Мусоропереобатывающие заводоы

Новосибирский Государственный Архитектурно Строительный Университет

(СибСтрин) 

Кафедра АПЗС 
 

УИРС

Мусороперерабатывающие заводы 
 
 
 

Выполнил 

Беленький И.А. 414а гр

Проверил 

Самойлов  П.В. 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск 2011

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………3

Мусорная ситуация в мире…………………………………………………………………..4

Пластиковые архипелаги…………………………………………………………………….5

Технология……………………………………………………………………………………7

Система управления и автоматика………………………………………………………….11

Узел генерации  энергии………………………………………………………………………11

Мусороперерабатывающий  завод в Дании…………………………………………………12

Мусороперерабатывающий  завод в Осаке…………………………………………………..15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Мусор преобразил облик планеты.

Началась новая  геологическая эпоха — антропоцен. Это означает, в частности, что основной формой экономической деятельности для жителей Земли станет переработка отходов.

«Неаполь пал  под извержением мусора», — так  ещё недавно иронизировала европейская пресса по поводу очередного «мусорного кризиса» на юге Италии. В области Кампания и на улицах Неаполя скопилось 250 тонн мусора. Мусорный кризис привел к кризису политическому: правительство Италии ушло в отставку, проведены внеочередные парламентские выборы. ЕС угрожает стране штрафными санкциями, если экологические проблемы не будут решены в кратчайший срок.

История мусорной лихорадки в Кампании началась ещё в начале 1980-х, когда во Флоренции сломался мусороперерабатывающий завод. Неаполитанская мафия «пришла на помощь» правительству Тосканы, и сотни тонн неочищенных отходов заполнили свалки, пещеры, овраги, ручьи и озера на юге Италии. В ответ на беспокойство местных властей о токсичности отходов каморра создала сеть лабораторий, которые выдавали липовые документы о безопасности ввозимого мусора. Это позволило не только притупить внимание властей, но и получать максимальную прибыль за счет утилизации мусора. Бизнес процветал, поток отходов шел даже из Швейцарии. Так, в одной из пещер был найден мусор швейцарского Красного Креста, для доставки которого потребовалось бы 28 тысяч грузовиков. Свалкой стал и кратер вулкана в пригороде Неаполя Пиануре, на что местные власти также закрывали глаза. Итогом такого решения «мусорной проблемы» стал рост онкологических заболеваний в загрязненных районах (показатель превышен в 4 раза по сравнению со среднестатистическими данными по стране), забой поголовья крупного рогатого скота в районах поражения и объявление многих водоемов запретными зонами.

Со схожими  проблемами сталкиваются во многих странах. Мусором завалены улицы большинства городов Индии. В начале этого года власти небольшого городка Бхаванипатна фактически объявили о начале экологической катастрофы: их населенный пункт превратился в большую помойную яму. Улицы усеяны мусором, кругом стоят смердящие мусорные бочки. По оценкам экспертов, город производит 35 тонн отходов ежедневно и лишь 40% из них вывозится — в Бхаванипатне не хватает мусорщиков. В 1974 году, когда в городе проживали 24 тысячи человек, на 84 км муниципальных дорог было 92 уборщика. С тех пор многие из них ушли на пенсию, а замены им не нашли. На 100-тысячный город, протяженность улиц которого выросла до 234 км, приходится 58 постоянных и 18 временных уборщиков при норме 468 человек.

Обеспокоены проблемами переработки отходов и в России. Так, по официальным статистическим данным, оглашенным на заседании Совета Безопасности РФ в январе 2008 года, «темпы роста образования токсичных отходов в России опережают динамику ВВП, составляя 15–16%. С 1999 по 2006 годы выбросы от предприятий и других стационарных источников выросли более чем на 10%, а от автотранспорта — более чем на 30%». Предлагаемый выход включает в себя «принятие Федеральной целевой программы в области экологии, законодательные ограничения вредных выбросов, создание производств по переработке отходов». В промышленно развитых странах из твердых бытовых отходов получают стекло, пластик и бумагу — примерно по 20% имеющейся массы, ещё 5% — это металлы. Практически всё оставшееся идет на получение компоста. Существуют также технологии «экологически чистого» сжигания мусора с целью получения углеводородов или электроэнергии.

