Методы переработки и утилизации твердых отходов. Современные решения по переработке ТБО

Природные ресурсы, которые потребляет человечество, можно условно разделить на две части: возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым ресурсам относятся все те ресурсы, которые можно восстановить с помощью фотосинтеза в обозримый отрезок времени. Речь идёт в первую очередь о всех видах растительности и тех ресурсах, которые можно из неё получить. К невозобновляемым относятся полезные ископаемые, которые в обозримое геологическое время уже не восстановятся.

Используемые человечеством технологии ориентированы в первую очередь на использование невозобновляемых природных ресурсов. Это нефть, уголь, руды и т.п. При этом их использование технологически влечёт за собой нарушения в окружающем мире: уменьшается плодородие почв и количество пресной воды, загрязняется атмосфера и т.п.

Сегодня, используя сложившиеся технологии, человечество имеет разнообразнейшую структуру всевозможных отходов бытового и промышленного происхождения. Эти отходы, постепенно накапливаясь, превратились в настоящее бедствие. Правительства развитых стран начинают все большее внимание уделять вопросам охраны окружающей среды и поощряют создание соответствующих технологий. Развиваются системы очистки территорий от мусора и технологии его сжигания. Однако есть достаточно много причин считать, что технологии сжигания мусора являются тупиковыми. Уже в настоящее время затраты на сжигание 1 кг мусора составляют 65 центов. Если не перейти на другие технологии ликвидации отходов, то затраты будут расти. При этом следует иметь в виду, что необходимы такие новые технологии, которые со временем могли бы обеспечить, с одной стороны, потребительские запросы населения, а с другой стороны, сохранность окружающей среды.

В настоящее время такие технологии уже появились. Появилась принципиальная возможность не только существенно снизить затраты на ликвидацию отходов, но и получить при этом экономический эффект.

Недостатком технологий термического фракционирования является необходимость предварительно классифицировать отходы по видам мусора, что требует внедрения на государственном уровне технологий по сбору мусора. В этой области уже есть положительные примеры. Например, Австрия. Но для большинства стран такие технологии ещё необходимо создавать.

Поэтому очень большой интерес представляют технологии переработки мусора (городских свалок и т.п.) с получением при этом полезных продуктов и положительного экономического эффекта.

Помимо серьезного загрязнения воздуха, технологии утилизации отходов при помощи сжигания, по утверждению экологических организаций, "сжигают не только мусор, но и реальные деньги". Альтернативой этому методу является переработка мусора, с его последующей сортировкой на составляющие. Технология, применяемая на ЗАО "Белэкоком", белгородском предприятии по переработке отходов, отвечает всем нормативным показателям экологического контроля, применяемым к подобным заводам. Здесь отсутствуют процессы химической и термической переработки мусора, что существенно повышает экологическую безопасность. А спрессованные отходы реализуются на рынке переработанных материалов.

По оценкам специалистов, более 60% городских отходов - это потенциальное вторичное сырье, которое можно переработать и с выгодой реализовать. Еще около 30% - это органические отходы, которые можно превратить в компост.

Проблема полного уничтожения или частичной утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) — бытового мусора — актуальна, прежде всего, с точки зрения отрицательного воздействия на окружающую среду. Твердые бытовые отходы - это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также "бесплатный" энергоноситель, так как бытовой мусор - возобновляемое углеродсодержащее энергетическое сырье для топливной энергетики. Однако для любого города и населенного пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов всегда является в первую очередь проблемой экологической. Весьма важно, чтобы процессы утилизации бытовых отходов не нарушали экологическую безопасность города, нормальное функционирование городского хозяйства с точки зрения общественной санитарии и гигиены, а также условия жизни населения в целом. Как известно, подавляющая масса ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или специально организованных в виде "мусорных полигонов". Однако это самый неэффективный способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся высокой концентрацией углеродсодержащих материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками. Зарубежный опыт показывает, что рациональная организация переработки ТБО дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя бетона.

По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т. е. нефти и получения из нее мазута. Кроме того, в развитых странах существует законодательное ограничение на содержание в 1 м3 выбрасываемого в атмосферу дымового газа не более 0,1х10-9 г двуокиси азота и фуранов при сжигании отходов. Эти ограничения диктуют необходимость поисков технологических путей обеззараживания ТБО с наименьшим отрицательным влиянием на окружающую среду, особенно мусорных свалок. Следовательно, присутствие бытового мусора в открытых свалках крайне отрицательно влияет на окружающую среду и как следствие — на человека.

В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов, а именно: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз.

Предварительная сортировка.

Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО — одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

Санитарная земляная засыпка.

Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1—1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Однако центральным процессом этой зоны является образование метана. Постоянно поддерживающаяся здесь температура (30-40° С) становится оптимальной для развития метанообразующих бактерий. Таким образом, свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных. Можно предположить, что и в перспективе роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них с целью его полезного использования будет оставаться актуальным. Однако возможно и существенное сокращение мусорных свалок за счет максимально возможного вторичного использования бытовых отходов путем селективного сбора составляющих его компонентов - макулатуры, стекла, металлов и т. д.

Сжигание.

