Способы утилизации промышленных и бытовых отходов. Методы и способы переработки мусора (ТБО)

Современный мир не стоит на месте. Каждый год увеличиваются объёмы производства, продолжается рост населения и расширение городов. Вместе с этим назрела проблема утилизации мусора. На земле специальные свалки для отходов жизнедеятельности присутствуют в ограниченном количестве. При этом поступающие на них объёмы превышают их вместимость, поэтому мусорные горы увеличиваются с каждым днём. Необработанные кучи отходов негативно влияют на экологическое состояние планеты. Именно поэтому возникла потребность в создании качественных мусороперерабатывающих заводов. На этих объектах необходимо применять только современные методы переработки отходов и их утилизации. Стоит отметить, что генерируемый человечеством мусор относится к различным группам опасности. Чтобы переработка отходов была эффективной, для каждого отдельного вида необходимо подобрать свой метод утилизации. Но прежде требуется их рассортировка.

Отходы бытовые

К этому числу относятся остатки продукции, связанные с жизнедеятельностью людей. Это могут быть пластиковые, бумажные, пищевые и другие подобные отходы, которые были выброшены из учреждений и домов населения. Мусор, от которого мы привыкли избавляться, встречается на каждом шагу. Многим отбросам приписывается пятая и четвёртая степень опасности.

Переработка бытовых отходов из пластика не должна обходиться без механического воздействия, т. е. измельчения. Далее, их в обязательном порядке обрабатывают химическими растворами. Нередко после такой процедуры изготавливаются новые полимерные вещества, которые используются вторично для создания новой продукции. Такие бытовые отходы, как бумага или пищевой мусор можно подвергнуть компостированию и последующему перегниванию. Впоследствии полученный состав подойдёт для применения в сельскохозяйственном деле.

Биологический тлен

Биологическими видами в природе являются человек и животные. Эти две группы также генерируют большой объём отходов. Много подобного сора приходит от ветеринарных клиник, санитарно-гигиенических организаций, учреждений общественного питания и подобным предприятий. Переработка отходов биологического характера сводится к их сжиганию. Вещества жидкой консистенции перевозят на специальном транспорте. Сжигание также применяют по отношению к отходам органического происхождения.

Промышленные отходы

Этот вид отходов образуется в результате функционирования производства и технологической деятельности. Сюда относится весь строительный мусор. Он появляется в процессе монтажных, облицовочных, отделочных и других работ. Например, к этой категории мусора относятся лакокрасочные остатки, теплоизоляционные вещества, древесина и другой производственный «хлам». Переработка промышленных отходов нередко заключается в сжигании. Деревянные остатки подходят для получения определённого количества энергии.

Радиоактивный мусор

К таким отходам относятся растворы и газы, которые не подходят для использования. В первую очередь – это биологические материалы и объекты, содержащие радиоактивные компоненты в большом количестве (выше допустимой нормы). Степень опасности зависит от уровня радиации в таких отбросах. Подобный мусор утилизируют путём захоронения, некоторый просто сжигают. Подобный способ переработки относится и к следующей группе остатков деятельности.

Медицинские отходы

В этом списке находятся все вещества, которые производят медицинские учреждения. Примерно 80% отходов – простой бытовой мусор. Он неопасный. Зато оставшиеся 20% способны так или иначе причинить ущерб здоровью. В России утилизация и переработка отходов радиоактивного и медицинского характера имеет множество запретов и условностей. Также в стране тщательно прописаны необходимые условия обращения с этой группой мусора, способы их захоронения или сжигания. Были созданы специальные могильники для жидких и твёрдых радиоактивных компонентов. Если необходимо избавиться от медицинского мусора, его складывают в особые пакеты и поджигают. Но этот метод, к сожалению, также небезопасен, особенно если препараты относятся к первой или второй группе опасности.

Разделение на классы

Все отходы делятся в зависимости от своего агрегатного состояния. Так, они бывают твёрдыми, жидкими или газообразными. Кроме того, весь мусор классифицируется по степени опасности. Всего есть четыре класса. Мусор, относящийся к первой степени опасности, несёт наиболее сильную угрозу планете и живым организмам, в том числе человеку. Эти отходы способны испортить экологическую систему, что повлечёт за собой катастрофу. К ним относятся следующие вещества: ртуть, полоний, соли свинца, плутоний и т. д.

Ко второму классу относятся остатки, способные вызвать экологический сбой, который не сможет восстановиться в течение продолжительного периода (около 30 лет). Это хлор, различные фосфаты, мышьяк, селен и другие вещества. К третьей группе опасности принадлежат те отходы, после воздействия которых система сможет восстановиться за десять лет. Но только в том случае, если мусор больше не будет оказывать влияние на заражённый объект. Среди них выделяют хром, цинк, этиловый спирт и так далее.

Малоопасным отходам – сульфатам, хлоридам и симазину – присвоен четвёртый класс. Но это не значит, что они практически не влияют на человека и экосистему. При устранении источника организм или природа смогут восстановиться только через три года. Существует мусор пятого класса. Это означает, что отходы совершенно безопасны для экологии.

Важность переработки мусора

Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов:

Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов).
Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.
В некоторых случаях предметы, выполнившие своё предназначение, оказываются источником веществ. При этом они более дешёвые, чем природные материалы.

Подробней об утилизации

Утилизация – это изменение отходных материалов до полного исчезновения или видоизменения структуры, чтобы не было возможности использовать их повторно. Но это слово может носить и другой смысл. Например, часто оно употребляется в переносном значении.

Сегодня большое количество отходов применяется повторно в разных целях. Весь мусор, который сегодня утилизируют, делится на две основные группы:

Твёрдые бытовые отходы (стекло, бумага, пластик, пищевые отходы).
Производственные отходы (биологические, медицинские, радиоактивные, строительные отбросы, а также мусор транспортного комплекса).

Провести утилизацию можно одним из нескольких способов, которые также поделены на группы. Например, к основным методам относят термическую обработку, компостирование, являющееся естественным методом разложения, и захоронение мусора на специальных полигонах. Некоторые эти способы переработки отходов позволяют получить вторичное сырьё.

Вторичные материалы

Обычно все отходы, которые остаются после производства и деятельности человека, именуют «вторсырьем». Но это представление не совсем верное. Дело в том, что не все отбросы целесообразно использовать вторично или отправлять на другие нужды. Есть и такая группа мусора, которая применяется вторично только лишь в качестве источника энергии (после специальной обработки), поэтому также не причисляется к вторичному сырью. Те вещества, что после переработки выдают энергию, именуются «вторичным энергетическим сырьём».

К этой группе можно отнести только те материалы, которые после определённого воздействия могут стать пригодными в народном хозяйстве. Наглядным примером является жестяная банка из-под консервов. Она уже не может использоваться для хранения пищевых продуктов, но после переплавки из неё изготавливают новую ёмкость для пищи или другие металлические предметы. Становится очевидным: вторичным сырьём называются предметы, которые после использования по прямому назначению являются ресурсами, что пригодятся для дальнейшего применения. Чтобы получить новое изделие или сырьё, необходима переработка мусора. Сегодня для этого используется несколько способов, которые описаны ниже.

Естественная переработка

Ещё в XX веке в большинстве случаев переработка бытовых отходов проводилась путём компостирования. В специально вырытые котлованы сбрасывался мусор, в частности органический, и присыпался землёй. Со временем отходы разлагались, сгнивали и использовались в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Но сравнительно недавно такой метод был немного модифицирован. Учёные разработали герметичные установки для подогрева компостированного мусора. Органические остатки в этом случае начинают быстрей разлагаться, отчего образуется метан, который является биогазом. Именно его начали использовать для создания биотоплива.

