Для научно-обоснованного выбора той или иной технологии отходов необходимо учитывать не только экономические факторы, но и экологические факторы, поскольку конечные продукты переработки и отходы производства не должны наносить вред окружающей среде (при этом ресурсно-ценные компоненты ТБО должны быть максимально использованы, табл. 3.2).
Наибольшее экологическое влияние на окружающую среду оказывает технология прямого сжигания и компостирования (ферментации) исходных ТБО. При применении технологии прямого сжигания исходных бытовых отхо-дов, без предварительной сортировки, с условием соблюдения общеевропейс-ких требований по выбросам загрязнений в атмосферу, годовое количество газообразных выбросов при сжигании 240 тыс. т/год ТБО составит около 900 млн. м3/год, при этом выбросы пыли не превысят 20 т/год, а общее количество тяжелых металлов – 4,5 т/год.
Выбросы тяжелых металлов как основных токсичных ингредиентов можно уменьшить за счет предварительной сортировки ТБО с извлечением черных и цветных металлов. по данным зарубежных исследований (фирма «ORFA» (Швейцария), «Спецкоммунтехника» (г. Москва, РФ)), предвари-тельная сортировка бытовых отходов на порядок снижает содержание тяжелых металлов в отходящих газах и является важнейшим первичным мероприятием по уменьшению токсичных выбросов.
В случае комбинации процессов «сортировка + сжигание» в термообра-
ботку ориентировочно будут поступать 200 тыс. т/год отходов, при этом в дымовых газах объемом 750 млн. м3 выбросы пыли не превысят 16 т, а выбросы тяжелых металлов – 500 кг.
Основной недостаток использования технологии прямого компостиро-вания исходных ТБО, без их предварительной сортировки и подготовки: большое количество (не менее 70 тыс. т/год) отходов, подлежащих складированию на полигоне, и весьма низкое качество готового продукта – компоста (компост имеет плохой товарный вид, сбывается с трудом и отличается, по данным многочисленных исследований, повышенным содержанием тяжелых металлов). Улучшение качества компоста связано с применением технологии сортировки ТБО перед компостированием (а также с совершенствованием технологии доочистки компоста от примесей).
Недостатки каждого метода переработки ТБО нивелируются, если промышленную технологию строить по принципу комбинации отдельных методов переработки ТБО. Объединяющим процессом при этом является сортировка (в том числе на основе селективного сбора), изменяющая качественный и количественный состав ТБО.
При использовании технологии комплексной переработки в термообработку поступают не исходные ТБО, а их обогащенная фракция, из которой в основном удалены металлы, причем масса обогащенной фракции в два раза меньше, чем исходных ТБО. Отсюда, резко снижается экологическое влияние дымовых газов: их объем уменьшается до 450 млн. м3/год, а годовые выбросы пыли не превысят 10 т и тяжелых металлов – 250 кг (фактически выбросы металлов будут значительно ниже).
Таким образом, по «экологичности» отходов промышленные технологии можно расположить в два параллельных ряда (качественная оценка): технологии с использованием термических методов и без использования термических методов.
Технологии, использующие термические методы, в порядке возрастания отрицательного экологического влияния легко располагаются в ряд:
· комплексная переработка;
· сортировка + сжигание;
· сжигание.
Соответственно технологии, не использующие термические методы, располагаются в ряд:
· сортировка + компостирование;
· компостирование;
Сложнее совместить эти два ряда. Так, технология прямого компости-рования предпочтительна с точки зрения отсутствия загрязнения атмосферы, но она связана с образованием большого количества отходов (30 %). В то же время при использовании комплексной переработки ТБО, количество вывозимых отходов составляет 3-8 %, но теоретически (хотя и маловероятно) существует разовая экологическая опасность от промышленных выбросов (долговременная экологическая опасность исключена). Поэтому, по воздействию на окружаю-щую среду обе технологии условно можно расположить в один ряд, тогда все технологии располагаются следующим образом:
1–2) комплексная переработка и компостирование;
3–4) сортировка + сжигание и сортировка + компостирование;
5) сжигание.
С точки зрения «экологичности» готовой продукции все технологии, за исключением технологии прямого компостирования исходных ТБО, практически равноценны, т.к. удовлетворяют требованиям действующих стандартов (как отмечено, по технологии прямого компостирования исходных ТБО получается компост весьма низкого качества).
Поскольку по «экологичности» готовой продукции остальные технологии условно можно считать равноценными, все технологии можно расположить в следующий ряд:
1–4) комплексная переработка;
сортировка + компостирование;
сортировка + сжигание;
сжигание.
5) компостирование.