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой — повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Сжигание можно разделить на два вида: непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия, и пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо. В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция — 48-50%; Япония — 70%; Дания, Швейцария 80%; Англия и США — 10%. В России сжиганию подвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве — около 10%. Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов. Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания. В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Сюда же относится и способ сжигания мусора в псевдосжиженном слое. При этом достигается высокая полнота сгорания при минимуме вредных веществ. По зарубежным данным, сжигание мусора целесообразно применять в городах с населением не менее 15 тыс. жителей при производительности печи около 100 т/сут. Из каждой тонны отходов можно выработать около 300-400 кВт-ч электроэнергии. В настоящее время топливо из бытовых отходов получают в измельченном состоянии, в виде гранул и брикетов. Предпочтение отдается гранулированному топливу, так как сжигание измельченного топлива сопровождается большим пылевыносом, а использование брикетов создает трудности при загрузке в печь и поддержании устойчивого горения. Кроме того, при сжигании гранулированного топлива намного выше КПД котла. Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разлагающихся веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Исследованиями США выявлено, что при прямом сжигании твердых бытовых отходов большая часть сурьмы, кобальта, ртути, никеля и некоторых других металлов поступает в отходящие газы из негорючих компонентов, т. е. удаление негорючей фракции из бытовых отходов понижает концентрацию в атмосфере этих металлов. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

Таким образом, можно констатировать, что главным направлением в сокращении выделения вредных веществ в окружающую среду является сортировка или раздельный сбор бытовых отходов. В последнее время все более распространяется метод совместного сжигания твердых бытовых отходов и шламов сточных вод. Этим достигается отсутствие неприятного запаха, использование тепла от сжигания отходов для сушки осадков сточных вод. Надо отметить, что технология ТБО развивалась в период, когда не были еще ужесточены нормы выброса газовой составляющей. Однако сейчас стоимость газоочистки на мусоросжигательных заводах резко возросла. Все мусоросжигательные предприятия являются убыточными. В этой связи разрабатываются такие способы переработки бытовых отходов, которые позволили бы утилизировать и вторично использовать ценные компоненты, содержащиеся в них.

Биотермическое компостирование. Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный (свыше 900° С).

Низкотемпературный пиролиз - это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760°С; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850°С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений. Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах. Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период "нефтяного бума". С этого времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования; переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений — хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики; очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов; сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Научно-производственной фирмой "Термоэкология" акционерного общества "ВНИИЭТО" (г. Москва) предложена комбинированная технология переработки шлаковых и зольных отвалов ТЭЦ с добавлением части ТБО. Этот метод высокотемпературного пиролиза переработки отходов основан на комбинации процессов в цепи: сушка—пиролиз—сжигание электрошлаковая обработка. В качестве основного агрегата предполагается использовать рудно-термическую электропечь в герметичном варианте, в которой будут расплавляться подаваемые шлак и зола, выжигаться из них углеродные остатки, а металлические включения осаживаться. Электропечь должна иметь раздельный выпуск металла, который в дальнейшем перерабатывается, и шлака, из которого предполагается изготовлять строительные блоки или гранулировать с последующим использованием в строительной индустрии. Параллельно в электропечь будут подаваться ТБО, где они газифицируются под действием высокой температуры расплавленного шлака. Количество воздуха, подаваемого в расплавленный шлак, должно быть достаточным для окисления углеродного сырья и ТБО. Научно-производственным предприятием "Сибэкотерм" (г. Новосибирск) разработана экологически чистая технология высокотемпературной (плазменной) переработки ТБО. Технологическая схема этого производства не предъявляет жестких требований к влажности исходного сырья — бытовых отходов в процессе предварительной подготовки, морфологическому и химическому составам и агрегатному состоянию. Конструкция аппаратуры и технологическое обеспечение позволяет получить вторичную энергию в виде горячей воды или перегретого водяного пара с подачей их потребителю, а также вторичной продукции в виде керамической плитки или гранулированного шлака и металла. По существу, это и есть вариант комплексной переработки ТБО, их полной экологически чистой утилизации с получением полезных продуктов и тепловой энергии из "бросового" сырья — бытового мусора.

Высокотемпературный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез-газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки и т. д.

Традиционные свалки непереработанных муниципальных отходов не только портят ландшафт, но и представляют потенциальную угрозу здоровью людей. Загрязнение происходит не только в непосредственной близости от свалок, в случае заражения грунтовых вод загрязненной может оказаться огромная территория.

Основная задача, стоящая перед системами переработки ТБО - это наиболее полно утилизировать отходы, образующиеся на некоторой территории. При подборе технологий для реализуемых проектов нужно руководствоваться двумя важными требованиями: обеспечить минимум или полное отсутствие выбросов и произвести максимум ценных конечных продуктов, для реализации их на рынке. Наиболее полно эти задачи могут быть достигнуты при использовании систем автоматической сортировки и разделенной переработки различных видов отходов при помощи современных технологий.

Комбинации указанных технологических решений устанавливаются на нескольких площадках в регионе так, чтобы обеспечить минимальную транспортировку отходов к месту переработки и непосредственную поставку ценных конечных продуктов на сопутствующие производства. Полный завод по переработке ТБО состоит из модулей всех видов и может включать сопутствующие производства. Количество технологических линий в каждом модуле определяется требованиями к производительности завода. Минимальное оптимальное соотношение достигается для завода производительностью 90 000 тонн ТБО в год.

Переработка горючих отходов.

Предлагаемая технология газификации позволяет перерабатывать горючие отходы в закрытом реакторе с получением горючего газа. Могут быть переработаны отходы следующих типов:

* горючая фракция твердых бытовых отходов (ТБО), выделенная при сортировке;
* твердые промышленные отходы - нетоксичные твердые отходы, произведенные промышленными, торговыми и другими центрами, например: пластик, картон, бумага и т. д.;
* твердые горючие продукты переработки автомобилей: большинство автомобильных пластиков, резина, пеноматериалы, ткань, дерево и т. д.;
* сточные воды после осушения (наиболее эффективная переработка сточных вод достигается при использовании биотермической технологии);
* сухая биомасса, такая как отходы деревообработки, опилки, кора и т. д.