Появились специализированные компании, которые строят мобильные станции для переработки отходов. Их применяют в маленьких посёлках или в фермерском хозяйстве. Было подсчитано, что подобные станции крупного размера, предназначенные для городов, содержать невыгодно. Чтобы получить разлагающийся продукт, нужно достаточно много времени, а образовавшиеся удобрения всё равно остаются неиспользованными, и их также нужно как-то утилизировать. Помимо этого, есть другие отбросы, которые некуда девать, поэтому они будут накапливаться. Например, это пластик, строительные остатки, полиэтилен и прочее. А создать специализированный завод, где проводилась бы переработка твёрдых бытовых отходов, для властей экономически невыгодно.

Термическая утилизация

Под термической переработкой подразумевается сжигание твёрдого бытового мусора. Процесс применяется для сокращения количества органических веществ и их обезвреживания. Далее, полученные остатки подвергаются захоронению или утилизации. После горения мусор значительно сокращается в объёме, все бактерии истребляются, а полученная энергия способна генерировать электроэнергию или обогревать воду для отопительной системы. Подобные заводы обычно устраивают неподалёку от крупных городских свалок, чтобы переработка твёрдых отходов проходила конвейером. Там же неподалёку находятся полигоны, предназначенные для захоронения переработанных остатков.

Можно отметить, что сжигание отходов делится на прямое и пиролизное. При первом способе можно получить лишь тепловую энергию. Одновременно пиролизное сжигание создаёт возможность добыть жидкостное и газовое топливо. Но независимо от способа термической утилизации, в атмосферу во время горения выделяются губительные вещества. Это вредит нашей экологии. Некоторые устанавливают фильтры. Их цель – задерживать твёрдые летучие вещества. Но как показывает практика, даже они не способны остановить загрязнение.

Если говорить о технологии переработки отходов медицинского характера, в России уже установлено несколько специальных печей. Они оборудованы приборами газоочистки. Кроме этого, в стране появились микроволновая, паротепловая обработки и автоклавирование. Всё это является альтернативными методами сжигания медицинского и другого подходящего мусора. Остатки, содержащие ртуть, обрабатываются особым термохимическим или гидрометаллургическим способами.

Плазменная утилизация

Этот метод на данный момент является наиболее современным способом утилизации. Его действие проходит в два этапа:

Отходы измельчаются и сдавливаются под прессом. Если есть необходимость, мусор просушивается, чтобы добиться гранулированной структуры.
Полученные вещества отправляются в реактор. Там плазменный поток передаёт им столько энергии, чтобы они приобрели газообразное состояние.

Избежать возгорания получается при помощи специального окислителя. Полученный газ по составу схож с обычным природным, но он содержит меньше энергии. Готовый продукт закупоривают в ёмкости и отправляют для последующего использования. Такой газ подходит для турбин, котлов, дизель-генераторов.

Подобная переработка отходов производства и бытового мусора уже некоторое время применяется в Канаде и США. В этих странах остатки жизнедеятельности человека эффективно утилизируются, а конечный продукт используется на благо в качестве топлива. На западе уже готовятся внедрить эту технологию в ещё большем масштабе. Но поскольку подобное оборудование достаточно дорогостоящее, его не могут приобрести страны СНГ.

Возможно ли решить проблему утилизации отходов?

Конечно, чтобы переработка твёрдых отходов и опасного для здоровья мусора проходила на высшем уровне, требуется немало финансовых вложений. Также в этом должны быть заинтересованы политические круги. Но на данный момент нам приходится обходиться устаревшей техникой для утилизации. По мнению властей, существующие заводы справляются с проблемой, поэтому нет надобности их реконструировать и переоборудовать. Толчком к этому может послужить лишь экологическая катастрофа.

Хотя проблема имеет обширные масштабы, всё же решить или сократить её размеры возможно. Ситуация требует комплексного подхода со стороны общества и властей. Хорошо, если каждый подумает о том, что может предпринять лично он. Самое простое, что может сделать человек, это начать сортировать тот мусор, который генерирует он. Ведь тот, кто выбрасывает отходы, знает, где у него пластик, бумага, стекло или пищевые продукты. Если в привычку войдёт сортировать остатки жизнедеятельности, то такой мусор станет проще и быстрей перерабатывать.

Человеку необходимо регулярно напоминать о важности правильной утилизации отходов, их сортировке и бережном отношении к природным ресурсам, которыми владеет он. Если же власти не будут принимать меры, проводить мотивирующие кампании, простого энтузиазма окажется недостаточно. Поэтому проблема утилизации мусора так и останется в нашей стране на «первобытном» уровне.

Септиками, местом сбора и переработки жидких органических отходов, считают выгребные ямы, конструкции с почвенной доочисткой и автономные системы канализации. Выбор септика зависит от потребностей и возможностей владельца участка.

Объем отходов год от года растет. Существует несколько классификаций ТБО и даже наука, их изучающая, – гарбология. Все отходы в разной степени опасны для человека.

Эффект от переработки ЖБО наименее виден в перечне утилизации отходов жизнедеятельности человека. Увы, в России пока далеко до извлечения из сточных вод энергии посредством тепловых насосов, как это практикуется, например, в Хельсинки и Осло.

Уже несколько десятилетий человечество ищет эффективные методы утилизации отходов осадка очистных сооружений. Уже найдены действенные способы, которые позволяют избавляться от накопленной биомассы

В мегаполисах остро стоит проблема загрязнения окружающей среды. Первый шаг к ее решению – освобождение частного сектора Москвы и Подмосковья от твердых бытовых отходов с помощью услуг специализированных организаций.

Любой вид деятельности регламентируется законами РФ и другими документами, это также касается вывоза и утилизации твердых бытовых отходов

Когда нет возможности установить во дворе мусорные баки для сбора бытовых отходов, когда вы больны или стары и вынести пакет мусора становится для вас трудной задачей, на помощь приходит мусоропровод.

ТБО и их проблемы в РФ

Основная проблема увеличения объемов ТБО в нашей стране лежит в плоскости урбанизации.

С повышением роли городов в экономике страны увеличиваются как размеры этих городов, так и число их жителей. Увеличение числа жителей многократно повышает нагрузку на городские коммунальные службы.

Создается ситуация, когда меры, направленные на улучшение экологической и санитарной обстановки, попросту запаздывают, будучи не в силах угнаться за ростом народонаселения. В настоящее время в городах России проживает около 75% всех граждан страны. Несмотря на высокую цифру стоит заметить, что Россия далеко не первая в Европе по этому показателю. Тем не менее объем ТБО растет стремительно.

Вторая по важности влияния проблема – технический прогресс, вернее его недостаточное использование . Система сбора, транспортировки и утилизации ТБО развита крайне слабо. Большие расстояния, огромная площадь и экономия на всех этапах производственной деятельности приводят к созданию стихийных свалок.

Но и без них самым популярным способом избавления от бытового мусора является именно организация захоронения ТБО на открытых полигонах. Желание действовать в рамках призывов о сохранности окружающей среды разобьется о сухие данные: в настоящее время в России только 5-7% от общего числа ТБО перерабатывается на специальных фабриках по переработке мусора.

Третьим препятствием к скорейшему наведению порядка является отсутствие взаимопонимания (не сказать хуже – конфронтация) между государственными муниципальными службами и частными коммерческими компаниями. Муниципалитеты ревностно охраняют приоритетное право освоения такого вида предпринимательской деятельности, не допуская туда посторонних.

ТБО и сложности за рубежом

Главная проблема с ТБО в мире, как ни странно, это ужесточение требований к срокам годности товаров. Загнанные в жесткие рамки, производители вынуждены избавляться от неликвидов путем их утилизации. Поскольку производство с каждым годом растет, растет и количество отходов. Отлаженная система утилизации любого вида отходов дает сбои. Перерабатывающие комплексы работают с повышенной нагрузкой.