В России мусороперерабатывающая промышленность только будет создаваться. Современные заводы уже построены в Барнауле и Новосибирске. Но наиболее остро проблема «мусорного» кризиса стоит перед властями столицы. По их данным, город производит 5,5 миллиона тонн мусора в год, из них 4 миллиона тонн вывозится на подмосковные, без того переполненные, свалки. Власти Московской области уже закрыли 10 полигонов твердых бытовых отходов, на двух ограничен прием мусора, емкости остальных хватит на три года. И если немедленно не решить проблему утилизации мусора, то Москва в ближайшие годы столкнется с неаполитанскими проблемами. В планах правительства Москвы — строительство мусоросжигательных заводов, которые будут уничтожать 56% всего мусора, до 30% хлама пойдет на промышленную переработку, и лишь 12% — на полигоны. Эти цифры соответствуют европейским стандартам. Какие проблемы ждут горожан, чьи дома окажутся рядом с мусоросжигательными заводами или на месте бывших полигонов, чиновники не рассказывают.

Пластиковые архипелаги  

Триста островов искусственного архипелага «Мир», что недавно появились в водах Персидского залива у побережья Дубая в ОАЭ, далеко не единственный пример активного формирования человеком нового рельефа местности. Отвоевывают территорию у моря в Японии и Нидерландах, Эстонии и России, Катаре и Австралии. Кто-то таким образом решает территориальные проблемы, кто-то — оборонительные, кто-то строит зоны отдыха для привлечения туристов и сохранения природы естественных островов.

Но искусственные острова не всегда появляются по воле человека — иногда они возникают по его вине. Открытый летом 2007 года остров в Москве-реке стал следствием халатности строителей, возводящих комплекс «Москва-Сити». Остров образовался из осадочных веществ (песка, глины и бетонита) в районе Студенец-Ваганьковского и Ермаковского ручьев. Причиной его появления стал сброс неочищенных сточных вод через городской коллектор. На ликвидацию насыпи были брошены силы Мосводостока.

В Тихом океане плавает «пластмассовый суп» из мусора, сброшенного с морских судов и нефтяных платформ. Площадь «пластикового моря» уже почти вдвое превышает площадь континентальной части США и продолжает увеличиваться. Самая большая в мире свалка дрейфует в 500 милях от Калифорнийского побережья к Гавайям и Японии, выделяют её западные и восточные участки. 90% от 100 миллионов тонн плавающих на глубине 10 м отходов составляет пластмасса: обломки лодок, одноразовая посуда, зажигалки, зубные щетки и многое другое, что выбрасывалось в море за последние полвека. «Пластиковый суп» образовался в этом месте благодаря подводным течениям и содержит 46 тысяч фрагментов мусора на каждую квадратную милю. Впервые его обнаружили в 1997 году в районе «Северной Тихоокеанской спирали» — месте, где океан медленно циркулирует из-за слабого ветра и высокого давления. Самый большой урон «пластиковый суп» наносит пернатым. По данным Программы защиты окружающей среды ООН, он становится причиной смерти более 100 тысяч птиц, который принимают отходы за пищу и погибают от несварения. Впрочем, угрожает «суп» и людям, поскольку мелкие фрагменты пластмассы вступают в химическую реакцию с окружающей средой, выделяют пестициды и вместе с морской рыбой попадают к ним на стол.

Следы изменений, происходящих на планете буквально на наших глазах, можно будет найти и миллионы лет спустя. И если смену предыдущих геологических эр и эпох связывают с катаклизмами и катастрофами (наподобие столкновения Земли с гигантским астероидом или глубинных изменений внутри планеты), то наступление новой эпохи ученые связывают с деятельностью человека. Здесь и глобальное потепление, вызванное увеличением выбросов углекислого газа, и повышение кислотности Мирового океана, и изменение рельефа планеты, и исчезновение многих видов флоры и фауны. 

Относительно  момента начала новой эпохи у стратиграфов единства нет. По мнению одних специалистов, антропоцен начался всего 200 лет назад с индустриальной революцией, другие говорят, что ему уже 5 000 лет — именно тогда в породах стали скапливаться первые результаты металлообработки. Так или иначе, индустриализация настолько изменила Землю, что имеется все больше оснований для того, чтобы говорить о начале новой геологической эры, считают британцы. 

