فناوری های تبدیل حرارتی، زیستی و شیمیایی پسماند

فناوری های تبدیل حرارتی، زیستی و شیمیایی پسماند

فرمت: PDF   تعداد صفحات: 132

فهرست:

• اصول پردازش حرارتی
• سیستم های احتراق
• سیستم های تجزیه حرارتی بی هوا
• سیستم های گازی نمودن
• سیستم های کنترل محیط
• سیستم های بازیابی انرژی
• مسائل و موضوعات مورد بحث
• اصول زیست شناختی
• کمپوست سازی هوازی
• هضم بی هوازی با جامدات پایین
• هضم بی هوازی با جامدات بالا
• توسعه فرایندها و فناوری های هضم بی هوازی برای تصفیه بخش آلی پسماند شهری
• سایر فرایندهای تغییر و تبدیل زیستی
• فرآیندهای تغییر و تبدیل شیمیایی
• تولید انرژی از محصولات تبدیل یافته زیستی
• مسائل و موضوعات مورد بحث
• منابع

پردازش حرارتی پسماند، به منظور برای کاهش حجم و بازیابی انرژی یکی از عناصر مهم در بسیاری از سیستم های مدیریت جامع پسماند می باشد. هدف از این بخش ارائه مقدماتی در مورد چگونگی انجام پردازش حرارتی از دیدگاه یک مهندس محیط زیست و مدیر سیستم دفع پسماند است. آگاهی از چگونگی عملکرد پردازش حرارتی در یک سیستم مدیریت جامع پسماند در انتخاب تجهیزات و وضع استانداردهای اجرایی ضروری است. بنابراین تمرکز این بخش معطوف به پایه های تحلیل سیستم است و در مورد جزئیات طراحی تأکید نمی شود.

از فرآیندهای زیستی و شیمیایی است برای تبدیل بخش آلی پسماند شهری به محصولات تبدیل یافته گازی، مایع و جامد مورد استفاده قرار گیرند.

اصول پردازش حرارتی

پردازش حرارتی پسماند عبارت از تبدیل پسماند به محصولات تبدیلی گاز، مایع و جامد، به همراه آزاد شدن همزمان با متعاقب انرژی گرمایی است. سیستم های پردازش حرارتی را می توان بر اساس نیاز به هوا دسته بندی کرد. احتراق با مقدار دقیق اکسیژن (یا هوا) مورد نیاز جهت تکمیل احتراق با عنوان احتراق موازنه شده شناخته می شود. احتراق با اکسیژن بیش از نیاز موازنه ای را احتراق با هوای اضافی می نامند. گازی نمودن نیز، احتراق نسبی پسماند تحت شرایط کمتر از موازنه (تحت استوکیومتری) جهت تولید گاز قابل احتراق حاوی منواکسید کربن، هیدروژن و هیدروکربن های گازی است. تجزیه حرارتی بی هوا، پردازش حرارتی پسماند در غیاب اکسیژن می باشد. گازی نمودن و تجزیه حرارتی بی هوا با جزئیات کامل مفصل در بخش های بعدی بحث می شوند.

اگر فرض شود که هوای خشک حاوی ۲۳/۱۵ درصد وزنی اکسیژن باشد، بنابراین مقدار هوای مورد نیاز جهت اکسیداسیون ۱ پوند کربن برابر با ۱۱/۵۲ پوند خواهد بود. مقادیر متناظر برای هیدروژن و گوگرد به ترتیب ۳۴/۵۶ و ۴۳/۱ پوند می باشند. باید توجه داشت که مقدار هیدروژن در ابتدا با کسر کردن یک هشتم درصد اکسیژن از کل درصد هیدروژن اولیه موجود، تطبیق داده می شود (این کسر کردن برای به حساب آوردن اکسیژن ترکیب شده با هیدروژن، به شکل آب در پسماند می باشد).

