Тема 9. Побутові та виробничі відходи.

1.Характеристика відходів та їх класифікація.

2.Склад, властивості та норми накопичення побутових відходів.

3.Збір, вивезення ТПВ.

4.Прибирання міських територій.

1.Виробнича та побутова діяльність людини пов’язана з утворенням твердих відходів. Якщо газоподібні та рідкі відходи порівняно швидко поглинаються природним середовищем, то асиміляція твердих відходів триває десятки і сотні років. Місця складування відходів займають великі території. Звалища відходів в Україні займають більше 150 тис. га.

Проблема відходів – це проблема великих міст, і чим більше місто, тим ця проблема гостріша.

Відходи-це не використані для виробництва даної продукції окремі компоненти сировини,або речовини та енергія,що виникли під час технологічних процесів і не підлягають утилізації на даному виробництві. Відходи одного виробництва можуть служити сировиною для іншого. Слово утилізація походить від латинського слова utilis – користь, тобто використання з користю.

Реутилізація – отримання із використаної готової продукції шляхом її переробки нової продукції такого ж типу або їй близького (наприклад, паперу і макулатури, металу з металолому та ін.).

Тверді побутові відходи (ТПВ) – непридатні для подальшого використання харчові продукти та предмети побуту,вилучені із вжитку людиною.

Сукупність всіх видів відходів, які можуть бути використані в якості основної та допоміжної сировини для випуску нової продукції – вторинні матеріальні ресурси(ВМР).Реальні вторинні матеріальні ресурси – це ті, для яких вже створені ефективні методи і потужності для переробки і забезпечений ринок збуту. Потенційні ВМР – всі види вторинних ресурсів, які не ввійшли в групу реальних,однак в подальшому можуть бути використані.

В Україні, так і за кордоном немає єдиної класифікації відходів, в якій би найбільш чітко розглядалися усі взаємопов’язані елементи: якісний, кількісний, екологічний, санітарно-гігієнічний та інші. З практичної точки зору, якщо відома кінцева мета технології переробки і утилізації, то відходи слід класифікувати, базуючись на цій технології. Як правило, класифікація промислових відходів базується на систематизації їх за галузями промисловості, за можливістю переробки, за агрегатним станом, за токсичністю і т.п. В кожному конкретному випадку характер класифікації відповідає потрібному аспекту: переробка, складування, захоронення, очистка та інше. Кожна галузь промисловості може мати свою власну класифікацію відходів.

Одним з головних показників відходів є ступінь їх шкідливості. Шкідливими вважаються відходи, здатні викликати отруєння чи інший вид враження живих організмів. Шкідливими рахуються відходи: токсичні, радіоактивні, інфекційні. Їх збір, зберігання, транспортування і ліквідація регламентуються спеціальними санітарними правилами. Згідно з цими правилами шкідливі відходи поділяються на 4 класи небезпеки:

1 клас – надзвичайно небезпечні;

2 клас – високо небезпечні;

3 клас – помірно небезпечні;

4 клас – мало небезпечні.

Наприклад, до 1 класу відносяться речовини, до складу яких входять: ртуть, сулема, бензопірен, оксиди миш’яку.

Належність до певного класу небезпеки за хімічним складом речовин можна визначити за допомогою довідкової літератури.

За агрегатним складом відходи поділяють на тверді, рідкі і газоподібні.

За місцем виникнення відходи бувають побутові, промислові і сільськогосподарські.

За хімічним складом відходи поділяють на органічні і неорганічні. які в свою чергу поділяються на такі, що спалюють і на такі, які спалюванню не підлягають.

Особливу групу становлять відходи у вигляді енергії, так звані енергетичні відходи (тепло, шум, радіоактивне випромінювання та інші).

Відходи утворюються, як наслідок виробничої діяльності людини, так і внаслідок споживання різних товарів. Відповідно з цим відходи поділяють на відходи виробництва і відходи споживання.

Відходами виробництва є рештки сировини, матеріалів або напівфабрикатів, що утворились в процесі виготовлення продукції і які втратили (частково або повністю) свої споживчі властивості, а також залишки сировини, які в подальшому можуть бути використані в господарських цілях або для подальшої переробки.

