ком гигиена Гончарюк
.pdfМЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ПОЧВЫ
ся до 30—36 °С, образуются газообразные вещества (метан, углерода диоксид и др.) и специфическая жидкость, отмирают патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Фильтрат, образовавшийся из отходов во время эксплуата ции полигонов и содержащий высокие концентрации загрязнителей, отводят при помощи дренажных канав на сооружения биологической очистки. Следует подчеркнуть, что обезвреживаются и минерализуются отходы даже в поверх ностных слоях усовершенствованной свалки чрезвычайно медленно, в течение 15—25 лет после ее закрытия.
Наиболее современным биотермическим методом обезвреживания твер дых бытовых отходов является индустриальное, или заводское, биотермичес кое компостирование, при котором технологический процесс переработки от ходов на органическое удобрение осуществляется под влиянием аэробной мик рофлоры при оптимальных условиях увлажнения и аэрации. Полученный при этом компост безвредный для окружающей среды и безопасный для здоровья населения, в том числе лиц, контактирующих с ним во время сельскохозяй ственного использования. К индустриальным биотермическим методам отно сится компостирование отходов без предварительной обработки во вращаю щихся барабанах и предварительно измельченных в камерах.
Биотермическое обезвреживание неподготовленных отходов во вращаю щемся барабане происходит в течение 5—6 сут. Ускорение процесса компос тирования достигается благодаря измельчению, искусственной аэрации и пе ремешиванию отходов в барабане, который медленно вращается вокруг длин ной оси со скоростью 6—7 оборотов в 1 час. Кроме того, этому способствует поддержание высокой температуры в барабане путем его термоизоляции для уменьшения теплозатрат и обеспечения непрерывного производственного цик ла, который предусматривает постоянную загрузку и разгрузку барабана.
Метод компостирования отходов во вращающихся барабанах — дано-био- стабилизатор — разработан фирмой "Дано" (Дания). Его используют почти на 100 заводах мощностью от 5 до 300 т отходов в сутки во многих странах мира: Бельгии, Англии, Дании, Франции, Германии, Бразилии и др. Техноло гическая схема этого метода изображена на рис. 70, а.
Отходы загружают в приемный бункер, грейферным краном подают на лен точный транспортер. Они проходят магнитный сепаратор для удаления метал лических предметов, при необходимости их увлажняют водой или канализа ционными осадками и направляют в барабан-биостабилизатор, расположен ный горизонтально или с незначительным наклоном в разгрузочную сторону. Барабан длиной 20—25 м и диаметром 3—3,5 м заполняют на 80% объема, что дает возможность отходам перемешиваться и измельчаться во время вращения барабана, которое происходит со скоростью 6,6 оборотов в 1 ч. Непрерывное поступление воздуха в барабан обеспечивает активную аэрацию отходов. Они быстро нагреваются до 6Q—65 °С и через 5—6 сут превращаются в компост. За это время компостируемая масса продвигается в барабане благодаря наклону или специально оборудованным внутренним ребрам в разгрузочную сторону. Выгружают компост одновременно с загрузкой отходов при постоянном враще нии барабана со скоростью 42 оборота в і ч . Выгруженный компост ленточным
421
Рис. 70. Обезвреживание твердых бытовых отходов:
а — по методу Дано: 1 — приемный бункер; 2 — грейферный кран; 3,6,8 — ленточные транспортеры; 4 — магнитный сепаратор; 5 — биостабилизатор; 7 — виброгрохот; 9 — сепаратор для удаления стекла; 6— по биотенк-методу: ! — приемный бункер; 2 — грейферный кран; 3 — барабанное сито; 4 — маг нитный сепаратор; 5 — металлолом; 6 — молотковый измельчитель; 7 — стационарный транспортер; 8 — передвижной транспортер; 9 — биотенк •.,,,
транспортером подают на виброгрохот для удаления крупных фракций и на се паратор для удаления стекла.
К индустриальным методам компостирования предварительно измельчен ных отходов в камерах относятся биотенк-метод, методы с использованием многоэтажных ферментаторов (Джерси, Кореля и Фуше, Фрезера—Иверсона), методы Мультибакто (Ирп-Томас), Пика и капиллярной сушки (Бриколяр). Линия для предварительной обработки отходов при всех указанных методах стандартна и состоит из: приемного бункера; магнитного сепаратора для уда ления металлических предметов; грохота для разделения отходов на фракции, которые могут быть направлены на компостирование сразу, и такие, которые нуждаются в измельчении; дробилки; иногда — смесителя для перемешивания отходов с осадком сточных вод. Передвижение отходов между указанными элементами осуществляется ленточными транспортерами; из бункера на лен точный транспортер отходы подают грейферные краны.
