меньшим размером разгрузочной щели, это обес печит меньшую производительность дробилки, или в случае с дро билкой крупного дробления, можно произвести замену конусной дробилки крупного дробления на щековую дробилку.
Определяем массу продуктов по рассчитываемой схеме.
Таблица 4.5
Технологическая характеристика выбранных дробилок
|
Стадии Дробле ния |
Тип и размер дробилок |
Ширина приемного отверстия |
Пределы регулирования разгрузочной щели |
Производительность при запроектирован ных щелях, м3/ч |
|
I |
Конусная дробилка крупного дробления-ККД-1200 |
1200 |
130,150,180 |
550,680,800 |
|
II |
Конусная дробилка среднего дробления-КСД-2200 |
350 |
30-60 |
340-580 |
|
III |
Конусная дробилка мелкого дробления-КМД-2200 |
130 |
5-15 |
223 |
Выбор и расчет дробилок
Дробилки выбираются исходя из требуемой производительно сти, крупности максимального куска материала, поступающей на дробил ку, и коэффициента загрузки дробилки.
При известных табличных данных о производительности дро билок среднего и мелкого дробления при максимальных и минималь ных размерах выходных щелей i, объемную производительность при заданной ширине разгрузочной щели определяют по формуле:
Рис. 3. Типовые характеристики крупности дробленных продуктов конусных дробилок среднего и мелкого дробления. Обозначения те же, что и на рис.1
Ширина загрузочной щели должна быть на 10 - 15 % больше, чем размер максимального куска материала. Необходимо знать количество материала, которое поступает на данную операцию дробления. Число дро билок определяется в результате деления требуемой производитель ности на производительность дробилки при данной ширине разгру зочной щели с; учетом коэффициента загрузки дробилки 0,6 ... 0,7. Необходимо стремиться к установке минимального числа дробилок (но не меньше двух, кроме дробилки крупного дробления).
Технические характеристики дробилок приведены в Прило жении 1
2.1.2. Грохочение.
Грохочение - это процесс разделения твердых материалов на классы по крупности.
Грохочение осуществляется на просеивающей поверхности специальных аппаратов - грохотов.
В зависимости от назначения в технологической схеме пе реработки различают грохочение трех видов:
- подготовительное - перед обогащением, той или иной переработкой, дроблением;
- самостоятельное - для выделения определенного класса крупности в качестве гото вого или отвального продукта;
- обезвоживающее - для удаления из продукта основ ной массы воды после процессов мокрого обогащения (переработки).
Грохочение отличается широким распространением и уни версальностью, оно может быть применимо ко всем без ис ключения твердым материалам.
Технически наиболее сложной является операция грохоче ния твердых материалов, содержащих глинистые компоненты, макулатуру, полимерную пленку и текстиль. Так, напри мер, до настоящего времени нет аппаратов, обеспечивающих эффективность процесса грохочения влажных ТБО при высо ком содержании в них текстильных компонентов (традицион ный барабанный грохот забивается текстилем в течение не скольких смен и перестает работать как сортирующее устрой ство). С повышением влажности понижается эффективность грохочения.
Полнота разделения твердых материалов по крупности на зывается эффективностью грохочения.
Теоретически при правильном режиме работы грохота все частицы исходного материала, размер которых меньше разме ра отверстий грохота, должны уйти в подрешетный продукт. В действительности вследствие несовершенной работы грохо та и разнообразной формы кусков материала часть нижнего продукта всегда остается в надрешетном.
Эффективность работы грохота характеризуется отноше нием массы подрешетного продукта грохота М к массе ниж него продукта в исходном материале .
Факторы, влияющие на эффективность грохочения (иначе на качество грохочения) можно разбить на три группы:
- факторы, зависящие от характеристики и свойств обра батываемого материала;
- факторы, зависящие от требований к продуктам грохо чения;
- факторы, зависящие от конструкции грохота и режима его работы (в первую очередь от его производительности и толщины слоя материала).
Первая группа факторов является заданной величиной.
Вторая группа определяется требованиями к продуктам грохочения. Особое значение в этой группе факторов, влияю щих на качество грохочения, имеет принятый размер отвер стий решет, на которых производится грохочение.
Третья группа факторов целиком зависит от того, насколь ко правильно выбран грохот, как он смонтирован и в каких условиях протекает его работа. При правильно выбранном грохоте эффективность грохочения определяется режимом ра боты грохота.
Под оптимальной производительностью грохота имеют в виду его максимальную пропускную способность по исходному материалу (т/час) при определенной заданной эффективности грохочения.
При прочих равных условиях, чем дольше материал нахо дится на грохоте, тем выше эффективность грохочения (повы шается вероятность извлечения мелких классов в нижний про дукт).
При переработке твердых отходов наиболее часто приме няются грохоты двух типов - барабанные и вибрационные; реже применяются колосниковые грохоты.
Барабанный грохот - наиболее распространенный аппа рат, используемый в технологиях сепарации ТБО. Весьма часто применяют барабанные грохоты для промывки гли нистых руд, для сортировки песка, гравия и щебня, а также при обогащении асбестовых, графитовых и некоторых дру гих руд.
Барабанные грохоты имеют просеивающую поверхность цилиндрической, реже - многогранной фор мы.
Устанавливается барабанный грохот на опорные катки под небольшим углом к горизонту (обычно 5-7°).
Материал загружается внутрь вращающегося барабана и попадает на просеивающую поверхность. Куски материала под действием сил трения увлекаются внутренней поверхнос тью вращающегося барабана и поднимаются на высоту Н над нижней образующей. После того, как поверхность АВ займет положение плоскости естественного откоса, куски скатывают ся по этой поверхности и одновременно, за счет наклона бара бана, перемещаются по АС, продвигаясь вниз к разгрузочно му концу грохота. После прекращения движения куски снова подхватываются барабаном и цикл повторяется. В результате траектория движения куска представляет собой зигзагообраз ную линию АСА'С":
Продвигаясь по внутренней поверхности барабана, мате риал рассеивается на два продукта - подрешетный и надре-шетный. Если требуется получение нескольких продуктов, то решето барабана собирается из нескольких секций с отверстия ми различного размера, увеличивающимися к разгрузочному концу.
Толщина h сегментного слоя материала, находящегося в барабане, не должна превышать двойного размера макси мальных кусков dmax в питании: h2dmax.
Угол отрыва (наибольший центральный угол, соответству ющий сегменту загрузки) не должен превышать 90°: .
Исходя из данных практики, диаметр D барабана при гро хочении ТБО должен превышать размер максимального куска не менее чем в 8 раз, при грохочении руд и природных строи тельных материалов - не менее чем в 14 раз:
.
Критическая скорость вращения барабана (частота враще ния барабана, при которой материал вращается с корпусом барабана, не отрываясь от него) равна:
, об/мин.
Оптимальная скорость вращения барабана составляет 30-45% от критической (практически 10—15 об/мин).
При неизменной производительности эффективность гро хочения повышается при уменьшении слоя загружаемого на грохот материала или увеличении диаметра барабана. Произ водительность грохота повышается при увеличении угла на клона барабана а, но при этом снижается эффективность гро хочения. Реальная производительность барабанных грохотов по исходным ТБО составляет 20-25 т/час.
Выбор и расчет грохотов
Грохоты выбирают по каталогу с учетом производительности, размера максимального куска в питании и величины отверстий в сет ке грохота.
Перед крупным дроблением грохочение не применяется, так как материала имеет высокую крепость и, как правило, при исходной круп ности кусков материала 1100 ... 700 мм выход подрешетного продукта не достигает 15 ... 18 %.
При дроблении влажных и глинистых материала удаление мелочи из питания дробилки обеспечивает надежность ее работы. Поэтому в схему дробления включают операцию предварительного грохочения крупнодробленного материала с выделением мелочи на грохотах при уве личенной площади грохочения либо с введением промывки на грохо тах.Операции грохочения перед средним и мелким дроблением необходимы для соблюдения важного принципа "не дробить ничего лишнего". Выход подрешетного продукта в этих операциях составля ет 20 ... 35 % и удаление готового по крупности продукта перед опе рацией дробления позволит уменьшить число дробилок, так как со кращается количество материала, поступающего на дробление, что в свою очередь снижает расход электроэнергии, металла, смазочных материалов, т.е. уменьшает эксплуатационные и капитальные затра ты. Кроме того, повысится производительность дробилки на 10 ... 15 % за счет увеличения подвижности материала в рабочей зоне дробилки (из-за удаления мелочи), уменьшится переизмельчение материала. Перед операциями среднего и мелкого дробления целесообразно вы брать к установке вибрационные грохоты, которые имеют подвиж ную просеивающую поверхность (материал на сетке грохота подбра сывается), что естественно повышает эффективность грохочения. Эффективность грохочения на вибрационных грохотах составля ет 0,85. Размер отверстий в сетке (решете) грохота выбирается в зави симости от размера разгрузочной щели дробилки, перед которой стоит грохот. Размер отверстий в сетке грохота перед дробилкой среднего дробления выбирается в 1,5 ...1,8 раза больше, чем размер разгрузочной щели дробилки, т.е. a = 1,5 ... 1,8i, а размер отверстий в сетке грохота перед дробилкой мелкого дробления выбирается в 2,5 ... 3 раза больше, чем размер разгрузочной щели дробилки мелко го дробления, т.е. a = 2,5 ... 3i, После того, как установлены размеры отверстий в сетке грохота, перед средним дроблением определяют массу (выход) подрешетного и кадрешетного продуктов: по кривой ситового анализа руды после крупного дробления, по гранулометри ческой характеристике руды после разгрузки конусной или щековой дробилки крупного дробления (см. рис.1,2). Выход подрешетно го продукта найденный по ситовой характеристике умножают на 0,8 .. 0,85, т.е. на эффективность грохочения. В дробилку среднего дробления пойдет масса материала, которая равна разности между всей массой материала (100%), поступающей на грохочение, и выходу подре шетного продукта. Следовательно, потребная площадь (F) для грохо чения определяется, исходя из производительности цеха среднего и мелкого дробления (м3/ч). Необходимо помнить, что потребную для грохочения площадь делят на число дробилок, так как каждая дро билка должна работать со своим грохотом. Определение потребной площади грохотов перед дробилками мелкого дробления, которые работают в открытом цикле, проводится аналогично, только выход подрешетного продукта определяется по кривой ситового анализа руды после среднего дробления (см. рис.3). Размер отверстий в сетке вибрационного грохота соответствует по размеру разгрузочной щели дробилки мелкого дробления, которую нужно увеличить в 2,5 ... 3 раза, т.е. а = 2,5 ... 3i. Если дробилка мелкого дробления ра ботает в замкнутом цикле, т.е. дробленный продукт дробилки возвращается снова на дробление, то на грохот перед мелким дроблением будет поступать материала после среднего дробления по количеству равная производительности цеха среднего-мелкого дробления ( = 100 %). и производительности цеха среднего-мелкого дробления (=100 %) и
дополнительно-руда после мелкого дробления которая будет представлять циркулирующую нагрузку. Величина циркулирующей на грузки определяется при расчете схемы дробления, которая обычно
составляет 60 ... 150 % от исходного питания. Таким образом, на гро хот перед мелким дроблением будет поступать (100+60…150) %
материала. Дробилки мелкого дробления необходимо рассчитывать
по массе материала, которая равна циркулирующей нагрузке. В операции
мелкого дробления должен соблюдаться тот же принцип, т.е. каждая
дробилка работает со своим грохотом, поэтому вычисленную потреб ную площадь грохочения необходимо разделить на число дробилок и
подбирать вибрационный грохот, требуемой площади. В техническую
характеристику следует записать тип грохота, размеры сетки грохота,
производительность грохота, число вибраций и амплитуду вибраций сетки грохота, массу и цену грохота, расход мощности. Установку запасных грохотов предусматривать не надо. Потребная площадь грохочения для вибрационных грохотов может быть определена по формуле:
где F- рабочая площадь сита, м2;
Q- производительность грохота, т/ч (в нашем случае - количе ство материала, поступающего на грохочение, в т/ч);
q - удельная производительность грохота на 1 м2 поверхности сита, м3/ч;
насыпная плотность материала, равная для сплошного материала 2,2 ... 2,7 т/м , для вкрапленных 1,6…1,9 т/м3.
=1 (для дробленых материалов), (для сухого грохочения) - коэффициенты, учитывающие влияние, соответственно мелочи, крупных зерен, эффективность грохочения, форму зерен, влажность материала и способ грохочения.
Величина удельной производительности грохота зависит от крупности руды (размера отверстий в сетке грохота), типа грохота и метода грохочения (см. табл. 1).
В общем случае, значение коэффициента Кх определяется по кривым ситового анализа после крупного дробления (для первого грохочения) и после Среднего дробления (для второго грохочения), по величине половинного размера отверстий в сите грохотов (см. табл.2).
Таблица 1
Удельная производительность на 1 м2 поверхности сита вибрационных грохотов
Таблица 4.2
Значения коэффициента (К1 ) , учитывающего влияние мелочи
Значение коэффициента К1 определяется по данным расчета схемы дробления, т.е. по количеству Подрешетного и надрешетного продукта (см. табл.3)
Таблица 4.3
Значение коэффициента К1,,учитывающего влияние крупных
зерен.
Определив потребную площадь одного грохота по каталогу, выбирают грохот с ближайшей большей площадью, при этом необходимо учитывать, что допустимая высота слоя материала в разгрузоч ном конце грохота, должна равна четырехкратному размеру отвер стий при грохочении материала, но не более 100 мм..
Толщина слоя надрешетного продукта в разгрузочном конце грохота рассчитывается по формуле:
где h — толщина слоя руды, мм;
Р - масса надрешетного продукта на один грохот, т/ч;
- насыпная плотность материала, т/м ;
В - рабочая ширина грохота (номинальная ширина 0,15 м);
vM - скорость движения материала по грохоту, м/с.
Для грохота с прямолинейными колебаниями (самобалансно го с частотой колебаний 850 ... 900 в минуту, с амплитудой колеба ния рамы грохота, где крепится сетка < 16 мм) - скорость движения принимаем 0,2 ... 0,23 м/с.
Грохоты выбирают по каталогу с учетом производительности, максимального куска в питании и величины отверстий в сетке грохо та. Технические характеристики грохотов приведены в Приложе нии 2.
2.1.3. Магнитная сепарация
Магнитная сепарация - процесс разделения твердых мате риалов в магнитном поле, основанный на использовании раз личий в их магнитных свойствах (главным образом в магнит ной восприимчивости).
Магнитную сепарацию широко применяют при обогаще нии отходов производства и потребления, при обогащении руд (железных, марганцевых, титановых, медно-никелевых, вольфрамовых, редкометальных), для удаления железистых примесей из кварцевых песков, для регенерации ферромагнит ных утяжелителей в установках для разделения материалов в тяжелых суспензиях. Магнитному обогащению подвергается обычно материал крупностью - 200+0,1 мм.
Для магнитного обогащения важное значение имеет спо собность разделяемых компонентов к намагничиванию, кото рая характеризуется магнитной восприимчивостью.
Магнитная восприимчивость вещества характеризует связь между намагниченностью J (магнитным моментом М вещества, отнесенным к его объему V) и напряженностью маг нитного поля Н в этом веществе: = J/H.
По магнитным свойствам (по способности намагничивать ся во внешнем магнитном поле) все вещества делятся на диа магнитные, парамагнитные и ферромагнитные. Принадлеж ность вещества к той или иной группе определяют процессы в атомах, молекулах и кристаллах.
Диамагнитные вещества (висмут, серебро, золото) облада ют отрицательной магнитной восприимчивостью (под дейст вием магнитных сил электроны атомов приобретают добавоч ную угловую скорость, вследствие чего в каждом атоме возни кает добавочный магнитный момент, направленный против создающего его внешнего поля).
Парамагнитные вещества (хром, марганец, олово, плати на, редкоземельные элементы) обладают положительной магнитной восприимчивостью (под действием магнитных сил атомные магнитные моменты ориентируются по направ лению поля, вследствие чего парамагнитные вещества во внешнем магнитном поле намагничиваются в направлении поля).
У диа- и парамагнитных веществ магнитная восприим чивость очень мала и почти не зависит от напряженности поля.
Ферромагнитные вещества (железо, никель, кобальт, кад мий) характеризуются способностью к самопроизвольному намагничиванию даже при отсутствии внешнего магнитного поля. При увеличении напряженности внешнего магнитного поля намагниченность ферромагнитного вещества возрастает при данной температуре до полного насыщения (все атомные магнитные моменты становятся параллельными и ориентиру ются по полю).
Если в магнитное поле, создаваемое в зоне сепарации сис темами из постоянных магнитов или электромагнитов с об моткой, питаемой постоянным током, попадает ферромагнит ное вещество, магнитное поле существенно искажается. При попадании в магнитное поле пара- и диамагнитных веществ оно искажается незначительно.
Соответственно ферромагнитные вещества испытывают значительные силы со стороны магнитного поля, пара- и диа магнитные - меньшие.
Ферромагнитный компонент в магнитном поле намагни чивается и становится магнитом с двумя полюсами. Работа намагничивания единицы объема ферромагнитного компо нента при изменении индукции* от 0 до некоторого значения В, графически выражается площадью между кривой намагни чивания и осью ординат .
При намагничивании ферромагнитного компонента ему сообщается энергия на создание магнитного поля внутри ком понента и вне его. Магнитная сила, действующая на ферро-магнитный компонент в магнитном поле, определяется потен циальной энергией, приобретенной единицей объема компо нента во время его намагничивания:
Чтобы магнитные компоненты притягивались к магниту, действующая на них магнитная сила притяжения должна пре восходить силу тяжести, а также сопротивление среды движе нию частиц и другие механические силы.
Чем больше разница магнитной восприимчивости отдель ных компонентов в их смеси, тем легче разделяются они в маг нитном поле, причем чем выше магнитная восприимчивость, тем меньшая требуется напряженность поля для разделения компонентов.
Ферромагнитные компоненты большинства твердых отхо дов (в т.ч. ТБО) имеют удельную магнитную восприимчи вость не менее 3-10 3 см3/г и достаточно эффективно извлека ются в магнитный продукт при использовании сепараторов с относительно слабым магнитным полем напряженностью до 120 кА/м (практически применяются сепараторы с магнитным полем 90-200 кА/м). К ним относятся все изделия из черного металла, отслужившие свой срок в быту и попавшие в ТБО, а также луженая консервная тара и др.
Для выделения из отходов магнитного продукта наиболее подходят подвесные электромагнитные сепараторы-железоотделители типа ПС с автоматической разгрузкой и шкивные се параторы типа ШЭ Луганского машиностроительного завода им. Пархоменко. В рабочей зоне этих сепараторов имеется магнитное поле, которое создается системой из электромагни тов с обмоткой, питаемой постоянным током.
Минимальная удельная магнитная сила fM, необходимая для извлечения ферромагнитных компонентов при монослойной подаче отходов в зону сепарации подвесного электромаг нитного сепаратора может быть рассчитана по формуле:
где h - высота зоны сепарации, м;
v - скорость конвейерной ленты, м/с;
lакт - длина активной части зоны сепарации, м;
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Подвесной сепаратор представляет собой элект ромагнит с непрерывно движущейся вокруг него конвейер ной лентой , разгружающей извлеченные магнитные предме ты с электромагнита. Рама представляет собой сварную ме таллоконструкцию, на которой крепятся все составные части железоотделителя. Электромагнит состоит из Ш-образной по люсной скобы, катушек, полюсного наконечника и токорас-пределительной коробки. Катушки магнитной системы - кар касного типа, намотаны медным проводом. Пространство между обмоткой и кожухом катушки заполнено заливочной массой. Обмотку электромагнита питает преобразователь, по ставляемый комплектно с сепаратором. На барабаны надета лента с закрепленными на ней планками-скребками из резины, которые предназначены для захвата и удаления из влеченных ферромагнитных предметов. Натяжение ленты осуществляется перемещением бараба на по пазам в раме железоотделителя с помощью гаек натяж ных винтов. Барабан вращается с помощью цепной переда чи от привода, состоящего из электродвигателя мощностью Ф-6 кВт и редуктора.
Для лучшего извлечения ферромагнитных предметов из транспортируемого потока ТБО желательно, чтобы лента конвейера под железоотделителем была плоской (без желоба). Скорость движения конвейерной ленты сепаратора - до 2,5 м/с. При обогащении ТБО весьма эффективен сепаратор ПС-120 (напряженность магнитного поля на поверхности по люсов 90-220 кА/м).
Подвесные магнитные сепараторы устанавливают над лен той конвейера, транспортирующей ТБО: чаще всего в каком-либо месте между приводным и хвостовым барабаном перпен дикулярно направлению движения конвейера, либо в месте разгрузки материала с конвейера в направлении движения ленты. Для повышения эффективности процесса устанавливают сепараторы с удлиненной зоной сепарации и со сложной электромагнитной системой, обеспечивающие вторичную концентрацию ферромагнитных компонентов, извлеченных из потока отходов, и позволяющие получить более чистый черный металлолом.
Недостаток установки подвесных магнитных сепараторов над слоем транспортируемых отходов - низкое извлечение черных металлов (особенно небольшого размера), находя щихся под слоем ТБО. Поэтому магнитная сепарация должна проводиться в несколько стадий, а сепараторы устанавливать ся в различных точках технологической схемы.
Для доизвлечения железных предметов, находящихся под слоем ТБО, целесообразно использовать шкивной магнитный сепаратор - в виде приводного барабана ленточного конвейе ра, проходящего под сепаратором типа ПС (контрольная маг нитная сепарация).
Электромагнитный шкивной сепаратор представляет со бой барабан, приводящий в движение конвейерную ленту. Основной узел электромагнитного шкива - враща ющаяся магнитная система, встроенная в ведущий барабан ленточного конвейера. Электромагнитный шкив - это вал с насаженными на него дисками из динамной стали и цилинд рическими катушками с проводниками для постоянного то ка. Катушки закрываются кольцами из немагнитного мате риала, ток к ним подводится через неподвижные щетки. Магнитное поле существует на всей поверхности шкива , диаметр которого в промышленных сепараторах изменяется от 630 до 1000 мм. Притянувшиеся к шкиву магнитные компо ненты удаляются конвейерной лентой, для которой магнит ный шкив, является ведущим. В нижней части шкива лента отрывает притянувшиеся к нему магнитные час тицы; под шкивом целесообразно устанавливать шибер, регулирующий выход магнитного и немагнитного продуктов. В промышленных условиях обогащения ТБО хорошо зареко мендовал себя шкив электромагнитный ШЭ-100-80 (напря женность магнитного поля на расстоянии 10 мм от поверхно сти полюсов равна 105-160 кА/м).По данным практики, магнитный шкив должен работать при подаваемом напряжении не менее 10-15 В, обеспечиваю щем извлечение ферромагнитных предметов массой более 50г.
В зарубежной практике при магнитной сепарации ТБО и других отходов нашли применение барабанные сепараторы с встроенным во вращающийся барабан неподвижным посто янным или электрическим магнитом. Конструкция барабан ного магнитного сепаратора подобна конструкции шкивного сепаратора, но барабан не связан непосредственно с транс портирующим средством. Магнитное поле такого сепаратора распространяется на 180° окружности барабана (обечайка из немагнитного материала вращается вокруг неподвижной маг нитной системы). Ферромагнитные компоненты, притянув шиеся к барабану, проходят до немагнитной зоны и там отры ваются от поверхности барабана. Устанавливают барабанный сепаратор таким образом, чтобы поток отходов поступал или непосредственно на барабан, или проходил бы под барабаном. Для повышения эффективности сепарации подавать материал к барабану необходимо тонким слоем (на пример, с помощью вибропитателя).
Практика показывает, что при извлечении черных метал лов, особенно в голове процесса сепарации ТБО, вместе с ни ми в магнитный продукт попадают посторонние примеси (ма кулатура, текстиль, полимерная пленка и др.), поэтому в тех нологической схеме обязательно должна предусматриваться перечистка магнитного продукта в магнитном поле для освобождения от неметаллических включений.
Наиболее высокие показатели в операции перечистки обес печивает сепарация в магнитном поле подвесного сепаратора, на ленте которого поддерживают магнитную индукцию 150-170 мТл (подаваемое напряжение - не более 180 В). Заме на подвесного магнитного сепаратора на магнитный шкив снижает извлечение ферромагнитных компонентов на 10-15%.
После перечистки содержание металлов в коллективном концентрате составляет 98-99,5% при извлечении от исходно го 95-98%. При необходимости, коллективный магнитный концентрат может разделяться на лом черный и оловосодер жащий (с использованием виброгрохочения и сепарации на подвижной наклонной плоскости): оловосодержа щие компоненты (луженая консервная тара) выделяются в ви де среднего класса грохочения и подвергаются доводке на движущейся вверх ленте конвейера, установленного под уг лом 22-23°; консервные банки скатываются по ленте конвейе ра вниз, а остальные компоненты транспортируются конвей ерной лентой вверх. Выделенные оловосодержащие компо ненты реализуются как лом цветных металлов и могут направ ляться на гидрометаллургические установки для снятия олова.
Лом черных металлов, выделенный из ТБО для отправ ки потребителю, должен соответствовать требованиям ГОСТ 2787-83 «Металлы черные вторичные». Засоренность продукта неметаллическими примесями не должна превышать 3% по массе.
Чаще всего черный металлолом поставляется потребителю в пакетированном виде.
Пакетирование - уплотнение крупнокускового материала методом прессования с получением пакетов (при пакетирова нии макулатуры, пластмассы, текстиля –обязательно с обвяз кой проволокой, веревкой и т.п.) с целью повышения эффек тивности последующего обращения с материалом (хранение, транспортировка, захоронение, переработка). Металл в паке тированном виде загружают в транспортные средства с помо щью автопогрузчика или магнитной шайбы.
Лом луженой тары (оловосодержащие компоненты) дол жен соответствовать требованиям ГОСТ 1639-93 «Лом цвет ных металлов и сплавов». Засоренность продукта бумагой, тряпками, древесиной, остатками пищевых продуктов и т.п. не должна превышать 5%.
Лом луженой тары, выделенный из ТБО с целью последую щего извлечения олова, должен поставляться на предприятия вторичной металлургии в рассыпном виде.
При переработке оловосодержащего лома получают два продукта - высококачественное олово (в виде 25-килограммо вых чушек) и прессованные пакеты жести от консервных банок, представляющие собой ценное сырье для выплавки стали.
Следует отметить, что извлеченные из ТБО консервные банки загрязнены, причем обычно банки имеют несколько швов, где металл плотно спрессован и во многих случаях спаян. В этих швах концентрируется приблизительно четвертая часть всей массы олова, снятие которого в процессах гидроме таллургии затруднено. Поэтому перед подачей консервных банок на стадию снятия олова необходима их предваритель ная обработка - мойка в специальном аппарате, измельчение, а также введение других операций, позволяющих очищать банки и раскрывать швы. При этом измельчение консервных банок в дробилке типа молотковой нежелательно, так как банки сминаются, что резко ухудшает возможность их очист ки и снятия олова. Предпочтение следует отдать дисковым или ножевым дробилкам, в которых банки не сминаются, а разрезаются. Преимущества такого дробления - раскрытие значительной части швов, удаление загрязняющих примесей, снижение насыпной массы, что сокращает транспортные рас ходы (последние можно избежать, если цех снятия олова вхо дит в состав мусороперерабатывающего завода).
