Утилизация упаковки. Учебное пособие

11

Окончание табл. 1.5

Фракционный состав ТБО – это процентное содержание массы компонентов, проходящих через сита с ячейками различного размера, влияющее на технологию и организацию сбора, транспортировку и параметры мусороперерабатывающих заводов (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Ориентировочный морфологический и фракционный состав ТБО, % массы

12

Вначале 90-х годов в России на душу населения приходилось всего 9 кг упаковки, в Германии и других странах Западной Европы 150 кг, в США и Японии 200–250 кг.

Внастоящее время в России появилось упаковочная отрасль, возросли объемы ввоза готовых продуктов из-за рубежа, что и привело к увеличению объемов отходов упаковки и составляют 70–80 % ТБО.

Упаковочные отходы потребления и производства содержат в своем составе практически все морфологические компоненты бытовых и промышленных отходов.

Главные отличия упаковочных отходов, позволяющие выделить их в отдельный класс отходов – это:

– быстрота образования (упаковка превращается в отход сразу после ее приобретения потребителем и после одноразового потребления);

– упаковка не является целью потребления, а только сопутствует продукту потребления.

Основную и растущую долю составляют упаковочные отходы, образующиеся в торговле и в быту.

13

1.2. Физические свойства ТБО

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость имеет значение при расчетах теплотехнических параметров устройств для обезвреживания

где W – влажность ТБО, %

ТБО обладают механической связностью за счет волокнистых фракций и влажных липких компонентов, поэтому образуется свод и ТБО не просыпаются в решетку с расстояниями между колосниками 20–30 см, налипают на металлическую сетку с углом наклона к горизонту до 70. Если в ТБО присутствуют стекло, фарфор, то они обладают абразивностью и истирают соприкасающиеся поверхности.

При длительной неподвижности ТБО уплотняются без внешнего воздействия.

При контакте с металлами вызывают их коррозию за счет высокой влажности и наличия в фильтрате различных солей.

Плотность

Плотность ТБО благоустроенного жилого фонда в осеннелетней сезон в контейнерах 0,18–0,22 т/м3, в осенне-зимней –

0,2–0,25 т/м3. Для городов среднегодовое значение плотности –

0,19–0,23 т/м3.

14

Компрессионная характеристика

Зависимость степени уплотнения от давления называется компрессионной характеристикой ТБО. Этот показатель имеет значение при проектировании установок для прессования ТБО.

Свойства ТБО изменяются в зависимости от нагрузки. При повышении давления до 3–5 кг/см2 при сборе и удалении

ТБО объем уменьшается в 5–8 раз, плотность возрастает до 0,8–

1,0 т/м3.

При давлении от 100–200 кг/см2 удаляется интенсивно влага до 90 % и объем уменьшается еще в 2–2,5 раза при увеличении плотности в 1,3–1,7 раза. Спрессованный мусор на время стабилизируется и при повышении давления до 600 кг/см2 объем ТБО снижается незначительно и плотность не возрастает табл. 1.7.

Таблица 1.7

Компрессионная характеристика ТБО

15

Данные о химическом составе ТБО в России приведены в табл. 1.8. Он характеризуется высоким содержанием органических веществ. Теплота сгорания ТБО низка и колеблется от 1224 до 1612 ккал/кг.

Контрольные вопросы

1.Пути образования ТБО.

2.Морфологический состав ТБО.

3.Динамика морфологического состава ТБО.

4.Нормы накопления и факторы, влияющие на них.

5.Физические свойства ТБО.

16

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УТИЛИЗАЦИИ

2.1. Иерархия управления отходами

Термин «управление отходами» шире понятий «переработка», «утилизация» и «обращение с отходами», так как включает организацию сбора отходов, их утилизацию, в том числе переработку, сжигание, захоронение, а также мероприятия по уменьшению количества отходов.

Известный эксперт по проблеме отходов Пол Кеннет заметил, что мусор – это не вещество, а искусство смешивать вместе разные полезные вещи и предметы. При смешивании различных полезных предметов с бесполезными, токсичных веществ с безопасными, горючих с несгораемыми получается бесполезная, токсичная смесь, которая плохо горит. Это смесь называется бытовыми отходами и представляет опасность для людей и окружающей среды, попав на свалку, мусороперерабатывающий или мусоросжигательный завод (МСЗ).

Все части этой смеси можно употребить снова (рецикл), использовать для получения новых вещей (утилизация), вернуть обратно в природу (компостирование). Бытовые отходы – это не мусор, а источник ценного сырья.

Традиционные подходы к проблеме ТБО ориентировались на очистку фильтрата со свалки или газа от МСЗ. Нетрадиционный взгляд на проблему состоит в том, что проще контролировать то, что попадает на свалку, чем то, что попадает со свалки в окружающую среду.

За последние годы стратегия управления отходами претерпела существенные изменения. В развитых странах в конце ХХ века принята концепция комплексного управления быто-

выми отходами (КУО), которая заключается в том, что бытовые отходы состоят из различных компонентов, которые не должны смешиваться между собой, а утилизироваться отдельно

17

друг от друга. КУО предлагает, что в дополнении к традиционным способам – сжиганию и захоронению – неотъемлемой частью утилизации отходов должны стать мероприятия по сокращению их количества, вторичная переработка отходов, компостирование.

Эффективному решению проблемы ТБО может способствовать только комбинация нескольких взаимодополняющих программ и мероприятий. КУО заключается в следующем.

ТБО состоят из различных компонентов, к которым должны применяться различные подходы.

