Гончарук Е.И. Коммунальная гигиена 2006

МЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ПОЧВЫ

ся до 30—36 °С, образуются газообразные вещества (метан, углерода диоксид и др.) и специфическая жидкость, отмирают патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Фильтрат, образовавшийся из отходов во время эксплуата­ ции полигонов и содержащий высокие концентрации загрязнителей, отводят при помощи дренажных канав на сооружения биологической очистки. Следует подчеркнуть, что обезвреживаются и минерализуются отходы даже в поверх­ ностных слоях усовершенствованной свалки чрезвычайно медленно, в течение 15—25 лет после ее закрытия.

Наиболее современным биотермическим методом обезвреживания твер­ дых бытовых отходов является индустриальное, или заводское, биотермичес­ кое компостирование, при котором технологический процесс переработки от­ ходов на органическое удобрение осуществляется под влиянием аэробной мик­ рофлоры при оптимальных условиях увлажнения и аэрации. Полученный при этом компост безвредный для окружающей среды и безопасный для здоровья населения, в том числе лиц, контактирующих с ним во время сельскохозяй­ ственного использования. К индустриальным биотермическим методам отно­ сится компостирование отходов без предварительной обработки во вращаю­ щихся барабанах и предварительно измельченных в камерах.

Биотермическое обезвреживание неподготовленных отходов во вращаю­ щемся барабане происходит в течение 5—6 сут. Ускорение процесса компос­ тирования достигается благодаря измельчению, искусственной аэрации и пе­ ремешиванию отходов в барабане, который медленно вращается вокруг длин­ ной оси со скоростью 6—7 оборотов в 1 час. Кроме того, этому способствует поддержание высокой температуры в барабане путем его термоизоляции для уменьшения теплозатрат и обеспечения непрерывного производственного цик­ ла, который предусматривает постоянную загрузку и разгрузку барабана.

Метод компостирования отходов во вращающихся барабанах — дано-био- стабилизатор — разработан фирмой "Дано" (Дания). Его используют почти на 100 заводах мощностью от 5 до 300 т отходов в сутки во многих странах мира: Бельгии, Англии, Дании, Франции, Германии, Бразилии и др. Техноло­ гическая схема этого метода изображена на рис. 70, а.

Отходы загружают в приемный бункер, грейферным краном подают на лен­ точный транспортер. Они проходят магнитный сепаратор для удаления метал­ лических предметов, при необходимости их увлажняют водой или канализа­ ционными осадками и направляют в барабан-биостабилизатор, расположен­ ный горизонтально или с незначительным наклоном в разгрузочную сторону. Барабан длиной 20—25 м и диаметром 3—3,5 м заполняют на 80% объема, что дает возможность отходам перемешиваться и измельчаться во время вращения барабана, которое происходит со скоростью 6,6 оборотов в 1 ч. Непрерывное поступление воздуха в барабан обеспечивает активную аэрацию отходов. Они быстро нагреваются до 6Q—65 °С и через 5—6 сут превращаются в компост. За это время компостируемая масса продвигается в барабане благодаря наклону или специально оборудованным внутренним ребрам в разгрузочную сторону. Выгружают компост одновременно с загрузкой отходов при постоянном враще­ нии барабана со скоростью 42 оборота в і ч . Выгруженный компост ленточным

421

Рис. 70. Обезвреживание твердых бытовых отходов:

а — по методу Дано: 1 — приемный бункер; 2 — грейферный кран; 3,6,8 — ленточные транспортеры; 4 — магнитный сепаратор; 5 — биостабилизатор; 7 — виброгрохот; 9 — сепаратор для удаления стекла; 6— по биотенк-методу: ! — приемный бункер; 2 — грейферный кран; 3 — барабанное сито; 4 — маг­ нитный сепаратор; 5 — металлолом; 6 — молотковый измельчитель; 7 — стационарный транспортер; 8 — передвижной транспортер; 9 — биотенк •.,,,

транспортером подают на виброгрохот для удаления крупных фракций и на се­ паратор для удаления стекла.

