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.

Мусороперерабатывающая промышленность, одна из самых новых и быстро развивающихся промышленностей в России да и в мире в целом, одним из глобальных толчков к ее развитию послужил мусорный кризис. На городских свалках даже среднего города ежегодно скапливаются сотни тысяч тонн бытовых отходов. Разлагаясь, они отравляют воздух, почву, подземные воды и превращаются, таким образом, в серьезную опасность для окружающей среды и человека. Вот почему последнее время максимальныю распростроненность получают эффективные, безотходные, а главное - экологически чистые технологии промышленной переработки мусора. К их числу принадлежат современные мусоросжигательные заводы, способные обезвредить и утилизировать бытовые отходы и попутно произвести тепловую и электрическую энергию, компенсируя тем самым немалые затраты на саму переработку.

Мусорная ситуация в мире

«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

Компоненты	Общее	Содержание,%
		Фракции, мм
		+200	-200+80	-80
Макулатура (бумага, картон и т.п.)	22,00	6,60	11,40	4,00
Пищевые и растительные отходы	35,00	0,00	9,20	25,80
Текстиль	5,50	3,30	2,00	0,20
Пластмасса	2,00	0,15	1,60	0,25
Полимерная пленка	4,00	1,45	2,50	0,05
Кожа, резина	1,50	0,05	1,45	0,00
Дерево	1,50	1,30	0,20	0,00
Кости	1,00	0,00	0,30	0,70
Черные металлы	4,00	1,30	2,50	0,20
Цветные металлы	0,70	0,00	0,70	0,00
Стекло	7,00	0,00	6,80	0,20
Камни, керамика	1,50	0,75	0,55	0,20
Прочее (включая отсев)	14,30	1,00	5,00	8,30
ИТОГО:	100,00	15,90	44,20	39,90

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.



Список использованной литературы

1.     СНиП II-90-81. Производственные здания промышленных предприятий. – М. : Стройиздат, 1982. – 32 с.

2.     СНиП II-2-80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений. –М.: Стройиздат, 1982. –24 с.

3.     СНиП II-92-76. Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий. – М.: Стройиздат, 1977.  – 42 с.

4.     СНиП 2.09.04-87. Административные здания и помещения. – М.: Стройиздат, 1985  – 38 с. Архитектурное проектирование промышленных предприятий / Под ред. С. Б. Демидова, А. А. Хрусталева. – М.: Стройиздат, 1984. – 286 с.

5.     Архитектура промышленных зданий и сооружений / под ред. Н. Н. Кима. – М.: Стройиздат, 1990.  – 440 с.

6.     http:/biorex.ru

7.     http:/new-garbage.ru

8.     http:/greenpeace.ru