обоснована целесообразность применения композиционных строительных отходов в промышленном и коммунальном строительстве. рассмотрена классификация строительных отходов в технологиях их переработки.
1. Актуальность проблемы и анализ ситуации. Строительные отходы образуются при новом строительстве, сносе, реконструкции строений и сооружений гражданского и промышленного строительства, при производстве строительных материалов, деталей и конструкций, ремонте и модернизации, при добыче строительных материалов горнорудного производства.
Большие объемы отходов составляют некондиционные, бракованные бетонные и железобетонные изделия, а также конструкции, образующиеся при сносе зданий и промышленных строений, остатки бетона на строительных площадках. Переработка таких отходов заключается в разрушении конструкций и элементов зданий с помощью специального оборудования [1-2].
При добыче исходного сырья для цементной и известковой промышленности, горных пород для щебня, облицовочного и стенового материала, других строительных материалов образуются вскрышные и попутно добываемые породы, которые характеризуются большой неоднородностью. Используются они, как правило, для планировочных работ, рекультивации нарушенных земель, устройства насыпей и т.д.
При добыче облицовочного камня, переработке на щебень горных пород, производстве извести, цемента образуются отходы в виде отсева и негабарита. Основная масса этих отходов пригодна для переработки на щебень, песок, мелкодисперсную фракцию.
Для литейного производства характерно одновременно движение большого количества песка, вспомогательных материалов формовочных смесей и металла [3]. Важным этапом литейного производства является регенерация отработанных формовочных смесей. Эта регенерация включает следующие стадии технологического процесса:
· Дробление кусковой использованной формовочной смеси;
· Очистка от металлических включений;
· Просев с одновременной аэросепарацией (продувание воздухом) с улавливанием пыли;
· Оттирание зерен песка от связующих;
· Повторное обеспыливание.
Дробление формовочной смеси производится в два этапа:
1. предварительное дробление на валковых дробилках.
2. Окончательное дробление на роторных дробилках с последующей классификацией по фракциям методом грохочения.
В промышленности, строительстве, городском хозяйстве образуются боль-шие объемы битого стекла. Основное направление утилизации стеклобоя – возвращение его в технологический процесс. Себестоимость стекломассы из стеклобоя в 6 раз ниже, чем из кварцевого песка.
Отходы деревообрабатывающих производств, их количество зависит от качества древесины, типа и размеров продукции, техновооружения предприятия и его производительности. Отходы древесины таких производств составляют 40-60 %.
Анализ ситуации подтверждает необходимость использовать экономи-ческие, рыночные и административные рычаги для расширения сферы пот-ребления строительных отходов как сырья для строительной индустрии.
2. Классификация строительных отходов. Действующий в Украине классификатор отходов (ДК005-96), утвержденный и введенный в действие с 1996 г., перестал отвечать требованиям практики государственного учета и паспортизации отходов, а также требованиям гармонизации с международными, прежде всего с европейскими нормативными документами в сфере обращения со строительными отходами.
В соответствии с международной классификацией промышленных отходов, принятой во всех организациях, входящих во Всемирный банк отходов производства, загрязняющих окружающую среду (США, Нью-Йорк) и в соответствии с Федеральным классификационным каталогом РФ разработан каталог строительных отходов, систематизированный по совокупности приоритетных признаков, и выведен отдельным детализированным блоком: отходы минерального происхождения – цифровой код 3000000000000, приведенный в таблице 1 [4].
В отечественной и зарубежной практике на апробированных технологиях строительные отходы нашли широкое применение в виде вторичного сырья:
- Утеплители на основе отходов линолеума;
- Использование битумов модифицированных отходами полимеров в кровле;
- каучуковая крошка как активный битумный модифицирующий агент, способствующий улучшению свойств;
- Композиционные строительные материалы из вторичных минеральных ресурсов;
- Получение чистого сульфатнатрия из отходов химической промышленности;
- Рециркуляция твердых строительных отходов;
- Освоение техногенных отходов угледобычи: пустые породы, шлаки черной и цветной металлургии, в т.ч. доменных, золы и шлаки ТЭС, отходы деревообработки, строительные отходы, отходы минеральных удобрений;
- Отходы фосфорной промышленности;
- Сырьевая база золоотвальных отходов ТЭС для производства глинозема;
- Отходы фосфогипса, щебня, скального известняка;
- Переработка отработанных формовочных смесей;
- Вторичные минеральные сырьевые ресурсы;
- Синтез огнестойкой керамики из вторичных минеральных ресурсов;
- Извлечение редкоземельных металлов (ванадия) из отходов ТЭС.
