Глава 2.2. Способы утилизации

В настоящее время известны следующие способы утилизации ТБО:

1) складирование отходов на полигонах;

2) биотермическое компостирование;

3) мусоросжигание.

Цель всех этих способов едина - обезвредить твердые бытовые отходы, максимально утилизировать продукты обезвреживания, ликвидировать существующие и не допускать образование новых свалок бытовых отходов, не допускать, чтобы вторичные продукты обезвреживания отходов наносили какой-либо вред окружающей среде.

Рассмотрим известные способы утилизации ТБО.

1)Складирование отходов на полигонах.

Складирование предполагает следующие основные условия:

- наличие участка с основанием на водоупорных грунтах;

- расположение уровня грунтовых вод ниже трех метров от поверхности земли (участки с выходами ключей исключаются);

- обеспечение грунтом или инертными отходами для изоляции бытовых отходов (путем их перемешивания)

- наличие механизированных устройств для выполнения работ на полигоне.

Однако перечисленные условия, как правило, отсутствуют, поэтому полигон превращается в обычную городскую свалку бытового мусора, которая не является по указанным выше условиям способом обезвреживания отходов. Кроме того, полигон имеет такую отрицательную сторону: в городах с миллионным населением, например в Омске, на свалки в течение года поступает более 400 тыс. т ТБО. Если принять среднюю высоту складирования мусора в 10 м, то ежегодная потребная территория под свалки составит порядка 20 га. [8].

За рубежом свалкам и полигонам не придают серьезного значения, так как рассматривают их как временные мероприятия до строительства промпредприятия по их переработке. Так, например, в Японии свалки и полигоны ликвидированы. Весь бытовой мусор обезвреживается и утилизируется на специализированных предприятиях. В России твердый бытовой мусор преимущественно складируется на загородных свалках.

Плюсы и минусы технологии:

+ не требует постоянных и крупных капиталовложений;

+ места складирования отходов могут не обновляться десятилетиями;

+позволяют единовременно избавиться от большого количества ТБО или промышленных отходов;

+ результаты разрушительного влияния свалок на природу не видны сразу;

- затраты на борьбу с последствиями губительного влияния свалок на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО;

- под всё разрастающиеся свалки, уходят новые огромные территории. Количество свалок непрерывно увеличивается;

- разлагающиеся на свалках ТБО проникают в почву, тем самым, заражая её. Ядовитые испарения загрязняют воздух. Попадающие в водоемы остатки ТБО губительно сказываются на состоянии воды, вредят флоре и фауне этих водоемов. Все эти последствия негативно влияют на здоровье человека, нарушают обменные процессы в природе;

- последствия разрушительного влияния свалок на природу могут оказаться необратимыми в будущем.

2) Биотермическое компостирование.

Конечным продуктом биотермической мусоропереработки является компост (органическое удобрение). Компостированию подлежит 67% общей массы бытовых отходов. Некомпостируемая часть (33%) должна вывозиться на свалку или для нее должен применяться один из других способов обезвреживания (что в целом делает компостирование весьма дорогим мероприятием).

Процесс компостирования происходит, как правило, в биотермическом барабане, при котором в качестве энергетического материала используются аэробные микроорганизмы, способствующие окислению и разложению органической массы бытовых отходов.

В зависимости от состава отходов в результате технологического процесса выделяются следующие вредные вещества: пыль органического и минерального происхождения, окись углерода, толуол, ксилол, бензол, ацетон и др. Кроме того, исследования Института минералогии, геохимии и кристаллографии редких элементов (ИМГРЭ) показали, что компост, приготовленный из бытового мусора, значительно превосходит почвы по содержанию таких токсичных элементов, как сурьма, ртуть, кадмий, висмут, медь, свинец, серебро, олово, вольфрам, молибден, хром. Применение такого компоста приводит к существенному накоплению этих элементов в почве и сельхозпродуктах.

