В мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы обращения с ТБО: 1) строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки; 2) компостирование с получением азотного удобрения или биотоплива; 3) сжигание отходов на мусоросжигательных заводах; 4) ферментация (получение биогаза); 5) предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных веществ из отходов; 6) пиролиз ТБО — высокотемпературный (около 1700°С) нагрев без доступа воздуха.
Компостирование ТБО
Компостирование ТБО. На многих мусороперерабатывающих заводах (МПЗ) осуществляется промышленная переработка ТБО в органическое удобрение — компост.
Компостами называют органические удобрения, получаемые в результате разложения растительных и животных остатков микроорганизмами. Для их приготовления используют навоз, навозную жижу и помет птиц в смеси с различными видами торфов, городской мусор, опавшие листья деревьев, солому и др. При компостировании в органической массе повышается содержание питательных веществ (азота, фосфора) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы и пектиновых веществ; удобрения становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву. Разные по составу и способу приготовления компосты применяют под многие культуры, выращиваемые на различных почвах, кроме, торфяно-болотных. Компосты часто используют вместо остродефицитных органических удобрений (навоз, торф).
В специальных компостных установках процесс разложения целенаправленно регулируется: создается температура до 70°С, при которой погибают микробы и семена сорных растений. 9. Порядок обращения с крупнотоннажными отходами 389
Рис. 9.6. Технологическая схема компостирования мусороперерабатывающего завода:
1 — мостовой грейферный кран; 2 — пластичный питатель; 3 — барабанный грохот; 4 — ленточный конвейер; 5 — сепаратор электрический подвесной; 6 — конвейер для металлических банок; 7 — пакетировочный пресс; 8 — молотковая дробилка; 9 — элеваторный подъемник; 10 — система реверсивных ленточных конвейеров; 11 — биотермические башни со шнековы-ми механизмами; 12 — резонансный виброгрохот; 13 — конвейер компоста; 14 — воздуходувка; 15 — аспирационная установка; 16 — склад компоста; 17 — металлический бункер
ТБО перегружаются в бункер-накопитель, откуда грейферным краном 1 подаются в загрузочные воронки, затем во вращающиеся барабанные грохоты — 3, где разделяются на две фракции — мелкую и крупную. Мелкая фракция ТБО проходит через дробилку — 8 и поступаете биотермические башни — 11, где за 3—4 суток в результате аэробного процесса мусор превращается в компост, который после просеивания на виброгрохотах — 12 отправляется на склад готовой продукции -16. Крупная фракция поступает в котлоагрегаты и сжигается при температуре 800— 1000°С. Дымовые газы обеспыливаются в электрофильтрах на 96—98% и выбрасываются в атмосферу.
В котлоагрегатах образуется пар с давлением 13 атм. и температурой до 250°С, который отчасти используется для нужд завода.
Предварительно магнитными сепараторами —5 из поступающих отходов извлекается черный и цветной металлолом; он пакетируется и реализуется как вторичное сырье.
Компостирование — вполне рациональный способ ликвидации определенных отходов, однако при переработке отходов, содержащих металлы, последние могут накапливаться в компосте в больших количествах. Во избежание загрязнения компоста тяжелыми металлами последние стараются заблаговременно удалить.
Признается целесообразным осуществлять совместное обезвреживание и переработку ТБО и осадка сточных вод. Такая технология способствует насыщению компоста разнообразной полезной для почвы микрофлорой и микроэлементами и позволяет поддерживать биотермический процесс в оптимальном режиме. При этом гибнет большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух.
9. Сжигание твердых отходов
Сжигание твердых отходов в кострах или примитивных печах нельзя считать целесообразным ни с экономической, ни тем более с экологической точек зрения. При этом не только загрязняется воздушная среда, но и не используется образующаяся тепловая энергия. Ряд специалистов считает, что оно может быть оправдано только в том случае, если сочетаются утилизация тепловой энергии и очистка отходящих газов. Такой процесс происходит на мусоросжигательных станциях (заводах), которые имеют паровые или водогрейные котлы со специальными топками. Температура в топке должна быть не менее 1000°С, чтобы сгорели все дурнопахнущие примеси. Выбор сжигания или компостирования для обезвреживания твердых отходов зависит от местных условий. В интересах сельского хозяйства, очевидно, компостировать отходы целесообразнее в Нечерноземных районах. Что касается мусоросжигания, оно как способ использования ТБО должно рассматриваться как2.3 Захоронение.
Одним из основных способов удаления ТБО во всем мире остается захоронение в приповерхностной геологической среде.
Учитывая высокую химическую и санитарно-эпидемиологическую опасность неорганизованного складирования и хранения ТБО, перед выбором площадки для такого складирования необходимо тщательно рассмотреть ряд вопросов:
— особенности местности,
— рельеф местности,
— особенности геологического строения земных слоев предполагаемого места складирования и хранения ТБО,
— преобладающую розу ветров,
— особенности окружающего природного ландшафта.
Только тщательный анализ всех этих факторов биогеоценоза, приведенный компетентными профессиональными специалистами и только после тщательной экологической экспертизы, выполненной независимыми экспертами-профессионалами можно останавливаться на выборе определенного участка для складирования, хранения и переработки ТБО.
