Твердые бытовые отходы. Удаление и переработка

 

Стальные и алюминиевые банки  переплавляются с целью получения  соответствующего металла. При этом выплавка алюминия из баночек для  прохладительных напитков требует  только 5% от энергии, необходимой для  изготовления того же количества алюминия из руды, и является одним из наиболее выгодных видов «ресайклинга». Бумажные отходы различного типа уже многие десятки лет применяют наряду с обычной целлюлозой для изготовления пульпы – сырья для бумаги. Из смешанных или низкокачественных бумажных отходов можно изготовлять туалетную или оберточную бумагу и картон. К сожалению, в России только в небольших масштабах присутствует технология производства высококачественной бумаги из высококачественных отходов (обрезков типографий, использованной бумаги для ксероксов и лазерных принтеров и т.д.). Бумажные отходы могут также использоваться в строительстве для производства теплоизоляционных материалов и в сельском хозяйстве – вместо соломы на фермах. Пластик - переработка пластика в целом – более дорогой и сложный процесс. Из некоторых видов пластика (например, PET – двух- и трехлитровые прозрачные бутылки для прохладительных напитков) можно получать высококачественный пластик тех же свойств, другие (например, ПВХ) после переработки могут быть использованы только как строительные материалы. В России переработка пластика не производится.[7]

 

Компостирование

 

Компостирование – это технология переработки отходов, основанная на их естественномбиоразложении.

 

Наиболее широко компостирование  применяется для переработки  отходов органического – прежде всего растительного – происхождения, таких как листья, ветки и скошенная  трава. Существуют технологии компостирования  пищевых отходов, а так же неразделенного потока ТБО.

 

В России компостирование с помощью  компостных ям часто применяется  населением в индивидуальных домах  или на садовых участках. В то же время процесс компостирования  может быть централизован и проводиться  на специальных площадках.

 

Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности.

 

Более простые и дешевые технологии требуют больше места и процесс компостирования занимает больше времени, как следует из приводимой классификации технологий компостирования.

 

Конечным продуктом компостирования  является компост, который может  найти различные применения в  городском и сельском хозяйстве.

 

Компостирование, применяемое в  России на т.н. механизированных мусороперерабатывающих заводах, например, в Санкт-Петербурге, представляет из себя процесс сбраживания в биореакторах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей.

 

Хотя характеристики конечного  продукта могут быть значительно  улучшены путем извлечения из отходов  металла, пластика и т.д., все же он представляет из себя достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение (на Западе такой «компост» применяют только для покрытия свалок). [2]

 

Различные технологии компостирования

 

Минимальная технология. Компостные кучи – 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в  год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости  от климата. Необходима относительно большая  санитарная зона.

 

Технология низкого уровня. Компостные кучи – 2 метра в высоту и 3-4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание  и формирование новой кучи – через 10-11 месяцев. Компостирование занимает 16-18 месяцев.

 

Технология среднего уровня. Кучи переворачиваются ежедневно. Компост  готов через 4-6 месяцев. Капитальные  и текущие затраты выше.

 

Технология высокого уровня. Требуется  специальная аэрация компостных куч. Компост готов уже через 2-10 недель.[2]

 

Мусоросжигание

 

Мусоросжигание – это наиболее сложный и «высокотехнологичный»  вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной  обработки ТБО (с получением т.н. топлива, извлеченного из отходов). При  разделении из ТБО стараются удалить  крупные объекты, металлы (как магнитные так и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комлексной программы утилизации.

 

Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить  некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для  птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно  использовать для получения электричества  или отопления.

 

Для так называемых установок массового  сжигания (производительностью от 100 до 3000 тонн в сутки) капитальные затраты  в США колеблются от 80 до 100 тыс. долларов на единицу мощности (тонна сжигаемых  отходов в день). В эту цену не входит цена устройств подготовки отходов. Эксплуатационные расходы  составляют около 20 долларов за тонну  ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в  виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в  среднем занимает 5-8 лет.

 

Экологические воздействия МСЗ  в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь – мелкодисперсной  пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксидами. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного  веса отходов и которая в силу своих физических и химических свойств  не может быть захоронена на обычных  свалках. Для безопасного захоронения  золы применяются специальные хранилища  с контролем и очисткой стоков.

 

В России мусоросжигательные заводы серийно не производятся. Говоря о  социально- экономических аспектах мусоросжигания, следует отметить, что обычно строительство и эксплуатации МСЗ не по карману городскому бюджету  и должно производиться в кредит либо частными компаниями. Во многих случаях  компания, владеющая МСЗ, стремится  подписать договор с городом, в котором будет предусмотрена  обязательная поставка определенного  количества и состава ТБО в  сутки. Такие условия делают фактически невозможным осуществление программ вторичной переработки или компостирования  или другие значительные изменения  в методах утилизации. Поэтому  строительство МСЗ требует очень  тщательной координации с другими  аспектами программы управления ТБО и к этому варианту надо обращаться только после того, как  другие программы уже спланированы. В России эксплуатируется два  типа мусороперерабатывающих заводов: одни производят компост из мусора (ленинградская схема), а другие его  сжигают (московская схема). Первые производят компост, который сильно загрязнен  тяжелыми металлами, а очистка от них - чрезвычайно дорогое удовольствие. Поэтому вопреки авторской идее — использовать этот компост на полях нельзя. Его надо депонировать. А это - новая проблема. В результате, компостирующие заводы либо остановлены  из-за отсутствия сбыта продукции, либо работают не на полную мощность. Что  касается мусоросжигательных заводов, то они небезопасны в экологическом  плане: имеют высокотоксичные газообразные выбросы и зольный остаток. А  качество пара столь низко, что использование  его для городских нужд - проблематично. Эти заводы комплектуются дорогим  импортным оборудованием. Его стоимость  составляет порядка 100—120 млн. долларов США плюс стоимость строительных и монтажных работ. Кроме того, стоимость сжигания одной тонны отходов чрезвычайно высока -50—70 долларов. Так что анализ показывает, что обе технологии имеют серьезные экологические и экономические изъяны. [8]