2.1.4. Электродинамическая сепарация
Электродинамическая сепарация - комбинированный про цесс магнитного обогащения, основанный на использовании различий в магнитной восприимчивости обогащаемых мате риалов (извлечение ферромагнитных компонентов) или в их электрической проводимости (извлечение диа- и парамагнит ных компонентов).
Основная область применения электродинамической сепа рации - извлечение из потока твердых отходов цветных металлов, а также разделение цветных металлов по видам. Преимущественная крупность извлекаемых компонентов +40 (+50) мм.
Содержащиеся в ТБО цветные металлы являются одним из основных ценных компонентов. Цветной металлолом в ТБО в основном представлен различными видами отслужившей упаковки и посуды из алюминия (банки из-под напитков, бал лончики, тюбики, тарелки, ложки, вилки, кастрюли, крышки и пр.), значительно реже - сантехническими изделиями из сплавов не медной основе (бронзы, латуни). Содержание цвет ных металлов в ТБО - на уровне 0,7%.
По физическим свойствам цветные металлы относятся к неферромагнитным электропроводным веществам, поэтому при изменении пронизывающего их магнитного потока в них возникают вихревые токи, которые являются индукционными и возрастают с увеличением скорости изменения магнитного потока. В отличие от электрического тока в проводах вихре вые токи замыкаются непосредственно в проводящей массе, образуя вихреобразные контуры. Эффектом взаимодействия контуров тока с породившим их магнитным потоком являет ся выталкивание неферромагнитных металлов из магнитного поля (из зоны сепарации). В процессе электродинамической сепарации, таким образом, используется силовое взаимодей ствие магнитного поля и индуцированных в проводниках ви хревых токов.
Для извлечения из ТБО цветных металлов чаще всего ис пользуется электродинамическая сепарация в бегущем или вращающемся магнитном поле, которое, подобно вращающе муся магнитному полю асинхронной машины, может созда ваться обмоткой трехфазного тока (линейные асинхронные двигатели ЛД) или при относительном перемещении барабана (ленты) и многополюсной магнитной системы.
Технология электродинамической сепарации ТБО относи тельно проста. Факторы, влияющие на этот процесс при использовании сепаратора любого типа, условно можно раз делить на две группы: влияющие на воздействие магнитного поля на цветной металл в зоне сепарации (выталкивающая электродинамическая сила, время сепарации) и обеспечиваю щие оптимальную подготовку потока ТБО к электродинами ческой сепарации (предварительное удаление легкой фракции и черных металлов, скорость и равномерность подачи мате риала в зону сепарации и пр.).
Известно несколько путей достижения в процессе электро динамической сепарации максимального эффекта от взаимо действия магнитного поля и индуцированного в проводнике вихревого тока, обеспечивающего возникновение максималь но возможной электродинамической силы, действующей на цветной металл.
1.Конструктивное оформление сепаратора (подача разде ляемого материала в
зону максимально интенсивных участков бегущего магнитного поля).
2. Предварительная ориентация частиц в магнитном поле. В процессе электродинамической сепарации эффективность обработки материала снижается из-за произвольной ориен тации частиц различной формы, вследствие чего некоторые электропроводные частицы в момент входа в зону сепарации оказываются развернутыми поперек магнитных силовых ли ний. Вихревые токи таких частиц значительно меньше, чем ча стиц, развернутых вдоль магнитных силовых линий, так как площади частиц, пронизываемые магнитным потоком, увели чиваются. В результате предварительной ориентации электро проводных частиц эффективность сепарации значительно по вышается. Предварительная ориентация частиц в магнитном поле может быть достигнута, например, с помощью установ ки дополнительного электромагнита, полюсы которого рас положены над полюсами основного магнита.
3. Работа электродинамического сепаратора в импульсном режиме. Выталкивающая сила, действую щая на металл и способствующая его удалению из потока транспортируемого материала, может быть существенно уве личена при импульсной подаче тока в обмотку линейного дви гателя - путем включения индуктора в момент нахождения ме талла в зоне его действия (импульсный режим работы).
Импульсный режим работы электродинамического сепара тора в промышленных условиях обеспечивается его автомати ческим включением на 1-2 секунды с помощью металлоискате-ля в момент попадания цветного металла в зону бегущего маг нитного поля. Применение металлоискателя, устанавливаемо го для обнаружения металлов в отходах, транспортируемых конвейерной лентой, перед сепаратором допустимо при со держании цветных металлов в ТБО до 1,5% (металл в потоке встречается периодически).
Комбинация металлоискателя и электродинамического се паратора создает наиболее экономичные условия работы ин дуктора (минимизация расхода энергии) и обеспечивает мак симальную эффективность его работы как сортирующего уст ройства (импульсная подача тока в обмотку ЛД) при обога щении ТБО. Кроме того, как показала практика, при импульс ном режиме работы сепаратора поверхность индуктора почти не нагревается (в отличие от постоянного режима, когда по верхность индуктора нагревается до 100° уже за 12-13 минут работы, что затрудняет его дальнейшую эксплуатацию по чи сто технологическим причинам).
2.1.5. Электросепарация
Электрическая сепарация - процесс обогащения в электри ческом поле, основанный на использовании естественных или искусственно усиленных различий разделяемых компонентов в электрофизических свойствах (главным образом в электри ческой проводимости и в способности приобретать электри ческий заряд в процессе контактной электризации).
Электрические методы обогащения применяются для доводки концентратов руд редких и черных металлов, а так же для обогащения неметаллических полезных ископаемых (угля, фосфоритов, каолина, кварцевого песка и др.); при обогащении техногенного сырья (ТБО, отработанных демеркуризованных ртутных ламп, металлосодержащих пласт массовых отходов, электронного лома, электрокабельного лома и др.) с помощью электросепарации можно разделить полимерную пленку и бумагу, вольфрамовые спиральки и стеклобой, металлы и пластмассу. Преимущественная круп ность разделяемых компонентов минерального сырья - от 5 мм до 50 мкм, техногенного сырья - от 100 мм до 1 мм. Желательна классификация материала в узких пределах крупности.
В процессе электросепарации используется силовое взаи модействие электрического поля и электрических зарядов, но сителями которых являются подлежащие разделению заря женные компоненты минерального и техногенного сырья. Под действием электрических сил заряженные компоненты отделяются от незаряженных.
В технологии электросепарации условно можно выделить три операции:
- подготовка материала к сепарации;
- зарядка материала;
- разделение заряженных и незаряженных компонентов.
Подготовка материала к электросепарации может быть связана с изменением его крупности (дробление, грохочение), с обеспыливанием (грохочение, аэросепарация) и с направлен ным изменением электрических свойств разделяемых компо нентов, если естественное различие в этих свойствах недоста точно для эффективной зарядки и селективной сепарации ма териала (искусственное увеличение различия в проводимости путем реагентной и термической обработки компонентов, а также путем регулирования влажности).
Естественные или селективно измененные электрические свойства сепарируемых компонентов предопределяют исполь зование того или иного способа зарядки материала. Чаще все го зарядка материала осуществляется с помощью газовых ио нов, создаваемых в поле коронного разряда, или с помощью контактной электризации.
Коронный разряд - электрический разряд в воздухе, возни кающий в неоднородном поле при определенной разности по тенциалов, приложенной к двум электродам (система «про вод-плоскость» или «провод-цилиндр»). Коронирующие про волочные электроды подключаются к высоковольтному ис точнику тока (как правило, к отрицательному полюсу источ ника тока), осадительный электрод (в виде плоскости или ци линдра) заземляется. При определенной напряженности элек трического поля вблизи коронирующих электродов начинает ся ионизация газа, и образовавшиеся ионы под действием эле ктрического поля направленно перемещаются к заземленному электроду, создавая ток короны и заряжая частицы сепариру емого материала, находящиеся в межэлектродном простран стве.
Заряженные частицы, источником которых является ко ронный разряд, представляют собой как свободные электро ны, так и положительные и отрицательные ионы. Если на коронирующии электрод накладывается высокий отрицатель ный потенциал, к нему двигаются и отдают свои заряды по ложительные ионы; отрицательные ионы заполняют межэлек тродное пространство и образуют объемный заряд одного знака. Оседая на частицах сепарируемого материала, ионы со общают им избыточный заряд. Величина тока короны опреде ляется количеством ионов.
В зоне действия коронирующих электродов частицы нахо дятся в режиме зарядки; общий знак и величина заряда зави сят, при прочих равных условиях, от электрических свойств частиц.
Разделяемые компоненты вводятся в электрическое поле коронного разряда, находясь на поверхности заземленного (осадительного) электрода. При движении потока материала через поле короны компоненты интенсивно заряжаются. Ос таточный заряд после выхода из поля короны в разделитель ную зону сепаратора зависит от природы компонентов и определяется результирующим действием двух процессов - онизационной зарядкой и разрядкой заряженных частиц че рез заземленный электрод.
Плохо проводящие компоненты имеют после зарядки знак заряда, одноименный заряду ионов, поступающих от коронирующего электрода (знак заряда совпадает со знаком корони рующих электродов). Компоненты с большой проводимостью быстро приобретают заряд, одноименный полюсу осадитель ного электрода, т.к. ионы коронного разряда стекают на осадительный электрод. Таким образом, коронирующий и осадительный электроды заряжают компоненты разноименными зарядами: в случае плохо проводящих компонентов, находя щихся в контакте с осадительным электродом, знак заряда со храняется и они удерживаются на электроде; в случае компо нентов с большой проводимостью заряд изменяет свой знак (проводники легко отдают заземленному электроду свой за ряд ионизации, разряжаются и отскакивают от него).
2.1.6. Аэросепарация
Аэросепарация - процесс обогащения в движущейся газо вой (воздушной) среде, основанный на использовании разли чий в плотности компонентов и их скорости витания.
Аэросепарацию (пневмосепарацию) применяют при обога щении полезных ископаемых (угля, асбеста) и техногенного сырья (ТБО, дробленого электрокабельного лома - удаление неметаллических компонентов, дробленого демеркуризованного стеклобоя отработанных ртутных ламп, других отходов). Аэросепарация эффективна для обеспыливания материалов, а также для выделения тонких классов крупности при сухом из мельчении строительных* материалов (воздушный сепаратор работает в замкнутом цикле с аппаратом измельчения).
Аэросепарацию при обогащении ТБО применяют для раз деления потока отходов на легкую и тяжелую фракции (это необходимо, прежде всего, по условиям технологии извлече ния металлов), а также для выделения горючих компонентов для последующей термической переработки, хотя в принципе возможна не только энергетическая утилизация легких компо нентов. Кроме того, аэросепарацию применяют для очистки от примесей компоста, полученного из ТБО.
При аэросепарации ТБО в легкую фракцию переходят ма кулатура, полимерная пленка, некоторые текстильные компо ненты (в основном синтетические), уличный смет и т.п. Реко мендуемая крупность аэросепарации ТБО - 250 мм.
На поведение легких компонентов ТБО в процессе аэросе парации решающее влияние оказывает подъемная аэродина мическая сила - равнодействующая всех сил (нормальных и тангенциальных), распределенных по поверхности частицы, находящейся в воздушном потоке. Аэродинамическая сила за висит как от параметров частиц (форма, размеры, состояние поверхности, положение в потоке), так и от параметров воз душного потока и пневмосепарирующеи системы в целом (скорость воздуха и ее направление, степень турбулентности, равномерность скоростного потока, ширина струи).
Расчет необходимой скорости воздуха, обеспечивающей разделение ТБО на две фракции - легкую и тяжелую, можно производить приближенно по скорости витания компонентов легкой фракции, вычисляемой с применением графоаналити ческого метода.
На одиночную частицу, падающую в воздушной среде, действуют сила тяжести, направленная вниз и определяемая объемом V и плотностью твердой частицы:
и вторая сила, направленная вверх - сила аэродинамическо го сопротивления среды Fc, которая выражается квадратич ным законом сопротивления Ньютона:
где V - объем частицы (компонента), м3;
и - плотности соответственно компонента и воз духа, кг/м3;
СА - коэффициент лобового сопротивления (аэроди намический коэффициент сопротивления воздуха движению частицы);
WB - скорость витания компонента, м/с;
lТ - характерный линейный размер компонента, м.
Под скоростью витания понимают конечную скорость, кото рую приобретает частица (компонент) при свободном падении, когда силы тяжести и сопротивления среды уравновешиваются.
При условии равновесия сил FT и Fc
Где - толщина пленочного материала (например, маку латуры, полимерной пленки), м.
Для определения скорости витания необходимо вычислить коэффициент лобового сопротивления СА , характеризующий способность частицы сопротивляться воздушному потоку. В общем случае он зависит от критерия режима движения Re, от фактора К, учитывающего влияние формы частицы (,lт), концентрации частиц и геометрических характеристик аппа рата L и частиц L/ и L/ lт .
СА = f(Re, К, , L/, L/ lт) .
Коэффициент сопротивления СА зависит также от положе ния компонента в потоке воздуха (от его ориентации по отно шению к направлению движения). Однако, в основном, значе ние СА определяется критерием режима движения и является функцией безразмерного числа Рейнольдса Re.
Число Рейнольдса характеризует режим движения тел в жидкой среде (турбулентный или ламинарный) и, соответст венно, преобладание того или иного вида сопротивления (ди намического сопротивления среды или сопротивления вязкос ти среды). Число Рейнольдса - безразмерная величина, равная отношению сил инерции к силам вязкости:
где
- плотность жидкости;
v - скорость потока;
l - характерный линейный размер (например, диаметр);
- коэффициент вязкости жидкости.
Исходя из подобия физических явлений в движущейся жид кости и газе и их воздействия на обтекаемые ими тела, коэф фициент сопротивления СА можно выразить в виде критери альной зависимости от числа Рейнольдса.
,
где
Re - число Рейнольдса;
- коэффициент вязкости воздуха.
2.1.7. Специальные методы сепарации
Специальные методы сепарации применяются для выделе ния из ТБО компонентов, затрудняющих реализацию тех или иных технологических операций обогащения отходов. В част ности, в присутствии текстильных и крупных пленочных ком понентов существенно усложняется операция грохочения ис ходных ТБО, применяемая для удаления из потока отходов крупнокусковых компонентов. Несмотря на то, что грохоче ние при этом проводится по достаточно крупному классу (как правило 250 или 300 мм), отверстия барабанных грохотов, как показала российская практика, забиваются текстильными и пленочными компонентами и аппараты перестают функцио нировать как сортирующие устройства. Эти же компоненты затрудняют работу аэросепараторов. Кроме того, текстиль ные компоненты оказывают негативное влияние на техноло гический процесс дальнейшей переработки ТБО, например, при ферментации в биобарабанах (образование пробок из тек стиля, хотя диаметр барабана составляет 4 м).
В этой связи технологическая задача своевременного выде ления из потока ТБО компонентов, затрудняющих их сепара цию и дальнейшую переработку, крайне актуальна.
Методы извлечения из потока отходов волокнистых и пле ночных компонентов основаны на использовании свойства таких компонентов фиксироваться на рабочих элементах спе циальных сепараторов.
Из различных типов сепараторов-текстилеотделителей на иболее перспективны аппараты с захватывающими элемента ми (крючья, штыри, штифты и т.п.).
2.1.8. Ручная сортировка
В ТБО попадает много ценных компонентов, потенциаль но пригодных для вторичного использования.
Продукты, выделяемые при механизированной сортировке всей образующейся массы ТБО характеризуются, за исключе нием металлов, невысоким качеством, вследствие чего они сбываются с трудом.
Наиболее рационально вовлекать отходы в хозяйственный оборот на основе их селективного покомпонентного сбора в местах образования, не допуская попадания ценных компо нентов в общую массу ТБО. В этом случае в переработку мо жет вовлекаться незагрязненное вторичное сырье. Селективно
собранные в контейнеры отходы практически содержат при меси других компонентов и требуют обогащения.
В западных странах, где проблема получения из ТБО вто ричного сырья во многом решается за счет масштабной органи зации раздельного покомпонентного сбора отходов в местах их образования*, доводка селективно собранных отходов осуще ствляется на специальных сортировочных комплексах, в основ ном методами ручной сортировки. При этом проводится как прямая сортировка (извлечение ценных компонентов), так и об ратная (удаление загрязняющих компонентов, в том числе опасных). В качестве ценных компонентов практикуется выде ление макулатуры (в том числе по сортам), пластмассы, стекла и металлов (металлы часто извлекают в автоматическом режи ме с помощью магнитной и электродинамической сепарации).
Технология сортировки селективно собранных отходов в большинстве случаев идентична и представляет собой ручную выборку тех или иных компонентов с ленты тихоходного кон вейера (ширина ленты - не более 1200 мм, скорость - не более 0,5 м/с, предпочтительно 0,1-0,2 м/с) в сочетании с механизиро ванной сортировкой металлов. В ряде случаев ручной сорти ровке предшествует операция грохочения исходного материала с целью удаления мелкой фракции и рыхления массы отходов; при необходимости, в технологическую схему возможно вклю чение операции дробления (вскрытие упаковки). Оборудование сортировки устанавливается в специальной кабине.
Хвосты сортировки, как правило, подвергают уплотнению (контейнерное компактирование). Уплотнению, но методом пакетирования, подвергают также ряд извлеченных компо нентов (металлы, макулатуру, пластмассы, текстиль). При этом макулатура, пластмасса и текстиль всегда пакетируются с обвязкой проволокой, веревкой и т.п.. Процессы пакетирования полезной продукции и компактирования хвос тов сортировки полностью автоматизированы. Пакетирова ние повышает эффективность складирования продукции, ее хранения и доставки потребителю; размещение пакетов на складе и их загрузка в транспортные средства осуществляется с помощью автопогрузчика (для перемещения пакетов черно го металла возможно применение магнитной шайбы). Ком пактирование хвостов сортировки и их удаление в контейне рах в уплотненном виде снижает транспортные расходы.
Мусоровозы, доставляющие отходы на сортировку, прохо дят радиометрический контроль, взвешиваются и разгружа ются на ровную бетонную площадку (минимальные размеры 30x30 м). С помощью фронтальных погрузчиков отходы пода ются в хвостовую часть заглубленного ленточного конвейера или пластинчатого питателя легкого типа (оптимальный ва риант - использование горизонтально-наклонного питателя, к пластинам которого крепится резиновая лента, предотвра щающая просыпь материала). Верхняя ветвь питателя-конвейера, подающего материал на сортировочный конвейер, за глублена на 0,4 м. Производительность одной линии сорти ровки, в зависимости от состава обогащаемого сырья, колеб лется от 3 до 10 т/час. Отобранные в качестве вторсырья ком поненты сбрасываются в люки и попадают либо в стоящие на нижней отметке контейнеры, либо в накопительные емкости (бункера), расположенные на нижней отметке (под сортиро вочной кабиной). Дном этих емкостей может служить гори зонтальная конвейерная лента, что облегчает подачу на паке тирование макулатуры, пластмассы и текстиля (автоматичес кая подача материалов на горизонтально-наклонный кон вейер, питающий пакетировочный пресс).
Следует отметить, что для обслуживающего персонала, ра ботающего на постах ручного отбора (посты оборудуются с двух сторон горизонтального сортировочного конвейера), со здаются условия повышенного комфорта. Как правило, линии сортировки размещаются в специальных закрытых остекленных кабинах с местным усиленным освещением, пылеподавлением и кондиционированием воздуха. Сортировочные кабины, в свою очередь, находятся в здании, где размещается весь комплекс по приему сырья, его обработке и складированию продукции.
2.1.9. Технологические схемы сепарации ТБО (анализ)
Как отмечено, ТБО представляют собой гетерогенную смесь органических и неорганических компонентов сложного морфологического состава (черные и цветные металлы, маку латура, текстильные компоненты, стеклобой, керамика, пластмасса, пищевые и растительные отходы, камни, кости, кожа, резина, дерево, уличный смет и пр.), многие из которых, в частности, металлы, попадают в категорию отходов после разового использования.
Обогащение твердых бытовых отходов имеет свою специ фику в выборе как процессов, так и аппаратов. Даже процес сы, идентичные для других объектов обогащения, примени тельно к ТБО характеризуются своим режимом, имеют отли чительные детали и особенности. В то же время некоторые ус тройства и технологические приемы, используемые при обо гащении ТБО, могут быть применены при обогащении иско паемого сырья.
Число обогатительных операций, их вид и последователь ность в технологической схеме зависит от морфологического и гранулометрического состава, влажности отходов, опреде ляется задачами сортировки в каждом конкретном случае и закономерностями обогащения сырьевых материалов.
Обобщение опыта промышленной практики сортировки ТБО показывает, что качество выделяемых при механизиро ванной сортировке продуктов, за исключением металлов, ни же, чем при ручной сортировке, вследствие чего макулатура (в составе легкой фракции), стеклобой и др. сбываются с тру дом. С этих позиций, а также с учетом реальной ценности ма териала и условий рынка, в качестве основных полезных ком понентов ТБО при использовании механизированной сорти ровки следует рассматривать в основном черные и цветные ме таллы, содержание которых в ТБО постоянно возрастает (еже годно в российские ТБО попадает и безвозвратно теряется около 1,5 млн. т стали и около 300 тыс. т цветных металлов). Металлы необходимо выделять также и по той причине, что они не должны попадать в процессы сжигания и ферментации. Исходя из этого, в общем случае рациональная схема меха низированной сортировки ТБО должна предусматривать:
Сравнение и выбор технологических схем сортировки ТБО по критериальной оценке затруднены, так как не все схемы имеют одинаковое целевое назначение и не в равной степени учитывают закономерности обогащения сырьевых материа лов (например, имеются единичные случаи нарушения известного в практике обогащения принципа «не дробить ничего лишнего», когда дроблению подвергают всю массу исходных ТБО, что ухудшает эффективность последующей сепарации и увеличивает затраты, не давая при этом никаких очевидных преимуществ).
В зарубежной практике сортировка ТБО наиболее часто начинается с операции грохочения; отдельные классы крупно сти этой операции обогащаются раздельно тем или иным ме тодом, что в итоге дает определенный технологический эф фект (повышение извлечения, чистоты разделения). В то же время отечественный опыт показывает, что установка бара банного грохота в начале процесса нецелесообразна, так как его отверстия легко забиваются текстильными и влажными компонентами (практика московского спецзавода № 1, про мышленные испытания грохота в условиях Минского мусороперерабатывающего завода). Аналогичные сложности отме чаются при грохочении исходных ТБО по классу 70-100 мм на заводах во Франции и Швейцарии.
Учитывая специфичность отечественных ТБО, механичес кий перенос западных технологий сортировки в российские условия не является оптимальным решением. Любая запад ная технология должна быть адаптирована к российским ус ловиям с учетом технологических свойств ТБО, отмеченных выше.
Контрольные вопросы
Главе 2.
Глава 3.Термическая переработка.
3.1. Выбор температуры термического процесса
Термическая переработка ТБО по сути является высоко температурным окислением органических компонентов. Тем пература термического процесса не может быть произволь ной, она диктуется конкретными экологическими и техноло гическими требованиями.
1. Для минимизации выхода шлака и токсичных летучих ор ганических соединений необходимо обеспечить максимально полное термическое разложение органических компонентов ТБО (в условиях недожога образуются монооксид углерода, сажа и создаются оптимальные условия для образования ди-бензодиоксинов и дибензофуранов - наиболее токсичных и опасных соединений).
По данным практики, при использовании технологии сжи гания в циркулирующем кипящем слое, обеспечивающем наи более интенсивное перемешивание подготовленного (дробленого) материала и его хороший контакт с теплоносителем, ми нимально необходимая температура процесса составляет 850°С - содержание недожога в шлаке при таком режиме на ходится на уровне 1% (практически сжигание в кипящем слое реализуют при температуре 850-950°С).
При использовании технологии слоевого сжигания неподго товленных (не дробленых) ТБО столь интенсивное перемешива ние материала невозможно, и необходимая температура процес са составляет 900-1000°С (количество недожога в этих условиях при правильно организованном процессе не превышает 2-3%).
Для процесса газификации ТБО или их обогащенной фрак ции в плотном слое кускового материала с использованием в качестве газифицирующего агента паро-воздушной смеси тре буется температура, по данным экспериментов, не менее 1200°С (для сравнения - классическая некаталитическая гази фикация угля активно протекает при температуре выше 900°С).
2. Для обеспечения разложения образующихся в процессе сживания органических соединений (в первую очередь дибензодиоксинов и дибензофуранов) до безвредных и нетоксичных веществ минимально необходимая температура при сжигании в кипящем слое, по данным исследований ЕРА, составляет 850°С (при этом время пребывания отходящих газов в камере сжигания должно быть не менее 2 секунд). По существу экологические требования к температуре процесса совпадают с тех нологическими. В реальных условиях для гарантии разложе ния опасных соединений предусматривается пребывание от ходящих газов в камере сжигания в течение не менее 3 секунд.
3. Для обезвреживания ишака (получения в процессе терми ческой переработки ТБО шлакового расплава и его последую щего остекловывания) температура процесса должна быть вы ше температуры плавления шлака (1300°С).
Практически в реальных процессах обычно поддерживают температуру 1350-1500°С:
для получения шлакового расплава в процессе Ванюкова необходимая температура составляет 1350-1400°С;
для получения электрошлакового расплава температура процесса составляет 1400-1500°С;
для получения расплава шлака в процессе «полукоксова ние-сжигание» (совместное сжигание пирогаза и твердого уг леродистого органического остатка, отделенного от мине ральной фракции) достаточна температура, по данным прак тики, 1300°С;
в процессе газификации твердого пиролитического ос татка ТБО (углеродистого остатка, отделенного от минераль ной фракции или совместно с ней) при реализации комбини рованных технологий «пиролиз-газификация» с жидким шла-коудалением и использованием в качестве газифицирующего агента кислорода большое содержание кислорода в дутье обеспечивает высокую температуру процесса - до 2000°С.
3.2. Классификация методов термической переработки ТБО
В настоящее время для практического использования пред ложены десятки вариантов термических технологий, боль шинство из которых рекламируются как лучшие в мировой практике. Поэтому весьма важно определить оптимальную область применения каждого метода и его реальную практи ческую ценность.
Критический анализ и сопоставление термических техно логий невозможны без их четкой классификации.
В зависимости от температуры процесса, все методы тер мической переработки ТБО, нашедшие промышленное приме нение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы: процессы при температурах ниже тем пературы плавления шлака и процессы при температурах вы ше температуры плавления шлака. В свою очередь, по прин ципиальному характеру процесса из этих групп можно выде лить по три подгруппы, которые поддаются детальной клас сификации по конкретному виду применяемой технологии .
Основные факторы, влияющие на выбор термической тех нологии – степень готовности процесса к промышленному ис пользованию, допустимая производительность оборудования, эколого-экономические критерии (экологическое влияние, ка питальные и эксплуатационные затраты), эксплуатационные критерии (кампания печи, межремонтный пробег вспомога тельного оборудования, ремонтопригодность, надежность в работе, возможности автоматизации).