Таблица 1 – классификационный каталог отходов
| Код отходов | Наименование |
| 30000000 00 00 0 | Отходы минерального происхождения |
| 31000000 00 00 0 | Отходы минерального происхождения (исключая отходы металлов) |
| 31100000 00 00 0 | Печной бой, металлургический и литейный щебень (брак) |
| 31200000 00 00 0 | Металлургические шлаки, съемы и пыль |
| 31300000 00 00 0 | Золы, шлаки и пыль от топочных установок и от термической обработки отходов |
| 31400000 00 00 0 | Прочие твердые минеральные отходы |
| 31600000 00 00 0 | Минеральные шламы |
| 34000000 00 00 0 | Отходы добывающей промышленности |
| 34100000 00 00 0 | Отходы при добыче нефти и газа |
| 34300000 00 00 0 | Отходы при добыче угля и горючих сланцев |
| 34400000 00 00 0 | Отходы при добыче торфа |
| 34500000 00 00 0 | Отходы при добыче рудных полезных ископаемых |
| 34700000 00 00 0 | Отходы при добыче нерудных полезных ископаемых |
| 34900000 00 00 0 | Прочие отходы добывающей промышленности |
| 35000000 00 00 0 | Отходы металлов и сплавов |
| 35100000 00 00 0 | Лом и отходы черных металлов |
| 35300000 00 00 0 | Лом и отходы цветных металлов |
| 35400000 00 00 0 | Лом и отходы сплавов цветных металлов |
| 35500000 00 00 0 | Лом и отходы цветных металлов и сплавов несортированный |
| 35700000 00 00 0 | Металлические шламы |
| 39000000 00 00 0 | Другие отходы минерального происхождения |
| 39900000 00 00 0 | Другие отходы минерального происхождения, а также отходы рафинирования продуктов |
На каждый из указанных видов отходов строительства существует принципиальная технологическая схема переработки.
3. Решение технологических и эколого-экономических проблем при переработке строительных отходов. Строительные отходы весьма разнород-ны по составу и при утилизации различаются в зависимости от способа сбора, транспортировки и предварительной подготовки для последующей переработки. Их можно подразделить на две группы: I группа – отходы после реконструкции зданий и сооружений, ремонта, нового строительства, производства строительных материалов, деталей и конструкций; II группа – отходы, возникающие при сносе и разборке зданий и сооружений [1, 5].
Для сравнительной оценки технологической и эколого-экономической эффективности различных технологий необходимо учитывать варианты утилизации строительных отходов 4 класса опасности двух указанных групп.
Для I группы:
а) отходы от мест образования перевозятся для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО;
б) часть отходов перевозится для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО, часть – на перерабатывающие установки.
Для II группы:
а) отходы вывозятся для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО;
б) часть отходов перевозится для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО, часть – на установки переработки строительных отходов;
в) все бетонные и железобетонные конструкции поступают на установки переработки строительных отходов;
г) бетонные и железобетонные конструкции, не содержащие утеплитель, транспортируются на установки переработки строительных отходов. Содержащие утеплитель и остальные отходы направляются для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО.
Наиболее экономичным вариантом утилизации строительных отходов I группы является вариант, в котором часть отходов перевозится для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО, часть – на перерабатывающие установки.
Наиболее экологически безопасным вариантом утилизации строитель-ных отходов I группы является вариант, в котором часть отходов перевозится для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО, часть – на перерабатывающие установки. Экологический ущерб от выбросов вредных веществ в атмосферу будет меньшим по сравнению с вариантом, в котором все отходы перевозятся для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО.
Наиболее экономичным вариантом утилизации строительных отходов II группы является вариант, в котором часть отходов перевозится для заполнения отработанных карьеров добычи минерального сырья или на полигоны захоронения ТБО, часть – на установки переработки.