С традиционно применявшимися свалками обычно связано множество проблем – они являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может сдувать с них мусор и т.д. В 50-х годах впервые начинают внедряться т. наз. «санитарные полигоны», на которых отходы каждый день пересыпаются почвой.
Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые хоронят на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. Никто не знает, за какое время они полностью разложатся. Когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили удивительную вещь: за 15 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, хот-доги) не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Современные полигоны оборудованы всеми типами систем, чтобы не допустить контакта отходов с окружающей средой. По иронии, именно вследствие этого, разложение отходов затрудненно и они представляют собой своеобразную «бомбу замедленного действия».
Особое внимание уделяется выводу полигона из эксплуатации и последующей рекультивации. Как правило, исходный проект полигона уже включает план мероприятий по рекультивации, длительному мониторингу закрытого полигона и т.п. В США законы многих штатов требуют от компании, управляющей полигоном, создания специального фонда рекультивации. Такой фонд формируется в течение всего времени работы полигона за счет отчислений от получаемого дохода и должен обеспечить необходимые средства независимо от смены собственника полигона, банкротства компании и т.п.
Переработка ТБО
Расчеты показывают: вывозить содержимое мусорных контейнеров на свалку (полигон) экономически и экологически нецелесообразно. Так, например, существующие полигоны в Подмосковье заполнены более чем на 90%. В этих условиях предпочтительна организация двухступенчатой системы сбора и переработки, при которой отходы везут не на свалку, а на расположенные в черте города мусороперерабатывающие заводы. Там отходы сортируют, измельчают, уплотняют, прессуют, извлекают из них полезные материалы, а остатки направляют на свалки (рис. 9.8).
Многие МПЗ в России пока работают по простой схеме. Из поступающих ТБО и твердых промышленных отходов (ТПО) выделяется металл (магнитная сортировка), остальное после измельчения поступает на компостирование. После увлажнения субстрата (до 45—60% влажности) из него отсортировываются цветные металлы, стекло, песок, камни и другие не компостируемые материалы. Часть из них (остатки резины, пластиков, пленок и т. п.) смешивается с такими же промышленными материалами и подвергается пиролизу с получением газового топлива и пирокарбона (углерода) или вывозится на полигоны.
Проблема мусоропереработки может быть облегчена, если население возьмет на себя обязанность отделять пищевые отходы на стадии сбора ТБО. Тогда работа МПЗ сведется к сортировке составляющих и передаче их на переработку специализированным заводам. Обычно так работают некоторые зарубежные МПЗ.
Подобно мусоросжигательным, мусороперерабатывающие заводы в России мощностью более 40 тыс. т/год отнесены к предприятиям I класса опасности с установлением санитарно-защитной зоны (СЗЗ) не менее 1000 м, а до 40 тыс. т/год — ко II классу (СЗЗ — 500 м), предприятия по компостированию — к III классу (СЗЗ не менее 300 м).
Такая схема имеет ряд преимуществ: существенно снижается пар* мусоровозов, экономятся площади полигонов и продлевается время их функционирования (до 40%), появляется возможность продавать некоторые продукты переработки. Подсчитано, что для города с населением 500 тыс. жителей вполне достаточно мусороперерабатывающего завода производительностью 40—50 тыс. тонн в год.
С каждым годом, как это ни парадоксально, растет ценность ТБО как комплексного сырья. Это становиться понятным, если учесть, что в его составе около 20—40% макулатуры, 2—3% черных и цветных металлов, 25—40% пищевых отходов, 1—5% пластмассы, 4—6% стекла, 4—6% текстиля и др. Поэтому ни по экономическим, ни тем более экологическим соображениям нет смысла подвергать ТБО сжиганию; их следует подвергать глубокой переработке.
Предварительная сортировка мусора позволяет очистить выбросы в атмосферу от многих вредных веществ. Так, фирма «Сорайн чекини» в Риме из 1800 тонн мусора ежедневно выделяет 50 тонн черных металлов, производит 25 т бумажных волокон. В годовом исчислении это означает спасение от вырубки почти полмиллиона деревьев. Там же из пищевых отходов делают гранулированное органическое удобрение, из пластиков — полимерную пленку. В целом около 55% ТБО превращают в товарную продукцию и только оставшуюся часть сжигают.
При производстве бумаги или картона из макулатуры (по сравнению с производством из деловой древесины) выбросы в атмосферу снижаются на 85%, загрязнение воды — до 40%. Одновременно более бережно расходуются природные ресурсы: 1 т макулатуры экономит 4 м3 древесины. Даже в такой богатой лесами стране, как Швеция, сбор бумажного вторсырья достигает 1,9 млн. т в год.
Получать алюминий из природного сырья — бокситов — в 10 раз дороже, чем извлекать его из использованных консервных банок. То же самое можно сказать и об олове. Более 100 млн. электролампочек с нитями накаливания из вольфрама попадает на свалки, туда же отправляются и сотни тысяч отработавших свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарубежные фирмы охотно покупают у российских предприятий стеклобой, а в тысячах наших городов и поселков миллионы бутылок валяются на свалках. Из 1 тонны изношенной резины можно получить примерно 600 кг нефти, 300 кг сажи и 100 кг попутного газа.