Утилизация упаковки. Учебное пособие

31

ных полигонов в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания и фуража (в товарную массу).

Миграционно-водный показатель вредности выявляет процессы миграции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и подземные воды.

Миграционно-воздушный показатель отражает процес-

сы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениями и газами.

Санитарно-токсикологический показатель суммарно характеризует эффект влияния факторов действующих в комплексе.

Приему на полигон ТБО не подлежат отходы, которые могут быть вторичным сырьем (привозможности утилизации); отходы, содержащие токсические, отравляющие и агрессивные по отношению к сооружениям полигона ТБО вещества.

Как правило, складированию на полигонах ТБО подлежит только та часть твердых бытовых отходов, которая не может быть утилизирована.

Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка полностью механизированы.

Полигоны ТБО размещают:

1)на землях несельскохозяйственного назначения, непригодных для сельского хозяйства, ухудшенного качества, не занятых зелеными насаждениями (особенно лесами 1-й группы);

2)на участках, где есть возможность осуществления мероприятий и внедрения инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей природной среды, развитие опасных геологических процессов или других негативных процессов и явлений;

3)на участках, прилегающих к городским территориям, если они не включены в жилую застройку в соответствии с генеральным планом развития города на ближайшие 25 лет, а также под перспективную застройку;

4)на участках, характеризующихся природной защищенностью подземных вод от загрязнения;

5)за границами зон возможного влияния на водозаборы, поверхностные воды, заповедники, курорты и т.д.;

32

6)с учетом розы ветров относительно жилой застройки, зон отдыха и других мест массового пребывания населения за границами санитарно-защитной зоны;

7)за границами городов;

8)на расстоянии, не менее 15 км от аэропортов; 3 км от границы курортного города, открытых водоемов хозяйственного назначения, объектов, используемых в культурнооздоровительных целях, заповедников, мест отдыха перелетных птиц, морского побережья; 1 км от границы городов; 0,5 км от жилой и общественной застройки (санитарно-защитная зона); 0,2 км от сельскохозяйственных угодий и от автомобильных и железнодорожных путей общей сети; 0,05 км от границы леса и лесопосадок, не предназначенных для использования в рекреационных целях.

Расстояния от указанных выше объектов могут корректироваться по данным моделирования или расчетов влияния полигона ТБО на окружающую среду, с обязательным согласованием

сместными органами экологического контроля и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы.

Размещение полигонов ТБО не допускается:

1)на площадях залегания полезных ископаемых и территориях с горными выработками без согласования с органами государственного горного надзора;

2)в опасных зонах отвалов породы различных шахт или обогатительных фабрик;

3)в зонах развития тектонических разломов, оползней, селевых потоков, снежных лавин, подтопления и иных опасных геологических процессов, а также на территориях сезонного затопления;

4)в заболоченных местах;

5)в зонах пополнения и выхода на поверхность подзем-

ных вод;

6)в зонах формирования и использования минеральных вод;

7)на территориях зон I, II пояса санитарной охраны водозаборов питьевых и минеральных вод;

8)в охранных зонах водоемов;

9)в зонах санитарной охраны курортов и заповедников.

33

Недостатком такого способа утилизации отходов является то, что наряду с образующимся в толще полигона фильтратом, являющимся основным загрязнителем природной среды, в атмосферу попадают токсичные газы, которые не только загрязняют воздушное пространство вблизи полигона, но и отрицательно влияет на озоновый слой земли. Кроме то-

го, при захоронении на полигонах теряются все ценные вещества и компоненты ТБО.

В России подлежат захоронению 96,5 % от общего числа отходов. Площадь, занятая полигонами на территории РФ, в настоящее время превышает 40 тыс. га и ежегодно увеличивается на 2,5–4 %. Динамика внедрения различных методов переработки бытовых отходов в разных странах показывает, что за последние двадцать лет объем ТБО, направляемых на полигоны, уменьшился примерно на 10-15%. Однако, с учетом сравнительно невысоких капитальных и эксплутационных затрат полигоны будут оставаться самым распространенным методом утилизации отходов ближайшие 10-15 лет. Захоронение на полигонах, кроме того, остается необходимым методом для отходов, не поддающихся вторичной переработке, не сгорающих или сгорающих с выделением токсичных веществ.