Сегодня археологи  радуются, когда, производя очередной  раскоп, в культурном слое «лохматого» века им удается найти свалку мусора — по нему можно узнать, как жили наши предки. Археологам будущего искать следы жизнедеятельности наших современников не придется — Земля уже задыхается от мусора.

Технология

Новые технологии представляют идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации отходов и разработке полезных ископаемых, а также способ объединения нескольких производств в высокоэффективную технологическую линию в полностью безотходном цикле, в соответствии с самыми строгими требованиями природоохранного законодательства – Локальный энергетический комплекс (ЛЭК).  
Применяемые уникальные технические решения позволили создать технологическую линию с нулевым выбросом, перерабатывающую широкий перечень материалов.  
Конструкторские решения позволили существенно уменьшить габариты, массу, и, соответственно понизить стоимость.  
Конструкция ЛЭК предусматривает трехкратную гарантию бесперебойности работы Комплекса: суточным запасом топлива, дублированием основных агрегатов с возможностью попеременного отключения для профилактики и оборудованием газгольдера или расходным ресивером для хранения резервного топлива опционально.

Описание  технологического процесса

 
На рисунках приведены схемы  компоновки Базового модуля ЛЭК-3000 мощностью 3,0 МВтэ и 5,0 МВтт, в габаритах девяти 12-ти метровых контейнеров, перерабатывающий 3,7 тонны несортированных отходов в час или 30 000 тонн в год. Узел измельчения, бункер подготовленного сырья и узел газификации являются двухъярусными (на рисунке второй ярус не показан). При работе Мусороперерабатывающего оборудования на предварительно сортированных ТБО, линия сортировки не предусматривается и комплекс размещается в восьми контейнерах. По желанию Заказчика, дополнительно предусматривается модуль приема и переработки крупно-габаритного мусора, автомобильных покрышек или медицинских отходов. 
Самосвал-мусоровоз заезжает на весовую платформу (1), расположенную перед приемным люком. Система автоматически производит взвешивание. Муниципальные отходы с самосвала-мусоровоза выгружаются в приемный бункер отходов (2). Вид приемного бункера приведен на разрезе А-А. Высота приемного бункера регулируется оператором Комплекса в зависимости от марки автомашины. После загрузки сырья бункер закрывается герметично, подавая сырье на пластинчатый конвейер (3). Конвейер оборудован системами разрывания пакетов и ворошения мусора. Из приемного бункера сырье через герметичную перегородку поступает на полуавтоматическую линию сортировки (4). Линия сортировки оборудована пятью постами ручной сортировки и магнитным сепаратором (5). При сортировке отбираются негорючие материалы: камень, керамика, стекло, цветные черные металлы. Согласно усредненному морфологическому и гранулометрическому составу твердых бытовых отходов содержание негорючих компонентов в исходных ТБО составляет порядка 13 %, из них: черные металлы – 4%; цветные металлы – 0,7%; стекло – 7%; камни, керамика – 1,5%.  
 
Усредненный морфологический и гранулометрический состав твердых бытовых отходов

 
 
По расчетным данным выход негорючей  фракции составляет 15% (560 кг/час) от исходных ТБО, соответственно на дальнейшую переработку поступает 3,15 тонн отходов  в час. 
Отсортированные материалы через стенку модуля поступают в накопительные бункеры, прессуются и направляются на продажу. Конструкцией линии сортировки предусмотрены все требования по обеспечению безопасности труда и выполнения санитарных норм. 
Отсортированные отходы поступают в шредер (6) для измельчения по классу -10±0 мм, после чего подаются на устройство электромагнитной активации (12), где отходы доизмельчаются, обеззараживаются и активируются. Далее, отходы попадают в бункер хранения готового сырья (7), состоящий из двух контейнеров, объемом 120 м3, который является суточным запасом сырья. В бункере (7) отходы пододвигаются к шнековому каналу (8), по которому измельченная масса поступает к реакторам термохимической конверсии (9) для выработки горючего газа. В бункерах и на линии сортировки создается разряжение воздуха для препятствия распространению запахов.  
Из реакторов паро-газовая смесь поступает в аппарат вихревой газоочистки (10), где очищается от примесей пара, частиц золы и масел. Отобранные из газа примеси автоматически собираются и возвращаются в бункер готового сырья на дожиг. Очищенный газ поступает на теплообменный аппарат, где охлаждается со 140оС до 40оС. Далее охлажденный и очищенный газ поступает в дизель-генераторы (11) для производства электроэнергии. Выхлопные газы дизель-генератора с температурой 600оС собираются и частично направляются в реакторы (9), и частично на теплообменный аппарат.  
Зола, образующаяся в процессе конверсии извлекается из реактора (9) автоматически при температуре 100-120оС и поступает в устройство электромагнитной активации (12) для выделения из состава золы примесей металлов. Разделенные зола и металлы поступают в накопительные бункеры объемом 1м3. В модулях предусмотрена звукоизоляция и вентиляция. 
По желанию Заказчика, Мусороперерабатывающий комплекс может быть укомплектован узлом переработки золы, смеси стекла и минералов и производства строительных материалов.  
 