Следующий момент, по поводу которого бьют тревогу экологи всего мира, это образование стран-свалок. Многие государства с неразвитой экономикой охотно принимают на переработку ТБО со всего мира. Несмотря на имеющиеся в их распоряжении промышленные мощности, последние не справляются с нескончаемым потоком мусора из стран с более высоким уровнем жизни, и отходы временно оседают под открытым небом. Поскольку атмосфера не может принадлежать кому-либо в разных долях, вредные выбросы происходят все чаще.

Способы ликвидации ТБО

Ликвидируют мусор несколькими способами, из которых самыми экономичными являются два:

компостирование. Суть метода заключена в утилизации отходов биологического происхождения путем их разложения естественным способом;
. Термообработка любых ТБО позволяет добиться полного их уничтожения. Однако не следует забывать о том, что многие ТБО сжигать просто невыгодно. Такие отходы, как бумага или древесина, являются продуктом многократной переработки, их уничтожение повлечет за собой безвозвратную потерю лесного массива планеты.

В настоящее время простое сжигание ТБО в развитых странах не практикуется, выделяемая при сжигании энергия используется в качестве альтернативной обычным видам энергии.

Разделение ТБО

Невозможно переоценить важность на начальном этапе, то есть после сбора. Уменьшение нагрузки на природу достигается только возможностью вторичного использования ТБО в производстве товаров народного потребления.

При всех усилиях, прилагаемых на планете всеми заинтересованными лицами (начиная от правительств стран и заканчивая компаниями-утилизаторами мусора), результат их деятельности не будет признан удовлетворительным без участия каждого отдельного потребителя. Без понимания самой идеи о необходимости деления ТБО на типы, соблюдения правил сбора ТБО дальше собственного порога дело не продвинется.

Набившие оскомину слова о личном вкладе каждого в дело спасения жизни на земле не будут казаться чем-то эфемерным, когда за окном вашего дома возникнут очертания труб мусоросжигательного завода, непрерывно и беспрестанно дымящих день и ночь. А все потому, что вы в свое время пренебрегли правилами утилизации ТБО. Задыхающийся мир потребует генеральной уборки. Круг замкнется.

Существующая сегодня система обращения с ними в нашей стране сложилась еще в советские времена. Основной метод, по которому сейчас происходит утилизация твердых бытовых отходов - полигонное захоронение. На первый взгляд он самый дешевый, но при расчетах очень часто забывают учитывать, что кроме затрат на обслуживание площадки необходимы расходы на вывод из эксплуатации, компенсацию ущерба природе и безвозвратные потери ресурсов.

В качестве альтернативы в некоторых мегаполисах утилизация твердых отходов происходит путем их сжигания на специализированных Однако у этого способа есть ряд недостатков, один из которых заключается в том, что МСЗ является источником и окружающей территории. Правда, для справедливости стоит заметить, что есть технологии сжигания, сводящие к минимуму образование диоксинов. Кроме того, в результате этого метода уменьшается в десять раз объем отходов и существует возможность производить тепло- или электроэнергию, а образующийся шлак направлять повторно в промышленность.

Также утилизируют через аэробное биотермическое компостирование. Перед этим происходит их сортировка. Все, что образуется в результате потребления, можно условно разделить на три основных группы. Первая - (ТБО), которое можно переработать в полезные материалы и получить за счет их реализации определенный доход, позволяющий компенсировать затраты. Вторая - биоразлагаемые отходы, их можно превратить в компост, правда, связанные с этим расходы сложно компенсировать. Третья - неперерабатываемые ТБО, утилизация твердых отходов этой группы производится различными способами, зависящими от их конкретного состава.

Аэробное биотермическое компостирование сегодня считается наиболее перспективной технологией. С помощью нее ТБО переводятся в безвредное состояние и становятся компостом, представляющим собой удобрение, в котором содержатся микроэлементы, фосфор, азот, калий. Подобная утилизация твердых отходов позволяет вернуть их обратно в естественный в природе.

Применение массово переработки ТБО с использованием последнего метода сегодня затруднено по ряду причин: несовершенство законодательства, отсутствие единой информационной базы по всем типам ТБО, слабый контроль за соблюдением нормативных актов, недостаточное финансирование. Если обратиться к опыту развитых стран, то становится понятно, что наладить должным образом можно, только если подойти к этому вопросу системно. Следует настроить и отладить все процессы, связанные с утилизацией мусора. Необходимо охватить все в комплексе, включая источники образования мусора (организации и люди), перевозку, хранение, сортировку, переработку, окончательное захоронение. Следует активно привлекать общественность и каждого отдельного гражданина к решению этой проблемы. И главное, необходим действенный механизм экономического стимулирования рационального и бережного отношения к тому, что дала нам природа.

Утилизация и переработка бытовых отходов - актуальная проблема современного мира. Свалок на земле становится все больше, обширное захламление грозит экологической катастрофой. Решение проблемы – переработка ТБО на специализированных мусороперерабатывающих заводах. Следуя условиям объективной реальности, человечеству нужно совершенствовать способы утилизации отходов, чтобы добиться наиболее эффективной переработки ТБО с минимальными затратами.

3 причины, почему необходима грамотная переработка ТБО

Отходы можно условно подразделить на следующие виды :

Бытовые отходы. В эту группу мы отнесем отходы жизнедеятельности людей. Тот мусор, который выбрасывается из жилых домов и административных зданий. Пластиковые изделия, остатки еды, бумажные, стеклянные и другие предметы. Многие отходы отнесены к IV и V классам опасности.

Вопрос по пластиковым отходам должен решаться следующим образом: мусор подлежит механическому измельчению, далее следует химическая обработка растворами, в результате таких манипуляций образуется масса, из которой можно вновь изготавливать полимерную продукцию. Бумага и пищевые остатки могут превратиться в компост, перегнить и принести пользу для аграрного сектора экономики.

Биологические отходы. Этот вид отходов производится биологическими видами (человеком и животными). Большое количество таких материалов производят ветклиники, больницы, организации санитарно-гигиенического профиля, предприятия общепита и другие подобные учреждения. Биологические отходы уничтожаются сжиганием. Все материалы органического происхождения можно ликвидировать этим способом.
Промышленные отходы. Такие отходы являются результатом производственных процессов. Строительство, функционирование промышленного оборудования, монтажные и отделочные работы – все это оставляет после себя огромное количество древесины, лакокрасочных веществ, теплоизоляционных материалов, часть из которых также можно сжигать. К примеру, древесина в процессе горения выделяет энергию, что также можно использовать в полезных для общества целях.
Радиоактивный мусор. Нередко биоматериалы и другие отходы содержат радиоактивные вещества, которые представляют собой опасность. В эту же группу входят газы и растворы – то есть те отходы, которые в дальнейшем нельзя использовать. Часть такого мусора можно уничтожать сжиганием, но остальное можно только захоронить.
Медицинские отходы. Это мусор медицинских учреждений, 80 % которого – неопасные бытовые отходы, а оставшиеся 20 % представляют риск для организма человека. Как и переработка радиоактивных отходов, уничтожение данного вида мусора имеет множество ограничений и запретов в российском законодательстве. Подробно описаны способы его сжигания и захоронения. Для медицинских отходов, как и для радиоактивных, создаются специальные могильники. Некоторые уничтожают медицинские отходы так: складывают в пакеты и сжигают. Но множество препаратов относятся к I и II классам опасности, поэтому данный метод утилизации явно не для них.