احتراق با هوای اضافی

به دلیل ماهیت ناهمگون پسماند، احتراق پسماند با مقدار موازنه شده هوا عملا غیر ممکن است. در سیستم های احتراق در حال کار، باید هوای اضافی جهت بهبود اختلاط و تلاطم و اطمینان از اینکه هوا می تواند به تمام قسمت های پسماند برسد، مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد هوای اضافی برای احتراق بر دما و ترکیب محصولات احتراق (که غالبا گازهای خروجی یا دودکش نامیده می شوند) اثر می گذارد. با افزایش درصد هوای اضافی، مقدار اکسیژن گازهای دودکش افزایش یافته و دمای احتراق کاهش می یابد. بنابراین هوای احتراق را میتوان برای کنترل دمای احتراق بکار گرفت. دمای گازهای دودکش از نقطه نظر کنترل بو حائز اهمیت است. انتشار ترکیبات بودار زمانی می تواند رخ دهد که دمای احتراق کمتر از حدود ۱۴۵۰°F باشد. همچنین مشاهده شده است که دمای احتراق بالاتر از ۱۸۰۰°F انتشار دی اکسین ها، فوران ها، ترکیبات آلی فرار (VOCs) و سایر ترکیبات خطرناک در گاز دودکش را به حداقل می رساند. محاسبات مورد نیاز جهت ارزیابی اثرات احتراق با هوای اضافی در مثال ۱ شرح داده می شود.

مثال ۱ تعیین اثرات هوای اضافی بر دما و ترکیب گازهای دودکش

ترکیب و دمای گاز دودکش برای پسماند موجود در جدول ۷ و مثال ۳ را تعیین کنید. اثرات احتراق با هوای اضافی بر دمای گاز دودکش را نشان دهید. فرض کنید شرایط زیر قابل کاربرد است:

1. تمام کربن اولیه موجود، به CO₂ تبدیل می شود.
2. مقدار انرژی پسماند شهری همانطور که در مثال ۴ تعیین شد، برابر با Btu/lb ۵۰۶۵ است.

سیستم های احتراق

احتراق را می توان به صورت پردازش حرارتی پسماند توسط اکسیداسیون شیمیایی با مقادیر موازنه شده یا هوای اضافی تعریف کرد. محصولات نهایی شامل گازهای داغ احتراق و عمدتا متشکل از نیتروژن، دی اکسید کربن و بخار آب (گاز دودکش) و باقیمانده های غیر قابل احتراق (خاکستر) می باشند. انرژی را می توان بوسیله مبدل های حرارتی از گازهای داغ احتراق بازیابی کرد.

انواع سیستم های احتراق

سیستم های احتراق پسماند را می توان با دو نوع سوخت پسماند شامل، پسماند مخلوط مخلوط سوز) و سوخت مشتق از دور ریز پردازش شده (RDF سوز) طراحی کرد. سیستم های احتراق مخلوط سوز متداول تر می باشند. در سال ۱۹۸۷، ۶۸ درصد ظرفیت بهره برداری احتراق در ایالات متحده از نوع واحدهای مخلوط سوز و ۲۳ درصد واحدهای RDF سوز بود [۵۲]. ۹ درصد باقیمانده از نوع واحدهای سیستم های احتراق مخلوط سوز پیش ساخته بودند که در بخش های بعدی تشریح می شوند.

سیستم های احتراق مخلوط سوز

در یک سیستم احتراق مخلوط سوز، قبل از قرار گیری پسماند در قیف تغذیه کننده سیستم، پردازش ناچیزی روی پسماند صورت می گیرد (شکل ۲ را ببینید). بهره بردار جرثقیل، هنگام تغذیه و بارگیری قیف تغذیه، می تواند بصورت دستی مواد کاملا نامناسب را برگشت دهد. با این وجود باید فرض شود که تمام مواد موجود در جریان پسماند از قبیل مواد حجیم و بزرگ غیر قابل احتراق (به عنوان نمونه یخچال ها) و حتی پسماند خطرناک می توانند بصورت آگاهانه یا غیر آگاهانه وارد سیستم شوند.

به همین دلیل، سیستم باید برای جابجایی این نوع پسماندها بدون رساندن خسارت به تجهیزات یا صدمه به نیروی بهره بردار، طراحی شود. میزان انرژی پسماند مخلوط بطور قابل ملاحظه ای بسته به شرایط آب و هوایی، فصل سال و منبع پسماند می تواند متغیر باشد، علیرغم معایب بالقوه، احتراق پسماند مخلوط، فناوری انتخابی اغلب سیستم های موجود و طراحی شده می باشد.

ادامه مطلب را با دانلود پاورپوینت مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مخاطرات ناشی از کار با پسماندها

⇐ قوانین و مقررات مرتبط با مواد زائد و پسماندها

⇐ مدیریت یکپارچه پسماند