CC BY
29ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НАУЧНОЙ РАБОТЫ
КОМПЛЕКС МЕР ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАЩЕНИЯ С ТБО НА ПРИМЕРЕ Г. КРАСНОДАРА
Попов Дмитрий Владимирович, Кубанский государственный университет, г. Краснодар
E-mail: archidmitriy@mail.т
Аннотация. В статье рассматриваются основные недостатки существующей системы сбора и утилизации твердых бытовых отходов (далее ТБО) на примере г. Краснодара. В процессе дипломного проектирования выделены основополагающие принципы проектирования объектов утилизации ТБО, а также выявлены современные тенденции развития функциональных зон таких объектов.
Ключевые слова: Архитектура, мусороперерабатывающий завод, твердые бытовые отходы, полигон ТБО, сортировка ТБО, утилизация ТБО, пиролиз - высокотемпературное сгорание.
Проблема регулирования обращения с твердыми бытовыми отходами актуальна в современном глобализирующемся мире. В Российской Федерации и странах СНГ эта проблема стоит особенно остро. События, произошедшие за последние 30 лет в государствах, входивших ранее в состав СССР, оказали негативное влияние на всю систему сбора, переработки и утилизации ТБО на постсоветском пространстве. Ликвидация пунктов приема вторсырья, устаревшая нормативная база и лишение необходимой финансовой поддержки уже существующих структур привели не только к потере контроля обращения с ТБО со всеми вытекающими экономическими и экологическими последствиями, но и лишило общество чувства ответственности, сделав идею безучастия нормой поведения.
При очевидной необходимости всестороннего изучения этой проблемы она
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
остается без должного внимания. Однако некоторые шаги в этом направлении предпринимаются администрацией ряда крупных городов России. Одним из таких городов является город Краснодар, на примере которого автором представлен один из возможных сценариев развития системы сортировки и утилизации ТБО.
До 2012 года весь объем собранных ТБО в г. Краснодаре подлежал захоронению на территории городского полигона площадью 24 Га, эксплуатируемого с 1986 года. С появлением передовых технологий сортировки и утилизации ТБО технология захоронения была признана устаревшей во многих западных странах. Кроме того, городской полигон г. Краснодара устроен и эксплуатируется с грубейшими технологическими нарушениями. Объект находится в 25 км к северо-западу от города в районе п. Копанского и представляет серьезное ограничение для расширения города на данной территории в будущем, а также уже оказывает негативное влияние на п. Копанской.
В связи с этим городской администрацией было принято решение о строительстве комплекса сортировки ТБО на близлежащей к полигону • территории. Комплекс был впервые протестирован в декабре 2012 года, его мощность составляет 320 000 т/г. Это около 43% от общего объема производимых городом ТБО, который составляет 710 000 т/г (по данным за 2012г).
Эти меры привели к сокращению темпов расширения полигона и появлению некоторых экономических выгод, но носят профилактический характер и не подразумевают принципиального всестороннего подхода к проблеме. В рамках дипломного проекта для определения возможного вектора комплексного развития существующей системы сортировки и утилизации ТБО автором были выделены как наиболее важные следующие аспекты проблемы: экологический, экономический, социальный и урбанистический. Проведенный анализ этих аспектов позволил сформулировать перечень основных задач:
Экологические: минимизация объемов ТБО для утилизации, поиск передовых и наиболее безопасных способов утилизации, подготовка существующего полигона к рекультивации.
Экономические: рационализация технологического процесса переработки ТБО, поиск потенциальных экономических преимуществ.
Социальные: поиск возможных интеракций для культурно -просветительской деятельности по формированию ответственности и сознательности граждан, формирование платформы для накопления, обмена и распространения опыта в профессиональных кругах.
Урбанистический: прогнозирование изменений производительных
222
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
характеристик города и адаптация комплекса к этим изменениям, прогнозирование процесса поглощения городом территории комплекса.