3.3. Термические методы переработки ТБО при температурах ниже
температуры плавления шлака
Термические процессы, осуществляемые при температурах менее 1300°С, применяют наиболее часто. Наиболее распрост раненные в практике процессы - слоевое сжигание при темпе ратуре 900-1000°С и сжигание в кипящем слое при температу ре 850-950°С - требуют принудительного перемешивания и перемещения материала. Весьма перспективный процесс Ъки-гания-газификации отходов в плотном слое реализуется без принудительного перемешивания и перемещения материала.
3.3.1. Слоевое сжигание с принудительным перемешиванием и
перемещением материала
Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных ре шетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся бара банных печах.
Наиболее распространенной в мировой практике техноло гией термической переработки неподготовленных смешанных отходов, которую можно назвать традиционной, является тех нология сжигания на подвижных решетках. Конкурентоспо собными являются три типа решеток:
поступательно-переталкивающие решетки;
обратно-переталкивающие решетки;
решетки валкового типа.
Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, кото рая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отхо ды и дутьевой воздух в качестве окислителя органических ве ществ. Эффективность сжигания отходов во многом зависит от комбинационных конструктивных решений топки и колос никовой решетки.
Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой по дачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют ма лый угол наклона (6-12,5°) и переталкивают материал в сторо ну выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-пере-талкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обыч но 21-25°) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращает ся к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.
Современные переталкивающие колосниковые решетки с прямой подачей материала имеют в дли ну до 5 секций; каждой секции принадлежит элемент колосни ковой решетки и зона подачи первичного воздуха. Каждый элемент решетки состоит из чередующихся подвижных и непо движных колосников, расположенных внахлестку (подобно черепице на крыше). Подвижные колосники собраны на ре шетчатой раме (телеге), которая приводится в движение с по мощью гидроцилиндра. Максимальный ход шага колосниковой решетки - 350 мм. Колосники изготавливают литьем из высокожаропрочной хромистой стали; в ряде случа ев дополнительная механическая обработка колосников не требуется.
На крупных установках решетки компонуются по ширине из двух или трех линий. Для перевала отходов с целью их рых ления предусматривается одна или две ступени по длине ко лосниковой решетки (в зависимости от числа секций). Высота рыхлящих перепадов небольшая и не приводит к повышенно му выбросу пыли. Торцовые поверхности перепадов решетки охлаждаются.
На современных установках движение каждой секции ре шетки можно регулировать независимо от других секций (как следствие - оптимальное регулирование толщины слоя отхо дов и времени их пребывания на решетке) и осуществлять по-зонное регулирование подачи первичного воздуха в каждую секцию решетки (каждая секция решетки имеет свою собст венную зону ввода дутья, что весьма важно для ТБО перемен ного состава).
В последнее время нашли применение водоохлаждаемые колосниковые элементы, использование которых значительно уменьшает износ покрытия решетки в зоне основного горения и повышает срок ее эксплуатации.
Колосниковые решетки устанавливаются в топке, стен ки которой экранированы испарительными поверхностя ми - вертикальными рядами труб, по которым циркули руют вода и пар (вода в трубах закипает, когда их обтекают поднимающиеся горячие газы). Ряды труб в определенной степени являются дополнительным изоляционным слоем (наряду с шамотом), что оптимизирует рекуперацию тепла и несколько упрощает запуск оборудования после оста новки.
Камера сжигания и нижняя часть первого хода котла обму ровываются набивной массой.
Сопла подачи вторичного воздуха располагаются у выхо да из камеры сжигания; скорость подачи воздуха обеспечива ет тщательное перемешивание и хорошее выгорание вредных газообразных веществ.
В газоходах котлоагрегата последовательно устанавлива ются состоящий из стальных труб пароперегреватель (элемент парового котла, повышающий температуру пара сверх темпе ратуры насыщения) и экономайзер (теплообменник) для пред варительного подогрева питательной воды за счет тепла отхо дящих газов.
В зависимости от конкретной площадки проектируются котлоагрегаты вертикального или горизонтального типа. Вертикальные бойлеры более компактны и зани мают меньшую площадь.
Конвективные поверхности нагрева располагаются либо в вертикальном ходе (в этом случае для очистки горизонтально расположенных в нем пучков труб устанавливаются обдувоч-ные аппараты, что приводит к увеличению объема отходящих газов), либо в горизонтальном ходе (свободно висящие пучки труб очищаются с помощью ударного механизма). Рекоменду ется ультразвуковая очистка поверхностей теплообменников от сажи; очистка от сажи методом выдувания (один раз в сме ну в течение 40 минут) приводит к повышенным выбросам ди оксинов и фуранов (установлено, что около 20% суточных вы бросов диоксинов и фуранов связано именно с операцией об служивания теплообменников с помощью обдува).
Возможно несколько вариантов технических решений для организации подачи воздуха в топочное пространство. Наи более часто на торцевой поверхности колосников предусма тривают специальные отверстия, кониче ская форма которых предотвращает их забивание тонким материалом при ходе колосника вперед. В ряде случаев в го ловной части колосников для подачи воздуха предусматри вают узкие щели. Наиболее эффективно создание в топочном пространстве постоянной воздушной сетки, что достигается, если колосники не собираются в монолитное полотно, а меж ду соседними колосниками предусматриваются отверстия (зазор) размером 1,5-2 мм.
Подача дутьевого воздуха регулируется в зависимости от качества сжигаемого материала. При низкой теплотворной способности отходов пламя растягивается по длине решетки и значительная часть первичного дутья подается в середине и конце колосниковой решетки. Расход воздуха на первичное дутье - 60-70% от общего расхода.
Вторичное дутье подается через сопла у входа в первую тя гу котла. Взамен вторичного воздуха могут подаваться дымо вые газы (особенно при сжигании высококалорийных отхо дов), при этом газы предварительно очищаются от пыли и имеют температуру около 200°С. Использование отработан ных дымовых газов снижает содержание кислорода без превы шения концентрации СО и уменьшает количество отходящих газов, подлежащих очистке.
Гибкая система подачи дутьевого воздуха (и частичная ре циркуляция дымовых газов) предохраняет стенки топки от пе регрева и автоматически перестраивается под качество сжига емого материала. Автоматическая система регулирования обеспечивает поддержание на заданном уровне количества производимого пара и высоты пламени (факел контролирует ся при помощи малоинерционных оптических датчиков) по всему сечению колосниковой решетки.
3.3.1.1. Печи с валковыми решетками
Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. В 1995 г. в различных странах эксплуатировалось более 250 топок с вал ковыми решетками. Ведущей фирмой в области создания та кого оборудования является фирма «Deutshe Babcock Anlagen GMBH» (Германия).
При использовании топок с валковыми решетками, заим ствованными из практики сжигания угля, материал пере мещается с помощью вращающихся валков (барабанов); наиболее часто используются шестивалковые решетки, в гер манской практике мусоросжигания встречаются семивал-ковые решетки. Угол наклона решетки - до 40°, диаметр валков - до 1,5 м, длина валков до 6 м. Температура сжига ния - 900-1000°С. Время нахождения отходов в печи - около 30 минут.
Привод каждого валка установлен вне топочной камеры; все части, подлежащие смазке, доступны во время эксплуата ции печи.
В 1984-88 гг. в шести городах СССР были построены за воды по прямому сжиганию ТБО в топках с валковой ре шеткой фирмы «ЧКД-Дукла», Чехия (по лицензии «Deutshe Babcock»). Практика показала, что механический пе ренос европейского оборудования в российские условия для прямого сжигания неподготовленных городских отходов не является оптимальным решением (практическое отсутствие раздельного сбора и несовершенство технологии сбора и вы воза отходов приводит к высокому содержанию в ТБО влаги, негорючих и опасных в экологическом отношении компонен тов). Все построенные заводы работают неудовлетворительно и характеризуются отрицательным экологическим влиянием (процесс сжигания плохо стабилизируется, оптимальная тем пература зачастую не достигается, большой выход недожога, плохое качество шлака, значительная потеря черных метал лов, эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла, сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном го рении отходов и др.).
3.3.1.2. Барабанные вращающиеся печи
Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют очень редко; чаще эти печи используют для сжигания жидких и пастообразных про мышленных отходов, обладающих низким абразивным действием.
Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи -от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо; шлак и зола выгружаются с противополож ного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются (400°С), далее происходит газификация и сжигание (обычно при 900-1000°С).
При сжигании отходов в барабанных печах в принципе можно достичь более высоких температур горения, но высо котемпературное сжигание ТБО приводит к быстрому изно су достаточно тонкой футеровки в печах этого типа (раз в полгода требуется замена внутренней футеровки печи -операция трудоемкая, сложная и дорогая, ее стоимость составляет около 10% от стоимости самой печи). Для повы шения долговечности печи иногда вместо футеровки приме няют водяное охлаждение стенки барабана (например, по технологии фирмы «IHI», Япония), либо применяют охлаж дение, футерованной печи (фирма «Outokumpu», Финлян дия).
Производительность барабанных печей - до 10 т/час (чаще 1-5 т/час).
В России для широкого практического применения пред ложена технология «Пироксэл» (разработана АО «ВНИИЭ-ТО»), испытанная на опытной установке в Москве и назван ная пиролизно-металлургической переработкой.
Технология «Пироксэл» предполагает трехстадийную тер мическую обработку отходов:
сушка (до содержания влаги 20%);
сжигание (либо пиролиз + сжигание) при температуре 900°С;
электрошлаковая обработка остатков сжигания при 1400-1500°С.
Первые две стадии осуществляются во вращающихся бара банах. В зону сушки подаются горячие дымовые газы после реагентной очистки, а в зону горения - подогретый до 400°С дутьевой воздух. Образующийся шлак и дымовые газы поступают в электроплавильную печь (в данной главе не рассматривается).
Анализируя возможности широкого промышленного при менения технологии «Пироксэл», можно отметить, что:
не обоснована и не доказана правильность системного объединения в одну технологическую линию слоевого сжигания ТБО в барабанных печах и плавки шлаков в электропечи (с точки зрения достижения максималь ной эффективности технологии, безаварийности и бес перебойности работы при заданной производительно сти, получения шлакового расплава заданного качества);
использование для слоевого сжигания барабанных печей противоречит мировой промышленной практике (как отмечено, для сжигания ТБО эти печи применяют очень редко, главным образом из-за быстрого износа достаточ но тонкой внутренней футеровки вследствие сильного абразивного действия компонентов ТБО).
Очевидные недостатки технологии:
практически полная потеря металлов (выделяемый в электропечи в виде донной фазы металлосодержащий продукт неизвестного состава в форме тонкого скрапа не имеет рынков сбыта);
без предварительной сортировки исходных ТБО все ме таллы попадают в электропечь, что обуславливает повы шенный переход в газовую фазу при 1500°С таких опас ных металлов, как цинк, кадмий, ртуть, свинец, олово и др.;
высокие эксплуатационные расходы.
Барабанные вращающиеся печи не могут заменить тради ционные печи с переталкивающими решетками. Технология «Пироксэл» по существу представляет собой случайную ком бинацию слоевого сжигания ТБО в барабанных печах и пере плавки шлаков в электропечи и для термической переработки малопригодна.
В практике мусоросжигания барабанные печи ранее ис пользовали в качестве дожигательных барабанов после колос никовых решеток (такие барабаны используются более чем на 70 заводах по сжиганию ТБО). В частности, дожигательный барабан установлен на Спецзаводе № 3 в Москве, введенном в эксплуатацию в 1984 г. (технологическое оборудование для четырех параллельных линий поставлено фирмой «Volund», Дания). Вращающаяся со скоростью 12 об/мин. барабанная печь установлена за каскадом наклонно-переталкивающих колосниковых решеток и предназначена для дожигания несго-ревшей части ТБО. Наличие барабанной печи спо собствует также дроблению образующегося при сжигании ТБО шлака. Шлак из барабанной печи с помощью системы шлакоудаления подается на пластинчатый конвейер и направ ляется в шлаковое отделение.
Практика применения барабанных печей в качестве дожи гательных барабанов на мусоросжигательных заводах счита ется устаревшей, и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.
3.3.2. Сжигание в кипящем слое
Сжигание в кипящем слое осуществляется на основе создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» при пре вращении слоя отходов в «псевдожидкость» под действием вос ходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии. Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.
Технология сжигания ТБО в кипящем слое впервые реали зована в начале 80-х годов в Японии. К середине 90-х годов этот метод получил достаточно широкое распространение: например, в Японии на его долю приходится около 25% ТБО, подвергаемых термической переработке. Считается, что сжи гание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание. Развитие этого метода в Японии прогнозируется и в будущем, в том числе и за счет модернизации устаревших заводов.
Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабаты ваемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками; кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или ме ханизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдо ожижения обрабатываемого материала накладывает ограни чение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность; в ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое (особенно в циркулирующем кипя щем слое) оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.
Ведущие фирмы в области сжигания в кипящем слое: «Lurgi AG» (Германия), «Ebara» (Япония), «Foster Wheelen> (США). Технология японской фирмы «Ebara» реализована на нескольких десятках японских заводов; в европейских странах эта технология распространена под названием «Rowitec»; ана логичная система известна под названием «Pyroflow» (фирма «Ahlstrom», Финляндия). Сжигание в кипящем слое заложено в проекты заводов по комплексной переработке ТБО «Рудне-во» (Москва) и «Тимохово» (Московская область).
Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое - от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжига ния - 850-920°С.
В связи с более низкой (на 50-100°С) температурой сжига ния ТБО в кипящем слое по сравнению со слоевым сжиганием заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NOx с отходящими газами. Кроме того, при сжига нии в кипящем слое значительно легче связать кислотные со единения серы и хлора путем добавки в топочное пространст во соединений кальция (например, известняка).
В зависимости от характера псевдоожижения различают три модификации кипящего слоя:
стационарный кипящий слой;
вихревой кипящий слой;
циркулирующий кипящий слой.
Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно вы полняет тонкозернистый песок, поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колоснико вым сжиганием поверхность нагрева.
После разогревания песка с помощью запальной горелки до 750-800°С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются. В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода до полнительного топлива для поддержания режима горения.
3.3.2.1. Печи со стационарным кипящим слоем
Для сжигания отходов в стационарном кипящем слое печи оснащаются цилиндрической или прямоугольной топкой, ог раниченной снизу газораспределительной решеткой, конст рукция которой обычно предусматривает возможность удале ния шлака. Кипение слоя ТБО обеспечивает первичный воз дух. Вторичное дутье подается поверх кипящего слоя (для обеспечения дожигания).
Проектно-компоновочные решения такого завода заметно отличаются от традиционных заводов, на которых производится слоевое сжигание ТБО. Дробленые отходы попадают в камеру сжигания и поддержи ваются во взвешенном состоянии с помощью потока подогре того воздуха. Шлак вместе с частью песка выгружается снизу и подвергается грохочению с целью регенерации песка.
3.3.2.2. Печи с вихревым кипящим слоем
Различают одно- и двухвихревой кипящий слой. Роль на правляющего аппарата, определяющего характер кипящего слоя, выполняют пластины, наклоненные по отношению к желобу системы шлакоудаления. Под действием потоков воздуха происходит принудительное эллиптическое движение кипящего слоя. Первичный воздух подается в топку через несколько воздуховодов, причем скорость потока воздуха возрастает по направлению к желобу шлакоудаления.
Эффективность процесса сжигания отходов в значитель ной степени обеспечивается следующим конструктивным вы полнением камеры сжигания:
фурменное днище камеры состоит из нескольких секций, через которые вводится различное количество дутьевого воздуха, чтобы обеспечить ожижение и вихревое движе ние слоя загрузки; скошенная форма фурменного днища облегчает выгрузку;
дефлекторы в верхней части топочной камеры обеспечи вают направление вихревого движения, определяют степень расширения кипящего слоя и предотвращают -вынос песка из слоя, благодаря чему удается удержи вать точные геометрические размеры слоя;
два вращающихся в противоположных направлениях потока эллиптической формы, соприкасающиеся в сере дине, обеспечивают оптимальное распределение и воро шение отходов, благодаря чему достигается более чем 99%-ное сгорание отходов и предотвращение подпора при загрузке новых отходов.
Чтобы достичь полного сгорания летучих компонентов, в зону высокой турбуленции подается вторичный воздух, кото рый интенсивно перемешивается с горючими газами и способ ствует их полному дожиганию в вышерасположенном реакци онном пространстве, в котором поддерживается температура 850°С (время пребывания газов в этой зоне составляет 5 се кунд).
Для регулирования температуры периодически осуществ ляется рециркуляция дымового газа.
3.3.3. Сжигание-газификация в плотном слое кускового материала без принудительного перемешивания и перемещения материала.
Газификация ТБО - превращение органических компонен тов в горючий газ, состоящий главным образом из СО и Н2, при высокой температуре в присутствии окислителя (газифи цирующего агента).
Газификацию можно рассматривать как неполное окисле ние углерода. Наиболее часто окислителями служат 02 и водя ной пар:
С + 0,5О2 СО
С + Н20 СО + Н2
Наряду с основными реакциями осуществляются и другие:
С + О2 СО2
СО + Н2О СО2 + Н2
С + 2Н2 СН4
СО + ЗН2 СН4 + Н20
Таким образом, продукт-газ всегда содержит некоторые количества СО2, Н2О и СН4; иногда содержатся высшие угле водороды. Поскольку некоторые компоненты ТБО содержат атомы серы и азота, образуются H2S и NО2.
Скорость реакций неполного окисления углерода сущест венно зависит от температуры, которую устанавливают, обычно исходя из технологических соображений (в зависимо сти от способа удаления шлака и т.п.).
Необходимую температуру процесса можно обеспечить, изменяя состав дутья (в частности, соотношение водяного па ра и 02) и его начальную температуру.
Продукт-газ служит топливом (в котлах электростанций, в технологических топках, в отопительных котельных установ ках), при сжигании которого выделяется незначительное ко личество соединений, загрязняющих окружающую среду.
Институтом проблем химической физики Российской ака демии наук (ИПХФ РАН) в Черноголовке разработан процесс сжигания отходов на основе газификации с последующей ути лизацией газа в обычных энергетических установках. Процесс характеризуется высокой степенью использования энергети ческого потенциала сырья, подвергаемого термообработке (процесс назван авторами сверхадиабатическим горением). Технология газификации продана в Финляндию и в 1998 г. реализована в промышленном масштабе при переработке ТБО.
Процесс осуществляется в реакторе типа верти кальной шахтной печи с внутренним диаметром 1,6 м (внеш ний диаметр - 2,5 м) и высотой 7,3 м, куда сверху загружают ся в соотношении 1:0,4 отходы (преимущественная крупность -200 мм) и инертный материал типа шамота (крупность -120+70 мм), а снизу подается газифицирующий агент - паро воздушная смесь (температура - 60—80°С). Шамот выполняет функцию теплоносителя и создает оптимальные условия для реакции газификации. Процесс проводится при относительно малых линейных скоростях потока и осуществляется в две ста дии: газификация отходов (максимальная температура в реак торе составляет 1200°С - в зоне несколько ниже середины ре актора) и сжигание полученного синтез-газа (смесь водорода, оксида и диоксида углерода, азота и водяного пара, присутст вуют углеводороды и аэрозоли пиролизных смол) в паровом котле с топкой при избытке вторичного воздуха; продукты га зификации (газ и шлак) выводятся из реактора при температу ре менее 150°С, что характеризует весьма высокий тепловой КПД реактора. Теплотворная способность синтез-газа при га зификации обогащенной фракции ТБО составляет около 1200 ккал/м3. Перегретый пар из котла является питанием па ровой машины с электрогенератором.
Поскольку процесс паро-воздушной газификации прово дится в плотном слое кускового материала при относительно малых линейных скоростях потока, в синтез-газе, который вы водится из реактора сверху, практически отсутствует золо-унос. Перемещение твердого материала в реакторе происхо дит под действием силы тяжести. Перемещаясь сверху вниз, материал последовательно проходит зоны подогрева, сушки, пиролиза и газификации. Получаемый в результате процесса шлак практически не содержит недожога и после выгрузки из реактора подвергается грохочению для отделения инертного материала, используемого в качестве оборотного.
По данным эксперимента и расчетов, производительность одного реактора - 1,8 т/час (по рабочей массе исходных ТБО), в случае газификации обогащенной фракции ТБО производи тельность реактора возрастает до 2,7 т/час.
Удельные расходы воздуха некоторых материалов и энер гии в процессе газификации обогащенной фракции ТБО:
дутьевой воздух - около 5000 м3/т (в том числе первичное дутье - 1000 м3/т, вторичное дутье - около 4000 м3/т);
вод яной пар - около 300 м3/т;
электроэнергия - около 40 кВт-ч/т.
Объем отходящих газов - около 5000 м7т. Выход синтез-газа при термообработке 1 т отходов составляет 2,3 т.
По расчетам, производство электроэнергии составляет 330 кВт-ч/т газифицируемых отходов, производство пара -2,3 т/т.
Основные требования к отходам, направляемым в процесс газификации: крупность не более 200 мм (допускается круп ность 250 мм для отдельных кусков бумаги и полимерной пленки), теплотворная способность не менее 1500 ккал/кг. Эти требования обеспечиваются на стадии обогащения отходов введением в технологическую схему соответствующих опера ций, которые позволяют также предотвратить попадание в процесс металлов, экологически опасных компонентов и др.
Усреднение состава горючих отходов и их равномерная пода ча в процесс термообработки являются необходимыми условия ми обеспечения стабилизации термического процесса, повыше ния эффективности этой операции и последующей газоочистки.
Стабильность процесса обеспечивается автоматическим регулированием четырех параметров процесса:
* температура (регулируется с помощью изменения подачи водяного пара);
расположение фронта зоны газификации по высоте реак тора (регулируется с помощью изменения скорости вы грузки шлака, при неизменном расходе дутьевого воз духа);
расход вторичного дутьевого воздуха (регулируется по остаточному содержанию кислорода в дымовом газе);
уровень загружаемого материала.
Российский процесс газификации имеет следующие эколо гические преимущества:
•поскольку процесс проводится в плотном слое кускового материала при относительно малых линейных скоростях потока, в синтез-газе, который выводится из реактора сверху, практически отсутствует золоунос (газы, подни маясь в стесненных условиях, по пути движения проходят
своеобразный фильтр); учитывая, что на частицах лету чей золы осаждается большая часть вредных примесей, в том числе тяжелых металлов (металлы в виде изделий в термический процесс после сортировки не попадают, но в небольших количествах они могут входить в состав маку латуры, синтетических материалов и др.), предотвраще ние золоуноса с газами представляется важным преиму ществом реализуемого процесса газификации (по сравне нию с традиционными термическими технологиями);
температура отходящего из реактора синтез-газа не пре вышает 150°С; при этой температуре летучие тяжелые ме таллы (Cd, As, Pb, Zn) находятся в сконденсированном виде и, по условиям процесса, практически не выносятся с газами;
температура в зоне газификации составляет 1200°С, что обеспечивает полное разложение опасных органических соединений (в том числе диоксинов и фуранов) до без вредных и нейтральных; как отмечено выше, существует два основных пути образования дибензодиоксинов и ди-бензофуранов: первичное образование в термическом процессе при температуре 300-600°С и вторичное образо вание на стадии охлаждения дымовых газов при темпера турах от 250°С до 450°С (реакции их образования проис ходят на поверхности частиц летучей золы в присутствии соединений хлора при катализе соединениями железа и меди). Быстрое охлаждение от 1200°С до 150°С сводит к минимуму вторичное образование диоксинов. Учитывая малый золоунос, а также восстановительную атмосферу в реакторе (выше зоны газификации), можно констатиро вать, что вероятность повторного образования диокси нов на поверхности частиц летучей золы очень мала. Од новременно восстановительная атмосфера предотвра щает образование оксидов азота;
в соответствии с данными опробования промышленного процесса (г. Лапеенранта, Финляндия) отходящие газы характеризуются низким, по сравнению с традиционны ми технологиями, содержанием токсичных веществ, не превышающем по многим показателям лимитируемых пределов даже без газоочистки (до газоочистки содержа ние составляет, мг/м3: оксида углерода 4, хлористого во дорода 6, оксидов серы 170, тяжелых металлов 0,7; вынос летучей золы практически отсутствует);
шлак не содержит не догоревшего углерода.
Прямым следствием названных экологических преиму ществ является возможность реализации значительно упро щенной (и менее дорогой) по сравнению с традиционным сло евым сжиганием ТБО газоочистки. Еще одна возможность упрощения и снижения стоимости газоочистки состоит в очи стке синтез-газа на выходе из реактора газификации (его объем составляет 1000 м3/т отходов, что в 4-5 раз меньше объема от ходящих газов при традиционном слоевом сжигании).
3.3.4. Термические методы переработки ТБО при температурах выше
температуры плавления шлака
Основными недостатками традиционных методов терми ческой переработки ТБО являются большой объем отходящих газов (5000-6000 м3 на 1 т отходов) и образование значитель ных количеств шлаков (около 25% по массе или менее 10% по объему), которые отличаются повышенным содержанием тяжелых металлов и по этой причине находят лишь ограни ченное применение (в основном, в качестве пересыпного мате риала на свалках). Для использования в стройиндустрии эти шлаки должны быть обезврежены. Одним из эффективных способов обезвреживания шлаков является их плавление с по следующим остекловыванием. В остеклованной форме ток сичные вещества находятся в изолированном состоянии и не вымываются из шлака после его измельчения.
Для снижения количества отходящих газов (и одновремен но для улучшения их состава) и, как следствие, для сокраще ния затрат на весьма дорогостоящую газоочистку, работы ве дутся в двух направлениях:
сокращение с помощью сортировки количества отходов, направляемых на термическую переработку, и оптимиза ция их состава (с точки зрения гомогенизации, повыше ния и стабилизации теплотворной способности, снижения содержания вредных и балластных компонентов и др.);
совершенствование собственно термического процесса (замена части дутьевого воздуха на кислород, оптимиза ция подачи дутья, применение комбинированных терми ческих процессов «пиролиз-газификация» с использова нием в качестве газифицирующего агента кислорода и энергетической утилизацией образующегося синтез-газа; температура в процессе газификации повышается до 1400-2000°С, что одновременно приводит к образованию расплава шлака).
Для получения расплава шлака непосредственно в процес се термической переработки ТБО необходимо обеспечить тем пературу в аппарате выше температуры плавления шлаков (около 1300°С), что требует, как правило, либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена ча сти дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечива ет снижение количества отходящих газов.
В настоящее время в мировой практике апробирован ряд методов высокотемпературной переработки ТБО:
комбинация процессов пиролиз-сжигание, разрабо танная концерном «Siemens» (совместное сжигание при 1300°С пирогаза и твердого углеродистого пиролизно-го остатка, отсепарированного от минеральных компо нентов);
комбинация процессов пиролиз-газификация-сжигание с использованием в качестве газифицирующего агента кислорода, разработанная фирмами «Noell», Германия, и «Thermoselect», Италия (температура процессов 1400— 2000°С);
металлургические процессы:
процесс сжигания при температуре 1350-1400°С в слое барботируемого шлакового расплава с использованием кислородного дутья (процесс Ванюкова, предложенный для переработки ТБО рядом российских фирм - Гипро-цветмет, Гинцветмет, МИСиС) или с использованием взамен кислородного дутья природного газа;
термический процесс при температуре 1400-1500°С с ис пользованием электрошлакового расплава;
доменный процесс при температуре 2000°С;
плазменные технологии.