Все отходы имеют классификацию по степени своей опасности для окружающей среды. Всего существует четыре класса опасности. Первый класс – мусор, который несет самую серьезную угрозу планете и всем живущим на ней организмам. Если не перерабатывать ТБО первого класса в порядке, установленном законом, вред экологической системе может быть непоправимым. Отходы первого класса опасности: ртуть, соли свинца, плутоний, полоний и т.д.

Отходы второго класса опасности также способны сильно навредить экологии. Последствия такого ущерба продолжат воздействие на протяжении длительного времени. Планета будет восстанавливаться в течение 30 лет после загрязнения такими отходами. К ним относят мышьяк, селен, хлор, фосфаты и т. д.

После отходов третьего класса опасности экосистема способна восстановиться за десятилетие. Разумеется, восстановление возможно только после переработки ТБО, иначе отходы не прекратят наносить вред экологии. К третьему классу принадлежат цинк, этиловый спирт, хром и т. д.

Четвертый класс опасности – это отходы малоопасные (симазин, сульфаты, хлориды). После их устранения из зараженного объекта экосистеме нужно восстанавливаться три года.

А вот отходы пятого класса совершенно безопасны.

Рассмотрим, почему необходима правильная переработка ТБО:

Отходы загрязняют окружающую среду, которая и так перенасыщена выбросами заводов и выхлопами транспорта.
Ресурсы, которые добыты из природы или созданы промышленным путем, серьезно ограничены, поэтому целесообразно подвергать их переработке и вторичному использованию.
Применять переработанное сырье оказывается дешевле, поэтому переработка ТБО выгодна в экономическом плане.

Наиболее распространенные методы переработки ТБО

Метод 1. Захоронение мусора.

Полигоны создаются специально для того, чтобы на их территории осуществлять переработку ТБО. Поток мусора поступает на эти площади (до 95 %), а затем органическая часть разлагается самопроизвольно. В зоне полигона образуются специальные условия для интенсивного биохимического процесса диссоциации. Формирующаяся анаэробная среда способствует утилизации, усиливающейся метаногенными микроорганизмами, которые образуют биогаз (иначе называемый «свалочный газ»). В чем минус таких полигонов? Токсины свалочного газа поступают в атмосферный воздух и распространяются по направлению ветра на огромные расстояния. А если к ним примешиваются производственные выбросы, то экология подвергается еще большей опасности.

Учитывая скопление микроорганизмов, которые усиливают протекание химических реакций, локально могут возникать возгорания из-за чрезмерного перегрева. При этом в окружающую среду выделяются полиароматические углеводороды, вызывающие онкологические заболевания. Такие выбросы в тысячи раз превышают допустимые концентрации подобных веществ в воздухе. Образующиеся в воздухе водные растворы выпадают в виде осадков, при испарении которых, как и при горении полимерных веществ, выделяются диоксины. Так через атмосферные осадки вредные химические элементы попадают в грунтовые и поверхностные воды.

Поскольку устраивать такие полигоны в черте города нельзя, для них отводятся участки за пределами крупных населенных пунктов. Если подсчитать стоимость выделения территорий, их обустройства по всем правилам, транспортные расходы на перевозку мусора к такому полигону переработки ТБО, получится довольно внушительная цифра. Прибавьте к этому загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выделением продуктов сгорания моторного топлива, износ пригородных дорог. Картина складывается не радужная.

Из-за того, что квалифицированное обустройство полигонов переработки ТБО связано с большими расходами, некоторые предпочитают организовывать несанкционированные свалки. В таких местах неразрешенного складирования отсутствует всякая герметизация, жидкие отходы напрямую поступают в окружающую среду, не проходя этап обезвреживания, создавая высокую опасность для населения. А эти свалки только множатся и разрастаются.

Таким образом, складывать непереработанные отходы на полигонах весьма опасно, и потому такой способ их утилизации должен быть запрещен на законодательном уровне. И тому есть масса причин:

отсутствие бактериологической и эпидемиологической безопасности;
быстрое распространение опасных для человеческого организма веществ на большие территории (проникновение в воздух, воду, почву);
выделение диоксинов при возгорании;
высокая стоимость земли и обустройства полигона, а также необходимость последующей рекультивации участка;
противоречие «Основам государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года».

Метод 2. Компостирование мусора.

Этот способ переработки ТБО основан на том факте, что часть мусора может утилизироваться самостоятельно – путем биоразложения. Так, органические отходы в состоянии компостироваться. В наши дни существуют специальные технологии компостирования пищевых отходов и неразделенного мусора.

Массовое компостирование у нас в стране не распространено, но применяется той частью населения, которая имеет частные дома или дачные участки. Однако в целом организовать процесс компостирования мусора можно и централизованно, выделив для этого специальные площадки. Образовавшийся компост в дальнейшем можно с успехом использовать в сельскохозяйственной отрасли.

Метод 3. Термическая переработка мусора (ТБО).

Органику также легко можно уничтожить термическим путем. Термическая переработка ТБО – последовательная процедура воздействия тепла на отходы в целях уменьшения их массы и объема, а также обезвреживания. Такая переработка ТБО может сопровождаться получением инертных материалов и энергоносителей.

Преимущества термической переработки:

Эффективность в плане обезвреживания (уничтожает болезнетворную микрофлору).
Значительно уменьшает объем мусора (до десяти раз).
Использование энергетического потенциала отходов органического происхождения.

Наиболее распространенный метод термической переработки ТБО – сжигание. У этого простого способа есть много достоинств:

Он многократно проверен.
Оборудование для сжигания доступно и выпускается серийно, имеет длительный срок эксплуатации.
Автоматизированный процесс, не требует вовлечения трудовых ресурсов.

Если раньше мусор просто сжигали, то современные технологии позволяют более эффективно использовать этот процесс, попутно извлекая из него топливную фракцию. В результате подобных методик процедура сжигания превращается не просто в ликвидацию мусора, но и в получение дополнительной энергии – электрической или тепловой. Самой перспективной на данный момент является технология плазменного сжигания, которая обеспечивает более высокую температуру горения. В результате выделяется полезная энергия, а в остатке получается совершенно безвредный остеклованный продукт.

Метод 4. Плазменная переработка мусора (ТБО).

Переработка ТБО плазменным методом представляет собой процесс превращения мусора в газ. Этот газ впоследствии используют для получения пара и электроэнергии. Непиролизуемые остатки твердых отходов выступают одним из элементов плазменной переработки.

Достоинство высокотемпературного пиролиза в том, что этот процесс уничтожает без всякой предварительной подготовки самые разные отходы, не нанося вреда окружающей среде. С экономической точки зрения это очень выгодная технология, т. к. не нужно дополнительных затрат на сушку, сортировку и другие процедуры подготовки мусора к утилизации.

На выходе остается шлак, который не несет вреда экологии и даже может найти повторное применение.

Какое используется оборудование для переработки ТБО

Промышленный мир не стоит на месте, все больше становится оборудования и заводов по утилизации мусора. Самые распространенные виды техники для таких предприятий включают в себя:

1. Прессы.

Без прессования отходов невозможно представить ни один завод по утилизации и переработке ТБО. После прессования отходы удобнее хранить и перевозить. Прессы могут иметь разные габариты: от самых гигантских до сравнительно небольших, способных уместиться на территории обычного магазина. В России используют два вида прессов:

Пакетировочные прессы.
Брикетировочные прессы.

По способу загрузки прессы бывают:

Вертикальные (с фронтальной загрузкой).
Горизонтальные (способны сжимать мусор более плотно).

Если размеры вертикальных прессов достаточно компактные, то горизонтальные обычно устанавливают только на больших заводах, т. к. их трудно уместить в обычном помещении.

