методичка экология ПроЭкол Москва

3. Исключить вынос и неконтролируемое использование шла-

ка и золы после сжигания. Их складировать с наибольшими пре-

досторожностями.

4. Обеспечить максимально возможную очистку продуктов сгорания от газообразных органических веществ.

Диоксиновая опасность остаётся основным препятствием для сжигания отходов. В последнее время к этому добавились экономические препятствия и международные соглашения по уменьшению парниковых (трёх- и более атомных) газов. Плани-

руемое в РФ введение платы за выбросы ранее считавшейся без-

вредной двуокиси углерода может привести к закрытию даже действующих МСЗ. На конференции ООН в г. Киото (Япония) в

декабре 1997 г. подтвержден ранее установленный барьер для выбросов парниковых газов: сокращение для всех стран к 2008 г.

должно быть не менее чем на 5 % (барьер для сжигания). Барье-

ром для сжигания являются не только токсины, но и все продук-

ты неполного сгорания. К ним, кроме полихлорированных дибен-

зодиоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов

(ПХДФ), о которых шла речь выше, относятся также полихлори-

рованные бифенилы (ПХБ) и полиароматические углеводороды

(ПАУ). При всем различии между ними (ПАУ, типичным пред-

ставителем которых является бенз(а)пирен, в отличие от диокси-

нов и ПХБ, не содержат хлора) общим для всех этих соединений является их высочайшая токсичность: они опасны при концен-

трациях порядка от мкг (10-6 г) на 1 м3 воздуха (ПАУ) до нг (10-9 г) на 1 м3 (ПХБ) и даже пг (10-12 г) на 1 м3 (ПХДД, ПХДФ). Кро-

ме того, если отбросить специальные химические и металлурги-

ческие производства, то основным условием появления всех этих веществ является неполное сгорание. Ряд исследователей обос-

нованно относит МСЗ к наиболее опасным источникам загрязне-

ния среды этими токсикантами. Анализ последних работ, выпол-

ненных по заданию Всемирной организации здравоохранения ООН и других авторитетных органов, позволил д-ру хим. наук С.С. Юфиту назвать МСЗ «помойкой на небе». Сравнивая выбро-

сы европейских ТЭЦ на угле и МСЗ на начало 1980-х гг., он при-

ходит к выводу, что по целому ряду опаснейших соединений МСЗ на порядок хуже (по свинцу, например, выбросы МСЗ со-

ставляют 20 г на кг против 2,1 г на кг летучей золы, по цинку – 48

против 2,8 г и т. п.).

Означает ли все сказанное выше, что МСЗ не имеют права на существование? Конечно, нет. Но эти заводы требуют особого внимания к очистке выбросов, сбросов и утилизации шлако-

зольных смесей, а значит, и очень существенных затрат – капи-

тальных, эксплуатационных. То, что успех на этом пути возмо-

жен, показывает опыт Нидерландов, которые после принятия го-

сударственного плана по снижению опасности МСЗ («Директива по сжиганию», 1989) сумели ценой кардинальной модернизации

2/3 МСЗ и закрытия остальных (это потребовало вложения по

200–250 млн долл. ежегодно) существенно снизить вред от сжи-

гания частично отсортированных населением ТБО.

Мировое сообщество придаёт такое большое значение борь-

бе с диоксинами, что с 23 мая 2001 г. была открыта для подписа-

ния специальная Стокгольмская Конвенция о стойких органи-

ческих загрязнителях (СОЗ). К февралю 2003 г. её подписала 151

страна (в том числе РФ). В Конвенции речь идёт о 12 наиболее опасных органических соединениях (из многих сотен тысяч) –

так называемая «чёртова дюжина». К ним относятся 8 пестици-

дов (в том числе ДДТ), 2 промышленных продукта – полихлор-

бифенилы ПХБ (в России их не менее 30 000 т на складах, в

трансформаторах, конденсаторах и др.) и гексахлорбензол ГХБ

(пиротехнические составы, гербициды и др.) и 2 фантастически токсичных вещества – диоксины и фураны (ПХДД, ПДДФ). Из этой дюжины веществ для РФ наибольший интерес (кроме ДДТ,

