ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЗОНАХ РАЗМЕЩЕНИЯ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ В ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 55 DOI: 10.24412/1816-1863-2022-4-47-52

ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЗОНАХ РАЗМЕЩЕНИЯ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ В ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

е

Д. А. Галактионова, старший преподаватель, [email protected], со

Санкт-Петербург, Россия п

п

О»

О

О -1 X х

CD

Г)

О

В статье рассмотрены инновационные подходы к охране окружающей среды в зонах размещения коммунальных отходов в Ленинградской области. Проанализированы недостатки методов переработки коммунальных отходов. Освещены основные преимущества современных безопасных г> методов утилизации коммунальных отходов. В статье выделены наиболее инновационные под- р ходы к охране окружающей среды в зонах размещения коммунальных отходов в Ленинградской и области: использование энергетического потенциала захороненного мусора, биогазовой установ- е ки на типичном полигоне внедрение биогазовых установок на типичном полигоне и обезврежи- ь вание коммунальных отходов высокотемпературным сжиганием. Качественное развитие систе- т мы переработки отходов в Ленинградской области позволит проявиться следующим экстерна- q лиям: предотвращение потенциальных экологических катастроф, улучшение экономики за счет s использования отходов в нескольких экономических циклах, рациональное использование зе- ° мель, ранее занятых полигонами и загрязнением, рост сознательности и ответственности граж- .О

дан, домашних хозяйств, компаний, муниципальных образований. О

с

The article considers innovative approaches to environmental protection in municipal waste disposal ar- К

eas in the Leningrad region. The disadvantages of municipal waste recycling methods are analysed. The О

main advantages of modern safe methods of municipal waste recycling are highlighted. The article points О

out the most innovative approaches to the environmental protection in the areas of communal wastes О

disposal in Leningrad region: using the energy potential of the buried wastes, biogas installations at a typ- w

ical landfill and neutralization of communal wastes by high-temperature combustion. Qualitative devel- й

opment of the waste recycling system in the Leningrad region will allow the following externalities to в

manifest themselves: prevention of potential environmental disasters, improved economy through the use q of waste in several economic cycles, rational use of land previously occupied by landfills and pollution, increased awareness and responsibility of citizens, households, companies and municipalities.

Ключевые слова: коммунальные отходы, утилизация, переработка, захоронение, компостирование, сжигание, пиролиз.

Keywords: municipal waste, recycling, processing, burial, composting, incineration, pyrolysis.

Введение

Сейчас проблема обращения с коммунальными отходами стоит очень остро, поскольку продолжается накопление отходов как в промышленном, так и бытовом секторах. Большинство коммунальных отходов складируется на мусорных полигонах, которые являются источником загрязнения поверхностных и подземных вод, кроме того, они часто горят, загрязняя окружающую среду. Территория имеющихся полигонов, свалок и несанкционированных свалок Российской Федерации уже превышает площадь государственного природ но-заповедного фонда. Сейчас коммунальные отходы вывозятся только в 70 % городов и в 10 % сельских населенных пунктов. Это приводит к на-

коплению отходов в несанкционированных местах, а именно: за пределами населенного пункта, в лесах, на берегах рек, вдоль дорог [1]. Следовательно, решение проблемы обращения с отходами является важным, поскольку рост и накопление коммунальных отходов угрожает экологической безопасности Российской Федерации [2].

Учитывая то, что имеющиеся свалки переполнены или эксплуатируются без соблюдения природоохранных требований, необходимо определить новые пути обращения с коммунальными отходами на федеральном и региональном уровне. Необходимость утилизации коммунальных отходов в Ленинградской области приобретает острое значение. Эта проблема ре-

47

о

т

I-

и

со О X

О ^

и а

О ^

О

о

и

Ш

IX

О ^

I-

и

и о

X

и о с

о

со ф

Ю ч;

О ^

и Ф т

О

48

шается очень медленно, если в развитых странах перерабатывается больше половины отходов, то в России — только 2—3 %. Поэтому определение экологически безопасных способов утилизации коммунальных отходов является актуальным.

Проблемами исследования инновационных подходов к охране окружающей среды в зонах размещения коммунальных отходов рассматривались учеными и специалистами: И. Л. Абалкина, В. Б. Жуко-вицкий, А. С. Гринин, С. Юфит, Н. Б. Эс-кин и другие.

В России эта проблема осознается и активно исследуется, но ощутимых сдвигов нет, поэтому создание и развитие единой отрасли переработки отходов является сейчас актуальным.

Целью исследования является анализ инновационных подходов к охране окружающей среды в зонах размещения коммунальных отходов в Ленинградской области.

Изложение основного материала исследования

В России основным методом обращения с коммунальными отходами остается полигонное захоронение [2]. Сейчас во многих населенных пунктах России внедрен раздельный сбор коммунальных отходов — 1,7 % от общего количества населенных пунктов Российской Федерации. Как пример можно привести опыт утилизации коммунальных отходов в Ленинградской области, в которой с 1 ноября 2019 года стартовала «мусорная» реформа по обращению с твердыми коммунальными отходами, в связи с чем услуга по обращению с твердыми коммунальными отходами стала коммунальной. Основная цель «мусорной» реформы в рамках утилизации коммунальных отходов в Ленинградской области [3] — систематизация и урегулирование процессов обращения с отходами различного типа: твердые коммунальные, отходы строительства, медицинские и пр. При этом в 2021 году в Ленинградской области переработано и утилизировано около 3,65 % коммунальных отходов, из них 1,15 % сожжено и только 2,5 % попало на заготовительные пункты вторичного сырья и мусороперерабатыва-ющие предприятия.

К сожалению, сейчас на полигоны в Ленинградской области попадает несортированный мусор [3]. В такой ситуации следует понимать, что большая часть коммунальных отходов имеет достаточно длительный период разложения. Так, например, бумага разлагается 3 месяца, газета — 1 год, сигаретный фильтр — 2 года, жевательная резинка — 5 лет, консервная банка — от 10 до 100 лет, подгузники — 500 лет, пластиковые карты (телефонные, банковские) — 1000 лет, стекло — 4000 лет [4—6]. Отсутствие возможности строительства современных полигонов требует внедрения новейших технологий переработки и утилизации отходов. Переходя в почву и воду, вредные вещества образуют токсичные комплексы с органическими веществами, которые активно распространяются в природе. Хлорированные углеводороды способны накапливаться в организме человека и подавлять иммунитет, необратимо нарушать баланс обмена веществ и нарушать работу генетического аппарата человека [7].

Одним из самых распространенных способов утилизации и обезвреживания коммунальных отходов является полигонное захоронение. Это самый дешевый, но и самый длительный способ, в котором период минерализации составляет более 100 лет.

За рубежом есть большой опыт по переработке коммунальных отходов в компост. Доказано положительное влияние многолетнего внесения компостов с коммунальных отходов на свойства почвы, на накопление органических веществ и водостойких структурных агрегатов, на улучшение других агрохимических и биологических свойств.

Применяются компосты как удобрения с целью улучшения минерального питания растений для ускорения роста сельскохозяйственных культур. Недостатками компостирования органической составной части коммунальных отходов является значительный промежуток времени, который требуется для компоста из отходов (от нескольких месяцев до года), трудоемкость и большое количество операций процесса, наличие производственных площадей для размещения компостных штабелей и загрязнение среды.

В населенных пунктах Российской Федерации на промышленном уровне не вве-

дено компостирование органических коммунальными отходами. Компостированием занимаются самостоятельно жители на территории частных домов. В мировой практике наибольшее распространение получили термические методы утилизации коммунальных отходов — сжигание, газифицирование и пиролиз. Сжигание является наиболее технически отработанным из всех методов промышленной переработки коммунальных отходов. Это контролируемый процесс окисления твердых, жидких или газообразных горючих отходов. При горении образуются диоксид углерода, вода и зола. Сера и азот, содержащиеся в отходах, образуют при сжигании разные оксиды, а хлор восстанавливается до HCl. Кроме газообразных продуктов, при сжигании отходов образуются и твердые ч астицы: металлы, стекло, шлаки и т. п., которые требуют дальнейшей утилизации или захоронения. С момента введения этого метода техника и технология сжигания постоянно совершенствовались. Этот метод имеет свои преимущества и недостатки. Так, к преимуществам относится возможность получения электроэнергии и тепла. Главным недостатком является то, что во время работы мусоросжигательных заводов образуются вторичные чрезвычайно токсичные отходы (по-лихлорированные дибензодиоксины, фу-раны и бифенилы), которые затем вместе с тяжелыми металлами попадают в окружающую среду с дымовыми газами, сточными водами и шлаком. Хлорорганичес-кие отходы относятся к группе крайне устойчивых и чрезвычайно опасных токсикантов.

Существенным недостатком мусоро-сжигания является его низкая экономичность. Коэффициент использования тепловой энергии даже на лучших мусоросжигательных предприятиях США не превышает 65 %. К тому же для сжигания отходов применяется значительное количество дополнительного жидкого топлива (до 265 л на 1 т отходов, которые сжигаются) [8]. В Ленинградской области все еще сжигается не более 5 % мусора, а 95 % вывозится необработанным на полигоны.

Именно поэтому мусорные полигоны в Ленинградской области — серьезный источник загрязнения окружающей среды.

Даже после закрытия свалки грунт под скоплением отходов непригоден для использования еще м ного л ет. Решение этой и других проблем находится в фокусе национального проекта «Экология».

Сегодня российские ученые в Ленинградской области активно внедряют инновационные решения в экосфере. Огромный экологический вред окружающей среде наносят места захоронения отходов. На свалках образуются выбросы вредных веществ в атмосферу, загрязняются природные воды, ухудшается качество почвы. При этом, несмотря на существующие технологии утилизации отходов, вопрос о том, что делать со старыми захоронениями, остается актуальным. По мнению специалистов, проблему можно решить за счет получения из свалочного грунта энергоресурсов. Ученые в Ленинградской области в рамках программы академического стратегического лидерства «Приоритет—2030» при поддержке нацпроекта «Экология» провели полевые и лабораторные исследования, оценив энергетический потенциал захороненного мусора [9].

В различных странах ужк оценивали энергетический потенциал грунта старых свалок. Однако полученные за границей результаты неприменимы к российским условиям. Состав свалочного грунта обычно разнится и зависит от многих факторов: срока и технологии захоронения, практики сортировки мусора, климатических условий.

Особенность исследования ученых в Ленинградской области заключается в том, что они провели оценку влияния загрязнений на теплотехнические свойства отходов. Для определения истинного энергетического потенциала компонентов свалочного грунта его пришлось очищать от загрязнений. В ходе исследований специалисты выяснили, что из-за налипшей влажной земли теплота сгорания отходов снижается на 40 %. При этом с помощью специальной машины с вибрационными ситами отходы можно легко очистить от грунтовых примесей. Ученые определили, что от 31 до 46 % грунта состоит из макулатуры, различной пленки, ПЭТ-бутылок, 3Б-пластика, текстиля и дерева. Теплота сгорания компонентов свалочного грунта оказалась равна 14 МДж/кг. Это сравнимо с теплотой сгорания бурого угля и счита-

О»

О

О -1 X х

CD

Г)

О

б

а>

ы

О ^

0 Г)

1

о

Г)

Г)

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

О

О ТЗ О Ш

Г)

О

X

о

ы ш й Г) -I

оз О

49

D m i-

U

w

CO

О X

О ^

и a

О ^

О

D

U

CD iS

О ^

I-

u

и о

X

и D С

О

со ф

VO ч;

О ^

U Ф т

О (Г)

50

ется хорошим показателем. Использование вторичного топлива из свалочного массива позволит частично или полностью заменить традиционное топливо. По мнению ученых, сделанные во время анализа выводы полезны для ликвидации старых свалок в Ленинградской области. А восстановленные участки земли можно будет использовать под другие цели, например, в качестве общественных зон или для развития промышленности.

Свалки коммунальных отходов в Ленинградской области могут быть источником образования биогаза. В российских условиях потенциальный доход от эксплуатации одной биогазовой установки на типичном полигоне может составить около 1,2 млрд руб. [10]. Суммарно потенциальный доход мусорных свалок России может составить 1,8 трлн руб. Сортировка отходов необходима для увеличения объемов сборасвалочного газа, ускорения процесса рекультивации земельного участка при окончании срока эксплуатации и активной фазы выделения метана. Поэтому сортировка коммунальных отходов по-прежнему остается является актуальной применительно к биогазовой генерации свалочных отходов. Проекты обращения с биогазом на неэксплуатируемых полигонах при проведении дополнительных точечных исследований могут генерировать дополнительный доход и снабжать энергией домохозяйства в условиях ограниченности природных ресурсов. Кроме полной замены и озеленения свалок возможна их модернизация, которая положительно повлияет на экологию прилегающих районов. Рассмотрим пример модернизации полигона коммунальных отходов "Новый свет-эко", прошедший путь от обычного захоронения коммунальных отходов до использования возобновляемых источников энергии на уровне современного энергетического комплекса [10]. Исследования, которые были направлены на поиск воздушных выбросов д о и после новой системы утилизации, показали, что усовершенствование полигонов возможно со следующими изменениями:

— снижение выброса в атмосферу загрязняющих веществ;

— мониторинг выбросов с учетом содержания и изменения группового и компонентного состава под влиянием воздействия новой технологии;

— сохранение здоровья граждан ближайших поселений.

Не менее эффективным способом обезвреживания коммунальных отходов является высокотемпературное сжигание. Эта технология отличается тем, что почти полностью является безотходной, так как утилизирует почти все материалы переработки; обеспечивает степень очистки газов соответствующую самым строгим требованиям; производит значительное количество тепла, которое может быть использовано.

Развитие национального проекта «Экология» поможет снизить объемы захоронений коммунальных отходов. Внедрение комплексной системы обращения с 12 отходами постепенно осуществляется, выполняются отдельные задачи, которые поэтапно должны привести к необходимому результату. В контексте рассматриваемой темы интересна практика шведской компании Avfall Sverige — ассоциации по обращению с отходами и их переработке, в которую входят 400 предприятий государственного и частного секторов по управлению отходами и их переработке. 99,9 % населения Швеции так или иначе взаимодействует с этой ассоциацией. Члены Avfall Sverige следят за тем, чтобы отходы собирались и перерабатывались во всех муниципалитетах страны. В соответствии с концепцией «Zero waste», шведские муниципалитеты и компании являются посредниками для перехода к минимизации и повторному использованию отходов. Их базовая идея — это профилактика образования отходов что является приоритетным шагом в иерархии методов работы с отходами. Это приоритет как шведского, так и европейского законодательства по отходам. Благодаря многочисленным усилиям государства и гражданского общества удалось не только создать систему, отслеживающую движение отходов, но и использовать более 98 % ранжированных отходов в пользу национальной экономики [11]. Управление отходами в Швеции направлено на достижение максимальной экологической и социальной пользы. Льготы поощряют заинтересованные стороны, включая производителей продукции, дистрибьюторов, другие предприятия, муниципалитеты и домашние хозяйства, принимать активное участие в процессе [12].

Подводя итог, можно сказать, что качественное развитие системы переработки отходов в Ленинградской области позволит проявиться следующим экстерналиям:

— предотвращение потенциальных экологических катастроф;

— улучшение экономики за счет использования отходов в нескольких экономических циклах;

— рациональное использование земель, ранее занятых полигонами и загрязнением;

— рост сознательности и ответственности граждан, домашних хозяйств, компаний, муниципальных образований и т. д.

— снижение негативного влияния на здоровье граждан, т. к. избавление от мусорных захоронений и полигонов уменьшит количество вредных веществ в атмосфере ближайших районов.

Выводы и предложения

В Российской Федерации необходимо создать и развивать единую отрасль переработки отходов. Неотложной задачей является создание и обеспечение общегосударственной системы обращения с отходами. Уничтожение или утилизация

отходов должна происходить на основе критериев, изложенных в Рамочной директиве ЕС об отходах, и с соблюдением требований действующего природоохранного и санитарного законодательства Российской Федерации. В статье выделены наиболее инновационные подходы к охране окружающей среды в зонах размещения коммунальных отходов в Ленинградской области: использование энергетического потенциала захороненного мусора, биогазовой установки на типичном полигоне внедрение биогазовых установок на типичном полигоне и обезвреживание коммунальных отходов высокотемпературным сжиганием. Проблема утилизации коммунальных отходов в Ленинградской области является очень важной не только с экологической точки зрения, более 60 % городских отходов — это потенциальное вторичное сырье, которое можно переработать, что может дать существенный экономический эффект. Наиболее перспективным для России является создание мусороперерабатывающих комплексов с сортировкой коммунальных отходов. Это направление является экологически безопасным и целесообразным.

Библиографический список

1. Ларченко Л. В., Курамшина Л. И. Применение модели циркулярной экономики в регионах России // Россия: тенденции и перспективы развития. — 2022. — № 17-2. — С. 242—256.

2. Татаренко В. И., Петрова Н. В. Лоницкая Д. Н. Мусорная реформа: новые подходы к формированию и возникающие проблемы // Московский экономический журнал. — 2020. — № 6. — С. 169—181.

3. Озерова Е. М., Хильченко Г. В. Проектирование отрасли по обращению с отходами на основе технологического цикла по обращению с ТКО // Экономика и экологический менеджмент. — 2016. — № 4. — С. 78—87.

4. Гунич С. В., Янчуковская Е. В., Днепровская Н. И. Анализ современных методов переработки твердых бытовых отходов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. — 2015. — № 2 (13). — С. 110—115.

5. Яворовская О. В. Анализ современных методов утилизации твердых бытовых отходов // International scientific review. — 2016. — № 19 (29). — С. 9—11.

6. Antmann E. D., Celik N., Shi X., Dai Y. Simulation-based optimization of solid waste management and recycling programs / IIE Annual Conference. Proceedings // Institute of Industrial and Systems Engineers (IISE). — 2012. — С. 759—768.