К индустриальным методам компостирования предварительно измельчен­ ных отходов в камерах относятся биотенк-метод, методы с использованием многоэтажных ферментаторов (Джерси, Кореля и Фуше, Фрезера—Иверсона), методы Мультибакто (Ирп-Томас), Пика и капиллярной сушки (Бриколяр). Линия для предварительной обработки отходов при всех указанных методах стандартна и состоит из: приемного бункера; магнитного сепаратора для уда­ ления металлических предметов; грохота для разделения отходов на фракции, которые могут быть направлены на компостирование сразу, и такие, которые нуждаются в измельчении; дробилки; иногда — смесителя для перемешивания отходов с осадком сточных вод. Передвижение отходов между указанными элементами осуществляется ленточными транспортерами; из бункера на лен­ точный транспортер отходы подают грейферные краны.

По биотенк-методу, который был предложен и внедрен во Франции, ком­ постируют измельченные отходы на специальной площадке (рис. 70, б). Она имеет вид бетонного кольца, диаметр которого зависит от количества отходов, продолжительности компостирования и складирования компоста. Вдоль оси бетонного кольца проложен аэрационный трубопровод. Бетонное кольцо имеет

422

МЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ПОЧВЫ

борта высотой 0,5 м, по которым проложены рельсы. По рельсам передвигает­ ся легкое купольное укрытие — биотенк. Это укрытие состоит из двух частей: передней — валообразователя и задней — бродильной. Валообразователь имеет несколько меньшее поперечное сечение, чем бродильная часть. Передняя часть валообразователя закрыта торцевой стенкой. Задний торец бродильной части открыт.

Измельченные отходы стационарным (неподвижным) транспортером по­ дают в центр бетонного кольца и пересыпают на передвижной транспортер, один конец которого закреплен в центре, а другой движется вместе с укры­ тием. Передвижной транспортер подает отходы в приемник валообразователя, где предусмотрено приспособление для увлажнения. После увлажнения отхо­ ды попадают на бетонное кольцо, а валообразователь формирует из них вал в виде полукруга радиусом не более 7 м для обеспечения равномерной аэрации толщи отходов через аэрационный трубопровод. Поскольку биотенк передви­ гается, после валообразователя сформированный вал отходов закрывает бро­ дильная часть. Через 18 сут из открытого конца бродильной части получают готовый компост.

423

Рис. 72. Обезвреживание твердых бытовых отходов методом капиллярной сушки

5 — рашпильная дробилка; 6 — вакуумный фильтр для обезвоживания осадка сточных вод; 7 — смеситель; 8 — гидравлический пресс; 9 — транспортер для передвижения брикетов; 10 — сушильная камера для подсушивания брикетов

стабилизируется и подсушивается за счет поступления большого количества чистого, богатого кислородом воздуха.

Принципиальным отличием метода капиллярной сушки (Бриколяр) явля­ ется использование для обезвреживания отходов не только микроорганизмов, но и плесневых грибов, принимающих участие в разложении органического вещества отходов, стабилизирующих конечный продукт и оказывающих ан­ тибиотическое действие. Технологическая схема метода приведена на рис. 72. Отходы из приемного бункера грейферным краном или транспортером направ­ ляют на магнитный сепаратор, измельчают в рашпильной дробилке, переме­ шивают в смесителе с обезвоженным осадком сточных вод (влажность конеч­ ного продукта должна составлять приблизительно 53%) и под давлением 30 атм прессуют в брикеты без нарушения капиллярной структуры и обезво­ живания. Брикеты укладывают в сушильные камеры, в которых быстро разви­ ваются биотермические процессы. Температура повышается до 65 °С внутри и 55 °С по периферии. Сушка длится почти 4 нед. Влажность при этом умень­ шается до 10%. Завершается активная стадия биотермического процесса, сни­ жается температура, и брикеты насквозь прорастают и покрываются грибами. Капиллярная структура брикетов обеспечивает свободное поступление возду­ ха и течение микробиологических процессов в аэробных условиях. Высушен­ ные брикеты после увлажнения и измельчения можно использовать как орга­ ническое удобрение.

Термические методы. К термическим методам обезвреживания отходов относятся мусоросжигание и пиролиз.