ПХБ и ГХБ) представляют, как показано в п. 9.9.1) группа дио-

скинов. Здесь мы не одиноки: в докладе по программе ООН

«СОЗ: в опасности наше будущее» приводятся результаты анали-

за 1997 г., свидетельствующие, что до 40 % диоксинов Европы производят МСЗ. Разработка новых систем очистки газообразных выбросов приводит к повышению содержания диоксинов в лету-

чей золе и шлаках. Всё это в сочетании с хлорорганическими пес-

тицидами составляет непосредственную опасность для жизни человека. Причем, эксперты Европейского комитета по продук-

там питания установили, что основной источник попадания СОЗ

(в первую очередь диоксинов) в организм человека – пищевые цепи. Это потребовало установки предельно допустимых уровней для диоксинов в кормах для животных и в продуктах питания. та-

кие нормы рассчитаны на сутки (допустимая суточная доза – ДСД) и неделю (ДНД). ДСД для ЕС составляет 1 пикограмм на 1

кг веса, а ДНД – 14 пикограмм на тот же кг. Выраженное несоот-

ветствие между ДСД и ДНД носит временный характер и к

2007 г. должно быть уточнено. Данные для Норвегии, Швеции,

Великобритании свидетельствуют о том, что уровень поступле-

ния диоксинов для лиц, рацион питания которых включает значи-

тельные количества маргарина, сливочного масла или рыбы, мо-

жет в 1,5–1,9 раза превышать ДСД и ДНД, а для 5 % населения ЕС (около 18 млн чел.) – в 2–3 раза. Выше (п. 4.1) отмечалось,

что по данным всемирной организации здравоохранения состоя-

ние окружающей среды вносит в среднем 25–30 % «вклада» в

здоровье (точнее – в нездоровье) человека. Последние исследова-

ния показали, что основной фактор этого – воздействие СОЗ.

Этим объясняется осложнение беременности и родов как причина (одна из шести важнейших) смертности женщин в воз-

расте 15–34 лет в Якутии, Бурятии, Республике Тыва, Кемеров-

ской области. Число беременных женщин с нарушениями здоро-

вья составили на конец века 91,3 %, число патологических родов за последние 7 лет возросло в 2,6 раза. (Установлен повышенный риск проявления врождённых аномалий стенок сердца, кровенос-

ных сосудов и позвоночника у детей, чьи матери проживали в ра-

диусе до 3 км от наземных свалок в Шотландии. К сожалению,

подобных исследований по России нет).

В конце прошлого века активно обследовались репродук-

тивные способности мужчин в наиболее развитых странах. ре-

зультаты однозначно свидетельствуют о снижении к концу века количества (в 1,5–2 раза) и качества спермы у внешне здоровых мужчин среднего возраста вне зависимости от алкоголя, курения и лекарственных средств. Наиболее правдоподобная гипотеза этого – действие СОЗ. Именно они (и прежде всего – диоксины)

вызывают ускоренное старение организма. Доказательство - со-

кращение продолжительности жизни людей, имевших длитель-

ный контакт с такими веществами (данные по Вьетнаму; по ава-

риям в г. Сивезо, Италия, и г. Шелехов, Иркутская обл., на АО

«Иркутсккабель»; обстановка в г.г. Чапаевске, Уфе и др.).

Обсуждение этой проблемы на 3-м Всероссийском съезде по охране природы (ноябрь 2003 г.) на Всероссийской конференции по проблеме СОЗ (октябрь 2002 г.) поставлена задача создания национального плана осуществления Стокгольмской Конвенции,

включающего:

-экологически безопасное уничтожение СОЗ;

-производство безопасных веществ, альтернативных СОЗ;

- закрытие тех производственных процессов, которые при-

водят к образованию СОЗ (консервация или полная модернизация существующих МСЗ, отказ от строительства новых МСЗ; безот-

ходное целлюлозно-бумажное производство; модернизация хи-

мических заводов и др.).

Всё это требует времени и больших расходов, но иного пути для выживания человечества нет.

