1514

Таблица 1 .10

Потенциальные загрязняющие вещества, поступающие в атмосферный воздух от предприятий МБПО [1]

В общем виде биофильтр представляет резервуар, заполненный пористой органической загрузкой (чаще щепа, опил, кора и т.п.).

Очистка газовых выбросов обеспечивается за счет сочетания процессов сорбции загрязняющих веществ на частицах загрузки и их разрушения микроорганизмами, иммобилизованными на загрузке.

41

Рекуперационный термический окислитель используют для удаления летучих органических соединений, в том числе одорантов, биоаэрозолей.

Принцип работы рекуперативного термического окислителя следующий: вентилятор вдувает сбросной газ в термический окислитель, где поток нагревается выходящим дымовым (сгоревшим) газом, проходящим через тот же рекуператор (теплообменник), что и входящий поток. Затем этот поток очищаемого газа нагревается горелкой до температуры выше 650 °С, что приводит к разрушению органических примесей до СО2 и Н2О. Далее очищенный газ проходит через рекуператор и выбрасывается в атмосферу.

Включение в состав технологической схемы окислителей приводит к значительному росту капитальных и эксплуатационных затрат на предприятиях МБПО, но при этом обеспечивается практически 100%-ное удаление одорантов и прочих летучих органических соединений. Это приводит к снижению необходимых площадей для строительства предприятий и обеспечивает более надежную работу системы газоочистки.

Выбросы в атмосферный воздух от анаэробной стадии возможны при аварийных ситуациях и через предохранительные клапаны. Контроль и управление этими эмиссиями в практических условиях затруднены в силу кратковременности, технические решения по очистке данных газовых выбросов практически отсутствуют.

Основным источником загрязнения атмосферы от процессов получения биогаза являются процессы его сжигания. Состав газовых выбросов при этом схож с выбросами от любого термического процесса. Отличие заключается в практически полном отсутствии тяжелых металлов и хлорорганических соединений. Система очистки газовых выбросов от устройств по сжиганию биогаза аналогична той, что применяется на мусоросжигательных установках. Подробно данные системы рассмотрены в главе 11, посвященной термическим методам утилизации отходов.

1.5.2. Загрязнение водных объектов

Большинство предприятий МБПО имеют замкнутые циклы водооборота внутри предприятия, что предусматривает использование сточных вод одной стадии для иных процессов, возврат воды в начало процесса и пр.

Стадия механической обработки отходов является источником сточных вод от процессов мойки и уборки помещений, а также отжимных вод от участков хранения отходов.

Данные сточные воды загрязнены взвешенными частицами отходов и пыли, растворенными органическими соединениями, нефтепродуктами и маслами (про-

42

течки от используемых механизмов), имеют высокую минерализацию и значительный уровень биологического загрязнения.

Сточные воды собираются с использованием системы ливневой канализации, частично очищаются от взвешенных частиц и крупного мусора и направляются на биологическую стадию процесса МБПО.

Процессы аэробной переработки отходов требуют постоянного поступления воды с целью обеспечения влажности отходов на уровне 40–60 %. При несовершенстве системы распределения воды возможно образование фильтрата, содержащего значительное количество легкоразлагаемой органики, гуминовых кислот, нитратов и взвешенных веществ.

Данный фильтрат после частичной очистки от взвешенных частиц направляют обратно в систему орошения компостируемых отходов.

При проведении процесса компостирования на открытых площадках возможно образование избыточного количества фильтрационных вод (при выпадении осадков), которые накапливаются и при необходимости используются повторно для орошения. При необходимости сброса избыточного количества сточных вод они направляются на очистку. Устройство очистных сооружений для очистки фильтрационных вод от участка компостирования и полигона ТБО рассмотрено в главах 9 и 13.

Анаэробные процессы проводятся в замкнутых реакторах, и унос воды с газовой фракцией минимален. В целом требуется большее количество воды для проведения сбраживания, однако удельное поступление свежей воды сравнимо с аэробным процессом. Технология сбраживания имеет полностью замкнутый цикл водооборота. Вода, выводимая из реактора вместе с сброженными отходами, отделяется от твердого остатка на декантерах и ленточных фильтр-прессах. Твердый остаток направляется на захоронение/биологическую стабилизацию, вода возвращается в цикл.

1.5.3. Воздействие на литосферу

Процесс МБПО, нацеленный на производство стабилизированных отходов для захоронения, на выходе предполагает получение материала (20–50 % от массы поступающих отходов), требующего размещения в окружающей среде. Данный материал содержит минимальное содержание органических веществ и может считаться условно инертным. Таким образом, воздействие на литосферу значительно снижено (в десятки раз) в сравнении с простым захоронением отходов.

При производстве в процессе МБПО компоста и прочих удобрительных материалов на его основе и при их использовании в агротехнических целях происходят улучшение свойств почв и возврат плодородия нарушенным землям.

43

Захоронению при этом подвергаются инертные материалы (камень, стекло и т.п.), которые оказывают минимальное негативное воздействие на литосферу, их также можно использовать для рекультивации оврагов, карьеров и пр.

