Загрязнение твердых отходов

С.С.Юфит

МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНЫЕ ЗАВОДЫ— ПОМОЙКА НА НЕБЕ

КУРС ЛЕКЦИЙ "ЯДЫВОКРУГ НАС"
Выпуск 2

Оглавление

Об авторе

Предисловие

ВВЕДЕНИЕ

Как горит свеча

КАК УСТРОЕНЫМСЗ

Устройство сжигателей

ВЫБРОСЫМСЗ

Загрязнение воздуха

Загрязнение твердых отходов

Загрязнение воды

Эффективность государственного регулирования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Типичные ошибки авторов проектов мусоросжигательных заводов в России".

Об авторе

Автор этих лекций, доктор химических наук ЮФИТ СЕРГЕЙ САМОЙЛОВИЧ, окончил Химический факультет Московского Государственного Университета им. М. В. Ломоносова. Преподавал в горно-металлургическом техникуме в городе Балхаш в Казахстане. В настоящее время — сотрудник Института Органической Химии им. Н. Д. Зелинского Российской Академии Наук. Основные его научные интересы лежат в области изучения механизмов сложных органических реакций. Он автор и соавтор нескольких монографий и множества научных статей.

Его работа в области экологии началась с экспедиции на Белое море, где летом 1990 года произошла массовая гибель морских звезд. Эта экспедиция, проведенная Центром Независимых Экологических Программ (ЦНЭП), дала толчек к изучению загрязнения Архангельской области в первую очередь диоксинами. При поддержке Фонда Макартуров (США) и Минприроды РФ организованная им крупная экспедиция провела такое исследование. В результате впервые были получены реальные данные о диоксиновом загрязнении этого крупного региона России.

По поручению Российской Академии Наук С. С. Юфит принимал активное участие в создании антидиоксиновой программы в России. Эта тяжелая многолетняя борьба увенчалась успехом и в ноябре 1995 года Правительство РФ утвердило федеральную целевую программу «Защита населения Российской Федерации от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов».

С. С. Юфит выступал координатором программы Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ ООН) по изучению уровней загрязнения грудного молока диоксинами. Впервые была получена достоверная, стандартизованная информация о содержании диоксинов и полихлорированных бифенилов (ПХБ) в грудном молоке из 6 городов России.

Он является консультантом и экспертом по опасным токсичным веществам как у «зеленых», так и в государственных организациях. Много работает в области, связанной с уничтожением опасных токсикантов, включая диоксины, и вовлечен в обсуждение проблем уничтожения химического оружия.

Автор статей о диоксиновом загрязнении окружающей среды, по проблемам сжигания мусора, создания чистого производства бумаги и многим другим.

Является представителем России в международном проекте «Объединение ученых, политических деятелей и простых граждан для снижения уровня загрязнения России диоксинами».

Руководитель общественной организации независимых экспертов: Химия, Экология и Здоровье.

Предисловие

Согласно плану курса этих лекций надо было написать вначале лекцию о диоксинах, об устойчивых органических загрязнителях, включающих и диоксины и полихлорированные бифенилы (ПХБ), потом о тяжелых металлах, а уж потом, обобщенно о сжигании мусора, при котором все эти яды выбрасываются в окружающую среду и поступают в наш рацион. Однако этот спокойный план я вынужден нарушить. Это не связано с тем, что за последние год-два появилась московская мусорная мафия, которая уже захватила рынок мусора, — Москва это еще не вся Россия. Я вынужден поторопиться потому, что не проходит и дня, чтобы мне не сообщали о заманчивых предложениях решить проблему мусора в данном конкретном городе путем строительства мусоросжигательного завода (МСЗ). Вот мой список на 31.03.98:
Москва, Ст.-Петербург, Мурманск, Курск, Владимир, Сыктывкар (Республика Коми), Вологда, Кострома, Смоленск, Екатеринбург, Челябинск, Казань, Черноголовка (Московская обл.), Волгоград, Череповец, Троицк (Московская обл.), Нижний Новгород, Саратов.

