CC BY
129
Il УДК 628.47.002.84
¡I ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ ГОРОДА
М.М. Кабдуалиева, Б.С. Алин
Павлодарский государственный университет ¡¡¡I им. С. Торайгырова
Ц§| Павлодар к,аласыиыц цатты onepKocinmiK цоцыс цалдыцтарыпы//
§üü залаландыруы жоне ути илизация про б/ем асы царасты рылады.
lili! Рассматривается проблема утилизации и обезвреживания твердых
lili бытовых отходов города Павлодара.
§i|§¡ 77/с problem of utilization and neutralization of solid domestic wastes of
m Peí vio dar city is considered.
Проблемы, связанные со сбором и утилизацией отходов производства и потребления, актуальны практически для всех городов мира, в том числе и Павлодара. Одной из основных экологических проблем является удаление и обезвреживание твердых бытовых отходов (ТБО). Актуальность этой проблемы определяется огромным количеством образующихся в городе ТБО вследствие экономических, социальных pi технологических причин. Несвоевременное и неправильное удаление и обезвреживание отходов может приводить к серьезному загрязнению окружающей среды и обострению санитарно - эпидемиологической обстановки. Сбор, удаление и обезвреживание являются взаимосвязанными этапами процесса санитарной очистки населенных мест и составляют одну из наиболее важных и сложных проблем развития и функционирования городского хозяйства, улучшение общественной гигиены и условий жизни населения.
Городская свалка ТБО находится на расстоянии 1,2 км от населенных пунктов. Площадь объекта - 50 га. Санитарно-защитная зона 1000 метров. Отходы складируются в виде насыпного холма с последующим разравниванием и уплотнением. На 1.01.2002 года накоплено 1419,7 тыс. тони. Ежегодно производится прием ТБО в количестве около 270 тыс. м3 или 70 тыс. тонн. Существующая общегородская свалка ТБО эксплуатируется крайне неудовлетворительно, с нарушением санитарных правил «Устройства и содержания полигонов для ТБО» и не обеспечивает санитарную надеж-
||0СП, в эпидемиологическом отнонгении обезвреживание бытовых отходов. Технология по обезвреживанию ТБО не соблюдается из-за отсутствия спсНФ;,ИСП0Рта для высмки и доставки грунта, средств для ее нормальной эк-сплуу г.пиш и содержания. Прилегающая к городской свалке территория замусорена легко перемещающимися бытовыми отходами. Постоянно отмечаются фак ты самовозгорания отбросов, нахождения посторонних „щ, что категорически запрещается. Территория свалки не имеет ограждения. освещения, озеленения. Не функционирует имеющаяся скважина. Со стороны селитебной зоны нет полосы дрсвесно-кустарпиковых насаждений. 11]
Неудовлетворительная ситуация с использованием, обезвреживанием и размещением бытовых отходов обусловлена рядом объективных причин. Прежде всего, это недостаточное финансирование строительства установок по обезвреживанию и использованию отходов, объектов их размещения, а также реконструкции либо рекультивации существующих объектов размещения о тходов.
Основную опасность в мусорных свалках представляют органические вещес тва, составляющие до 60%. Период их полураспада колеблется от 30 до Ы) .1С г, т.е. любой город, не имеющий современных технологий переработки и обезвреживания ТБО, ежегодно вынужден отчуждать на непроизводственные нужды значительные земельные площади. Помимо отчуждения полезных земель мусорные свалки - это постоянный источник инфекций, эпизоотии, пожаров, отравление атмосферы и грунтовых вод.
В мире используется несколько ме тодов по переработке и обезвреживанию ТБО: захоронение на полигонах; термические способы обезвреживания (мусоросжигапне, пиролиз); мусоросортировка и мусоропереработка; компостирование; метангенерация. Рассмотрим каждый метод в отдельности дня определения их преимуществ и недостатков.
Захоронение на полигонах. Полигоны ТБО размещаются за пределами тородов и других населенных пунктов. Размер санитарно-защитной зоны
жилой застройки до границ полигона не менее 1000 м. При выборе уча-С| ка для строительства полигона ТБО следует учитывать климатические особенности, геологические и гидрогеологические условия [2].
На усовершенствованных свалках разложение мусора, точнее его органического вещества, происходит в анаэробных условиях - без доступа воз-луха в толще бытовых отходов. Разложение органического вещества мусо-Рц происходит в течении многих десятков лет. Подсчеты, выполненные на 0(Л|1>Ве анализа общего содержания углерода, показали, что распад 50%
можно ожидать не ранее, чем через 50 лет после закрытия свалки, а распад 90% произойдет не ранее, чем через 950 лет. В результате процесса анаэробного разложения мусора образуются газы и фильтрат, загрязняющие воздушный и водный бассейны населенных мест. Газы - метай, водород, сероводород и другие, - скапливаясь в сооружениях, построенных на месте закрытых свалок, образуют взрывоопасные смеси, фильтрат содержит продукты гниения. Таким образом, сток из-под свалок чрезвычайно опасен в санитарном отношении. Ввиду сильной загрязненности вод с полигонов последние должны иметь надежную гидроизоляцию [3, С.29].