Мусоросжигание является одним из перспективных, быстрых и радикаль­ ных методов обезвреживания твердых бытовых отходов. Его проводят в спе­ циальных печах-деструкторах при температуре 900—1000 °С, при которой разрушаются почти все органические твердые, жидкие и газообразные соеди­ нения. Отходы с влажностью до 60%, зольностью до 60% и содержанием го­ рючих компонентов (органических веществ) более 20% горят без добавле­ ния топлива. Кроме того, за счет значительной теплообразующей способности (4—8 мДж/кг) отходов в процессе их сжигания образуется энергия, которую можно использовать в народном хозяйстве.

424

МЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ПОЧВЫ

В то же время в процессе мусоросжигания возникает необходимость в скла­ дировании твердых продуктов неполного сгорания (шлака и золы) и очистке выбросов в атмосферный воздух. В среднем вследствие сжигания 1 т твердых бытовых отходов образуется почти 300 кг шлака и 6000 м3 дымовых газов, из которых на очистных сооружениях задерживается 30 кг золы. Шлак и зола со­ держат значительное количество кремния (до 65%), щелочные и щелочнозе­ мельные металлы, алюминий, железо, свинец, цинк и др. Кроме того, в золе могут содержаться диоксины — полихлорированные дибензодиоксины и полихлорированные дибензофураны. Эти вещества (их может быть более 210,

взависимости от количества атомов хлора и их размещения в молекуле) ока­ зывают канцерогенное, гепатотоксическое, нейротоксическое действие, угне­ тают иммунную систему, способны проходить через плаценту, накапливаться

вгрудном молоке. Самым токсичным и опасным для здоровья людей является 2,3, 7, 8-тетрахлордибензодиоксин. Опасны эти вещества также из-за их чрез­ вычайной стабильности в окружающей среде. Поэтому складировать золу не­ обходимо так же, как и токсические промышленные отходы, т. е. на специаль­ ных полигонах. Шлак можно складировать на усовершенствованных свалках или даже использовать, например, в строительстве для улучшения рельефа мест­ ности. Позитивным является то, что площадь для складирования шлака и золы

в20 раз меньше, чем для свалок твердых бытовых отходов.

Дымовые газы, образующиеся во время мусоросжигания, содержат, кроме золы (2—10 г/м3), углерода диоксид — С02 (15%), углерода оксид — СО (0,05%), серы диоксид (S02), азота оксиды, HCl, HF, а также полихлорированные дибен­ зодиоксины и дибензофураны. Во время сжигания 1 т отходов может образо­ ваться 5 мкг диоксинов, большая часть которых связана с золой, а меньшая — остается в дымовых газах. Диоксины могут содержаться как в собственно от­ ходах, так и образовываться в процессе охлаждения дымовых газов после сжи­ гания мусора. Во время сжигания при температуре 1000 °С диоксины, содер­ жавшиеся в отходах, разрушаются. Но при охлаждении дымовых газов до 250—350 °С они могут образовываться из органического углерода и хлоридов в присутствии водяного пара и ионов меди. Поэтому обязательной являет­ ся очистка дымовых газов перед их выбросом в атмосферный воздух. Для за­ держки золы используют электрофильтры и рукавные фильтры, которые дают возможность уменьшить концентрацию золы в выбросах с 2000—10 000 до 10—50 мг/м3. Для газоочистки применяют сухие и влажные методы, эффектив­ ность которых составляет в среднем почти 70 и 90% соответственно.

Мусоросжигательные печи должны находиться на расстоянии не менее 300 м от жилых кварталов. Печи большой производительности и связанные с ними сооружения (для загрузки мусора, его перемешивания, очистки выбро­ сов в атмосферный воздух и др.) называются мусоросжигательными станциями или заводами (рис. 73). Мощные мусоросжигательные заводы должны иметь СЗЗдо 1000 м.