В Троицке и в Костроме заводы не будут строить благодаря мощному общественному протесту. Во Владимире общественное противодействие основано на том, что там уже был старый, «опытный» МСЗ, последствия работы его в течение 7 лет сейчас пытаются оценить. В Нижнем Новгороде сложилась удачная ситуация, поскольку руководитель «зеленого» движения Дронт, Асхат Каюмов, одновременно руководитель Департамента охраны окружающей среды области — побольше бы таких «коррупционеров». В Сыктывкаре Партия Зеленых доказала экономическую нецелесообразность строительства МСЗ. Так что пока счет 13:5, но данные почти все получены от обеспокоенных граждан, а не от официальных лиц. Кроме того, настораживает отсутствие сигналов из Сибири и Дальнего Востока, хотя люди из Петропавловска-на-Камчатке говорили, что слух такой был и у них. Хорошо ли пользоваться такими слухами, тревожными звонками и иными несолидными данными? В иных обстоятельствах я бы постеснялся, но тут другое aело. В прелестном рассказе Айзека Азимова «Как потерялся робот» героиня рассказа, Главный Робопсихолог, старая дева Сьюзен Кэлвин потребовала от проштрафившегося молодого инженера передать в точности, что он сказал роботу, который исчез. Когда она выслушала всю тираду, то, слегка покраснев, сказала: «Я знаю, что означает большая часть этих слов. Я полагаю, что остальные столь же оскорбительны». Я знаю (увы!), в отличие от Сьюзен Келвин, все слова и понимаю, что те уже произнесенные 18 слов-городов, это только начало, и те слова-названия городов, которые сейчас где-то произносятся, столь же устрашающи — это идет массированное наступление лоббистов МСЗ на Россию. Со всеми вытекающими последствиями.

Тем, кто пока еще мало слышал о диоксинах, напомню.

1. Химические вещества, называемые одним словом «диоксины», относятся к группе «суперэкотоксикантов», крайне устойчивых органических загрязнителей природы. Эти вещества чрезвычайно опасны не только для природы, но и для человека. Главный удар они наносят по репродуктивным функциям человека: они разрушают гормональную систему, что приводит к иммунодефициту (падению защитных сил), но главным образом страдают женщины и дети, растет число женских болезней, выкидышей, растет число детских смертей и детей инвалидов, снижается число родившихся. В настоящее время, когда рождаемость в России резко упала, и идет вымирание населения, это не тот факт, на который можно не обращать внимания.
2. Основным, самым главным источником выбросов диоксинов являются МСЗ. Именно они загрязнили всю землю диоксинами, именно они бросили вызов человечеству. Европа, Америка и Япония проводят целенаправленную государственную политику для решения проблемы диоксинов. Они пытаются (и успешно) снизить выбросы диоксинов в своих странах в сто раз, снизить поступление диоксинов с пищей до приемлемого уровня и резко уменьшить опасность для грудных детей, получающих диоксины с молоком матери.
3. Введение новых, очень жестких норм на выбросы МСЗ является ключевым моментом в этой политике. В США существует Управление по охране окружающей среды в США, ЕРА — главное природоохранное ведомство в США, оно не идет ни в какое сравнение ни с прошлым нашим Минприродой РФ, ни тем более с теперешним Госкомэкологии РФ, ни по авторитету, ни по управляющим функциям, ни по финансированию. (Риторический вопрос: Почему мы берем у Америки только ее плохие качества, там ведь есть много чего хорошего?) Так вот, ЕРА сделало прикидочный расчет: после введения в США новых (близких Европейским) норм выбросов диоксинов от различных сжигателей будет остановлено свыше тысячи таких установок.
4. Строительство МСЗ, соответствующих нормам Европейского Союза (НЕС), стоит очень дорого. После введения НЕС в Нидерландах, из имевшихся в стране 12 МСЗ было закрыто 4, то есть одна треть. На переоборудование оставшихся МСЗ было израсходовано несколько миллиардов гульденов (свыше миллиарда долларов). В первую очередь были обновлены все очистительные системы.
5. Совершенно очевидно, что проект, приемлемый экологически (соответствующий НЕС) будет совершенно не приемлем с экономической точки зрения. Предлагаемые в настоящее время проекты МСЗ отличаются по цене не очень сильно, это 100-200 млн. долларов, но почти всегда неясно какие системы очистки отходящих газов будут установлены.
6. Если вникнуть поглубже, то можно обнаружить, что на самом деле фирма, которая предлагает строительство завода, вовсе не собирается строить сам МСЗ, а хочет только получить деньги и кредит для проектирования завода. Как правило, это совпадает с интересами заказчика (администрации). Эти планы будут лежать, как мины замедленного действия и ждать своего часа. Из этого следует, что само проектирование завода в теперешних экономических условиях, является преступным расходованием наших с вами средств.

