THE ANALYSIS OF ENVIRONMENTAL IMPACTS ASSOCIATED WITH THE MSW INCINERATION IN COMBINATION WITH COKING PLANT WASTE

АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТБО В СМЕСИ С ОТХОДАМИ КХЗ

Калинихин О. Н., Краснянский М. Е., Донецкий национальный технический университет, Донецк, Украина

Проблема утилизации ТБО — это проблема общемирового масштаба. Каждая страна решает ее по-своему: Великобритания, например, 90% ТБО складирует на полигонах и 9% сжигает; густонаселенная Швейцария 18% ТБО складирует, а 80% сжигает (табл. 1).

Использование различных методов переработки ТБО в странах ЕС

Страна	Доля ТБО, перерабатываемых различными методами, %
Страна	Полигонное депонирование	Биологическая переработка	Термическая переработка
Великобритания	90	1	9
Германия	69	2	29
Франция	47	8	45
Швеция	34	10	56
Швейцария	18	2	80
В среднем по ЕС	Себестоимость операции, дол. США/т ТБО
В среднем по ЕС	30	28	46

Евросоюз выразил отрицательное отношение к использованию полигонов ТБО, еще в 1999 г. приняв Директиву «Council Directive on the Landfill of waste — 1999/31/EU», в которой потребовал от стран ЕС к 2010 г. на 25% сократить объем ТБО, складируемых на полигонах.
Нынешняя мировая тенденция — сжигать бытовой мусор в печах не «навалом», а в виде топливных брикетов, для чего в ТБО вводят добавки, улучшающие их энергетические и эксплуатационные характеристики, а затем брикетируют (так называемая технология «Refuse Derived Fuel» — RDF). В качестве добавок, как правило, используют промышленные отходы, содержащие смолы и/или углерод.
В Украине проблема утилизации ТБО находится в критическом состоянии. Однако системные исследования по сжиганию ТБО практически не проводятся. Поэтому при проектировании в Украине мусоросжигательного завода невозможно не только создать для него адекватный природоохранный комплекс — нельзя даже разработать на такой проект техническое задание.
Нами исследованы свойства топливных брикетов на основе ТБО г. Донецка в смеси с отходами КХЗ и продукты их сжигания. Брикеты массой 10 г получали прессованием. Сжигание проб осуществляли при 700 и 1 000 °С на лабораторной установке, состоящей из шахтной печи, реакционного сосуда, термопар, сборника конденсата и сборника отходящих газов. Анализ газовых проб выполняли на хроматографе «Поиск-2» и фотоэлектроколориметре ФЭК-56-2. Анализ содержания тяжелых металлов проводили с помощью прибора «ИТ—118» по стандартным методикам.
Условия и результаты исследований представлены в табл. 2—5 и на рис. 1, 2.

Результаты измерений высшей теплоты сгорания топливных смесей, кДж/кг

Состав топливных брикетов и температура сжигания

Номер опыта	Смолка, %	Фусы, %	ТБО, %	Температура сжигания, °С
1	0	0	100	700
2	40	0	60	700
3	0	40	60	700
4	40	40	20	700
5	0	0	100	1000
6	40	0	60	1000
7	0	40	60	1000
8	40	40	20	1000

Эмиссия газов при сжигании топливных брикетов

Номер опыта	Концентрация компонента в газовых выбросах, мг/м³
Номер опыта	СО	CO₂	SO₂	H₂S	C₆H₅OH	NO₂	HCL	HCN	CH₂O
1	678	203 636	8,77	13,67	5,7	41	0,2	0,12	19,78
2	761	194311	144,74	45,78	32,1	51	0,19	0,68	18,89
3	707	215 632	34,97	33,6	21,22	47	0,22	1,1	14,45
4	700	181 351	177,28	68,1	20,7	38	0,18	1,43	29,07
5	431	319 002	12,06	0,34	1,34	98	0,33	0,08	10,06
6	438	268 677	158,61	111,6	26,77	101	0,26	0,59	11
7	501	289 783	40,03	21,8	18,41	88	0,3	0,91	9,78
8	392	221 670	191,06	34,8	19,2	81	0,22	1,21	27,71

Содержание тяжелых металлов в компонентах исходных смесей

Компонет	Содержание металла, мг/кг
Компонет	Рb	Ni	Сг	Си	Zn	Hg	Со
ТБО	511	140	190	1270	2410	10	46
Кислая смолка	543	94	270	720	2 990	0	45
Фусы	466	105	125	710	2 440	0	58

Рис. 1. Эмиссия тяжелых металлов в атмосферу при сжигании брикетов

Рис. 2. Содержание тяжелых металлов в золе при сжигании брикетов

Таким образом, добавки смолистых отходов КХЗ значительно улучшают технологические свойства топливных брикетов на основе ТБО. Однако при сжигании происходит интенсивное загрязнение окружающей среды, что требует применения многоступенчатой и дорогостоящей природоохранной системы. Полученные авторами результаты исследований могут стать основой для разработки технического задания на проектирования такой системы.

Kalinikhin O. N., Krasnyanskiy M. E., Donetsk National Technical University, Donetsk Ukraine

The study has been undertaken to examine the properties of mixtures containing municipal solid waste (MSW) and coking plant waste (resins and acid tars), and their comparison with the properties of anthracite, in order to assess the feasibility of developing and using waste-derived briquetted fuel for industrial furnaces. The study included the determination of ash content, flue gas emission levels, calorific value, stack gas levels and concentrations of heavy metals.

Калинихин Олег Николаевич, аспирант, кафедра прикладной экологии, Донецкий национальный технический университет, ул. Б. Хмельницкого, 106, Донецк, 83000, Украина
Краснянский Михаил Ефимович, д-р. хим. наук, проф., кафедра прикладной экологии, Донецкий национальный технический университет. Для переписки: а/я 7940, Донецк-55, 83055, Украина. Тел. (062) 337-11-31. E-mail

Вид добавки	Количество добавки, %
Вид добавки	10	15	20	25	30	35	40
Антрацит	10 456,1	11976,8	12 346,8	14 345,6	15013,1	16 346,7	18 109,1
Кислая смолка	9 753,0	10 221,4	12 492,2	13 861,9	14 567,7	16601,2	17 970,8
Фусы	9611,1	9 967,67	12 208,5	13 507,2	14 805,9	16 104,6	17 403,3