Основные методы переработки твердых отходов. Современные методы утилизации отходов. Утилизация бытовых отходов в России

Алексей 16.11.2014 Септики

Увеличение численности населения и быстрые темпы развития научно-технического прогресса способствуют росту потребительского пользования и, как следствие, постоянно возрастающему объему, появляющегося в результате жизнедеятельности людей, мусора. Утилизация бытовых отходов сегодня является одной из глобальных мировых проблем.

С ней сталкиваются абсолютно все страны, особенно она актуальна для крупных городов. Как решается этот вопрос в нашей стране и что делается в этом направлении написано много статей и научных работ. Мы не будем вдаваться во все нюансы этой проблемы, а рассмотрим только то, с чем сталкиваемся в повседневной жизни. Ведь контейнер для твердых отходов стоит в каждом дворе, а куда вылить помои нам приходится решать каждый день.

Какие бывают бытовые отходы

Любой вид хозяйственной деятельности приводит к образованию каких-либо отходов. Но если с утилизацией промышленного мусора вопрос более-менее решен, то с бытовым, который попадает в контейнер для мусора, пока еще дело только на стадии решения. Обычный вывоз всего ненужного на свалку уже мало помогает. К тому же состояние этих полигонов таково, что их дальнейшее расширение может привести к экологической катастрофе.

Все бытовые отходы делятся на две большие группы:

Твердые;
Жидкие.

Каждый вид требует своего способа сбора, уничтожения или переработки.

Утилизация твердых отходов

Большую их часть составляют те предметы быта, которые пришли в негодность – это и старая обувь, рваная одежда, использованные упаковки, сломанные детские игрушки и много другое. Достаточно посмотреть в контейнер для твердых бытовых отходов, установленных повсеместно, чтобы убедиться в их огромном разнообразии.

К твердому мусору, который может попасть под пресс для бытовых отходов, относятся различные материалы:

Бумага;
Древесина;
Синтетика;
Кожа;
Резина;
Цветные и черные металлы.

В связи с большим разнообразием сырья разного вида утилизация твердых отходов требует их раздельного сбора и разных методов переработки. Естественное разложение отходов под воздействием микроорганизмов возможно только в случае их органического происхождения. Полимеры и пластмассы в природе практически не разрушаются и могут пролежать на той же свалке не одно десятилетие.

Осуществлять захоронение и переработку твердых отходов довольно сложно. Их разнообразный состав совершенно исключает возможность прямой утилизации, обязательно должна проводиться предварительная сепарация.

В наши дни утилизация твердых бытовых отходов происходит несколькими способами:

Захоронение (на специальных полигонах)
Сепарация (предусматривает предварительный раздельный сбор мусора)
Сжигание (считается малоэффективным способом)
Пиролиз (разложение отходов под воздействием высоких температур)

Каждый из данных методов имеет как плюсы, так и определенные недостатки.

Технология вывоза и переработки

Ведь захоронение фекально-хозяйственных стоков должно осуществляться с соблюдением определенных санитарных норм.

На сегодняшний день имеется три способа, по которым проводится утилизация различных жидких бытовых отходов:

В накопительных резервуарах;
В локальных аэрационных очистительных системах;
Биологическая очистка.

В первом случае утилизация жидких бытовых отходов происходит довольно просто. После заполнения накопительной емкости ее содержимое откачивается специальным ассенизаторским транспортом и вывозится на переработку или захоронение. Хотя этот способ широко применяется, но он довольно затратный. Утилизация разного вида жидких бытовых отходов в этом случае предполагает наличие специальных емкостей и применение дорогостоящей техники. Услуги по очистке и и выгребных ям должны быть регулярными и за них надо постоянно платить.

Утилизация с помощью ЛОС

Очистка стоков в современных локальных очистных системах очень эффективна. Она может достигать 98 процентов. Это означает, что прошедшая такую переработку вода не представляет уже никакой экологической угрозы и может свободно сбрасываться в водоемы или поступать в грунт.

