Влияние мусоросжигательных заводов на окружающую среду

 

Влияние мусоросжигательных заводов на окружающую среду

 

 

 

 

 

Содержание:

 

 

 

Введение

 

Такое опасное  производство, как мусоросжигательный завод (далее МСЗ), не может, по чисто техническим причинам, быть безотходным. Выбросы МСЗ охватывают все обычные для промпредприятий отходы: загрязненный воздух, загрязненные воды, загрязненные твердые отходы.

Мы рассмотрим все вопросы, связанные с этими загрязнениями ниже. Для снижения выбросов в воздух создаются мощные, эффективные, но крайне дорогие очистные сооружения. Для уменьшения объемов золы и шлаков, подлежащих захоронению, пытаются использовать их в строительных изделиях, что может быть крайне опасно. Однако, для снижения отходов от работы фильтров и мокрых скрубберов для нейтрализации кислых газов, ничего сделать нельзя, так как чем лучше очистка, тем больше объем загрязненной воды, илов и загрязненной массы с фильтров.

Работа любого мусоросжигательного завода опасна для окружающей среды и здоровья населения. Даже по нашим весьма старым нормам строительств, МСЗ относятся к опасным производствам, не ниже 2 категории опасности.

 

Глава 1. Загрязнение воздуха

1. Металлы

 

Для начала приведу таблицу 1.1 [Саст, 1990, 335 с.]. «Коэффициент концентрации» — это величина, которая показывает насколько данного вещества в выбросах МСЗ больше, чем в обычном воздухе, т.е. то, что называется «фон».

 

Таблица 1.1 Содержание химических элементов в продуктах сжигания твердых бытовых отходов разных городов

	Выбросы в воздух		Летучая зола
Элемент	Элемент содержание, %	коэффициент концентрации, %	Элемент содержание, %	коэффициент концентрации, %
Висмут	0,0003 — 0,0013	300 — 1300	0,01	10000
Серебро	0,0006 — 0,0021	86 — 300	0,003 — 0,01	430 — 1430
Олово	0,02 — 0,18	80 — 720	0,22 — 0,3	880 —1200
Свинец	0,155 — 0,186	97 — 116	0,45 — 1	281 — 625
Кадмий	0,0005 — 0,0012	38 — 923	0,005 — 0,01	380 — 770
Сурьма	0,003 — 0,009	60 — 180	0,01 — 0,02	200 — 400
Медь	0,15 — 0,4	32 — 85	0,07 — 0,3	15 — 64
Цинк	0,18 — 0,56	22 — 68	1 — 3	120 — 360
Хром	0,06 — 0,16	7 — 20	0,08 — 0,6	10 — 200
Ртуть	0,00004 — 0,00009	5 — 10	—	—

 

Из данных этой таблицы видно, что в дымах МСЗ опасных металлов в некоторых случаях в тысячи раз больше, чем в «обычном» воздухе. Токсичные металлы выбрасываются в форме солей или окислов, то есть в устойчивом виде и могут лежать неопределенное число лет, накапливаясь постепенно и с пылью попадая в организм человека. Опасность токсичных металлов именно в том, что они (кроме ртути, которая любит мигрировать) могут накапливаться. Поэтому нормативы предельно допустимых концентраций (далее нормы ПДК) могут оказаться не применимыми к таким выбросам.

На рис. 1 показано, как распределяются выбросы металлов между выбросом в воздух, пылью iа фильтрах и шлаком, вытекающим из сжигателя. Естественно, что почти все железо (99%) уходит в шлак, но уже медь частично летит с пылью и именно она ответственна за образование диоксинов в зонах охлаждения газов.

 

Рис. 1.1. Распределение выбросов металлов.

 

Впрочем, ученые только начали изучать  этот процесс и на роль катализатора рассматриваются и иные металлы. Один из самых токсичных и коварных металлов, кадмий, летит с пылью, и удержать его на фильтрах трудно, 12% улетает в трубу. Но ртуть, о ядовитости которой все знают, почти вся (72%) следует за кадмием. Тяжелые металлы оседают вокруг МСЗ по розе ветров и образуют характерное пятно загрязнения, а уж потом начинаются миграционные процессы и токсичные металлы, особенно ртуть, расходятся во все стороны к нам на стол.