Вот, пожалуй, и все для предисловия. Далее я постараюсь более подробно рассказать о работе сжигателей и, что всегда требуют слушатели, об альтернативных методах уничтожения, а точнее утилизации мусора — твердых бытовых отходов (ТБО) по нашей терминологии.

Введение

Конечно, мусор стали сжигать тотчас после открытия огня. Что может быть проще, чем бросить в костер разорвавшуюся старую шкуру-накидку или обглоданную кость, чтобы они не мешали. И шкура и кость исчезали, а, куда они исчезали, это пещерных предков наших, не интересовало. Хотя и они уже могли осознать, что путь их мусора: через огонь — в небо. Судя по трудам, выступлениям, статьям и беседам, сторонники сжигания мусора совершенно не отличаются от неандертальцев. Это просто находка для психологов — сохранение тысячетелетнего заблуждения у современных людей, при том, как правило, людей образованных, то есть отлично знающих, что мусор действительно трансформируется в огне и превращается в другие, токсичные вещества, улетает в небо, но потом приходит к нам в виде грязного воздуха, грязной пищи, грязной воды. Наш, довольно туповатый, преподаватель марксизма-ленинизма, ныне уже забытой дисциплины, любил предварять свои занятия фразой: "Не надо быть слишком умным, чтобы понять то, что я вам сейчас буду рассказывать." Стыдно признаться, но иногда, беседуя с яростными защитниками сжигания мусора (если только это не обычные в наше время бандиты, которые уже захватили мусорный бизнес в свои руки или подкупленные или запуганные ими ученые и чиновники) мне хочется повторить эту афористическую фразу. Ответ любителям мусоросжигательных заводов очень прост, он рассмотрен в предыдущей лекции о том, как человек стал великаном и что из этого произошло. Еще проще: во времена неандертальцев во всей Европе жило 100-200 тысяч человек и во всей Европе вы не смогли бы найти хоть один кусок пленки из ПВХ, хоть одну лампу дневного света с капелькой ртути внутри, хоть кусок линолеума, хоть... да сами можете легко продолжить этот список. Тогда и воздух и вода были чистыми и слабый человек вносил только ничтожное загрязнение в окружающую среду. Теперь могущество человека и его масса соизмеримы с природными стихиями, а мощь его уже превосходит защитные резервы природы и никакие очистные сооружения не помогут — чем лучше фильтр, тем больше опасных веществ он собирает, и круг замыкается. И не надо быть слишком умным...

Первый МСЗ был построен в Англии (Ноттингем) в 1874 году, но еще в 13-ом веке в Англии был введен контроль за сжиганием мусора на свалках. С тех пор контроль является эффективным, хотя и не единственным способом снижения выбросов опасных веществ в окружающую среду. После того как в отходящих газах МСЗ были обнаружены диоксины, начались всобъемлющие исследования вреда, причиняемого окружающей среде и здоровью людей сжиганием мусора, медицинских и опасных отходов, и ореол МСЗ — как бы избавителей человечества от мусора — сильно поблек.

Таблица 1
Количество IСЗ в развитых странах

Страна	Количество МСЗ	% сжигаемого мусора	% мусора, сжигаемого с получением энергии (топлива)	% сжигаемых илов
Канада				неизв.
США			неизв.	неизв.
Япония			почти все	неизв.
Швеция
Дания			почти все
Франция
Нидерланды
Германия			неизв.
Италия
Испания				неизв.
Великобри- тания

Таблица, основанная на оригинальных данных, взята из книги Wast Incineration and the Environment. Eds R. E. Hester and R. M. Harrison. Royal Society of Chemistry, Manchester, Great Britain, 1994.

Примечание. Приведенные данные относятся к началу 90-х годов, а для Канады даже к 1985. С тех пор часть заводов закрылась, а новых практически нет. Некоторые остановлены на модернизацию очистных сооружений, некоторые, как например крупный завод в Испании, работают с неполной загрузкой.