Відходи споживання – це вироби, матеріали або комплектуючі деталі, які з різних причин стали непридатні для подальшого використання. Ці відходи поділяють на відходи промислового споживання і відходи побутового споживання. До першої категорії відносять, наприклад, металобрухт, обладнання, що вийшло з ладу, вироби технічного призначення із скла, гуми, пластмас, що втратили свої якості та інші вироби. Відходи побутового використання – це харчові відходи, зношені речі побутового призначення (одяг, взуття), пакувальна тара (пляшки, пакети, папір), а також побутові стічні води.

Серед усіх видів відходів, виділяють вторинні ресурси, які можна використати, як вторинну сировину, і на такі, які переробляти неможливо. Відходи, які підлягають утилізації, переробляються по місцю їх утворення або відправляють на спеціальні підприємства по утилізації, які мають для цього відповідні технології. Відходи, які не можливо використовувати, підлягають захороненню. У випадках, якщо ці відходи з точки зору санітарії є небезпечними, вони підлягають захороненню тільки після попереднього знезараження.

2. Щороку в нашій державі утворюється близько 1,5 млрд. тон твердих відходів. У зв’язку з низьким рівнем технології обсяг утворення відходів в Україні в 6,5 рази вище, ніж в США і в 3,5 рази вище, ніж у країнах Західної Європи. Проблема відходів, їх утилізація з кожним роком в Україні стає все гостріше. Для її вирішення необхідно враховувати склад,властивості та об’єм накопичених відходів.

Морфологічний склад твердих побутових відходів (ТПВ)

До складу твердих побутових відходів в більшості випадків входять такі компоненти: папір, картон – 30-40%, харчові відходи – 25-45%, деревина – 4-8%, чорні метали – 2-5%, кольорові метали – 0,3-1%, текстиль – 5-7%, скло – 7-8%, гума – 4-7%, пластмаси, поліетилен – 5-7%, кістки – 2-3%, інше сміття – 7-18%.

Таке співвідношення морфологічного складу ТПВ доволі умовне, оскільки на нього впливають ступінь благоустрою району, кліматичні умови, сезон року та інші умови. За останні роки різко виріс відсоток вмісту у відходах таких компонентів, як пластик, поліетилен, інші пластмаси. Дуже коливаються сезонні відсотки харчових відходів – з 25% весною до 45% літом. До складу харчових відходів входять картопляне лушпиння, відходи овочів та фруктів, кістки, хлібопродукти та інші рештки харчових продуктів. Вони складаються з жирів, білків, вуглеводнів. Вологість харчових відходів коливається від 60-65% весною до 80-85% восени. А вологість харчових відходів від кафе, ресторанів та інших харчових підприємств досягає 95%. Баластні домішки харчових відходів представлені битим склом і фаянсом, кістками, металевими кришками та банками. З метою вторинного використання харчових відходів,їх необхідно зберігати влітку при температурі 6-7°С не більше 10 годин, а взимку – до 30 годин. При цьому ємність для зберігання харчових відходів слід обробляти 2% розчином кальцинованої соди або розчином хлорного вапна, після чого промити чистою водою.

До складу побутових відходів входять багато таких хімічних елементів, як калій, кальцій, фосфор, азот, тому після відповідної обробки, вони можуть бути використані як добриво.

Фізичні властивості ТПВ

До фізичних властивостей відноситься щільність та компресійність ТПВ.

На Україні щільність ТПВ складає в середньому 0,18-0,23 т/м³ . Щільність ТПВ часто залежить від благоустрою району, де вони утворюються та сезону року. Чим більше серед відходів паперу, поліетиленової плівки, тим менша щільність. Зі збільшенням вологості щільність ТПВ підвищується. В майбутньому щільність відходів великих міст за рахунок збільшення кількості різних пакувальних матеріалів знизиться до величини 0,1 т/м³ , що є середнім європейським показником. Папір, картон, тканини, поліетиленова плівка формують структуру ТПВ і надають відходам властивості зчіплюватись. При тривалому зберіганні такі відходи ущільнюються, спресовуються і не розсипаються під час розвантажувальних робіт.

Для розрахунків об’єму відходів під час перевезень, складування або зберігання важливо знати їх компресійну властивість, тобто вплив тиску на ступінь зменшення об’єму.

При пошаровому ущільненні ТПВ на полігонах при тиску 0,1 МПа, об’єм ТПВ, розвантажених із сміттєвоза , зменшується в 3-4 рази.

При ущільненні відходів у спеціальних сміттєвозах, їх об’єм зменшується в 1,5-3 рази. При підвищенні питомого тиску до 0,3-0,5 МПа відбувається деформація пакувальних матеріалів,пресування паперу і плівки волога віддушується, об’єм зменшується в 5 разів. Щільність відходів досягає 0,8 т/м³ і більше.

При підвищенні питомого тиску до 10-20 МПа від віддушується 80-90% вологи, що міститься у відходах. При цьому об’єм відходів зменшується ще в 2-2,5 рази, а щільність підвищується ще в 1,5 рази. Спресовані таким чином відходи на деякий час стабілізуються в своєму стані, оскільки вміст вологи недостатній для життєдіяльності мікроорганізмів, а доступ кисню обмежений у зв’язку з високою щільністю.

При подальшому підвищенні тиску до 60 МПа волога практично повністю віддушується, але об’єм практично не змінюється. Мікробіологічна діяльність в таких брикетах практично відсутня, тому ці брикети відходів можливо зберігати досить тривалий час.

Завдяки вмісту частинок скла, каміння, фарфору, металів та інших твердих фракцій, тверді відходи мають високу абразивну і корозійну здатність. В зв’язку з цим обладнання, яке використовують під час переробки відходів, швидко виходить з ладу за рахунок передчасного зношення деталей, а вміст у фільтраті розчинів різних солей призводить до підвищеної корозії металу.

Теплотехнічні властивості ТПВ.

Вміст у відходах великої кількості органічних речовин обумовлює їх високу теплотворну здатність. Питома теплоємність відходів визначається за формулою:

С= 21,9·W +2000 Дж/кг·град;

де W – вологість в %.

Питома теплоємність основних компонентів ТПВ така:

Деревина, картон, папір – 2000-2500 Дж/кг·град; залізо – 400 Дж/кг·град; алюміній – 860 Дж/кг·град; вода – 4100 Дж/кг·град; скло – 800 Дж/кг·град.

Теплотворна здатність ТПВ також залежить від щільності. Так, при зміні щільності з 0,2 т/м³ до 0,5 т/м³ теплотворна здатність ТПВ знижується з 2000 ккал/кг до 940 ккал/кг.

Санітарно-бактеріологічні властивості ТПВ

ТПВ містять велику кількість вологих органічних речовин, які розкладаються і виділяють гнилісні запахи і фільтрат. При висиханні продукти неповного розкладу утворюють пил, який містить у собі до 15 млрд. мікроорганізмів на 1 г сухої речовини. Внаслідок цього відбувається інтенсивне забруднення повітря, ґрунту, поверхневих і ґрунтових вод. Комахи, птахи, тварини є рознощиками патогенних мікробів. Крім патогенних мікроорганізмів, ТПВ містять в собі яйця гельмінтів, які зберігають свою життєдіяльність на протязі десятків років і також з пилом та фільтратом виносяться за межі складування відходів і є джерелом забруднення вод та ґрунтів.

Мікроорганізми, що містяться в ТПВ є збудниками таких небезпечних захворювань, як гепатит, дизентерія, туберкульоз, аскаридоз, різних шкіряних, респіраторних та інших захворювань.

Знезараження побутових відходів здійснюється наступними методами: спалювання органіки на сміттєспалювальних заводах, обробка дезінфікуючими розчинами, біологічне знезараження в аеробних умовах (компостування) і в анаеробних умовах (захоронення на полігонах), пресування з повним видаленням вологи, утворення грудок з подрібнених твердих відходів.

Біологічне знезараження ТПВ під час захоронення їх на полігонах здійснюється наступним чином: відходи накривають шаром ґрунту, щоб перекрити доступ кисню всередину. В анаеробних умовах (за відсутністю кисню) розвиваються анаеробні бактерії, які вбивають патогенні мікроби і розкладають органічні речовини. Процес розкладання органіки доволі тривалий і потребує наявності великих дільниць для складування ТПВ. При цьому є можливість використання біогазу, який утворюється у процесі розкладання органічних речовин і який на 60% складається з метану, що дозволяє використання його як паливо.

