Екологія. Конспект лекцій для студентів базових напрямів 060101 "Будівництво", 170203 "Пожежна безпека" Затверджено
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
. Такий процес є енергетично вигіднішим, ніж спалювання. У результаті піролізу отримують горючий газ і твердий залишок, які без будь-якої додаткової обробки відправляють у піч на спалювання. Частина піролізних газів після конденсації може бути виведена із системи і конвертована в рідке паливо. Піроліз має ті ж недоліки, що і пряме спалювання відходів. Піролізний газ необхідно очищати від кислих газів типу хлористого водню (НСl), внаслідок чого цей процес стає доволі дорогим через застосування спеціального устаткування і використання каустичної або кальцинованої соди; при цьому також не можна уникнути забруднення довкілля важкими металами. Найдоцільніше застосовувати цей метод для розкладання пластмас і відпрацьованих автомобільних шин. Альтернативою процесові піролізу є газифікування, що відбувається аналогічно, але за температури 800–1300 °С і за наявності невеликої кількості повітря. У цьому випадку отриманий газ є сумішшю низькомолекулярних вуглеводнів, які згодом спалюють у печі. На жаль, екологічну ситуацію такий процес також не поліпшує, тому що наявність повітря та присутність у смітті 89 хлорорганічних сполук за високої температури зумовлюють інтенсивне утворення діоксинів, а солі важких металів із процесу не виводяться і потрапляють у навколишнє середовище. Найбільш повна деструкція продуктів, що містяться в ТПВ, відбувається в процесі високотемпературного піролізу або газифікуванняза температури 1650–1930 °С в розплаві мінеральної суміші з добавками металів або за температури до 1 700 °С в розплаві солей чи лугів за наявності каталізаторів (MSOP-технологія). Зазначені способи забезпечують перероблення ТПВ прак- тично будь-якого складу, тому що за такої температури повністю руйнуються всі діоксини, фурани і біфeніли. У результаті отримують синтeз-газ — суміш водню, метану, чадного газу, діоксиду вуглецю, водяної пари, оксидів азоту і сірки та твердий залишок, що його видаляють з реактора через спеціальну витіснювальну систему. Синтeз-газ після очищення від домішок можна використовувати безпосередньо як паливо, як сировину у хімічній промисло- вості або для синтезу рідких вуглеводнів (метанол, бензин). Цей метод утилізування ТПВ є найбільш перспективним для України, оскільки дозволяє одночасно вирішувати три важливі проблеми сьогодення, що стосуються: − екологічної безпеки, оскільки у перспективі дозволить відмовитися від звалищ та полігонів ТПВ у їх сьогоднішньому вигляді; − енергетичної безпеки, оскільки дозволить частково покривати дефіцит рідких та газоподібних вуглеводнів в енергетиці; Повторне використання (рeциклінг). В умовах виснаження світових сиро- винних ресурсів украй нераціонально, як з економічного, так і з екологічного погляду, закопувати в землю готову сировину, придатну для використання. Головною ж проблемою використання цієї сировини стає її вилучення зі сміттєвої маси, оскільки в суміші вона практично непридатна для переробки. З огляду на неможливість повноцінного технічного сортування твердих побутових відходів (ТПВ), у системі керування ними пріоритет надається роздільному збиранню відходів на етапі їх утворення. Для цього використовуються еконо- мічні стимули, юридичні заходи, агітація та пропаганда серед населення. Якість сортування значною мірою залежить від загальної культури і дисциплінованості населення. В Україні сьогодні здійснюються лише перші спроби впровадити роздільне збирання ТПВ. Для цього необхідно створити та розвивати спеціальну індустрію, яка працює на вторинній сировині. Лідером у переробці та вторинному використанні відходів є Німеччина. Її передова система поводження з побутовими відходами «Дуальна система Німеччини»має не таку вже й давню історію. Наприкінці 80-х у ФРН щороку утворювалось близько 17 млн. тонн відходів, з яких 12 млн. тонн (70 %), 90 припадало саме на упаковку. Утилізації тоді підлягало не більше 30 % таких відходів. Для розв’язання проблеми 1990 року представники промисловості та торгівлі створили акціонерну компанію «Дуальна система Німеччини». Перед компанією стояло завдання впровадити в загальнодержавному масштабі програму «Der Grune Punkt» («Зелена крапка»). Суть програми полягала в продажу «Дуальною системою» підприємцям ліцензії на використання знаку «Der Grune Punkt», яка б зв ільняла їх від необхідності обов’язкового прийому та утилізації своєї упаковки. Ліцензійний збір за знак «Зелена крапка» стягується також, за домовленістю, з більшості європейських товарів, що імпортуються в Німеччину. Плата за ліцензію виводиться з розрахунку ваги та матеріалу упаковки. На початку продажу ліцензії «Дуальна система» зібрала кілька мільярдів марок. Крім того, в ефективну систему поводження з відходами охоче вкладають гроші німецькі підприємці — за перші шість років діяльності в «Дуальну систему» інвестовано 6 млрд. марок. 