3.3.4.1. Сжигание в слое шлакового расплава
а) Сжигание в шлаковой ванне с использованием обогащенного кислородом дутья (процесс Ванюкова).
Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в ис пользуемом окислителе (воздухе) доли инертного компонен та (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии. При этом может быть исполь зовано и более простое оборудование для сжигания, напри мер, шлаковые ванны, в которых отсутствуют какие-либо движущиеся части.
Вторым значительным преимуществом сжигания в кисло роде является резкое сокращение объема дымовых газов и, следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.
В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350-1400°С предложены металлургические печи Ванюкова. Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава (образуется из за гружаемых в печь золо-шлаковых отходов ТЭЦ). ТБО сбрасы ваются в ванну и погружаются в интенсивно перемешиваемый вспененный расплав. Барботаж расплава осуществляется с по мощью окислительного кислородно-воздушного дутья, пода ваемого через фурмы в нижней части боковых стенок печи (ниже уровня расплава); для дожигания дымовых газов преду смотрена подача дутья через ряд верхних фурм (выше уровня расплава). Минеральная часть отходов растворяется в шлаке, а металлические компоненты расплавляются. Для получения шлака заданного состава в печь загружают флюс (рекоменду ется известняк).
Шлак, выпускаемый из печи в сифон (непрерывно или пе риодически), рекомендуется подавать в жидком виде на пере работку в строительные материалы. Теоретически в донной фазе должен получаться металл, однако практически в ходе опытных испытаний его получить не удалось (очевидно, по объективным причинам: относительное содержание металлов в ТБО невелико, и они могут теряться в шлаковом расплаве механически, либо окисляться и снова переходить в шлаковую фазу и пр.). Для повышения выхода металла в донной фазе пе чи предложено добавлять к ТБО металлосодержащие промы шленные отходы.
В случае пониженной теплотворной способности ТБО в ка честве дополнительного источника тепла можно использовать уголь или природный газ. Производительность печи по твер дым отходам - около 15 т/час.
Процесс Ванюкова применительно к ТБО испытан в печи с площадью пода около 3 м2, установленной на опытном заводе института «Гинцветмет» в г. Рязань (РОЭМЗ); загрузка ТБО в печь осуществлялась вручную (отходы предварительно зата ривались в сетки).
Основные потенциальные преимущества процесса Ваню кова (применительно к ТБО) по сравнению с традиционным слоевым сжиганием ТБО - существенное снижение количе ства отходящих газов (за счет использования обогащенного кислородом дутья)и получение безвредного шлакового рас плава.
Процесс Ванюкова и шлаковая ванна разработаны и на ши применение в цветной металлургии для плавки медных онцентратов. Механический перенос этого процесса для ши-окомасштабной термической переработки ТБО неоправдан о четырем причинам:
несопоставимость задач, решаемых при промышленной переработке руд и ТБО (в первом случае задача связана с получением металла с максимально возможным его из влечением, во втором - с обезвреживанием отходов, уменьшением их количества, материальной и энергетиче ской утилизацией, в то же время тепловой КПД печи Ва нюкова из-за высокой температуры отводимых газов -1400-1600°С- очень низок);
несопоставимость состава и свойств медных концентра тов и ТБО (в первом случае в переработку поступает ми неральное сырье, во втором - преимущественно органи ческое, т.к. ТБО на 70-80% представлены органическими компонентами; при нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, органические - в газообраз ную);
отсутствие широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО (не отработаны: узлы загрузки и разгрузки, автоматизация процесса, учитывающая коле бания состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; не отработана и не доказана автогенность процесса применительно к термообработке отходов как гетероген ной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью: колебания в составе ТБО несопоставимы с колебаниями в составе по рошкообразных концентратов при их плавке в печи Ва нюкова - за счет тщательного усреднения колебания в со ставе концентратов не превышают 0,5%, исходные ТБО усреднению практически не поддаются);
высокая стоимость процесса и оборудования.
По эксплуатационно-техническим показателям процесс ванюкова уступает другим технологиям:
запуск печи достаточно сложен и занимает 7-8 суток (раз работанный ИПХФ РАН в Черноголовке реактор гази фикации запускается за 2-3 часа);
низкая кампания печи (не более одного года);
полная и закономерная потеря металлов в шлаке при пе реработке реальных ТБО;
сложность создания безынерционной системы автомати ческого регулирования процесса и, соответственно, слож ность поддержания заданной температуры без дополни тельного расхода энергии;
низкий тепловой КПД печи Ванюкова;
сильное пылеобразование.
Каких-либо преимуществ в отношении решения проблемы диоксинов печь Ванюкова не имеет, так как процесс образова ния этих соединений является обратимым. В 1987 г. было по казано, что повышение температуры при сжигании ТБО До 1500°С и изменение времени пребывания газов в печи от 2 до 6 секунд не приводит в конечном итоге к ликвидации дибензо-диоксинов и дибензофуранов в отходящих газах, так как они вновь образуются при понижении температуры.
Таким образом, предложение использовать для промыш ленной термической переработки ТБО металлургический про цесс Ванюкова не обосновано технологически, экологически и экономически, а также не доказано практически. Совершенно очевидно, что в схемах комплексной переработки ТБО, преду сматривающих направление на термическую переработку обогащенной (преимущественно горючей) фракции отходов печь Ванюкова неприменима в принципе (при содержании в отходах 5-10% минеральных компонентов нет никакого смыс ла поддерживать в постоянном напряжении шлаковый рас плав массой около 100 т). Вместе с тем вполне вероятно, что процесс Ванюкова можно использовать для переработки под ходящих металлсодержащих промышленных отходов.
Что касается совместной переработки ТБО с промышлен ными отходами, то такая задача не актуальна и не обоснова на (мощностей для переработки ТБО не хватает, системы сбо ра и транспортировки отходов различны); в большинстве слу чаев смешивание отходов недопустимо.
б) Сжигание с использованием в качестве дутья природного газа (фьюминг-процесс).
Печь Ванюкова предложено использовать для термичес кой переработки ТБО с использованием в качестве дутья при родного газа (взамен кислородного дутья). Этот процесс, предложенный институтом «Стальпроект», а затем В.Н. Рат-тенбергом, применяется в цветной металлургии для извлече ния летучих металлов (Pb, Zn, Cd, Sn) из расплавленных шла ков продувкой газовоздушной смесью при 1200°С. Отказ от
использования кислородного дутья исключает затраты на строительство дорогостоящей кислородной станции, но при этом сразу же возрастают затраты на энергопотребление (большой расход природного газа). К тому же глубокая ванна печи Ванюкова (нижний ряд фурм расположен на расстоянии 800 мм от пода) отличается от фьюминг-печи (нижний ряд фурм расположен на расстоянии 200 мм от пода), которая применительно к ТБО не испытана даже в лабораторном мас штабе.
Отсюда все предложения по использованию печи Ванюко ва для переработки ТБО представляются необоснованными, а реализация этих предложений - неоправданной.
в) Сжигание с использованием электрошлакового расплава.
Для получения шлакового расплава может быть использо ван электротермический метод, применяемый, например, при плавке стали в электропечах.
Наиболее целесообразно использовать электропечи для пе реработки не исходных ТБО, а для обезвреживания шлаков, образовавшихся в термических процессах переработки ТБО или их обогащенных фракций при температурах ниже темпе ратуры плавления шлака (выход шлаков в этих процессах со ставляет 10-25% от исходных ТБО, что резко снижает потреб ную производительность электропечей и позволяет вовлекать шлак в переработку периодически).
Шлак направляется в электроплавильную печь, выполнен ную в виде металлического кожуха, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом. Температура жидкой шлаковой ван ны составляет 1400-1500°С. Разогрев шлака в электропечи осуществляется с помощью графитовых электродов (обычно трех), подключенных к источнику питания. Состав шлака мо жет регулироваться добавкой флюсов.
Шлак выгружается из электропечи периодически. По скольку соли тяжелых металлов из шлакового продукта не вы щелачиваются, шлак может использоваться как сырье для производства стройматериалов.
Преимущества электроплавки шлаков:
не требуется подача дутьевого воздуха;
простота поддержания температуры процесса;
получения экологически чистого материала.
Основные недостатки переработки отходов в электрошла ковой ванне связаны с большим расходом электроэнергии (около 100 кВт-ч/т переплавляемого шлака) и относительно высоким расходом графитовых электродов (10 кг/1000 кВт-ч). Вместе с тем в условиях работы мусороперерабатывающего завода, производящего энергию из отходов, большой расход энергии на электропереплав решающей роли может не играть.
В зарубежной практике известны случаи промышленного применения электропечей для обезвреживания шлаков терми ческой переработки ТБО.
По данным экспериментов ВНИИЭТО шлаки после элект ропереплавки могут быть переработаны в высококачественный строительный материал, в частности, из него можно по лучить утеплитель с насыпной плотностью от 180 до 250 кг/м3 или пористый заполнитель конструкционных бетонов плот ностью до 900 кг/м3 (технология производства основана на гранулировании шлакового порошка с добавками и после дующем обжиге гранул во вращающейся обжиговой печи).
Таким образом, наиболее подходящим объектом для электропереплавки являются шлаки и, возможно, некоторые отходы сортировки ТБО.
г) Сжигание в плотном слое кускового материала и шлаковом расплаве без принудительного перемешивания и перемещения материала (доменный процесс)
Для термической переработки твердых бытовых и промыш ленных отходов любого состава НИИЦ «Экология» РАН предложено использовать шахтные печи (по конструкции ана логичны доменным печам). Подлежащие переработке отходы смешиваются с низкосортным углем (расход угля - 25-30% от количества загружаемых в печь отходов) и известняком (рас ход известняка - 30% от количества загружаемых в печь отхо дов), загружаются сверху в печь и продуваются предваритель но подогретым до 1000-1400°С воздухом, обеспечивающим получение в нижней части печи газов с температурой не менее 2000°С (воздух подогревается в специальных подогревателях -кауперах, представляющих собой металлические футерован ные емкости с керамическими элементами в виде шариков из диоксида циркония или алюминия).
Для переработки 60 тыс. т отходов в год необходима до менная печь объемом 200 м3 (высота -18 м, диаметр горна -4,25 м). Продукты высокотемпературной переработки - жидкий металл (чугун) и жидкий расплав шлака - предлагается пе рерабатывать в изделия (без повторного их нагрева). Предла гается также утилизировать тепло отходящих газов (произ водство тепловой и электрической энергии).
Преимущество предлагаемого процесса перед другими ав торы видят в следующем: использование добавок угля и изве стняка, экологическая безопасность и высокая рентабель ность, возможность переработки любых отходов, возмож ность получения товарной продукции широкого спроса.
В целях формулирования обоснованного вывода о возмож ности использования доменных печей для переработки ТБО необходима полная программа промышленных испытаний, лабораторные испытания термообработки отходов совер шенно недостаточны для моделирования промышленного металлургического процесса, особенно тяго-дутьевого ре жима.
Очевидно, нет необходимости смешивать ТБО с любыми другими отходами. Система сбора ТБО и их доставки на завод отличается от других отходов; допустима лишь совместная пе реработка с ТБО отходов, к ним приравненных; как отмечено объемы образования ТБО таковы, что не хватает мощностей для их промышленной переработки, поэтому организация совместной переработки ТБО и других многотоннажных твердых отходов не актуальна.
Серьезным недостатком предлагаемой технологии являет ся необходимость подачи в процесс больших количеств угля и известняка (необходимость дополнительного складского по мещения, дополнительных транспортных систем для подачи в печь, сложность шихтовки материалов, зависимость от по ставщиков и пр.). При плавке железных руд это оправдано, при переработке ТБО это является осложняющим, неоправ данным фактором (суммарный расход угля и известняка -около 60% от количества ТБО). К тому же, морфологический состав ТБО не позволяет эффективно выделять металлический расплав в донной фазе (очевидно, требуется добавка к ТБО подходящих отходов с высоким содержанием металла), и тех нология применения доменного процесса к ТБО вряд ли оп равдана (прежде всего по экономическим соображениям).
Фактически в предлагаемом процессе безвозвратно теря ются ценные компоненты ТБО (алюминий, олово, черный ме талл), которые можно выделить в самостоятельные продукты при сортировке ТБО. Реализация получаемого по данной тех нологии металлического расплава проблематична.
Поскольку преимущества данного процесса по сравнению с известными термическими технологиями не ясны (за исклю чением восстановительной атмосферы выше зоны шлакового расплава, что снижает вероятность образования диоксинов), температура процесса применительно к ТБО не оправдана, так же как не оправданы и добавки угля и известняка при больших расходах, строительство заводов с их комплектацией доменными печами представляется необоснованным.
3.3.4.2. Комбинированные процессы
а). Пиролиз-сжигание пирогаза и отсепарированного
углеродистого остатка с использованием необогащенного
дутья (процесс «Siemens»)
На опытно-промышленной установке в г. Ulm-Viblingen (Германия) концерном «Siemens KWU» испытана технология переработки ТБО «пиролиз-сжигание», или SBV-Технология («Schwel-Brenn-Verfahren»). Начало испытаний относится к 1988 г.
Технология SBV включает:
дробление отходов в ножевой дробилке до размера менее 200 мм;
пиролиз отходов при 450°С в течение 1 часа в барабан ной печи (4 об/мин), снабженной обогреваемыми внут ренними лопастями (обогрев дымовыми газами с темпе ратурой 600°С), с образованием пиролитического газа и пиролитического твердого остатка (смесь углерода и ми неральных компонентов);
выделение из пиролитического остатка металлов и мине ральных компонентов (камни, стекло и пр.) грохочением (отбор фракции более 5 мм; выход фракции 12-13%);
отделение черных и цветных металлов от минеральных компонентов;
измельчение углеродистого остатка в шаровой мельнице до крупности менее 100 мкм;
совместное сжигание при небольшом избытке воздуха угольной пыли и пиролитического газа при температуре 1300°С с образованием расплава шлака (выход шлака 12-13%);
утилизацию тепла дымовых газов в котле-утилизаторе и выработку электроэнергии в турбогенераторе (350-450 кВт-ч/т).
В получаемом на выходе из пиролитического барабана ма териале все органические составляющие исходных ТБО пре вращаются в углеродистый остаток, который отделяется от минеральной части грохочением. Поскольку температура в пиролизной печи (450°С) существенно меньше, чем в печи сжи гания (850°С), в этом случае многие компоненты ТБО (черные и цветные металлы, стекло и пр.) не претерпевают никаких из менений, а лишь очищаются от органических загрязнений, что упрощает их выделение и утилизацию. Отделение минераль ной составляющей отходов перед процессом сжигания сущест венно повышает экологическую безопасность метода, так как в дымовые газы и золу переходит существенно меньшее коли чество вредных веществ (прежде всего тяжелых металлов).
Использование барабанной печи с лопастями представля ется не самым удачным вариантом для пиролиза ТБО, так как в результате плавления содержащихся в отходах пластмасс та кие конструкции склонны к забиванию.
Основные достоинства метода:
• процесс является автогенным (не требует подвода энер гии);
получение экологически безвредного шлака (использует ся в качестве щебня).
Основные недостатки метода:
дробление всей массы исходных ТБО;
грохочение углеродистого продукта пиролиза, представ ляющего собой сажистый, сильно пылящий материал, за грязняющий отделяемые минеральные компоненты (по следние переходят в класс +5 мм).
По-видимому, присущие процессу недостатки явились одной из причин того, что пущенный в 1997 г. завод в г. Furth (Бавария) остановлен на неопределенный срок из-за серьезных неполадок в процессе (производительность -100 тыс. т/год).
Повышения надежности технологии, вероятно, можно до биться, перерабатывая горючую фракцию ТБО, которая по сравнению с исходными ТБО более стабильна по составу, имеет более высокую теплотворную способность и меньшее содержание балластной минеральной части. В этом случае, по-видимому, можно будет отказаться от операции грохоче ния пиролитического остатка, которая сопровождается обра зованием большого количества трудно улавливаемой уголь ной пыли, и использовать более эффективную технологиче скую схему переработки.
б). Пиролиз-газификация (получение синтез-газа при совместной термообработке пирогаза, отсепарированного от металлов углеродистого остатка
и минеральных компонентов) с использованием обогащенного кислородом дутья (процесс «Noell»)
Технология фирмы «Noell» отработана на опытно-промы шленной установке в г. Freiburg (Саксония).
Головная часть технологической схемы (рис. 4.131) во мно гом аналогична схеме, разработанной концерном «Siemens-KWU» и включает в себя пиролиз дробленых (ножевая дро билка) ТБО в барабанной печи при 550°С (в отличие от техно логии SBV концерна «Siemens KWU» используется полая ба рабанная печь), сепарацию черных и цветных металлов из твердых продуктов пиролиза (в отличие от процесса «Siemens» другие минеральные компоненты от твердого угле родистого остатка не отделяются), тонкое измельчение не со держащего металлов материала.
Тонкоизмельченная смесь твердого углеродистого остатка и минеральных компонентов под большим давлением инжек тируется в верхнюю часть реактора газификации, куда вво дится также технический кислород и раздельно подаются ос тальные продукты пиролиза: охлажденный пирогаз, отделен ный от пиролизных масел и воды, и жидкие продукты пироли за (масла, вода) со следами пыли.
Процесс газификации (газифицирующий агент - техничес кий кислород) осуществляется в цилиндрической реакцион ной камере, контуры которой формируются охлаждаемыми водой трубчатыми стенками. Газифицируемый материал и кислород попадают в верхнюю часть реактора. При разложе нии органических веществ в реакторе образуется газ, содержа щий СО и Н2 и свободный от высокомолекулярных углеводо родов.
Температура реакции устанавливается таким образом, что бы обеспечить плавление минеральных веществ, содержащихся в исходном материале. Расплав стекает по охлаждаемым стен кам реактора в виде пленки шлака. Жидкий шлак и синтез-газ выходят из зоны реакции через разгрузочное отверстие. В лю бой точке реактора температура газа выше температуры шлака. В зоне охлаждения, которая находится ниже реакционной ка меры, газ и шлак совместно охлаждаются холодной водой, впры скиваемой через форсунки. Газ выходит из зоны охлаждения с температурой 150-210°С в зависимости от давления. Шлак от-верждается в форме гранул и удаляется через шлюзовый затвор.
Предварительно очищенный в зоне охлаждения газ прохо дит дополнительную стадию очистки от соединений серы. Се ра, попадающая в процесс в составе исходного сырья, нахо дится в форме сероводорода, который может быть относи тельно просто отделен и переведен в элементарную серу для реализации потребителям.
Сточные воды из зоны охлаждения содержат в основном все твердые примеси, содержащиеся в неочищенном газе: хло риды щелочных металлов и аммония, следы сероводорода. Эту воду можно удалить или вернуть в процесс после удале ния растворенных газов и твердых частиц. Конденсат, получа емый при охлаждении синтез-газа, используется для впрыска в зону охлаждения.
Синтез-газ может быть либо направлен в процесс синтеза метанола или этанола (из-за нестабильного морфологического состава ТБО такой способ утилизации малоэффективен), либо на сжигание в энергоустановках. Затраты на получение кисло рода при реализации этой технологии компенсируются сущест венным упрощением отделения очистки дымовых газов (полу чаемый в процессе синтез-газ требует простой схемы очистки) и возможностью энергетического использования синтез-газа.
в). Пиролиз-газификация (получение синтез-газа при совместной термообработке пирогаза, углеродистого остатка и минеральной фракции)
с использованием обогащенного кислородом дутья
(процесс «Thermoselect»)
Технология фирмы «Thermoselect» (Италия-Швейцария) апробирована на опытно-промышленной установке произво дительностью 4,2 т/час (около 100 т/сут) в г. Fondotoce, Италия. В промышленном масштабе технология реализована в 1998 г. в г. Karlsruhe (Германия). Производительность 220 тыс. т ТБО в год.
По технологии «Thermoselect» исходные ТБО последовательно подвергаются дроблению, прессованию и пи ролизу при температуре 600°С в аппарате туннельного ти па длиной 15 м. Из пиролизной печи твердый углеродистый ос таток вместе с минеральными компонентами, включая метал лы, поступает в реактор газификации вертикального типа. В качестве газифицирующего агента используется кислород. Газификация с образованием оксида углерода происходит в нижней части реактора при контакте углеродистого остатка с кислородом. Температура при этом повышается до 2000°С, и образовавшийся расплав поступает в шлаковую ванну, где раз деляется на два слоя - металлический и собственно шлаковый. Образующийся синтез-газ выводится из верхней части реакто ра при 1200°С, охлаждается и подвергается очистке. Очищен ный синтез-газ подвергается сжиганию с утилизацией энергии.
Основные недостатки процесса «Thermoselect»:
дробление всей массы исходных ТБО;
отсутствие предварительной сортировки ТБО;
загрязнение синтез-газа летучими тяжелыми металлами (свинец, кадмий, ртуть, олово) и связанное с этим усложнение газоочистки;
проблематичность утилизации металлического расплава.
3.3.5. Основы газоочистки
Одной из наиболее сложных проблем, которые приходится решать для обеспечения экологической безопасности терми ческих технологий переработки ТБО, является проблема очи стки дымовых газов.
Как отмечено выше, при сжигании одной тонны ТБО обра зуется 4,5-6 тыс. м3 дымовых газов, 700-1100 м3 водяного па ра, 200-400 кг шлака и до 50 кг летучей золы. Все сопутствую щие процессу сжигания материальные потоки, включая отхо дящие газы, золу и сточные воды, считаются опасными для окружающей среды и требуют соответствующей обработки.
Необходимо учитывать, что состав и количество дымовых газов, образующихся при термической переработке ТБО, зави сит как от морфологического состава направляемых на термо обработку отходов, так и от метода и режима термообработки.
Существует три основных направления сокращения вредных выбросов при переработке ТБО, комплексная реализация кото рых обеспечивает экологическую безопасность производства:
1. Снижение содержания в отходах, направляемых в термиче скую переработку, потенциально опасных для окружающей сре ды компонентов путем сортировки ТБО в заводских условиях и селективного сбора опасных веществ в местах образования.
2. Совершенствование технологий термической переработки отходов, направленное на уменьшение количества образующих ся в процессе вредных веществ и количества отходящих газов.
3. Применение эффективной газоочистки.
Газоочистка - процесс выделения примесей (твердых, жид ких, газообразных) из отходящих промышленных газов.
В промышленности применяют механические, электричес кие и физико-химические способы газоочистки.
При выборе системы газоочистки необходимо учитывать, что до настоящего времени не существует экономичного уни версального способа очистки, который обеспечивал бы одно временное удаление из дымовых газов всех вредных примесей. Удаление почти каждого из вредных компонентов дымовых газов представляет собой самостоятельную задачу, которая сводится к снижению до допустимых норм содержания в газах специфичных для ТБО вредных примесей:
Характерный состав отходящих газов на входе очистных устройств, мг/м3:
летучая зола - 50-250;
НСl - 300- 400 (до 1000);
HF - 2-10(до 30);
S02 - 100-500;
NOx - 200-400;
Hg - 0,3-0,7;
Cd - 0,15-0,3 (до 1,5);
Zn - 50-120;
Pb - 20-75;
Cu - 50-100;
Ni - 2,5 (до 15);
Cr - 5-40.
Во всех странах нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу вредных веществ периодически пересмат риваются и ужесточаются.
В России, как и в бывшем СССР, работа мусоросжига тельных заводов (МСЗ) увязывается с предельно допустимы ми концентрациями (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе; нормативы выбросов для МСЗ отсутствуют. При этом для каждого из вредных ингредиентов, содержащихся в воздухе, установлены два значения ПДК: максимально разовые ПДК м.р. (определяются в пробах воздуха, отобран ных в течение 20 минут) и среднесуточные ПДК с.с. (опреде ляются в течение суток). Суммарные одноименные выбросы всех источников в районе расположения проектируемого МСЗ не должны превышать ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Иными словами, при проектировании МСЗ должна учитываться фоновая концентрация загрязняю щих веществ, обусловленная выбросами существующих предприятий, транспорта и пр. в районе строительства за вода.
Температура отходящих газов, поступающих на очистку, не должна превышать 200-250°С, поскольку при более высо ких температурах снижается доля сконденсированных ле тучих металлов (Cd, As, Pb, Zn) и возрастает вероятность повторного образования диоксинов и фуранов на частицах летучей золы.
Основная масса тяжелых металлов адсорбируется на мел ких (менее 2 мкм) частицах летучей золы, поэтому их удаление из дымовых газов во многом сводится к применению эффек тивных средств пылеулавливания.
Обеспыливание дымовых газов. Для очистки дымовых газов от летучей золы применяют фильтрование. Наиболее часто используют два основных типа оборудования - электрофильтры и рукавные фильтры.
Очистка отходящих газов от кислых примесей. Одно из на правлений очистки от кислых примесей (НСl, HF, S02) - их свя зывание непосредственно в топке (реагентная очистка), особен но при использовании технологии сжигания ТБО в кипящем слое. В ряде случаев практикуют впрыскивание известковых растворов в поток отходящих из зоны горения дымовых газов.
Для удаления из дымовых газов НСl и HF применяют су хие и полусухие способы реагентной очистки. Реагенты пода ются в специальные аппараты-абсорберы.
При сухом способе газоочистки в охлажденные до 150-190°С дымовые газы распыляется порошкообразная га шеная известь, связывающая кислые примеси с образованием солей СаС12 и CaF2, которые затем вместе с летучей золой улавливаются в электрофильтре или рукавном фильтре. Пол нота удаления кислых примесей обеспечивается значитель ным избытком извести (двух- трехкратным по отношению к стехиометрическому количеству), что приводит к образова нию на стадии газоочистки больших количеств твердых отхо дов (свыше 60 кг/т исходных ТБО).
При полусухом способе газоочистки, в отличие от сухого, не требуется столь высокий расход реагента, поскольку для улавливания кислых примесей используют не сухую известь, а свежеприготовленное известковое молоко. При контакте с горячими дымовыми газами вода испаряется, а об разовавшаяся смесь солей и летучей золы улавливается с по мощью фильтрования. Иногда известковое молоко дозируют совместно с активированным углем.
Ни сухой, ни полусухой способ реагентной очистки ды мовых газов от кислых примесей не обеспечивает полноту удаления оксидов серы. Предпочтительно применение для обессеривания дымовых газов способов мокрой газоочист ки, с подачей в абсорбер водной суспензии тонкоизмельченного известняка (создаются условия, благоприятные для образования ионов кальция); одновременно происходит очи стка от НС1 и HF. Эффективность обессеривания дымовых газов повышается, если в дополнение к тонкоизмельченному известняку в процесс подается хорошо растворимый в воде формиат кальция Са(НСОО)2 (реагент подается либо в натуральном виде, либо в виде муравьиной кислоты, обра зующей легко растворимый формиат кальция). Известняк, муравьиная кислота и вода подаются в контактный чан, от куда суспензия и промывочная жидкость впрыскиваются в движущейся поток отходящих газов. Образующийся в ре зультате реакции сульфат кальция (гипс) может быть утили зирован.