7. Cremiato R., Mastellone M. L., Tagliaferri C., Zaccariello L., Lettieri P. Environmental impact of municipal solid waste management using Life Cycle Assessment: The effect of anaerobic digestion, materials recovery and secondary fuels production // Renewable Energy. — 2018. — Т. 124. — С. 180—188.

8. Kopyrin A. Simulation modelling of the municipal sanatorium-tourist branch / MATEC Web Conf. — 2018. — 170. — 01030.

9. Podchashinskiy Y., Kotsiuba I., Yelnikova T. Math modeling and analysis of the impact of municipal solid waste landfill leachate on the environment // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2017. — № 1 (10). — С. 4—10.

10. Shanmugam, Mageswari & Lakshmanan, Iyappan & Aravind, S & Mohammed, Sameer & Vignesh, R & Vinoth Kumar, P. Contamination of Groundwater Quality Due to Municipal Solid Waste Disposal. — A GIS-Based Study in Perungudi Dump Yard // International Journal of Engineering and Technology. — 2017. — № 4. — Р. 952—964.

o>

О

О -i X x

CD

Г)

Q

б

CD

GO

0 ^

Q Г)

1

О n

n

T3

о

-I

CD

O-

Г) -I 03

Q

О T3 О m

n

О

X

о

ы ш

Г) -I оз Q

51

INNOVATIVE APPROACHES TO ENVIRONMENTAL PROTECTION IN MUNICIPAL 2 WASTE DISPOSAL AREAS IN THE LENINGRAD REGION

u

m D. A. Galaktionova, Senior lecturer, [email protected], St. Petersburg, Russia X

£ References

1. Larchenko L. V., Kuramshina L. I. Primenenie modeli cirkuljarnoj jekonomiki v regionah Rossii [Applica-2 tion of the Circular Economy Model in Russia's Regions]. Rossija: tendencii iperspektivy razvitija. 2022. O № 17-2. P. 242-256 [In Russian].

2. Tatarenko V. I., Petrova N. V., Lonickaja D. N. Musornaja reforma: novye podhody k formirovaniju i voznikajushhieproblem [arbage reform: new approaches to the formation and emerging issues]. Moskovskij

m jekonomicheskij zhurnal. 2020. № 6. P. 169—181 [In Russian].

u 3. Ozerova E. M., Hil'chenko G. V. Proektirovanie otrasli po obrashheniju s othodami na osnove tehnolog-

icheskogo Cikla po obrashheniju s TKO [Designing the waste management industry on the basis of the technological cycle for waste management]. Jekonomika i jekologicheskij menedzhment. 2016. № 4. P. 78—87.

CD i-

O [In Russian].

4. Gunich S. V., Janchukovskaja E. V., Dneprovskaja N. I. Analiz sovremennyh metodov pererabotki tverdyh

u bytovyh othodov [Analysis of modern methods of solid waste processing]. Izvestija vuzov. Prikladnaja him-

£ ija i biotehnologija. 2015. № 2 (13). P. 110-115 [In Russian].

O 5. Javorovskaja O. V. Analiz sovremennyh metodov utilizacii tverdyh bytovyh othodov [Analysis of modern

x

u

O [In Russian].

O 6. Antmann E. D., Celik N., Shi X., Dai Y. Simulation-based optimization of solid waste management and

CO

CD

methods of disposal of municipal solid waste]. International scientific review. 2016. № 19 (29). P. 9—11

recycling programs / IIE Annual Conference. Proceedings. — Institute of Industrial and Systems Engi-

VO neers (IISE). 2012. P. 759—768.

g 7. Cremiato R., Mastellone M. L., Tagliaferri C., Zaccariello L., Lettieri P. Environmental impact of mu-

^ nicipal solid waste management using Life Cycle Assessment: The effect of anaerobic digestion, materials

0 recovery and secondary fuels production // Renewable Energy. 2018. T. 124. P. 180—188.

¡^ 8. Kopyrin A. Simulation modelling of the municipal sanatorium-tourist branch / MATEC Web Conf. 2018.

£ 170. 01030.

^ 9. Podchashinskiy Y., Kotsiuba I., Yelnikova T. Math modeling and analysis of the impact of municipal sol-

id waste landfill leachate on the environment // Vostochno-Evropejskij zhurnalperedovyh tehnologij. 2017.

(H № 1 (10). P. 4—10.

10. Shanmugam, Mageswari & Lakshmanan, Iyappan & Aravind, S & Mohammed, Sameer & Vignesh, R & Vinoth Kumar, P. Contamination of Groundwater Quality Due to Municipal Solid Waste Disposal. — A GIS-Based Study in Perungudi Dump Yard // International Journal of Engineering and Technology. 2017. № 4. P. 952—964.

52