Біологічне знезараження відходів при їх компостуванні відбувається наступним чином: за наявності кисню і вологи у відходах розвиваються аеробні бактерії. Спочатку розвиваються мезофільні аеробні бактерії, які розкладають деякі органічні сполуки. При цьому виділяється енергія, яка розігріває масу відходів до температури 25-30ْ С. Після розігріву в середовищі ТПВ починають активно розвиватись термофільні аеробні бактерії, які розкладають більш стійки органічні сполуки. При цьому маса відходів розігрівається до температури 55- 60ْ С.Така температура вбиває більшість патогенних мікроорганізмів. Так, наприклад, збудник туберкульозу в відходах при звичайних умовах може зберігатись 150-180 діб, а при температурі 60ْ С гине протягом 60 хвилин. Так само гинуть збудники холери, дизентерії, тифу та ряду інших хвороб.

Об’єми та норми накопичення ТПВ.

Щороку на планеті утворюються декілька мільярдів кубометрів побутових відходів. В останні роки спостерігається збільшення кількості твердих побутових відходів на душу населення, особливо у великих містах.

Норми накопичення ТПВ – це кількість відходів, що утворюються на розрахункову одиницю (на людину, на 1м² торгівельної площі, на одного учня в школі, на одне місце в готелі, на одну дитину в дитячому садочку і т.д.). Норми накопичення ТПВ передбачають утворення відходів з двох джерел: від житлових будинків та об’єктів суспільного призначення (шкіл, готелів, магазинів, їдалень, перукарень та інших закладів).

На норми накопичення і склад ТПВ дуже впливають ступінь благоустрою міста або району (наявність каналізації, водопостачання, опалення, газопостачання, сміттєпроводу), розвиток мережі громадського харчування, культура населення, кліматичні умови.

Для великих міст норми накопичення відходів більші, ніж для середніх або малих.

Таблиця 4.2- Орієнтовні норми накопичення ТПВ від об'єктів суспільного призначення, торгових і культурно-побутових установ

Об'єкти утворення відходів	Одиниці виміру	Норма накопичення				Щільність, кг/м3
		Середньо-добова		Середньо-річна
		кг	л	кг	м3
1. Лікарня	1 ліжко	0,64	2,16	235	0,79	300
2. Поліклініка	1 відвідання	0,01	0,05	-	-	200
3. Готель	1 місце	0,25	1,18	90	0,42	210
4. Гуртожиток	1 місце	0,26	1,07	96	0,39	250
5.Санаторій,будинок відпочинку	1 місце	0,69	2,47	250	0,90	270
6. Дитячі садки, ясла	1 місце	0,33	1,08	79	0,26	300
7. Школа	1 учень	0,08	3,38	20	-	210
8. Профтехучилище	1 учень	0,42	1,66	100	0,40	250
9.ВНЗ і технікум	1 учень	0,10	0,46	24	0,11	220
10. Театр і кінотеатр	1 місце	0,06	0,28	20	0,10	200
11. Ресторан	1 блюдо	0,09	0,27	-	-	330
12. Кафе, їдальня	1 блюдо	3,05	0,17	-	-	300
13. Промтоварний магазин	1 м2 торгової площі	3,16	0,8	50	3,25	200
14. Продовольчий магазин	1 м2 торгової площі	3,32	1,42	100	3,44	230
15. Ринок	1 м2 торгової площі	3,09	3,23	33	3,08	400
16. Пляж	1 м2 площі	3,02	3,11	-	-	180
17. Вокзал	1 м2 площі	3,36	1,37	130	3,05	260

Уточнення норм накопичення ТПВ в тому чи іншому місті здійснюється на спеціально вибраних контрольних дільницях. В містах з чисельністю населення до 300тис.людей контрольна дільниця охоплює 2% жителів,в містах з населенням до 500 тис.-1%,в містах з населенням більше 500 тис.-0,5%. Серед об’єктів суспільного призначення вибирають не менше двох найбільш характерних. Норми накопичення визначаються за сезонами року. Заміри проводяться протягом 7 днів і оформляються спеціальними актами, які затверджуються міською радою як еталон норм накопичення ТПВ, що діють 5 років.

3. Розрізняють два види збору твердих побутових відходів: валовий збір та селективний або роздільний.

Валовий збір. Збирання побутових відходів без розділення їх на окремі складові називають валовим збором.