Процесс газификации является модульной технологией. Ценным продуктом переработки является горючий газ, производимый в объеме от 85 до 100 м3 в минуту (для модуля переработки 3.000 кг/ч), с приблизительной энергетической ценностью от 950 до 2.895 кКал/м3 в зависимости от исходного сырья. Газ может быть использован для производства тепло-/электроэнергии для сопутствующих производств или на продажу. Модуль газификации не производит выбросов в атмосферу и не имеет трубы: продуктом технологии является горючий газ, направляемый на производство энергии, и, таким образом, выбросы образуются только на выходе двигателей, бойлеров или газовых турбин, перерабатывающих горючий газ. Основное оборудование монтируется на рамах с общими внешними размерами 10 х 13 х 5 м. Технология проста в управлении и эксплуатации и может быть использована в рамках комплексных схем переработки отходов.

Переработка гниющих отходов.

Органическая фракция ТБО, полученная в результате сортировки, а также отходы ферм и очистных сооружений могут быть подвергнуты анаэробной переработке с получением метана и компоста, пригодного для сельскохозяйственных и садоводческих работ.

Переработка органики происходит в реакторах, где бактерии, производящие метан, перерабатывают органическую субстанцию в биогаз и гумус. Субстанция выдерживается в реакторе при определенной температуре 15-20 дней. Завод обычно состоит из двух или более параллельных линий. Биореакторы стационарны и расположены вертикально. Размер одного реактора может достигать 5000 куб. м. Это примерно соответствует отходам, производимым населением в 200 000 человек. Для переработки большего объема отходов требуется два или более параллельных реактора. При необходимости, по окончании анаэробной переработки субстанция пастеризуется и после этого полностью осушается в твердую массу, составляющую 35-45% от первоначального объема. На следующей стадии масса может быть подвергнута постаэрации и просеиванию для улучшения показателей хранения, эстетического вида и удобства использования.

Конечный продукт, гумус, полностью переработан, стабилизирован и пригоден для ландшафтных работ, садоводства и сельского хозяйства. Метан может быть использован для производства тепло/электроэнергии.

Переработка использованных шин.

Для переработки шин используется технология низкотемпературного пиролиза с получением электроэнергии, сорбента для очистки воды или высококачественной сажи, пригодной для производства автопокрышек.

Линии демонтажа старых автомобилей.

Для переработки старых автомобилей используется технология промышленного демонтажа, позволяющая вторично использовать отдельные детали. Стандартная линия линии промышленного демонтажа, способна перерабатывать 10 000 старых автомобилей в год или до 60 машин в день при смене 12 человек (всего персонал завода 24 человека). Линия предназначена для оптимального демонтажа деталей в безопасных рабочих условиях. Основными элементами линии являются автоматический конвейер, передвигающий автомобили, устройство переворачивания автомобилей для демонтажа деталей днища и подготовки автомобиля к снятию двигателя, а также оборудование для демонтажа деталей и хранения снятых материалов. Предприятие состоит из цеха линии демонтажа, зоны для удаления аккумуляторов и слива автомобильных жидкостей, крытых складских помещений и офисного здания. Экономическая эффективность предприятия обеспечивается продажей автомобильных деталей и отсортированных материалов. Для эффективной эксплуатации завода в зависимости от транспортных тарифов в радиусе 25-30 км от завода должно быть в наличии 25 000 остовов старых автомобилей. В общем случае для завода требуется площадка, по крайней мере, 20 000 м2. Поставка линии промышленного демонтажа включает обучение рабочего персонала на площадке заказчика и в Западной Европе, обучение управлению предприятием и тренинг по организации сбора старых автомобилей и продаже запчастей и материалов.

Утилизация медицинских отходов.

Предлагаемая технология очистки медицинских отходов стерилизует такие виды медицинских отходов как иглы, ланцеты, медицинские контейнеры, металлические зонды, стекло, биологические культуры, физиологические вещества, медикаменты, шприцы, фильтры, пузырьки, подгузники, катетеры, лабораторные отходы и т.д. Технология очистки медицинских отходов измельчает и стерилизует отходы, так что они превращаются в сухую, однородную пыль без запаха (гранулы диаметром 1-2 мм). Этот остаток является целиком инертным продуктом, не содержит микроорганизмов и не обладает бактерицидными свойствами. Остаток может быть утилизирован как обычные городские отходы или использован при ландшафтных работах. Технология переработки медицинских отходов — это закрытый процесс. Стандартное оборудование работает в полуавтоматическом режиме, в функции оператора входит загрузка установки при помощи подъемника и запуск процесса. После начала процесса все операции осуществляются автоматически и контролируются программируемым модулем, в то время как сообщения о состоянии процесса и сигналы о возможных неисправностях отображаются на пульте управления. Возможна поставка целиком автоматической системы. Учитывая специфический вес материала и время переработки, производительность установки составляет 100 кг/час.

Предлагаемые современные технологии позволяют одновременно решить проблему утилизации мусора и создать местные источники энергии. Таким образом, мусор вернется к нам не в виде разрастающихся свалок и загрязненной воды, а в виде электричества по проводам, тепла в батареях отопления или выращенных в теплицах овощей и фруктов.

Взято здесь: http://www.waste.ru/modules/section/item.php?itemid=61

Где бы не находился человек и чем бы он не занимался, он всегда оставляет после себя мусор. Всем знаком бытовой мусор, потому что каждый из нас для своей обычной жизнедеятельности использует массу различных веществ, после которых остаются отходы. Прежде чем перечислить и охарактеризовать способы утилизации твердых бытовых отходов ответим на вопрос: «Какими вообще могут быть твердые бытовые отходы?»