Почему же при стоимости сжигания тонны мусора в $56, а стоимости захоронения $28 за тонну, в США работают (1993 г.) 142 МСЗ? Это плод работы профессиональных общественных психологов, нанятых строительными компаниями. Вы помните удивительную метаморфозу рейтингов во время выборов президента в 1993 году: еще в феврале рейтинг был около 6%, а уже в апреле — за 60%. Это и есть технология обработки общественного мнения. Эта самая технология и была применена в начале 80-х годов в Америке. СМИ начали интенсивную обработку населения, внушая две простых идеи. Первая — Америка задыхается от мусора, мусорный кризис наступил и если его не преодолеть, то вся жизнь рухнет. Вторая — свалки рассадники несчастий и болезней, спасти американский народ может только сжигание тлетворного мусора. Через два года все муниципальные власти призывали своих сограждан строить МСЗ. Меньше чем за десять лет их построили 142 штуки (представляете, как нажились строители этих МСЗ!) и сейчас они сжигают 30 млн. тонн мусора в год или 16% от всего объема мусора в США. В настоящее время точно такая же кампания начинается и у нас в России. Оказывается в России наступил мусорный кризис и все города, большие и малые, завалены мусором, скоро города задохнутся от дыма горящих несанкционированных свалок, полчища крыс разнесут страшные эпидемии и гибель наша неминуема. Вы наверно думаете, что эту фразу придумал я сам для красоты изложения. Увы, это почти точная цитата из одной статьи в газете в областном центре, где обсуждался проект строительства МСЗ. Таковы наши реалии. В той статье много еще чего страшного было написано и почти все — откровенная ложь. Я расскажу про теперешнее положение с МСЗ у них, но сначала закончу этот абзац краткой цитатой из выступления Пола Коннетта, известного специалиста по МСЗ и борца против их строительства, на крупном симпозиуме по диоксинам в 1997 г. Он рассказывал о запрещении строительства МСЗ во многих штатах Америки и в Канаде и отметил, что в то время как в Западной Европе количество вновь возводимых МСЗ постепенно падает, а в США и вообще сходит на нет, промышленность МСЗ намеривается построить 200 новых сжигателей, но в основном в Южной Азии и в Восточной Европе (то есть у нас). И (это самое главное) для снижения стоимости заводов требования к выбросам там не будут такими, как в Германии или в Голландии. К сожалению (говорит Пол Коннетт) вновь пускается в ход фальшивый аргумент о "получении энергии" и о привлечении частных инвестиций.

Помнится, что несколько лет назад один из министров московского правительства с гордостью говорил на международном совещании по мусору, проводившимся в Москве, что они построят 10 или 12 МСЗ в каждом районе Москвы, чтобы не возить мусор далеко и получать электрическую энергию и тепло для отопления домов. О количестве выброшенных диоксинов (и прочих загрязнений) министр не упоминал. По счастью пока этот план не реализован, хотя строительство и модернизация МСЗ в Москве идет полным ходом.

Итак, почему же строители МСЗ потянулись на юг и на восток в слабо развитые страны (Россия в их числе)? На это отвечает статья в солидном журнале, который никак нельзя отнести к Гринписовским и другим "несолидным " организациям. Это Wall Street Journal от 11 августа 1993 г. Как и полагается журналу финансистов с Уолл Стрита статья касается только финансовых проблем МСЗ. Согласитесь, что это объективный критерий.

Общее состояние рынка мусора такое: оправившись после господства идей мусоросжигания крупные полигоны захоронения мусора (это, по нашей теперешней терминологии — "свалки") показали свою экологическую привлекательность для общества. Цены захоронения, как мы уже говорили в два раза ниже, чем сжигания (в США).

Из экспертного заключения о проекте МСЗ в Костроме (1997 г) "По расчету разработчиков стоимость сжигания 1 т мусора стоит 225 тыс. руб. При рентабельности 45% эта величина увеличивается до 338 тыс. руб/т, что в 235 раз дороже вывоза на свалку".

Но сжигатели оказались в ловушке, о которой их предупреждали давно.

Дело в том, что образующуюся золу и отходы от очистки сточных вод и илы с фильтров все равно приходится отправлять на полигоны. Чем выше цены захоронения, тем хуже для МСЗ, а чем цены ниже, тем охотнее мусор везут на свалки, а не на МСЗ. Это одна ловушка, а другая связана с ценами на электричество, производимое МСЗ (вы помните, что производство электроэнергии, это один из козырей стороннников МСЗ). По чисто техническим причинам (низкокалорийное топливо, малоэффективные генераторы и др.) стоимость электроэнергии, производимой на МСЗ не может конкурировать с электростанциями. По данным Wall Street Journal цена 1 киловаттчаса (в 1993 г.), была 1-3 цента, а на МСЗ 1 кВч стоил 11 центов. Новые генераторы позволяют получать энергию по 6 центов за 1 кВч, но по действующим законам для стабильность рынка потребителям ее обязаны отпускать за 2 цента за 1 кВч, что дает убытки для МСЗ в 400 млн. долларов в год. Если прибавить к этим, чисто экономическим причинам, всеобщее недовольство опасными уровнями выбросов диоксинов, то прогноз Wall Street Journal кажется оправданным:

"Сжигатели фантастически дороги по сравнению с другими способами переработки мусора и финансовые прогнозы для развития этого сектора крайне неблагоприятны."