для суммарной оценки технологии переработки ТБО были оценены по шестибалльной системе (1-е место – 6 баллов, 2-е место – 5 баллов и т. д.) в обоих приведенных рядах. В случае разделения мест сумма баллов за эти места распределялась поровну (например, в случае деления 1-го и 2-го мест обе технологии получают по 5,5 балла). Суммарная оценка в баллах технологий переработки тБО приведена на рисунке 3.2, из которого следует, что технологии располагаются практически в тот же ряд, что и по экономическим показателям.
рисунок 3.2 – Экологическая оценка методов переработки ТБО:
1 – комплексная переработка; 2 – сортировка + ферментация;
3 – сортировка + сжигание; 4 – ферментация; 5 – сжигание.
Таким образом, анализ показывает, что современным экономическим и экологическим требованиям в наибольшей степени соответствует технология комплексной переработки ТБО (комбинация процессов сортировки, термо- и биообработки).
4. Обоснование выбора оптимальных технологий для проектирования и строительства перерабатывающих центров по комплексной переработке ТБО.
Как показывает аналитическая и эколого-экономическая оценка, оптимальными для переработки всей массы образующихся ТБО (без разделения потоков жилого и нежилого сектора) являются комбинационные технические решения (комплексная переработка). для реализации планомерной научно- обоснованной технической, организационной и экономической политики создания заводов по комплексной переработке ТБО необходимо выбрать оптимальные комбинационные технические решения для проектирования и строительства каждого завода, исходя из уровня мировой техники, маркетинговых условий, стоимостных показателей, степени отработанности и готовности технологии к промышленному применению и возможности их адаптации к украинским условиям.
На выбор рациональной технологии переработки ТБО влияют следующие факторы:
· финансовые возможности заказчика;
· заданная производительность;
· морфологический состав ТБО;
· число компонентов, входящих в состав тБО, которые в данных технико-экономических условиях представляют практическую ценность и должны извлекаться в самостоятельный продукт (очевидно, это, в первую очередь, черный металлолом, оловосодержащий лом, лом алюминия), наличие потребителей этой продукции;
· требования, предъявляемые к продуктам переработки;
· число компонентов, которые являются опасными и должны быть удалены из ТБО либо по экологическим соображениям, либо исходя из требований процессов дальнейшей обработки (к опасным компонентам относятся в первую очередь отработанные люминесцентные лампы и сухие гальвано-элементы – батарейки);
· требования по соблюдению экологических и санитарно-гигиенических норм;
· размер промплощадки, выделяемой под застройку.
Поскольку проект нового завода должен учитывать все лучшие мировые достижения в области переработки отходов, на основе тщательного изучения мировой практики и разработок ведущих фирм необходимо выбрать последние поколения различных технологических процессов как составной части комбинированной технологии.
Таким образом, реализация в мегаполисе стратегии управления ТБО уже на первом этапе представляет решение важнейшей городской задачи: предприятие, связанное с санитарной очисткой города, доход с оборота вторсырья использует по прямому назначению – для решения задач санитарной очистки города. Задача заключается в организации централизованного сбора этих отходов в нежилом секторе города (25-40 % образующихся ТБО) и их доставке на сортирующий комплекс (в масштабе именно административных районов города количество образующихся подходящих отходов достаточно для загрузки одного современного сортировочного комплекса). Если же вопрос сортировки ТБО будет решаться стихийно, с возникновением многих мелких фирм, проблема ТБО в интересах города будет решаться плохо, создать современный комплекс цивилизованной, технологически безопасной сортировки невозможно, а коммерческая реализация вторичного сырья принесет прибыль частной фирме, не связанной с санитарной очисткой города.
4.1. Основы комплексного управления ТБО.
Основная задача комплексного решения практических вопросов управле-ния в городе потоком ТБО – организация рационального управления отходами, отвечающего современным эколого-экономическим и ресурсным требованиям.
Комплексное управление ТБО включает в себя технологические операции их сбора, удаления (транспортировки), переработки и захоронения, а также реализацию мероприятий по уменьшению количества отходов, направляемых на переработку и захоронение.
Стратегия управления ТБО базируется на решении следующих основных задач:
· минимизация количества отходов, направляемых на объекты санитарной очистки города (обезвреживания и захоронения);
· изыскание и применение экологически безопасных методов переработки отходов с наименьшими экономическими затратами;
· максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот и их материально-энергетическая утилизация как техногенного сырья;
· постепенный переход от полигонного захоронения ТБО к их промышленной переработке.
Объединяющим процессом в схеме комплексного управления ТБО является сепарация, изменяющая качественный и количественный состав ТБО.
Постепенный переход от полигонного захоронения к промышленной переработке является основной тенденцией решения проблемы ТБО в мировой практике. Вовлечение ТБО в промышленную переработку во многом снимает противоречие между городом, где образуется большое количество отходов, и пригородом, где отходы должны быть размещены.