Реагентная очистка дымовых газов, основанная на их про мывке, может быть реализована с применением окислителя-перекиси водорода Н202 (в виде 50%-ного раствора). При этом S02 превращается в серную кислоту. Необходимое условие эф фективности процесса - предварительное удаление из газов пыли и сажи. Противоточная промывка обеспечивает полу чение 30-70%-ной H2S04 без примесей перекиси водорода.
Применение методов мокрой газоочистки связано с обра зованием сточных вод, требующих своей очистки. После об работки реагентами (нейтрализация, флокуляция), отстаива ния и фильтрования очищенные сточные воды содержат (мг/л): свинец - 0,5, кадмий - 0,1, медь - 0,5, никель и цинк - 2, ртуть-0,01.
Очистка отходящих газов от оксидов азота. Методы очи стки основаны на превращении содержащегося в дымовых газах оксидов азота в элементарный азот и воду с использо ванием в качестве восстановителя аммиака или мочевины в соответствии с общими уравнениями реакций:
N02 + NH3 N2 + Н20
NO + NH N2 + H20
В промышленности применяют два метода:
Наиболее часто в промышленной практике применяют ка талитические методы очистки от оксидов азота. В качестве ка тализаторов преимущественно используют оксид титана ТiО2 (в виде пористого материала, размещенного в сотовых, труб чатых или пластинчатых корпусах с несущей конструкцией из нержавеющей стали или из специальной керамики, усиленной стекловолокном) или активированный уголь.
Очистка отходящих газов от тяжелых металлов. Наибо лее токсичными из тяжелых металлов являются ртуть и кад мий. При сжигании ТБО 90% кадмия и его соединений попа дают в дымовые газы, при охлаждении которых они осажда ются в основном на мелких (менее 2 мкм) частицах летучей золы. В то же время ртуть и ее соединения остаются главным образом в газовой фазе и при более низких температурах. Со держащиеся в дымовых газах тяжелые металлы находятся в водорастворимой форме, из-за чего представляют серьезную экологическую опасность.
Как отмечено, основная масса тяжелых металлов содер жится на мелких частицах летучей золы, поэтому задача их удаления из дымовых газов во многом сводится к обеспече нию эффективного пылеулавливания.
Для очиcтки дымовых газов от паров ртути применяют ад сорбционные методы, основанные на использовании активиро ванного угля. С целью повышения эффективности газоочистки активированный уголь насыщают серой или серной кислотой (возможно насыщение иодидом калия), что приводит к связыва нию ртути с образованием ее сульфида (или иодида). Использо ванный адсорбент подлежит захоронению как опасный отход.
Очистка отходящих газов от диоксинов и фуранов. Для то го, чтобы образующиеся при сжигании ТБО газы не содержа ли полихлордибензодиоксинов и полихлордибензофуранов, необходимо обеспечить стабильный температурный режим процесса горения, при котором дымовые газы имели бы тем пературу более 850°С в течение не менее двух секунд.
Чтобы свести к минимуму вторичное образование диоксинов и фуранов возможна закалка дымовых газов (быстрое охлажде ние до 200°С), а также связывание НС1 (например, с помощью раствора соды распылением при температуре не менее 1000°C).
3.4. Комплексная переработка ТБО.
Построение технологической схемы любого производст венного процесса определяется составом и свойствами исход ного сырья, а также задачами производства. Поскольку ТБО представляют собой гетерогенную смесь сложного морфоло гического состава, не существует, как показывает анализ, ка кого-либо одного универсального метода их переработки, удовлетворяющего современным требованиям экологии, эко номики, ресурсосбережения и рынка. Этим требованиям, тен денциям развития мировой практики, рекомендациям между народных экологических конгрессов в наибольшей степени отвечает проектирование и строительство комбинированных мусороперерабатывающих заводов, обеспечивающих ис пользование отходов как источника энергии и как вторично го сырья. Построение промышленной технологии по принци пу комбинации различных методов переработки ТБО нивели рует недостатки каждого метода, взятого в отдельности. Именно комплексная переработка ТБО, как системная ком бинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов, обеспечивает в совокупности малую отходность производства, его максимальную экологичность и экономич ность.
Объединяющим процессом в схеме комплексной перера ботки ТБО является сортировка (в том числе на основе селек тивного сбора), изменяющая качественный и количествен ный состав ТБО. При этом повышается не только доля по вторного использования ряда компонентов ТБО, но и во многом решаются вопросы удаления опасных бытовых отхо дов и балластных компонентов, оптимальной подготовки тех или иных фракций компонентов ТБО к дальнейшей пере работке.
Предварительная сортировка оптимизирует сопряжен ные производства: улучшает и ускоряет процесс фермента ции органических веществ ТБО, облегчает очистку продукта ферментации от примесей, снижает потребную произво дительность весьма дорогостоящего биотермического и, термического оборудования, улучшает состав продукта фер ментации, шлака и отходящих газов, улучшает процесс сжигания, упрощает газоочистку, т.е. технология комплекс ной переработки ТБО повышает экологичность и экономич ность традиционной термической и биотермической обра ботки ТБО.
Преимущества комплексной переработки ТБО выявляет укрупненная эколого-экономическая оценка наиболее распро страненных промышленных технологий переработки ТБО - слоевого сжигания, ферментации, сортировки и их комбинаций.
Контрольные вопросы
Главе 3.
Глава 4. Основы технологических расчетов при проектировании перерабатывающих комплексов.
4.1. Общие сведения.
Решение проблемы промышленной переработки ТБО свя зано с проектированием и строительством новых производст венных предприятий.
Состав проектной документации на строительство пред приятий, а также порядок ее разработки, согласования и ут верждения определяется строительными нормами и правила ми СНиП 11-01-95, разработанными Минстроем России на ос нове законодательных и нормативных актов РФ.
Основным проектным документом на строительство объ ектов является технико-экономическое обоснование (проект) строительства. На основании утвержденного в установленном порядке ТЭО строительства разрабатывается рабочая доку ментация.
Все проектные решения должны быть ориентированы на использование наиболее прогрессивных технологий и обору дования, соответствующих уровню достижений и тенденциям развития мировой практики.
Разработку проектной документации осуществляют при влекаемые заказчиком проектные организации, а также физи ческие лица, имеющие лицензию на соответствующий вид де ятельности. Правовые и финансовые отношения между заказ чиком и юридическими (а также физическими) лицами опре деляет договор (контракт), неотъемлемой частью которого должно быть задание на проектирование объектов производ ственного назначения.
В задании на проектирование указывается: основание для проектирования, вид строительства, стадийность проектиро вания, мощность объекта, требования по вариантной и кон курсной разработке, требования к технологии, к объемно-пла нировочным и архитектурно-строительным решениям, к раз работке природоохранных мероприятий, к безопасности тру да, к разработке мероприятий по гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям, к выполнению НИР и ОКР, к каче ству продукции и др.
Помимо задания на проектирование обязательным осно вополагающим документом для разработки ТЭО (проекта) является технологический регламент на проектирование, со ставляемый, как правило, разработчиками технологии или от дельных технологических процессов.
Технологический регламент содержит обосновывающие материалы и исходные данные для проектирования, получен ные в результате проведенных исследований, опытно-промы шленных и промышленных испытаний и учитывающие специ фику производства:
Проекты подлежат обязательной государственной экспер тизе; все проекты проходят процедуру согласований и утверж дения.
Проект на строительство предприятий состоит из разде лов:
Одним из основных разделов является «Общая пояснитель ная записка». В ее состав входит исходно-разрешительная до кументация и пояснительная записка, отражающая основное содержание всех разделов проекта.
Важнейший раздел - «Технологические решения».
Содержание раздела «Технологические решения»:
Примерный перечень технико-экономических показателей:
4.2. Расчет производительности завода по исходному сырью.
Производительность проектируемого завода определяется количеством ТБО, образующимся в городе, для обслуживания которого намечается строительство завода.
В первом приближении количество образующихся в горо де ТБО можно оценить по числу жителей, исходя из того, что в городах России у одного жителя ежегодно образуется 200-250 кг отходов, а количество отходов жилого сектора города составляет 60-70% от общего количества муниципаль ных отходов (30-40% отходов приходятся на нежилой сектор города).
При расчете производительности завода по комплексной переработке ТБО необходимо увязать рациональную мощ ность отдельных цехов с количеством поступающего исходно го сырья.
Для проектирования необходимо иметь часовую произво дительность каждого цеха. По этой часовой (расчетной) про изводительности выбирается оборудование; при этом необхо димо учитывать неизбежные простои оборудования на ре монт и эксплуатационные неполадки.
Поскольку ТБО образуются и накапливаются ежедневно, завод должен функционировать круглогодично (календарное время - 365x24=8760 часов). Однако доставка ТБО на завод осуществляется неравномерно, преимущественно в 1,5 смены (12 часов в сутки), причем в воскресные и некоторые празд ничные дни ТБО из города могут не вывозиться. Исходя из этого, рекомендуется принимать, что доставка ТБО на завод осуществляется 310 дней в году. Отсюда расчетная суточная мощность (максимально возможная производительность) Qc завода по исходным ТБО составляет Qc=, т/сут.,
где Qг - заданная годовая производительность завода.
Например, при производительности завода 120 тыс. т/год Qг=387 т/сут (120000:310).
В цех сортировки поступает 100% исходных ТБО.
Работа цеха сортировки принимается, как правило, по ре жиму доставки ТБО на завод. Целесообразно работу цеха сор тировки проектировать с остановкой в воскресные дни, т.е. 317 дней в году. Среднесуточная производительность цеха сортировки составляет при этом ,т/сут. Например, при производительности завода 120 тыс. т/год q =378,5 т/сут (120000:317).
Средняя часовая производительность цеха сортировки за висит от числа часов его работы в сутки. При определении числа часов работы цеха сортировки в сутки руководствуют ся данными практики, в соответствии с которыми максималь ная производительность одной механизированной линии сор тировки составляет 25 т/час.
Для обеспечения максимальной суточной производитель ности завода по исходным ТБО Qc число часов работы цеха в сутки при расчете на одну линию сортировки составляет:
Например, при производительности завода 120 тыс. т/год п=387/25=15,4816 часов (т.е. две смены в сутки). Иными сло вами, для завода производительностью 120 тыс. т/год требует ся одна линия сортировки. Средняя часовая производитель ность одной линии сортировки составляет при этом 23,6 т/час (q/16).
В случае производительности завода по исходным ТБО 60 тыс. т/год линия сортировки может работать синхронно с доставкой ТБО 1,5 смены (12 часов в сутки) при значительно меньшей нагрузке - около 16 т/час (193,5:12=16,2).
Для определения производительности сопряженных це хов (например, термообработки и ферментации) в комбини рованном производстве необходим расчет материальных потоков отходов на стадии сортировки исходных ТБО.
В цех термической переработки может поступать от 55 до 80% отходов; по одному из вариан тов, судя по расчетам, на термообработку поступает около 55% от исходных ТБО. При производитель ности завода 120 тыс. т/год в термообработку максимально поступит 66 тыс. т/год отходов, представленных преимущест венно горючими компонентами (содержание инертных приме сей около 6%).
Цех термической переработки работает 3 смены в сутки 365 дней в году. Номинальная часовая производительность цеха, исходя из количества поступающих в него отходов, со ставляет 7,5 т/час (66000:365:24=7,5). При этом теоретически возможны три варианта выбора термического оборудования:
1.установка одной печи Q=7,5 т/час;
2.установка двух печей по 7,5 т/час (одна резервная);
3.установка трех печей по 3,6-3,8 т/час (например, реактор газификации имеет производительность 3,6 т/час), из ко торых один - резервный.
На практике встречаются все три варианта. Предпочти тельны - второй и третий.
При производительности завода 60 тыс. т/год по исходным ТБО в термообработку поступит 33 тыс. т/год отходов (60000x55%). Номинальная часовая производительность в этом случае - 3,75 т/час (33000:365:24). В цехе термообработки требуется установка двух печей (одна резервная); учитывая от носительно небольшую производительность завода (обслужи вается город с населением около 200 тысяч жителей), возмож на установка одной печи.
Резервное оборудование гарантирует обеспечение задан ной производительности и бесперебойности работы цеха. В то же время оно позволяет легко увеличить в дальнейшем произ водительность завода без дополнительных капитальных затрат. В этом случае резервные печи вводятся в работу кам паниями по 15-20 дней в месяц (поочередно с основной), без снижения надежности технологического процесса.
Выбор оптимальных проектных решений должен осуще ствляться на основе принципов системного подхода, с учетом влияния всех факторов, обеспечивающих достижение макси мальной эффективности технологии, безаварийности и беспе ребойности при заданной производительности.
Бесперебойность работы во многом обеспечивается проек тированием промежуточных емкостей для хранения отходов.
В практике встречаются два варианта складирования ис ходных ТБО:
Для российских условий предпочтителен, вследствие повы шенной влажности исходных ТБО, вариант бункерного при ема и складирования отходов, доставляемых на завод по ком плексной переработке ТБО. Для предотвращения неприятных запахов зона бункерного складирования находится под не большим разрежением (проектируется забор из зоны бункера дутьевого воздуха для использования в процессе термообра ботки).
Запас исходных ТБО в бункере составляет 2-4 суток по данным зарубежной практики и 1,5-2 суток - по данным заво дов СНГ. Принимая двухсуточный запас, для завода Qг= 120000 т/год, или 387 т/сут получаем: 387x2=774 т, или 774:0,25 т/м33000 м3, где 0,25 т/м3 - принимаемая плотность ТБО при их хранении в бункере, где происходит некоторое уп лотнение исходных ТБО, первоначальная плотность которых составляет 0,2 т/м3.
Запас отходов, направляемых на термообработку, должен составлять не менее пяти суток (гарантия бесперебойности ра боты). Например, при Qг=l20 тыс. т в цех поступает 180 т от ходов в сутки, отсюда их запас - 900 т (не менее 4000 м3, при нимая плотность обогащенных фракций при складировании 0,21-0,22 т/м3).
При проектировании бункерного хозяйства целесообразно предусмотреть складирование исходных ТБО и обогащенных фракций отходов, направляемых на термическую переработ ку, в двух изолированных отсеках одного бункера.
При транспортировке ТБО по конвейерным линиям (пода ча в процесс сортировки) целесообразна организация поста наблюдения для инспектирования потока отходов и удаления, при необходимости, тех или иных компонентов (аккумулято ров, опасных компонентов и т.п.).
Контрольные вопросы
Главе 4.
Тесты.
Вариант № 1
a) хлоридов;
b) сульфидов;
c) карбонатов;
d) нитратов.
e) цианидов
a) простому строению;
b) гибридизации;
c) ионизации;
d) дипольному моменту;
e) гравитационной силе.
a) хлоратов;
b) сульфатов;
c) агрессивной углекислоты;
d) фосфорной кислоты;
e) кислорода.
a) буферной системы;
b) ОВР;
c) наличию бактерий;
d) фильтрации;
e) нет правильного ответа.
a) 10;
b) 8;
c) 70;
d) 135;
e) 218.
a) решетки и сита;
b) фильтровальные аппараты;
c) отстойники;
d) фракционаторы;
e) фарсунки.
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
, где -
a) угол наклона решетки;
b) площадь сечения решетки;
c) толщина стержней решетки;
d) коэффициент формы стержней решетки;
e) коэффициент места расположения решетки.
a) однокамерные с полупроницаемой мембраной;
b) многокамерные с чередующимися катодно- и анодно-проницаемыми мембранами;
c) многокамерные без мембран;
d) однокамерные без мембран;
e) многокамерные с чередованием направления потока воды.
a) размер взвешенных частиц;
b) количество вод и концентрация взвешенных частиц;
c) плотность взвешенных частиц;
d) состав взвешенных частиц;
e) диэлектрические свойства взвешенных частиц.
a) извлечение Cu из воды;
b) очистка речных вод;
c) сбор осажденного металла с катода;
d) осаждение металла на аноде;
e) нет правильного ответа.
a) карбонат Na;
b) цианид Mn;
c) кислород;
d) аммиак;
e) перекись водорода.
a) происхождение;
b) агрегатное состояние;
c) место сброса;
d) химический состав;
e) экологическая безопасность.
a) предотвращение притока грунтовых вод выше уровня;
b) предотвращение оттока фильтрата;
c) предотвращения разваливания ТБО;
d) предотвращение растаскивания ТБО;
e) для упрощения уплотнения.
a) Санитарно-экологической службой;
b) Санитарно-эпидемиологической службой;
c) Территориальным органом Госкомэкологии;
d) Минздравом РФ;
e) Госкомприроды РФ.
Вариант № 2
a) хлоридов;
b) сульфидов;
c) карбонатов;
d) нитратов;
e) цианидов.
a) хлоридов;
b) сульфидов;
c) карбонатов;
d) нитратов;
e) цианидов.
a) муравьиной кислоты и иона Н+;
b) щавелевой кислот и иона Н+;
c) угольной кислоты и ионов HCO3 ;
d) соляной кислоты и ионов Cl-;
e) фосфорной кислоты и ионов Н+.
a) аммиак;
b) серная кислота;
c) водород;
d) кислород;
e) гидроксид калия.
a) Zn;
b) Cd;
c) Cu;
d) Pb;
e) Sn.
a) фильтр;
b) решетка;
c) сито;
d) отстойник;
e) скруббер.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) треугольной или трапециидальной;
b) круглой или овальной;
c) квадратной;
d) прямоугольной;
e) любой.
a) CH3;
b) NH3;
c) H2S;
d) SO2;
e) H2.
a) нейтрализация;
b) окисление;
c) восстановление;
d) ионного обмена;
e) все относится.
a) отделением частиц меньших размеров;
b) ограниченным объемом очищаемой воды;
c) отделением частиц больших размеров;
d) неограниченным объемом очищаемой воды;
e) номенклатурой отделяемых веществ.
a) озонирование;
b) хлорирование;
c) фильтрование;
d) обработке фагоцитами;
e) обработке медным купоросом.
a) содержание тяжелых металлов;
b) биологическая потребность в кислороде;
c) химическая потребность в кислороде;
d) содержанием аммонийного азота;
e) биологическая потребность в тяжелых металлах.
a) 1-3 года;
b) 5-7 лет;
c) 15-20 лет;
d) 30-50 лет;
e) нет ограничений.
Вариант № 3
a) водород;
b) дейтерий;
c) тритий;
d) изотоп водорода H4;
e) изотоп водорода H5.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) вода самоочистилась;
b) выброс загрязняющих веществ произошел недавно;
c) выброс загрязняющих веществ произошел давно;
d) эта вода из подземных источников;
e) нет правильного ответа.
a) 4;
b) 5;
c) 6;
d) 7;
e) 8.
a) грабли;
b) сито;
c) мешалка;
d) кольцевой желоб;
e) разгрузочный затвор.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) S (поперечное сечение ГЦ);
b) Cвх (концентрация тв. частиц в сточной воде на входе ГЦ);
c) (время работы ГЦ);
d) Cвых (концентрация тв. частиц в сточной воде на выходе из ГЦ);
e) Q (расход).
a) в адсорбере;
b) в смесителе;
c) в скруббере;
d) в отстойнике;
e) в трубах.
a) электроокисление и восстановление;
b) электрофлокуляция;
c) элетрофлотация;
d) электрофорез;
e) электрокоагуляция.
a) электролиз;
b) седиментация;
c) поляризация;
d) электрофорез;
e) окислительно-восстановительные процессы взаимодействия продуктов электролиза друг с другом.
a) обесцвечивание;
b) устранение мутности;
c) устранение привкуса;
d) устранение запаха;
e) обеззараживание.
a) 1, 2, 3, 4, 5;
b) 5, 3, 2, 1, 4;
c) 1, 2, 4, 3, 5;
d) 2, 1, 4, 3, 5;
e) 2, 1, 3, 4, 5.
a) срок эксплуатации;
b) стадия разложения отходов;
c) характеристика сложения;
d) объем поступления грунтовых вод;
e) количество отходов.
a) 0,5 м;
b) 1 м;
c) 1,5 м;
d) 2 м;
e) 2,5м .
Вариант № 4
a) Н одной молекулы и Н другой;
b) Н одной молекулы;
c) О одной молекулы и О другой;
d) D и Т;
e) Н одной молекулы и О другой.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) выброс загрязняющих веществ произошел давно и вода самоочистилась;
b) выброс загрязняющих веществ произошел недавно;
c) эта вода из подземных источников;
d) эта вода - продукт таяния ледников;
e) нет правильного ответа.
a) С;
b) С ;
c) С;
d) С;
e) С.
a) самых крупных;
b) самых мелких;
c) наиболее часто встречающихся заряженных;
d) заряженных;
e) поляризуемых.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) устранение забивки;
b) каталитическая;
c) отделение примесей;
d) регулирование кислотной среды;
e) коагуляционная.
a) цианидов;
b) ионов тяжелых металлов;
c) меркаптанов;
d) взвешенных частиц;
e) фенолов.
a) добавлением реагентов;
b) смешивание кислых и щелочных вод;
c) фильтрование нейтральной воды через кислый материал;
d) фильтрование кислых вод через нейтральную материю;
e) абсорбция кислых газов щелочными водами или абсорбция аммиака кислыми водами.
a) разность потенциалов вверху и внизу вертикальной трубки с осаждающимися частицами;
b) электрохимический потенциал заряженных частиц очищаемой жидкости;
c) разность потенциалов с двух сторон от полунепроницаемой перегородки;
d) остаточная разность потенциалов электродов после осаждения всех частиц;
e) разность потенциалов, возникающая между электродами при продавливании жидкости через капилляр или пористую перегородку.
a) катодное восстановление;
b) электрокоагуляция;
c) электрофлотация;
d) диализ;
e) форез.
a) выбор площади;
b) выбор конструкции;
c) требования к мониторингу;
d) финансовые гарантии;
e) требования по эксплуатации и выводу из нее.
a) CO2;
b) N2;
c) CH4;
d) O2;
e) H2S.
a) аэробного разложения ТБО;
b) анаэробного разложения органических бытовых отходов;
c) аэробного разложения органических бытовых отходов;
d) анаэробного разложения неорганических отходов;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 5
a) объединение мономеров;
b) объединение тетраэдрических связных молекул;
c) объединение октаэдрических молекул;
d) объединение хаотично связанных молекул;
e) объединение декадедрических молекул.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) щелочности воды;
b) кислотности воды;
c) величине сухого остатка при прокалывании;
d) потере массы при прокаливании;
e) объему испаренного вещества при выпаривании.
a) значительно содержание минеральных солей и небольшое количество органических соединений;
b) незначительно содержание минеральных солей и небольшое количество органических соединений;
c) незначительно содержание минеральных солей и большое количество органических соединений;
d) значительное содержание минеральных солей и большое количество органических соединений;
e) незначительное содержание солей и кислот.
a) непрерывным действием;
b) большой производительностью;
c) компактными размерами;
d) обеспечением эффективного обезвоживания осадка;
e) возможностью полной автоматизации.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) непрерывный одноярусный;
b) непрерывный двухъярусный;
c) непрерывный многоярусный;
d) периодический без перемешивающих устройств;
e) периодический с перемешивающим устройством.
a) квадратные;
b) прямоугольные;
c) круглые;
d) прямоугольные с закругленными концами со стороны входа воды;
e) прямоугольные с закругленными концами со стороны выхода воды.
a) процессы фильтрования растворов через полунепроницаемую мембрану под давлением, превышающим осмотическое;
b) процесс фильтрования растворов через полупроницаемую мембрану;
c) процесс фильтрования растворов под давлением ниже осмотического;
d) процесс фильтрования растворов в вакууме;
e) процесс фильтрования растворов через полунепроницаемую мембрану под давлением ниже осмотического.
a) разность потенциалов вверху и внизу вертикальной трубки с осаждающимися частицами;
b) электрохимический потенциал заряженных частиц очищаемой жидкости;
c) разность потенциалов с двух сторон от полунепроницаемой перегородки;
d) остаточная разность потенциалов электродов после осаждения всех частиц;
e) разность потенциалов, возникающая между электродами при продавливании жидкости через капилляр или пористую перегородку.
a) катод;
b) анод;
c) диод;
d) протон;
e) нет правильного ответа.
a) спецполя;
b) болота и затопленные участки;
c) открытые местности вдали от построек;
d) все запрещено;
e) все разрешено.
a) высокий;
b) низкий, но большой по площади;
c) низкий;
d) высокий и маленький по площади;
e) высокий и большой по площади.
a) 0,5 м;
b) 1 м;
c) 1,5 м;
d) 2 м;
e) 2,5 м .
Вариант № 6
a) сначала уменьшается, а потом увеличивается;
b) увеличивается скачками;
c) уменьшается скачками;
d) остается постоянной;
e) сначала увеличивается, а потом уменьшается.
a) минеральные соли, обогащенные ионами Ca, Mn, Na, K;
b) органические вещества;
c) соли железа, Н2SO3 и др.;
d) глиняные, песчаные и гипсовые частицы;
e) все вышеперечисленное.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) щелочности воды;
b) кислотности воды;
c) величине сухого остатка при прокаливании;
d) потери массы при прокаливании;
e) объему испаренного вещества при выпаривании.
a) небольшое количество органических соединений;
b) большое количество органических соединений;
c) большое количество минеральных веществ;
d) небольшое количество минеральных веществ;
a) меньшими габаритными размерами;
b) меньшей скоростью центрифугирования;
c) меньшим гидравлическим сопротивлением;
d) большим гидравлическим сопротивлением;
e) большими габаритными размерами.
Укажите расположение фильтровальной перегородки в упрощенной схеме фильтра.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) нутч;
b) фильтр-конус;
c) фильтр-пресс;
d) барабанный вакуум-фильтр;
e) вакуум фильтр.
a) 0;
b) 90;
c) 180;
d) 65-70;
e) 10-15.
a) от давления;
b) от растворителя;
c) от свойств мембраны;
d) от количества примесей;
e) от концентрации.
a) электроды, на которых осаждается растворенные в жидкости элементы;
b) твердая фаза, которая обладает свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на присутствующие в растворе;
c) вещества, которые ускоряют процесс отделения растворенных веществ из раствора;
d) вещества, которые ускоряют процесс распада соединений на ионы в электрическом поле;
e) нет правильного ответа.
a) цианиды;
b) карбоксиды;
c) аммиак;
d) перекись водорода;
e) поваренная соль.
a) переработка;
b) обезвоживание;
c) возвращение в место сбора;
d) сгорание;
e) выброс за пределы полигона.
a) закон об охране окружающей среды;
b) закон о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения;
c) закон об экологической экспертизе;
d) закон о свалках;
e) закон об отходах производства и потребления.
a) CH4;
b) CO2;
c) N2;
d) NH4;
e) H2S.