По биотенк-методу, который был предложен и внедрен во Франции, ком постируют измельченные отходы на специальной площадке (рис. 70, б). Она имеет вид бетонного кольца, диаметр которого зависит от количества отходов, продолжительности компостирования и складирования компоста. Вдоль оси бетонного кольца проложен аэрационный трубопровод. Бетонное кольцо имеет
422
МЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ПОЧВЫ
борта высотой 0,5 м, по которым проложены рельсы. По рельсам передвигает ся легкое купольное укрытие — биотенк. Это укрытие состоит из двух частей: передней — валообразователя и задней — бродильной. Валообразователь имеет несколько меньшее поперечное сечение, чем бродильная часть. Передняя часть валообразователя закрыта торцевой стенкой. Задний торец бродильной части открыт.
Измельченные отходы стационарным (неподвижным) транспортером по дают в центр бетонного кольца и пересыпают на передвижной транспортер, один конец которого закреплен в центре, а другой движется вместе с укры тием. Передвижной транспортер подает отходы в приемник валообразователя, где предусмотрено приспособление для увлажнения. После увлажнения отхо ды попадают на бетонное кольцо, а валообразователь формирует из них вал в виде полукруга радиусом не более 7 м для обеспечения равномерной аэрации толщи отходов через аэрационный трубопровод. Поскольку биотенк передви гается, после валообразователя сформированный вал отходов закрывает бро дильная часть. Через 18 сут из открытого конца бродильной части получают готовый компост.
По методам Джерси (Англия), Кореля и фуше (Франция), Фрезера—Иверсона (США) измельченные отходы компостируют в мно гоэтажных ферментаторах (рис. 71). Верти кальным элеваторным транспортером их по дают на верхний этаж шестиэтажной прямо угольной башни. Перекрытия между этажами образуют жалюзийные решетки. Когда их от крывают, компостируемая масса пересыпает ся на расположенный ниже этаж. На каждом этаже массу выдерживают в течение 1 сут. Аэрация происходит за счет градиента темпе ратур воздуха в башне и в окружающей среде (естественная тяга): воздух поступает в ниж ний этаж башни и продвигается вверх. Но при необходимости (для компостирования отхо дов вместе с осадком сточных вод) возможна искусственная аэрация. Размещение компос тируемой массы на жалюзийных решетках дает возможность предупредить ее переуплот нение. Во время передвижения массы вниз по этажам концентрация кислорода в воздухе увеличивается в зависимости от интенсивнос ти процесса. Поэтому на каждом этаже башни происходит определенная стадия компостиро вания, особенно при условии искусственной инокуляции термофильными микроорганизма ми. На нижнем этаже компостируемая масса
Рис. 71. Многоэтажный фермента тор с жалюзийным перекрытием: 1 — вертикальный элеватор; 2 — фер ментатор; 3 — жалюзийная решетка в открытом положении; 4 — закрытая жалюзийная решетка; 5 — бункер для готового компоста; 6 — подача воздуха; 7 — удаление воздуха
423
Рис. 72. Обезвреживание твердых бытовых отходов методом капиллярной сушки
(Бриколяр): |
|
1 — приемный бункер; 2 — транспортер; 3 — магнитный сепаратор; 4 |
металлолом; |
5 — рашпильная дробилка; 6 — вакуумный фильтр для обезвоживания осадка сточных вод; 7 — смеситель; 8 — гидравлический пресс; 9 — транспортер для передвижения брикетов; 10 — сушильная камера для подсушивания брикетов
стабилизируется и подсушивается за счет поступления большого количества чистого, богатого кислородом воздуха.
Принципиальным отличием метода капиллярной сушки (Бриколяр) явля ется использование для обезвреживания отходов не только микроорганизмов, но и плесневых грибов, принимающих участие в разложении органического вещества отходов, стабилизирующих конечный продукт и оказывающих ан тибиотическое действие. Технологическая схема метода приведена на рис. 72. Отходы из приемного бункера грейферным краном или транспортером направ ляют на магнитный сепаратор, измельчают в рашпильной дробилке, переме шивают в смесителе с обезвоженным осадком сточных вод (влажность конеч ного продукта должна составлять приблизительно 53%) и под давлением 30 атм прессуют в брикеты без нарушения капиллярной структуры и обезво живания. Брикеты укладывают в сушильные камеры, в которых быстро разви ваются биотермические процессы. Температура повышается до 65 °С внутри и 55 °С по периферии. Сушка длится почти 4 нед. Влажность при этом умень шается до 10%. Завершается активная стадия биотермического процесса, сни жается температура, и брикеты насквозь прорастают и покрываются грибами. Капиллярная структура брикетов обеспечивает свободное поступление возду ха и течение микробиологических процессов в аэробных условиях. Высушен ные брикеты после увлажнения и измельчения можно использовать как орга ническое удобрение.