1.5.4. Гигиенические аспекты деятельности предприятий МБПО

В настоящее время в литературе встречается мало данных о потенциальных гигиенических рисках, возникающих на предприятиях МБПО и на территориях, где они расположены. Достаточное количество данных имеется о влиянии участков компостирования на здоровье рабочих и населения.

На участках механической переработки отходов максимальному риску подвергаются рабочие, производящие ручную сортировку отходов. Основным фактором, оказывающим негативное воздействие на здоровье сортировщиков, признаны биоаэрозоли (микробиальное загрязнение воздуха).

Обзор литературных данных показал, что аэробные процессы деструкции отходов (открытое и закрытое компостирование) также являются источниками биоэрозолей, приводящих к формированию максимального риска для здоровья населения.

Основными компонентами биоаэрозолей являются:

–грибы (споры) – формирующиеся во время компостирования (оказывают аллергическое воздействие);

–бактерии – широкий спектр грамположительных и грамотрицательных организмов, в том числе колиформные (при компостировании колиформные бактерии погибают под действием высоких температур, но при недостаточном перемешивании материала могут проходить транзитом);

–актиномицеты – являются термофильными организмами и легко выживают в процессе компостирования (вызывают аллергические реакции);

–эндотоксины – частицы клеточных стенок грамотрицательных бактерий (вызывают заболевания широкого спектра при вдыхании);

–микотоксины – вторичные метаболиты грибов (оказывают нейротоксическое, канцерогенное, тератогенное воздействие, вызывают поражение легких);

–глюканы – разновидность полимерных сахаров (вызывают воспалительные процессы дыхательных путей и легких).

Согласно литературным данным биоаэрозоли способны приводить к следующим группам заболеваний [1, 24]:

–аллергические риниты и астма – при вдыхание аллергенов;

–хронические бронхиты и хронические абструктивные заболевания легких, вызванные вдыханием органической пыли и содержащихся в ней бактерий;

44

–внешний аллергический альвеолит и гранулематозный пневмонит, приводящие к ознобу, лихорадке, кашлю, учащенному дыханию и при длительном воздействии негативных факторов к необратимым поражениям легких;

–токсический пневмонит и токсический синдром, возникающие при воздействии высоких концентраций биоаэрозолей и проявляющиеся в форме гриппа.

Особую тревогу вызывает тот факт, что гигиенические нормативы на допустимое содержание биоаэрозолей в воздухе не разработаны, в том числе отсутствуют исследования об уровне риска, возникающего при их воздействии на работников и население.

Существенное воздействие на здоровье и самочувствие работников могут оказывать одоранты – вещества, которые при минимальных концентрациях приводят к возникновению дурных запахов (меркаптаны, сероводород и пр.).

Одоранты формируются при возникновении анаэробных условий, но так как на предприятиях по сбраживанию отходов системы получения биогаза герметичны, проблема запахов актуальна только при загрузке и выгрузке отходов. Формирование одорантов также возможно и при аэробной переработке отходов в случае возникновения «застойных зон» и создания локальных анаэробных условий.

К основным видам негативного воздействия одорантов следует отнести [2]: раздражение глаз и носоглотки; головные боли; диарею; кашель и боль в горле; учащенное дыхание; стресс; охриплость; тяжесть в груди; заложенность носа; учащениесердцебиения; сонливость; изменения внастроении.

Основным отличием воздействия одорантов от обычных загрязняющих веществ является возникновение субъективного ухудшения здоровья человека при отсутствии объективных показателей. Контроль неблагоприятного запаха от предприятий МБПО является важной проблемой, которая решается различными методами. В странах ЕС предприятия МБПО в штатном режиме работы не приводят к формированию неблагоприятного запаха от предприятия за пределами санитарно-защитной зоны. Воздействие запахов на работников чаще носит кратковременный характер – при загрузке и выгрузке реакторов, при поступлении отходов значительного срока хранения.

Прочие факторы воздействия на здоровье работников предприятий МБПО

инаселение прилегающих территорий признаны незначительными.

1.6. Примеры реализации технологии МБПО

Анализ литературных данных позволил установить, что лидерами по производству и внедрению оборудования для предприятий механо-биологической переработки отходов являются две фирмы: Hortsmann (Германия) и Linde (Австрия) (рис. 1.23).

45

Рис. 1.23. Мощность заводов, имеющих оборудование заявленных поставщиков (существующие и проектные мощности) [3]

Основной технологией, реализуемой фирмой Hortsmann в области МБПО, является механическая сортировка отходов с последующим компостированием с целью получения компоста/удобрений/стабилизированных отходов.

Предприятия МБПО, имеющие оборудование фирмы Linde, в большинстве своем нацелены на производство биогаза (имеется ряд предприятий, реализующих технологию компостирования). Технологии, реализуемые с использованием оборудования данных поставщиков, рассмотрены ниже в деталях как пример двух основных вариантов МБПО: с аэробный и анаэробной биологической стадией переработки отходов.