Для утилизации каждого компонента ТБО должна использоваться своя технология – вторичная переработка, компостирование, захоронение на полигоне или сжигание, но технологии должны разрабатываться в комплексе, дополняя друг друга.

Муниципальная система утилизации ТБО должна разрабатываться с учетом конкретных местных проблем и базироваться на местных ресурсах; местный опыт в утилизации ТБО должен приобретаться путем разработки и осуществления небольших программ.

Стратегическое долговременное планирование должно обеспечивать гибкость, чтобы быть способным адаптироваться к изменениям в составе, количестве ТБО и доступности технологий утилизации.

Участие городских властей, а также групп населения, то есть производителей мусора, – необходимый элемент любой программы по решению ТБО.

Развитыми странами мира в качестве руководства при обращении с отходами, в том числе бытовыми, признана иерархия управления отходами изображенная на рис. 2.1. Иерархия подразумевает, что в первую очередь должны рассматриваться мероприятия по первичному сокращению отходов, затем повторному использованию, то есть вторичному сокращению и в самую последнюю очередь – мероприятия по утилизации или захоронению тех отходов, которые не поддаются переработке.

18

Рис. 2.1. Иерархия управления отходами

2.1.1. Сокращение отходов

Под сокращением понимается уменьшение общего количества отходов и снижение их токсичности. Сокращение отходов достигается путем переориентации производителей и потребителей на продукты и упаковку, приводящие к меньшему количеству отходов. В западных странах кампания за сокращение отходов направлена против излишней и трудно перерабатываемой упаковки.

Следует отметить, что значительное количество пластиковых упаковок, используемых сегодня, являются антиэкологичными, например, литровые пакеты, в которых продается сок, состоят из фольги, пластика и картона; эластичные бутылки для кетчупа производят из нескольких типов пластика. Такая упаковка практически не поддается вторичной переработке.

Во многих странах фирмы-производители несут ответственность за снижение количества конечных бытовых отходов и за обеспечение их переработки. Нарушение этого закона в Германии карается штрафом в 100 тыс. марок или конфискацией имущества всей фирмы.

19

2.1.2. Разделение и сортировка отходов

Следующим этапом в иерархии является разделение отходов, которое позволяет выделить токсичные компоненты, вторсырье для вторичной переработки, органические компоненты для сжигания или компостирования.

Основной проблемой в переработке вторсырья является не отсутствие технологии переработки, а отделение вторсырья от мусора и разделение различных компонентов мусора. Извлечение вторсырья из потока отходов является наиболее дорогим и сложным.

Линии ручной сортировки на 5–20 сортировщиков за рубежом стоят 500–700 тыс. долл., мощные автоматизированные установки – до 1,5 млн. долл. В Нижнем Тагиле, где рассматривается вопрос о закупке сортировочной линии стоимостью 25 млн. руб., посчитано, что затраты по захоронению отходов возрастут в 43 раза. Практически невозможно отделить пластик от бумаги, бутылочное стекло от оконного и выделить из высоко влажной и грязной массы мусора мелкофракционную пластмассу, битое стекло и т.д.

В странах Северной Америки и в странах Европы утилизация ТБО проводится с соблюдением экологических норм и обходится около 100 долларов за тонну.

Разделение отходов может осуществляться как в источнике образования отходов, то есть самим населением, так и на специальных сортировочных установках, расположенных на полигонах, мусоросжигательных или мусороперерабатывающих заводах (МПЗ) с элементами ручной сортировки.

Процессы ручной сортировки малопроизводительны (до 13–17% доля извлекаемых компонентов), но позволяют получить чистые продукты для переработки.

Процессы механизированной сортировки ТБО могут иметь высокую производительность, но качество выделяемых продуктов и их сбыт затруднены.

Например, около 25 % ТБО в Санкт-Петербурге направляется на завод механизированной переработки ТБО. Мусор на заводе поступает в специальные бункера-накопители, а затем – на транспортер, где сортируется. Магнитом выбираются метал-

20

лы, которые прессуются в 70-килограммовые пакеты. Оборудование позволяет вычленять из общей массы стекло, пластмассу, бумагу и т.п. Полимерные отходы после специальной обработки использоваться могут в химической промышленности, органические соединения перерабатываются на компост. Некомпостируемая часть отходит поступает в цех пиролиза, где подвергается термической обработке – пиролизу при температуре 1200 – 14000С. На предприятии внедрена технология переработки ТБО без прямого контакта рабочего с мусором. Используется полностью закрытые конструкции транспортных линий, по которым перемещается сырье и готовая продукция. В настоящее время завод имеет низкую эффективность, мусор перерабатывается с низкой рентабельностью. Существующий тариф на переработку мусора не покрывает производственных затрат.

Механизированная сортировка максимально оправдана в случае ее сочетания с процессами переработки выделенных фракций, в частности термической переработкой горючей фракции. При реализации такой схемы в термический процесс направляется около 72 % от исходных ТБО. Извлекается предварительно лом черных, цветных металлов (4–5 % от массы ТБО), часть пищевых отходов и негорючих материалов, которые идут на захоронение после предварительного прессования. Техническое решение утилизации ТБО с целью максимального извлечения ценных составляющих предлагает предварительную сушку ТБО (130 ºС), ультрафиолетовое обеззараживание, ручную сортировку по видам материалов, подготовку их (пакетирование, измельчение) к дальнейшей переработке.

Ниже в иерархии стоят сжигание и захоронение на полигонах. Сжигание мусора позволяет снизить объем отходов и может использоваться для производства тепла и электроэнергии.

2.2. Проблемы подготовки компонентов ТБО к переработке

Для организации утилизации компонентов ТБО требуется решить следующие проблемы их подготовки к переработке: