Глава 2. Системы мусоро- и снегоудаления. Транспорт и освещение
2.1. Мусороудаление
Классификация отходов производства и потребления. Управление отходами.
Санитарное благоустройство составляет одну из наиболее важных частей общего благоустройства городов и направлено на создание наиболее благоприятных санитарно-гигиенических условий, охрану чистоты почвы, воздуха и водного бассейна на территории города.
При санитарном благоустройстве городов приходится иметь дело с загрязнениями различных видов:
твердыми отбросами в виде домового мусора, уличного смета, отходами и отбросами промышленных и коммунальных предприятий, строительным мусором, пищевыми отходами и др.;
жидкими отбросами – бытовыми, хозяйственно-бытовыми, сточными водами, атмосферными осадками в виде дождя и снега, отработанными сточными водами промышленных и коммунальных предприятий;
твердыми, жидкими и газообразными отбросами – вещест-вами, выбрасываемыми в атмосферу промышленными и коммунальными предприятиями (зола, пыль, газы).
Твердые бытовые отходы (ТБО) по морфологическому признаку подразделяются на следующие компоненты: бумагу и картон (20-30%), пищевые отходы (25-45%), дерево (1-4%), металлы (1,5-4,5%), текстиль (4-7%), стекло (3-10%), кожа и резина (4-7%), камни (1-3%), полимерные материалы (1,5-5%), прочие (1-2%) и отсев (7-18%).
Состав ТБО изменяется по климатическим зонам и величине городов. Так, содержание пищевых отходов увеличивается с 20-25% весной до 40-55% осенью. Зимой сокращается содержание мелкого отсева уличного смета с 11-20% до 5-7%. Существенное влияние на состав ТБО оказывает централизация теплоснабжения и газификация городов, что приводит к резкому сокращению в ТБО золы и шлака.
Важным показателем свойств ТБО являются плотность, удельная теплоемкость, влажность, абразивность и другие характеристики. Плотность ТБО благоустроенного коммунального фонда в весенне-летний сезон составляет 0,18-0,22 т/м3, в осенне-зимний 0,2-0,25 т/m3, а среднегодовое значение 0,19-0,23 т/м3.
Нормы накопления твердых бытовых отходов. При проектировании санитарной очистки городов от ТБО важно знать количество или объем накопления тех или иных отбросов, образующихся в квартирах, домах, кварталах, районах и в городе за определенный период времени (сутки или год).
На объем накопления и состав ТБО влияют такие факторы, как: 1) степень благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа, водопровода, канализации, системы централизованного теплоснабжения); 2) плотность и этажность застройки; 3) вид топлива при местном отоплении; 4) развитие предприятий общественного питания и торговли; 5) климатические условия и другие факторы. Годовое накопление ТБО определяют по формуле
где Н – норма накопления ТБО на одного человека в год; Ч – численность населения города.
Под нормой накопления понимается количество отходов, образующихся на расчетную единицу (житель – для жилищного фонда, одно место в гостинице, 1 м2 торговой площади и т. п.) в единицу времени (сутки, год). Норма накопления определяется в единицах массы (килограмм, тонна) или объема (литр, кубический метр).
Расчетные годовые нормы накопления ТБО используются для определения мощности и производительности сооружений по обезвреживанию отходов, а среднесуточные – для расчета транспорта и оборудования для сбора и кратковременного хранения мусора. Целесообразно каждые 5 лет проводить уточнение норм накопления ТБО по формуле
где Н – текущая норма накопления ТБО, м3/год; α – прирост нормы накопления ТБО, %; β – прирост численности населения, %; t – количество лет прогноза.
Мусоропроводы в зданиях устраивают для обеспечения удобства удаления мусора по трубопроводу в контейнеры, находящиеся в мусорокамерах, откуда мусор периодически вывозят.
Системы мусороудаления из зданий можно разделить на оборудованные и не оборудованные мусоропроводами. В зданиях без мусоропроводов отходы выносятся в дворовые мусоросборники или мусоровозы. Специальные системы мусороудаления предусматривают в следующих зданиях: 1) жилых и общественных выше пяти этажей; 2) в гостиницах на 100 мест и более; 3) в двухэтажных и выше зданиях больниц на 250 коек и более; 4) родильных домах на 130 коек и в учебных заведениях выше трех этажей.