Наиболее экологически безопасным вариантом утилизации строительных отходов II группы является вариант, в котором все бетонные и железобетонные отходы транспортируются на установки переработки.
Технология утилизации материалов при сносе ветхих и устаревших зданий и сооружений включает три этапа образования, переработки, сортировки строительных отходов, основанных на замкнутом цикле «снос – вывоз – переработка – реализация готовой продукции».
Первый этап: подготовка здания к сносу – удаление мягкой кровли, труб отопления, сантехники, столярных изделий, линолеума, паркета. Бетон и железобетон, который получается после сноса или разборки здания, содержит 15-20 % строительного мусора, который технологически невозможно отделить (утеплитель, гипсолитовые перегородки, шлакобетон и т.п.).
Второй этап: сортировка крупногабаритных отходов при погрузке на автотранспорт отходов после разрушения здания. При сносе зданий и соору-жений доля годного к переработке бетона и железобетона составляет 40-50 %.
Третий этап – измельчение и рассев полученного бетона, железобетона и кирпича. Пригодный для переработки бетон и железобетон измельчается до различной крупности с получением товарного щебня, производится сепарация и извлечение арматуры, металлических закладных частей и др. Полученная продукция складируется и отправляется потребителю.
Получаемый щебень и отсев используют как сырье при производстве строительных материалов, для замены грунта и в качестве песка для оснований в дорожном строительстве и при благоустройстве территорий. Шлакобетон перекрытий, на который приходится основная доля бетона, при сносе в большинстве случаев разрушается и не может служить сырьем для переработки. Стекло вывозится на стеклотарные заводы. Металлические изделия и арматура отправляются на переработку на предприятия Вторчермета и Вторцветмета.
Остро стоит проблема утилизации линолеума и мягкой кровли, т.к. при их огневом обезвреживании образуется значительное количество токсичных соединений, требующих дорогостоящей очистки отходящих газов. Древесные отходы чаще всего сжигаются.
3.1. Зарубежный опыт утилизации промышленных отходов. За рубежом перерабатывается до 90 % строительных отходов. Считается, что целесообразно депонировать сортированные отходы в специально отведенных местах для их последующей переработки.
технология позволяет использовать как вторичное сырье 40-50 % общего объема строительных отходов. Это соотношение не является постоянным – возможно увеличение доли полезного выхода за счет постепенного внедрения новых технологий, что в свою очередь снизит затраты по сносу зданий.
По данным Европейской Ассоциации по Сносу зданий ежегодно на нашей планете образуется около 2,5 млрд. т строительных отходов, из них только в Европе – 180 млн. т.
Многие страны Европы, например, Дания, Нидерланды, Швеция, достиг-шие уровня переработки строительных отходов 90 %, считают, что для полно-ценного развития технологических процессов необходимо мощное законода-тельство, при котором образование несанкционированных свалок жестко преследуется по закону. Здесь вывоз отходов на полигоны невыгоден или вообще запрещен, и переработка становится не только экологически выгодной, но и экономически эффективной. В частности, в Нидерландах с 1 января 1997 г. запрещено свозить на полигоны строительные отходы, которые можно переработать.
Начиная с 70-х годов во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов. По сведениям из ино-странных источников энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, приготавливаемого на вторичном щебне снижается на 25 %.
В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь может снизить затраты на новое строи-тельство объектов в городе и одновременно позволяет уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.
В мировой практике применяются 2 основных принципа организации переработки тяжелых строительных отходов и некондиционной продукции стройиндустрии:
- переработка образовавшихся отходов на месте их возникновения (на стройплощадке);
- переработка отходов на специальных комплексах.
Второй вариант предусматривает дополнительные транспортные расходы на доставку отходов к месту переработки, которые компенсируются эффективной работой дробильно-сортировочного комплекса большой мощности, возможностью организации постоянной логистики и маркетинга, относительно простым решением экологических проблем.
За рубежом проблема утилизации отходов решается системно на государственном уровне. В некоторых странах свалки строительных отходов запрещены вовсе, в Америке и Канаде свалки в принципе существуют, но «свалить» отходы существенно дороже, чем переработать. Уже в 2000 г. европейские страны перерабатывали порядка 180 млн. т. строительных отходов, к 2010 г. предполагается, что объем производства нерудных строительных материалов из отходов превысит 200 млн. т. Только в Германии функционирует более 400 заводов, перерабатывающих строительный мусор.