Виды твердых и бытовых отходов

1. Органические: пищевые, деревянные, кожаные и костные;
2. Не органические: бумажные, пластмассовые, металлические, текстильные, стеклянные и резиновые.

Давайте задумаемся, какой вред может принести каждый из этих видов отходов в отдельности:

Макулатура . Кто сегодня не пользуется бумагой? Бумага сама по себе безобидна, но никто не выкидывает обычную чистую бумагу. В основном она или покрыта красками или пропитана воском, а вот это уже значительно затягивает процесс разложения бумаги до 2-3 лет. При разложении могут выделяться ядовитые газы.

Текстильный мусор . Вред синтетического материала очевиден, поэтому поговорим о натуральных . Процесс разложения может затягиваться до 2-3 лет. Но зато от него нет вреда ни природе, ни человеку.

Металлический и стеклянный мусор . Железные консервные банки и различные стеклянные осколки разлагаются от нескольких десятков до нескольких сотен лет. При разложении металла оксиды и диоксиды железа поступают в почву и воду, загрязняя их. При разложении стекла образуется стеклянная крошка, похожая на песок. Помимо этого банки и осколки опасны своими острыми краями, как для голых стоп человека, так и для животного. Также они могут служить резервуаром для воды, где в итоге будут размножаться комары.

Пластмасса . Разлагается несколько десятков лет и дольше. При разложении выделяют ядовитые вещества, которые нарушает нормальные процессы в почве и воде, что непременно сказывается не только на человеке, но и природе в целом. А проглатывание кусочков пластмассы животными это может привести их к смерти.

Читая эти перечисления, вы наверняка задумались о том, сколько всего разнообразного содержит ваше мусорное ведро. Но это еще не самое страшное! Количество выделяемого нами мусора каждый год увеличивается на 3% от предыдущего годового объема. Некоторые ученые заявляют, что в среднем 1 человек за год выбрасывает примерно 250кг мусора! Теперь возникает вопрос – «Как происходит ?»

Способы утилизации твердых бытовых отходов

На самом деле существует несколько способов утилизации. У каждого из них существуют преимущества и недостатки, поэтому каждый из этих способов имеет право на существование.

Этот метод считается одним из самых продуктивных и безопасных и основан на том, что мусору буквально дается «вторая жизнь». Для начала из гетерогенной мусорной смеси необходимо произвести сортировку отходов, согласно их принадлежности. Такая сортировка позволяет выбрать из мусора такие ценные вещества как цветной и черный металл, стекло и пластмасса, т.е. то, что максимально долго подвергается разложению и при этом выделяет массу ядовитых веществ.

В некоторых странах Европы пропагандируется раздельный сбор отходов, что значительно облегчает их утилизацию. После сортировки оставшийся:

• органический мусор поступает в переработку и превращается в тепловую энергию и органическое удобрение;
• неорганический мусор идет на синтез строительных материалов;
• отделенный металл прессуется, пакетируется и отправляется на литейное производство;
• стеклянные отходы идут на производство технического стекла, которое широко применяется в строительстве;
• пластмасса также перерабатывается и превращается в пластмассу вновь.

Но этот процесс получается не выгодным, так как много средств затрачивается при его очистке, и в последствии вторичный материал получается дороже исходного, что делает его неконкурентоспособным.

Таким образом, может быть использовано около 70% твердых отходов и даже больше. Кроме этого производство вторичного сырья может принести неплохую прибыль, что вновь говорит о преимуществе в сторону переработки отходов во вторичное сырье.

2. Мусоросжигание

Утилизация твердых отходов с помощью термической обработки является распространенным и одним из дешевых методов борьбы с мусором. Существует несколько видов мусоросжигания:

• Слоевое;
• Камерное;
• В кипящем слое.

Самое опасное мусоросжигание – это термическая обработка при низких температурах. Сжигание должно происходить при температуре более +850 ° С, т.к. именно при этих показателях происходит «дожигание» остатков отходов и частичная нейтрализация ядовитых веществ в выделяемом дыме.

На начальном этапе вновь требуется предварительная сортировка отходов. Это происходит из-за того, что некоторые материалы при горении выделяют множество ядовитых веществ в атмосферу, отравляя не только природу, но и наше здоровье. Поэтому отходы предварительно перебирают, устраняют металлический мусор, отправляя его на переплавку, различные батарейки, пластик, аккумуляторы и прочее, резко снижая образование диоксинов и фуранов в процессе горения отходов.

Мусоросжигание снижает общее количество объема мусора в 10 раз, снижая тем самым загрязнение отходами воды и почвы. Также процесс сжигания дает возможность одномоментной утилизации большого объема отходов, а это очень удобно на больших предприятиях и городах, т.к. позволяет прибегать к нему по мере поступления отходов.

Недостаток мусоросжигания заключается в том, что при горении образуется дым насыщенный ядовитыми веществами, который окутывает поверхность земли плотной завесой, провоцирует утончение озонового слоя и появление озоновых дыр и, как следствие, различных заболеваний у людей. Помимо газа при горении образуется еще два компонента – зола и шлак, которые составляют около 30% от исходного вещества. Утилизация этих веществ очень проблематична, т.к. они также обладают высокой токсичностью.

3. Захоронение

Утилизация твердых бытовых отходов при помощи захоронения является самым древним и самым дешевым методом. Суть метода заключается в обычном закапывании гетерогенного мусора в верхнем слое земли. Для таких захоронений подбираются специальные участки земли – полигоны, которые должны соответствовать не которым требованиям:

• Расположение от сельскохозяйственной и жилой местности от 200м и больше, от лесных участков – от 500м;
• Участок должен располагаться в открытой и хорошо проветриваемой местности, которая свободна от строительств и на которой есть возможность проведение каких-либо инженерных работ;
• Возможность создания вокруг потенциального участка – полигона санитарно-защитной зоны занимающий около 300м;
• Потенциальный участок захоронения должен иметь не далеко от себя одну качественную транспортную магистраль, которая связана с другими дорогами для беспрепятственного и быстрого выезда и въезда.

