Обоснованы оптимальные основы комплексного решения практических вопросов управления потоками твердых бытовых отходов (ТБО) мегаполиса. Рассмотрена организация рационального управления отходами, отвечающего современным эколого-экономическим и ресурсным требованиям.
1. Актуальность проблемы и анализ ситуации. Основная задача комплексного решения практических вопросов управления 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 (в странах ЕС к 2010 г. от полигонного захоронения планировали отойти).
Исходя из гетерогенного состава муниципальных отходов, схемы управления ТБО на всех стадиях обращения с отходами (включая промышленную переработку) должны представлять собой комбинацию технологических операций разделения отходов на отдельные фракции и компоненты с последующей их переработкой оптимальным методом. Объединяющим процессом в схеме комплексного управления ТБО является сепарация, изменяющая качественный и количественный состав ТБО.
Первоочередной задачей в разработке схемы управления ТБО является организация их сбора и удаления (транспортировки). Удаляют тбо либо на полигоны захоронения, либо на специальные заводы для переработки и обезвреживания.
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).
Программы утилизации осуществляются непосредственно в месте образования и сбора отходов и на специальных сортировочных комплексах (выделение ценных компонентов из потока отходов на конвейерной ленте).
Как отмечено, в европейских странах, США и Японии широко практикуется раздельный сбор отходов в местах их образования, что во многом предотвращает попадание в ТБО как ценных (незагрязненная макулатура, упаковочная тара, стекло, пластмассы, металлы, текстиль), так и опасных (отработанные люминесцентные лампы, аккумуляторы, батарейки) компонентов. 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).
2. Реализация практических задач ресурсосбережения в решении проблемы ТБО. В украинских городах необходимо проводить работу (в том числе разъяснительную и информационную среди населения) по сбору вторсырья. Однако в украинских условиях достаточно проблематично организовать повсеместно селективный покомпонентный сбор отходов потребления у населения. Это объясняется не только неподготовленностью населения, но и отсутствием соответствующих бытовых условий и технического обеспечения, наличием в жилых домах специфических мусоропроводов, большими трудозатратами и др. В Украине проблема выделения из ТБО ресурсов, пригодных для вторичного использования, должна решаться по-другому. При этом проблему ТБО из-за недостатка финансовых ресурсов целесообразно решать поэтапно (поэтапное вовлечение ТБО в промышленную переработку, поэтапный отход от полигонного захоронения).
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:
· 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 – от 50 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 290-320 грн./тТБО. 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, например, по методу стационарной мусоросжигательной установки МСУ-700 г. Люботин (разработка СВНЦ НАН Украины). Реализация второго этапа в целом по городу позволит на 40 % уменьшить количество отходов, направляемых на захоронение.
На следующем этапе в переработку вовлекаются отходы жилого сектора города. При недостатке средств этот этап разбивается на два подэтапа. Вначале строится цех механизированной сортировки ТБО, обеспечивающей извлечение в самостоятельные продукты черных и цветных металлов, выделение горючей фракции и биоразлагаемой фракции (в принципе, из крупнокусковой 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.
Оптимальная производительность завода для переработки отходов жилого сектора города с населением 1,5 млн. жителей до 400 тыс. т/год, удельные капвложения – 1600-2400 грн./т.
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.
По существу, речь идет о поэтапном создании новой отрасли промышленности.
Эффективность управления любой системой, как это видно на примере ТБО – многотоннажного отхода потребления (рис. 1)существенно повышается при регулировании входящих в систему потоков. Управление качеством и количеством образующихся ТБО на основе их разделения на несколько несмешивающихся потоков (раздельный сбор отходов жилого и нежилого сектора, опасных компонентов, вторичного сырья у населения) позволяет создать систему обращения с отходами, отвечающую современным требованиям экологии, экономики и ресурсосбережения. На стадии сбора и удаления ТБО во многом определяется, таким образом, эффективность и безопасность их дальнейшей переработки и захоронения.
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.
Технология промышленной переработки должна учитывать состав и свойства исходного сырья как объекта переработки, а капиталовложения должны быть ориентированы на создание наиболее прогрессивного производства.
Как отмечено, при выборе и создании рациональных методов промышленной переработки ТБО необходимо исходить из того, что проблема ТБО – это взаимосвязанная эколого-экономическая и технологическая проблема, а сами ТБО должны рассматриваться как техногенное сырье сложного органоминерального состава. Технологию переработки ТБО следует рассматривать как метод инженерной защиты окружающей среды. Задачей любой технологии является:
· уменьшение массы отходов, подлежащих захоронению;
· обезвреживание отходов;
· материально-энергетическая утилизация отходов.
Рисунок 1 – Рациональная схема управления муниципальными отходами
3. Выводы. Приоритетными при выборе и создании технологии, отвечаю-щей достижениям и тенденциям развития мировой практики, являются эколого-экономические критерии (экологическая безопасность технологии, количество и экологическая безопасность образующихся отходов, экологическая безопас-ность новой продукции, экономическая эффективность, капитальные и эксплуа-тационные затраты). Существенное влияние на выбор технологии оказывает степень ее отработанности и готовности к практическому применению.
В наибольшей степени современным требованиям отвечает построение промышленной технологии по принципу комбинации различных методов переработки ТБО (комплексная переработка ТБО) – системная комбинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов.
Для практического вовлечения ТБО в комплексную переработку задача сводится к выбору и системному объединению наиболее эффективных технологических процессов.
Детальный анализ показывает, что для использования в схемах комплексной переработки ТБО в украинских условиях наиболее перспективной является технология сортировки – отечественная технология, дополненная рядом прогрессивных элементов европейских разработок, которая может быть укомплектована преимущественно отечественным оборудованием (любая импортная технология сортировки должна быть адаптирована к украинским условиям с учетом отечественных разработок – определенная последовательность операций, применение специфических аппаратов и технологических режимов).
Технология комплексной переработки ТБО является малоотходной и в перспективе станет безотходной, что резко повышает уровень и значимость промышленной переработки ТБО.
Таким образом, комплексное управление муниципальными отходами, базирующееся на использовании научно обоснованного подхода к решению проблемы ТБО, рассматривает во взаимосвязи все технологические аспекты обращения с отходами – с позиций экологии, экономики и ресурсосбережения.
литература
1. Гриценко А.В., Горох Н.П., Коринько И.В. и др. Технологические основы промышленной переработки отходов мегаполиса: Учебное пособие. – Харьков: ХНАДУ, 2005. – 340 с.
2. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технологии отходов: Учебник. – ГОУУВПО «МГУС». – М., 2006. – 410 с.
3. Петруков О.П., Шубов Л.Я., Погадаев С.В. Оптимизация системы управления твердыми бытовыми отходами в Москве / «Зеленый мир», 2000, № 11-12.
4. Горох Н.П. Эколого-экономическая оценка комплексной переработки твердых бытовых отходов / Восточно-Европейский журнал передовых технологий, № 3/1 (15), 2005 г.
5. Бабаев В.Н., Горох Н.П., Коринько И.В. Проблема муниципальных отходов и рациональные пути ее решения / Восточно-Европейский журнал передовых технологий, № 2/1 (20), 2006 г.