Выделяют следующие технологии компостирования.

Минимальная технология

Компостные кучи – 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости от климата. Необходима относительно большая санитарная зона.

Технология низкого уровня

Компостные кучи – 2 метра в высоту и 3–4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание и формирование новой кучи – через 10–11 месяцев. Компостирование занимает 16–18 месяцев.

34

Технология среднего уровня

Кучи переворачиваются ежедневно. Компост готов через 4–6 месяцев. Капитальные и текущие затраты выше.

Технология высокого уровня

Требуется специальная аэрация компостных куч. Компост готов уже через 2–10 недель.

Таким образом, в основе компостирования заложена идея использовать большую часть отходов, содержащих органические соединения, для обогащения почвы. Производство безупречного компоста сталкивается с немалыми трудностями, поскольку в исходном продукте содержится много нежелательных токсичных и бесполезных веществ (например, синтетических), которые можно удалить лишь дорогостоящими способами. Компостированием с последующим хранением остатков можно добиться сокращения объема отходов примерно на 40 %. Однако возможности использования такого компоста ограничены, т.к. он не соответствует всем критериям, предъявляемым к удобрениям.

3.4. Мусоросжигание

Сжигание – это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в.

Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой – повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов.

Большую часть бытовых отходов составляет пластиковая упаковка. Пластик, как известно, является материалом, практически не разлагающимся со временем, а его сжигание на огне приводит к появлению токсичных веществ. Несмотря на это

35

сжигание продолжает оставаться довольно широко распространенным способом уничтожения отходов пластмасс. Чаще всего тепло, выделяющееся при сжигании, используют для получения пара и электроэнергии, но калорийность сжигаемого сырья невелика, поэтому установки для сжигания, как правило, являются экономически малоэффективными. Кроме того, при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полимерных продуктов, выделение вредных летучих токсичных газов и, следовательно, повторное загрязнение воздушного и водного бассейнов, быстрый износ печей за счет сильной коррозии.

При сжигании 1 т полимеров в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов. Такой способ утилизации способен нанести огромный вред не только организму человека, но и всей окружающей среде в целом. Поэтому необходимо производить утилизацию пластиковой тары на специализированных предприятиях.

Современные мусоросжигательные установки, оборудованные системами очистки выбросов, генераторами электроэнергии и используемые в комбинации с другими методами утилизации ТБО, могут помочь справиться с потоком мусора в плотно населенных пунктах.

В мире работают более 1000 мусоросжигательных заводов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и

массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора.

Так как процесс горения отходов происходит при температуре 800–900 °С, то в отходящих газах присутствуют органическое соединения – альдегиды, фенолы, хлорорганические соединения (диоксин, фуран), а также соединения тяжелых металлов. Особую опасность представляет диоксин, образующейся при сгорании пластмасс и химикатов, содержащихся в ТБО. Диоксин столь вреден, что ПДК этого яда для взрослого человека не должна превышать одной миллиардной доли миллиграмма на 1 кг веса человека, что приблизительно равно массе бактерии.

36

Для младенцев поступление этого яда с молоком матери или пищей вообще недопустимо. Содержащиеся в дымовых газах тяжелые металлы находятся в водорастворимой форме и представляет экологическую опасность, так как смываются дождем в землю и проникают в грунтовые воды, с которыми поступают затем в зоны водозабора питьевой воды.

Все применяемые способы очистки отходящих газов отличаются высокой стоимостью, конструктивной сложностью, требуют применения материалов, стойких к коррозии.

Однако в настоящее время отсутствуют системы, улавливающие диоксин и ртуть. Поэтому в мировой практике наметилась тенденция отказа от сжигания ТБО. Закрыты заводы в Финляндии, Японии, США. Против таких заводов выступает общественность ФРГ.

На территории России сегодня действует семь мусоросжигательных заводов. Они расположены в Москве, Владивостоке, Сочи, Пятигорске и Мурманске. Эти заводы перерабатывают около 3 % ТБО, а 9 % вывозится из городов на более чем 1000 полигонов бытовых отходов. Остальная масса ТБО поступает на свалки.