Сжигание мусора. Мусоросжигание - это наиболее сложный и «высокотехнологичный» вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением т.н. топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы (как магнитные, гак и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комплексной программы утилизации.
Мусоросжигание рекомендуется в следующих случаях: при содержании в бытовых отходах менее 30% активного органического вещества; при отсутствии гарантированных потребителей компоста и биотоплива; в условиях повышенных санитарных требований к обезвреживанию отходов, особенно в портовых и курортных городах [3, С.62].
Санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к современным мусоросжигательным установкам, включают:
1. полное обезвреживание бытовых остатков и минимальное содержание в них органической части;
2. отсутствие в газовых выбросах токсичной золы;
3. герметичность приемного отделения.
Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для п гиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электроэнергии и тепла.
Для так называемых установок массового сжигания (производительностью от 100 до 3000 тонн в сутки) капитальные затраты в США колеблются от 80 до 100 тыс. долларов на единицу мощности (тонна сжигаемых от-
ходов в день). В эту цепу не входит цена устройств подготовки отходов. Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что гремя, необходимое па проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет.
Существенным недостатком технологического цикла всех действовавших МСЗ было отсутствие очистки выбрасываемых в атмосферу газов и :элы, содержащих тяжелые металлы и диоксины, не улавливаемые в : л ектр о фильтр ах.
Сжигание ТБО, практически, ликвидирует ценную органическую состав-яющую: исходное сырье для получения органических удобрений и эколо-гически чистого топлива - биогаза.
Высокие удельные капитальные и эксплуатационные затраты мусоросжигательных заводов, значительные выбросы в атмосферу продуктов сго-гания и сложность их полной очистки, нерациональное использование сырьевых отходов и другие факторы привели к тому, что в настоящее вре-'я наметилась тенденция развития более современных способов обезвреживания и переработки отходов - компостирования, механизированной селективной переработки, пиролиза, внедрение современных биогазовых технологий.
Пиролиз твердых бытовых отходов - это термическое разложение твердых отходов в инертной атмосфере. При таких условиях из отходов выде-яется смесь газообразных продуктов, дегтя, нерастворимых в воде масел : водного раствора уксусной кислоты, метанола и других органических соединений, а в остатке накапливается инертные компоненты отходов и древесный уголь. Количество различных продуктов, получаемых в процессе пиролиза, зависит от скорости нагревания и от конечной температуры, до которой подвергается обработке отходы. Чем выше скорость нагревания и конечная температура, тем большая доля отходов превращается в газообразные и жидкие продукты. Твердый продукт, или древесный уголь, образующийся в результате пиролиза мусора, представляет собой неочищенный углерод (исключая золу), очень близкий по данным приближенного анализа к составу угля.
Существенным недостатком пиролиза является образование ел очных вод в процессе термического разложения. Исследованиями, проведенными ранее, было показано, что они содержат много органических веществ (летучие кислоты, фенолы, непредельные соединения и др.) и незначительное количество минеральных солей (хлориды, сульфаты, фосфаты). Такая силь-
но загрязненная вода не может быть сброшена в канализацию без предварительного обезвреживания. Кроме того, в целевых продуктах пиролиза (смолы, углеродистый остаток) установлена высокая концентрация кон-церогеииого углеводорода 3-,4-бепзопирена, в процессе термического разложения отходов резины [4].
Полевое компостирование. Компостирование бытового мусора в полевых условиях является наиболее простым методом обезвреживания и переработки бытовых отходов. Если на городских полигонах обезвреживание мусора протекает очень медленно (50-100 лет), то при полевом компостировании процесс идет значительно быстрее. Отбросы при помощи бульдозеров складируются на полях в штабеля, расположенные параллельными рядами с проездом между ними шириной 3 м. Ширина основания и высота штабеля могут варьирова ть в зависимости от климатических условий. Для предотвращения выплода мух, устранение запахов и уменьшения теплообмена между штабелем и воздушной средой поверхность штабеля покрывают слоем земли или торфа высотой 15 -20 см. Биотермические процессы, происходящие в штабелях под влиянием аэробной микрофлоры, сопровождается повышением температуры в результате саморазогревания штабеля. В штабелях весенне-летней закладки разложение органического вещества вследствие активной жизнедеятельности бактерий начинается через 3-5 дней после закладки штабеля; доя штабелей осенне-зимней закладки начало этого процесса затягивается до 25-30 дней. Рекомендуемая продолжительность компостирования бытовых отходов в штабелях - от 12 до 15 месяцев. При регулярном перелопачивании и увлажнении срок может быть уменьшен. Получившийся компост очищают от балластных фракций - стекла, камней, металла и т.д. Конечным продуктом компостирования является органическое удобрение (компост), который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве [3, с. 37].