Преимущества этого способа утилизации заключается в относительной дешевизне, также захоронение не требует захвата больших участков земель и крупных и постоянных финансовых затрат.

Недостатками же является то, что отходы, которые были захоронены в почве разлагаясь, отравляют ее, тем самым на таком участке земли невозможно проводить ни земледельческие, ни скотоводческие работы и нельзя осуществлять новые строительства. Кроме этого при разложении отходы выделяют на поверхность земли массу ядовитых веществ, что вновь пагубно влияет на здоровье человека и животных. Также хочется отметить тот интересный факт, что борьба с последствиями продуктов разложения, расходы на оздоровление этого участка земли требует намного больше финансовых затрат, чем расходы, которые потребуются на строительство организации, которые в последствии смогут осуществить переработку твердых бытовых отходов во вторичное сырье и топливо.

4. Брикетирование

Утилизация твердых отходов методом брикетирования является относительно новым подходом в решении задачи утилизации мусора. Заключается он в упаковке гомогенного мусора в отдельные брикеты, что позволяет уменьшать объем отходов примерно вдвое, а предварительная сортировка позволяет отложить компоненты, которые пойдут на вторичную переработку. После упаковки отходов производят прессование материалов, что впоследствии уменьшает их общий объем еще больше и облегчает транспортировку.

Брикеты с мусором вывозятся на ликвидацию путем термической обработки или их попросту складируют в специально отведенных для этого полигонах. В принципе работа проста и по своему характеру отдаленно напоминает предыдущий метод утилизации – захоронение. Но вся сложность брикетирования заключается в неоднородности выделяемых отходов. Помимо этого во время пребывания отходов в контейнерах происходит еще большее их загрязнение, изменение под воздействием агрессивной среды, адгезия некоторых компонентов отходов и высокая абразивность за счет таких компонентов как камень, песок, стекло, что препятствует процессу прессования.

5. Компостирование

Как уже понятно из всего выше сказанного способы утилизации твердых отходов имеют массу преимуществ и недостатков. Компостирование по праву является идеальным методом утилизации твердых отходов. Точнее сказать снижение объема твердых отходов, так как такие вещества как металл, стекло, пластик и обработанная бумага процессу компостирования не подвергаются. Таким образом, компостирование – это повторное использование органических отходов после предварительной обработки их микроорганизмами до органических удобрений. Конечный продукт используется для улучшения качества и плодородности земли, и широко применяют для огородничества и садоводства.

Компост вы можете сделать сами, своими руками в домашних условиях. Для этого вам нужно: органические отходы, земля с вашего огорода, вода и воздух. А если вы еще добавите немного тепла, то процесс пойдет немного быстрее. Микроорганизмы, которые обитают в земле, превращают отходы в гумус и биоактивные вещества. Если вы будете регулярно переворачивать и поливать компостную кучу, то продукт разложения вашего мусора будет окончательно закончен через 2–3 недели. А для того чтобы компост получился максимально эффективным и сбалансированным надо:

• Проследите, чтобы высота и ширина кучи составляла 1,5м. Это создаст определенный благоприятный баланс температуры и влаги;
• Регулярный доступ влаги и воздуха. Это способствует развитию и активному размножению бактерий;
• Оптимальное содержание углерода и азота – 30:1. Углеродом богаты одеревеневшие материалы, а азотом – свежий помет или навоз, скошенная трава и костная мука;
• Для полного разложения всего мусора необходимо его измельчить. Это поможет при обработке микроорганизмами сделать компост максимально однородным;
• Не забудьте добавить немного земли, которая богата микроорганизмами. Ее можете взять со своего сада.

Способы утилизации бытовых отходов отличаются разнообразием методов. Но если посмотреть на все эти методы в отдельности, то в совокупности они способны утилизировать отходы с минимальным вредом для окружающей среды и для нашего здоровья. Только для этого необходимо производить самостоятельную сортировку мусора, чтобы не было проблем загрязнения материала и не возникали проблемы с последующей их переработкой.

Ведь не так сложно бумагу складывать в стопку, битое стекло в ведро, а пищевые отходы завязывать в пакеты? Подумайте над этим! Давайте позаботимся о том, чтобы нашим детям досталась планета без болезней и отравленной атмосферы!

Благодаря тому, что в стране растёт численность населения, увеличивается и спрос на потребительские ресурсы. И как результат, увеличение потребления ресурсов, увеличивает также и количество бытовых отходных материалов.

Мусорные свалки ежегодно расширяются и занимают все большую площадь, водоёмы загрязняются из-за сточных вод, которые несут в себе множество инфекций и опасных для природы элементов. Поэтому утилизация бытовых отходов, в наше время должна быть развитой не менее чем промышленность, чтобы образовавшиеся ТБО (отходы) ни могли накапливаться и загрязнять почву, атмосферу и воду.

Вполне логичным фактом, является то, что без своевременного внедрения инновационных технологий, по переработке мусора, планета в скором времени превратиться в громадную свалку и станет непригодной для существования не только людей, но и всех живых существ.

Во избежание такого результата, ученные многих стран давно ищут оптимальные способы борьбы с отходами, благодаря которым можно было бы уничтожать или перерабатывать ТБО без вреда для окружающей среды, а также избавлять территориальное пространство от огромных объёмов мусора.