Теперь понятно, что шансов построить новые сжигатели как в Америке, так и в Европе, маловато, а вот "всучить" устаревший товар нам, "дикарям", пока еще можно.

Но над МСЗ Америки готов захлопнутся еще один капкан, точнее два. Я подробно описываю на этот раз судебные разбирательства потому, что такие же тяжбы грядут и у нас. Верховный Суд США должен решить, является ли зола МСЗ опасным загрязнением, которое должно быть внесено в существующий в Штатах официальный список. Если Верховный Суд включит золу МСЗ в этот список, то последняя лазейка владельцев МСЗ будет ликвидирована. До сих пор они пытаются не вывозить эту золу на полигоны захоронения, а использовать в технических целях, экономя тем самым на плате за захоронение. В основном они пытаются включать золу в асфальты и цементные изделия. Опасность здесь состоит не только во вездесущих диоксинах и канцергенных полиароматических углеводородах, но и в вымывании токсичных металлов. Если золу признают токсичным веществом, то стоимость ее захоронения возрастет в 10 раз, что составит "добавку" к тратам МСЗ на захоронение в 3,5 миллиарда долларов в год. Естественно, считает Журнал, что полигоны поднимут цену захоронения до 150 долларов за тонну, независимо от решения Суда, что приведет к финансовому краху многих МСЗ. Суд в Чикаго признал золу токсичным веществом, а Суд в Нью Йорке — нет. В любом случае эти разбирательства создают нервозную обстановку для владельцев и строителей МСЗ.

Вторая тяжба в Верховном Суде США гораздо более изощренная. Она касается так называемого "flow control", то есть возможностью муниципалитетов распоряжаться мусором по своему усмотрению. Истоки этой схемы управления потоком мусора находятся в тех же 80-х годах, когда в результате выдуманного призрака мусорного кризиса, началось массовое строительство МСЗ. Тогда, для поддержания стабильности работы МСЗ и их электрических генераторов, муниципалитеты вынуждены были заключать контракты по принципу "put or pay", то есть если мусора будет мало, то муниципалитет должен будет платить штраф МСЗ для компенсации потерь. Если Верховный Суд отменит flow control, то начнется война цен и полигоны с их низкими ценами на утилизацию мусора безусловно эту войну выиграют.

Как горит свеча

Великий физик и химик англичанин Вильям Рамзай посвятил специальную лекцию и написал книгу о горении свечи (есть русский перевод). В Краткой химической энциклопедии (краткой!) горению отведено 7 страниц. Горение — сложнейший физико-химический процесс и мы возьмем из этой науки только то, что нам пригодится, чтобы понимать суть процессов горения. А взять надо не очень много. Зажгите свечу или горелку или газ на кухне и рассмотрите пламя. Вы увидите, что оно не однородное, а напоминает луковицу, оно состоит из нескольких слоев. Внесите в пламя проволочку или тонкую деревянную палочку или еще как испытайте пламя, и вы увидите, что эти слои имеют разную температуру. Это очень важное наблюдение, так как из него следует, что состав продуктов горения в разных частях пламени разный. Часть продуктов может пролететь и не сгореть.

Таких продуктов может быть два. Первый, это просто несгоревшее топливо, например, «газом пахнет» — это проскочил несгоревший газ. Для полного сгорания одного кубометра метана (а это главная часть бытового газа) надо 9,52 кубометра воздуха. Но эта цифра теоретическая, а для реального сжигания всего горючего материала надо воздуха в несколько раз больше. Уже здесь имеется противоречие — если вы хотите сжечь все то надо много воздуха, но если вы даете много воздуха, то температура падает, так как этот воздух надо нагревать и тепло расходуется впустую. Поэтому выбор соотношения воздух/газ тонкая материя и решается всегда не в пользу потребителя. В воздухе вашей кухни всегда есть следы газа.