3.2. Российский опыт. Ежегодно в Москве образуется около 1500 тыс. т строительных отходов, и это количество возрастает с каждым годом. Основная часть отходов поступает от сноса, осуществляемого в рамках Программы Правительства Москвы по сносу пятиэтажных и ветхих жилых домов (Постановление Правительства Москвы № 229-ПП от 2 апреля 2002 г. «О сносе отселенных и нежилых строений») (таблица 2).
Большая часть отходов вывозится на подмосковные полигоны, загрузка которых приближается к критической. К сожалению, не все отходы достигают полигонов, по-прежнему большое количество сваливается на несанкциониро-ванных свалках, хотя их площадь каждый год сокращается. Из общего количества строительных отходов только около 100 тыс. т, то есть примерно 11 %, отправляются на переработку.
Таблица 2 – Динамика сноса ветхих зданий
| Год | Снесено пятиэтажного и ветхого жилого фонда, единиц | Общей площадью, тыс. м2 |
| 335,7 | ||
| 269,2 | ||
| 492,1 | ||
| 685,1 |
При разрушении зданий образуется множество разнообразных строительных отходов. Среди них 30-50 % – бетонные, шлакобетонные и железобетонные отходы, пригодные к дальнейшей переработке; стекло, дерево, керамические и металлические изделия, пластик – сортируются и отправляются на предприятия переработки (таблица 3).
Таблица 3 – Структура образования и использования строительных отходов
| Наименование отхода | Образование % от общего количества | Использование % от объема образования данного вида отхода |
| Строительный мусор | 64,7 | 7,3 |
| Бетонные обломки, отходы бетона, железобетона | 8,4 | 48,7 |
| Бой кирпича | 2,1 | 75,2 |
| Асфальтобетон от разборки асфальтовых покрытий | 12,4 | 50,0 |
| Смешанные отходы строительства, сноса зданий и сооружений | 7,0 | 10,4 |
| Другие | 5,4 | 46,2 |
В последнее время в России наблюдаются значительные положительные сдвиги в законодательстве, регламентирующем работы по сносу и переработке строительных отходов. Основную роль здесь играют Распоряжение № 25-РП от 13.01.1999 г., Постановление № 207 от 17.03.1998 г., а также Постановление № 989 от 26.10.1999 г.
Предложения УкрНИИЭП по утилизации строительных отходов в Украине. Для повышения качества продукции, получаемой в результате переработки отходов строительства, с учетом накопленного опыта, необходимо дополнительно разработать нормативные и инструктивные документы, охватывающие весь процесс переработки, начиная с разрушения зданий создать системы контроля качества вторичного сырья и продукции, аналогичные разработкам в данной области, выполненным в РФ.
Это становится особенно актуальным в связи с тем, что переработка мусора, в том числе и строительного, становится весьма привлекательным бизнесом. К сожалению, фирмы, приобретающие оборудование для переработки строительного мусора, не уделяют должного внимания вопросам качества получаемой продукции.
Отсутствие соответствующих нормативов позволяет производителям вторичных нерудных строительных материалов продавать практически все, что они производят. Например, попадание гипса, содержащегося в отделочных материалах и перегородках, в железобетонные конструкции может привести к значительной коррозии бетона, вплоть до его разрушения. Для получения качественного продукта необходимо строго соблюдать технологию разборки зданий, сортировки материалов, переработки каждого вида вторичного сырья, то есть перерабатывать не «мусор», а специально подготовленное вторичное сырье. Необходимо:
- провести экспертизу имеющихся нормативных и инструктивных документов и разработать отсутствующие стандарты на вторичное сырье и продукцию из отходов строительства и др.;
- организовать отечественное производство дробильно-сортировочного обору-дования для комплексов по переработке отходов строительства;
- разработать систему экономического стимулирования предприятий, перера-батывающих отходы строительства и выпускающих продукцию, качество которой соответствует требованиям нормативных документов.