По назначению прессы бывают универсальные (для всех типов отходов) и специализированные (только для одного вида).

2. Компакторы.

Очень близкими к прессам считаются компакторы. Из названия понятно, что они также делают мусор более сжатым. В основном на данном виде оборудования уплотняют ПЭТ бутылки, полиэтиленовые пленки, алюминиевые банки, а также бумагу и картон. Для торговых комплексов такой вид оборудования незаменим, потому что там всегда есть необходимость в сжатии большого количества мусора.

Компании по транспортировке отходов единогласно заявляют, что расходы на перевозку и хранение значительно снижаются благодаря уплотнению мусора с помощью компакторов. При этом совершенно не имеет значения, будет ли это компактор мобильный или стационарный.

У стационарного и мобильного оборудования есть свои плюсы и минусы. Если мобильные компакторы – это моноблоки, то стационарные компакторы содержат в себе пресс и сменный контейнер, что позволяет загружать намного больше отходов, чем в единый моноблок. Непрерывный цикл работы также значительно выделяет стационарный компактор среди другого утилизирующего оборудования. Только успевайте менять контейнеры.

Зато мобильный компактор можно использовать в разных местах, при этом его не нужно каждый раз монтировать и демонтировать вновь. Это герметично выполненная конструкция, что позволяет ей работать даже с влажными отходами.

3. Шредеры.

Шредеры имеют совершенно иной тип работы, нежели прессы и компакторы. Они помогают в утилизации мусора тем, что измельчают его или дробят. Именно поэтому русскоязычные пользователи называют шредеры дробилками. Без них не обходится ни один завод по переработке ТБО. Шредеры предназначены для измельчения:

стекла;
дерева;
пластмасс;
бумаги;
резины;
металла;
органических и смешанных отходов;
опасных веществ.

Некоторые шредеры работают только с одним видом отходов, например, со стеклом. Но существует и немало моделей, которые предназначены для измельчения самого разнообразного мусора.

4. Контейнеры.

С этим видом оборудования мы сталкиваемся ежедневно. Это привычные для нас емкости для мусора, которыми мы регулярно пользуемся. Материал, из которого изготавливаются контейнеры, – это обычно пластик, хотя иногда встречается и металл. Контейнеры могут служить для раздельного хранения мусора либо для смешанных отходов. Не так давно контейнеры были стационарными, теперь все чаще мы встречаем емкости на колесах. Из контейнеров, оборудованных колесами, удобнее переваливать мусор в мусоровозы.

5. Сортировочные линии.

Гораздо проще и эффективнее производить переработку ТБО в отсортированном виде. Как мы уже говорили, для разного вида мусора существуют свои способы утилизации, и потому так важно предварительно отделить один тип отходов от других. С этой целью на мусороперерабатывающих заводах в наши дни в обязательном порядке устанавливаются линии для сортировки отходов. Сортировочные линии созданы для того, чтобы отделять твердые бытовые отходы по фракциям с целью их последующего прессования, уплотнения и превращения во вторичное сырье, которое затем может быть реализовано. Сортировочные линии стали неотъемлемой частью процесса переработки мусора.

Как комплектуется завод по переработке ТБО

Набор оборудования для любого завода подбирается с учетом его специализации. Есть предприятия широкого профиля, которые выполняют переработку ТБО разного вида. Но небольшие заводы обычно занимаются только каким-то конкретным видом отходов. Это могут быть строительные отходы, покрышки и другие резиновые изделия, бытовой мусор и проч.

Надежнее всего вложить деньги в функциональное и мощное оборудование, которое сможет обслужить большую площадь, работая без перебоев и поломок.

Примером такого комплекса является мусоросжигательный мини-завод МПЗ-5000 (производства компании Sifania (Россия)). Он предназначен для переработки огромного количества твердых бытовых отходов, к примеру, прекрасно справится с пятью тысячами тонн мусора в год. Мини-завод подразумевает комплекс оборудования для сжигания мусора. Рассматриваемый нами пример пригоден для обслуживания небольшого района с численностью населения около 25 тысяч человек. В комплект оборудования входит не только машина для сжигания мусора, но также и агрегаты для:

сортирования отходов;
измельчения пластиковых бутылок;
уплотнения макулатуры;
пиролизации неразлагаемых материалов.

Стоимость оборудования достаточно высока. Его простейшая стандартная комплектация обойдется предприятию в десять миллионов рублей.

Но этот пример подходит для организации небольшого масштаба. Для более крупного производства можно приобрести сортировочную станцию, способную пропускать через себя до десяти тонн в час. Производительность такого оборудования куда выше, чем у мини-завода. Эта станция способна выделять 16 видов ТБО из смешанного потока. Обслуживание станции требует не менее 40 человек. Неплохим вариантом подобного оборудования является комплекс компании JSSORT. Он имеет внушительные габариты. Чтобы установить всю станцию целиком, потребуется площадь шириной 40 метров и длиной 80 метров. Такое оборудование способно за один восьмичасовой рабочий день обслужить около 15 мусоровозов.

Подобный комплекс оснащения обойдется в три раза дороже мини-завода. Стоимость его – около 30 млн рублей. Сюда входит цена постройки подходящего помещения под станцию.

Очень прибыльный вариант заработка на утилизации отходов – завод по переработке резиновых изделий (автомобильных шин) в мелкую крошку. После функционирования специализированного оборудования остается только резиновый порошок, измельченный в гранулы, который прекрасно подходит для вторичного использования.

Он востребован при производстве:

асфальта;
дорожных ограничителей скорости;
материалов для звукоизоляции;
мастик с антикоррозийными свойствами и другой продукции строительной индустрии.

Комплект оборудования для переработки резины способен обработать до трех тонн отходов в час. Импортный мини-завод подобного типа стоит около 25 млн рублей.

Следует отметить, что все перерабатывающие предприятия имеют примерно схожий набор составных частей. Отличия состоят в основном в степени их мощности и уровне автоматизации процесса. Завод по переработке ТБО включает следующее оборудование:

приемный конвейер;
ленточный конвейер наклонного типа;
сортировочную линию;
пресс-машину для упаковки;
пиролизную установку;
шредер для пластика;
стеклобойный контейнер.

Иногда этот набор дополняется приемным цехом с магнитным оснащением для отделения металлолома.

Рассмотрим схему работы мини-завода по переработке ТБО:

в первую очередь поток отходов идет через магнитный приемник, чтобы отсортировать металл;
вертикальный конвейер транспортирует сырье к сортировочной линии;
сортировочные комплексы могут быть автоматизированными и разделять мусор с помощью оптических устройств или полуавтоматизированными и использовать ручной труд;
отсортировывается вся макулатура и поступает на упаковку;
изделия из пластика попадают в измельчающее устройство;
стеклянные отходы отправляются в сборочный контейнер;
все остальные отходы идут в приемный бункер, откуда впоследствии поступают на пресс для уплотнения. Дальнейшая участь такого мусора – захоронение.

Если вторсырье упаковано, его можно реализовывать или перерабатывать, смотря какое направление предусмотрено самим заводом. К примеру, одним из подразделений предприятия может быть цех по производству туалетной бумаги.

Главные проблемы переработки ТБО

Проблема 1. Отсутствие средств.

В настоящее время отходы вывозятся в основном за счет населения. Но установленные нормативными актами тарифы на обезвреживание бытовых отходов непомерно низкие. Настолько, что они не способны компенсировать расходы даже на транспортировку мусора, не говоря уже о его переработке и захоронении.