Система мусороудаления включает в себя мусоропровод и мусороприемную камеру. Конструкция мусоропровода состоит из следующих элементов: 1) дефлектор (вытяжное устройство, устанавливаемое на конце наружной части трубы для отсоса загрязнённого воздуха); 2) вентиляционный канал; 3) ерш для прочистки канала; 4) ручная лебедка; 5) канал (ствол) мусоропровода; 6) клапан загрузочный; 7) бункер для приема мусора; 8) нижнее помещение; 9) шибер (устройство, предназначенное для периодического перекрытия нижней оконечности ствола при вывозе заполненных ТБО контейнеров, безопасного проведения в мусоросборной камере профилактических, санитарных и ремонтных работ); 10) Противопожарный клапан – устройство для автоматического перекрытия ствола мусоропровода от мусоросборной камеры в случае возникновения в ней пожара; 11) контейнер.
Контейнеры (контейнерные площадки) должны быть удалены от жилых домов, детских учреждений, мест отдыха населения на расстояние не менее 20, но не более 100 м. Площадки для контейнеров должны иметь: ровное асфальтовое или бетонное покрытие, уклон в сторону проезжей части 0,02%, ограждение зелеными насаждениями или какое-либо другое ограждение (кирпичное, сетчатое, бетонное и т.п.).
Контейнерные площадки должны примыкать непосредственно к сквозным проездам и исключать необходимость маневрирования мусоровозных машин. Учитывая, что мусоровозные машины с манипулятором с одной остановки могут разгружать не более трех контейнеров, то наибольшее количество размещаемых контейнеров на площадке не должно превышать шести.
Для классификации отходов используют ФККО – перечень образующихся отходов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: происхождению, агрегатному и физическому состоянию, опасным свойствам, степени вредного воздействия на окружающую среду.
Основными системами сбора и удаления твердых бытовых отходов являются контейнерная система (система сменяемых сборников) и система несменяемых сборников.
При контейнерной системе отходы вывозят вместе с контейнерами, а на их место устанавливают пустые чистые контейнеры. При несменяемой системе отходы выгружают непосредственно в мусоровозные машины, а контейнеры после опорожнения устанавливают на место.
В неканализованных домовладениях бытовые отходы отличаются значительной влажностью. Здесь целесообразно применять стандартные контейнеры (сборники) различной емкости с отверстиями в днище. В этом случае твердые отходы задерживаются в сборниках, и вся излишняя влага стекает в выгреб. Очистка выгребов должна производиться с помощью вакуум-машин.
Количество необходимых мусоровозов определение по формуле:
где Vгод – количество бытовых отходов, подлежащих вывозу в течение года, м3; Псут – суточная производительность единицы транспорта, м3; Кисп. – коэффициент использования парка (0,7-0,8);
где Р – число рейсов за сутки; Е – количество отходов, вывозимых за один рейс, м3 (средняя вместимость мусоровоза 10- 40 м3 )
Необходимое число контейнеров вычисляют по формуле:
где Vгод – количество бытовых отходов, подлежащих вывозу в течение года, м3; Т – периодичность удаления отходов, сут.; К1 – коэффициент неравномерности накопления отходов, =1,25; е – вместимость контейнера, м3 (0,75; 0,6);
При несменяемой системе необходимо принимать К 1,05, учитывая число контейнеров, находящихся в ремонте.
Численность жителей, обслуживаемых мусоровозом на маршруте сбора, можно определить по следующей формуле:
где О – объем ТБО, вывозимых мусоровозом за одну поездку, л; Н – среднесуточная норма накопления ТБО в расчете на одного жителя, л.
Иногда перед транспортировкой мусора на полигоны используют мусороперегрузочные станции, которые могут включать в себя участки по сортировке мусора. Задачи мусороперегрузочных станций: снизить расходы на транспортирование ТБО в места обезвреживания; уменьшить количество собирающих мусоровозов; сократить суммарные выбросы в атмосферу от мусоровозного транспорта; улучшить технологический процесс складирования ТБО.