По санитарно-гигиеническим оценкам предпочтительнее методы термического или аэробно-биотермического компостирования. В процессе исследования качественных и количественных характеристик ТБО была выявлена целесообразность использования технологии термической утилизации в рамках реконструкции существующего комплекса. Термические методы утилизации можно разделить на три способа:
- слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК).
- слоевое или каменное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от баластных фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах.
- пиролиз отходов - высокотемпературное сгорание. Запатентованная компанией «Сименс» технология термической утилизации ТБО путем низкотемпературного пиролиза (до 400 С) в конверсионном барабане с последующим сжиганием дымовых газов при экстремально высоких • температурах (до 1300 С) в камере дожигания. Этот способ предполагает практически полностью безотходную переработку ТБО, при этом производимые газы по степени очистки зачастую ниже установленных нормативов по показателям содержания некоторых вредных веществ. Первый крупномасштабный завод, работающий по этой технологии, построен в Вюрте (Германия). Впоследствии аналогичные заводы были построены в других городах Германии, Австрии, Англии, Нидерландах, Дании, Японии и др.
Последний из вышеописанных способов термической утилизации ТБО представляет наибольший интерес для исследования и был взят за основу для проекта реконструкции в рамках предполагаемого развития существующего комплекса сортировки ТБО в г. Краснодаре. Технологическое связывание линий сортировки и утилизации позволяет минимизировать объем несортируемого остатка, в автоматическом режиме объединяя ступень сортировки и утилизации в единый процесс.
Кроме исходных характеристик сортировочных цехов, расчет мощностей линии сжигания должен учитывать объем ТБО, поступающий непосредственно на этап термической утилизации. Данный способ предполагает возможность утилизации без предварительной подготовки отходов, что избавляет от технических ограничений, определяемых технико-экономическими показателями существующих цехов сортировки. Это позволяет не только полностью прекратить процесс захоронения отходов на полигоне, но и запустить процесс утилизации уже хранимых на полигоне отходов за счет заложенного
223
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
запаса мощностей, что в конечном счете должно привести к его ликвидации с последующим изучением состояния почвы для построения плана рекультивации.
Для точного прогноза изменении количественных и качественных характеристик ТБО в заданной перспективе необходимо более тщательное исследование ситуации с учетом динамики прошлых лет. Так же необходимо произвести полное исследование полигона для оценки дальнейших мер по его рекультивации. Запас мощностей, заложенный с учетом прогноза, позволяет утилизировать ТБО непосредственно с полигона до окончания расчетного периода. Баланс распределения мощностей между городом и полигоном с течением времени будет перераспределяться с преимуществом города. К моменту полного переориентирования производства на город полигон полностью освобождается от хранящихся на нем отходов и переходит на этап рекультивации. Это позволяет избежать простоя производства в расчетный период и снимает необходимость наращивания мощностей вне рамок потребностей города.
В расчетах так же стоит учитывать сезонные колебания качественных и количественных характеристик ТБО. В периоды неполной загруженности • излишек мощности задействуется для нужд полигона, а также может быть использован для таких задач как ликвидация несанкционированных свалок (По данным за 2012 год на территории города зарегистрировано 12 несанкционированных свалок).
При таких нагрузках важным преимуществом технологии «Сименс» является эффективная система использования тепловой энергии, вырабатываемой в процессе эксплуатации. Упомянутые выше заводы оснащены электрогенераторами с турбинами, так же разработанными компанией «Сименс» для преобразования тепловой энергии в электрическую. По предварительным расчетам, при утилизации производимых городом ТБО в полном объеме выработанная энергия не только полностью покроет потребности комплекса в тепле и электричестве, но и обеспечит электроэнергией 80 000 человек или тепловой энергией 170 000 человек. Расчет проведен без учета энергии, производимой в процессе ликвидации полигона.