На сегодняшний день утилизация твёрдых бытовых отходов проводится следующими, известными методами, позволяющими, избавится от мусора:

• Захоронение или временное хранение отходов на специальных полигонах. Здесь проводят сортировку и непригодные материалы, засыпают землёй.
• Компостирование. Естественное разложение биологических веществ, их переработка на минеральные удобрения для почвы и посадочных культур.
• Термическая обработка ТБО. Этот метод позволяет сжигать практически любые виды мусора, что максимально минимизирует их объём, а также даёт экономическую выгоду, в виде тепловой энергии.
• Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз.

Способы утилизации ТБО

Захоронение ТБО

Утилизация твёрдых отходов методом их захоронения, один из самых распространённых способов на сегодняшний день, чтобы избавиться от мусора. Но этот метод, распространён лишь среди несгораемых отходов, а также среди таких веществ, которые могут выделять токсичные элементы в процессе горения.

Полигон для захоронения ТБО, это необычная свалка, он оснащён всеми современными инженерными сооружениями, позволяющим системам борьбы с и подземных вод изолировать все вредные вещества. Также это распространяется и на атмосферу, то есть утечки никаких химических и токсичных элементов, практически нет, что является главной целью, для обеспечения безопасности экологии страны.

Но существуют и недостатки в таких методах, например, образования газа в процессе гниения мусора. Некоторые , оснащены специальным оборудованием, для откачки газа, который как стоит отметить, в дальнейшем применяется для получения электроэнергии. И позволяет практически автономно работать оборудованию, которое размещено на полигонах. Но к сожалению, пока что, в России лишь малая часть всех подобных полигонов оснащены таким оборудованием, в то время как все остальные площадки для отходов, не имеют возможности бороться с выбросами газа.

Но даже с учётом наличия таких установок, экология остаётся не защищённой от эффекта разложения мусора в почве, и всех выделений в процессе гниения и ферментации. Так как захороненный материал полностью исчезнет лишь через десятки, а то и сотни лет. Поэтому несмотря на относительную дешевизну такого метода борьбы с утилем, для экологии наилучшим вариантом остаётся полное избавление от мусора, путём его переработки и применение в изготовление какой-либо продукции. В случае риск загрязнения окружающей среды сведётся к минимуму.

Компостирование ТБО

Утилизация бытовых отходов путём компостирования, является технологией, позволяющей, таким образом, и ТБО путём естественного биологического разложения. Основной источник компостирования, это органические вещества и материалы, к ним этот метод применяется очень активно. Компостирование даёт не только возможность избавиться от объёмного вещества, загрязняющего экологию, но также снабжает сельские хозяйства полезными для почвы удобрениями, позволяющими нормализовать баланс минералов в земле и выращивать различные овоща и культуры.

Но так как этот метод не позволяет перерабатывать большинство видов утиля, требует тщательного процесса сортировки и занимает довольно много времени, он не получил популярности в стране и неразвит на должном уровне. В России не существует ни одного промышленного предприятия, которое осуществляло компостирование в таких объёмах и позволили очистить хотя бы один город от органических отходов.

Такой метод достаточно часто используют лишь в индивидуальных целях:

• в мелких хозяйствах;
• на садовых участках;
• в частных домах;
• в сельскохозяйственных организациях;
• на животноводческих фермах и т. д.

Однако этот метод не требует больших затрат хоть он и не охватывает все виды и классы отходного материала, но позволяет полноценно избавиться от огромной части производимого страной утиля, который занимает треть всех отходов страны. Наладить централизованный процесс и осуществлять компостирование на специальных площадках, оборудованных всеми необходимыми строениями и сооружениями. Построить своеобразные заводы, для начала в больших городах страны, по переработке ТБО и прочего, органического мусора. Конечный продукт, компост, будет очень полезен во многих сельских хозяйствах, а, главное, его себестоимость позволит снизить затраты на выращивание многих культур и даст средства для работы таких заводов.

Термическая переработка ТБО

С помощью термической обработки, утилизация бытовых отходов позволяет избавиться от органических фракций, такой метод довольно часто применяют в масштабных объёмах образования утиля. Термическая , представляет собой несколько процессов, в совокупности позволяющих избавиться от любого нетоксичного вида отходного материала или максимально минимизировать их в объёме и массе. Также термическая обработка проводится для обезвреживания заражённых инфекционными или эпидемиологическими бактериями приборов, оборудования и прочих вещей, которые могут иметь следующее происхождение:

• медицинские учреждения;
• лаборатории;
• ветеринарные клиники;
• химические предприятия;
• нефтеперерабатывающая промышленность;

которые в дальнейшем, получивши, инертное состояние могут быть захоронены на специальных полигонах или размещены на временное хранение, для дальнейшей переработки и вторичного использования, как сырьевой материал.

Важные преимущества термической обработки или переработки являются современные методы, позволяющие получать:

• эффективное обеззараживание или обезвреживание любого отходного материала;
• полное уничтожение любой микрофлоры и даже патогенной;
• уменьшение утиля в объёме до 10 раз;
• использовать энергетический потенциал органических отходов.

Со всех разнообразных методов утилизации или уничтожения ТБО, способ сжигания, можно считать самым безотходным. Так как он уничтожает материалы и вещества любого объёма и превращает их в золу, которая в сотни, раз занимает меньшее пространство и не имеет способности гнить и выделять вредные для атмосферы газы. Также зола не может быть токсичной, ей не страшны перепады температуры, она не требует специально оборудованных полигонов для захоронения.

Сжигание имеет множество преимуществ, над другими методами, стоит выделить главные из них, это:

• высокий уровень технологий апробирования;
• стабильно выпускаемое оборудование и долгий срок его службы;
• высокотехнологический процесс выполняется автоматизировано;

но, главное, это то, что в последнее время, заводы или организации, занимающиеся, сжиганием отходов, получают тепловую энергию или электроэнергию, которую можно использовать для автономной работы предприятия. В некоторых случаях излишки такой энергии перенаправляются на городские станции, что в итоге позволяет обеспечивать целые районы электроэнергией или отапливать их.