Компостирование, применяемое в России на так называемых механизированных мусороперерабатывающих заводах, например, в Санкт-Петер-бурге, представляег из себя процесс сбраживания в биореакторах всего объе-ма ТБО, а не только его органической составляющей. Хотя характеристики конечного продукта могут быть значительно улучшены путем извлечения из отходов металла, пластика и т.д., все же он представляет из себя достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение (па Западе такой «компост» применяют только для покрытия свалок).
Сортировка мусора. Наибольшее распространение в мировой практике получило механизированное обезвреживание мусора на мусороперераба-
тывающих заводах. В связи с тем, что сооружение механизированных предприятий такого рода требует значительных средств и специального' оборудования, такой способ получил распространение в странах, где из-за высокой плотности населения и отсутствия свободных земельных территорий, устройство свалок встречает значительные трудности. Сооружение таких заводов выгодно, так как дает дополнительную экономию за счет возможности рационального использования дефицитной пригородной земли, ранее занимаемой свалками, а также земель вблизи бывших свалок (требуемые санитарные разрывы от свалки до жилья значительно больше, чем от заводов). При этом сокращаются затраты на вывоз мусора, так как заводы могут располагаться непосредственно в городской черте. В масштабе народного хозяйства мусороперерабатывающие заводы в районах, где есть потребители органических удобрений, окупаются за счет роста урожайности сельскохозяйственных культур. Бытовой мусор обезвреживается прежде всег о с целыо санитарии и охраны окружающей среды, но при этом следует также учитывать и народнохозяйственный эффект за счет наиболее рационального использования обезвреженного бытового мусора. Мусор представляет собой остатки от бывшей в употреблении большей частью продукции целлюлозно-бумажной и легкой промышленности, а также части пищевой и других отраслей производства. Уничтожение всей этой массы недопустимо, необходимо максимально использовать ее в том или ином виде в народном хозяйстве. Сортировка и извлечение из мусора различных компонентов в настоящее время необходимый цикл обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. Смесь различных составляющих бытового мусора, если не обостряет экологическую обстановку, то по крайней мере затрудняет процесс обезвреживания и утилизации отходов. Поэтому сортировка мусора должна быть одной из составляющих цикла переработки. Кроме того, использование вторичных ресурсов экономически целесообразно [5].
Биотехнологии. Метановое «брожение», или биометаногенез, - давно известный процесс превращения биомассы в энергию. С биологической точки зрения метановое «брожение» есть не что иное, как анаэробное дыхание, в ходе которого электроны органических веществ переносятся на углекислый газ, который затем восстанавливается до метана. Метановое «брожение» происходит в водонепроницаемых цилиндрических цистернах (реакторах) с боковым отверстием, через которое вводится ферментируемый материал. Над реакторами находится стальной цилиндрический контейнер, который используется для сбора газа. Контейнер препятствует про-
никновёнию внутрь воздуха, так как весь процесс должен происходить в строго анаэробных условиях, реактор изготавливаются из глиняных кирпичей, бетона или стали. Биогазовые технологии - это наиболее радикальный, экологически чистый, безотходный способ переработки, утилизации и обезвреживания разнообразных органических отходов растительного и животного происхождения.
Биогазовые технологии одновременно решают четыре проблемы: экологическую (ликвидация отходов); энергетическую (получение топлива и энергии); агрохимическую (получение экологически чистых удобрений и повышение плодородия почв с постепенным восстановлением их экологической чистоты); социальную (улучшение условий труда и быта, получение экологически чистой продукции). [6]
Каждый из вышеперечисленных методов переработки и обезвреживанию ТБО имеет как свои положительные моменты, так и отрицательные. Выбор технологии переработки и обезвреживания ТБО требует комплексного решения проблем. Поэтому в основе должна быть, прежде всего, сортировка ТБО, как это делается в некоторых городах Западной Европы, в Минске и Санкт-Петербурге, с выделением черных и цветных металлов, стекла, пластмасс и органических остатков. Ценные компоненты выделенные в процессе сортировки направляются в производство ликвидных товаров. Органическая часть ТБО проходит метановое «брожение» в биогазовых установках с образованием биогаза и высокоэффективного органического удобрения. Таким образом, удастся создать комплексное мероприятие по решению экологической (ликвидация отходов); социальной (создание новых рабочих мест) энергетической (получение топлива и энергии); агрохимической (получение экологически чистых удобрений и повышения плодородия почв с постепенным восстановлением их экологической чистоты) проблем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заключение ГорСЭС от 26.04.02 г.
2. СН РК В.2 15 2000. Полигоны для твердых бытовых отходов.
3. Мягков М.И., Алексеев Г.М., Олыианецкий В. А. Твердые бытовые отходы города.-Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1978 - 168 с.
4. Алексеев Г. М, Петров В.Н., Шпильфогелъ П. В. Индустриальные методы санитарной очистки городов.- Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1983 - 96 с.
5. ВилсонД. Утилизация твердых отходов - М.: Стройиздат, 1985.- 336 с.
6. Панцхава Е.С. Биогазовые технологии- радикальное решение проблем экологии, энергетики и агрохимии // Теплоэнергетика - 2001№ 11- С. 36 -42.