9.10.3. Переработка отходов

Большое количество пищевых отходов в составе ТБО пре-

пятствует их качественному сжиганию и затрудняет захоронение на полигонах. Оптимальный вариант отделение пищеотходов на стадии сбора населением требует не только изменения от-

ношения жителей к этому, но и переделки строительных норма-

тивов (ликвидации навальных мусоропроводов и т. п.) и пере-

стройки системы вывоза ТБО. Если это всё сделано, большую часть фракций можно повторно использовать (обеспечить ре-

цикл). В промышленном масштабе это делается на мусоропере-

рабатывающих заводах (МПЗ). В странах, где раздельный сбор ТБО не осуществляется (Россия, большая часть территории США и др.), на этих заводах производится механическая сортировка мусора. Многие МПЗ принимают для переработки нетоксичные,

умеренно опасные и слаботоксичные промышленные отходы.

Основной процесс на МПЗ – компостирование органических от-

ходов, прежде всего пищевых. Компостирование биохимиче-

ский процесс, предназначенный для преобразования органиче-

ских твёрдых отходов в стабильный, подобный гумусу, продукт,

используемый для улучшения состава почвы. Компост удобре-

ние, получаемое в результате микробного разложения органиче-

ских веществ (компост получается и при смешивании торфо-

навозно-зольно-фосфоритных смесей, но в данном случае рас-

сматривается лишь способ получения компоста из отходов). Тех-

нологию образования компоста можно классифицировать по трём основным признакам: использованию кислорода, температуре и способу ведения процесса.

По использованию кислорода различают компостирование аэробное или анаэробное (с подачей кислорода или без). Аэроб-

ное более быстрое, чаще всего ему отдают предпочтение. Оно протекает при более высоких температурах порядка 45 65 С

(термофильное компостирование) в отличие от низкотемпера-

турного (мезофильного) компостирования при 20 35 С. По способу получения компоста различают процесс в штабелях, на открытом воздухе и в механических устройствах биотермиче-

ских барабанах (биобарабанах).

Для компостирования, как для биологического процесса,

важно выполнять известные из биоэкологии требования:

-должна быть подходящая микробная популяция;

-производительность процесса зависит от размеров и типа этой популяции;

-субстрат должен быть органическим и иметь возможно меньшее число неорганических примесей;

-имеют важное значение факторы внешней среды.

Последнее требует пояснения. Например, если процесс идёт при оптимальной температуре, подходящей для микробной попу-

ляции и аэрации, но в субстрате недостаточно азота, приготов-

ление компоста замедляется или прекращается независимо от ти-

па микроорганизмов. Наиболее распространены при компостиро-

вании низшие формы бактерий аэробные, анаэробные различ-

ных видов (факультативные, облигатные бактерии и нитеобраз-

ные грибы), реже высшие формы бактерий (лучистые или акти-

номицеты). При наличии этих бактерий субстрат (пищевые отхо-

ды, бумага, древесина, навоз, отходы обработки зерна и др.) раз-

рушается по следующей схеме: протеин пептиды аминокис-

лоты – аммиачные соединения протоплазма бактерий + азот или аммиак. Это для азотистых соединений. Для углеродистых соединений схема другая: углеводы простые сахара органиче-

ские кислоты протоплазма бактерий + углекислый газ. Для об-

разования компоста огромное значение имеет углеродо-азотный балланс (C/N), причём количество необходимого углерода значи-

тельно превосходит количество азота: часть углерода теряется в виде СО2 и присутствует в клетках в большей концентрации. Оп-

тимально соотношение (C/N) и от 20 до 25 к единице. Несколько большее отношение допускается для бумаги, волокна, древесины,

поскольку их углеродные соединения тяжелее перерабатываются бактериями. Соотношение (C/N) может быть определено расчё-

тами по составу или экспериментально.

Изготовленный компост может быть обозначен термином

«перегной» (отмершие и частично разложившиеся растительные и животные остатки по Н.Ф. Реймерсу). При внесении в почву он улучшает её состав: органические кислоты образуют комплек-

сы с почвенным фосфором, более доступные для высших расте-

ний; вносятся азотные соединения и микроорганизмы, разлагаю-

щие нерастворимые почвенные органические соединения с выде-

лением аммиака; аммиак окисляется в нитриты и нитраты. Всё это справедливо для чистого компоста. Компост, загрязненный вредными веществами, может привести к потери почвой плодо-

родных качеств.