Термические методы. К термическим методам обезвреживания отходов относятся мусоросжигание и пиролиз.
Мусоросжигание является одним из перспективных, быстрых и радикаль ных методов обезвреживания твердых бытовых отходов. Его проводят в спе циальных печах-деструкторах при температуре 900—1000 °С, при которой разрушаются почти все органические твердые, жидкие и газообразные соеди нения. Отходы с влажностью до 60%, зольностью до 60% и содержанием го рючих компонентов (органических веществ) более 20% горят без добавле ния топлива. Кроме того, за счет значительной теплообразующей способности (4—8 мДж/кг) отходов в процессе их сжигания образуется энергия, которую можно использовать в народном хозяйстве.
424
МЕРОПРИЯТИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ПОЧВЫ
В то же время в процессе мусоросжигания возникает необходимость в скла дировании твердых продуктов неполного сгорания (шлака и золы) и очистке выбросов в атмосферный воздух. В среднем вследствие сжигания 1 т твердых бытовых отходов образуется почти 300 кг шлака и 6000 м3 дымовых газов, из которых на очистных сооружениях задерживается 30 кг золы. Шлак и зола со держат значительное количество кремния (до 65%), щелочные и щелочнозе мельные металлы, алюминий, железо, свинец, цинк и др. Кроме того, в золе могут содержаться диоксины — полихлорированные дибензодиоксины и полихлорированные дибензофураны. Эти вещества (их может быть более 210,
взависимости от количества атомов хлора и их размещения в молекуле) ока зывают канцерогенное, гепатотоксическое, нейротоксическое действие, угне тают иммунную систему, способны проходить через плаценту, накапливаться
вгрудном молоке. Самым токсичным и опасным для здоровья людей является 2,3, 7, 8-тетрахлордибензодиоксин. Опасны эти вещества также из-за их чрез вычайной стабильности в окружающей среде. Поэтому складировать золу не обходимо так же, как и токсические промышленные отходы, т. е. на специаль ных полигонах. Шлак можно складировать на усовершенствованных свалках или даже использовать, например, в строительстве для улучшения рельефа мест ности. Позитивным является то, что площадь для складирования шлака и золы
в20 раз меньше, чем для свалок твердых бытовых отходов.
Дымовые газы, образующиеся во время мусоросжигания, содержат, кроме золы (2—10 г/м3), углерода диоксид — С02 (15%), углерода оксид — СО (0,05%), серы диоксид (S02), азота оксиды, HCl, HF, а также полихлорированные дибен зодиоксины и дибензофураны. Во время сжигания 1 т отходов может образо ваться 5 мкг диоксинов, большая часть которых связана с золой, а меньшая — остается в дымовых газах. Диоксины могут содержаться как в собственно от ходах, так и образовываться в процессе охлаждения дымовых газов после сжи гания мусора. Во время сжигания при температуре 1000 °С диоксины, содер жавшиеся в отходах, разрушаются. Но при охлаждении дымовых газов до 250—350 °С они могут образовываться из органического углерода и хлоридов в присутствии водяного пара и ионов меди. Поэтому обязательной являет ся очистка дымовых газов перед их выбросом в атмосферный воздух. Для за держки золы используют электрофильтры и рукавные фильтры, которые дают возможность уменьшить концентрацию золы в выбросах с 2000—10 000 до 10—50 мг/м3. Для газоочистки применяют сухие и влажные методы, эффектив ность которых составляет в среднем почти 70 и 90% соответственно.
Мусоросжигательные печи должны находиться на расстоянии не менее 300 м от жилых кварталов. Печи большой производительности и связанные с ними сооружения (для загрузки мусора, его перемешивания, очистки выбро сов в атмосферный воздух и др.) называются мусоросжигательными станциями или заводами (рис. 73). Мощные мусоросжигательные заводы должны иметь СЗЗдо 1000 м.