УкрНИИЭП, являющийся главной научно-исследовательской орга-низацией Минприроды Украины, (Лаборатория 2.5 «Систем и способов управления промышленными отходами и выбросами в атмосферу», имеющая Лицензию ГК Украины по строительству и архитектуре на выполнение всех видов природоохранных научно-исследовательских и проектных работ от 17.06.03) разработал технологическую схему переработки строительных отходов и произвел по собственной инициативе предварительный подбор основного оборудования для данной технологии.
4. Методы подготовки переработки строительных отходов. К настоящему времени разработано достаточное количество способов переработки отходов. Сбор и транспортировка отходов строительства весьма дорогостоящие операции. Стоимость непосредственного сбора и транспортировки отходов строительства составляет в настоящее время до 80 % общей стоимости утилизации их на полигоне. Промышленная переработка отходов строительства позволяет свести к минимуму транспортные и другие расходы. Переработка отходов в целом должна решаться с целью получения максимальной прибыли для компенсации капитальных вложений в промышленную их переработку. Следует также иметь в виду, что при сортировке отходов строительства и последующей переработкой их во вторичное сырье значительно сокращается количество отходов, подлежащих сжиганию или вывозу на полигоны для захоронения.
Технологические решения, промышленные методы и оборудование для
подготовки и переработки муниципальных отходов позволяют для каждого конкретного города, региона, мегаполиса, с учетом его условий и потребностей подобрать наиболее эффективное в эколого-экономическом аспекте индиви-дуальное комплексное решение проблемы обращения с отходами строи-тельства. Технологично правильно выбранные методы подготовки и перера-ботки отходов экономически рентабельно и экологически оправдано [5-6].
Принципиальные методы переработки отходов производства реализуются с использованием десятков технологий. Промышленную переработку следует рассматривать как конечную операцию в общей схеме управления отходами строительства. Для организации утилизации и обезвреживания строительных отходов наиболее распространенными в технологических схемах являются методы, представленные на рисунке 1.
 |
 | |
|
Рисунок 1 – Методы подготовки и переработки строительных отходов
Выводы. В свете потребности согласования государственной политики Украины в сфере обращения с промышленными отходами с соответст-вующими направлениями политики стран ЕС следует определиться с изменениями существующих представлений об общей стратегии обращения с отходами в Украине в сфере обращения с отходами гражданского и промышленного строительства «по европейски», учитывая при этом реалии сегодняшнего дня. Конечные цели украинской стратегии обращения с промышленными (строительными) отходами должны определяться следующими критериями:
· производитель отходов не имеет права уничтожать те отходы, которые можно утилизировать (использовать как вторичное сырье);
· Нельзя уничтожать те отходы, которые можно использовать как энергетический ресурс;
· Производитель отходов имеет право удалить те отходы, которые не возможно использовать как материальный эколого-экономический ресурс.
Наличие разработанных и апробированных эффективных технологий подготовки и переработки промышленных (строительных) отходов будет стимулировать промышленные предприятия к их реализации с целью снижения потребности в первичном сырье, высвобождении нерационально занимаемых производственных площадей и улучшения экологической обстановки на конкретном предприятии и в регионе.
Литература
1. Бондар О.І., Горох М.П., Корінько І.В. та ін. Утилізація та рекуперація відходів / навч. посібник. – К.-Х.: ДЕІ-ГТІ, 2005. – 460 с.
2. Экология города. Под общей ред. д.т.н. Стольберга Ф.В. / Учебник.– К.: Либра, 2000. – 464 с.
3. Дрейер А.А., Сачков А.Н., Никольский К.С. и др. Твердые промышленные и бытовые отходы их свойства и переработка / Союз российских городов. – М.: Секция «Экология города», 2002. – 186 с.
4. Мищенко В.С., Виговская А.П. Проект нового классификатора отходов в Украине / IV Международный конгресс по управлению отходами. ВэйстТэк – 2005. – М.: Сборник докладов, 2005. – С. 38-39.
5. Гриценко А.В., Горох Н.П., Коринько И.В. и др. Технологические основы промышленной переработки отходов мегаполиса / уч. пособие.– Х.: ХНАДУ, 2005.– 340 с.
6. Горлицкий Б.А. Ресурсо- и эколого-экономическая оптимизация системы: первичные природные ресурсы – отходы производства и потребления – окружающая среда / Экология и промышленность, 2005. – № 2 (3). – С. 16-20.