Безусловно, собранных с населения средств не хватает, поэтому остальные ресурсы выделяет государство. Но по непонятным причинам у ЖКХ никогда не остается возможностей, чтобы развивать и модернизировать систему утилизации отходов. У нас до сих пор не ведется раздельного сбора, как принято во всей Европе. Да и на материальном уровне нет никакой стимуляции к сортировке. Если вы вываливаете весь мусор в один контейнер или разделяете отходы по видам, все равно вы платите один и тот же тариф за переработку ТБО.

Проблема 2. Второстепенное значение.

Переработкой ТБО в настоящий момент занимаются организации, основным направлением деятельности которых выступает оказание различных коммунальных услуг.

Только в том случае, если сбором и переработкой отходов займутся специализированные предприятия, они смогут осуществлять планирование в целях более эффективного сбора отходов, усовершенствовать используемое оборудование, оптимизировать доходы и расходы на переработку ТБО.

Проблема 3. Отсутствие ответственных лиц.

Вся деятельность, связанная с утилизацией бытовых отходов, рассредоточена по различным ведомствам. Единая структура иерархии и ответственности в данном вопросе не выстроена. В странах Европы все иначе. Там вопрос обращения с бытовыми отходами контролируют Агентства по охране окружающей среды. В нашей стране есть подобное учреждение власти – Минприроды, однако, в ведение данного органа вопрос переработки ТБО не передан.

В итоге существующие министерства и ведомства в разной степени касаются данной сферы, но перекладывают ответственность друг на друга, а процесс издания законопроектов в этой области затягивается из-за длительной процедуры согласований.

Проблема 4. Концентрация в руках государственных органов.

Госорганы ревностно держатся за переработку ТБО, хотя, как мы убедились, не имеют достаточно средств, желания и понимания, чтобы организовать процесс на должном уровне. Европейские государства показывают эффективность подключения к этому вопросу частных компаний. В Европе уже давно организации сотрудничают с муниципалитетами в вопросах сбора и утилизации мусора. Возможно, когда-нибудь в будущем и наши органы власти выйдут на подобный уровень сотрудничества, но пока свалки копятся и продолжают отравлять окружающую среду.

Зарубежный опыт показывает, что частные компании с большим энтузиазмом подходят к решению данной проблемы, так как это напрямую связано с коммерческой выгодой. Так, они ищут наиболее эффективные и экономичные способы переработки ТБО. Возводя большие заводы и привлекая иностранные инвестиции, коммерческие организации работают с большой отдачей, и результат их деятельности на лицо.

Проблема 5. Нет работы с населением.

Тот факт, что население практически не понимает преимуществ раздельного сбора мусора, – печальная недоработка отечественного управления данным вопросом. Ведь если информировать граждан о проблемах переработки ТБО, у них может возрасти сознательность и желание исправить ситуацию, в том числе своими силами. В конце концов, эта планета – наш дом, в котором мы живем и планируем населять его еще долгое время.

Проблема 6. Отсутствие приспособлений.

Обилие данных в открытом доступе позволяет многим сознательным гражданам, несмотря на отсутствие централизованного информирования, приходить к пониманию проблемы утилизации отходов. Но даже если у людей возникнет желание выбрасывать мусор в раздельные контейнеры, такой возможности им не предоставлено. Единственное оборудование для сбора отходов – это обыкновенный мусоропровод. Выход из ситуации один: заварить все существующие мусоропроводы и наладить систему сортировки отходов.

Новые дома целесообразнее проектировать без мусоропроводов, так как в целом это не только обеспечит возможность раздельного сбора мусора, но и повысит чистоту в подъездах.

Проблема 7. Не налажена утилизация вторсырья.

В России существуют организации, которые занимаются переработкой ТБО . Их не так много, как хотелось бы, но даже эти единицы зачастую испытывают проблемы с утилизацией вторичного сырья. И это печально, ведь на самом деле использование утиля позволяет получить значительные экономические выгоды.

Мотивировать на применение вторсырья в производстве – это опять-таки государственная задача. Причем речь идет не только об установлении обязательств для предприятий, но и о разработке системы поощрений, льгот, стимулирования, которая могла бы подвигнуть представителей бизнеса на налаживание рынков сбыта утиля и его использование.

Так, при осуществлении государственных закупок в европейских странах нередко предусматриваются преимущества для организаций, производящих продукцию из вторичного сырья.

Проблема 8. Отсутствие планирования.

Чтобы переработка ТБО и использование вторсырья не стали локальными и эпизодическими явлениями, необходимо составлять подробные планы, направленные на достижение желательных результатов. Так, в настоящем плане по применению отходов должен охватываться длительный период, в течение которого предусматриваются необходимые мероприятия, а также сроки их выполнения, источники финансирования, цели и ответственные за реализацию таких действий лица.

Все вышеперечисленные проблемы на самом деле возникают из-за одного и того же фактора: задача грамотной переработки ТБО не стоит на государственном уровне в числе приоритетных. Кроме того, мы все еще не пришли к осознанию максимально рационального использования имеющихся ресурсов. Поэтому вопросы охраны экологии пока не решены, и эффективная система утилизации мусора не выстроена.

Какие перспективы имеет переработка ТБО в России

В России до настоящего момента не разработана идея рационального использовании отходов. В последнее время этому направлению уделяется немного больше внимания. Но только самую малость. В нашей стране создан ряд мусороперерабатывающих предприятий, но их функционирование пока не поставлено на широкую ногу. Процесс не налажен, отсутствует грамотное взаимодействие подобных организаций с государством. В целом, пока такие компании работают в основном в центральных регионах страны – Москве, Санкт-Петербурге. Но в идеале подобная деятельность должна осуществляться повсеместно.

Дело в том, что в крупных городах для мусороперерабатывающих предприятий существует куда больше возможностей заработка. Бизнес по утилизации мусора очень рентабелен там, где его в избытке, а территорий для складирования и медленного уничтожения отходов катастрофически не хватает. На периферии не так. Чаще всего мусор вывозят на земли, которые находятся на окраинах городов и населенных пунктов. Такой способ наносит вред экологии и к тому же является экономически невыгодным. В то время как переработка обычного бытового мусора – это прибыльный бизнес, и в данный промежуток времени в отечественной экономике эта ниша является свободной.

Отметим, что пока муниципалитеты не начнут воспринимать эту проблему как насущную, вряд ли что-то кардинально поменяется. Зарубежный опыт показывает, что значительная часть вопросов по утилизации отходов решается простым действием – установкой контейнеров для раздельного сбора мусора. Этот шаг значительно упростит переработку ТБО.

Критикой данного предположения является суждение об инертности и лени россиян, которые не захотят сортировать дома свои отходы. Но опросы общественного мнения эту мысль не подтверждают. К примеру, половина жителей Москвы уже сейчас готова к раздельному сбору мусора. И это без какой-либо пропаганды и работы с населением со стороны власть имущих. Нетрудно догадаться, что при условии действий государства в данном направлении в нашей стране возможен быстрый и эффективный переход к современным технологиям переработки мусора и использования вторичного сырья.

Мнение эксперта

Решение проблем переработки ТБО с помощью комплексного управления

Л.Я. Шубов ,

д.т.н., профессор, член сообщества экспертов России по рациональному природопользованию

О.Н. Борисова ,

к.т.н., доцент РГУТиС

И.Г. Доронкина ,

к.т.н., доцент РГУТиС

Управление переработкой ТБО состоит из следующих элементов:

сбор мусора;
вывоз;
обработка (предварительная подготовка);
собственно переработка;
утилизация;
захоронение.

Все эти компоненты соединены в единую систему и имеют связь между собой.

Чтобы обеспечить решение задач переработки ТБО, необходимо руководствоваться современными требованиями ресурсосбережения и природопользования:

вторичное использование отходов в качестве источников сырья и энергии;
снижение затрат на уборку поселений;
переход от метода захоронения ТБО к промышленной утилизации;
обеспечение экологической безопасности.

