Состояние подавляющего числа свалок не отвечает санитарным требованиям. На свалках отсутствуют система сбора фильтрационных вод, противоинфекционные экраны, сооружения, препятствующие разливу и разносу мусора на близлежащие территории. Из-за этого крайне токсичные вещества попадают в воздух, почву и грунтовые воды.
В 2009 году Санкт-Петербургская Ассоциация Рециклинга завершила подготовку технической документации на производство автономного мобильного автоматизированного комплекса переработки и уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов.
В результате выполнен технический проект на создание мобильного блочно-модульного комплекса (МБМК) термобарохимической переработки и уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, содержащих высокотоксичные химические вещества (ВТХВ) и стойкие органические загрязнители (СОЗ).
Особым преимуществом комплекса является способность в автономном режиме утилизировать вместе жидкие и твёрдые отходы, сочетаяниже перечисленные методы.
Функциональное назначение:
МБМК предназначен для уменьшения масштабов потенциальных очагов химического и биологического заражения и суммарных площадей зон защитных мероприятий путем применения различных методов и средств ликвидации ВТХВ и СОЗ в промышленных и бытовых отходах, находящихся на территории накопителей, свалок, захоронений и т.п.
Методы обезвреживания и переработки ВТХВ и СОЗ, применяемые на МБМК в зависимости от стоящей задачи, следующие:
- пиролиз;
- обработка в сверхкритических флюидах, в том числе сверхкритическое водное окисление (СКВО);
- газификация;
- термолиз;
- инсинерация;
- огневое обезвреживание;
- кавитационное обезвреживание.
Для очистки газообразных выбросов дополнительно могут быть использованы наиболее передовые методы: плазменно-химический или электронно-лучевой.
Термобарохимическая конверсия позволила объединить все прогрессивные методы обезвреживания твердых, жидких, пастообразных отходов, как раздельно, так и в смешанном состоянии, в том числе и замерзшем виде.
Выполненные исследовательские работы убедительно показали абсолютную совместимость методов пиролиза органических материалов в газовых безкислородных средах с методами сверхкритического водного окисления в разработанном управляемом пиролизном реакторе, что позволяет взаимозаменяемо использовать экзотермические фазы обоих процессов и управлять обоими термодинамическими процессами с целью оптимизации энергетических затрат.
Совмещение указанных методов позволяет обеспечить непрерывную работу МБМК без подвода энергии извне на длительное время, а также продуцировать механическую и электрическую энергии только за счет энергии, скрытой в обрабатываемых отходах.
Ниже приводится, в качестве примера, одна из функциональных схем комплексной переработки шлам-лигниновых отходов ЦБК на мобильном комплексе.
Предлагаемая схема позволяет:
- Обеспечить быструю и экологически безопасную переработку отходов и загрязненных сточных вод ЦБК, получая при этом электро- и тепловую энергию, как для обеспечения предлагаемых технологий, так и в качестве товарной продукции.
- Получить дистиллированную воду, которая может быть направлена в водооборот на ЦБК, что позволит комбинату производить «беленую» целлюлозу. Это в свою очередь также дает экономический эффект.
- Дополнительно, в результате процесса газоочистки выходящих газов электронно-лучевым методом может быть организовано производство особо чистых экологически безопасных минеральных удобрений для сельского хозяйства.
Конструкционные особенности:
При реализации проекта транспортно-технологического комплекса обезвреживания были выбраны следующие принципы конструирования МБМК:
- Мобильность и транспортная доступность.
- Автономность по энергетике и обеспечению.
- Универсальность и обеспечение режима «двойного» назначения.
- Многофункциональность. Возможность функционального наращивания сложности.
- Комплектность. Возможность адаптации к новым видам перерабатываемых материалов.
- Возможность работы в различных климатических условиях.
- Самостоятельная подготовка опасных материалов и их смесей к комплексной термо-баро-химической обработке.
Конструктивно термобарохимическая конверсия обеспечивается единым многофункциональным управляемым реактором. Реактор состоит из модулей количеством от двух до четырех форматом 20 – футовых контейнеров каждый со ставными блоками объемом 12, 24, 36 и 48 м3, образующими сквозную шахту проходным сечением 2 м2 и длиной соответственно 6, 12, 18, 24 метра и более.
Изделие имеет блочно-модульную конструкцию и состоит из модулей, объединенных в единый транспортный комплекс.
- Модуль сушки-подачи материала.
- Модуль термобарохимической обработки сырья.
- Модуль активации полупродукта.
- Модуль термо-механической обработки полупродукта.
- АСУ ТП.
Модули «АРС-ОПП» изготавливаются с их «плавающей» установкой в стандартных 20-футовых морских контейнерах. Доставка и разгрузка модулей осуществляется с использованием обычных крановых средств на единую монтажную раму. Единая монтажная рама, устанавливаемая на грунте на точечных опора выдвижных ногах-опорах, заменяет фундамент установки. Стыковка укрупненных модулей осуществляется в их горизонтальном наземном положении, что значительно упрощает монтажные работы.
