CC BY
79
УДК 504.064.45
Боровенко М.Е.
магистрант кафедры БЖД, СурГУ, г. Сургут, РФ Андреева Т.С.
канд. хим. наук, доцент кафедры БЖД, СурГУ,
г. Сургут, РФ
ПЕРЕРАБОТКА ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ: АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОПЫТА
И ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ
Аннотация
В работе представлен анализ технологий переработки органической фракции отходов на территории Российской Федерации. Описан опыт внедрения системы раздельного сбора отходов в России. Описаны технологии промышленной переработки пищевых отходов и перспективы их внедрения. Приведена практика обращения с органическими отходами на территории ХМАО-Югры, а также представлены ключевые моменты проекта по переработке пищевых отходов в г. Лангепас.
Ключевые слова
Твердые коммунальные отходы, органическая фракция, пищевые отходы, мусорные полигоны, переработка отходов.
Любая деятельность человека сопровождается образованием отходов, из них большая часть приходится на коммунальный сектор. Состав коммунальных отходов достаточно хорошо изучен, более трети его в большинстве случаев составляют пищевые отходы.
Пищевые отходы, а также некоторые иные отходы органического происхождения (такие как: листья, трава и т.п.) традиционно относят к 5 классу опасности, т.е. практически неопасным отходам. Данный класс отходов разрешается вывозить на полигоны. Предполагается, что в данном случае ущерб окружающей среде практически отсутствует.
Однако именно органические отходы являются источником ряда существенных проблем полигонов твердых коммунальных отходов. Во-первых, разложение органических отходов приводит к поступлению в атмосферу большого количества углекислого газа, который является основной причиной парникового эффекта. Во-вторых, органическая фракция - основной источник жидкой фазы, которая при отсутствии на полигоне гидроизоляции основания, беспрепятственно поступает в грунтовые воды, загрязняет почвы и поверхностные воды в результате горизонтального смыва.
В толще отходов в условиях анаэробного окисления образуются такие газы, как оксиды серы, сероводород, меркаптаны, которые являются причиной неприятного запаха полигонов. Кроме этого, анаэробные процессы являются причиной образования свалочного газа, основным компонентом которого является метан. Выделяемое полигоном тепло провоцирует возгорания и как результат -самовоспламенение отходов и загрязнение атмосферы продуктами горения, которые зачастую более токсичны, чем первичные газообразные продукты разложения органики.
Снижение количества вывозимых на свалки отходов и уменьшение негативного влияния от объектов накопленного вреда, в том числе мусорных полигонов - одни из ведущих задач национального российского проекта "Экология" [2].
На сегодняшний день существуют технологии, позволяющие не просто снизить процент органической фракции в общей массе отходов, но и получить в результате переработки ценный продукт.
Стратегия обращения с отходами, принятая в РФ, а также Директивы стран Европейского союза диктуют необходимость сокращения поступления на полигоны доли органических отходов и недопустимость их поступления в необработанном виде. Принимая во внимание тот факт, что компоненты органической фракции твердых коммунальных отходов (ТКО) состоят по большей части из той же молекулярной основы, что и природные соединения, очевидна их ресурсная ценность.
Учитывая вышеизложенное, имеется основание для разработки и внедрения технологий, позволяющих получать из отходов полезные продукты: почвенные удобрения, биогаз и т.д. Предполагаемые пути переработки органической фракции зависят от местных условий, однако так или иначе можно рассмотреть биотехнологические процессы, например, компостирование с последующим использованием компостов как мелиорантов нарушенных почв, в сельском и лесном хозяйстве, либо анаэробное сбраживание с получением биогаза [6].
На сегодняшний день существует три основных технологии промышленной переработки пищевых отходов:
- рядковое компостирование;
- компостирование в закрытых реакторах;
- анаэробная переработка.
В первом случае материал выкладывается в ряды высотой 1-3 м и 2-6 м в ширину. Поступление кислорода обеспечивается за счет регулярного механического перемешивания вещества, подачи кислорода внутрь кучи. Это самая проверенная и самая простая из существующих технологий.
Возможны различные варианты аэрации: путем механического перемешивания, подачи кислорода через трубы внутри ряда. Иногда применяют синтетическое покрытие рядов для поддержания необходимого уровня влажности и стабилизации температуры.
