Управление техногенными отходами

вают автоматической, автоматизированной, оптической или оптикомеханической.

В случае ручной сортировки поток отходов поступает на сортировочный конвейер, оснащенный постами отбора фракций, где отходы вручную сортируются на стандартные виды вторичного сырья (рис. 3.19). Отбор фракций вторсырья происходит внутри отапливаемой сортировочной кабины. Общее количество постов для отбора вторсырья зависит от числа отбираемых фракций и достигает 8–16 на одну линию сортировки. Пост обслуживается одним рабочим или двумя. Каждый рабочий отбирает только один вид вторичных отходов.

Рис. 3.19. Ручная сортировка ТКО

Отсортированные отходы опускаются в соответствующую воронку, расположенную рядом с постом и попадают в секцию, расположенную под сортировочной площадкой. Для предотвращения перемешивания отсортированного вторичного сырья территория под сортировочной площадкой разделена на секции (приемные бункеры), число которых равно числу отбираемых фракций вторсырья. Дном этих емкостей может служить горизонтальная конвейерная лента, что облегчает подачу на пакетирование макулатуры, пластмассы и текстиля.

Отсортированные фракции накапливаются в секциях под сортировочной площадкой, а затем погрузчиком (или системой конвейеров) подаются на собирающий конвейер, с которого направляются в пресс. Отобранное вторичное сырье запрессовывается в тюки на линии прессования. С линии прессования тюки погрузчиком транспортируются в помещение для хранения вторичного сырья. При

131

необходимости накопления транспортной партии сооружается склад хранения вторичного сырья. Тюкование повышает эффективность складирования продукции, ее хранения и доставки потребителю. Размещение тюков на складе и их загрузка в транспортные средства осуществляется с помощью автопогрузчика (для перемещения пакетов черного металла возможно применение магнитной шайбы). «Хвосты» сортировки, выведенные конвейером с сортировочной линии, подвергаются прессованию (обычно это прессование

впресс-контейнерах, т.е. контейнерное компактирование) и вывозятся на захоронение. Компактирование «хвостов» сортировки и их удаление в контейнерах снижает транспортные расходы.

Как правило, линии сортировки размещаются в специальных закрытых остекленных кабинах с местным усиленным освещением, пылеподавлением и кондиционированием воздуха. Сортировочные кабины, в свою очередь, находятся в здании, где размещается весь комплекс по приему сырья, его обработке и складированию про- дукции.

При ручной сортировке ТКО общее число извлекаемых компонентов ограничивается числом постов для отбора вторсырья, поэтому оно определяется на этапе проектирования МСК. Число извлекаемых компонентов выбирают исходя из производительности MCК (как правило, чем выше производительность, тем большее число компонентов отбирается) и спроса на отдельные материалы на рынке вторичного сырья. Эффективность сортировки во многом определяется процентом извлечения вторичного сырья, который,

всвою очередь, зависит от применяемой системы сбора отходов. Непосредственно на МСК процент извлечения вторичного сырья зависит от скорости движения отходов по сортировочному конвейеру (чем медленнее движутся отходы, тем лучше они разбираются по компонентам), толщины их слоя на конвейере (чем меньше слой, тем тщательнее разборка), эффективности отбора вторичного сырья персоналом и т.д. Однако повышение эффективности процесса за

счет снижения скорости сортировочного конвейера приводит к снижению производительности, поэтому на практике ориентируются не на высокую эффективность сортировки, а на максимальную

132

производительность по входящему потоку отходов и выходящему потоку вторичного сырья.

Ручная сортировка при всей ее простоте является относительно дорогой и требует значительных затрат времени при обращении с большими объемами отходов. При этом заработная плата персонала является одним из основных элементов затрат при эксплуатации МСК. В принципе посредством ручной сортировки можно добиться достаточно высокого процента отбора качественного вторичного сырья (при условии решения кадровых проблем, описанных выше). Однако производительность сортировочного комплекса при этом будет низкой. Вместе с тем ручная сортировка не отвечает повышенным требованиям к разделению отбираемого вторичного сырья.

Работа большинства сенсорных сортирующих установок основана на распознавании компонентов ТКО с помощью рентгеновского, или инфракрасного излучения, или излучения в области видимого спектра. Кроме высокой производительности основным преимуществом таких систем является возможность распознавания конкретных материалов, например, определение различных видов пластиковых отходов, которые невозможно разделить при ручной сортировке.

Существует два типа систем, использующих рентгеновское излучение. Действие систем первого типа основано на анализе характера прохождения лучей (рентгеновская трансмиссия), а второго – на эффекте флуоресценции материала под действием рентгеновских лучей (рентгенофлуоресцентный анализ).

В системах рентгеновской трансмиссии используются излучающее устройство и датчики, определяющие характеристики лучей, прошедших через материал (т.е. компоненты отходов распознаются по плотности и структуре). Конструкции подобных устройств относительно просты. Большим преимуществом таких систем является то, что допускается наличие на отходах этикеток или загрязнений, а также возможно распознавание темноокрашенных материалов, например, черных пластиков (так как информация

133

для характеристики материала берется не только с поверхности). Недостатком таких систем является высокая опасность испускаемого излучения и то, что в некоторых случаях распознаваемые материалы могут менять свои свойства (изменения окраски стекол, изменения механических свойств полимеров). Кроме того, если система не может правильно распознать материал (например, склеены вместе два разных компонента отходов), то такой материал удаляется как нецелевой.

Рентегнофлуоресцентные системы предполагают, что датчик воспринимает отраженное излучение. Этот метод универсален, т.е. возможно определение почти всех химических элементов (за исключением наиболее легких), а также таких материалов, как керамика, стекло, пластмассы, металлы и др. Метод отличается высокой точностью (предел обнаружения какого-либо вещества/элемента ограничивается величинами порядка 0,001–0,001 % мас.). Получаемые рентгеновские спектрограммы просты и легко описываются. Простота конструкции прибора и быстрота реализации метода обусловливают высокую производительность, что привело к его широкому распространению во многих областях промышленности и науки. Ограничения применения метода проявляются при распознавании различных полимеров; так, например, рентгенфлуоресцентные датчики без специальных настроек не отличают поливинилхлорид от полиэтилентерефталата (для преодоления этих ограничений датчики настраивают на оптимальную чувствительность к одному элементу, например, к хлору, так как в ПВХ содержание хлора значительно выше, чем в ПЭТ). При использовании этих систем необходимо учесть «экранный» эффект: например, предметы из ПЭТ не всегда правильно идентифицируются, если на них имеются этикетки или крышки; если предметы из ПЭТ загораживают предметы из ПВХ, то система «не видит» последних, и они будут удалены и т.п. Поэтому поступающие по транспортеру отходы должны быть подготовлены таким образом, чтобы каждый предмет мог быть «прочитан». Как и в случае рентгеновской трансмиссии, предполагается обязательное применение систем защиты во избежание негативных воздействий на здоровье персонала.

134

Действие систем инфракрасного распознавания (в основном используется спектроскопия в ближней инфракрасной области, значительно реже – в средней инфракрасной области) основано на различном поглощении инфракрасного излучения разными компонентами ТКО. Это дает возможность распознавать большое число полимеров, а кроме того, различать многослойные и композиционные структуры. Сенсор считывает изменение излучения после того, как оно поглощается и отражается компонентами отходов. Метод обеспечивает высокую чистоту и скорость сортировки. Он позволяет распознавать (помимо полимеров) бумагу, картон и другие компоненты ТКО, однако не позволяет определить добавки в материалах, очень тонкие материалы и те материалы, которые не поглощают или не отражают свет в инфракрасном диапазоне (металлы, камни, стекло). Кроме того, не распознаются поверхности с высокой отражающей способностью, а также темные непрозрачные материалы (поскольку черные материалы почти не отражают излучение, а только поглощают его). Метод также не позволяет распознавать конгломераты компонентов.