Но кроме проскочившего газа происходит выброс и других соединений. Вот именно здесь и развертывается вся физико-химическая наука горения. При высокой температуре молекулы начинают взаимодействовать друг с другом, раскалываться на части, называемые радикалами, эти радикалы необычайно активные частицы, они реагируют с молекулами и сами с собой и т. д. Получается огромное количество новых соединений — их называют продукты неполного сгорания (ПНС). Название как вы понимаете, не совсем точное, так как, например, окислы азота, которые образуются из азота воздуха, вроде бы вообще не имеют отношения к нашему ТБО, и только рыжий ядовитый дым из трубы (называют такие дымы «лисьи хвосты») заставляет включать и окислы азота и все остальные выбросы, образующиеся при сжигании, в понятие ПНС (Products of Incomplete Combustion/ PICs). К ПНС относятся десятки высоко токсичных веществ и обманные обещания строителей МСЗ уничтожить "помойки" и очистить города от мусора заставили "зеленых" придумать очень емкий термин — «помойка на небе». Это, конечно, так. Уничтожая ТБО вы выбрасываете их в небо, хотя и в другой, невидимой, но ядовитой форме. Более того, ПНС попадают в золу ("летучая зола", это то, что улавливают фильтры, "шлак", это то, что остается на поду печи сжигателя) и в промывные воды. Мы рассмотрим эти вопросы ниже, а сейчас вернемся еще раз к нашей свече.

Мы должны рассмотреть одно важное понятие, которое никак не хотят усвоить проектировщики наших МСЗ. Называется это так — «пробное сжигание» и «эффективность разрушения и удаления» (ЭРУ), (Trial Burns and Destruction and Removal Efficiency (DRE)). Введем еще один термин, чтобы легче было объяснятся. Principal Organic Hazardous Constituents (POHCs) — избранная стандартная смесь опасных органических веществ (ССОВ).

Вот как проводится испытания сжигателей (печей для сжигания) и контроль за их работой. Составляется специальная смесь нескольких органических веществ (ССОВ) и проводится пробное сжигание, при этом оценивается ЭРУ. Это означает, что мы вводим в пламя нашей свечи некоторое вещество и улавливаем все продукты. Мы знаем, что это будут: а) продукты полного сгорания (водяной пар и углекислый газ); б) несгоревшая часть (проскок); в) продукты неполного сгорания. Концентрация продуктов неполного сгорания (ПНС) укажет на эффективность разрушения исходной смеси, а несгоревшая часть покажет «эффективность удаления». Это и будет характеристика данного сжигателя, по которой можно судить с достаточной точностью о выбросах при обычной работе сжигателя и о том вреде, который они могут принести здоровью людей и состоянию окружающей среды.

Поскольку ПНС образуются, как считают некоторые, в той части, где температура ниже, то есть во внутренней части пламени, то можно ввести туда трубку (называют ее форсункой) и начать вдувать туда воздух (или даже кислород). Попробуйте, пламя станет горячее, это сразу будет видно по изменению свечения — желтый цвет раскаленного углерода во внешней части пламени станет белым, а область неполного сгорания резко уменьшится. Вследствие этого количество ПНС уменьшится, но не сильно, так как в их число входит оксид азота, а его количество возрастет. Кроме того возрастет концентрация летучих металлов и, кроме того, слабо изменится количество проскочивших газов, что связано с резким увеличением скорости потока газов. Предлагают "перемешать" пламя, то есть сделать его "турбулентным" (а было оно "ламинарным", то есть — плавным, ровным). Перемешивать пламя не просто, это существенно труднее, чем размешать кофе с молоком ложечкой, для этого придумывают разные трюки, но все они приводят к опасному попаданию раскаленных газов на стенки камеры сгорания, что приводит к их прогару. На острове Джонстон, где американцы сжигали свое химическое оружие, прогар стенок был одной из основных причин остановок сжигателя. Как только факел отклонялся (как пламя свечи) от оси камеры, струя газов ударяла в стенку и следовала остановка всей работы. Удивительно, но я не встретил пока что ни одного проекта МСЗ (для России) где бы обсуждались вопросы, связанные с авариями на печи. Вопрос о возможных авариях как правило вообще не обсуждается, так как авторы проектов всегда утверждают, что этого не может быть никогда. Увы, может. 28 июля 1995 г. в Пенсильвании при аварии на сравнительно новом МСЗ (построен в 1991 г., производительность 1200 т/день) погибло 2 чел. Примеров много.

