2.2 Оценка воздействия

Характеристика факторов, используемых в оценке воздействия были основаны на методологии EDIP (Программа экономического стимулирования развития) 2003 (Wenzel et. al., 1997).

3 Результаты

Количество используемого топлива для сбора отходов колеблется в пределах 5,8–34,3 кВт / т пищевых отходов в различных системах. Похожие данные были получены в предыдущих исследованиях, в которых количество топлива составляло 13,7–30,4 кВт ч / т остаточных ТБО домохозяйств в городах (Larsen et al., 2009). Все сравниваемые альтернативы сбора органической части влажных пищевых отходов (ОЧВПО) приводят к исследованию показателей оценки воздействия на ОС. Системы отличаются друг от друга по двум основным аспектам: потребность в энергии и ресурсах для сбора и последующей переработки с одной стороны и потенциал восстановления углерода и питательных веществ в захороненных отходах с другой стороны. Видно, что технология D требует наименьших затрат энергии и ресурсов, в то время как системы B и D имеют наибольшие возможности для сохранения углерода и питательных веществ и тем самым могут заменить первичные ресурсы и энергию. Тем не менее, ранжирование сравниваемых вариантов, которые различаются по степени воздействия на окружающую среду, связано с косвенными и прямыми выбросами (рис. 2). Низкая скорость восстановления питательных веществ и углерода для производства биогаза приводит к низким показателям ПЭ, ПП и ПГП в технологиях C и А по сравнению с другими технологиями, в то время как использование электроэнергии для сушки ОЧВПО в технологии B делает ее наименее благоприятной в связи с высоким показателем ОПЭ. Низкий показатель ПЭ технологии C по сравнению с другими является следствием потерь БПК, азота и фосфора из шлама OFMSW при отстаивании (рисунок 2).

Рисунок 2 – Сравнение воздействия на окружающую среду от исследуемых технологий, чистое воздействие (слева) и связанное с системами прямое воздействие (справа).

Энергетические балансы основаны на совокупном спросе энергии и ОПЭ. Результаты показывают, что системы с наименьшей потребностью в энергии на входе не обязательно имеют оптимальный баланс энергии (см. рис. 3). Видно также, что иерархия сравниваемых технологий не меняется при сравнении совокупного спроса энергии и ОПЭ как технологий с высоким общим потреблением энергии в значительной степени обусловленной высоким потреблением энергии (до 2,2). Таким образом, невыгодно используют энергию технологии, применяющие более эффективный транспорт, в сравнении с технологией с более высокой потребностью в электроэнергии на входе, например технология B.

Рисунок 3 – Топливно-энергетический баланс как совокупный спрос энергии (ССЭ) (слева) и использования первичной энергии (ОПЭ) (справа). Вход = энергия, используемая в соответствующей системе.

3.1. Определение проблем и предложения по улучшению технологий

Стандарт ИСО (ISO, 2000) предполагает, что анализ чувствительности должен основываться на наиболее важных вопросах, чтобы определить влияние изменений и допущений, методов и используемых данных. Модификации технологий представлены в таблицах 4–7, результаты проведенного анализа представлены на рисунке 4.

Таблица 4 – Жидкие опасные отходы (ЖОО) и потенциальная производительность метана от предварительной обработки пищевых отходов

Модификации технологии А	Остаточное количество ЖОО (МДж/т пищ. отходов)
А1 Потери пищевых отходов уменьшаются до 15%	220
А2 Потери пищевых отходов уменьшаются до 5%	111
А3 Отклонение (27%) восстанавливается с использованием сухого анаэробного сбраживания. Использование энергии, неорганизованных выбросов метана при сухом анаэробном сбраживании, а также использование метана производится так же, как в мокрых процессах	67
А4 То же самое, но произведенная энергия равна энергии от сжигания угля (Дания)	313
А5 Пищевые отходы собирают в пластиковые мешки (5,5 кг / т пищевых отходов). Расход топлива увеличился до 14% в зависимости от сценария A	369

Рисунок 4 – Воздействие на окружающую среду в результате сравнению технологий (ПЭ, ПП, ПГП и ОПЭ). Обратите внимание на различные единицы измерения.

Предполагается, что в технологии А на 27 % масса собранных пищевых отходов (включая материал для сбора) уменьшается при предварительной обработки и сжигания с рекуперацией энергии. В вариантах А1–А3, предполагается, что масса собранного материала остается постоянной. Теплотворная способность упаковки не прямо пропорциональна общей сумме, поскольку бумага имеет более высокую теплотворную способность, чем пищевые отходы. Теплотворная способность бумажных мешков принимается равной 10,2 МДж / кг (Riber and Christensen (2006a)). Количество ЖОО в пищевых отходах рассчитывается как ЖОО из собственно пищевых отходов (1160 МДж / т (Truedsson, 2010)) за вычетом ЖОО, образующихся от бумажных мешков (5,5 кг∙10,2 МДж / кг), в результате разница между количествами ЖОО пищевых отходов берется в соответствии с таблицей 4. Данные о потенциале производства биогаза из отходов основаны на экспериментальных данных (Truedsson, 2010). В сценарии A4 сжигание пищевых отходов заменяет выработку электроэнергии при сжигании угля.