В мировой практике стратегия уменьшения количества ТБО, направляемых на объекты санитарной очистки города, базируется на реализации программ ресурсосбережения. Эти программы предусматривают использование методов сортировки для выделения из части ТБО ценных компонентов до их складирования на полигоне или обезвреживания на спецзаводе. При этом может предусматриваться выделение из ТБО не только ценных, но и опасных компонентов (для улучшения характеристик отходов, направляемых на захоронение и обезвреживание).
По разным оценкам, выход селективно собранных отходов потребления составляет 25-35 % от общего количества образующихся ТБО (в отдельных европейских городах до 40-50 %). Как правило, продукты селективного сбора подвергаются доводке на специальных сортировочных установках (преимущественно методами ручной сортировки; для извлечения металлов иногда применяется механизированная сепарация).
Реализация программы ресурсосбережения – это первый этап в решении проблемы ТБО. Этот этап, реализация которого базируется на оптимизации управления качеством и количеством образующихся ТБО на основе их разделения на несколько несмешивающихся потоков, предусматривает два момента (рис. 4.1):
· организация раздельного сбора отходов жилого и нежилого сектора города и транспортировки несмешивающихся потоков отходов на разные объекты. Отходы нежилого сектора города (на их долю приходится 25-30 % от общего количества ТБО), в которых сосредоточено большое количество незагрязненных, легко извлекаемых ценных компонентов, подвергаются масштабной, технологически безопасной сортировке на специально создаваемых комплексах. Производительность одного комплекса – до 150 тыс. т/год, срок окупаемости 2-3 года;
· организация контейнерного сбора вторсырья у населения (все ценные компоненты в один контейнер), с доставкой на сортировочный комплекс.
Первый этап решения проблемы ТБО является самоокупаемым и характеризуется низкими удельными капиталовложениями – 30-40 долл./т ТБО. Реализация этапа позволит на 25-30 % сократить поток отходов, направляемых на захоронение и обезвреживание (т.е. выйти на уровень мировой практики).
На втором этапе (или на совмещенном первом и втором этапе) создается участок для термической переработки «хвостов» сортировки отходов нежилого фонда и вторсырья (с утилизацией энергии на основе применения обоснованных прогрессивных технологий). При вовлечении «хвостов» сортировки в термическую переработку (одна из прогрессивных технологий) удельные капитальные затраты составят – 100-200 долл./т ТБО (суммарно сортировка + термообработка). Реализация второго этапа в целом по городу позволит на 40 % уменьшить количество отходов направляемых на захоронение, что равноценно строительству традиционного мусоро- сжигательного завода (МСЗ) с удельными капзатратами не менее 600 долл./т ТБО (сжигание общей массы несортированных тБо г. Харькова 360-420 тыс. т/год).
На следующем этапе (см. рис. 4.1) в переработку вовлекаются отходы жилого сектора города. При недостатке средств этот этап разбивается на два подэтапа.
рисунок 4.1 – Принципиальная схема комплексного управления ТБО (поэтапное вовлечение отходов в переработку)
Вначале строится цех механизированной сортировки ТБО, обеспе-чивающий извлечение в самостоятельные продукты черных и цветных металлов, выделение горючей фракции и биоразлагаемой фракции (в принципе, из крупно-кусковой фракции ТБО жилого сектора города возможно частичное извлечение упаковочных отходов). Горючая фракция подвергается термической переработке с утилизацией энергии (аналогично «хвостам» сортировки отходов нежилого сектора). Биоразлагаемая фракция вначале подвергается захоронению (ее выход составляет 20-25 % от исходных ТБО жилого сектора), а затем также вовлекается в переработку с применением оптимальной технологии. Применяе-мое оборудование – преимущественно отечественное. Оптимальная производи-тельность завода для переработки отходов жилого сектора города с населением 1 млн. жителей – 250 тыс. т/год, удельные капвложения – 200-300 долл./т ТБО.
Весьма важно, что реализация принципов ресурсосбережения и утилизации отходов приводит к развитию рынка обращения с отходами, созданию основ рыночной экономики в системе санитарной очистки города. В частности, формированию конкурентных отношений способствует баланс интересов всех взаимодействующих сторон – муниципальных властей, домовладений, предприятий по удалению и переработке отходов, населения (коммунальные платежи сводятся к минимуму).
Не менее важно, что вовлечение отходов в масштабную сортировку и переработку создает новые условия, обеспечивающие частным фирмам, занятым в сфере санитарной очистки города, прибыльную деятельность и возможность развиваться.
Таким образом, при решении вопросов оптимизации системы управления муниципальными отходами на стадии их сбора и удаления в качестве критерия оптимальности следует принимать степень утилизации ТБО (количество отходов, выделенных для вторичного использования на основе их раздельного сбора в жилом и нежилом секторе города и сортировки отходов, обогащенных полезными компонентами) и затраты на сбор и транспортировку ТБО (экономические критерии).