В результате двухступенчатой термической обработки полностью сгорает до 90% от общего объема отходов, а оставшиеся 10%, так называемый твердый остаток, сортируются в автоматическом режиме, превращаясь в материалы, пригодные для использования без какой-либо дополнительной переработки: немагнитные металлы (в основном алюминий), магнитные металлы (сталь, чугун), камни, стекло, керамика и гранулированный шлак. Только 0,3-1% от первоначального объема подлежит захоронению на полигоне.
Выделяемые при этом дымовые газы при столь агрессивной и эффективной
224
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
температурной обработке проходят через многоступенчатую систему газоочистки и содержат гораздо меньше вредных веществ, чем предусмотрено европейским стандартом BVA-EIS.
Такой подход является поводом тщательного исследования результатов эксплуатации комплекса с целью выявления оснований для пересмотра регламентации санитарных зон и создания более гибких условий будущего поглощения городом.
Кроме технологической и административной функциональных зон была выделена гостевая зона комплекса: для изучения и перенятия опыта иностранных коллег предусмотрены условия для проведения деловых мероприятий, а также для общеобразовательных экскурсий. Максимально открытое для посетителей производство, развитая общественная зона с выставочным пространством, конференц-залом и рекреацией создают условия для эффективной работы с общественностью. Сознательный подход в обращении с ТБО и раздельный сбор самими гражданами могут стать серьезным фактором повышения эффективности работы всей системы и увеличения продолжительности работы комплекса по окончании расчетного периода без • необходимости наращивания дополнительных мощностей.
Архитектура современных мусороперерабатывающих заводов разнообразна и выходит за рамки исключительной утилитарности. Так, например, мусоросжигательные заводы по проектам Фриденсрайха Хундертвассера, расположенные в Вене (Австрия) и Осаке (Япония) имеют рестораны, расположенные на вершинах дымовых труб и благодаря выразительности архитектурных средств, являются яркими достопримечательностями, входящими во все туристические путеводители. В мусоросжигательном заводе в Копенгагене (Дания) по проекту архитектурного бюро BIG обустроена рекреационная зона с трассой для лыжного спуска, при этом технологическая линия свободно обозревается из вне. Так же процесс выпускания дыма дымовой трубой художественно оформлен: специальное оборудование выпускает дым порционно в форме колец, которые декоративно подсвечиваются лазерными лучами. Мусоросжигательный завод в Роскилле (Дания) по проекту Эрика ван Эгерата покрыт оболочкой выразительной формы и имеет сложную систему иллюминации.
Описанный в статье сценарий развития комплекса сортировки и утилизации ТБО в г. Краснодаре демонстрирует тенденцию в масштабном развитии административного блока для мониторинга полигона ТБО и города. Это максимизирует эффективность управления ресурсами комплекса в процессе эксплуатации, при котором сам технологический процесс протекает практически полностью без участия человека.
225
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Формирование общественной зоны - нетипичное явление для проектирования промышленных предприятий в России. Потребность в этом может диктоваться как предприятием, так и городом в процессе его развития.
Реализация данного проекта не только практически полностью прекратит захоронение ТБО в г. Краснодаре, но и ликвидирует существующий полигон. А по количеству произведенной энергии в процесс эксплуатации может сравниться с Краснодарской ТЭЦ.
Литература:
1. Эскин Н.Б. Разработка и анализ различных технологий сжигания бытовых отходов / Н. Б. Эскин, А. Н. Тугов, М. А. Изюмов // Развитие технологий подготовки и сжигания топлива на электростанциях: сб. науч. статей. - М.: ВТИ, 1996. - С. 77-84.
2. Рециклинг отходов в государствах членах ЕС // Твердые бытовые отходы.-2010. - № 8. - С. 5
3. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов • для твердых бытовых отходов, утв. Минстроем России 02.11.96, согласована с Госкомсанэпиднадзором России 10.06.96 №01-8/1711.
4. Журнал «Итоги» Судьбы вывоза мусора у «них» и у «нас». - № 18 - М., 2009.
226