 

 
 
Конструкция Мусороперерабатывающего  завода предусматривает полностью  герметичную линию приема и подготовки сырья с момента поступления  мусора на переработку, что исключает  распространение неприятных запахов. 

Узел  генерации энергии

При выработке  электроэнергии применяются дизель-генераторы и паровые машины. Их выбор или сочетание целиком зависит от потребностей заказчика в энергоресурсах.  
Модуль ЛЭК-3000 имеет в составе восемь силовых агрегатов по 450 кВт каждый. 
В когенерационном цикле ЛЭК комплектуются дизель-генераторами отечественного производства или импортными машинами, модифицированными для работы на газе. При переводе дизель-генераторов на синтез-газ показано уменьшение мощности двигателя на 10-15% и увеличение ресурса работы агрегата на 30-40%. Выбор генерирующего оборудования влияет на ресурс агрегата, цену и зависит от пожеланий заказчика.

Система управления и автоматика

Все основные производственные процессы Мусороперерабатывающих заводов автоматизированы и оснащены узлами учета и контроля входящего сырья – по весу, влажности и выходящей продукции по объему и температуре. Установка оборудуется системой GPS, четырьмя вэб-камерами и GSM-контроллером. Все данные передаются в режиме реального времени на центральный пульт управления диспетчерской службы, что позволяет контролировать основные производственные процессы и управлять работой установки. Через GSM-контроллер, в случае необходимости, данные передаются владельцу комплекса и операторам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Мусороперерабатывающий завод в Дании

Датская компания Amagerforbraending, которая строит мусоросжигательные заводы, действующие по принципу ТЭЦ. Отходы сжигаются экологически безопасным методом (газообразные продукты сгорания очищаются до тех пор, пока их не становится безопасным выпустить в атмосферу, а остающийся после этого шлак отправляется морем на хранение в Норвегию), и при этом вырабатывается электричество и нагревается вода для обогрева жилых домов. 
 
Новый завод будет расположен в «промежуточном» пространстве — между промзоной и жилым районом, между сушей и морем — в мало популярном среди жителей Копенгагена месте. Поэтому архитекторы решили соединить его со спортивным аттракционом — горнолыжным склоном. Для этого они включили заводскую трубу в общий объем постройки, получив в результате пологое перекрытие большой площади (32 000 м2) — переход от уровня трубы к уровню земли. Там будет создан имитирующий природный ландшафт с тремя трассами общей протяженностью более 1500 м. 
 
Подняться наверх посетители смогут на лифте, шахта которого пройдет рядом с трубой; его застекленные проемы будут обращены внутрь завода, что позволит наблюдать за процессом переработки мусора; также для этих целей служат два овальных проема в перекрытиях. 
 
Для еще большей просветительской и воспитательной эффективности завода архитекторы снабдили трубу специальной системой, выпускающей кольцо дыма, как только из недр завода выйдет очередная тонна шлака — это будет напоминать жителям Копенгагена о последствиях бесконтрольного потребления. Ночью кольцо будет подсвечиваться лазером.

Мусороперерабатывающий  завод в Осаке

Может ли мусоросжигающий завод быть красивым? Всю свою жизнь австрийский архитектор Хундертвассер ломал стереотипы. И оставил после себя не только удивительные дома, но и жизнерадостные, совершенно нестандартные промышленные предприятия. Как мусоросжигательный завод Maishima в Осаке.

В день завод  сжигает 900 тонн бытового мусора, т.е. около 300.000 тонн в год.  Кстати, в Осаке с населением 8 млн человек 8 мусоросжигательных заводов.