Планова організація збору та видалення ТПВ передбачає вивезення відходів від будинків з певною періодичністю. Цю періодичність встановлюють санітарні служби населеного пункту відповідно до діючих нормативів.

Тип і ємність контейнерів для сміття залежить від кількості відходів, типу забудови району, способів завантаження і розвантаження відходів. У місцях, де прогнозується утворення великої кількості відходів, встановлюють великі контейнери. В малоповерховій забудові всі ТПВ збирають в сміттєзбірники, які вручну чи механізовано завантажують в кузов сміттєвоза. В під’їздах багатоповерхових будинків, як правило, встановлюють стандартні контейнери на коліщатах ємністю 0,75 м³. У малоповерхових будинках і в приватному секторі використовують контейнери ємністю 0.7 м³, 0,75м³; 1,2 м³ і 2,2 м³.

Бачки-контейнери встановлюють біля проїжджій частині доріг і збирають сміттєвозами. Такі бачки виготовляють зі сталі, алюмінію або пластмаси. Пластмасові бачки більш зручні в експлуатації, дешеві, але термін використання їх набагато менший, ніж сталевих. Алюмінієві бачки останнім часом не випускають у зв’язку з дефіцитом металу.

У країнах Західної Європи використовують збірники сміття одноразового використання – паперові або пластикові, що виключає операцію з перевантаження сміття і зводить до мінімуму контакт обслуговуючого персоналу з сміттям.

У багатоповерхових будинках, як правило, встановлюють сміттєпроводи різної конструкції. Це вертикальна труба діаметром 400-600 мм, виготовлена зі сталі або залізобетону, з відводами для приймальних устроїв, камери для збору відходів та вентиляційного каналу. Вхід в камеру повинний розміщуватись окремо від входу в будинок.

Роздільний (селективний ) збір побутових відходів.

Роздільний або селективний збір окремих складових ТПВ забезпечує отримання відносно чистих вторинних ресурсів для подальшої переробки і зменшує кількість відходів, що вивозять на полігони. Ця система вимагає від населення свідомого підходу до процесу накопичення відходів, збільшення числа обслуговуючого персоналу, тари, спецтранспорту для вивезення кожного виду відходів Ці додаткові витрати повністю покриваються за рахунок утилізації вторинних ресурсів. На Україні селективний збір ТПВ практичного розвитку не отримав.

В основу роздільного збору ТПВ покладений принцип збору відходів в різні ємності для різних видів відходів. Для цього біля житлових будинків встановлюють ряд контейнерів різного кольору окремо для харчових відходів, скла, пластикових пляшок і пакетів, паперу, металевих банок і кришок.

Практика селективного збору ТПВ розвивається в ряді європейських країн.

Для збору та транспортування ТПВ використовуються сміттєвози ємністю від 6 до 60м.² Для ущільнення відходів при транспортуванні використовують ущільнюючі пристрої зворотно-поступальної дії з системою плит, у вигляді шнека. За рахунок ущільнення відходів їх об’єм зменшується у 1,5-2 рази.

У важкодоступних місцях використовують невеликі сміттєвози ємкістю від 1 до 6м².

Вони обладнуються :

• на шасі з самоскидними кузовами відкритого чи закритого типу;

• з комірками для малих сміттєзбірників (контейнерні сміттєвози);

• у вигляді контейнерів на колесах,що переміщають ся тягачами.

З малих сміттєвозів відходи перевантажуються у великовантажний транспорт для вивезення до місця знешкодження.

Вивантаження ТПВ з малих сміттєвозів ,їх ущільнення і наступне завантаження у великовантажні транспортні засоби здійснюється на сміттєперевантажувальних станціях (СПС). Конструкція СПС залежить від продуктивності і типу транспортних засобів, що використовуються. Стаціонарні СПС продуктивністю більше 100 тис.м³/рік включають естакаду,на яку в’їжджає сміттєвоз і потужні ущільнюючі засоби. Сміттєвози розвантажуються в бункер-накопичувач, з якого відходи поступають в ущільнюючі пристрої. Ущільнююча плита за рахунок зворотно-поступальних рухів запресовує відходи у великовантажні транспортні засоби для подальшого транспортування.

З ростом міст місця знешкодження ТПВ все більше віддаляються. Збільшується вартість транспортування відходів.