Действие систем фотосортировки (систем, основанных на анализе видимой области спектра) также основано на облучении материала монохроматическим светом и сравнительном анализе спектральной характеристики отраженного от поверхности распознаваемого материала светового сигнала. Спектроскопия в видимой области позволяет организовать сортировку как окрашенных, так и прозрачных материалов (таких как стекло, пластики и т.п.). Кроме цвета, система способна распознать форму материала по длине, ширине, диаметру и обеспечивает высокую точность сортировки. Однако так же, как и системы инфракрасной спектроскопии, она не распознает темные непрозрачные материалы. Наличие примесей в потоке отходов сильно снижает эффективность сортировки, поэтому необходима предварительная подготовка потока.

Кроме того, для распознавания материалов используются ла- зерно-искровая эмиссионная спектроскопия, терагерцевая спектроскопия, микроволновая спектроскопия, однако на практике в про-

135

мышленной сортировке твердых коммунальных отходов эти технологии используются редко.

В табл. 3.11 представлена сводная информация о применимости разных технологий распознавания для различных компонентов.

Отделение целевых компонентов от общего потока отходов в системах сенсорной сортировки осуществляется обычно с помощью сжатого воздуха. ТКО, распределенные по конвейеру тонким слоем, проходят под источником излучения, распознаются и классифицируются на основе параметров в программном обеспечении системы. В конце транспортера находится один или два пневмомодуля, снабженные рядом пневмодюз. После распознавания нужного для сортировки компонента отходов через расчетное время открываются необходимые дюзы, и распознанный компонент отстреливается из потока с помощью сжатого воздуха (рис. 3.20).

Таблица 3.11

Идентификация компонентов отходов при помощи разных методов сортировок

Рис. 3.20. Принцип работы оптической системы сортировки ТКО: 1 – подача несортированного материала; 2 – электромагнитный датчик; 3 – разделительная камера; 4 – баллон сжатого воздуха

Все отсортированное вторичное сырье должно проходить контроль персоналом, так как могут быть отдельные случаи наличия посторонних включений из-за слипания компонентов. После проверки вторичное сырье отправляется на пресс и полученные кипы подвергаются обмотке. Прессование вторичного сырья способствует снижению затрат на его перевозку.

Автоматическая (сенсорная) сортировка позволяет выделять фракции по химическому составу, крупности, загрязненности, разделять смеси вторичного сырья по цвету, химическому составу, наличию примесей. При этом техническая производительность автоматической сортировки выше ручной в зависимости от вида материала в 20–60 раз. Высокая стоимость капитальных вложений в строительство заводов полной автоматической сортировки ТКО окупается за счет снижения эксплуатационных затрат на сортировку. Помимо этого к числу преимуществ систем автоматической сортировки отходов относят высокий процент отбора фракций и высокую степень чистоты извлечения материалов [32].

У сортировки смешанных отходов на мусоросортировочном комплексе есть много недостатков – экономических, санитарно-эпи- демиологических, экологических и социальных:

137

1.Биоразлагаемые фракции отходов ввиду своей высокой влажности и других свойств загрязняют ресурсные фракции (бумагу, картон, текстиль и другие), затрудняют их сортировку на мусоросортировочных столах (конвейерах), засоряют применяемые технические устройства (конвейеры, контейнеры и др.). В результате качество вторичного сырья, в частности пластика и макулатуры, значительно снижается.

2.Невысокий процент отбора вторичного сырья (не более 10–15 %) приводит к тому, что образуется большая масса «хвостов» сортировки, которые необходимо повторно загружать в мусоровозную технику и отправлять на захоронение или переработку.

3.При сохранении сбора и вывоза смешанных отходов у населения и хозяйствующих субъектов отсутствует мотивация к изменению поведения по отношению к отходам.

4.Сложно обеспечить безопасные условия труда персонала мусоросортировочного комплекса, поскольку в смешанных отходах бытовые токсичные (элементы электрического питания, продукты бытовой химии, аэрозольные упаковки с остатками содержимого

ит.п.) и эпидемиологически опасные отходы смешиваются с обычными неопасными компонентами отходов. Возможен контакт с такими травмоопасными отходами, как использованные иглы, битое стекло (особенно ампульное, оконное и бутылочное), а также токсичными веществами. При ручной сортировке существуют высокие санитарно-эпидемиологические риски для персонала. Условия работы малопривлекательны, в результате чего подбор сотрудников ведется преимущественно за счет малоквалифицированных кадров. Это определяет низкую производительность труда и его качество (в «хвостах» сортировки остается большое количество вторичного сырья).