Процесс получения компоста в биобарабане проходит три фазы. На первой при температуре 20 35 С интенсивно размно-

жаются мезофильные микроорганизмы на базе углеродов, орга-

нических кислот и белков. Развитие этих бактерий способствует

повышению температуры до 45 50 С, создающей благоприят-

ные условия для развития термофильных бактерий (вторая фаза).

В результате их деятельности интенсифицируются процессы раз-

ложения органики и температура поднимается до 65 70 С. Для полного завершения этих двух фаз необходимо от одного до двух месяцев. В заводских условиях в биобарабане компост нахо-

дится несколько дней; вторая фаза завершается в штабелях, после выгрузки из биобарабана. Там же проходит третья стадия: окон-

чание разложения нестойких органических соединений и переход термофильной микрофлоры в состояние спор (с частичным отми-

ранием); размножение мезофильной флоры, воздействующей на более стойкие органические соединения. На третьей фазе темпе-

ратура постепенно падает.

Активизация деятельности микрофлоры в биобарабанах происходит за счёт предварительного измельчения субстрата,

аэрации массы (летом 0,2 0,8 м3 на 1 кг, зимой 0,2 0,3 м3), пе-

ремешивания компоста при вращении биобарабана, теплоизоля-

ции стенок. Повышенная температура компоста в конце биобара-

бана губительно действует на болезнетворные организмы, личин-

ки насекомых, яйца гельминтов.

Содержание органики в компосте снижается на 20–30 % по сравнению с исходным субстратом, плотность увеличивается в 4– 5 раз (с 200 кг/м3 до 800–1000 кг/м3). После изготовления компост проходит просеивание (для извлечения посторонних фракций) и

измельчение, т. е. процесс компостирования начинается с сорти-

ровки и ею заканчивается. Из поступающих ТБО и ТПрО выде-

лялся металл (магнитная сортировка), остальное после измельче-

ния поступало на компостирование. Субстрат увлажнялся (при необходимости) до 45–60 % влажности, из него отсортировыва-

лись цветные металлы, стекло, песок, камни и др. некомпости-

руемые материалы. Часть из них (остатки резины, пластиков,

пленок и т. п.) смешивалась с такими же промышленными мате-

риалами и подвергалась пиролизу с получением газового топлива

ипирокарбона (углерода) или вывозилось на полигоны. По этой схеме работали не только МПЗ США (шт. Делавер, г. Нью-Йорк

идр.), но и большинство МПЗ на территории СССР. Их данные представлены в таблице 9.19.

Внастоящее время сильно затруднена реализация продуктов переработки (компоста, часто загрязненного сверх нормативов,

пленки и резины и т. д.).

Проблема мусоропереработки могла бы быть существенно упрощена, если бы удалось отделить пищеотходы на стадии сбо-

ра ТБО населением. Работа МПЗ в этом случае существенно уп-

рощается – она сводится к сортировке составляющих и передаче их на переработку специализированным заводам. По таким схе-

мам работают некоторые зарубежные заводы. По санитарной классификации центральные МПЗ отнесены к предприятиям I

класса с размерами СЗЗ не менее 1000 м (как и МСЗ), если мощ-

ность их не менее 40 000 т/год. При меньшей мощности эти заво-

ды относятся ко II классу, СЗЗ – не менее 500 м.

Таблица 9.19

Работа МПЗ в СНГ (бывш. СССР)

9.10. Тенденции в решении проблемы утилизации отходов

Выбор метода утилизации отходов достаточно сложен. Для токсичных ТПрО эта задача решается индивидуально на кон-

кретных предприятиях: переработкой и размещением на месте,

размещением на полигонах, сжиганием или переработкой на спе-

циализированных заводах. Для ТБО в РФ до сих пор остаётся ос-

новным наиболее опасный способ – размещение на необорудо-

ванных свалках или полигонах с неполной защитой.

Выбор варианта утилизации несортированных ТБО в горо-

дах РФ должен опираться на экологические, экономические и со-

циальные факторы для конкретного времени и конкретных усло-