ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
PROBLEMS OF FACTORY AND DOMESTIC WASTE UTILIZATION
Статья поступила в редакцию 10.09.12. Ред. рег. № 1408 The article has entered in publishing office 10.09.12. Ed. reg. No. 1408
УДК 620.95
К ОЦЕНКЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ РЕГИОНОВ РОССИИ
Т.И. Андреенко, С.В. Киселева, Ю.Ю. Рафикова, В.П. Шакун
Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, д. 1 Тел.: (495) 939-42-57, е-mail: rsemsu@mail.ru, k_sophia_v@mail.ru
Заключение совета рецензентов: 30.09.12 Заключение совета экспертов: 02.10.12 Принято к публикации: 05.10.12
По предложенной ранее методике проведены расчеты биоэнергетических ресурсов (потенциалов) твердых бытовых отходов и осадков сточных вод для всех регионов России на основе результатов переписи населения 2010 года и с учетом современного административно-территориального деления страны. Проведена оценка биоэнергетического потенциала городов России с численностью населения 100 тысяч человек и более. Полученные данные распределения биоэнергетических ресурсов по территории России представлены в виде таблиц и карт.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, биоэнергетический потенциал, распределение биоэнергетического потенциала, твердые бытовые отходы, осадки сточных вод.
TO THE ASSESSMENT OF THE RUSSIA'S REGIONS ORGANIC WASTE ENERGY POTENTIAL
T.I. Andreenko, S.V. Kiseleva, Yu.Yu. Rafikova, V.P. Shakun
Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography 1 Leninskie Gori, Moscow, 119991, Russia Tel.: (495) 939-42-57, e-mail: rsemsu@mail.ru, k_sophia_v@mail.ru
Referred: 30.09.12 Expertise: 02.10.12 Accepted: 05.10.12
Specific calculations of bio-energetic resources or potentials for solid wastes and sewage waters are made based on the suggested formula's and considering the population census from 2010 and the present-day administrative division of the country. The estimations of bio-technological potential of cities in Russia with the population exceeding 100 thousand people are also presented in the article.
The data concerning the distribution of bio-energetic resources over the territory of the country is presented in the article as tables and maps.
Keywords: renewable sources of energy, bio-energetic potential, distribution of bio-energetic potential, municipal solid waste, sewage sludge.
Татьяна Ивановна Андреенко
Сведения об авторе: старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ, канд. биол. наук.
Образование: физический факультет МГУ (1971 г.), аспирантура биологического факультета МГУ (1974 г.).
Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, оценка ресурсов ВИЭ, стандартизация в области ВИЭ.
Публикации: более 60, соавтор 4 государственных стандартов по ВИЭ.
Софья Валентиновна Киселева
Сведения об авторе: ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ, канд. физ.-мат. наук. Образование: физический факультет МГУ (1987 г.), аспирантура (1990 г.).
Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, оценка ресурсов ВИЭ, лабораторное моделирование динамических процессов в океане.
Публикации: более 60, в том числе патенты на изобретения.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (114) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
Юлия Юрьевна Рафикова
Сведения об авторе: младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии, аспирант кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ.
Образование: геологический факультет МГУ (2004 г.), программа дополнительного образования «Экология и рациональное природопользование» на географическом факультете МГУ (2009 г.).
Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, картографирование ресурсов ВИЭ, геоинформационные системы по возобновляемой энергетике.
Публикации: около 20.
Владимир Петрович Шакун
Сведения об авторе: инженер научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ.
Образование: бакалавр физ.-мат. наук, математический факультет МПГУ (2009 г.).
Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, оценка ресурсов ВИЭ, геоинформационные системы.
Публикации: 2.
Введение
Производство и использование энергии, полученной из возобновляемых источников, становится все более заметным сегментом мировой энергетики. Одним из таких источников является биомасса (биомасса - все виды веществ растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности организмов и органические отходы, образующиеся в процессах производства, потребления продукции и на этапах технологического цикла отходов [1]). Растительное топливо используется человечеством с древнейших времен, и до сих пор его прямое сжигание остается источником энергии в большей части мира. Однако в последние десятилетия разработаны технологии, позволяющие более эффективно преобразовывать энергию биомассы в тепло и перерабатывать ее в твердые, жидкие и газообразные виды топлива, значительно превосходящие исходное сырье по своим теплотворным свойствам и удобству использования для получения энергии [2, 3]. Важно, что эти технологии биоэнергетики позволяют использовать в качестве источника энергии не только древесину и растительные отходы, но и органическую составляющую отходов различных производств, городских отходов и стоков. Такие отходы образуются практически во всех регионах страны, что потенциально открывает возможности производства энергии и топлива из биомассы. В связи с этим встает вопрос о географии накопления (образования) отходов и оценке их регионального потенциала как перспективного возобновляемого источника энергии.