Плазменная переработка ТБО

Не столь развит, как выше перечисленные методы и способы избавления от утиля, но очень перспективный технологический процесс, позволяющий решить все экологические проблемы, утилизировать и в итоге предоставить полезную и нужную для общества энергию.

Технологический процесс плазменной переработке, применяет температуру плавления, намного выше, чем любая печь для плавления шлака. Таким образом, на выходе получается остекленевший продукт, абсолютно безвредный и, главное, не требующий дальнейших затрат на обезвреживание или специальное захоронение.

Плазменная переработка - это технология газификации мусора, схема этого метода, позволяет получать газ из биологических составляющих утиля. Полученный газ, в дальнейшем используют для получения электроэнергии или пара. Основной материал для плазменной переработки это ТБО в виде шлака или нейтрализуемых остатков.

Основное преимущество высокотемпературного пиролиза, заключается в способности экологически чисто избавляться от отходов, без лишних затрат:

• на предварительную подготовку;
• на сортировку;
• на сушку и т. д.

Эти качества, позволяют термической переработки по праву считаться самой экологически и экономически выгодной технологией, по утилизации ТБО.

Все эти способы, предназначены для решения .

Также посмотрите видео — как работает завод по переработке мусора ТБО

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:

1. Отходы загрязняют окружающую среду, которая и так перенасыщена выбросами заводов и выхлопами транспорта.
2. Ресурсы, которые добыты из природы или созданы промышленным путем, серьезно ограничены, поэтому целесообразно подвергать их переработке и вторичному использованию.
3. 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.

Комплекс технических и технологических решений, сопровождающих процессы обращения с отходами с момента их образования и до захоронения неутилизируемых компонентов, является основой управления в системе обращения с отходами.

Основными методами переработки отходов являются:

 компостирование,

 биоразложение,

 сжигание.

Эти методы особенно эффективны при переработке ТБО.

1. Компостирование.

Компостирование считается формой переработки, нацеленной на сырую органическую отходную массу. Компостирование – это биологический метод обезвреживания ТБО. Иногда его называют биотермическим методом.

Сущность процесса заключается в следующем: разнообразные, в основном теплолюбивые микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его саморазогревание до 60 0 С. При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные микроорганизмы. Разложение твердых органических загрязнений в бытовых отходах продолжается до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу.

Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ. При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые.

Стоимость методов компостирования растет с применением специализированной техники и может достигать значительных величин.

Схема работы мусороперерабатывающего завода следующая . Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

 прием и предварительная подготовка мусора;

 собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;

 обработка компоста.

Переработка мусора должна обязательно сочетаться с выдачей продукции, безопасной и в эпидемиологическом отношении.

Обезвреживание отходов обеспечивается в первую очередь высокой температурой аэробной ферментации. В ходе биотермического процесса происходит гибель большей части патогенных микроорганизмов.

Однако, компост, получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО на мусороперерабатывающих заводах, не должен быть использован в сельском и лесном хозяйства, т.к. содержит примеси тяжелых металлов, которые через травы, ягоды, овощи или молоко могут причинить вред здоровью человека.

2. Биоразложение органических отходов

Общепризнанно, что биологические методы разложения органических загрязнений считаются наиболее экологически приемлемыми и экономически эффективными.

Технология процесса биоразложения отходов различна. Например: в биопрудах – жидкие отходы, в биореакторах – жидкие, пастообразные, твердые, в биофильтрах - газообразные. Существуют и другие модификации биотехнологии.

Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией большого количества образующегося избыточного ила (до 1–1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный килограмм органических веществ).

Исключить указанные недостатки помогает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбраживания. При этом не требуется затрат энергии на аэрацию, что играет большую роль в условиях энергетического кризиса, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное органическое топливо – метан.

В перечень веществ, биоразлагаемых анаэробным способом, входят органические соединения различных классов: спирты; альдегиды; кислоты алифатического и ароматического рядов.

Последовательное многоступенчатое разрушение молекул органических веществ возможно благодаря уникальным способностям определенных групп микроорганизмов осуществлять катаболический процесс – расщепление сложных молекул до простых и существовать за счет энергии разрушения сложных молекул, не имея доступа ни к кислороду, ни к другим, предпочтительным в энергетическом отношении акцепторам электронов (нитрат, сульфат, сера и др.). Микроорганизмы используют для этой цели углерод органических веществ. Следовательно, в процессе восстановительного расщепления сложные органические молекулы разрушаются до метана и углекислого газа.

3. Сжигание отходов

Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений. Наиболее распространенными элементами являются углерод, на долю которого приходится около 30% (по массе) и водород 4% (по массе), входящие в состав органических соединений. Теплотворная способность отходов во многом определяется именно этими элементами. В промышленно развитых европейских регионах теплотворная способность ТБО составляет 1900–2400 ккал/кг, а в ряде случаев достигает 3300 ккал/кг и прогнозируется дальнейший рост теплотворной способности отходов, что окажет влияние на конструктивные особенности элементов термического оборудования.

Сжигание ТБО, как правило, является окислительным процессом. Поэтому и в камере сжигания превалируют окислительные реакции. Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО 2 и Н 2 О.

При сжигании необходимо учитывать, что в ТБО присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью, высокой летучестью и содержанием, такие как например различные соединения галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути).