Преобразований добиться не так легко, ведь они связаны не только с налаживанием эффективной системы вывоза мусора и его переработки, но и с улучшением санитарно-гигиенического состояния города, а это уже вопрос реформирования ЖКХ. В настоящий момент имеется рад задач, среди которых не последнее место занимают создание рынка услуг и развитие конкуренции в сфере переработки ТБО. Внедрить все эти новшества не так легко.

В настоящий момент ощущается серьезная нехватка специалистов в вопросах переработки ТБО. ВУЗы ежегодно выдают дипломы экологам широкого профиля, которые еще не владеют технологиями эффективной переработки техногенного сырья, им сложно в одночасье найти решение проблемы с ТБО.

Некоторые зарубежные организации рвутся на российский рынок, предлагая выход из сложной ситуации с ТБО с помощью передовых технологий. Но зачастую речь идет только о сжигании мусора. Продуманной системы утилизации отходов все-таки не возникает. В лучшем случае промышленные объекты появляются хаотично, занимаясь только одной технологией в комплексе мер, необходимых для системного уничтожения отходов. Это путь в никуда.

Невозможно решить проблему переработки ТБО возведением мусоросжигательных заводов. Пока сооружается один, заканчивает свой жизненный цикл другой. Потому бессистемное строительство уже доказало свою неэффективность. В этом направлении нельзя опираться на один единственный метод переработки – сжигание.

Практика показывает, что такая политика не приводит к решению проблемы, а только способствует усилению загрязнения окружающей природной среды.

Необходимо брать пример с европейских государств. Вот чего они добились к настоящему моменту в вопросе управления ТБО:

Разработали индустрию вторсырья на основе раздельного сбора мусора с выделением пригодных для использования элементов.
Организовали и продолжают развивать систему специализированных сортировочных производств, предприятий по термической и биотермической переработке отходов.
Разработали систему переработки вторсырья.

Сжигать весь мусор просто недопустимо. На термическую переработку идет та фракция отходов, которая уже освобождена равно как от опасных, так и от ресурсоценнных компонентов. Такое производство можно назвать экологически безопасным.

В нашей стране все пункты переработки ТБО строят бессистемно, вне связи друг с другом. Туда отправляют весь поток отходов без предварительной сортировки. Такие действия создают угрозу возникновения чрезвычайной ситуации.

Если решить вопрос ТБО, то частично будет решена и проблема экологической безопасности страны в целом.

Острая необходимость в построении системы переработки ТБО стоит для Московского региона и городов курортной зоны. До тех пор, пока государственная политика в этом вопросе не будет нормализована, криминал и коррупция будут процветать и дальше. Вот почему разработка научно обоснованной стратегии переработки ТБО – задача №1.

Стратегия оптимизации комплексного менеджмента ТБО нужна, прежде всего, для создания передовой эффективной системы управления отходами и использования вторичного сырья. Задача такой программы – разработать способы внедрения отходов в промышленную переработку, спланировать последовательность действий по масштабному сокращению потока мусора, который в данный момент идет на захоронение, снизить экологические риски и затраты не утилизацию отходов. Стратегия должна выглядеть как цельный документ с понятной и четкой терминологией, содержащий реальную модель оптимизации использования отходов.

Наиболее распространённым методом утилизации ТБО является сжигание с последующим захоронением образующейся золы на специальном полигоне. Существует довольно много технологий сжигания мусора - камерное, слоевое, в кипящем слое. Мусор может сжигаться в смеси с природным топливом.

Термическая переработка: процесс, преимущества и недостатки

Метод сжигания (или в общем виде термические методы обезвреживания ТБО) имеет как несомненные достоинства (можно использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий, надёжное обезвреживание отходов), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения (Zn, Cd, Pb, Hg и т. д. в основном в виде аэрозолей) и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины, дифенилы, присутствие которых в отходящих газах значительно осложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений.

Разновидностью процесса сжигания является пиролиз – термическое разложение ТБО без доступа воздуха. Применение пиролиза позволяет уменьшить воздействие ТБО на окружающую среду и получать такие полезные продукты, как горючий газ, масло, смолы и твёрдый остаток (пирокарбон).

Широко рекламируется процесс высокотемпературной переработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве (рис.1). Основным агрегатом технологической схемы является барботажная печь, конструкция которой разработана в содружестве со специалистами института Стальпроекта (Москва).

Печь проста и имеет небольшие габариты, высокую производительность и высокую эксплуатационную надёжность.

Процесс осуществляется следующим образом. Бытовые отходы подают в загрузочное устройство периодически. Толкатель сбрасывает их в шлаковую ванну, продуваемую воздухом, обогащенным кислородом. В ванне отходы быстро погружаются в интенсивно перешиваемый вспененный расплав. Температура шлака составляет 1400 – 1500 °С. За счёт интенсивной теплопередачи отходы подвергаются скоростному пиролизу и газифицируются. Минеральная их часть растворяется в шлаке, а металлические предметы расплавляются, и жидкий металл опускается на подину. При низкой калорийности отходов для стабилизации теплового режима в качестве дополнительного топлива в печь подают в небольших количествах энергетический уголь. Вместо угля может быть использован природный газ. Для получения шлака заданного состава загружают флюс.

Шлак выпускается из печи через сифон непрерывно или периодически и подаётся на переработку. Химический состав шлака можно регулировать в широких пределах, получая композиции, подходящие для производства различных строительных материалов – каменного литья, щебня, наполнителей для бетонов, минерального волокна, цемента.

Металл через переток поступает в сифон и непрерывно или порциями сливается в ковш и далее передаётся на переработку или непосредственно у печи разливается в чушки, либо гранулируется. Горючие газы – продукты пиролиза и газификации отходов и угля, выделяющиеся из ванны, – дожигают над ванной путём подачи воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода.

Печные высокотемпературные (1400 – 1600 °С) газы отсасываются дымососом в паровой котёл для охлаждения и полезного использования их энергии. В котле осуществляется полное дожигание газов. Затем охлаждённые газы направляются в систему очистки. Перед сбросом их в атмосферу производится их очистка от пыли и вредных примесей. Высокие температуры процесса, рациональная схема сжигания, заключающиеся в сочетании окислительно-восстановительного потенциала газовой фазы и температурного режима, обуславливают низкое содержание оксидов азота (NOx) и других примесей в дымовых газах.

Дымовые газы благодаря высокотемпературному сжиганию содержат значительно меньше органических соединений, в частности диоксинов.

Перевод в условиях процесса щелочных и щелочноземельных металлов в парогазовую фазу способствует связыванию хлора, фтора и оксидов серы в безопасные соединения, улавливаемые при газоочистке в виде твёрдых частиц пыли. Замена воздуха кислородом позволяет в 2 – 4 раза снизить объём дымовых газов, облегчить их очистку и уменьшить сброс токсичных веществ в атмосферу. Вместо большого количества зольного остатка (до 25 % при обычном сжигании), содержащего тяжёлые цветные металлы и диоксины, образуется инертный шлак, являющийся сырьём для производства строительных материалов. Пыль, выносимая из печи с дымовыми газами, селективно улавливается на разных ступенях очистки. Количество пыли в 2 – 4 раза меньше, чем при использовании традиционных печей. Крупная пыль (до 60 %) возвращается в печь, мелкая, представляющая собой концентрат тяжёлых цветных металлов (Zn, Pb Cd, Sn и др.), пригодна для дальнейшего использования.

Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов

Институтом «Гинцветмет» совместно с другими российскими организациями разработана технология термической переработки ТБО в барботируемом расплаве шлака. Основным её достоинством является решение актуальной общемировой диоксиновой проблемы: уже на выходе из барботажного агрегата практически отсутствуют высокотоксичные соединения (диоксины, фураны, полиароматические углеводороды). Вместе с тем сейчас имеется ряд отечественных и зарубежных методов термической переработки ТБО, находящихся на разных стадиях освоения. В таблице приведены основные показатели термических методов переработки ТБО, наиболее известных экологам и специалистам по утилизации таких отходов. Эти методы или уже получили промышленное распространение или прошли крупномасштабную апробацию. Суть используемых процессов:

процесс КР – сжигание ТБО в печи с колосниковыми решетками (КР) или котлоагрегате на колосниковых решётках разных конструкций;
процесс КС – сжигание отходов в кипящем слое (КС) инертного материала (обычно песок определённой крупности);
процесс «Пироксэл» – электрометаллургический, включающий сушку, пиролиз (сжигание) отходов, обработку минерального остатка сжигания в шлаковом расплаве, а также пылегазоочистку дымовых газов;
процесс в агрегате типа печи Ванюкова (ПВ) – плавка в барботируемом расплаве;
процесс, разработанный в Институте химической физики РАН - сжигание – газификация отходов в плотном слое кускового материала без его принудительного перемешивания и перемещения;
процесс «Thermoselect» – комбинированный, включающий стадии уплотнения отходов, пиролиз и высокотемпературную газификацию (с получением синтез-газа, инертных и некоторых минеральных продуктов и металлов);
процесс «Siemens» - пиролиз – сжигание пирогаза и отсепарированного углеродистого остатка с использованием необогащённого кислородом дутья.

Сжигание ТБО в печах-котлоагрегатах (процесс КР) ввиду сравнительно низких температур (600 – 900 °С) практически не решает диоксиновой проблемы. Кроме того, при этом образуются вторичные (твёрдые несгоревшие) шлаки и пыли, которые требуют отдельной переработки или направляются на захоронение с последующими негативными последствиями для окружающей среды. Эти недостатки в определённой мере присущи и процессу КС. Здесь добавляется необходимость подготовки сырья к переработке с целью соблюдения гранулометрического состава.

К недостаткам процесса, разработанного Институтом химической физики РАН, относятся:

необходимость сортировки и дробления отходов до определённых размеров; добавка и последующая сепарация теплоносителя заданного гранулометрического состава;
потребность в разработке дорогостоящей системы очистки дымовых газов – синтез-газа, представляющего собой смесь моноокиси углерода и водорода.

Процесс плавки ТБО в барботируемом расплаве (в печи ПВ) следует отметить (помимо диоксиновой безопасности) ещё два преимущества: сравнительно высокую удельную производительность и низкий пылевынос. Эти показатели обусловлены барботажным эффектом (интенсивной продувкой газами ванны расплава и брызго-насыщенностью рабочего пространства печи над ванной). Немаловажный положительный фактор – наличие промышленного опыта их эксплуатации на предприятиях цветной металлургии в России и Казахстане. В целом можно констатировать, что последняя отечественная разработка превосходит по основным показателям другие отечественные и зарубежные технологии переработки ТБО и является определённым научно-техническим прорывом в решении мировой экологической проблемы.

В настоящее время одним из авторов под руководством руководителя дипломного проекта разрабатывается проект полигона ТБО для ст. Архонской РСО-Алания, где остро стоит вопрос о неудовлетворительном обращении с твердыми бытовыми отходами. При разработке указанного проекта будут учтены изложенные пути решения обращения с ТБО и в первую очередь предварительная сортировка этих отходов и извлечение полимерных и иных отходов для дальнейшей переработки.

Биотермическая переработка ТБО: Аэробная ферментация

Из биотермических методов в практике наибольшее распространение получила аэробная ферментация, которую часто называют компостированием (по названию конечного продукта ферментации - компоста, используемого в сельском хозяйстве).

Ферментация - это биохимический процесс разложения органической части отходов микроорганизмами. В биохимических реакциях взаимодействуют органический материал, кислород и бактерии (сапрофитные аэробные микроорганизмы, присутствующие в ТБО в достаточных количествах), а выделяются диоксид углерода, вода и тепло (материал саморазогревается до 60-70°С). Процесс сопровождается синтезом гумуса. Размножение микроорганизмов-деструкторов отходов возможно при определенном соотношении углерода и азота.

Наилучший контакт между органическим веществом и микроорганизмами обеспечивается при перемешивании материала, в результате саморазогрева которого в процессе ферментации происходит уничтожение большинства болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов, личинок мух.

По результатам исследований английских специалистов, на начальной стадии ферментации происходит минерализация смеси, о чем свидетельствует уменьшение общего содержания углерода органического вещества и гуминовых кислот. Образующаяся биомасса обладает высокой степенью полимеризации и характеризуется значительной (по сравнению с почвой) концентрацией азота. В процессе ферментации уменьшается содержание в биомассе фенольных групп и увеличивается содержание групп НООС и С=0.

В итоге законченного процесса ферментации масса биоразлагаемого материала уменьшается вдвое и получается твердый стабилизированный продукт.

Компостирование после утилизации ТБО в мировой практике развивалось как альтернатива сжиганию. Экологической задачей компостирования можно считать возвращение части отходов в круговорот природы.

Наиболее интенсивно компостирование ТБО развивалось с конца 60-х до начала 80-х годов преимущественно в странах Западной Европы (Италия, Франция, Нидерланды). В Германии пик строительства заводов пришелся на вторую половину 80-х годов (в 1985 г. в компост перерабатывали 3% ТБО, в 1988 г. - около 5%). Интерес к компостированию вновь повысился в середине 90-х годов на основе вовлечения в переработку не ТБО, а селективно собранных пищевых и растительных отходов, а также отходов садово-паркового комплекса (термическая переработка этих отходов затруднена из-за большой влажности, а захоронение связано с неконтролируемым образованием фильтрата и биогаза). В европейской практике к 2000 г. с применением аэробной ферментации ежегодно перерабатывали около 4,5 млн. т отходов более чем на 100 заводах (из них в 1992-95 гг. построено 60 заводов).

В странах СНГ прямое компостирование исходных ТБО применяют на девяти заводах: в Санкт-Петербурге (первый завод в бывшем СССР, построен в 1971 г.; в конце 1994 г. в Санкт-Петербурге введен в строй второй завод), Нижнем Новгороде, Минске и Могилеве, Ташкенте, Алма-Ате, Тбилиси и Баку (все заводы запроектированы институтом «Гипрокоммунстрой», Могилевский - институтом «Белкоммунпроект»), В 1998 г. вошел в строй завод в Тольятти, на котором реализована предварительная, но малоэффективная сортировка ТБО.

Следует отметить, что из-за гетерогенного состава отходов прямое компостирование ТБО нецелесообразно, поскольку получаемый компост загрязняется стеклом и тяжелыми металлами (последние, как отмечено, содержатся в опасных бытовых отходах - отработанных гальванических элементах, люминесцентных лампах).

На первых механизированных промышленных установках ТБО наиболее часто компостировали в штабелях, периодически подвергая материал ворошению.

В настоящее время в промышленности наиболее распространены три метода аэробной ферментации:

ферментация (компостирование) в биобарабанах;
туннельное компостирование (ферментация);
ферментация (компостирование) в бассейне выдержки.

В СНГ с 1971 г. практикуется исключительно компостирование в биобарабанах (в режиме загрузки-разгрузки материала частота вращения биобарабана составляет 1,5 мин1, остальное время 0,2 мин1). В России (завод в г. Тольятти) на базе цементных печей выпускаются биобарабаны двух типоразмеров - длиной 36 и 60 м; диаметр биобарабанов - 4 м.