Предыдущие исследования показали, что потери летучих веществ происходят во время сушки кислых субстратов, таких как бытовые пищевые отходы при температуре около 100°C (Angelidaki et al., 2009). Однако, технология B подразумевает сушку при значительно более низкой температуре (15–30°C), предполагается, что потенциал производства метана не уменьшится при сушке. Другие исследования показали, что процесс анаэробного сбраживания сухих пищевых отходов может привести к увеличению производства биогаза на тонну пищевых отходов по сравнению с анаэробным сбраживанием влажных пищевых отходов, в связи с потерями биоразлагаемых веществ в ходе сбора и хранения перед брожением. Потери могут быть связаны главным образом с утечкой фильтрата при хранении в мусорных баках и в тех случаях, когда пищевые отходы хранятся длительное время. Таким образом, получение метана из отходов, по технологи B по сравнению с технологией А не так велико. Использованные данные о потреблении электроэнергии в процессе сушки были основаны на одиночном исследовании и, следовательно, не могут считаться надежными (Smedlund, 2011; Swedish Waste Management Association, 2009b). На основании сведений разработчика и исследования предполагается также, что нет никакой необходимости для предварительной обработки пищевых отходов по технологии B. Последствия неправильной сортировки органических веществ вместе с пищевыми отходами могут привести к неполадкам в работе реактора (анаэробное сбраживание) и проблемам с повторным использованием питательных веществ в реакторах, если стандарты качества сбраживания для сельскохозяйственных угодий и пищевых отходов не совпадают. Анализ чувствительности показал, что сортировка отходов исследовалась в связи с риском несоответствия продуктов брожения для сельскохозяйственных угодий. Для этого процесс брожения обезвоживают, продукты брожения сушат и сжигают с рекуперацией энергии, заменяя тем самым энергоносители (сжигание биогаза). Информация об использовании энергии и количестве выбросов во время обезвоживания, сушки и сжигании была основана на данных предыдущих исследований (Aarsrud et al. (2010), Tamm and Ossiansson (2009) and Kratzeisen et al. (2010). Кроме того, увеличение потребности в электроэнергии, а также повышение выхода метана на тонну собранного ОЧВПО было исследованы путем анализа чувствительности (таблица 5).

Таблица 5 – Предложения по изменению технологии B (сушка захороненных пищевых отходов)

	Модификации технологии В
В1	Производство биогаза увеличивается на 10% по сравнению с процессом анаэробного брожения пищевых отходов
В2	Использование энергии для сушки пищевых отходов увеличивается на 50%
В3	Обезвоженные пищевые отходы подвергаются процессу брожения, сушке и сжиганию с рекуперацией энергии

В технологии C, потери N, P, K и C из системы рассматриваются как «потерянные выгоды», поскольку они не будут способствовать восстановлению энергии или использованы в качестве химических удобрений. Тем не менее, можно утверждать, что технология способствует восстановлению питательных веществ на станциях очистки сточных вод. Предыдущие исследования также показали, что потенциальная утечка метана из систем, аналогичных описанной, в соотношении 0–40 м3 CH4/ т летучих веществ, представляют собой очень мелкодисперсный материал при 35°С (Davidsson et al., 2011). При температуре, более соответствующей температуре ОС, выбросы метана, вероятно, будет значительно ниже, до 10 нм3 CH4/ т летучих веществ (la Cour Jansen et al., 2004; Hansen et al., 2007). Предыдущие исследования также показали более высокий выход летучих веществ и добычу метана при анаэробном сбраживании пищевых отходов по сравнению со сбором в бумажные мешки. Одним из возможных объяснений этого может быть более высокий потенциал сбора жидких / полужидких пищевых отходов с высоким содержанием жира и легко биоразлагаемых углеродов, такие как молочные продукты, в технологии с измельчением отходов по сравнению с технологией сбора пищевых отходов в бумажные пакеты. Эта теория опирается на предыдущие исследования шведских и датских ученых по изучению сбора бытовых пищевых отходов с содержанием жира 12,2–18,1 % в отходах, собранных в бумажные мешки по сравнению с 37,5–42,3 % в иле собранном по технологии с измельчением (Davidsson et al., 2011). Как следствие, теоретический потенциал метана на тонну пищевых отходов на 36 % выше в технологии с измельчением пищевых отходов со сбором в бумажные мешки (Hansen et al., 2007; Davidsson et al., 2011). Были исследованы следствия увеличение на 36% добычи метана из шламов в отстойниках (см. таблицу 6).

Таблица 6

	Модификации технологии С
С1	75% питательных веществ и углерода извлекается из шлама при анаэробной переработке на станции очистки сточных вод
С2	Потери в баках достигают 20% от утилизации пищевых отходов
С3	Нет потерь пищевых отходов из резервуара системы
С4	Шламы из резервуаров транспортируется на анаэробное сбраживание с помощью транспортных средств, работающих на биогазе
С5	Включая возможные выбросы метана, образующегося в системе отстойников
С6	Увеличение количества метана, выделяющегося из шламов собранных пищевых отходов (+35%)

В связи с очень низким рН в резервуаре (Khilstrцm, 2010),, риск спонтанного производства метана, а также испарения азота малы в вакуумной технологии D. Влияние использования энергии а также влияние снижения массы собираемых отходов были оценены (см. таблицу 7).

Таблица 7

	Модификации технологии D
D1	Использование энергии в вакуумной системе (в том числе измельчение), а также в производстве увеличено втрое
D2	Снижение масса собираемых отходов одновременно с 15 до 7,5 тонн