В результате невысокий выход и низкое качество полезного продукта не позволяют получить достаточный доход от реализации вторичного сырья – сортировка становится экономически неэффективной.

Анализ сложившейся мировой практики обращения с ТКО позволяет сделать вывод о том, что практически все схемы обращения

138

с отходами в большинстве развитых стран (ЕС, США, Канада, Япония и др.) включают раздельный сбор отходов непосредственно

вместах их образования (в домашних хозяйствах, на производстве,

вофисных помещениях и т.д.) и их сортировку. Раздельный сбор ТКО в местах их образования позволяет получить поток отходов,

вкотором целевые компоненты отходов находятся в достаточно высокой концентрации, но вместе с тем в этом потоке в силу погрешностей и ошибок, допускаемых населением, могут содержаться в значительных количествах и нежелательные или балластные компоненты, которые целесообразно удалять в процессе последующей сортировки. Практика свидетельствует, что хорошо организованный раздельный сбор не только значительно повышает эффективность сортировки и определяет ее рентабельность, но и существенно облегчает все последующие процедуры обращения с отходами.

Организация сортировки раздельно собранных отходов позволяет более эффективно организовать переработку отходов и повысить окупаемость мусоросортировочных комплексов. Предварительное разделение отходов позволяет изначально существенно сократить поток отходов, направляемых на сортировку, а также уменьшить объемы неутилизированных остатков («хвостов»), которые вывозятся после сортировки на мусоросортировочном комплексе на захоронение. При этом в целом организация раздельного сбора отходов позволяет сократить капитальные затраты на строительство объектов, увеличить процент отбора вторичного сырья. Вторичное сырье, отобранное из раздельно собранных отходов, имея меньшую степень загрязнения, является более ценным и требует меньших затрат на дальнейшую переработку.

Кроме того, при работе на МСК с предварительно раздельно собранными отходами значительно улучшаются условия труда, поскольку биоразлагаемые и большая часть опасных отходов (особенно колюще-режущих и других травмоопасных) удаляются до поступления их на МСК. Это позволяет уменьшить количество и производительность дорогостоящих установок, необходимых для обеспечения безопасности труда; упростить управление работой

139

персонала – уменьшить текучесть работников (особенно малоквалифицированных), снизить заболеваемость, создать более благоприятную обстановку на рабочих местах и т.п.

При работе сортировочного комплекса с предварительно отсортированными отходами, в отличие от смешанных, меняется и сама технология – с «положительной» сортировки на «отрицательную». При «отрицательной» сортировке из потока отходов удаляются отходы, не относящиеся к данному потоку. Соответственно, при «положительной» сортировке изымаются из смешанного потока отходов определенные фракции, которые затем размещаются в специально выделенные емкости, а остальные отходы остаются в виде «хвостов», не подлежащих дальнейшей сортировке. «Отрицательная» сортировка является более эффективной, так как при этом приходится обследовать меньшее количество компонентов и затрачивать меньше усилий. «Отрицательная» сортировка используется в случаях, когда доля определенного компонента в поступивших на сортировку отходах равна 50 % или более (как в случае с сортировкой потока раздельно собранных ТКО).

Из сказанного выше очевидно, что внедрение раздельного сбора и развитие централизованной сортировки должно происходить параллельно.

3.6. Обезвреживание и утилизация ТКО

Под обезвреживанием отходов согласно федеральному закону «Об отходах производства и потребления» понимается «умень-

шение массы отходов, изменение их состава, физических и химических свойств (включая сжигание и (или) обеззараживание на специализированных установках) в целях снижения негативного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду».

Под утилизацией отходов в современной редакции этого же закона понимается «использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая повторное применение отходов».

140