Можно отметить два основных пути образования диоксинов и фуранов при термической переработке ТБО:

 первичное образование в процессе сжигания ТБО при температуре 300–600 º С;

 вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов, содержащих HCl , соединения меди (и железа) и углеродсодержащие частицы при температуре 250–450 º С (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов –700 º С, нижний температурный предел образования диоксинов –250–350 º С.

Для того, чтобы при сжигании на стадии газоочистки обеспечить снижение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм (0,1 нг/м 3) должны быть реализованы так называемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух секунд» – геометрия печи должна обеспечить продолжительность пребывания газов не менее 2 сек. в зоне печи с температурой не менее 850 º С (при концентрации кислорода не менее 6%).

Стремление к достижению при сжигании максимально высоких температур и созданию каких-либо дополнительных зон дожигания не решает полностью проблему снижения концентрации диоксинов в отходящих газах, так как не учитывает способности диоксинов в новому синтезу при снижении температуры.

Высокие температуры приводят к увеличению выхода летучих компонентов и росту выбросов опасных металлов.

Теоретически возможны два способа подавления образования диоксинов:

 связывание образующегося при сжигании ТБО HCl с помощью соды, извести или гидроксида калия;

 перевод в неактивную форму ионов меди и железа, например, связывание меди в комплексы с помощью аминов.

В зависимости от температуры процесса, все методы термической переработки ТБО, нашедшие промышленное применение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы:

 процессы при температурах ниже температуры плавления шлака;

 процессы при температурах выше температуры плавления шлака.

Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных решетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся барабанных печах.

3.1. Слоевое сжигание.

Сжигание на колосниковых решетках.

Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, которая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отходы и дутьевой воздух в качестве окислителя органических веществ.

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой подачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют малый угол наклона (6–12,5 º) и переталкивают материал в сторону выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-переталкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обычно 21–25 º) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращается к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.

Сжигание на валковых решетках.

Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. При использовании топок с валковыми решетками, заимствованными из практики сжигания угля, материал перемещается с помощью вращающихся валков (барабанов).

Опыт эксплуатации заводов, на которых реализовано слоевое сжигание ТБО в топках с валковыми решетками, позволил выявить целый ряд недостатков:

 неудовлетворительная работа и отрицательное экологическое влияние вследствие плохой стабилизации процесса сжигания;

 часто не достигается оптимальная температура;

 большой выход недожога;

 плохое качество шлака;

 значительная потеря черных металлов;

 эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла;

 сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и др.

Механическое внедрение европейского оборудования, предназначенного для прямого сжигания неподготовленных городских отходов в России недопустимо, так как в городах РФ практически отсутствует сбор отходов.

Сжигание в барабанных печах.

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют редко. Чаще всего эти печи используют для сжигания специальных, в том числе и больничных, отходов, а также жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием.

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо. Шлак и зола выгружаются с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются до температуры 400 º С а затем происходит газификация и сжигание, обычно при температуре 900–1000 º С.

В практике мусоросжигания барабанные печи ранее часто использовали в качестве дожигательных барабанов после колосниковых решеток.

Практика применения барабанных печей в качестве дожигательных барабанов на мусоросжигательных заводах считается устаревшей и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.

3.2. Сжигание в кипящем слое.

Сжигание в кипящем слое осуществляется за счет создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» за счет превращения слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии.

Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками. Кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ограничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность. В ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое, особенно в циркулирующем кипящем слое, оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое составляет от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания 850–920 º С.

В связи с тем, что температура сжигания ТБО в кипящем слое на 50–100 º С ниже по сравнению со слоевым сжиганием, заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO с отходящими газами.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно выполняет тонкозернистый песок , поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до температуры 750–800 º С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются.

В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода дополнительного топлива для поддержания режима горения.

3.3. Сжигание при температурах выше температуры плавления шлака.

Основными недостатками традиционных методов термической переработки ТБО являются большой объем отходящих газов (5000–6000 м 3 на 1 т отходов) и образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или менее 10% по объему). Кроме того, шлаки имеют повышенное содержание тяжелых металлов и по этой причине находят лишь ограниченное применение, в основном, в качестве пересыпного материала на свалках.

Для получения расплава шлака непосредственно в процессе термической переработки ТБО необходимо обеспечить температуру в аппарате выше температуры плавления шлаков (около 1300 º С). Это, как правило, требует либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена части дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечивает снижение количества отходящих газов.

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350–1400 º С предложены металлургические печи Ванюкова. Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава, который образуется из загружаемых в печь золошлаковых отходов ТЭЦ.

Механический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не может быть осуществлен из-за:

 того, что КПД печи Ванюкова из-за высокой температуры отводимых газов (1400–1600 º С) очень низок;

 того, что в переработку поступает преимущественно органическое сырье, т.к. ТБО на 70–80% состоят из органических компонентов. При нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, а органические в газообразную,

 отсутствия широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО, что не позволяет отработать: узлы загрузки и разгрузки; автоматизацию процесса с учетом колебаний состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; автогенность процесса применительно к термообработке отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью. Следует заметить, что колебания состава ТБО несопоставимы с колебаниями состава порошкообразных концентратов, направляемых для плавки в печи Ванюкова. Тщательное усреднение колебаний состава концентратов позволяет добиться колебаний в пределах 0,5%, в то время как исходные ТБО усреднению практически не поддаются;

 высокой стоимость процесса и оборудования.

Таким образом, наиболее целесообразно использовать сжигание при температурах выше температуры плавления шлака для переработки не исходных ТБО, а для обезвреживания шлаков или их обогащенных фракций, образовавшихся в термических процессах переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака. Выход шлаков в этих процессах составляет 10–25% от исходных ТБО, что резко снижает потребную производительность печей и позволяет периодически вовлекать шлак в переработку.