По производительности мусороперегрузочные станции делят на: малые – до 50 т/сут, средние 50-150 т/сут, крупные более 150 т/сут. Классификация методов обезвреживания ТБО по технологическому принципу позволяет выделить биологические, термические, химические, механические и комбинированные способы переработки ТБО.
Наибольшее распространение получили следующие методы переработки ТБО:
ликвидационный биолого-механический, осуществляемый путем складирования ТБО на полигонах (14-100%);
ликвидационный термический, при котором отходы сжигаются (до 70%);
утилизационный биологический, предусматривающий компостирование отходов (до 18% от всей массы ТБО).
Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны, на которых происходит складирование отходов на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы прилегающих территорий, поверхностных и грунтовых вод, а также полную санитарно-эпидемиологическую безопасность для населения города. На полигонах происходит длительный процесс разложения органических отходов в аэробных и анаэробных условиях, который в верхних слоях заканчивается через 15-20 лет, а в нижних слоях – через 50-100 лет.
Основные требования к размещению полигона следующие: 1) удаление от жилой застройки не менее чем на 500 м – санитарно-защитная зона; 2) удаление от аэродромов не менее 10 км; 3) удаление от автомобильных дорог не более 500 м; 4) грунт основания – глина или тяжелые суглинки; 5) уровень грунтовых руд не более 2 м; 6) высота складирования не менее 10 м; 7) площадь земельного участка выбирается исходя из условий его эксплуатации не менее 15-20 лет.
Промышленная переработка и обезвреживание ТБО осуществляются на мусороперерабатываюших заводах. Эти заводы работают по технологии аэробного биотермического компостирования, при котором ТБО вступают в естественный круговорот веществ в природе, в результате чего отходы обезвреживаются и превращаются в компост – ценное органическое удобрение или биотопливо для теплиц. Кроме того, при этой технологии из ТБО извлекаются черные и цветные металлы, стекло для вторичного использования в промышленности.
Биотермический процесс аэробного компостирования осуществляется в горизонтальных вращающихся барабанах диаметром 4-5 м, длиной 30, 60 или 75 м. Требующаяся для биотермического процесса микрофлора находится в органических остатках. Активизация их жизнедеятельности обеспечивается за счет: 1) увеличения удельной поверхности при измельчении ТБО; 2) аэрации компостируемой массы за счет подачи воздуха в объеме 0,2-0,8 м3 на 1 кг ТБО; 3) перемешивания материалов (не менее 2000 оборотов за двухсуточный период обезвреживания); 4) поддержания влажности ТБО не ниже 45 и не выше 60%; 5) теплоизоляции, для сохранения выделяющегося тепла биохимических реакций на уровне 50-60°С.
При сжигании и пиролизе ТБО достигается: 1) полное обезвреживание отходов в кратчайшие сроки; 2) экономия топливно-энергетических ресурсов за счет использования энергетического потенциала отходов; 3) уменьшение площадей, занимаемых установками и сооружениями обезвреживания отходов; 4) сокращение расстояния вывоза отходов и другие преимущества.
В последнее время получил распространение новый метод термической переработки отходов – пиролиз, обеспечивающий высокоэффективное обезвреживание отходов и их использование в качестве топлива и сырья для химической промышленности. При пиролизе протекают следующие процессы: сушка, сухая перегонка, или пиролиз, газификация и горение коксового остатка. Процесс сушки сопровождается выделением из отходов паров воды. Пиролиз – это процесс химического разложения отходов при температуре от 450 до 1000°С в бескислородной или бедной кислородом среде. При этом образуются жидкие фракции в виде смолы и масел, пар и газ с выделением твердого остатка – кокса. Выделяющиеся газы и смолы можно рассматривать как газообразное и жидкое топливо. В некоторых пиролизных установках газ сжигается непосредственно в установке для получения теплоты. Твердые углеродистые продукты пиролиза могут быть использованы в качестве твердого топлива или газифицированы, в результате чего углерод под воздействием окислителя превращается в газообразное топливо. Оставшийся после этого твердый остаток содержит лишь минеральную часть ТБО.