Погасим свечку и выключим на кухне газ — теперь у нас будут другие масштабы.

Как устроены МСЗ

Сколько стоит дом построить. Для так называемых установок массового сжигания (производительностью от 100 до 3000 тонн в сутки) капитальные затраты в США колеблются от 80 до 100 тыс. долларов на тонну сжигаемых отходов. В эту цену не входит цена устройств подготовки отходов. Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. Время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет. [ О.М. Черп, В.Н. Виниченко "Проблема твердых бытовых отходов: комплексный подход".Эколайн, Москва, 1996. ]. Используйте эти цифры при рассмотрении проектов строительства МСЗ в вашем городе, они гораздо реальнее отражают стоимость строительства, чем встречающиеся иногда выкладки проектантов.

Устройство сжигателей

Сжигатель — общее название любого технического устройства для высокотемпературного окисления (сжигания) отходов, мусора и т. п. Мусоросжигательные заводы (МСЗ) по европейским нормам должны иметь не менее двух сжигателей.

На рис. 1 показано устройство современного (но не самого нового) завод по сжиганию мусора.

Рис.1. Типичная схема современного мусоросжигательного завода с рекуперацией энергии и очисткой отходящих газов.

Условные обозначения:
А.Загрузка мусора (помещение должно быть закрыто и недоступно ветру).
В. Загрузочный кран (должно быть два, снабженных весами и спецгидравликой для применения в случае возникновения пожара).
I. Отмывка кислых газов (скруббер).
J. Пакетные фильтры (противопылевые).
K. Дымосос.
L. Отходящие газы.
G. Турбина.
H. Электричество.
M. Шлак.
N. Летучая зола (зола уноса) и масса из скруббера.
O. Смешение шлака и золы.
P. Магнитный сепаратор.

Загрузка. Первое на что надо обратить внимание, это загрузка сжигателя. На рисунке виден самосвал, который сбрасывает несортированный мусор в мусороприемник. О сортировке мусора немного позже. Но бункер для приема мусора не просто яма, а сложное инженерное сооружение.

Европейская норма: Емкость хранилища отходов должна быть достаточно большой, чтобы возможно было хранить отходы в период закрытия одной из печей сжигания. При нормальном функционировании завода отходы не должны содержаться в хранилище более одной недели. Разгрузочных кранов должно быть два, чтобы не нарушить работу сжигателя. Бункер должен иметь закругленную форму для облегчения его периодической очистки, а для предохранения от неприятных запахов и образования взрывчатых смесей с выделяющимися газами, мощную систему отсоса воздуха, который затем направляется в сжигатель. Оператор должен иметь возможность постоянно видеть состояние бункера.

10 ноября 1988 года в городе Пятигорске по требованию СЭС был закрыт МСЗ после того, как четверо рабочих потеряли сознание во время рабочей смены из-за газа, выделяемыми отходами, сваленными на заводе. (Из брошюры О.Черпа). Это наглядная иллюстрация различий между заводами "первого поколения" и современными МСЗ, отвечающим нормам ЕС.

Сжигатель. Далее мусор направляется в печь сжигания.

Европейская норма. В горячей зоне газы должны находится при температуре не ниже 850°С в течение не менее 2 секунд (правило 2 секунд) и при содержании кислорода не ниже 6%.

Их конструкция может быть самой разной, но потом, обязательно, горячие газы идут в теплообменник для получения пара и электроэнергии. Именно на этой стадии, стадии охлаждения газов, начинают образовываться диоксины.

Очистка газов. Далее идут очистные сооружения. Это самая тонкая и самая дорогая часть. Стоимость очистных сооружений не менее 50% от общей стоимости МСЗ. Вот на этом и пытаются экономить. Обычно заказчиков не сильно балуют: ставят водной скрубер и электростатический фильтр, да еще пылевые текстильные фильтры. Если вам придеся оценивать проект сжигателя обязательно обратите внимание на последовательность падения температуры после печи.

Горячие электростатические фильтры. Хотя образование диоксинов неминуемо при понижении температуры, но есть еще одна опасная точка. Исследования показали, что горячие электростатические фильтры, которые так распространены во всех воздухоочистeах, сами генерируют диоксины. Так при обследовании МСЗ во Флориде на одном сжигателе были получены следущие результаты:

Температура на электростатическом фильтре, °С	Выбросы диоксинов в нг/нм3

Следует также заметить, что и самые лучшие угольные фильтры не позволяют удержать выбросы диоксинов в рамках Европейских норм.