Вариант № 7
a) С;
b) С;
c) С;
d) С;
e) С.
a) самым различным содержанием солей;
b) самым большим количеством органических примесей;
c) самым маленьким содержанием солей;
d) самым маленьким количеством органических примесей;
e) ничем из вышеперечисленного.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) сульфаты и хлораты;
b) нитриты и нитраты;
c) Fe и Mn;
d) Ca и Mg;
e) соединения Р.
a) кислые;
b) слабокислые;
c) слабощелочные;
d) щелочные;
e) пресные.
a) активированный уголь;
b) медный купорос;
c) аммиак;
d) известковое молоко;
e) ни один из вышеперечисленных.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) фильтрация в зоне пульпы и выше по ходу движения барабана;
b) просушка, когда поры осадка начинают пускать воздух;
c) отдув, когда под фильтровальную перегородку вместо вакуума подается воздух под давлением;
d) разравнивание осадка и снятие его с помощью шнека;
e) съем осадка с помощью шнурового способа.
a) дробилки;
b) грабли;
c) решетки;
d) сита;
e) форсунки.
a) размером частиц загрязнителя;
b) количеством фильтрата, полученного в единицу времени с единицы рабочей поверхности;
c) осмотическим давлением;
d) превышением осмотического давления;
e) концентрацией раствора на единицу объема.
a) от его высоты;
b) от скорости стесненного осаждения и поверхности осаждения;
c) от его размеров;
d) от количества суспензии;
e) от внешних условий.
a) отстойник;
b) усреднитель;
c) бак для приготовления растворов;
d) электролизатор;
e) смеситель.
a) разработка оптимальной системы сбора и удаление (транспортировки) ТБО;
b) изыскание дополнительные площадей под полигоны;
c) минимизация количества образующихся отходов;
d) изыскание экологически безопасных методов переработки ТБО;
e) максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот.
a) 10-15%;
b) 40-50%;
c) 60-70%;
d) 70-80%;
e) 96-98%.
a) уплотнение слоев;
b) опускание в скважину перфорированной трубы;
c) засыпание в межтрубное пространство пористого материала;
d) сооружение глиняного замка;
e) установка оголовка скважины.
Вариант № 8
a) тяжелую Т2O;
b) испарившуюся;
c) содержащуюся в монокристаллах;
d) смачиваемую (в полостях пемзы, на поверхности кварца);
e) физиологическую (в тканях живых организмов).
a) диссоциации;
b) окисления;
c) ионного обмена;
d) гидролиза;
e) поляризации.
a) полисапробные;
b) мезасопробные;
c) олигосапробные;
d) катаробные;
e) поликатаробные.
a) D2O;
b) H2O;
c) T2O;
d) DO2;
e) TO2.
a) количество солей увеличивается;
b) количество солей уменьшается;
c) количество всех соединений остается неизменным;
d) уменьшается содержание органических соединений;
e) увеличивается содержание органических соединений.
a) удаление грубых фракции;
b) обеспечение необходимого pH раствора;
c) ускорение процесса гидролиза;
d) предотвращение образования сульфатов;
e) все ответы верны.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) возможность беспрерывного съема осадка;
b) возможность отдува осадка;
c) ручной съем осадка;
d) слив осадка происходит с помощью шнура;
е) возможность съема малой толщины.
a) двухярусным;
b) многоярусным;
c) без перемешивающих устройств ;
d) с перемешивающими устройствами;
e) любой из вышеперечисленных.
a) происхождение ионов;
b) гидродинамического режима;
c) концентрации ионов;
d) структуры зерна ионита;
e) проницаемости ионита.
a) высокая цена;
b) низкая производительность;
c) долгое время работы;
d) громоздкость;
e) невозможность достижения равномерной плотности осадка.
a) фосфор;
b) соляная кислота;
c) хлорноватистая кислота;
d) йод;
e) активный хлор.
a) 2000 г;
b) 2010 г;
c) 2050 г;
d) 2100 г;
e) никогда.
a) 1 км;
b) 2 км;
c) 3 км;
d) 4 км;
e) 5 км.
a) давление и концентрация;
b) физическая и химическая потребности в водороде;
c) биохимическая и химическая потребность в кислороде;
d) рН;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 9
a) щелочные;
b) щелочноземельные;
c) тяжелые;
d) золото, серебро, платина, ртуть;
е) все вышеперечисленные.
a) аэрация;
b) перемешивание;
c) испарение;
d) разбавление загрязнений большим количеством воды;
e) создание взвесей.
a) полисапробные;
b) мезасопробные;
c) олигосапробные;
d) катаробные;
e) поликатаробные.
a) на их физических состав;
b) на их состояние;
c) на их химических состав;
d) на фазовый переход;
e) на влажность.
a) мало солей и много органических соединений;
b) много солей и мало органических соединений;
c) много солей и органических соединений;
d) мало солей и органических соединений;
e) соли и органические соединений находятся в соотношении 1:1.
a) центрифугирование;
b) ультрафильтрация;
c) отстаивание;
d) обратный осмос;
e) микрофильтрация.
Покажите на рисунке, где осаждается осадок?
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
b) движение твердой поверхности относительно жидкости в электрическом поле;
c) оседание осадка в жидкости в электрическом поле;
d) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
e) очистка стоков при помощи пузырьков газа.
a) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
b) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
c) увеличению количества взвешенных частиц;
d) уменьшению количества взвешенных частиц;
e) нет правильного ответа.
a) высоты и диаметра;
b) площади поперечного сечения;
c) глубины и скорости осаждения;
d) скорости движения воды;
e) расхода аэрирующего воздуха.
a) от размера частиц;
b) от плотности жидкости;
c) от вязкости жидкости;
d) от плотности частиц;
e) от числа Re.
a) сточная вода;
b) шлам;
c) дымовые газы;
d) отработанные газы;
e) нейтрализованные газы.
a) увеличение площадей полигонов;
b) увеличение количества полигонов;
c) постепенный переход от полигонного захоронения к промышленной переработке ;
d) сжигание всех существующих на полигонах ТБО;
e) ликвидация всех ныне существующих полигонов и запрет не образование новых.
a) анализ производства с целью выявления возможности минимизации отходов;
b) анализ наилучшего места расположения полигона;
c) проверку правил обращения с отходами;
d) проверку правил полигонов с точки зрения безопасности окружающей среды;
e) анализ информации о процессах, происходящих в местах размещения полигонов.
a) биогаз;
b) конденсат из биогаза;
c) грунтовые воды в пласте под полигоном;
d) воды в реках ниже по течению от мета расположения полигона;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 10
a) малого количества;
b) легкости загрязнения;
c) тяжелого способа сбора;
d) непредсказуемого количества и времени выпадения;
e) нет правильного ответа.
a) артезианские;
b) грунтовый;
c) речные;
d) болотные;
e) карстовые.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) с увеличением глубины сезонные колебания температур уменьшаются;
b) с увеличением глубины сезонные колебания температур увеличиваются;
c) остаются постоянными;
d) с увеличением глубины температура уменьшается;
e) с увеличением глубины температура увеличивается.
a) гидрокарбонатных;
b) сульфатных;
c) хлоридных;
d) сульфидных;
e) все существуют.
a) бесконечная цепь;
b) грабли;
c) решетка;
d) форсунки;
e) блочные элементы.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение жидкости относительно твердой поверхности;
b) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
c) образование «хлопьев» под действием электрического тока из растворов жидкости;
d) очистка стоков происходит при помощи пузырьков газа;
e) очистка стоков путем разделения концентрированных веществ под действием электродвижущей силы.
a) очень медленной вращение (от 0,015 до 0,5 об/мин);
b) очень быстрое вращение (до 100 об/мин);
c) малое количество грабель (до 5 на 1 м);
d) бльшое количество грабель (до 500 на 1 м);
e) нбольшие размеры аппарата (d<3м).
a) песок;
b) нефть и жиры;
c) металлическая окалина;
d) растворенные вещества;
e) химически активные вещества.
a) турбулентность;
b) коагуляция;
c) гидродинамическое комплексообразование;
d) флотация;
e) все оказывает.
a) смешивание кислотных и щелочных вод;
b) фильтрование кислых вод через нейтрализаторы;
c) абсорбция кислых газов щелочными веществами;
d) озонирование кислых вод;
e) абсорбцией аммиака кислыми водами.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) ПДК;
b) ПДВ;
c) соответствие выпускаемой продукции указанным параметрам;
d) соответствие хозяйственной деятельности предприятия экологическим требованиям;
e) нормативы выбросов для данного предприятия.
a) 10-15%;
b) 20-30%;
c) 40-50%;
d) 70-80%;
e) 96-98%.
Вариант № 11
a) осаждение;
b) флотация;
c) флокуляция;
d) ОВР;
e) поляризация.
a) наличие органических соединений;
b) наличие бактериофагов;
c) наличие слабых кислот;
d) отсутствие течений;
e) отсутствие редкоземельных металлов.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) повышает мутность;
b) понижает мутность;
c) не изменяет мутность;
d) в зависимости от условий;
e) в зависимости от сезона.
a) сульфаты и хлораты;
b) нитриты и нитраты;
c) Fe и Mn;
d) Ca и Mg;
e) соединения Р.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
b) очистка стоков, происходящая при помощи пузырьков газа;
c) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
d) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
e) образование «хлопьев» из растворенных металлов под действием электрического тока и ионов ОН-.
a) противотокого;
b)одновременной подачи;
c) увеличенного напора;
d) переменного направления;
e) нет правильного ответа.
a) песок;
b) нефть и жиры;
c) металлическая окалина;
d) растворенные вещества;
e) нет правильного ответа.
a) для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений;
b) для улавливания песка;
c) для улавливания запаха воды с помощью песка
d) для улавливания нефтепродуктов;
e) для очистки от песка.
a) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
b) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
c) увеличению количества взвешенных частиц;
d) уменьшению количества взвешенных частиц;
e) нет правильного ответа.
a) прием;
b) складирование;
c) захоронение;
d) сортировка;
e) охрана природной среды от загрязнений.
a) отходы производства/потребления;
b) ТБО жилого и нежилого фонда/КГМ/отработанные аккумуляторы;
c) твердые/жидкие/газообразные;
d) крупногабаритные/среднего размера/мелкогабаритные;
e) федеральный классификационный каталог.
a) при заполнении все площади;
b) при выходе всего биогаза;
c) при снижении в фильтрате токсических веществ до уровня ПДК;
d) при окончании стабилизации свалочного грунта;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 12
a) для каких нужд вода используется;
b) как далеко от источника водоснабжения до пользователей;
c) стоимость очистки;
d) количество очищаемой воды;
e) качество воды из данного источника.
a) количества Н, необходимого для восстановления данных осадков;
b) количества О, необходимого для окисления примесей;
c) цветности в одном литре;
d) мутности в одном литре;
e) константы равновесия.
a) муравьиной кислоты и иона Н+;
b) щавелевой кислот и иона Н+;
c) угольной кислоты и ионов HCO3 ;
d) соляной кислоты и ионов Cl-;
e) фосфорной кислоты и ионов Н+.
a) зима;
b) весна;
c) лето;
d) осень;
e) не зависит от времени года.
a) о кислотности воды;
b) о низкой температуре;
c) о наличии планктона;
d) о наличии примесей;
e) о большой глубине водоема.
a) Ван-дер-Ваальса;
b) седиментации;
c) Кулона;
d) центробежной;
e) межмолекулярного взаимодействия.
Укажите, где на рисунке располагается воздухороспределитель.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
b) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
c) образование «хлопьев» из растворенных металлов под действием электрического тока и ионов ОН-;
d) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
e) очистка стоков происходит при помощи пузырьков газа.
a) грабли;
b) решетки;
c) сито;
d) мешалка;
e) скребковый транспорт.
a) смешивание кислотных и щелочных вод;
b) фильтрование кислых вод через нейтрализаторы;
c) абсорбция кислых газов щелочными веществами;
d) озонирование кислых вод;
e) абсорбцией аммиака кислыми водами.
a) по характеру процесса;
b) по способу создания разности давлений;
c) по времени работы;
d) по свойствам осадка;
e) по взаимному направлению силы тяги и движения фильтрата.
a) непрерывным действием;
b) большой производительностью;
c) компактными размерами;
d) обеспечением эффективного обезвоживания осадка;
e) возможностью полной автоматизации.
a) фильтрат;
b) фугат;
c) суспензия;
d) шлам;
e) пульпа.
a) происхождение;
b) количество;
c) агрегатное состояние;
d) химический состав;
e) экологическая безопасность.
a) сжигание;
b) биотермическая анаэробная ферментация;
c) физико-химическое разложение;
d) сортировка с извлечением ценных компонентов;
e) комплексная переработка.
Вариант № 13
a) мутность;
b) температура;
c) плотность;
d) запах;
e) цвет.
a) ливневыми;
b) паводковыми;
c) сточными;
d) ключевыми;
e) водами ледников.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) СО;
b) Fe;
c) Cu;
d) Ni;
e) W.
a) содержанием глины и песка;
b) содержанием водорослей;
c) содержанием минеральных веществ;
d) содержанием органических веществ;
e) всем вышеперечисленным.
a) процесс отделения нерастворимых твердых частиц от раствора с помощью пористых перегородок, которые пропускают и задерживают твердые частицы;
b) процесс поглощения газообразного компонента жидкими смесями;
c) процесс поглощения газов твердыми веществами;
d) процесс обезвоживания за счет стекания жидкости под действием силы тяжести по капиллярам осадка;
e) процесс обезвоживания, происходящий при расслоении суспензий за счет осаждения частиц под действием силы тяжести.
Укажите на рисунке расположение шламосборника в горизонтальной песколовке.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
b) образование «хлопьев» из растворенных металлов под действием электрического тока и ионов ОН-;
c) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
d) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
e) очистка стоков происходит при помощи пузырьков газа.
a) числа Архимеда;
b) числа Рейнольдса;
c) числа Фарадея;
d) числа Фурье;
e) числа Лященко.
a) Са(ОН)2;
b) сода;
c) NaOH;
d) доломит;
e) HNO3.
a) усреднитель;
b) форсунка;
c) емкости;
d) насос;
e) инжектор.
a) размером частиц загрязнителя;
b) количеством фильтрата, полученного в единицу времени с единицы рабочей поверхности;
c) осмотическим давлением;
d) превышением осмотического давления;
e) концентрацией раствора на единицу объема.
a) глина и суглинки;
b) чернозем;
c) песчаные и супесчаные;
d) болотистые;
e) нет правильного ответа.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) сжигание;
b) биотермическая анаэробная ферментация;
c) физико-химическое разложение;
d) сортировка с извлечением ценных компонентов;
e) комплексная переработка.
Вариант № 14
a) зима;
b) весна;
c) лето;
d) осень;
e) не зависит от времени года.
a) сульфаты и хлораты;
b) нитриты и нитраты;
c) Fe и Mn;
d) Ca и Mg;
e) соединения Р.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) Zn;
b) Cd;
c) Cu;
d) Pb;
e) Sn.
a) способностью хорошо задерживать твердые частицы;
b) небольшим гидравлическим сопротивлением;
c) способностью быстро закупориваться;
d) возможностью легкого отделения осадка;
e) вакуум фильтр.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) периодических;
b) непрерывных;
c) батарейных;
d) напорных;
e) вакуумных.
a) числа Архимеда;
b) числа Рейнольдса;
c) числа Фарадея;
d) числа Фурье;
e) числа Лященко.
a) доломит;
b) магнезит;
c) известь;
d) сульфат натрия;
e) золу.
a) температуры;
b) концентрации;
c) PH среды;
d) влажности;
e) давления.
a) возможность беспрерывного съема осадка;
b) возможность отдува осадка;
c) ручной съем осадка;
d) слив осадка происходит с помощью шнура;
e) возможность съема осадка малой толщины.
a) I;
b) II;
c) III;
d) IV;
e) все ответы верны.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) CO2;
b) N2;
c) CH4;
d) O2;
e) H2S.
Вариант № 15
a) ;
b) С;
c) q;
d) ;
e) pH.
a) Zn;
b) Cd;
c) Cu;
d) Pb;
e) Sn.
a) буферной системы;
b) ОВР;
c) наличию бактерий;
d) фильтрации;
e) нет правильного ответа.
a) выброс загрязняющих веществ произошел давно и вода самоочистилась;
b) выброс загрязняющих веществ произошел недавно;
c) эта вода из подземных источников;
d) эта вода - продукт таяния ледников;
e) нет правильного ответа.
a) ливневыми;
b) паводковыми;
c) сточными;
d) ключевыми;
e) водами ледников.
a) более токсичными;
b) нетоксичными;
c) остаются неизменными;
d) менее токсичными;
e) их нельзя окислить.
Укажите расположение осадка в упрощенной схеме фильтра
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) диэлектрическая проницаемость жидкости;
b) напряженность электрического поля;
c) сопротивление электродов;
d) электрохимический потенциал;
e) расстояние между электродами.
a) коагуляция;
b) флокуляция;
c) диссоциация;
d) укрупнение капель;
e) измельчение капель.
a) CaO;
b) CO2;
c) SO2
d) NO2;
e) N2O3.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) доломит;
b) магнезит;
c) известь;
d) сульфат натрия;
e) золу.
a) планировка местности;
b) укладка плодородного слоя;
c) выравнивание ландшафта;
d) разведение флоры;
e) разведение фауны.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) срок эксплуатации;
b) стадия разложения отходов;
c) характеристика сложения;
d) объем поступления грунтовых вод;
e) количество отходов.
Вариант № 16
a) хлоридов;
b) сульфидов;
c) карбонатов;
d) нитратов;
e) цианидов.
a) простому строению;
b) гибридизации;
c) ионизации;
d) дипольному моменту;
e) гравитационной силе.
a) хлоратов;
b) сульфатов;
c) агрессивной углекислоты;
d) фосфорной кислоты;
e) кислорода.
a) буферной системы;
b) ОВР;
c) наличию бактерий;
d) фильтрации;
e) нет правильного ответа.
a) 10;
b) 8;
c) 70;
d) 135;
e) 218.
a) решетки и сита;
b) фильтровальные аппараты;
c) отстойники;
d) фракционаторы;
e) фарсунки.
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
, где -
a) угол наклона решетки;
b) площадь сечения решетки;
c) толщина стержней решетки;
d) коэффициент формы стержней решетки;
e) коэффициент места расположения решетки.
a) однокамерные с полупроницаемой мембраной;
b) многокамерные с чередующимися катодно- и анодно-проницаемыми мембранами;
c) многокамерные без мембран;
d) однокамерные без мембран;
e) многокамерные с чередованием направления потока воды.
a) размер взвешенных частиц;
b) количество вод и концентрация взвешенных частиц;
c) плотность взвешенных частиц;
d) состав взвешенных частиц;
e) диэлектрические свойства взвешенных частиц.
a) извлечение Cu из воды;
b) очистка речных вод
c) сбор осажденного металла с катода;
d) осаждение металла на аноде;
e) нет правильного ответа.
a) карбонат Na;
b) цианид Mn;
c) кислород;
d) аммиак;
e) перекись водорода.
a) происхождение;
b) агрегатное состояние;
c) место сброса;
d) химический состав;
e) экологическая безопасность.
a) предотвращение притока грунтовых вод выше уровня;
b) предотвращение оттока фильтрата;
c) предотвращения разваливания ТБО;
d) предотвращение растаскивания ТБО;
e) для упрощения уплотнения.
a) Санитарно-экологической службой;
b) Санитарно-эпидемиологической службой;
c) Территориальным органом Госкомэкологии;
d) Минздравом РФ;
e) Госкомприроды РФ.
Вариант № 17
a) хлоридов;
b) сульфидов;
c) карбонатов;
d) нитратов;
e) цианидов.
a) хлоридов;
b) сульфидов;
c) карбонатов;
d) нитратов;
e) цианидов.
a) муравьиной кислоты и иона Н+;
b) щавелевой кислот и иона Н+;
c) угольной кислоты и ионов HCO3;
d) соляной кислоты и ионов Cl-;
e) фосфорной кислоты и ионов Н+.
a) аммиак;
b) серная кислота;
c) водород;
d) кислород;
e) гидроксид калия.
a) Zn;
b) Cd;
c) Cu;
d) Pb;
e) Sn.
a) фильтр;
b) решетка;
c) сито;
d) отстойник;
e) скруббер.
Укажите на рисунке, где располагается легкая фракция в отстойнике для разделения эмульсий.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) треугольной или трапециидальной;
b) круглой или овальной;
c) квадратной;
d) прямоугольной;
e) любой.
a) CH3;
b) NH3;
c) H2S;
d) SO2;
e) H2.
a) нейтрализация;
b) окисление;
c) восстановление;
d) ионного обмена;
e) все относится.
a) отделением частиц меньших размеров;
b) ограниченным объемом очищаемой воды;
c) отделением частиц больших размеров;
d) неограниченным объемом очищаемой воды;
e) номенклатурой отделяемых веществ.
a) озонирование;
b) хлорирование;
c) фильтрование;
d) обработке фагоцитами;
e) обработке медным купоросом.
a) переработка;
b) захоронение;
c) прессование;
d) обезвоживание;
e) измельчение.
a) содержание тяжелых металлов;
b) биологическая потребность в кислороде;
c) химическая потребность в кислороде;
d) содержанием аммонийного азота;
e) биологическая потребность в тяжелых металлах.
a) 1-3 года;
b) 5-7 лет;
c) 15-20 лет;
d) 30-50 лет;
e) нет ограничений.
Вариант № 18
a) водород;
b) дейтерий;
c) тритий;
d) изотоп водорода H4;
e) изотоп водорода H5.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) вода самоочистилась;
b) выброс загрязняющих веществ произошел недавно;
c) выброс загрязняющих веществ произошел давно;
d) эта вода из подземных источников;
e) нет правильного ответа.
a) 4;
b) 5;
c) 6;
d) 7;
e) 8.
a) грабли;
b) сито;
c) мешалка;
d) кольцевой желоб;
e) разгрузочный затвор.
Укажите на рисунке расположение шламосборника в горизонтальной песколовке.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) S (поперечное сечение ГЦ);
b) Cвх (концентрация тв. частиц в сточной воде на входе ГЦ);
c) (время работы ГЦ);
d) Cвых (концентрация тв. частиц в сточной воде на выходе из ГЦ);
e) Q (расход).
a) в адсорбере;
b) в смесителе;
c) в скруббере;
d) в отстойнике;
e) в трубах.
a) электроокисление и восстановление;
b) электрофлокуляция;
c) элетрофлотация;
d) электрофорез;
e) электрокоагуляция.
a) электролиз;
b) седиментация;
c) поляризация;
d) электрофорез;
e) окислительно-восстановительные процессы взаимодействия продуктов электролиза друг с другом.
a) обесцвечивание;
b) устранение мутности;
c) устранение привкуса;
d) устранение запаха;
e) обеззараживание.
a) 1, 2, 3, 4, 5;
b) 5, 3, 2, 1, 4;
c) 1, 2, 4, 3, 5;
d) 2, 1, 4, 3, 5;
e) 2, 1, 3, 4, 5.
a) срок эксплуатации;
b) стадия разложения отходов;
c) характеристика сложения;
d) объем поступления грунтовых вод;
e) количество отходов.
a) 0,5 м;
b) 1 м;
c) 1,5 м;
d) 2 м;
e) 2,5м .
Вариант № 19
a) Н одной молекулы и Н другой;
b) Н одной молекулы;
c) О одной молекулы и О другой;
d) D и Т;
e) Н одной молекулы и О другой.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) выброс загрязняющих веществ произошел давно и вода самоочистилась;
b) выброс загрязняющих веществ произошел недавно;
c) эта вода из подземных источников;
d) эта вода - продукт таяния ледников;
e) нет правильного ответа.
a) С;
b) С;
c) С;
d) С;
e) С.
a) самых крупных;
b) самых мелких;
c) наиболее часто встречающихся заряженных;
d) заряженных;
e) поляризуемых.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) устранение забивки;
b) каталитическая;
c) отделение примесей;
d) регулирование кислотной среды;
e) коагуляционная.
a) цианидов;
b) ионов тяжелых металлов;
c) меркаптанов;
d) взвешенных частиц;
e) фенолов.
a) добавлением реагентов;
b) смешивание кислых и щелочных вод;
c) фильтрование нейтральной воды через кислый материал;
d) фильтрование кислых вод через нейтральную материю;
e) абсорбция кислых газов щелочными водами или абсорбция аммиака кислыми водами.
a) разность потенциалов вверху и внизу вертикальной трубки с осаждающимися частицами;
b) электрохимический потенциал заряженных частиц очищаемой жидкости;
c) разность потенциалов с двух сторон от полунепроницаемой перегородки;
d) остаточная разность потенциалов электродов после осаждения всех частиц;
e) разность потенциалов, возникающая между электродами при продавливании жидкости через капилляр или пористую перегородку.
a) катодное восстановление;
b) электрокоагуляция;
c) электрофлотация;
d) диализ;
e) форез.
a) выбор площади;
b) выбор конструкции;
c) требования к мониторингу;
d) финансовые гарантии;
e) требования по эксплуатации и выводу из нее.
a) CO2;
b) N2;
c) CH4;
d) O2;
e) H2S.
a) аэробного разложения ТБО;
b) анаэробного разложения органических бытовых отходов;
c) аэробного разложения органических бытовых отходов;
d) анаэробного разложения неорганических отходов;
e) нет правильного ответа
Вариант № 20
a) объединение мономеров;
b) объединение тетраэдрических связных молекул;
c) объединение октаэдрических молекул;
d) объединение хаотично связанных молекул;
e) объединение декадедрических молекул.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) щелочности воды;
b) кислотности воды;
c) величине сухого остатка при прокалывании;
d) потере массы при прокаливании;
e) объему испаренного вещества при выпаривании.
a) значительно содержание минеральных солей и небольшое количество органических соединений;
b) незначительно содержание минеральных солей и небольшое количество органических соединений;
c) незначительно содержание минеральных солей и большое количество органических соединений;
d) значительное содержание минеральных солей и большое количество органических соединений;
e) незначительное содержание солей и кислот.
a) непрерывным действием;
b) большой производительностью;
c) компактными размерами;
d) обеспечением эффективного обезвоживания осадка;
e) возможностью полной автоматизации.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) непрерывный одноярусный;
b) непрерывный двухъярусный;
c) непрерывный многоярусный;
d) периодический без перемешивающих устройств;
e) периодический с перемешивающим устройством.
a) квадратные;
b) прямоугольные;
c) круглые;
d) прямоугольные с закругленными концами со стороны входа воды;
e) прямоугольные с закругленными концами со стороны выхода воды.
a) процессы фильтрования растворов через полунепроницаемую мембрану под давлением, превышающим осмотическое;
b) процесс фильтрования растворов через полупроницаемую мембрану;
c) процесс фильтрования растворов под давлением ниже осмотического;
d) процесс фильтрования растворов в вакууме;
e) процесс фильтрования растворов через полунепроницаемую мембрану под давлением ниже осмотического.
a) разность потенциалов вверху и внизу вертикальной трубки с осаждающимися частицами;
b) электрохимический потенциал заряженных частиц очищаемой жидкости;
c) разность потенциалов с двух сторон от полунепроницаемой перегородки;
d) остаточная разность потенциалов электродов после осаждения всех частиц;
e) разность потенциалов, возникающая между электродами при продавливании жидкости через капилляр или пористую перегородку.
a) катод;
b) анод;
c) диод;
d) протон;
e) нет правильного ответа.
a) спецполя;
b) болота и затопленные участки;
c) открытые местности вдали от построек;
d) все запрещено;
e) все разрешено.
a) высокий;
b) низкий, но большой по площади;
c) низкий;
d) высокий и маленький по площади;
e) высокий и большой по площади.
a) 0,5 м;
b) 1 м;
c) 1,5 м;
d) 2 м;
e) 2,5 м.