По окончании активной стадии любого из приведенных вариантов компостирования, начинается стадия вызревания, которая длится 3-6 недель. После этого материал просеивается для удаления посторонних элементов (пластик, стекло и т.д.). Преимуществом данного варианта является образование больших объемов материала, производство большого количества метана, эффективная ликвидация патогенных веществ.
Во втором случае компостирование проводится в закрытых реакторах. Материал загружается постепенно в реактор, внутри которого осуществляется перемешивание материала и постоянная подача кислорода. При этом обязательно контролируется уровень влажности и кислорода, при необходимости материал увлажняется. Процесс аэрации протекает при помощи подачи горячего воздуха. Эта технология применяется в условиях, когда земельные ресурсы ограничены. Данный вариант позволяет лучше контролировать процесс переработки, при этом требуется меньшее количество материала, меньше выделяется метана и необходимо дополнительно обрабатывать материал для удаления патогенов.
И последнее - анаэробные установки. Анаэробное сбраживание - процесс, при котором органическая масса разлагается под воздействием микроорганизмов в условиях отсутствия (или минимального присутствия) кислорода [3].
В России потребность внедрения систем сбора и последующей переработки органических отходов назрела давно. В январе 2019 г. был запущен новый проект Правительства Российской Федерации - так называемая «мусорная реформа», основной задачей которой являлась передача обязанностей по вывозу, переработке, утилизации бытовых отходов компании-оператору (региональному оператору). С 1 января 2019 г. добавились обязанности региональных структур в области обращения с отходами, организации их деятельности, в том числе по раздельному сбору отходов [7, Ст.6].
Потребность в нововведениях по обращению с отходами в России крайне необходима. Ранее предприятия ЖКХ собирали накопленный мусор у населения и вывозили на полигоны. Переработка осуществлялась не более 7% отходов, раздельный сбор практически не практиковался.
На сегодняшний день многие полигоны для размещения отходов абсолютно не отвечают требованиям экологического контроля, свалки несут экологическую и эпидемиологическую угрозу для населения. В атмосферу выбрасываются вредные вещества вследствие горения и разложения ТКО. Раздельный сбор и дальнейшая переработка отходов - наилучший способ борьбы с мусором и переполненными полигонами. Использование отходов в качестве вторичных ценных ресурсов является важнейшим элементом устойчивого природопользования [5].
Ещё в 2017-2018 годах в Московской области проходили митинги из-за устойчивого запаха со свалок. Для решения данной проблемы, власти региона начали внедрять на полигонах системы сбора и сжигания свалочного газа в составе мероприятий по рекультивации.
В 2018 году было предложено запретить захоронение на полигонах органического мусора, а вместо этого направлять его на переработку методом компостирования. В полном объеме идея реализована не была, однако в Подмосковье все же появились мелкие предприятия (пункты) по переработке органической фракции ТКО в технический грунт.
На сегодняшний день в Московской области работают четыре предприятия, занимающиеся компостированием органики: в Серебряных Прудах, Зарайске, Рошале и Раменском. Последний является крупнейшим из них и рассчитан на прием 130 тысяч тонн отходов в год.
В марте 2007 года в Белгородской области (с. Поповка) на территории Корочанского плодопитомника запустили биоустановку, позволяющую утилизировать до 100 тонн органической фракции отходов в сутки. Данная установка перерабатывает отходы животноводства предприятий. Полученным органическим удобрениям находят использование в своем же хозяйстве. Отмечается высокая рентабельность данного производства, поскольку нет затрат на сырье: потребители сами его привозят и платят за переработку. Таким образом, на сегодняшний день хозяйство получает прибыль из переработки чужих отходов и обеспечивает себя можно сказать бесплатным органическим удобрением [1].
В Ханты-Мансийском автономном округе - Югре в 2019 году в тестовом режиме была запущена установка южнокорейского производства по переработке органических отходов на базе научно-производственного центра (НПЦ) в г. Сургут. В начале августа 2019 года запустили исследовательский проект под названием «Накорми мамонтенка». Основная цель проекта - уменьшить объемы мусора, вывозимого на полигоны, снизить негативное влияние на окружающую среду, а также привлечь жителей к раздельному сбору отходов.