 

Брикетирование

 

Брикетирование ТБО - сравнительно новый метод в решении проблемы их удаления. Брикеты, широко применяющиеся  уже в течение многих лет в  промышленности и сельском хозяйстве, представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки. Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого  объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке. Преимущественно в промышленности и сельском хозяйстве брикетирование используют для прессования и  упаковки гомогенных материалов, например: хлопка, сена, бумажного сырья и  тряпья. При работе с такими материалами  технология довольно стандартна и проста, так как эти материалы однородны  по составу, размеру и форме. При  работе с ними осложнения возникают  редко. Потенциально возможнаясжигаемость их известна с достаточной точностью.

 

Существенным плюсом метода брикетирования является способ уменьшения количества мусора, подлежащего брикетированию, путем предварительной (до 50%) отсортировки твердых бытовых отходов. Отсортировываются  полезные фракции, вторичное сырье (бумага, картон, текстиль, стеклобой, металл черный и цветной). Тем самым в народное хозяйство поступают дополнительные ресурсы.

 

Основные затруднения возникают  в процессе брикетирования коммунальных отходов из-за того, что эти отходы не гомогенны, и их состав нельзя предугадать. Усредненные характеристики и свойства этих отходов могут быть неодинаковы  не только в различных районах  страны, но и в различных частях одного и того же города. Состав отходов меняется также в зависимости от сезона года.

 

Дополнительные осложнения в работу механизмов по прессованию ТБО вносят: высокая абразивность составляющих компонентов (песок, камень, стекло), а также высокая агрессивность среды, благодаря наличию органики, кислот, растворителей, лаков и т.п.

 

Захоронение

 

С традиционно применявшимися свалками обычно связано множество проблем  – они являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может сдувать с них  мусор и т.д. В 50-х годах впервые  начинают внедряться т. наз. «санитарные  полигоны», на которых отходы каждый день пересыпаются почвой.

 

Свалка или полигон по захоронению  отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой  началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые  захороняют на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. Никто не знает, за какое время они полностью разложатся. Когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили удивительную вещь: за 15 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, хот-доги) не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Современные полигоны оборудованы всеми типами систем, чтобы не допустить контакта отходов с окружающей средой. По иронии, именно вследствие этого, разложение отходов затруднено и они представляют из себя своеобразную «бомбу замедленного действия».

 

При недостатке кислорода органические отходы на свалке подвергаются анаэробному  брожению, что приводит к формированию смеси метана и угарного газа (т.н. «свалочного газа»). В недрах свалки также формируется весьма токсичная жидкость (“фильтрат”), попадание которой в водоемы или в подземные воды крайне нежелательно.

 

Требования к современным полигонам  включают требования к выбору площадки, конструкции, эксплуатации, мониторингу, выводу из эксплуатации и к предоставлению финансовых гарантий (страховка на случай бедствий и проч.).

 

При выборе площадки стараются избегать соседства аэропортов, площадки не располагают в поймах водоемов, поблизости от водно-болотных угодий, тектонических  разломов и сейсмически небезопасных зон.

 

Безопасная эксплуатация полигона подразумевает следующие меры:

 

• процедуры исключения опасных  отходов и ведение записи по всем принимаемым отходам и точным координатам их захоронения;

 

• обеспечение ежедневного покрытия сваливаемых отходов грунтом  или специальной пеной для  предотвращения разноса отходов;

 

• борьбу с переносчиками болезней (крысами и т.д.) обычно обеспечивается использованием ядохимикатов;

 

• откачку взрывоопасных газов  из недр свалки (затем метан может  быть использован для производства электричества – по всей Великобритании подобные установки производят 80 МВт), для этого в нее должны быть встроены специальные вертикальные перфорированные трубы;

 

• на полигон должен осуществляться только контролируемый доступ людей  и животных – периметр должен быть огорожен и охраняться;

 

• гидротехнические сооружения должны минимизировать попадание дождевых стоков и поверхностных вод на полигон, а все поверхностные  стоки с полигона должны направляться на очистку; жидкость, которая выделяется из отходов не должна попадать в подземные воды – для этого создаются специальные системы гидроизоляции;

 

• эта жидкость должна собираться системой дренажных труб и очищаться  перед попаданием в канализацию  или природные водоемы;

 

• регулярный мониторинг воздуха, грунтовых  и поверхностных вод в окрестностях полигонах.

 

Особое внимание уделяется выводу полигона из эксплуатации и последующей  рекультивации. Как правило, исходный проект полигона уже включает план мероприятий по рекультивации, длительному  мониторингу закрытого полигона и т.п. В США законы многих штатов требуют от компании, управляющей  полигоном, создания специального фонда  рекультивации. Такой фонд формируется  в течение всего времени работы полигона за счет отчислений от получаемого  дохода и должен обеспечить необходимые  средства независимо от смены собственника полигона, банкротства компании и  т.п.

 

Метод захоронения ТБО на полигонах

 

Наиболее распространенным сооружением  по обезвреживанию ТБО являются полигоны, называемые на западе санитарными свалками.Захоронение ТБО на полигонах и свалках остается преобладающим методом размещения ТБО . Оно не требует высоких финансовых затрат, но требует использования значительных земельных участков. Однако постепенное удаление от мусорозахоронительных полигонов городов приводит к появлению несанкционированных свалок. К тому использование данного метода крайне нежелательно для отходов опасных производств, радиоактивных и токсичных веществ.