Институт питания Академии медицинских наук выполнил многочисленные анализы проб растительной продукции на содержание тяжелых металлов, выращенной на полях трех подмосковных совхозов: «Сергиевский» (Коломенский район), имени Моссовета (Люберецкий), «Серп и Молот» (Балашихинский). Результаты анализов привели к следующему заключению института питания: «По результатам испытания можно констатировать следующие превышения нормативных уровней ПДК: содержание кадмия в моркови совхоза им. Моссовета и совхоза «Серп и Молот» превышает ПДК в 3 – 6 раз, а в свекле, выращенной в этих совхозах – в 10 - 14 раз. В тех же образцах свеклы в 2 – 3 раза превышена предельно допустимая концентрация цинка.

Реакция санэпидемстанции на указанные результаты исследования была однозначной: такие продукты в пищу употреблять нельзя. По этой и другим причинам, московский мусороперерабатывающий завод был закрыт и перепрофилирован.

Мусороперерабатывающий завод не решает основную экологическую проблему - защиту окружающей среды от загрязнений, содержащихся в мусоре. Практически мусор со всеми содержащимися в нем примесями тяжелых металлов, радиоактивных веществ и других возможных вредных веществ, превращается в форму, удобную для внесения на поля в качестве удобрения или в теплицы в качестве биотоплив.

Вредные примеси переходят в состав растительной пищи со всеми вытекающими последствиями, попадают в грунтовые воды и с в питьевую воду.

И все же необходимо сказать о том, что биотермическое компостирование могло бы найти применение для сельской местности, где имеется значительное количество сельскохозяйственных отходов, не содержащих тяжелые металлы и другие вредные компоненты, а продукцию такого компостирования можно использовать для выращивания цветов. Использовать городские ТБО для компостирования и внесения в почву такого удобрения для производства растительной пищевой продукции противопоказано.

Плюсы и минусы технологии:

+ позволяет забыть о проблеме утилизации отходов. Сознается видимость – если закопать ТБО, то они исчезнут;

+ не требуются новые огромные территории;

+ не требует постоянных капиталовложений;

- находящиеся в почве отходы отравляют её, представляют огромную опасность для человека и животных;

- подземные свалки не заметны, на первый взгляд, но над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Более того, с поверхности почв над свалками часто испаряются едкие токсичные вещества;

- затраты на борьбу с последствиями губительного влияния захоронений отходов, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.

3) Мусоросжигание.

Цель мусоросжигания - полностью обезвредить твердые бытовые отходы, следовательно, ликвидировать имеющиеся городские свалки и не допустить образование новых. Поэтому предприятия, на которых производится такое обезвреживание (такие предприятия называются заводами по термической переработке ТБО) являются природоохранными.

Сжигание бытового мусора производится в топочных устройствах специальных котлоагрегатах, конструкция которых учитывает специфичные свойства мусора - высокую влажность (до 60%), широкое разнообразие компонентов, включая черные, цветные и тяжелые металлы, строительный материал, битое стекло, пластмассу, вязкие и гниющие вещества и др. В случае необходимости указанные топочные устройства допускают совместное сжигание ТБО и твердых горючих остатков сточных вод после очистки сооружений или твердых горючих нетоксичных промышленных отходов.

Учитывая переменное качество бытовых отходов по сезонам, из-за чего теплота сгорания колеблется от 800 до 1700 ккал/кг, для стабилизации процесса и создания необходимых температурных условий, при которых содержание вредных веществ в отходящих дымовых газах минимально, совместно с бытовыми отходами в одном и том же топочном устройстве сжигают природный газ или мазут. Годовой расход дополнительного (ископаемого) топлива составляет 4-6% от годового количества сжигаемого бытового мусора.

Образуемое от сжигания отходов тепло расходуется частично на собственные нужды завода, а остальное - на внешнее потребление, при необходимости, либо в виде пара с давлением до 1,4 МПа, либо в виде горячей воды с температурой до 150˚С или на выработку электроэнергии в паротурбинной установке, потребляемой на собственные нужды завода. При необходимости возможна выработка электроэнергии не только для собственных нужд, но и для внешних потребителей при соответствующем расходе дополнительного (ископаемого) топлива. Однако даже в этом случае себестоимость выработанной электроэнергии будет ниже себестоимости электроэнергии, вырабатываемой на городских электростанциях при сжигании только ископаемого топлива.

Остающиеся после сжигания бытовых отходов шлаки, зола используются для изготовления по специально разработанному технологическому процессу облицовочной стеклоплитки и гранулированного шлака, идущего затем для приготовления керамзита или для других строительных нужд.