Таким образом, обезвреживание твердых бытовых отходов на мусоросжи гательных заводах при условии соблюдения санитарно-гигиенических требо ваний по их оборудованию и эксплуатации имеет гигиеническое, эпидемиоло-
425
Рис. 73. Мусоросжигательная станция:
1 — бункер для мусора; 2 — грейферный кран; 3 — печь; 4 — рекуперационный котел; 5 — циклон для задержки частиц золы; 6 — труба
гическое и экономическое преимущество, заключающееся в том, что обезвре живание происходит радикально и быстро. Отпадает необходимость в вывозе мусора далеко за город, т. е. сокращаются транспортные расходы, не требуют ся значительные по площади земельные участки, могут быть использованы те пло, пар и шлак. Именно этим обусловлено широкое использование мусоросжигания в мире. Так, количество мусоросжигательных заводов в ФРГ в период 1980—1985 гг. возросло с 42 до 48. Во Франции на 180 мусоросжигательных заводах сжигали почти 35% отходов.
Пиролиз. Процесс пиролиза твердых бытовых отходов осуществляется в высокотемпературных реакторах при температуре почти 1640 °С в условиях дефицита кислорода и не требует их предварительной подготовки. Высокая те мпература обеспечивает разрушение практически всех сложных органических веществ, превращение их в простые горючие (горючий газ, нефтеподобные масла) или негорючие (шлак) соединения. Во время пиролиза твердых быто вых отходов не образуется выбросов в окружающую среду. Такой метод обез вреживания отходов с гигиенической и экономической точки зрения весьма перспективный.
Химические методы. К химическим методам обезвреживания твердых бытовых отходов относится их гидролиз в присутствии хлористоводородной или серной кислоты при высокой температуре с целью получения этилового спирта, форфурола, витаминов группы В, РР, D и других важных продуктов. Кроме того, отходы гидролизного завода могут быть использованы в виде био топлива и органических удобрений. При внесении этих удобрений на поля черноземной зоны урожайность картофеля становится в 2 раза больше по срав нению с полями, обработанными другими компостами. Гидролизный метод обеспечивает безотходную технологию производства при соблюдении требо ваний по санитарной охране окружающей среды.
426
Рис. 74. Технологическая схема Санкт-Петербургского завода механизированной переработки
бытовых отходов:
1 — грейфер; 2 — контейнерный мусоровоз; 3 — бункер-накопитель; 4 — дозирующий бункер; 5 — пластинчатый поставщик; 6 — магнитный сепаратор; 7 — бункер для металлолома; 8 — пресс; 9 — рольгант; 10 — магнитная шайба для загрузки пакетов металлолома; 11 — вентилятор-аэратор; 12 — ферментатор; 13 — отходы завода; 14 — барабанный грохот; 15 — шахтная мельница; 16 — склад компоста; 17 — вентилятор; 18 — котельная
Механические методы. К механическим методам обезвреживания твер дых отходов относится изготовление разных блоков (крупнообъемных бри кетов, строительных материалов) путем их прессования и использования спе циальных связующих веществ. В настоящее время механическая сепарация бытовых отходов является одной из основных предшествующих операций пол ной утилизации и фактического обезвреживания отходов.
В крупных городах для использования ценных частей отходов строят мусороутилизационные заводы и станции (рис. 74). Такие заводы работают в Мо скве, Санкт-Петербурге, Минске, Риге, Ташкенте, Харькове и Одессе. Эти за воды не загрязняют окружающую среду, обеспечивают переработку отходов в ценное азотное органическое удобрение (компост, биотопливо) для нужд сель ского хозяйства и извлечение из них черного и цветного металлолома.
Сбор жидких бытовых отходов. В неканализованных или частично ка нализованных населенных пунктах от неканализованной части города очистку от жидких отходов осуществляют путем ассенизации, которая предусматривает временное накопление нечистот в водонепроницаемых выгребах и дальнейший их вывоз специальным ассенизационным транспортом.
Собирают жидкие бытовые отходы (фекалии, моча, помои) в туалетах (кло зетах). Различают индивидуальные (квартирные), общие (в учреждениях и на предприятиях), общественные (на улицах, площадях, стадионах и т. д.) туалеты и дворовые уборные. Туалеты могут быть как канализованными, т. е. подклю-
427
ченными к канализации, так и неканализованными, т. е. подключенными к во донепроницаемым выгребам.