Вариант № 21
a) сначала уменьшается, а потом увеличивается;
b) увеличивается скачками;
c) уменьшается скачками;
d) остается постоянной;
e) сначала увеличивается, а потом уменьшается.
a) минеральные соли, обогащенные ионами Ca, Mn, Na, K;
b) органические вещества;
c) соли железа, Н2SO3 и др.;
d) глиняные, песчаные и гипсовые частицы;
e) все вышеперечисленное.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) щелочности воды;
b) кислотности воды;
c) величине сухого остатка при прокаливании;
d) потери массы при прокаливании;
e) объему испаренного вещества при выпаривании.
a) небольшое количество органических соединений;
b) большое количество органических соединений;
c) большое количество минеральных веществ;
d) небольшое количество минеральных веществ;
e) большое количество минеральных веществ и органических соединений.
a) меньшими габаритными размерами;
b) меньшей скоростью центрифугирования;
c) меньшим гидравлическим сопротивлением;
d) большим гидравлическим сопротивлением;
e) большими габаритными размерами.
Укажите расположение фильтровальной перегородки в упрощенной схеме фильтра.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) нутч;
b) фильтр-конус;
c) фильтр-пресс;
d) барабанный вакуум-фильтр;
e) вакуум фильтр.
a) 0;
b) 90;
c) 180;
d) 65-70;
e) 10-15.
a) от давления;
b) от растворителя;
c) от свойств мембраны;
d) от количества примесей;
e) от концентрации.
a) электроды, на которых осаждается растворенные в жидкости элементы;
b) твердая фаза, которая обладает свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на присутствующие в растворе;
c) вещества, которые ускоряют процесс отделения растворенных веществ из раствора;
d) вещества, которые ускоряют процесс распада соединений на ионы в электрическом поле;
e) нет правильного ответа.
a) цианиды;
b) карбоксиды;
c) аммиак;
d) перекись водорода;
e) поваренная соль.
a) переработка;
b) обезвоживание;
c) возвращение в место сбора;
d) сгорание;
e) выброс за пределы полигона.
a) закон об охране окружающей среды;
b) закон о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения;
c) закон об экологической экспертизе;
d) закон о свалках;
e) закон об отходах производства и потребления.
a) CH4;
b) CO2;
c) N2;
d) NH4;
e) H2S.
Вариант № 22
a) С;
b) С;
c) С;
d) С;
e) С.
a) самым различным содержанием солей;
b) самым большим количеством органических примесей;
c) самым маленьким содержанием солей;
d) самым маленьким количеством органических примесей;
e) ничем из вышеперечисленного.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) сульфаты и хлораты;
b) нитриты и нитраты;
c) Fe и Mn;
d) Ca и Mg;
e) соединения Р.
a) кислые;
b) слабокислые;
c) слабощелочные;
d) щелочные;
e) пресные.
a) активированный уголь;
b) медный купорос;
c) аммиак;
d) известковое молоко;
e) ни один из вышеперечисленных.
Укажите расположение фильтрата в упрощенной схеме.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) фильтрация в зоне пульпы и выше по ходу движения барабана;
b) просушка, когда поры осадка начинают пускать воздух;
c) отдув, когда под фильтровальную перегородку вместо вакуума подается воздух под давлением;
d) разравнивание осадка и снятие его с помощью шнека;
e) съем осадка с помощью шнурового способа.
a) дробилки;
b) грабли;
c) решетки;
d) сита;
e) форсунки.
a) размером частиц загрязнителя;
b) количеством фильтрата, полученного в единицу времени с единицы рабочей поверхности;
c) осмотическим давлением;
d) превышением осмотического давления;
e) концентрацией раствора на единицу объема.
a) от его высоты;
b) от скорости стесненного осаждения и поверхности осаждения;
c) от его размеров;
d) от количества суспензии;
e) от внешних условий.
a) отстойник;
b) усреднитель;
c) бак для приготовления растворов;
d) электролизатор;
e) смеситель.
a) разработка оптимальной системы сбора и удаление (транспортировки) ТБО;
b) изыскание дополнительные площадей под полигоны;
c) минимизация количества образующихся отходов;
d) изыскание экологически безопасных методов переработки ТБО;
e) максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот.
a) 10-15%;
b) 40-50%;
c) 60-70%;
d) 70-80%;
e) 96-98%.
a) уплотнение слоев;
b) опускание в скважину перфорированной трубы;
c) засыпание в межтрубное пространство пористого материала;
d) сооружение глиняного замка;
e) установка оголовка скважины.
Вариант № 23
a) тяжелую Т2O;
b) испарившуюся;
c) содержащуюся в монокристаллах;
d) смачиваемую (в полостях пемзы, на поверхности кварца);
e) физиологическую (в тканях живых организмов).
a) диссоциации;
b) окисления;
c) ионного обмена;
d) гидролиза;
e) поляризации.
a) полисапробные;
b) мезасопробные;
c) олигосапробные;
d) катаробные;
e) поликатаробные.
a) D2O;
b) H2O;
c) T2O;
d) DO2;
e) TO2.
a) количество солей увеличивается;
b) количество солей уменьшается;
c) количество всех соединений остается неизменным;
d) уменьшается содержание органических соединений;
e) увеличивается содержание органических соединений.
a) удаление грубых фракции;
b) обеспечение необходимого pH раствора;
c) ускорение процесса гидролиза;
d) предотвращение образования сульфатов;
e) все ответы верны.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) возможность беспрерывного съема осадка;
b) возможность отдува осадка;
c) ручной съем осадка;
d) слив осадка происходит с помощью шнура;
e) возможность съема осадка малой толщины.
a) двухярусным;
b) многоярусным;
c) без перемешивающих устройств ;
d) с перемешивающими устройствами;
e) любой из вышеперечисленных.
a) происхождение ионов;
b) гидродинамического режима;
c) концентрации ионов;
d) структуры зерна ионита;
e) проницаемости ионита.
a) высокая цена;
b) низкая производительность;
c) долгое время работы;
d) громоздкость;
e) невозможность достижения равномерной плотности осадка.
a) фосфор;
b) соляная кислота;
c) хлорноватистая кислота;
d) йод;
e) активный хлор.
a) 2000 г;
b) 2010 г;
c) 2050 г;
d) 2100 г;
e) никогда.
a) 1 км;
b) 2 км;
c) 3 км;
d) 4 км;
e) 5 км.
a) давление и концентрация;
b) физическая и химическая потребности в водороде;
c) биохимическая и химическая потребность в кислороде;
d) рН;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 24
a) щелочные;
b) щелочноземельные;
c) тяжелые;
d) золото, серебро, платина, ртуть;
е) все вышеперечисленные.
a) аэрация;
b) перемешивание;
c) испарение;
d) разбавление загрязнений большим количеством воды;
e) создание взвесей.
a) полисапробные;
b) мезасопробные;
c) олигосапробные;
d) катаробные;
e) поликатаробные.
a) на их физических состав;
b) на их состояние;
c) на их химических состав;
d) на фазовый переход;
e) на влажность.
a) мало солей и много органических соединений;
b) много солей и мало органических соединений;
c) много солей и органических соединений ;
d) мало солей и органических соединений;
e) соли и органические соединений находятся в соотношении 1:1.
a) центрифугирование;
b) ультрафильтрация;
c) отстаивание;
d) обратный осмос;
e) микрофильтрация.
Покажите на рисунке, где осаждается осадок?
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
b) движение твердой поверхности относительно жидкости в электрическом поле;
c) оседание осадка в жидкости в электрическом поле;
d) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
e) очистка стоков при помощи пузырьков газа.
a) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
b) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
c) увеличению количества взвешенных частиц;
d) уменьшению количества взвешенных частиц;
e) нет правильного ответа.
a) высоты и диаметра;
b) площади поперечного сечения;
c) глубины и скорости осаждения;
d) скорости движения воды;
e) расхода аэрирующего воздуха.
a) от размера частиц;
b) от плотности жидкости;
c) от вязкости жидкости;
d) от плотности частиц;
e) от числа Re.
a) сточная вода;
b) шлам;
c) дымовые газы;
d) отработанные газы;
e) нейтрализованные газы.
a) увеличение площадей полигонов;
b) увеличение количества полигонов;
c) постепенный переход от полигонного захоронения к промышленной переработке ;
d) сжигание всех существующих на полигонах ТБО;
e) ликвидация всех ныне существующих полигонов и запрет не образование новых.
a) анализ производства с целью выявления возможности минимизации отходов;
b) анализ наилучшего места расположения полигона;
c) проверку правил обращения с отходами;
d) проверку правил полигонов с точки зрения безопасности окружающей среды;
e) анализ информации о процессах, происходящих в местах размещения полигонов.
a) биогаз;
b) конденсат из биогаза;
c) грунтовые воды в пласте под полигоном;
d) воды в реках ниже по течению от мета расположения полигона;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 25
a) малого количества;
b) легкости загрязнения;
c) тяжелого способа сбора;
d) непредсказуемого количества и времени выпадения;
e) нет правильного ответа.
a) артезианские;
b) грунтовый;
c) речные;
d) болотные;
e) карстовые.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) с увеличением глубины сезонные колебания температур уменьшаются;
b) с увеличением глубины сезонные колебания температур увеличиваются;
c) остаются постоянными;
d) с увеличением глубины температура уменьшается;
e) с увеличением глубины температура увеличивается.
a) гидрокарбонатных;
b) сульфатных;
c) хлоридных;
d) сульфидных;
e) все существуют.
a) бесконечная цепь;
b) грабли;
c) решетка;
d) форсунки;
e) блочные элементы.
Укажите, где на рисунке располагается перфорированная перегородка.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение жидкости относительно твердой поверхности;
b) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
c) образование «хлопьев» под действием электрического тока из растворов жидкости;
d) очистка стоков происходит при помощи пузырьков газа;
e) очистка стоков путем разделения концентрированных веществ под действием электродвижущей силы.
a) очень медленной вращение (от 0,015 до 0,5 об/мин);
b) очень быстрое вращение (до 100 об/мин);
c) малое количество грабель (до 5 на 1 м);
d) большое количество грабель (до 500 на 1 м);
e) набольшие размеры аппарата (d<3м).
a) песок;
b) нефть и жиры;
c) металлическая окалина;
d) растворенные вещества;
e) химически активные вещества.
a) турбулентность;
b) коагуляция;
c) гидродинамическое комплексообразование;
d) флотация;
e) все оказывает.
a) смешивание кислотных и щелочных вод;
b) фильтрование кислых вод через нейтрализаторы;
c) абсорбция кислых газов щелочными веществами;
d) озонирование кислых вод;
e) абсорбцией аммиака кислыми водами.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) ПДК;
b) ПДВ;
c) соответствие выпускаемой продукции указанным параметрам;
d) соответствие хозяйственной деятельности предприятия экологическим требованиям;
e) нормативы выбросов для данного предприятия.
a) 10-15%;
b) 20-30%;
c) 40-50%;
d) 70-80%;
e) 96-98%.
Вариант № 26
a) осаждение;
b) флотация;
c) флокуляция;
d) ОВР;
e) поляризация.
a) наличие органических соединений;
b) наличие бактериофагов;
c) наличие слабых кислот;
d) отсутствие течений;
e) отсутствие редкоземельных металлов.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) повышает мутность;
b) понижает мутность;
c) не изменяет мутность;
d) в зависимости от условий;
e) в зависимости от сезона.
a) сульфаты и хлораты;
b) нитриты и нитраты;
c) Fe и Mn;
d) Ca и Mg;
e) соединения Р.
a) для процеживания;
b) для отделения органических соединений;
c) для разделения взвешенных частиц на фракции;
d) для отстаивания;
e) для смешивания двух и более фракции одного вещества.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
b) очистка стоков, происходящая при помощи пузырьков газа;
c) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
d) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
e) образование «хлопьев» из растворенных металлов под действием электрического тока и ионов ОН-.
a) противотокого;
b)одновременной подачи ;
c) увеличенного напора;
d) переменного направления;
e) нет правильного ответа.
a) песок;
b) нефть и жиры;
c) металлическая окалина;
d) растворенные вещества;
e) нет правильного ответа.
a) для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений;
b) для улавливания песка;
c) для улавливания запаха воды с помощью песка
d) для улавливания нефтепродуктов;
e) для очистки от песка.
a) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
b) увеличению времени нахождения жидкости в аппарате;
c) увеличению количества взвешенных частиц;
d) уменьшению количества взвешенных частиц;
e) нет правильного ответа.
a) прием;
b) складирование;
c) захоронение;
d) сортировка;
e) охрана природной среды от загрязнений.
a) отходы производства/потребления;
b) ТБО жилого и нежилого фонда/КГМ/отработанные аккумуляторы;
c) твердые/жидкие/газообразные;
d) крупногабаритные/среднего размера/мелкогабаритные;
e) федеральный классификационный каталог.
a) при заполнении все площади;
b) при выходе всего биогаза;
c) при снижении в фильтрате токсических веществ до уровня ПДК;
d) при окончании стабилизации свалочного грунта;
e) нет правильного ответа.
Вариант № 27
a) для каких нужд вода используется;
b) как далеко от источника водоснабжения до пользователей;
c) стоимость очистки;
d) количество очищаемой воды;
e) качество воды из данного источника.
a) количества Н, необходимого для восстановления данных осадков;
b) количества О, необходимого для окисления примесей;
c) цветности в одном литре;
d) мутности в одном литре;
e) константы равновесия.
a) муравьиной кислоты и иона Н+;
b) щавелевой кислот и иона Н+;
c) угольной кислоты и ионов HCO3 ;
d) соляной кислоты и ионов Cl-;
e) фосфорной кислоты и ионов Н+.
a) зима;
b) весна;
c) лето;
d) осень;
e) не зависит от времени года.
a) о кислотности воды;
b) о низкой температуре;
c) о наличии планктона;
d) о наличии примесей;
e) о большой глубине водоема.
a) Ван-дер-Ваальса;
b) седиментации;
c) Кулона;
d) центробежной;
e) межмолекулярного взаимодействия.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
b) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
c) образование «хлопьев» из растворенных металлов под действием электрического тока и ионов ОН-;
d) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
e) очистка стоков происходит при помощи пузырьков газа.
a) грабли;
b) решетки;
c) сито;
d) мешалка;
e) скребковый транспорт.
a) смешивание кислотных и щелочных вод;
b) фильтрование кислых вод через нейтрализаторы;
c) абсорбция кислых газов щелочными веществами;
d) озонирование кислых вод;
e) абсорбцией аммиака кислыми водами.
a) по характеру процесса;
b) по способу создания разности давлений;
c) по времени работы;
d) по свойствам осадка;
e) по взаимному направлению силы тяги и движения фильтрата.
a) непрерывным действием;
b) большой производительностью;
c) компактными размерами;
d) обеспечением эффективного обезвоживания осадка;
e) возможностью полной автоматизации.
a) фильтрат;
b) фугат;
c) суспензия;
d) шлам;
e) пульпа.
a) происхождение;
b) количество;
c) агрегатное состояние;
d) химический состав;
e) экологическая безопасность.
a) сжигание;
b) биотермическая анаэробная ферментация;
c) физико-химическое разложение;
d) сортировка с извлечением ценных компонентов;
e) комплексная переработка.
Вариант № 28
a) мутность;
b) температура;
c) плотность;
d) запах;
e) цвет.
a) ливневыми;
b) паводковыми;
c) сточными;
d) ключевыми;
e) водами ледников.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) СО;
b) Fe;
c) Cu;
d) Ni;
e) W.
a) содержанием глины и песка;
b) содержанием водорослей;
c) содержанием минеральных веществ;
d) содержанием органических веществ;
e) всем вышеперечисленным.
a) процесс отделения нерастворимых твердых частиц от раствора с помощью пористых перегородок, которые пропускают и задерживают твердые частицы;
b) процесс поглощения газообразного компонента жидкими смесями;
c) процесс поглощения газов твердыми веществами;
d) процесс обезвоживания за счет стекания жидкости под действием силы тяжести по капиллярам осадка;
e) процесс обезвоживания, происходящий при расслоении суспензий за счет осаждения частиц под действием силы тяжести.
Укажите на рисунке расположение шламосборника в горизонтальной песколовке.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) движение жидкости относительно твердой поверхности в электрическом поле;
b) образование «хлопьев» из растворенных металлов под действием электрического тока и ионов ОН-;
c) движение твердых частиц с прилегающими тонкими пленками жидкости в жидкости;
d) очистка стоков путем разделения ионизированных веществ под действием электродвижущей силы;
e) очистка стоков происходит при помощи пузырьков газа.
a) числа Архимеда;
b) числа Рейнольдса;
c) числа Фарадея;
d) числа Фурье;
e) числа Лященко.
a) Са(ОН)2;
b) сода;
c) NaOH;
d) доломит;
e) HNO3.
a) усреднитель;
b) форсунка;
c) емкости;
d) насос;
e) инжектор.
a) размером частиц загрязнителя;
b) количеством фильтрата, полученного в единицу времени с единицы рабочей поверхности;
c) осмотическим давлением;
d) превышением осмотического давления;
e) концентрацией раствора на единицу объема.
a) глина и суглинки;
b) чернозем;
c) песчаные и супесчаные;
d) болотистые;
e) нет правильного ответа.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) сжигание;
b) биотермическая анаэробная ферментация;
c) физико-химическое разложение;
d) сортировка с извлечением ценных компонентов;
e) комплексная переработка.
Вариант № 29
a) весной;
b) летом;
c) осенью;
d) зимой;
e) не зависит от времени года.
a) сульфаты и хлораты;
b) нитриты и нитраты;
c) Fe и Mn;
d) Ca и Mg;
e) соединения Р.
a) планктон;
b) нектон;
c) нейстон;
d) октон;
e) бензтон.
a) воды, залегающие близко к поверхности Земли, в области просачивания атмосферной влаги;
b) воды, залегающие на первом от поверхности водоупорном слое;
c) воды, накапливающиеся между двумя водоупорными слоями;
d) воды, накапливающиеся в трещинах горных пород;
e) воды крупных полостей, появляющихся в результате агрессивного действия воды на горные породы.
a) Zn;
b) Cd;
c) Cu;
d) Pb;
e) Sn.
a) способностью хорошо задерживать твердые частицы;
b) небольшим гидравлическим сопротивлением;
c) способностью быстро закупориваться;
d) возможностью легкого отделения осадка;
e) вакуум фильтр.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) периодических;
b) непрерывных;
c) батарейных;
d) напорных;
e) вакуумных.
a) числа Архимеда;
b) числа Рейнольдса;
c) диаметра частиц;
d) плотности;
е) вязкости.
a) доломит;
b) магнезит;
c) известь;
d) сульфат натрия;
e) золу.
a) температуры;
b) концентрации;
c) PH среды;
d) влажности;
e) давления.
a) возможность беспрерывного съема осадка;
b) возможность отдува осадка;
c) ручной съем осадка;
d) слив осадка происходит с помощью шнура;
e) возможность съема осадка малой толщины.
a) I;
b) II;
c) III;
d) IV;
e) все ответы верны.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) CO2;
b) N2;
c) CH4;
d) O2;
e) H2S.
Вариант № 30
a) ;
b) С;
c) q;
d) ;
e) pH.
a) Zn;
b) Cd;
c) Cu;
d) Pb;
e) Sn.
a) буферной системы;
b) ОВР;
c) наличию бактерий;
d) фильтрации;
e) нет правильного ответа.
a) выброс загрязняющих веществ произошел давно и вода самоочистилась;
b) выброс загрязняющих веществ произошел недавно;
c) эта вода из подземных источников;
d) эта вода - продукт таяния ледников;
e) нет правильного ответа.
a) ливневыми;
b) паводковыми;
c) сточными;
d) ключевыми;
e) водами ледников.
a) более токсичными;
b) нетоксичными;
c) остаются неизменными;
d) менее токсичными;
e) их нельзя окислить.
Укажите расположение осадка в упрощенной схеме фильтра
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) диэлектрическая проницаемость жидкости;
b) напряженность электрического поля;
c) сопротивление электродов;
d) электрохимический потенциал;
e) расстояние между электродами.
a) коагуляция;
b) флокуляция;
c) диссоциация;
d) укрупнение капель;
e) измельчение капель.
a) CaO;
b) CO2;
c) SO2
d) NO2;
e) N2O3.
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
e) 5.
a) доломит;
b) магнезит;
c) известь;
d) сульфат натрия;
e) золу.
a) планировка местности;
b) укладка плодородного слоя;
c) выравнивание ландшафта;
d) разведение флоры;
e) разведение фауны.
a) группа;
b) подгруппа;
c) блок;
d) позиция;
e) субпозиция.
a) срок эксплуатации;
b) стадия разложения отходов;
c) характеристика сложения;
d) объем поступления грунтовых вод;
e) количество отходов.
Пример выполнения курсового проекта
Введение
Основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, превратилось из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений. Наиболее широко распространенными загрязнителями сточных вод являются нефтепродукты – неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их примесей, которые вследствие их высокой токсичности, принадлежат, по данным ЮНЕСКО, к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Нефтепродукты могут находиться в растворах в эмульгированном, растворенном виде и образовывать на поверхности плавающий слой.
Основные вопросы защиты окружающей среды необходимо решать на основе следующих принципов:
· форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами невозобновляемых природных ресурсов;
· неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрации, безвредных для жизни. Особенно это относится к водным ресурсам.
Природная вода - не только источник водоснабжения и транспортное средство, но и среда обитания животных и растений. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле.
Происхождение воды на земле связано с происхождением самой Земли. Существует две гипотезы образования воды на Земле. В первом случае это существование готовых молекул воды в газопылевом облаке, из которого произошла Земля и которое наблюдается в кометах и метеоритах сегодня. Во втором случае вода образовалась из водорода и кислорода после конденсации газопылевого облака в планету Земля. Впоследствии при повышении температуры недр Земли и их дегазации, а также в процессе миграции водорода и кислорода из центральной части планеты к периферии и химических реакций образовались молекулы воды.
Происхождение воды, ее первичное образование как растворителя и ее миграция представляют единое целое в изучении природной воды.
Одним из невосполнимых природных ресурсов является нефть, которая в процессе добычи, транспорта, переработки и потребления постоянно соприкасается с окружающей средой и загрязняет ее, особенно воду.
В настоящее время защита окружающей среды от нефтесодержащих сточных вод - одна из главных задач. Мероприятия, направленные на очистку воды от нефти, помогут сберечь определенные количества нефти и сохранить чистым воздушный и водный бассейны. На земном шаре много воды, но чистой пресной воды очень мало. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для существования человечества на земле.
Для правильного подхода к решению актуальных задач в области окружающей среды необходимы определенные знания в этой области. Учебные программы, разработанные во многих университетах и институтах можно разбить на две крупные группы:
- решение экологических вопросов в политическом, юридическом, экономическом и других гуманитарных направлениях;
- решение экологических вопросов в техническом аспекте, где решаются общетехнические задачи или частные задачи отдельной или близких отраслей промышленности.
Характеристика предприятия
АЗС ЗАО “Виза-Петролеум” (по адресу 124681, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Заводская д. 38) осуществляет деятельность по розничной продаже бензинового (АИ 80, АИ 93, АИ 95) и дизельного топлива легковым автомобилям. На территории АЗС размещена мойка легковых автомобилей на 4 поста. АЗС ЗАО “Виза-Петролеум” размещается на участке площадью 0,41 га, расположенном в промышленной зоне “Малино” и граничит:
- с севера – ул. Заводская, в 8 м от КПЗС “Виза-Петролеум”, подлежащей сносу, и в 8 м от существующего магазина “Автозапчасти”;
- с востока – граница территории водозаборного узла № 13, который выведен из эксплуатации и подлежит закрытию (письмо МГУП “Моводоканал” от 11.04.2000 г. за № 5-68/03);
- с запада – ул. Радио, за профилем проезжей части одноэтажные жилые дома, подлежащие сносу;
- с юга – граница территории складской базы.
Размер санитарно-защитной зоны от границ территории 25 м, от ТРК и емкостей хранения топлива – 50 м. Ближайшая жилая застройка находится на удалении 25 м в западном направлении. Топливо на АЗС поступает по договору с ООО “Амстринг”. Мощность АЗС до 500 заправок в сутки. Режим работы круглосуточный. Стационарная АЗС в составе блока управления, 4 ТРК модели MZ 6000 фирмы “SCHELDN & BACSHMANN” (Дания), оснащенные запорными клапанами, обеспечивающими автоматическую блокировку подачи топлива, а также устройством для отсоса газов от ТРГ к резервуарам, и резервуарный парк, состоящий из 4-х заглубленных резервуаров, по 25 м3 для хранения и реализации топлива. Одностенные резервуары установлены в защитных саркофагах из железобетонных конструкций. На АЗС установлены 2 установки улавливания паров бензина типа БА-01М. Изготовитель АООТ “НПО ХИМАВТОМАТИКА”. Установки располагаются у резервуаров хранения топлива. Дыхательные системы всех 4-х резервуаров подключены через установки улавливания. Работа установки заключается в том, что при заполнении приемной емкости АЗС вытесняемые пары бензина задерживаются в фильтре, а при раздаче топлива с АЗС десорбируются обратно в приемную емкость. Установки улавливания позволяют задержать 65 – 85 % паров бензина, образующихся: при сливе нефтепродуктов в резервуары хранения. Кроме того, по сообщению администрации АЗС автоцистерны ООО “Амстринг”, осуществляющие по договору доставку топливо на АЗС, оборудованы клапанами для улавливания паров бензина в соответствии с ГОСТ Р 50913-96. Территория оборудована твердым покрытием (асфальтовое покрытие). Дождевые стоки собираются и отводятся на локальные очистные сооружения. По расчету загрязненности ливневого стока установлено, что содержание взвешенных веществ составляет до 500 мг/л, нефтепродуктов – до 70 мг/л, БПК-20 – до 20 мг/л. По периметру промплощадка предприятия огорожена, поверхностные ливневые сточные воды с прилегающей территории сбрасываются на локальные очистные сооружения типа “Волна” (проектные данные после очистки: взвешенные вещества – 10 мг/л, нефтепродукты – 0,05 мг/л, БПК полн. – 3 мг/л), затем на рельеф местности. На мойке автомобилей в системе оборотного водоснабжения предусмотрена очистка воды, на установке типа “Волна”, производительностью 2,0 м3/час. Заключен договор с ГУП “Мосводосток” на прием поверхностных сточных вод в систему городской канализации. Отведение хозяйственно-бытовых стоков предусматривается в емкость объемом 3 м 3 с дальнейшим вывозом по договору со специализированной лицензированной организацией. Планы-графики производственного контроля атмосферного воздуха и поверхностных ливневых сточных вод согласованы ЦГСЭН в Зеленоградском АО г. Москвы. Проведение исследований осуществляется по договору с ЦГСЭН в Зеленоградском АО г. Москвы.