Таким образом, обезвреживание твердых бытовых отходов на мусоросжи­ гательных заводах при условии соблюдения санитарно-гигиенических требо­ ваний по их оборудованию и эксплуатации имеет гигиеническое, эпидемиоло-

425

Рис. 73. Мусоросжигательная станция:

1 — бункер для мусора; 2 — грейферный кран; 3 — печь; 4 — рекуперационный котел; 5 — циклон для задержки частиц золы; 6 — труба

гическое и экономическое преимущество, заключающееся в том, что обезвре­ живание происходит радикально и быстро. Отпадает необходимость в вывозе мусора далеко за город, т. е. сокращаются транспортные расходы, не требуют­ ся значительные по площади земельные участки, могут быть использованы те­ пло, пар и шлак. Именно этим обусловлено широкое использование мусоросжигания в мире. Так, количество мусоросжигательных заводов в ФРГ в период 1980—1985 гг. возросло с 42 до 48. Во Франции на 180 мусоросжигательных заводах сжигали почти 35% отходов.

Пиролиз. Процесс пиролиза твердых бытовых отходов осуществляется в высокотемпературных реакторах при температуре почти 1640 °С в условиях дефицита кислорода и не требует их предварительной подготовки. Высокая те­ мпература обеспечивает разрушение практически всех сложных органических веществ, превращение их в простые горючие (горючий газ, нефтеподобные масла) или негорючие (шлак) соединения. Во время пиролиза твердых быто­ вых отходов не образуется выбросов в окружающую среду. Такой метод обез­ вреживания отходов с гигиенической и экономической точки зрения весьма перспективный.

Химические методы. К химическим методам обезвреживания твердых бытовых отходов относится их гидролиз в присутствии хлористоводородной или серной кислоты при высокой температуре с целью получения этилового спирта, форфурола, витаминов группы В, РР, D и других важных продуктов. Кроме того, отходы гидролизного завода могут быть использованы в виде био­ топлива и органических удобрений. При внесении этих удобрений на поля черноземной зоны урожайность картофеля становится в 2 раза больше по срав­ нению с полями, обработанными другими компостами. Гидролизный метод обеспечивает безотходную технологию производства при соблюдении требо­ ваний по санитарной охране окружающей среды.

426

Рис. 74. Технологическая схема Санкт-Петербургского завода механизированной переработки

бытовых отходов:

1 — грейфер; 2 — контейнерный мусоровоз; 3 — бункер-накопитель; 4 — дозирующий бункер; 5 — пластинчатый поставщик; 6 — магнитный сепаратор; 7 — бункер для металлолома; 8 — пресс; 9 — рольгант; 10 — магнитная шайба для загрузки пакетов металлолома; 11 — вентилятор-аэратор; 12 — ферментатор; 13 — отходы завода; 14 — барабанный грохот; 15 — шахтная мельница; 16 — склад компоста; 17 — вентилятор; 18 — котельная

Механические методы. К механическим методам обезвреживания твер­ дых отходов относится изготовление разных блоков (крупнообъемных бри­ кетов, строительных материалов) путем их прессования и использования спе­ циальных связующих веществ. В настоящее время механическая сепарация бытовых отходов является одной из основных предшествующих операций пол­ ной утилизации и фактического обезвреживания отходов.

В крупных городах для использования ценных частей отходов строят мусороутилизационные заводы и станции (рис. 74). Такие заводы работают в Мо­ скве, Санкт-Петербурге, Минске, Риге, Ташкенте, Харькове и Одессе. Эти за­ воды не загрязняют окружающую среду, обеспечивают переработку отходов в ценное азотное органическое удобрение (компост, биотопливо) для нужд сель­ ского хозяйства и извлечение из них черного и цветного металлолома.

Сбор жидких бытовых отходов. В неканализованных или частично ка­ нализованных населенных пунктах от неканализованной части города очистку от жидких отходов осуществляют путем ассенизации, которая предусматривает временное накопление нечистот в водонепроницаемых выгребах и дальнейший их вывоз специальным ассенизационным транспортом.

Собирают жидкие бытовые отходы (фекалии, моча, помои) в туалетах (кло­ зетах). Различают индивидуальные (квартирные), общие (в учреждениях и на предприятиях), общественные (на улицах, площадях, стадионах и т. д.) туалеты и дворовые уборные. Туалеты могут быть как канализованными, т. е. подклю-

427

ченными к канализации, так и неканализованными, т. е. подключенными к во­ донепроницаемым выгребам.