Модули имеют сквозные горизонтальные шахты квадратного сечения единого формата (2*2м), что обеспечивает сквозное перемещение перерабатываемых материалов без их вертикального подъёма. Модули выполнены из газоплотных панелей в виде герметичных резервуаров, последовательно соединенных между собой с использованием герметичных узлов.
Горизонтальное размещение модулей позволяет оперативно изменять номенклатуру перерабатываемых отходов производства и потребления за счет отсоединения и присоединения любого из модулей без отключения других, производить ремонтно-профилактические и пуско-наладочные работы. Выбранная конструкция делает изделие универсальным и позволяет использовать для практического решения целого спектра природоохранных задач, а также в качестве средств быстрого реагирования при возникновении опасных эпидемиологических, пожарных и других ситуаций («птичий грипп», «свиная чума», «коровье бешенство», лесные пожары, ветровые лесоповалы и др.). Это же относится и к работе со стихийными свалками, а также к действиям в условиях чрезвычайных ситуаций.
Технологические особенности.
Предлагаемая технология позволяет обрабатывать в реакторе крупногабаритные аммортизированные изделия и материалы, пропуская их через все зоны обработки, а именно: сушки – обезвреживания – опреснения, пиролиза, активации, охлаждения и др. вместе с капсулами СКВО.
Для работы с мерзлыми загрязненными грунтами и смесями предусмотрен блок предварительного снеголедотаяния, сепарации, измельчения, дезинтеграции и гомогенизации загрязненных материалов и смесей.
Пуск реактора осуществляется от резервного источника топлива (дизтопливо, газ, пылеуглеродное и суспензионное углеродное топливо).
После выхода на экзотермический режим термо-баро-химическая конверсия обеспечивается за счет внутренних резервов тепла процессов переработки.
Наличие резервов тепловой энергии позволяет использовать её для энергетического самообеспечения автономного мобильного комплекса переработки уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, осадков сточных вод, а также ликвидации содержащихся в них ВТХВ и СОЗ на основе методов СКВО, пиролиза, термолиза и огневой термобарохимической конверсии.
Основные технические характеристики комплекса МБМК
| Методы обезвреживания и переработки ВТХВ и СОЗ (в зависимости от стоящей задачи) | Пиролиз;
Обработка в сверхкритических флюидах, в т.ч. СКВО; Газификация, термолиз, инсинерация; Огневое обезвреживание Кавитационное обезвреживание |
| Производительность изделия, т/час | 6 |
| Степень переработки отходов | 95% |
| Коэффициент использования изделия | 0,9 |
| Срок службы, лет | 10 |
| Тип конструкции | Блочно-модульная |
| Количество модулей в реакторе
(в зависимости от комплектации), шт |
2…4 |
| Компоновка изделия (в зависимости от номенклатуры перерабатываемых отходов) | Горизонтальное соединение 20-футовых контейнеров на единой раме |
| Габариты реактора (полная комплектация):
длина, м |
24 |
| поперечное сечение, м | 2*2 |
| Емкость модулей при общем сквозном сечении, м3 | 12,24,36,48 |
| Температура в реакторе, тах, град С | 900 |
| Давление в реакторе, тах, атм. | 400 |
| Энергопотребление:
1. Пуск изделия |
Внешний источник |
| 2. Режим переработки | Автономное энергоснабжение с выделением дополнительной энергии |
| Режим функционирования | Круглосуточно в течение 11 месяцев |
| Степень автоматизации | АСУ ТП |
| Обслуживающий персонал | 4 смены по 2 чел. |
| Требования к площадке размещения установки | Отсутствуют |
| Средства монтажа установки | Стандартные погрузочно-разгрузочные устройства |
| Транспортабельность | Любые средства транспортировки 20-футовых контейнеров |
Оптимальным представляется максимальное использование в комплексе непосредственно механической энергии с использованием преимущественно газопоршневых двигателей внутреннего сгорания и двигателей внешнего сгорания. При этом резервы механической энергии направляются на генерацию и аккумуляцию электрической энергии.
Сравнительные технико-экономические показатели МБМК при его эксплуатации
Сравнение проведено с лучшими образцами аналогичного типа (отечественного и зарубежного) по основным статьям затрат на переработку 1 тонн отходов при условии 100 % загрузки работы изделия в течение года. Результаты приведены в таблице.
Сравнительные технико-экономические показатели
| №
п/п |
Основная статья затрат | Ед. измерн. | Изделие | Российский
Аналог ** |
Зарубежный
Аналог*** |
| 1
2 3 4 5 6 7 |
Производительность
Материалы и сырье Фонд З\П с учётом отчислений Амортизация (срок 10 лет) Электроэнергия Накладные Себестоимость |
Т/час
Руб./т Руб./т Руб./т Руб./т Руб./т Руб./т |
6
14 200 400 * 180 800 |
0,5
5 175 1500 |
3
8 360 7500 |
Примечания.
* Затраты не указаны по причине выработки электроэнергии непосредственно изделием.
** Мобильная пиролизная установка «АРС» Россия.
*** Установка фирмы “Conoco INC” Wiemington USA (с учетом дотаций государства до 250ам. долл./т).
Потенциальные заказчики:
МинПрирода, МЧС РФ, Минпромторг РФ, Регионы РФ.