80 % коштів витрачається на укладання контрактів зі спеціалізованими фірмами зі збирання, сортування та первинної переробки сміття. Після збирання та сортування відходи надходять на під- приємства, що здійснюють їх переробку, використовуючи відходи як вторинну сировину. Оскільки вторинна сировина в деяких випадках дорожча за первинну, підприємства ці «Дуальна система» дотує, на що йде 15 % її коштів. В ефективній діяльності «Дуальної системи» провідну роль відіграла суспільна свідомість населення, на яке покладено завдання добровільно сортувати сміття. Для цього на вулицях німецьких міст стоять контейнери для різних видів відходів. Як правило, це цілий ряд ємностей різного кольору для чіткого розрізнення їх призначення — окремо для паперу, скла, полімерних відходів та органіки. В європейських країнах (Франція, Італія та ін.) експлуатуються заводи, що працюють за технологією анаеробного біотермічного компостування. Згідно з цією технологією ТПВ піддаються попередньому очищенню (виділяються тверді домішки, непридатні для анаеробної обробки – скло, кераміка, пластмаса) та поміщуються в анаеробний реактор – циліндричний барабан, що обертається – збагачений бактеріями і біогазами, де піддаються термічному обробленню (при 50–70 о С, протягом 15–20 днів). Далі в спеціальних закритих ємностях відбувається пастеризація субстанції для отримання твердої маси (35–45 % від початкового об'єму ТПВ). Отриманий біогумус придатний для ландшафтних робіт, садівництва і сільського господарства. Неперероблені залишки підлягають похованню на полігоні. Лідером в технології анаеробного біотермічного компос- тування є відома компанія “Технологія ВАБІО”(Франція). 91 Анаеробне ферментування (розкладання) твердих побутових відходів. На думку багатьох учених, перспективними методами утилізації ТПВ після їх сортування є біотехнічні методи. У багатьох країнах на міських звалищах обладнані спеціальні установки (вентиляційні труби, газодувки та ємності для збирання біогазу) для отримання і використання біогазу, який утворюється у відходах внаслідок мікробіологічних процесів. Біогаз має значний енергетич- ний потенціал (вміст у ньому метану досягає 44–66 %) і може бути викорис- таний в теплосилових установках, а в очищеному вигляді – в газових турбінах. У світі нині експлуатують 146 установок з видобування івикористання біогазу, отриманого в результаті анаеробного розкладання органічних речовин на звалищах міських відходів. Так, на сміттєзвалищах у Бірмінгемі (Велик обританія) відходи завантажують в окремо розташовані і закопані в землю бункери. Виділення біогазу починається через три місяці і триває впродовж 15–20 років. Кожний бункер виробляє 17 м З /хв біогазу. Після очищення біогазу від органічних включень і конденсату його подають під тиском 1,75 МПа в газотурбінну установку потужністю 64,5 МВт. Спалюючи газ, отримують електроенергію, а побічне тепло використовують для обігрі- вання розташованих поблизу теплиць і житлових будинків. Цей метод часто розглядають як альтернативне джерело енергії, завдяки чому він набуває поширення у світовій практиці. Теоретично вихід біогазу, придатного для збирання та використання, становить 100 м 3 /т ТПВ за вмісту метану 55 %. За розрахунками, річний потенціал біогазу в Україні становить близько 400 млн. м 3 . Найбільш рентабельним є його промислове використання на підприємствах, розташованих безпосередньо поблизу полігону. Однак промислове використання біогазу можливе, як мінімум, лише через 5–10 років після створення полігону, вихід його є нестабільний, а рентабельним воно є лише за обсягів ТПВ понад 1 млн тонн. До недоліків слід віднести виведення з обігу великих площ сільськогосподарських угідь, труд- нощі щодо організування нових звалищ через формування ринку землі і від- сутність вільних земельних ділянок, значні витрати на транспортування відхо- дів та нераціональне використання органічного компонента ТПВ (оскільки за цією технологією використовують лише невелику частину енергетичного потенціалу відходів). Усе це спонукає вести пошук раціональніших шляхів переробляння і утилізування ТПВ. 92 НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ Жук Лілія Володимирівна ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів базових напрямів 6.060101 “Будівництво”, 6.170203 “Пожежна безпека” Редактор Олена Губарєва Комп’ютерне верстання Ірини Жировецької Здано у видавництво 16.04.2009. Пiдписано до друку 29.04.2009. Формат 60x84(1/16). Папiр офсетний. Друк на рiзографi. Умовн. друк. арк. 6,94. Обл.-вид. арк. 4,80. Наклад 50 прим. Зам. 90330. Видавництво Нацiонального унiверситету “Львiвська полiтехнiка” Реєстрацiйне свiдоцтво серiї ДК № 751 вiд 27.12.2001 р. Полiграфiчний центр Видавництва Нацiонального унiверситету “Львiвська полiтехнiка” вул. Ф. Колесси, 2, Львiв, 79000 |