Конечной операцией в общей схеме управления ТБО, эффективность которой во многом зависит от организации работы на предшествующих стадиях сбора и удаления муниципальных отходов, является промышленная переработка, решающая в совокупности вопросы обезвреживания, ликвидации и утилизации ТБО. Переход от полигонного захоронения ТБО к их промышленной переработке является долгосрочной стратегией кардинального решения проблемы ТБО.
Общие выводы.
1. Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава, содержат ценные ресурсно-сырьевые компоненты, являющиеся потенциальным энергетическим источником, дополняющим ископаемые регионов Украины.
2. для обеспечения эффективного управления муниципальными отходами мегаполиса необходима разработка научно-обоснованной концепции системы сбора, удаления, переработки и захоронения отходов. Концепция является обоснованием создания наиболее прогрессивной модели управления отходами и решает проблемы ТБО, ориентируясь на использование резервов повышения экономической эффективности отрасли коммунального хозяйства города.
3. Схемы управления ТБО на всех стадиях обращения с отходами должны представлять собой комбинацию технологических операций разделения отходов на отдельные фракции и компоненты с последующей их переработкой оптимальным методом.
4. Основной тенденцией в решении проблемы ТБО является оптимизация системы их сбора и вовлечения в промышленную переработку на основе применения интенсивных ресурсосберегающих малоотходных технологий с минимизацией негативного экологического влияния.
5. объединяющим процессом в схеме комплексной переработки ТБО является сортировка (в том числе на основе селективного сбора), изменяющая качественный и количественный состав ТБО. При этом повышается не только доля рецикла ряда компонентов ТБО, но и во многом решаются вопросы удаления опасных бытовых отходов и балластных компонентов, оптимальной подготовки тех или иных фракций компонентов ТБО к дальнейшей переработке.
6. Технология комплексной переработки ТБО является малоотходной и в перспективе станет безотходной, что резко повышает уровень и значимость промышленной переработки ТБО. Таким образом, комплекс-ное управление муниципальными отходами, базирующееся на использо-вании научно-обоснованного подхода к решению проблемы ТБО, рассматривает во взаимосвязи все технологические аспекты обращения с отходами (с позиций экологии, экономики и ресурсосбережения).
7. Исходя из реальной экономической ситуации в стране, целесообразно поэтапное решение проблемы ТБО. Для правильного выбора технической и экономической политики в системе управления муниципальными отходами необходимо объективно изучить состояние проблемы отходов на данный период с учетом экологической ситуации региона и недостатков существующей системы управления ТБО. Необходимо оценить научно-практическую обоснованность проблем отходообраще-ния концептуально с определением основных направлений развития системы управления муниципальными отходами городов Украины (особенно крупных), сконцентрированных по основным принципам:
I. Программное обеспечение.
II. Временные параметры решения задач.
III. Организационно-управленческий механизм.
IV. Основные мероприятия и объекты по санитарной очистке города и переработке муниципальных отходов.
Таким образом, поэтапный, технически и научно-обоснованный переход от полигонного захоронения к промышленной переработке ТБО путем разработки пилотных проектов и создания мусороперерабатывающих центров (МПЦ) – основная тенденция решения проблемы комплексной утилизации муниципальных отходов на региональном уровне.
Литература
1. В.С. Міщенко, Г.П. Виговська. Організаційно-економічний механізм поводження з відходами в Україні та шляхи його вдосконалення. Монографія. – Київ: Наукова думка, 2009. – 295 с.
2. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. // Обзорная информация. – Москва: ВИНИТИ, выпуск № 6, 2001. – 120 с.
3. А.В. Гриценко, Н.П. Горох, И.В. Коринько и др. Технологические основы промышленной переработки отходов мегаполиса: Учебное пособие. – Харьков: ХНАДУ, 2005. – 340 с.
4. Концепция комплексного улучшения санитарно-эпидемиологического состояния г. Харькова по направлениям работы КП КХ «Харьковкоммун-очиствод». – Харьков: КП КХ «ХКОВ», 1999. – 80 с.
5. В.Н. Бабаев, Н.П. Горох, И.В. Коринько и др. Полимерные отходы в коммунальном хозяйстве города. Учебное пособие. – Харьков: ХНАГХ, 2004. – 376 с.
6. зеленый мир (Общероссийская некоммерческая научно-публицистическая и информационно методическая газета).– Москва: № 19, 2000. – 40 с.
7. Л.Я. Шубов, М.Е. Ставровский, Д.В. Шехирев. Технологии отходов (Технологические процессы в сервисе). Учебник. – ГОУВПО «МГУС». – М., 2006. – 410 с.