Европейская норма. Содержание диоксинов в отходящих газах МСЗ в единицах I-TEQ не должно превышать 0,1 нг/нм3.

Разработаны каталитические дожигатели диоксинов, совмещенные с дожигателями для окислов азота, повидимому это на настоящее время наилучший вариант очистки газов от диоксинов.

Основные устройства для очистки газов, принятые на современных МСЗ (МСЗ в городе Алкмаар, Нидерланды), показаны на Рис. 2.

Рис.2. Схема очистных сооружений на современном МСЗ в Алмааре (Нидерланды).

Из статьи: Jan G.P. Born. Organochlorine Comp.(Dioxin'96) 1996, v. 27, p.46-49.
Условные обозначения:
1. Топка и бойлер.
2. Электростатические фильтры.
3. Распылитель (выпаривание загрязненной воды).
4. Охлаждение и кислая промывка газов (скруббер) 1 стадия.
5. Щелочная промывка газов (скруббер) 2 стадия.
6. Рециркуляция отходящих газов.
7. Нейтрализация, флоккуляция, осаждение.
8. Теплоообменник.
9. Реактор с инжекцией активного угля (кокса).
10. Пылевые фильтры.
11. Регенеративный теплообменник.
12. Разогрев газов.
13. Реактор каталитического дожига окислов азота (существует модификация для одновременного дожига диоксинов).

Выбросы МСЗ

Когда вам рассказывают байки о почти полном отсутствии отходов и выбросов от МСЗ, то будьте внимательны: не почти, но всегда это не правда. Такое опасное производство не может, по чисто техническим причинам, быть безотходным.

Выбросы МСЗ охватывают все обычные для промпредприятий отходы:

• загрязненный воздух,
• загрязненные воды,
• загрязненные твердые отходы.

Мы рассмотрим все вопросы, связанные с этими загрязнениями ниже. Для снижения выбросов в воздух создаются мощные, эффективные, но крайне дорогие очистные сооружения. Для уменьшения объемов золы и шлаков, подлежащих захоронению, пытаются использовать их в строительных изделиях, что может быть крайне опасно. Однако, для снижения отходов от работы фильтров и мокрых скрубберов для нейтрализации кислых газов, ничего сделать нельзя, так как чем лучше очистка, тем больше объем загрязненной воды, илов и загрязненной массы с фильтров.

Работа любого мусоросжигательного завода опасна для окружающей среды и здоровья населения. Даже по нашим весьма старым нормам строительств, когда еще о диоксинах и не слыхивали, МСЗ относятся к опасным производствам, не ниже 2 категории опасности.

Загрязнение воздуха

Металлы

Для начала приведу таблицу, из книги Саст Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990, 335 с., которая процитирована в той же самой брошюре И. Игнатовича и Н. Г. Рыбальского. Это как бы официальная таблица, полученная для наших МСЗ и нашего ТБО. Обратите внимание на "коэффициенты концентрации", это величина показывает насколько данного вещества в выбросах МСЗ больше, чем в обычном воздухе, то, что называется "фон".

Следует заметить, что за прошедшие 10 лет со дня получения этих данных в ТБО и, соответственно в выбросах, возросло содержание свинца, ртути и кадмия, то есть наиболее токсичных металлов.

Таблица 2
Содержание химических элементов в продуктах сжигания твердых бытовых отходов разных городов

	Выбросы в воздух	Летучая зола
Элемент	содержание, %%	коэф. концентрации	содержание, %%	коэф. концентрации
Висмут	0,0003-0,0013	300-1300	0,01
Серебро	0,0006-0,0021	86-300	0,003-0,01	430-1430
Олово	0,02-0,18	80-720	0,22-0,3	880-1200
Свинец	0,155-0,186	97-116	0,45-1	281-625
Кадмий	0,0005-0,0012	38-923	0,005-0,01	380-770
Сурьма	0,003-0,009	60-180	0,01-0,02	200-400
Медь	0,15-0,4	32-85	0,07-0,3	15-64
Цинк	0,18-0,56	22-68	1-3	120-360
Хром	0,06-0,16	7-20	0,08-0,6	10-200
Ртуть	0,00004-0,00009	5-10	-	-

Уже из данных этой таблицы видно, что в дымах МСЗ опасных металлов в некоторых случаях в тысячи раз больше, чем в "обычном"