На базе компании Юман, расположенной в поселке Белый Яр Сургутского района, проведено испытание установки, способной за один раз переработать до 50 килограммов органических отходов. Данная установка способна переработать до четырех видов отходов, а именно: продукты, которые остались со стола; пищевые отходы ресторанов, дошкольных учреждений, школ и т.п.; просроченные продукты (в упаковке); продукты жизнедеятельности животных; иловые осадки, то, что осталось после переработки на водоканале.
Продуктами переработки являются кормовые добавки для животных и органические удобрения. Возможно использование продуктов переработки в качестве твердого топлива.
В НПЦ считают, что проводимые исследования крайне важны для региона, поскольку в настоящее время органические отходы либо подвержены захоронению, либо термической утилизации (сжиганию). И первое, и второе оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду, здоровье людей и животных [4].
В промышленной зоне г. Лангепас планируется разместить комплекс по сортировке и переработке твердых коммунальных отходов. На данный момент проект находится на стадии разработки, пока детально проработаны только технологические линии переработки пластика и макулатуры. Авторы данной работы принимают участие в разработке данного проекта в части проектирования линии по утилизации органических отходов.
Предпосылки для размещения мусороперерабатывающего предприятия на территории ХМАО: отсутствие мусороперерабатывающих заводов, отсутствие централизованной системы раздельного сбора отходов, отсутствие развитого вторичного рынка сырья, отсутствие культуры бережливого потребления продуктов питания и ресурсов среди населения, опасность утилизации отходов на полигонах.
Предполагается, что в реализации проекта будут задействованы предприятия общепита, пищевой промышленности, волонтеры, общественные организации, а также жители города Лангепас. В качестве технологии переработки органической фракции выбрана технология компостирования в буртах (рядковое компостирование), продукт переработки - компост, который планируется применять как удобрение для озеленения территорий северных городов.
Ожидается, что в результате реализации проекта: увеличится количество жителей, мотивированных к раздельному сбору отходов; будут заключены договора с предприятиями пищевой промышленности и общественного питания о регулярной поставке отходов; произойдет существенное снижение негативного влияния отходов на окружающую среду в результате сокращения их количества на полигонах.
На рисунке 1 представлена стройная иерархическая декомпозиция проекта на составные части, необходимые и достаточные для планирования и контроля осуществления проекта на различных стадиях его реализации.
Рисунок 1 - Структурная декомпозиция работ проекта
В первую очередь необходима планомерная работа по внедрению раздельного сбора мусора среди населения путем оснащения дворовых территорий пунктами или контейнерами для раздельного сбора, а также заключение договоров о регулярной поставке отходов с предприятиями пищевой, сельскохозяйственной промышленности и общественного питания.
Можно сделать выводы, что переработка органической фракции отходов в Ханты-Мансийском автономном округе имеет многообещающие перспективы. Однако для этого необходимы не только инвестиционные вложения, но и активное вовлечение жителей региона в раздельный сбор отходов, что немаловажно для реализации всего процесса и получения конечных результатов. Список использованной литературы:
1. Избавление от отходов: как получить прибыль от отходов сельского хозяйства // журнал «Генеральный директор». 2016. С.271-272.
2. Новая система обращения с ТКО [Электронный ресурс] // URL: https://tass.ru/nationalnye-proekty/6310152.
3. Владов ЮР. Технология переработки и утилизации органических отходов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2019. № 1.С. 7.
4. Переработка органических отходов: в Югре тестируют установку по переработке органических отходов [Электронный ресурс] // URL: https://ugra-news.ru/article/v_yugre_testiruyut_ustanovku_po_pererabotke_organicheskikh_otkhodov/.
5. Преликова Е.А. Эколого-экономические приоритеты раздельного сбора отходов //Курск: ЮЗГУ. 2019. С. 187-195.
6. Селивановская С.Ю. Биотехнологии переработки органических муниципальных отходов с получением полезных продуктов и энергии: компостирование и анаэробное сбраживание // Журнал экологии и промышленной безопасности. 2010. С.78-80.
7. Об отходах производства и потребления: Федер. закон [принят Гос. Думой РФ 22.05.1998] // Собрание законодательства РФ. 1998. № 26. Ст. 3009.
© Боровенко М.Е., Андреева Т.С., 2022