1.6.1. Компостирование

Технологии МБПО, реализующие аэробную биологическую переработку отходов, являются ключевыми элементами схемы, схожи между собой и отличаются набором стадий механической подготовки и элементами кондиционирования продуктов производства. Так, например, технические решения фирмы Hortsmann – одного из крупнейших предприятий по установке оборудования по МБПО не являются оригинальными и достаточно традиционны. Классическая технологическая схема МБПО включает механическую подготовку отходов с выделением вторичного сырья и последующее компостирование остатков.

Продукты компостирования по своей сути идентичны во всех странах, но разрешенная область их использования существенно отличается (сельское хо-

46

зяйство, захоронение на полигоне), также отличается и набор вторичных материалов, отбираемых на стадии механической подготовки, но в общем виде суть технологии сводится к схеме, представленной на рис. 1.24.

Технология фирмы Hortsmann нацелена на переработку смешанных твердых бытовых отходов и «прочих» отходов, собираемых при внедрении раздельного сбора.

Рис. 1.24. Укрупненная схема технологии, реализуемой с использованием оборудования фирмы Hortsmann: 1 – производится в Испании; 2 – продукты производства в Германии; 3 – вариант технологии для Испании [3]

Схема традиционной механической переработки отходов, как правило, включает стадию выделения вторичных материалов (бумага, пластик, цветные и черные металлы), измельчения и просеивания. При этом степень автоматизации существенно зависит от уровня заработной платы в стране, где устанавливается оборудование. Так, в Испании на большинстве заводов отбор вторичного сырья производится посредством ручной сортировки, в то время как строящиеся предприятия МБПО в Германии максимально автоматизируются. На рис. 1.25 представлена схема механической подготовки отходов, реализуемая на строящемся предприятии в г. Мюнстер (Германия).

Поступающие отходы проходят визуальный контроль на предмет нежелательных примесей и компонентов (крупногабаритные отходы, токсичные и пр.). Далее отходы направляются на шредер и барабанный грохот с размером ячеек 220 мм. Крупная фракция (более 220 мм) возвращается в голову процесса, мелкая (менее 220 мм) направляется на второй барабанный грохот, где разделяется на 3 фракции: менее 50 мм, 50–120 мм и более 120 мм. Фракция менее 50 мм после прохождения через магнитный сепаратор и через сепаратор цветных металлов направляется на компостирование. Фракция 50–120 мм проходит стадию воздушной сепарации, после которой легкая фракция направляется на оптическую сортировку с выделением бумаги и пластика.

Тяжелая фракция проходит последовательно: магнитный сепаратор, оптическую сортировку (с выделением пластика) и сепаратор цветных металлов.

47

Рис. 1.25. Схема механической переработки ТБО (на примере завода расположенного в г. Мюнстер, Германия) [3]

Остатки сортировки фракции 50–120 мм направляются на захоронение. Фракция более 120 мм проходит аэросепарацию с применением устройства

«воздушный нож», далее направляется на 2 стадии оптической сепарации с выделением бумаги и пластика. Остатки сортировки фракции более 120 мм направляются на захоронение.

48

Технология компостирования, реализуемая на предприятиях фирмы Hortsmann, достаточно типичная для МБПО. Компостирование проводится в биотуннелях в течение 4–7 недель. За этот период отходы дважды перемешиваются. Максимальная температура, достигаемая в массиве компоста, – 70 °С. Далее продукт подвергается кондиционированию с выделением тяжелых (стекло, камни) и легких (полимеры) фракций. Кондиционирование проводится при использовании продукта в качестве компоста. В этом случае также требуется дозревание компоста в течение нескольких месяцев. Более подробно технология компостирования в туннелях рассмотрена в главе, посвященной компостированию.

При производстве биологически стабилизированных отходов для захоронения на полигоне компостирование и дозревание компоста не требуются.

Массовый баланс для технологической схемы, реализующей МБПО с получением вторичных материалов и стабилизированных отходов, представлен на рис. 1.26.

Рис. 1.26. Массовый баланс МБПО с получением стабилизированных отходов

Экологические аспекты. Газовые выбросы от предприятия в обязательном порядке подвергаются очистке с использованием биофильтров (если большего не требует законодательство страны) или с использованием термических методов (как это требуется нормативными документами Германии).

Технологическая схема всех предприятий МБПО предусматривает водооброт и многократное использование воды в технологическом процессе. Согласно информации, предоставляемой фирмой, сброс сточных вод равен нулю.

49

1.6.2. Анаэробная деструкция

Одним из ведущих поставщиков оборудования МБПО является фирма Linde. В качестве типичных можно рассмотреть примеры технологических схем, включающих анаэробную деструкцию отходов, имеющих оборудование данной компании.

Блок схема технологического цикла на примере предприятия в Барселоне представлена на рис. 1.27.

Рис. 1.27. Технологическая схема МБПО с получением биогаза (Барселона, Италия) [3]

Отходы, поступающие на предприятие, подвергаются ручной сортировке с целью отбора вторичных материалов и нежелательных примесей (токсичные отходы, крупногабаритный мусор и пр.). Далее отходы направляются на барабанный грохот. Крупная фракция (более 100 мм) после двухстадийной металлосепарации подвергается измельчению и используется как RDF. Подрешеточная фракция (менее 100 мм) после отделения цветных и черных металлов направля-

50