Металлы, находящиеся в составе шлака и золы в количестве 25 кг на одну тонну ТБО и остающиеся на дне шлаковой ванны, выпускаются в жидком состоянии в специальные формы для образования слитков, которые сдаются по определенной цене предприятиям Вторчермета.

Сжигание бытовых отходов происходит при температурных условиях (≥850˚С), необходимых для минимального образования вредных веществ, концентрация которых в приземном слое значительно меньше предельно допустимых концентраций.

Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, НИИОГАЗ, Энергоэкология, Укркоммунмонтажналадка, Институт газа АН Российской Федерации своими исследованиями многочисленных проб отходящих газов на действующих мусоросжигательных заводах определили, что фактические максимальные концентрации вредных веществ (летучая зола, окислы азота, серы и углерода, хлористый и фтористый водород) в приземном слое воздуха в десятки раз меньше ПДК. Так, поскольку процесс сжигания отходов проводится при сравнительно низкой температуре (850-1000˚С) образование окислов азота происходит в значительно меньших количествах, чем на ТЭЦ или в котельных при сжигании только ископаемого топлива, которое сгорает при температуре 1350 - 1550˚С. Низкое содержание серы в ТБО (0,2 – 0,3%) ведет к образованию незначительного количества [3].

Несколько подробнее нужно сказать об особо опасных веществах, таких как диоксин и фуран, которые могут выделяться при сжигании бытовых отходов.

Эти вещества действительно могут образовываться при неполном сгорании топлива, в составе которого содержатся хлор, фтор и органические компоненты. Так, например, доказано присутствие диоксина в сигаретном дыме и пепле.

Установлено, что если после сжигания бытовых отходов дымовые газы будут находиться в течение более двух секунд под воздействием температуры не ниже 850˚С, то диоксины и фураны практически не образуются, так как сложные хлор-, фторсодержащие и углеводородные соединения, служащие их основой, разлагаются на нейтральные вещества [7].

Несколько слов о тяжелых металлах, находящихся в составе бытового мусора. Исследованиями установлено, что из 25 кг металла на тонну твердых бытовых отходов 11,26 кг - тяжелые металлы (мышьяк, свинец, кадмий, хром, медь, марганец, никель, ртуть, цинк, олово и др.), которые являются вредными для человека. В результате сжигания бытовых отходов они в парообразном состоянии переходят в состав дымовых газов, где конденсируются на поверхностях зольных частиц и пыли. После очистки дымовых газов в электрофильтре или рукавном фильтре в них остается не более 2,5 г (в расчете на одну тонну бытовых отходов). Следовательно, в атмосферу будет выброшено только 0,022% от первоначального количества тяжелых металлов [4].

Таким образом, при мусоросжигании, в котором твердые бытовые отходы не только полностью обезвреживаются, но и являются возобновляемым и неисчерпаемым топливом, получаемые тепло, электроэнергия, металлы, облицовочная плитка, гранулированный шлак являются продуктами утилизации твердых бытовых отходов.

Следовательно, процесс мусоросжигания как способ обезвреживания бытового мусора безотходный и он своими вторичными продуктами не загрязняет окружающую среду, так как выбросы вредных веществ, образуемые при мусоросжигании, ничтожно малы и не причиняют никакого вреда живой природе.

Плюсы и минусы технологии:

+ позволяет единовременно избавиться от большого количества мусора;

+ удобно в больших городах и на крупных предприятиях, так как позволяет избавляться от отходов по мере их поступления;

+после сжигания отходов остаются вещества, которые, в последствии, могут использоваться повторно;

- ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу, способствуют образованию озоновых дыр;

- _ из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу над городами и предприятиями образуются плотные дымовые завесы.

В последнее время ряд экологов выступает против строительства мусоросжигательных заводов, не вникая в суть известных технических решений по подавлению вредных выбросов при сжигании ТБО, таких как диоксины и фураны.

Для городов с населением 500 тыс. человек и более представляется необходимым разработать местные городские программы по утилизации ТБО (в частности, более доступное мусоросжигание) с привлечением проектных и научно-исследовательских организаций. И прежде всего в решении этой важной проблемы инициатором должен выступать муниципалитет.