Японцы учат многому. Например, как правильно  убирать и сортировать обычный бытовой мусор. Мусор в Японии делится на сгораемый и несгораемый. Сгораемый — это бумага, пакеты, обрывки натуральной кожи, дерево, ткань, марля, вата. Несгораемый — металлические изделия, алюминиевая фольга, стекло, керамика, фарфор, все виды пластических масс, резины, искусственной кожи, бутылки от спреев, минеральной воды и соусов. Отдельно — пищевые отходы. Как и старая мебель и электробытовые приборы.

В частном секторе  имеются специальные места, куда сознательные японцы обязаны приносить  рассортированный мусор. Причем для каждого вида устанавливаются свой день и время. 
Особое внимание ведущие японские фирмы уделяют вторичному использованию материалов электронного и электротехнического оборудования. Недавно был принят закон о вторичной переработке бытовой аппаратуры. На фирмы-изготовители возложена обязанность сбора и переработки произведенной ими бытовой техники ( кондиционеры, телевизоры, стиральные машины и т.п.) после истечения срока ее эксплуатации. Теперь компаниям надо думать над тем, как упростить демонтаж, сортировку и переработку материалов. В конечном счете приходится менять и принципы конструирования бытовой аппаратуры. Подходы конкретных фирм к решению данной задачи различны.

Вот такую  памятку можно увидеть  на одном из жилых японских домов : "Как правильно подготавливать бытовые отходы (любого вида): 
«Принесите мусор на сборный пункт к 8 часам утра. Не уносите мусор с пункта сбора в течение дня или ночью. Вылейте жидкости из банок и бутылок. Все острые предметы — иголки, лезвия, стекло могут нанести вред мусоросборщикам. Поэтому их следует завернуть в бумагу и написать „Опасно!“ Во избежание са мовозгорания пробейте дырочки в использованных банках из-под аэрозолей. Для мусора используйте только пластмассовые ведра, а также прочные пластиковые пакеты. Круглые и плоские батарейки, содержащие ртутные соединения, необходимо вернуть в магазины. Использованные батарейки сложите в контейнеры, расположенные в городской мэрии».

Рост промышленности заставил японское правительство ускорить создание «экотаунов» — экологических зон, где ведется переработка отходов. Зоны эти обычно располагаются за чертой города. Правительство, используя опыт Германии, разработало модель, при которой вторичная переработка промышленных отходов встраивается в процесс производства. Экотауны построены в нескольких японских городах. Первый появился на севере страны в Кита-Кюсю. В обширной зоне перерабатывались материалы базовых отраслей промышленности – пластмассовые бутылки, офисное оборудование, автомобили и электрооборудование. Здесь же, в научно-исследовательском центре, разрабатываются новые технологии по вторичной переработке сырья.

По данным японской прессы, пассажиры железных дорог  оставляют в поездах и на станциях до 70 тысяч тонн бытового мусора в год. Если к этому прибавить твердые производственные отходы, образующиеся при обслуживании и ремонте железнодорожной техники, общее количество подлежащих уборке отходов достигает 470 тысяч тонн в год. Железнодорожная компания JR East обслуживает густонаселенные районы Японии. Ее услугами пользуются до 16 миллионов пассажиров в сутки. Большая часть оставляемого пассажирами мусора — это банки, бутылки из-под прохладительных напитков и макулатура.

На станциях и в поездах можно увидеть  разноцветные контейнеры для раздельного  сбора мусора трех видов — макулатуры, банок и бутылок. Интересно, что JR East располагает в Токио, где собирается основная часть мусора, собственной промышленной базой для его переработки. На узловой станции Токио Уэно, одной из крупнейших в стране, построено предприятие по автоматизированному разделению мусора, главным образом порожней тары из-под напитков и уменьшению его физического объема. Переработанное сырье в спрессованном и упакованном виде направляют на сталелитейные, алюминиевые и стекольные заводы. Кроме того, на станции Син-киба создан цех по переработке макулатуры для отправки ее на целлюлозно-бумажные заводы. Сегодня в Японии утилизируется около 50% макулатуры. Из старых газет, отбираемых из макулатуры, на специализированном предприятии делают обычную бумагу (писчую и для копировальных аппаратов), которая используется в повседневной работе офисов компании. Оставшаяся макулатура измельчается и в смеси с полиэтиленом используется в качестве сырья для изготовления мешков для мусора. Таким образом, создан замкнутый цикл обращения макулатуры.