Следует подчеркнуть, что использование городских отходов и стоков решает одну из основных экологических проблем современных городов - сокращение загрязнения окружающей среды. Охране населения от вредного воздействия отходов уделяется большое внимание и в нашей стране, и за рубежом. Значительно меньшее место в отечественной научно-технической литературе и практике занимают про-
блемы использования этих отходов. Современные тенденции обращения с отходами в развитых странах направлены на повышение эффективности использования как энергетического, так и материального потенциала твердых бытовых отходов (ТБО) и осадка сточных вод (ОСВ).
Возможность использования отходов ТБО и ОСВ в качестве источника энергии определяется высоким содержанием в них органических веществ - до 80% в ТБО и до 70% в первичном необработанном осадке СВ.
Наиболее совершенные и широко применяемые современные технологии переработки органического вещества отходов с целью получения энергии - термическое (высокотемпературное) воздействие и метановое сбраживание - позволяют получить тепло и различные энергоносители, энергия которых может быть преобразована в электрическую. Органическое вещество отходов может быть использовано для получения энергии и через более сложные технологические цепочки, в которых это вещество выступает как источник биогенных элементов для выращивания растений и водорослей, которые в свою очередь служат в дальнейшем сырьем для получения биотоплива: биоэтанола, биогаза, а также непосредственно тепла и электроэнергии [3, 4].
Тенденции переработки ТБО
Эффективность термической переработки отходов (сжигания, пиролиза и газификации) и тем более процессов биологического преобразования энергии отходов (метанового сбраживания) сильно зависит от свойств отходов, что заставляет проводить их предварительную подготовку.
Для ТБО эта подготовка заключается в упрощенной или глубокой сепарации отходов. Ее цель - удаление высокотоксичных продуктов (ртуть, кадмий, хлор, цинк и др.) и максимальное извлечение полезных компонентов, что повышает экономическую эффективность всего комплекса дальнейшей перера-
ботки отходов. На современных предприятиях по переработке ТБО не ограничиваются измельчением отходов и магнитным извлечением металлолома; широко применяются сепараторы цветного металла, использующие явление вихревых токов Фуко в проводнике; оптические сепараторы, позволяющие отделить пластиковые бутылки и картонные упаковки; функционируют сложные системы пневмо- и гидросепарации [5]. В результате этих операций из отходов извлекается целый ряд ценных компонентов и при этом происходит обогащение органической части отходов. Теплота сгорания топлива, полученного из отходов, увеличивается, приближаясь к теплоте сгорания угля, и изменяется в пределах 9300-11600 кДж/кг, содержание влаги и золы снижается [6]. Среднее расчетное значение теплотворной способности сухой органической составляющей ТБО для среднестатистических российских ТБО оценивается в 4440 ккал/кг (18600 кДж/кг) [7]. Заметим здесь, что важной характеристикой отходов как топлива является низкое содержание серы (0,26%) и азота (образование его оксидов при обычном сжигании отходов также не вызывает опасений) [6].
Условия сбыта полученных полезных фракций отходов (их закупочная стоимость) определяют различные варианты использования этих продуктов. Так, на некоторых итальянских предприятиях происходит отделение органической части ТБО, пригодной для производства кормового продукта для животных. Органическое вещество отходов с низкой кормовой ценностью отправляется на компостирование или для приготовления белково-органического удобрения в виде сухих гранул, которые используются и в качестве топлива. Вообще, технологии, в которых ТБО очищают от балласта, подсушивают и превращают в топливные гранулы, получили значительное распространение. Так, с учетом трудностей сбыта бумажной массы иногда перерабатывающие фирмы предпочитают использовать бумажные волокнистые фракции сепарации ТБО именно для производства гранулированного топлива, а не бумаги [5]. Следует заметить, что этот метод применим только там, где есть такие потребители этого топлива, которые обеспечат его сжи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.