На территории имеется отдельно стоящее одноэтажное здание из кирпича с фундаментом из сборных бетонных блоков по монолитной железобетонной плите. Помещения с естественным освещением, электрическим отоплением, естественной вентиляцией, водоснабжением, канализацией.
Для обслуживающего персонала предусмотрены следующие помещения: операторская, комната отдыха, санузел, офис. Спецодеждой, средствами индивидуальной защиты обеспечены в полном объеме.
На предприятии работают 4 оператора и 2 мойщика. Периодический медицинскиц осмотр пройден по договору с ООО “ЗелМедЦентр” в соответствии с приказом МЗ РФ № 90 “О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров работников и медицинских регламентах допуска к прфессии”.
На мойке используют автошампунь “АВТОКОМПОНЕНТ”, его гигиенические характеристики представлены в таблице.
Гигиенические характеристики продукции
|
Вещества, |
Гигиенический норматив |
|
мг/м куб. фактически |
в воздухе в атмосферном |
|
ксилол 0,003 |
50,0 0,2 |
|
толуол 0,004 |
150/50 0,6 |
|
суммарный показатель |
0,022 |
|
коэффициент |
1,0 м кв./м куб. |
Предприятием получено разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками.
Перечень и количество загрязняющих веществ,
разрешенных к выбросу в атмосферу от действующих предприятий.
Предельно-допустимые выбросы.
|
№ |
Наименование вещества |
ПДВ |
ПДВ |
|
1. |
Углеводороды С1 - С5 |
8,314 |
3,55 |
|
2. |
Углеводороды С6 - С10 |
2,694 |
1,205 |
|
3. |
Углеводороды С12 - С19 |
0,01342 |
0,058 |
|
4. |
Амилены |
0,2955 |
0,1276 |
|
5. |
Бензол |
0,2606 |
0,1139 |
|
6. |
Ксилол |
0,0279 |
0,0133 |
|
7. |
Толуол |
0,228 |
0,1035 |
|
8. |
Этилбензол |
0,0076 |
0,00297 |
|
9. |
Сероводород |
0,000035 |
0,00016 |
Предприятие заключило договор на вывоз мусора (владелец АЗС обеспечивает экологическую чистоту мусора, в случае необходимости предоставляет справку СЭС и экологической службы).
Деятельность АЗС ЗАО “Виза-Петролеум”, связанная с содержанием и эксплуатацией автозаправочной станции, розничной торговлей горюче-смазочными материалами, мойкой автомобилей соответствует санитарным правилам: Санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам; СанПиН 2.1.5.980 – 00 “Гигиенические требования к охране поверхностных вод”; СанПиН 2.1.6.1032 – 01 “Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест”; Гигиеническим нормативам (ГН) № 2.2.5.686 – 98 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны”; ГН 2.1.6.1338 – 03 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест”; СанПиН 2.1.7.1322 – 03 “Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления”.
Загрязнение атмосферного воздуха
При проверке расчетов выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников с учетом проектных данных установлено, что в атмосферный воздух выделяется следующее максимальное количество загрязняющих веществ (максимально-разовые выбросы с учетом проектных данных распорядка работы АЗС):
Наибольшие максимальные значения приземных концентраций суммарных углеводородов (по максимально-разовым выбросам) составят 1,79 мг/м3, на границе СЗЗ – 1,78 мг/м3.
Необходимо отметить, что не смотря на незначительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха выбросов загрязняющих веществ диоксида азота (0,14 ПДК), сернистого ангидрида (0,003 ПДК), группы суммации (диоксид азота и сернистый ангидрид – 0,047 ПДК) в атмосферный воздух, учитывая, что фоновые значения по диоксиду азота по данным Зеленоградского ТО МКП в данном районе составляют 0,923 ПДК, по диоксиду серы – 0,028 ПДК, наибольшие максимальные значения приземных концентраций диоксида азота (по максимально-разовым выбросам) составят 0,083 мг/м3, на границе СЗЗ – 0,089 мг/м3 (с учетом фона).
В период НМУ предусматривается три режима работы предприятия, при этом обеспечивается снижение концентраций на 10 – 20 %, 30 – 40 % и на 50 % соответственно. Предусматривается также полная приостановка работы предприятия.
Проектом предусматривается максимальное благоустройство территории с устройством газонов и посадкой лиственных пород деревьев.
Охрана поверхностных и подземных вод от загрязнения
Состав сточных вод и их свойства зависят от времени года, состояния дорог, технического состояния автомобиля, а также качества и продолжительности мойки. При заданном количестве воды на мойку одного автомобиля в 50 л состав стоков может значительно колебаться по взвешенным веществам, эфирорастворимым, цветности и жесткости.
Учитывая данное положение, система очистки должна обладать большими резервами для достижения необходимого качества при экстремальных значениях загрязнения стоков. Нормативные требования к качеству воды, используемой для мытья легковых автомобилей в системе автотранспортных предприятий по «Укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности» указаны в таблице.
Нормативные требования к качеству воды.
|
Показатели |
Ед. из. |
Вода, используемая для мойки |
|
Температура |
C |
не нормируется |
|
Взвешенные вещества |
мг/л |
40 |
|
Эфирорастворимые |
мг/л |
15 |
|
Запах |
балл |
до 3 |
|
pH |
- |
7.2 – 8.5 |
|
Жесткость карбонатная |
мгэкв/л |
- |
|
Щелочность общая |
мгэкв/л |
до 10 |
|
Сухой остаток |
мг/л |
до 2000 |
|
Cl- (хлориды) |
мг/л |
до 350 |
|
SO42- (сульфаты) |
мг/л |
до 500 |
|
Feобщ. |
мг/л |
до 4 |
|
Окисляемость перманганатная |
мг О/л |
до 15 |
|
БПКполн. |
мг О2/л |
до 20 |
|
Биогенные элементы |
мг/л |
не нормируется |
|
Мешающие, токсичные, возгораемые вещества, выделяющиеся при нагревании с образованием огня и взрывоопасных смесей |
не допускаются |
Необходимая степень очистки:
Очистные сооружения механической очистки типа “Волна”
Очистные сооружения предназначены для локальной очистки поверхностного стока (ливневого и талого), формируемого с площадок промпредприятий, организаций, населенных пунктов и пр. от взвешенных веществ и нефтепродуктов, с последующим сбросом очищенных сточных вод на рельеф местности, в систему ливневой канализации, а также с повторным использованием очищенной воды в технических целях.
Очистные сооружения проектируются с подземным расположением приемного резервуара и поверхностным (наземным) расположением блока очистки.
Очистные сооружения имеют модули с блоком очистки объемом от 6,7 м3 до 54 м3, предназначенные для очистки стоков от 5 м3/час до 36 м3/час.
При очистке используется механический способ очистки, основанный на современных высокоэффективных способах очистки с применением эжекции, флотации, напорной и безнапорной фильтрации, сорбции, а именно:
Сооружения имеют следующий состав:
- ливнеприемные решетки и лотки,
- приемный резервуар,
- контейнер пескоуловитель (съемный),
- блок “Волна”:
- напорная песколовка,
- фильтр рукавный напорный (из иглонабивного материала “КМ-2”),
- фильтр рукавный самотечный (из иглопробивного материала “Лавсанит”),
- фильтр набивной (“Синтенит-П”),
- зона тонкослойного отстаивания,
- фильтр тонкослойный (сорбент – активированный уголь марки БАУ, АГ-3,
АГ-08, УАМ и их модификации, активированный углеволокнистый
материал УВМ),
- фильтр насыпной (набивной) (ВИОН),
- пескоплощадка,
- контейнер-шламонакопитель,
- резервуар чистой воды.
Расчетная и фактическая концентрация загрязняющих веществ в очищенной воде представлена в таблице.
|
№ |
Наименвание веществ, |
До |
После очистки |
Средний |
ПДК |
ПДК |
|
1 |
Взвешенные вещества |
316 |
8,1 - 9,8 (8,9) |
10 |
0,75 к |
0,75 к |
|
2 |
Нефтепродукты |
12,5 |
0,032 - 0,140 (0,05) |
0,05 - 0,30 |
0,05 |
0,3 |
Очищенные воды можно использовать для мойки автомашин, полива территории. Сами емкости можно использовать как пожарные резервуары.
Сооружения занимают площадь не более 60 м2, включая зону обслуживания, и могут располагаться как в непосредственной близости от места сбора стоков, так и на значительном расстоянии от него, учитывая принудительную подачу воды на очистку.
Сооружения могут быть размещены как в существующих помещениях, так и на открытых площадках.
В проекте использованы самые современные, передовые и высокоэффективные методы механической очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов, кроме того, данная схема очистки позволяет очищать сточные воды от других загрязняющих веществ, например, железа, БПК, ХПК.
Надо отметить, что в настоящее время смонтировано около 500 сооружений данного типа практически во всех регионах России, которые не имеют серьезных замечаний по их работе и эксплуатации.
Целью является защита территорий, подземных и поверхностных вод и их водосборной территории от загрязнения неочищенным поверхностным стоком.
При эксплуатации сооружений помимо очищенных сточных вод образуются следующие виды отходов:
- минеральные частицы взвешенных веществ (песок, глина и т. п.),
- нефтешлам,
- отработанные фильтры (фильтрующий материал).
В проекте определен порядок сбора и хранения отходов.
Осадок (песок, глина и т. п.) – собирается в приемном резервуаре, пескоуловителе в специальном съемном контейнере, обезвоживаются на песковой площадке до влажности порядка 60 %, при этом дренажная вода стекает обратно в приемный резервуар.
Нефтепродукты накапливаются в специальном баке – шламонакопителе, затем сдаются на утилизацию или регенерацию.
Отработанные фильтры и фильтрующие материалы представляют собой нетканые материалы из искусственных текстильных волокон, применяющихся для производства тканей и утеплителей в легкой промышленности “КМ-2”, “КМ-1”, ”Лавсанит”, ”Синтенит”, а также волокнистый углеродный сорбент. Все фильтрующие материалы отечественного производства, выпускаемые предприятиями Москвы и области, недороги и недефицитны.
Проектом предусмотрен централизованный вывоз твердого осадка и нефтепродуктов специализированными организациями (ООО “Алит-М”, ООО ”Грин-Тим-Сервис”, ГП ”Промотходы”).
Углеродные сорбенты сдаются на регенерацию заводом изготовителем.
Уровни шума оборудования очистных сооружений не превышают допустимых величин на рабочем месте, установленных Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96, и не превышают 65 дБА.
Описание работы очистной установки типа “Волна”
Загрязненные взвешенными веществами и нефтепродуктами сточные воды по естественному уклону территории или ливнесборному лотку (коллектору) поступают в приемный резервуар (1). Здесь скорость потока резко падает, происходит выпадение в осадок и накопление крупных взвешенных частиц и отделение нерастворенных в воде нефтепродуктов.
Установленный в приемном резервуаре насос первого подъема (2) закачивает воду в напорном режиме на блок доочистки (3). Блок доочистки “Волна 171” оснащен четырьма последовательными ступенями напорной фильтрации, выполненными в виде съемных кассет. Первая и последние ступени блока доочистки (3) оснащены синтетическими фильтрами, а вторая и третья ступени загружены сорбентами. Последовательно проходя ступени очистки 1, 2, 3, 4 вода очищается от растворенных нефтепродуктов и мелкодисперсных взвешенных частиц. Пройдя все ступени очистки вода по трубопроводу чистой воды поступает в емкость-накопитель чистой воды (4). Насос (5) в отсеке (4) в напорном режиме подает очищенную воду на моечное место. Насос управляется низковольтной кнопочной станцией, установленной на моечном месте. Включение насосов происходит автоматически по мере повышения уровня воды до определенной отметки; отключение насосов также автоматическое при падении уровня. Напорный трубопровод оборудован задвижкой для регулирования оптимальной производительности блока очистки и может быть оборудован обратным клапаном
Фильтрующие материалы, применяемые на каждой ступени очистки блока “Волна” (3) отличаются друг от друга и представляют собой нетканые композиции из текстильных волокон различного состава:
- лавсанит, - синтенит плотный КМ 1/250,
- синтенит рыхлый /115, - углеродистый войлок,
- угли АГМ 2, СКС 3, - шунгиты.
Подбор фильтрующих материалов, их объем и сочетание осуществляется в зависимости от состава стока в каждом конкретном случае в процессе пусконаладочных работ и уточняется при гарантийном периоде эксплуатации.
С течением времени на дне блока доочистки “Волна” (3) скапливается отфильтрованный шлам тонкодисперсных взвесей. Для его удаления предусмотрены четыре задвижки, расположенные в нижней части блока (3). При их периодическом открывании шлам стекает по шламоприемной трубе. Фильтрат из шлама вновь попадает в приемный резервуар (1) и поступает на очистку.
Эксплуатация очистной установки “Волна”
/оборотная система водообеспечения мойки автотранспорта/
Очистная установка “Волна” предназначена для очистки сточных вод от мойки автотранспорта и работает полностью в автоматическом режиме. В систему контрольно-измерительных приборов, поставляемых в комплекте с технологическим оборудованием, входят датчики уровня воды поплавкового типа, установленные в приемном резервуаре (1) и в емкости (4). Замыкание цепи управления осуществляется герметичными контактами, расположенными внутри вертикальной направляющей поплавка, оборудованного постоянным магнитом. Все электрические поступают в специальный электрощит управления насосами и средствами сигнализации. Питание датчиков осуществляется через сигнальный кабель от щита управления постоянным током напряжением 12 В.
Входящий в комплект поставки электрощит изготовлен в пластиковом влагозащищенном исполнении и оборудован внутренней защелкой. Для включения общего питания в режиме размыкания цепи электрооборудования системы установлен автоматический выключатель QF1. При его включении на внешней панели электрощита загорается желтый светодиод (лампочка) сигнализации “СЕТЬ”. Включение насосов первого подъема (НГВ), промежуточной ступени (НПВ) и второго подъема (НЧВ) осуществляется через автоматические выключатели QF2 – QF4 и магнитные пускатели КМ1 – КМ3. При включении насосов в работу на внешней панели электрощита загораются зеленые светодиоды HL2 – HL4 “ВКЛ НГВ”, ”ВКЛ НПВ”, ”ВКЛ НЧВ”. Для ручного включения/выключения насосов в щите управления установлены кнопки пуска и останова насосов SB1 – SB6.
После откачки воды до нижнего уровня насосы автоматически отключаются. Очистная установка “Волна” может быть оборудована дополнительными (резервными) насосами и средствами автоматизации исходя из целесообразности в каждом конкретном случае или по желанию заказчика.
2. Работа насосов и автоматики
Электронасос ГНОМ погружного типа располагается в приемном резервуаре (НГВ) и обеспечивает прокачку загрязненной воды через фильтрующие элементы установок.
Датчики уровня выполнены на базе магнито-управляемых контактов (герконов). Конструктивно каждый датчик представляет собой трубку, в которой герметично залиты два геркона: ВУ – для контроля “верхнего” уровня “ВУ” и НУ – для контроля “нижнего” уровня “НУ”. По внешней поверхности трубы перемещается поплавок с вмонтированном внутрь постоянным магнитом. Датчики обеспечивают контроль за уровнем наполнения соответствующих блоков. Расстояние между “ВУ” и ”НУ” является рабочей зоной насоса.
Щит управления обеспечивает пуско-защитные функции и совместно с датчиком уровня в приемном резервуаре (D1) и блоке очистке (D2) определяет логику работы насосов.
Насос первого подъема (НГВ) в приемном резервуаре включается от верхнего уровня ВУ датчика D1, при этом загорается зеленый светодиод HL2 (“ВКЛ НГВ”) и перекачивает воду на блок очистки. Насос автоматически отключается при понижении уровня воды до нижнего уровня НУ датчика D1.
При заполнении блока очистки до верхнего уровня ВУ датчика D2 насос НГВ автоматически отключается, и на панели щита управления загорается красный светодиод HL6 (“БЛОК НГВ”). При отключении насоса НГВ светодиод HL2 гаснет.
Открыть электрощит управления и автоматики и выключить автомат QF1.
Примечание: - замена фильтрующих элементов в блоках “Волна” производится по необходимости в зависимости от качественных и количественных показателей воды на выходе установки.
Расчет.
Расчет напорной песколовки.
- предварительное отстаивание и осветление воды в напорной песколовке и насыщение кислородом воздуха.
1. Определение площади поперечного сечения S песколовки, м2 , по формуле
(1)
где - максимальный расход сточных вод, м3/сек.;
vs — скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл. 2.
, м2
2. Определение длины Ls песколовки, м, по формуле
(2)
где Ks — коэффициент, принимаемый по табл. 1;
Hs — расчетная глубина песколовки, м, прини маемая для аэрируемых песколовок равной половине общей глубины;
vs — скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл. 2;
u0 — гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуе мого диаметра задерживаемых частиц песка.
, м
Таблица 1
|
Диаметр задержи ваемых частиц песка, мм |
Гидравлическая крупность песка u0, мм/с |
Значение Ks в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине Н аэрируемых песколовок |
|||
|
горизонтальные |
аэрируемые |
||||
|
В:Н = 1 |
В:Н = 1,25 |
В:Н = 1,5 |
|||
|
0,15 |
13,2 |
— |
2,62 |
2,50 |
2,39 |
|
0,20 |
18,7 |
1,7 |
2,43 |
2,25 |
2,08 |
|
0,25 |
24,2 |
1,3 |
— |
— |
— |
|
Песколовка |
Гидравлическая крупность песка u0, мм/с |
Скорость движения сточных вод vs, м/с, при притоке |
Глубина Н, м |
Количество задерживае мого песка, л/чел.-сут |
Влажность песка, % |
Содержание песка в осад ке, % |
|
|
минимальном |
максимальном |
||||||
|
Горизон тальная |
18,7—24,2 |
0,15 |
0,3 |
0,5—2 |
0,02 |
60 |
55—60 |
|
Аэрируемая |
13,2—18,7 |
— |
0,08—0,12 |
0,7—3,5 |
0,03 |
— |
90—95 |
|
Танген циальная |
18,7—24,2 |
— |
— |
0,5 |
0,02 |
60 |
70—75 |
Таблица 2
3. При расчете и проектировании аэрируемой песколовки следует принять расход воздуха, идущего на аэрацию, возд = 8,3105 (м3/м2)с.
Расчет фильтров.
Московский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт “МосводоканалНИИпроект” предлагает способ очистки сточных вод от мойки автомашин. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способ очистки сточных вод от мойки автомобилей включается отстаивание, фильтрация и сорбция на загрузках, при этом в качестве загрузок используют фильтрующий и сорбционный материал, при следующих отношениях диаметров и высот слоев загрузок:
где
D1 – диаметр частиц фильтрующей загрузки;
D2 – диаметр частиц сорбирующей загрузки;
H1 – высота слоя фильтрующей загрузки;
H2 – высота слоя сорбирующей загрузки.
D2=5 мм, H2=2,5 м. Следовательно, подставив в выражения эти данные, получим: D1=0,5 мм, H1=5,75 м.
Расчет фильтра механической очистки.
Расчет фильтров выполняют, исходя из производительности.
(1)
Q – производительность фильтра по осветленной воде, м3/ч.
Q=25 м3/ч
- коэффициент, учитывающий расход осветленной воды на промывку, принимает значения от 1.03 до 1.1 в зависимости от числа промывок в сутки (1 – 2 раза). Промывка фильтра грубой очистки осуществляется 1 раз в день. Принимаем =1.03.
н – скорость фильтрования при нормальном режиме работы фильтра, м/ч, принимаем по таблице н=10 м/ч.
Подставляя указанные значения в формулу для F, получим
(2)
q – среднечасовой расход воды на промывку фильтра, м3/ч.
f – площадь фильтрования стандартного фильтра, м2. Принимается по таблице.
Среднечасовой расход воды на промывку определяется по формуле
, где (3)
d – расход воды на одну промывку фильтра, м3; r – число промывок в сутки.
Расход воды на одну промывку фильтра определяется по формуле
, где (4)
i – интенсивность взрыхления, ;
t – продолжительность взрыхляющей промывки, принимается по таблице.
Расход воды на одну промывку
.
Среднечасовой расход воды на промывку
.
Скорость фильтрования
.
Скорость фильтрования не превышает допустимую (8 – 10 м/ч), следовательно выбираем фильтр с площадью фильтрования f=2,7 м2 и диаметром Dу=2 м.
Таблица 3.
|
Технологические показатели |
Фильтры |
|
|
|
механические |
сорбционные |
|
Производительность одного фильтра, м 3 /ч |
25-26 |
25-26 |
|
Скорость фильтрования, м/ч |
8-10 |
8-10 |
|
Расход воды на промывку фильтра, м 3 |
17-20 |
- |
|
Продолжительность подготовки фильтра к работе, ч |
0,3-0,5 |
- |
|
Интенсивность подачи на промывку, л/(с . м 2 ); |
|
|
|
воды |
13-15 |
- |
|
воздуха |
15-20 |
|
Расчет фильтра сорбционной очистки.
1. Площадь загрузки адсорбционной установ ки Fads, м2, определяют по формуле
(1)
где qw — среднечасовой расход сточных вод, м3/ч;
v — скорость потока, принимаемая не более 12 м/ч.
, м2
2. Hads — высота сорбционной загрузки одного фильтра, м, принимаемая конструк тивно
, м
3. Потери напора в слое гранулированного уг ля при крупности частиц загрузки 0,8—5 мм надле жит принимать не более 0,5 м на 1 м слоя загрузки.
Выгрузку активного угля из адсорбера следует предусматривать насосом, гидроэлеватором, эрлифтом и шнеком при относительном расшире нии загрузки на 20—25 %, создаваемом восходя щим потоком воды со скоростью 40—45 м/ч.
В напорных адсорберах допускается предусматривать выгрузку угля под давлением не менее 0,3 МПа (3 кгс/см2).
Таблица 4.
|
Марка активированного угля |
|||||||||||
|
Характеристика активированного угля |
ДАК |
АГ-2 |
АГ-3 |
АГ-5 |
КАД-иодный |
КАД-молотый |
БАУ |
АР |
СКТ |
ОУ-А сухой щелочный |
ОУ-Б влажный кислый |
|
Основной размер зерен (более 90 %) мм |
1,0-3,6 |
1,0-3,5 |
1,5-2,5 |
1,0-1,5 |
1,0-1,5 |
0,04 |
1,0-3,6 |
3,5 |
1,5-2,7 |
Порошок |
Порошок |
|
рН водной вытяжки |
7-8 |
7-8 |
7-8 |
7-8 |
7-8 |
7-8 |
7-8 |
7-8 |
6 |
8 |
4-6 |
|
Удельный объем пор, см 3 /г |
|||||||||||
|
общий |
1,45 |
0,6 |
0,3-1 |
0,8-1,0 |
1,0-1,3 |
1,5-2,1 |
0,6-0,7 |
0,8-1,0 |
- |
||
|
макропор (0,1- 0,004 мкм) |
1,23 |
0,22 |
0,41-0,52 |
0,46 |
0,51-1,0 |
1,19-1,8 |
0,3-0,5 |
0,27 |
- |
1,8 |
|
|
мезопор (0,0015- 0,004 мкм) |
0,04 |
0,05 |
0,12-0,16 |
0,18 |
0,11-0,15 |
0,09 |
0,08-0,16 |
0,06-0,07 |
0,20 |
0,20 |
0,15 |
|
микропор (менее 0,0015 мкм) |
0,17 |
0,3 |
0,32-0,42 |
0,43-0,46 |
0,11-0,23 |
0,4-0,23 |
0,33-0,35 |
0,28-0,33 |
0,51 |
0,28-0,38 |
0,35 |
|
Удельная поверхность мезопор, м 2 /г |
- |
33 |
- |
110 |
64 |
57 |
48 |
108 |
138 |
||
|
Плотность, г/см 3 : |
|||||||||||
|
кажущаяся |
0,4-0,5 |
0,8-0,9 |
0,8-0,9 |
0,8-0,9 |
0,55-0,65 |
0,4-0,5 |
1 |
- |
- |
- |
|
|
истинная |
1,8 |
2 |
2 |
2 |
2,1 |
1,8 |
1,95 |
- |
- |
- |
|
|
насыпная |
0,23 |
0,6 |
0,45 |
0,45 |
0,45 |
0,22-0,35 |
0,6 |
0,38-0,45 |
0,42 |
0,44 |
|
|
Структурные константы: |
|||||||||||
|
W 1 , см 3 /г |
0,17 |
0,20 |
0,3 |
0,25-0,30 |
0,23 |
0,12 |
0,22-0,27 |
0,3 |
0,45-0,56 |
- |
|
|
W 2 , см 3 /г |
0,13 |
0,13 |
|||||||||
|
B 1 , 10 6 град -2 |
0,64 |
0,67 |
0,7-0,8 |
0,7-0,8 |
0,7 |
1,08 |
0,55-0,7 |
0,7-0,8 |
0,6-0,85 |
- |
- |
|
B 2 , 10 6 град -2 |
2,5 |
||||||||||
|
Влажность, % |
10 |
5 |
5 |
5 |
10 |
10 |
10 |
15 |
8 |
- |
- |
|
Прочность на истирание, % |
70 |
75 |
75 |
75 |
90 |
70 |
90 |
70 |
- |
- |
|
|
Остовая цена, руб/т |
790 |
750 |
660 |
483 |
400 |
1260-1340 |
835-1010 |
860 |
1010 |
1200 |
Таблица 5.
|
Наименование материалов |
Марка ГОСТ |
Количество необходимое для загрузки 1 фильтра, т |
Общая масса, т |
Оптовая цена за 1 т, руб. |
Суммарная стоимость загрузки, тыс. руб. |
Завод изготовитель |
|
Гравий диаметром гранул 5- 15 мм |
2,8 |
8,4 |
8,2 |
0,07 |
Местные материалы |
|
|
Песок кварцевый диаметром 0,5-1,5 мм |
7 |
21 |
11,9 |
0,25 |
Карьер |
|
|
Уголь активированный |
АГ-3; АГ-5; КАД |
3,6 |
10,8 |
560 |
6,05 |
- |
|
Антроцит-крошка |
5,68 |
17,1 |
27,1 |
0,46 |
- |
|
|
Катионит |
КУ-2-8 ГОСТ 20293-74* |
5,1 |
10,2 |
1800 |
18,36 |
Завод “Карболит”, Химкомбинат г. Черкассы |
|
Анионит |
АН-31 ГОСТ 20301-74* |
5,4 |
10,8 |
2300 |
24,84 |
То же |
|
Итого |
- |
- |
- |
- |
50,03 |
Заключение
При соблюдении действующих норм и правил и осуществлении надлежащего контроля на всех этапах работ установки не вызовет негативного экологического воздействия на окружающую природную среду.
Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому в последние годы вопрос о чистоте воды и воздуха ставится на многих всемирных форумах. Эта проблема возникла в связи с огромными масштабами промышленного, сельскохозяйственного и коммунального использования вод. В настоящее время во многих районах земного шара ощущается острый водный голод. Использование пресной воды в таких огромных масштабах приводит к изменению физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного влияния промышленного и сельскохозяйственного использования воды на экологию земного шара необходима более глубокая очистка сточных вод.