Первая мусоросжигательная установка общей производительностью 9 т/ч введена в эксплуатацию в Москве в 1972 году. Она предназначалась для сжигания остатков после компостирования на мусороперерабатывающем заводе. Мусоросжигательный цех находился в одном здании с остальными цехами завода, который в связи с несовершенством технологического процесса и получаемого компоста, а также из-за отсутствия потребителя на этот продукт в 1985 г. был закрыт.

Первый отечественный мусоросжигательный завод был построен в Москве (спецзавод № 2). Режим работы завода — круглосуточный, без выходных дней. Тепло, получаемое от сжигания отходов, использовалось в городской системе теплоснабжения.

В 1984 г. введен в эксплуатацию в Москве самый крупный отечественный мусоросжигательный спец. завод № 3. Производительность каждого из четырех его агрегатов составляет 12,5т сжигаемых отходов в час.

37

Сжигание можно разделить на два вида:

–непосредственное сжигание, при котором получается только тепло и энергия;

–пиролиз, при котором образуется жидкое и газообразное топливо.

Внастоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40 %; Бельгия, Швеция – 48– 50 %; Япония – 70 %; Дания, Швейцария – 80 %; Англия и США

–10 %. В нашей стране сжиганию подвергаются пока лишь около 2 % бытового мусора, а в Москве – около 10 %.

Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов.

Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а также в стекле, коже, резине. Исследованиями США выявлено, что при прямом сжигании твердых бытовых отходов большая часть сурьмы, кобальта, ртути, никеля и некоторых других металлов поступает в отходящие газы из негорючих компонентов, т.е. удаление негорючей фракции из бытовых отходов понижает концентрацию в атмосфере этих металлов. Источниками загрязнения атмосферы кадмием, хромом, свинцом, марганцем, оловом, цинком являются в равной степени как горючая, так и негорючая фракции твердых бытовых отходов. Существенное уменьшение загрязнения атмосферного воздуха кадмием и медью возможно за счет отделения из горючей фракции полимерных материалов.

38

Таким образом, можно констатировать, что главным направлением в сокращении выделения вредных веществ в окружающую среду является сортировка или раздельный сбор бытовых отходов.

Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. В результате процесса пиролиза из сырья образуются парогазовая смесь и твердый углеродистый остаток (пирокарбон). Газообразные продукты направляются вентилятором на сжигание в специальную топку. Расфасованный в бумажные мешки пирокарбон отправляется на склад готовой продукции.

По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900 °С) и высокотемпературный пиролиз (свыше

900° С).

Низкотемпературный пиролиз

Это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению.

Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается прежде всего в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие, как автопокрышки, пластмасса, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относится и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений.

39

Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах.

Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период «нефтяного бума». С этого времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

Высокотемпературный пиролиз

Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т.е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов:

1.отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования;

2.переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений

—хлора, азота, фтора, а также шлака при расплавлении металлов, стекла, керамики;

3.очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов;

4.сжигание очищенного синтез-газа в котлахутилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии.

40

В настоящее время не существует таких технических решений при сжигании неразделенного мусора, которые не наносили бы ущерба природе и человеку.

В итоге сжигание неподготовленных отходов наносит определенный вред здоровью человека и природной среде, несмотря на постоянное совершенствование. В последнее время предлагается новый метод сжигания отходов в ванне расплава при температуре около 1500 ºС. Другим примером в этой области служит технология высокотемпературного уничтожения отходов на основе применения тепловой энергии плазмы. При этом температура может достигать 6000 ºС, и поэтому такому термическому разложению подвластны любые отходы. В данном процессе реализуются полнота сгорания, экологическая чистота и низкая стоимость уничтожения отходов. Эта технология разработана в нашей стране, в настоящее время он не имеет аналогов ни в нашей стране, ни за рубежом.

Контрольные вопросы

1.Основные способы ликвидации ТБО.

2.Захоронение.

3.Брикетирование.

4.Компостирование.

5.Понятие полевого компостирования. Полигоны.

6.Мусоросжигание.

7.Понятие пиролиза.