CC BY
293
УДК 902
Исторические особенности организации мероприятий по переработке и утилизации отходов за рубежом
В.Н. Зенцов, д.т.н., проф.
М.М. Фаттахов, д.т.н., доцент, зав. кафедрой
К.В. Димов, аспирант
ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450080, Республика Башкортостан, Уфа, ул. Менделеева, 95). E-mail: [email protected]
Рассмотрены достижения в области разработки методов утилизации и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) в европейских странах и США. Представлены этапы формирования законодательства в рамках концепции охраны окружающей среды, основные направления политики в этой области. Показано распределение всех объемов отходов по методам их переработки, выявлены наиболее успешные решения по их утилизации.
Ключевые слова: захоронение отходов, рециклинг, твердые бытовые отходы, утилизация.
В мировой практике известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО. По конечной цели они подразделяются на ликвидационные и утилизационные, по технологическому принципу - на биологические, термические, химические, механические, смешанные.
Наибольшее распространение получили:
■ складирование на полигоне (ликвидационный);
■ сжигание (ликвидационный термический);
■ аэробное биотермическое компостирование;
■ производство из ТБО строительных материалов.
До 1970 года концепция США в области охраны окружающей среды изложена в кратком заявлении конгресса США: «Основой национальной политики страны по обезвреживанию и утилизации опасных промышленных отходов является исключение и сведение к минимуму количества образующихся опасных отходов. Отходы, которые тем не менее все же образуются, должны быть обработаны, храниться или подвергнуться захоронению таким образом, чтобы эти отходы не представляли угрозы для здоровья людей и окружающей среды или чтобы эта угроза была сведена к минимуму» [1]. Провозглашенные принципы реализованы в законах США, изданных после 1970 года, основными из которых являются: закон «О сохранении и регенерации ресурсов»; закон «О комплексном возмещении ущерба»; «Пе-
речень опасных загрязнителей». Эти законы установили систему жесткого контроля за опасными веществами от их введения в технологию до обезвреживания.
Общая координация и контроль за соблюдением законов по охране окружающей среды возложены на правительственное Агентство США по охране окружающей среды - ЕРА.
Политика агентства направлена на следующие цели:
■ предотвращение загрязнения окружающей среды путем усовершенствования технологий, создания очистных установок, замены сырья или даже прекращения выпуска продукции - по месту образования отходов;
■ уменьшение образования вредных отходов;
■ вторичное использование отходов;
■ обработка, обезвреживание отходов, захоронение отходов вне предприятия, генерирующего отходы.
В настоящее время в США действуют или находятся в стадии строительства около 30 крупнейших предприятий по переработке промышленных отходов, а в дальнейшем ожидается увеличение их количества. При этом, как полагают американские специалисты, только в штате Коннектикут муниципалитеты будут ежегодно экономить от 50 млн до 100 млн долл.
Опубликованные в 2014 году данные комиссии по материальной политике в США гласят, что из 165 млн т всех использованных видов сырья и материалов 39,3 млн т составили вторичные материалы.
В 2004 году в Европе создана международная комиссия, занимающаяся вопросами организации сбора и использования вторичных ресурсов, включающая в настоящее время 18 стран. В Маниле, Лондоне, Стокгольме, Нюрнберге, Чикаго эта комиссия проводила международные конгрессы, посвященные проблеме охраны окружающей среды и утилизации промышленных отходов [2].
Имеющихся в литературе данных недостаточно, чтобы составить полное представление об организации централизованных полигонов за рубежом. Сравнительно подробная информация имеется только по централизованной обработке отходов в Дании, ФРГ и Финляндии.
В Дании промышленные отходы перерабатываются централизованно на заводе в г. Ниборг. Переработкой занимается компания «Коммуниками», которую создали на долевых началах муниципалитеты Дании. Каждое предприятие в стране в соответствии с законодательством уведомляет местные власти о количестве и составе отходов и вывозит их для обезвреживания. Вывоз отходов контролируется местными санитарными органами. Отходы классифицируются по составу на шесть групп: отработанные масла и нефте-отходы, не подлежащие регенерации; загрязненные органические отходы; жидкие хлорированные углеводороды; неорганические химические отходы; твердые отходы; загрязненная тара.
Для транспортировки отходов создана специальная компания «Транс-
Таблица 1
Переработка отходов в Германии
Отходы Объем образовавшихся отходов, млн т Объем переработки, %
1990 г. 1993 г. 1990 г. 1993 г.
Специфические отходы производства 97,3 77,5 45,8 60,6
Бытовые отходы 50,1 43,5 13,8 29,8
Сточные воды 5,5 5,5 17,7 18,8
Отходы строительства и земляных работ 132,1 143,1 8,8 11,0
Отходы горной выработки 88,8 67,8 12,1 13,4
Специфические отходы больниц 0,1 0,1 3,6 8,8
химия», оснащенная контейнеровозами, автоцистернами большой емкости и прочими транспортными средствами.
Завод принимает около 80 тыс. т отходов в год. Цена за переработку отходов определяется приемщиками завода.
Система сбора промышленных отходов включает 25 пунктов, разбросанных по всей стране на расстоянии до 50 км друг от друга. Доставляемые на них отходы перекачиваются в автоцистерны или в контейнерах и бочках перегружаются в товарные вагоны и по железной дороге отправляются в г. Ниборг на переработку.
Основным методом обезвреживания органических отходов здесь является термическая обработка в установке, оборудованной барабанной и циклонными печами. Неорганические отходы обезвреживаются на специальном оборудовании, а шлам и шлаки подвергают захоронению в специально оборудованных местах.
В ФРГ принят новый закон [3] об экономике замкнутого цикла, действующий с октября 1996 года. Основная посылка нового закона: «вторичная переработка - хорошо, а недопущение отходов - лучше». Согласно ему, в будущем все большее количество товаров должно вращаться в рамках экономики замкнутого цикла. Закон четко говорит: тот, кто что-то производит, отвечает и за недопущение отходов, их повторную переработку или экологически чистую ликвидацию. Отменяется существовавшее до этого распределение ролей, когда общины за счет средств налогоплательщиков должны были устранять отходы, производимые промышленностью. Ответственность за продукт не должна прекращаться после его изготовления. Она должна распространяться на использование и на последующую экологически чистую переработку или уничтожение этого продукта.
Новый закон об экономике замкнутого цикла накладывает на производителей большие обязательства. Главное из них - стремиться к недопущению отходов. Если это невозможно, то отходы должны пускаться в переработку в качестве материального или энергетического сырья. Если и то и другое также невозможно, тогда должно производиться экологически чистое уничтожение отходов. Таким образом, производители обязаны «опекать» свой
продукт «от» и «до». Это означает, что еще на стадии разработки продукта необходимо обдумывать возможности его последующей переработки или уничтожения. Сами продукты должны быть «долгоживущими», легко подвергаться ремонту, демонтажу или переработке. Однако ответственность производителей за последующую переработку или уничтожение продукта должна существовать в рамках технически возможного и экономически целесообразного. Ведь отныне производители берут на себя все расходы по переработке или уничтожению отходов. Для этого они должны сооружать и эксплуатировать соответствующие установки.
Согласно статистическим данным, в 1993 году в Германии по сравнению с 1990 годом общий объем отходов снизился на 10%: с 374 до 337,7 млн т (табл. 1), а доля переработки возросла с 20 до 25%. Специфические отходы производства перерабатываются сейчас на 60,6% (в 1990 году этот уровень составлял 45,8%). Их общий объем снизился на 20%. Возросла и доля перерабатываемых бытовых отходов: с 13,8 до 29,8 %.
В Финляндии утилизацией сложных промышленных отходов с 1981 года занимается фирма «Экокем», которая ввела в эксплуатацию в 1984 году предприятие в г. Рийхимяки. Аппаратурное оформление процессов термического обезвреживания было выполнено АО «Аутокумпу».
С учетом того, что самыми распространенными токсичными промышленными отходами являются масла, фирма постоянно совершенствует технологию их обезвреживания. Из отработанных масел, поступающих с предприятий, станций техобслуживания и заправочных станций выделяют тяжелые ме-
таллы, которые складируют с соблюдением мер безопасности. Очищенное масло используется повторно.
Сточные воды привозятся в специальных цистернах. Из них выделяют и обезвреживают сложные отходы. Оставшуюся воду очищают и частично пускают в обращение для собственных нужд предприятия, снижая этим эксплуатационные расходы.
Сжигание отходов происходит во вращающейся печи, перерабатывающей 35 тыс. т/год органических отходов и 15 тыс. т/год сточных вод. За счет высокой температуры сжигания отходов (до 1500 °С) органические отходы разлагаются почти полностью (99,99%), что вполне удовлетворяет требованиям органов санитарного надзора. Это позволяет перерабатывать все органические отходы - твердые, жидкие, пасты, хлорорганику и т.д. Энергия, которую дает цех сжигания, используется для собственных нужд предприятия, а также для теплоснабжения г. Рийхимяки с населением 25 тыс. человек.
Образующиеся в процессе переработки зола, шлаки и выпавшие в осадок вещества размещаются на специальном полигоне, расположенном на территории предприятия. На этом полигоне золу и осадки складируют в закрытые резервуары так, чтобы исключить всякое попадание к ним дождевой воды и изолировать отходы от соприкосновения с почвой даже при их длительном хранении. Контроль полигона осуществляется с помощью дренажных трубопроводов и контрольных колодцев.
Проводимые постоянно исследования окружающей среды, анализ риска и жесткий контроль за работой полигона показали, что ущерб окружающей среде не наносится, так как газопылевые выбросы ниже допустимых норм в Фин-
ляндии и международных стандартов. Достаточно сказать, что ближайший жилой район находится в 60 м от границы предприятия.
Приведенные выше данные из мировой практики показывают, что основными методами обезвреживания и уничтожения твердых промышленных отходов является химическое обезвреживание и сжигание. Метод сжигания отходов, ввиду наибольшей радикальности, получил самое широкое распространение. Однако рассматривать сжигание отходов как основной метод их утилизации, нельзя, так как помимо негативных сторон процесса (сложность оборудования, наличие дымовых газов и т.п.) происходит потеря отхода как сырьевого ресурса. Поэтому в последние годы в мировой практике постоянно растет интерес к переработке отходов всех видов с целью получения различных продуктов.
В литературных источниках имеются сведения о применении в мировой практике продуктов вторичной переработки (для дорожных покрытий, в строительстве - для настила полов, звукоизоляции, строительства спортивных сооружений), возврат стекольного боя в процесс производства стекла и т.д. [4].
В то же время необходимо отметить, что данных о переработке промышленных отходов в мире недостаточно, информация о них тщательно скрывается фирмами-переработчиками, поэтому очевидна необходимость разработки процессов утилизации отходов с получением целевых продуктов и, следовательно, дифференцирование отходов, поступающих на полигоны - комплексы переработки и захоронения отходов.
Ежегодно в мире, по данным Организации экономической кооперации и развития (ОЕСД), образуется 9 млрд т отходов, из них 420 млн т составляют бытовые отходы, и их объем увеличивается из года в год [5].
Характерным государством в этом отношении являются США. На рис. 1 приведена динамика образования ТБО в США, где показано, что за 40 лет произошло увеличение объемов ТБО в 2,5 раза.
Отходы содержат значительные количества ценных компонентов, которые можно утилизировать или вторично использовать в производственных процессах. Рециклинг отходов ведет к снижению потребности в сырьевых
материалах и энергии, уменьшению воздействия на окружающую среду, связанному с размещением отходов. В настоящее время неизвестно общее количество утилизируемых отходов в мире. Структура отходов в европейских странах приведена в табл. 2 [6].
В европейских странах от 30 до 40% муниципальных отходов подвергается тем или иным видам обработки, ведущим к утилизации материалов или энергии. Ежегодно в странах Западной Европы подлежит утилизации свыше 130 млн т только бытового мусора. При этом на долю Германии приходится до 23,9%, Великобритании - до 23,2%, Франции - до 16,2%, Италии - до 15,8% и остальных стран региона - до 11,3% этого количества мусора. Основные утилизируемые материалы: бумага и картон - до 60%, алюминий ~30%, стекло - до 63% [6].
В европейских странах рециклинг является основным направлением работ по обращению с отходами. По оценкам экспертов, уровень повторного использования или утилизации ТБО ежегодно возрастает на 1-3% и в ближайшее время достигнет 50%.
Сжигание муниципальных отходов в специальных печах находит широкое применение во многих промышлен-но развитых странах. Для этих целей используются металлургические и цементные печи, установки по производству керамзитов, сжиганию промышленных отходов. Наиболее токсичные отходы сжигаются в высокотемпературных печах с температурой рабочей зоны до 1400 °С и временем пребывания в камере сгорания 4-6 сек.
Так, в США ежегодно на 184 заводах сжигается около 40 млн т из общего объема 195,7 млн т твердых бытовых отходов, продукты сгорания которых содержат высокотоксичные органические соединения и тяжелые металлы. Мусоросжигающие заводы в настоящее время являются основным источником
200 - -
150-гй—П— — "
100 —;=|— — — — — -50- — — — — — -0
1960 1970 1980 1986 1988 2000
Рис. 1. Количество образующихся в США твердых бытовых отходов по годам
загрязнения окружающей среды диоксинами в странах Северной Америки и Европы. Высокие концентрации диоксинов в почве, донных отложениях и биотканях человека и животных характерны для индустриальных районов США, Канады и Германии. Поэтому многие промышленно развитые страны отказываются от сжигания бытового мусора, отдавая предпочтение его переработке и повторному использованию в качестве вторичного сырья. В частности, администрация Нью-Йорка под давлением общественного движения закрыла ряд мусоросжигающих заводов. Если в 1960 году в США в качестве вторичного сырья использовалось только 6,7% муниципальных отходов, то в 1990 году эта величина составила 14,9%, причем сжиганию было подвергнуто лишь 15,2%, а 66,6% складировано на специально оборудованных полигонах [6].
Стратегия большинства развитых стран направлена на более глубокую переработку муниципальных отходов (рециклинг) и их повторное использование в качестве вторичного сырья . Так, в США муниципальные отходы содержат 8,3% пластмассы, 6,7% стекла, 37,5% бумаги, 8,3% металлов, 6,7% пищевых отходов, 6,3% деревянных изделий. Неиспользованная органическая часть компостируется или складируется
Таблица 2
Образование отходов в странах Европы (1993 г.)
Виды отходов Отходы, млн т/год
Выработка энергии 27,0
Бытовые 150,0
Промышленные 330,0
Добыча полезных ископаемых 357,0
Сельскохозяйственные 696,0
на полигонах. Сжиганию в специальных печах подвергаются лишь наиболее токсичные отходы, которые представляют явную опасность для окружающей среды.
В ряде стран часть органической составляющей муниципальных отходов компостируется. Объем компостирования ТБО в некоторых странах достигает значительных размеров, например в Испании до 21%, Португалии - до 10%, Дании - до 9%, Франции - до 6%. Трудности в поисках рынка для готового компоста ограничивают применение этого метода переработки ТБО. Другой путь использования органической составляющей ТБО - производство био-
газа для утилизации энергии, несмотря на широкую рекламную кампанию ряда европейских и американских фирм, не получил пока широкого применения.
При обработке ТБО специальными реагентами и определенной переработке можно получить строительные материалы для неответственных сооружений в сухих грунтах. По утверждению фирмы, полученные изделия являются стерильными, инертными, несгораемыми и долговечными.
Захоронение отходов на земле все еще является главным путем размещения отходов в Европе . Здесь в среднем более 60% (от 10 до 70 %) муниципальных опасных отходов направляется на
полигоны. Только в 23 странах Европы имеется около 47 тыс. полигонов.
Для уменьшения объемов захоронения и выщелачиваемости широко используется уплотнение и прессование ТБО.
Старые участки захоронения отходов могут вызвать риск для здоровья населения, проживающего вблизи таких участков, хотя чрезвычайно трудно определить в количественном выражении этот риск.
По оценке экспертов, к 2020 году в странах Западной Европы необходимо ликвидировать не менее 6000 свалок бытового мусора и создать мощности по его сжиганию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Research and development. US JPE, EPA A660/R94140. December, 1994. 136 p.
2. Порядин А.Ф. Проблема бытовых отходов и пути ее решения // Известия Академии промышленной экологии. 1997. № 1. С. 3-6.
3. Deutschland. Политика, культура, экономика и наука. 1997. № 1.
4. Долгарев А.В. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1985. 456 с.
5. Waste // European Environment Agency. EUROPE'S ENVIRONMENT. - Copengagen, 1990. P. 342-358.
6. Зайнуллин Х.Н. Утилизация промышленных и бытовых отходов. - Уфа: изд-во УНЦ РАН, 1997. 235 с.
HISTORICAL FEATURES OF THE PROCESSING AND RECYCLING OF WASTE PRODUCTS ABROAD
Zentsov V.N., Dr. Sci. (Tech.), Prof. Fattakhov M.M., Dr. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. Dimov K.V., Postgraduate
Ufa State Petroleum Technological University (USPTU). (95, Mandeleeva St., 450080, Ufa, Russia). E-mail: [email protected] ABSTRACT
Progress in the development of methods of recycling and disposal of municipal solid waste in the European countries and the United States is presented. The stages of the formation of the legislation within the concept of environmental protection, the main directions of policy in this area are described. The distribution of the amount of waste on the methods of their processing, revealed the most successful solutions for their disposal are showed. Keywords: waste disposal; recycling; municipal solid waste; disposal.
REFERENCES
1. Research and development. US JPE, EPA A660/R94140. December, 1994. 136 p.
2. Poryadin A. F. Problems bytovykh otkhodov Iputi eyo resheniya [The problem of waste and its solutions]. Izvestiya Akademiipromyshlennoi ekologii [Proceedings of the Academy of Industrial Ecology], 1997, no. 1, p. 3-6.
3. Deutschland. Politika, kultura, ekonomika [Deutschland. Politics, culture, economy and science], 1997, no. 1.
4. Dolgaryov A. V. Vtorichnye syr'evye resursy vproizvodstve stroitel'nykh materialov [The secondary raw materials in the production of building materials]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1985, 456 p.
5. [Waste]. European Environment Agency. EUROPE's ENVIRONMENT, Copengagen, 1990, p. 342-358.
6. Zaynullin Kh. N. Utilizatsiya promyshlennykh I bytovykh otkhodov [Disposal of industrial and domestic waste]. Ufa, UNTs RAN Publ., 1997, 235 p.
rn\