2. Ртуть

 

Ртуть вылетает из труб МСЗ в форме  паров (7%) и в форме хлоридов (70%). И те и другие весьма токсичны и  являются потенциальными нейротоксинами. Мигрируя по пищевым цепям, ртуть  накапливается в морских и  речных организмах. Болезнь Минимата, которая поразила жителей на берегу залива в Японии, была вызвана сбросом ртутьсодержащих отходов промышленным концерном, производившим ПВХ-пластмассы. Металл накапливался в рыбе, постоянной пищей японцев, и вызывал заболевание, После того, как 200 человек умерло производство остановили, бухту у г. Минимата осушили, а ил (содержавший ртуть) был удален. По таким же цепочкам аккумулируется ртуть и на суше, ее конечным владельцем становятся хищники. Например, в Швеции исчезла пустельга, а поголовье соколов-сапсанов и ястребов сильно уменьшилось. МСЗ являются крупными источниками ртути. Так в США в Массачусетсе МСЗ выбрасывает 19 тонн ртути в год, в Эвергладсе (Флорида) высокие уровни ртути в рыбе были прямо связаны с выбросами МСЗ.

3. Продукты неполного сгорания

 

Список продуктов неполного  сгорания (ПНС) насчитывает свыше  ста идентифицированных опасных  веществ. Среди них углеводороды и ароматические углеводороды, их хлорированные производные, токсичные  фенолы и хлорфенолы, бром- и азотзамещенные вещества и, наконец, полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД), -фураны (ПХДФ) и -бифенилы (ПХБ). К ПНС относят несколько условно все выбросы, которые не относятся к газам «проскока», то есть к тем летучим соединениям, которые содержались в исходной смеси, подаваемой на сжигание, но не успели сгореть. В результате в эту группу попадают кислые газы, хлористоводородная кислота (HCl), сернистый газ (SO₂) и окислы азота (NOX). Первый из них HCl вызывает большие проблемы из-за своей крайней агрессивности по отношению к металлу камер сжигания. Он же ответственен за образование диоксинов по реакции Дикона в холодной зоне. Его удаляют промывкой, щелочными растворами извести, и они дают большую часть твердых отходов МСЗ. Основным источником выбросов HCl является горение поливинилхлоридных пластмасс, находящихся в потоке мусора.

Сернистый газ всегда образуется при  горении мусора, так как органические остатки содержат серу (отсюда и  мерзкий запах разложения). Полностью  убрать его не просто, и вместо известкового молока приходится брать дорогую щелочь. Окислы азота весьма токсичны (ПДК для NO₂ 9 мг/м3 для остальных оксидов 5 мг/м3 в пересчете на NO₂) и крайне трудно связываются со щелочами в обычных скрубберах. Для нас важно знать, что чем выше температура сжигания, тем больше окислов азота образуется. Это одна из причин, по которой очень высокие температуры при сжигании, могут привести к крайне высоким выбросам в атмосферу этих токсикантов. Если вспомнить, что диоксины, от которых пытаются избавиться, все равно вновь возникнут в холодной зоне, то такое рискованное «усовершенствование» технологии оказывается ненужной тратой денег и оборудования. Для более или менее полной очистки газов от оксидов азота приходится прибегать уже не к фильтрам и скрубберам, а к каталитическим дожигателям такого типа, как используют для дожига газов в автомобильных двигателях, только подешевле и более сложного устройства. Это обходится в копеечку.

Продукты неполного сгорания включают и нейтральные газы, такие как  угарный газ (СО), который может образовываться в больших количествах при неправильном режиме работы сжигателя (мало воздуха, температура ниже 800°С и другие нарушения), Этот газ нейтральный и потому очень трудно улавливается. Он опасен и в очень малых концентрациях, чему пример жители Череповца, где работают рядом с жилыми домами мощные металлургические производства, выбрасывающие очень много СО, а в городе на улицах случались обмороки с людьми.

Малые концентрации угарного газа вызывают блокаду гемоглобина и обусловленное этим кислородное голодание тканей, к которому, как известно, наиболее чувствительна центральная нервная система, это вызывает раньше всего изменение функционального состояния коры головного мозга, что в большей или меньшей степени отражается на состоянии внутренних органов. ПДК 0,03 мг/л.

4. Микрозагрязнения

 

Анализ шлаков после дробления  летучей золы с фильтров и отходящих газов МСЗ показал, что около 1% углерода, введенного в сжигатель, покидает его со шлаком, 0,1% связывается с летучей золой и около 0,01% выбрасывается в виде микрозагрязнений, остальной углерод превращается в окислы углерода (главным образом в углекислый газ) [Brunner, 1987, No 5, p.355]. Концентрация общего органического углерода (ООУ) в среднем в шлаках 10 г/кг, в летучей золе 40 г/кг, а в газах 20 мг/нм³.

