Верификация экономической эффективности комплексной переработки отходов.

Построение технологической схемы любого производственного процесса определяется составом и свойствами исходного сырья, а также задачами произ-водства. Поскольку ТБО представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава, не существует, как показывает анализ, какого-либо одного универсального метода их переработки, удовлетворяющего современным требованиям экологии, экономики, ресурсосбережения и рынка. Этим требованиям, тенденциям развития мировой практики, рекомендациям международных экологических конгрессов в наибольшей степени отвечает проектирование и строительство комбинированных мусороперерабатывающих заводов, обеспечивающих использование отходов как источника энергии и как вторичного сырья. Построение промышленной технологии по принципу комбинации различных методов переработки ТБО нивелирует недостатки каждого метода, взятого в отдельности. Именно комплексная переработка ТБО, как системная комбинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов, обеспечивает в совокупности малую отходность производства, его максимальную экологичность и экономичность.

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 повторного использования 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.

Преимущества комплексной переработки ТБО выявляет укрупненная эколого-экономическая оценка наиболее распространенных промышленных технологий переработки ТБО – слоевого сжигания, ферментации, сортировки и их комбинаций. Выполненные расчеты дают объективную качественную сравнительную оценку различных технологий, их корректно использовать только в рамках поставленной задачи – для сопоставления различных способов переработки ТБО.

В качестве исходных данных для анализа технологий переработки ТБО принята условная производительность – 240 тыс. т. ТБО в год (завод обслуживает около 0,6 – 1,0 млн. жителей – среднестатистическая численность региональных центров Украины).

Некоторые экономические показатели различных технологий переработки ТБО (по данным европейских фирм, дополненным расчетными данными по комплексной переработке ТБО и расчетными данными по реализации готовой продукции) приведены в табл. 2 и на рис. 1.

Таблица 2 – Экономическая эффективность различных технологий

переработки ТБО

Продолжение табл. 2

^* Технология «сортировка+компактирование» рассчитана на вовлечение в переработку только отходов нежилого сектора города.

^** Удельные затраты на захоронение ТБО приняты 30 долл./т.

^*** Норма амортизационных отчислений условно принята 10 % (для всех технологий).

1 – сжигание; 2 – компостирование; 3 – сортировка + сжигание;

4 – сортировка + компостирование; 5 – комплексная переработка;

6 – сортировка + компактирование.

Сравнительная качественная оценка принципиальных способов переработки ТБО по экономическим критериям (удельные капитальные, эксплуатационные и приведенные затраты, удельные затраты на захоронение неутилизируемой части ТБО, прибыль от реализации продукции из 1 т ТБО) показывает (рис.1), что строительство заводов по технологии прямого сжигания, а также прямого компостирования ТБО экономически наименее целесообразно (практика СНГ). В экономическом плане, как следует из рис. 1, для переработки неразделенных потоков ТБО наиболее предпочтительны комбинационные технические решения, в особенности комплексная переработка ТБО (комбинация процессов сортировки, термо- и биообработки). Однако, без учета тарифов за прием ТБО все эти технологии являются убыточными. Единственной самоокупаемой является технология раздельного сбора и сортировки отходов нежилого сектора города (первый этап решения проблемы ТБО).

Ниже (табл. 3) показано влияние процесса сортировки на перераспределение материальных потоков отходов между термическим и биотермическим переделами в случае комбинации технологий (комплексная переработка ТБО), что является технически целесообразным и обеспечивает повышение экономической и экологической эффективности производства (технология ферментации условно рассчитана на использование биобарабанов, выпускаемых отечественной промышленностью и в странах СНГ).

Таблица 3 – Ориентировочный материальный баланс процесса сортировки ТБО (цех работает 340 дней в году, по 12 часов в сутки, при этом поступает исходных ТБО: 240 тыс. т/год, 705 т/сут, ок. 60 т/час)

Из табл. 3 следует, что в результате механизированной сортировки исходных ТБО выход фракции, направляемой на ферментацию, составляет около 57 % от исходного (137140 т/год при работе 305 дней в году), а фракции, направляемой на сжигание – около 37 % (87980 т/год при работе 340 дней в году).

После очистки продукта ферментации от примесей в отходы перейдет около 25 % материала, поступившего на ферментацию, что составит 34285 т за 305 суток работы или 112.4 т/час; эти отходы направляются на сжигание.

Таким образом, в цех термообработки поступает: 87980 т/год (из цеха сортировки) и 34285 т/год (из цеха ферментации), т.е. суммарно 122265 т/год (359.6 т/сут, или около 15 т/час). Иными словами, в случае комплексной переработки на сжигание направляется около 50 % от исходных ТБО (вместо 100 % при использовании технологии прямого сжигания исходных ТБО). Это обуславливает сокращение потребности в весьма дорогостоящем термическом оборудовании в два раза.

Аналогично сокращается потребность в биобарабанах для установки в цехе ферментации. Так, при отсутствии сортировки для прямой ферментации исходных ТБО (практика заводов СНГ) в количестве 240 тыс. т/год (786.8 т/сут при работе в три смены 305 дней в году) потребовалась бы установка 11 биобарабанов марки КМ101А диаметром 4 м и длиной 36 м (полезный объем 300 м³). Тогда в соответствии с данными практики Нижегородского завода РФ годовая производительность одного биобарабана составляет 21.5 тыс. т или 71 т/сут, т.е. общая потребность в биобарабанах составляет 786.8: 71 = 11.

При использовании технологии комплексной переработки на ферментацию направляется 137140 т/год обогащенной фракции ТБО и к установке требуется всего 6 биобарабанов (449.6: 71 = 6), т.е. почти в два раза меньше (даже без учета увеличения плотности обогащенной фракции по сравнению с исходными ТБО).

На примере этого простого расчета наглядно выявляется эффективность первичной сортировки как подготовительной операции в процессе комплексной переработки ТБО (по существу технология комплексной переработки является универсальной, т.к. мало зависит от состава исходных ТБО).

Перераспределяя материальные потоки отходов, сортировка в 1,5-2 раза сокращает потребность в дорогостоящем термическом и биотермическом оборудовании. В то же время капитальные затраты на саму сортировку не превышают 8-15 % от затрат на термо- и биообработку.