Лучшим типом уборной при отсутствии канализации является люфтклозет (рис. 75). Теплые уборные оборудуют в самом здании. Они удобны для пользова­ ния. При правильном устройстве и содержании они не загрязняют воздух, поч­ ву, грунтовые воды. Оборудовать люфтклозеты можно только в одноили двух­ этажных зданиях. Вследствие испарения объем нечистот уменьшается, и очищать выгребные ямы приходится не чаще 1—2 раз в год. При отсутствии канализации можно также использовать ящичные уборные и дворовые уборные с выгребом.

428

Вывоз и транспортировка жидких бытовых отходов. При отсутствии канализации, жидкие отходы вывозят автоцистернами, т. е. специальным ассе­ низационным транспортом, который исключает загрязнение окружающей сре­ ды и обслуживающего персонала. Большой объем автоцистерн (до 2,5—4 м3), быстрота передвижения, возможность круглосуточной работы значительно об­ легчили и удешевили вывоз жидких отходов.

Сливные станции. В частично канализованных населенных пунктах из вы­ гребов неканализованных районов нечистоты вывозят на сливные станции ка­ нализационной сети. Сливные станции строят в пределах города, где нет плот­ ной застройки и можно создать санитарный разрыв 300 м до ближайших жилых и общественных сооружений. Здание станции должно иметь искусственную общеобменную вытяжную вентиляцию. На сливной станции оборудуют кана­ лы для приема и спуска нечистот в канализацию; с боку от каналов имеют­ ся 2—3 коридора, куда заезжают автоцистерны. Нечистоты при помощи пере­ движных металлических желобов сливают в канал. Однако непосредственный спуск их в канализационную сеть не допустим, так как канализационные тру­ бы могут засоряться. Во избежание этого жидкость из автоцистерн разбавляют водой из расчета 1 : 1 и пропускают через решетки и песколовки для задержа­ ния крупных примесей и песка, которые вывозят в места обезвреживания твер­ дых отходов. Работа сливных станций возможна только в том случае, если рас­ ход воды в канализационном коллекторе по крайней мере в 5 раз превышает сток сливной станции в часы работы.

Безусловно, наилучшим методом удаления жидких бытовых отходов яв­ ляется канализация.

Обезвреживание жидких бытовых отходов. В неканализованных на­ селенных пунктах для обезвреживания жидких бытовых отходов могут быть

429

Рис. 77. Поля ассенизации:

1 — летние карты; 2 — зимние карты; 3 — временные проезды; 4 — постоянные проезды; 5 — мостики для переезда; 6 — водосборные каналы; 7 — канава водосбора; 8 — ограждающие земляные валики; 9 — хозяйственная зона; 10 — площадка для мойки ассенизационного транспорта

использованы почвенные методы очистки за счет способности почвы к само­ очищению. Правильно загруженные в почву, богатые органическими вещест­ вами нечистоты достаточно быстро минерализуются, патогенные бактерии от­ мирают. При этом улучшается структура почвы, она увлажняется, обогащается азотом, фосфором, калием и может использоваться для выращивания различ­ ных сельскохозяйственных культур. Вместе с тем необходимо помнить о су­ ществующей опасности загрязнения сельскохозяйственного сырья и продук­ тов, которое можно предотвратить только путем строгого соблюдения сани­ тарных правил, определяющих и ограничивающих условия использования не­ чистот.

В настоящее время используют следующие способы почвенного обезвре­ живания нечистот: 1 ) поля ассенизации, на которых обезвреживают нечистоты и выращивают сельскохозяйственные культуры на основе севооборота (рис. 77); 2) поля запахивания, где нечистоты обезвреживаются без использования для сельскохозяйственных целей. Поля ассенизации и запахивания находятся в ве­ дении органов коммунального хозяйства. Это весьма важный элемент очистки от отходов, образующихся в неканализованных населенных пунктах.

Особенности сбора, временного хранения, вывоза и обезвреживания промышленных отходов. Защита окружающей среды и здоровья населения от действия токсических ингредиентов промышленных отходов должна осу-

430