1. Источники микрозагрязнений

Основных источников микрозагрязнений три:

1. Неполное сгорание тех микрозагрязнений, которые присутствовали в исходном мусоре. Не следует думать, что это пренебрежимо малые количества. Вот примерный расчет выбросов: при величине эффективности разрушения и удаления (ЭРУ) равной 99,999% (это требование для ПХБ) «проскок» равен 0,0001%. Однако эта малая величина означает, что каждый сжигаемый килограмм ПХБ будет давать выброс в окружающую среду равный 1 мг, что, совсем немало, для таких токсичных веществ. Если вы сожжете 1 000 тонн, то выброс будет равен 1 кг токсикантов. Есть о чем задуматься.
2. Синтез de novo диоксинов и фуранов (ПХДД и ПХДФ) при охлаждении горячих газов и в фильтрах.
3. Органические вещества, попадающие в отходящие газы из других источников таких, как воздух для сжигания, загрязнения из скрубберов, вода в системах очистки и из дополнительного топлива, которое всегда вынуждены использовать для сжигания мусора.

В США в списке опасных веществ, которые могут встречаться в отходящих газах сжигателей, содержится свыше 400 опасных химических веществ, которые включают как органические, так и неорганические соединения.

Пристальное внимание к микрозагрязнениям  связано с тем, что в их число  входят вещества крайне токсичные и весьма опасные для здоровья. Эти вещества — ПХДД, ПХДФ, ПХБ и полиароматические углеводороды (ПАУ) проявляют свои токсические свойства уже при столь малых концентрациях, что микроколичества их в газах МСЗ являются очень опасными. Если «обычные» токсиканты опасны при концентрациях мг на литр, то ПАУ опасны при концентрации мкг на кубометр, а диоксины при долях нанограмм в кубометре. В таблице 1.2 показаны выбросы основных микрозагрязнений в отходящих газах МСЗ Канады и Норвегии.

 

Таблица 1.2 Результаты обследования двух МСЗ. Выбросы микрозагрязнений в мкг/нм³

	Канадский МСЗ	Норвежский МСЗ
Хлорбензолы	3,3 — 9,9	0,034 — 3,8
Хлорфенолы	5,1 — 23,7	не обнаружены
ПАУ	3,2 — 21,9	0,84 — 6000
ПХБ	1,7 — 7,0	<0,00003 — 0,06
Диоксины	0,063 — 0,597	0,047 — 1,8

Видно, что во времена проведения этих измерений (1987 — 1990 гг.) МСЗ в Канаде работал намного хуже, чем в Норвегии. Надо сказать, что и в США сжигатели того времени (то есть именно такие, которые нам теперь пытаются продавать) работали чудовищно грязно. В 1994 году ЕРА провело обследования всех МСЗ — 166 штук. Правда, в конечном итоге было проверено всего 12 МСЗ, но все они показали крайне высокие уровни выбросов, которые и объясняют столь сильное загрязнение всей территории США диоксинами. Уровень загрязнения пищи в Америке столь высок, что по оценке ЕРА уже угрожает здоровью нации.

5. ПАУ

 

Полиароматические углеводороды (ПАУ) являются опасными канцерогенами. Выбросы этих соединений из МСЗ не достигают уровня самого грязного сжигателя — дизелей, но довольно близки к ним. Если учесть, что дизели (тяжелые грузовики) двигаются, а МСЗ стоят на месте и сжигают сотни тысяч тонн мусора, то опасность загрязнения воздуха ПАУ вблизи МСЗ становится реальной.

 

Таблица 1.3 Относительная канцерогенность различных ПАУ

Соединение	Канцерогенный потенциал		Биоактивность
2-метилнафталин	0		TP
Флуорантен	0		CC
2-Метилфлуорантен	+		C, TI
3-Метилфлуорантен	?		TI
Пирен	0		CC
Бенз[a]антрацен	+		TI
Хризен	+		TI
Бенз[c]фенантрен	+++		C
3-Метилхризен	+		TI
5-Метилхризен	+++		C, TI
7,12-Диметилбенз[a]антрацен	++++		C, TI
Бенз[b]флуорантен	++		C, TI
Бенз[j]флуорантен	++		C, TI
Бенз[a]пирен	+++		C, TI
Дибенз[a,h]антрацен	+++		C, TI
Индено[1,2,3-cd]пирен	+	TI
Бенз[ghi]перилен	0	CC
Пицен	+	TI