Лучшим типом уборной при отсутствии канализации является люфтклозет (рис. 75). Теплые уборные оборудуют в самом здании. Они удобны для пользова ния. При правильном устройстве и содержании они не загрязняют воздух, поч ву, грунтовые воды. Оборудовать люфтклозеты можно только в одноили двух этажных зданиях. Вследствие испарения объем нечистот уменьшается, и очищать выгребные ямы приходится не чаще 1—2 раз в год. При отсутствии канализации можно также использовать ящичные уборные и дворовые уборные с выгребом.
428
Наилучшим в гигиеническом отноше нии видом туалета при наличии канализа ции является ватерклозет (водяной клозетХ который впервые появился в Англии еще в 1810 г. (рис. 76). В его оборудование входят унитаз и смывной бачок. Унитазы изготов ляют из полуфарфора или фаянса с полиро ванным или покрытым лаком сидением из древесины или пластмассы. К унитазу воду подводят через промежуточный бак или че рез кран с обратным клапаном, устраняю щим опасность обратного подсасывания в водопроводные трубы грязной воды.
Общие и общественные туалеты обору дуют писсуарами, фаянсовыми напольными
унитазами (типа "Генуя") с эмалированной
поверхностью и так называемыми прилива ми для ступней ног, которые устанавливают в полу на бетонной основе.
Рис. 76. Ватерклозет (туалет с бач ком для промывания водой из водо проводной сети)
Вывоз и транспортировка жидких бытовых отходов. При отсутствии канализации, жидкие отходы вывозят автоцистернами, т. е. специальным ассе низационным транспортом, который исключает загрязнение окружающей сре ды и обслуживающего персонала. Большой объем автоцистерн (до 2,5—4 м3), быстрота передвижения, возможность круглосуточной работы значительно об легчили и удешевили вывоз жидких отходов.
Сливные станции. В частично канализованных населенных пунктах из вы гребов неканализованных районов нечистоты вывозят на сливные станции ка нализационной сети. Сливные станции строят в пределах города, где нет плот ной застройки и можно создать санитарный разрыв 300 м до ближайших жилых и общественных сооружений. Здание станции должно иметь искусственную общеобменную вытяжную вентиляцию. На сливной станции оборудуют кана лы для приема и спуска нечистот в канализацию; с боку от каналов имеют ся 2—3 коридора, куда заезжают автоцистерны. Нечистоты при помощи пере движных металлических желобов сливают в канал. Однако непосредственный спуск их в канализационную сеть не допустим, так как канализационные тру бы могут засоряться. Во избежание этого жидкость из автоцистерн разбавляют водой из расчета 1 : 1 и пропускают через решетки и песколовки для задержа ния крупных примесей и песка, которые вывозят в места обезвреживания твер дых отходов. Работа сливных станций возможна только в том случае, если рас ход воды в канализационном коллекторе по крайней мере в 5 раз превышает сток сливной станции в часы работы.
Безусловно, наилучшим методом удаления жидких бытовых отходов яв ляется канализация.
Обезвреживание жидких бытовых отходов. В неканализованных на селенных пунктах для обезвреживания жидких бытовых отходов могут быть
429
Рис. 77. Поля ассенизации:
1 — летние карты; 2 — зимние карты; 3 — временные проезды; 4 — постоянные проезды; 5 — мостики для переезда; 6 — водосборные каналы; 7 — канава водосбора; 8 — ограждающие земляные валики; 9 — хозяйственная зона; 10 — площадка для мойки ассенизационного транспорта
использованы почвенные методы очистки за счет способности почвы к само очищению. Правильно загруженные в почву, богатые органическими вещест вами нечистоты достаточно быстро минерализуются, патогенные бактерии от мирают. При этом улучшается структура почвы, она увлажняется, обогащается азотом, фосфором, калием и может использоваться для выращивания различ ных сельскохозяйственных культур. Вместе с тем необходимо помнить о су ществующей опасности загрязнения сельскохозяйственного сырья и продук тов, которое можно предотвратить только путем строгого соблюдения сани тарных правил, определяющих и ограничивающих условия использования не чистот.
В настоящее время используют следующие способы почвенного обезвре живания нечистот: 1 ) поля ассенизации, на которых обезвреживают нечистоты и выращивают сельскохозяйственные культуры на основе севооборота (рис. 77); 2) поля запахивания, где нечистоты обезвреживаются без использования для сельскохозяйственных целей. Поля ассенизации и запахивания находятся в ве дении органов коммунального хозяйства. Это весьма важный элемент очистки от отходов, образующихся в неканализованных населенных пунктах.
Особенности сбора, временного хранения, вывоза и обезвреживания промышленных отходов. Защита окружающей среды и здоровья населения от действия токсических ингредиентов промышленных отходов должна осу-
430