Осуществляется такая утилизация жидких отходов с применением пассивной аэрации. Локальная очистительная система представляет собой септик и обустроенные фильтрационные поля. Устройство обычно состоит из нескольких камер, в которых происходит пассивная аэрация и отложение осадочных материалов.

Главным преимуществом таких септиков является их энергонезависимость, так как утилизация поступающих в них жидких отходов происходит естественным путем. С учетом того, что за городом постоянно наблюдается проблема подачи электроэнергии, это большой плюс.

Но такая утилизация различных жидких веществ имеет и ряд недостатков. Создание очистительных сооружений данного вида требует больших капиталовложений и при этом необходимо строго соблюдать многочисленные санитарные нормы и правила безопасности.

Биологическая очистка с активной аэрацией

Утилизация в ЛОС жидких отходов таким способом наиболее эффективна и практически лишена недостатков. Единственным минусом можно считать энергозависимость очистительного сооружения. Дело в том, что в процессе разложения отходов используется нагнетаемый компрессором воздух. Эффективность работы системы зависит от активности микроорганизмов, а для их деятельности по разложению органики требуется много кислорода.

Утилизация жидких отходов с помощью активной аэрации находит все большее применение, так как затраты на ее проведение минимальны. При этом уровень очистки достигает 98 процентов.

Финансовая сторона вопроса

Для всех домовладельцев важное значение имеет то, во сколько обойдется утилизация скопившихся в септике жидких отходов. Сравнивая между собой упомянутые выше способы их очистки, можно прийти к следующему выводу. Наиболее дорогостоящей является утилизация жидких отходов с помощью накопительных емкостей и последующим применением ассенизаторских машин. Две другие системы по своей стоимости практически не имеют отличий.

Четверг, 16 Апрель 2015 4:55

romario

Утилизация отходов – вот, пожалуй, главная проблема современного человечества. Ежедневно мы производим такое количество мусора, что хватило бы на целый город прошлых времен.

Экологическая ситуация настолько остра, что ученые буквально кричат о необходимости взять под контроль данную сферу жизнедеятельности человека.

К сожалению, нынешние методы утилизации отходов зачастую не эффективны и не дают в результате ожидаемого эффекта – чистоты окружающей среды.

Тем не менее, по мнению специалистов, улучшения в этой области наблюдаются. При этом, сегодня, обычные люди начинают осмысливать необходимость сортировки и переработки отходов, чтобы в будущем их потомки не утонули в мусоре.

Жители цивилизованных европейских стран приучены с детства сортировать и выбрасывать мусор исключительно в отведенных для этого местах.

Значительный плюс такого поведения – это регулярная переработка и вторичное использование мусора, уже бывшего в употреблении однажды.

К сожалению, в нашей стране подобные блага цивилизации только зарождаются. Сортировка мусора и его дальнейшая переработка – это, скорее, исключение из правил, нежели норма.

Если вы живете в загородном поселке и мусор у вас принято сортировать по типу и выбрасывать в отдельные баки, вы счастливый человек.

Вы также можете организовать переработку имеющегося мусора собственноручно, введя в употребление несколько мусорных баков для отходов разного характера.

Организуя вывоз пищевых отходов и другого мусора, вы помогаете предотвратить экологическую катастрофу, которая надвигается уже давно.

Попробуйте начать с малого. В среднем, один дом в коттеджном поселке среднего бюджета производит мешок мусора большого объема в день.

Весь мусор попадает на свалку, где, в лучшем случае, его перерабатывают, а в худшем – оставляют для дальнейшего самостоятельного разложения.

Способы утилизации отходов сегодня

Существует несколько способов утилизации мусора, которые с успехом применяются и у нас в России.

Захоронение мусора.
Сжигание мусора.
Компостирование.
Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз.

Вокруг каждого из перечисленных способов ведутся споры о его эффективности, действенности и скорости работы.

Самый старый метод избавления от бытового и пищевого мусора – это его захоронение. Он же является самым опасным и малоэффективным.

Даже пищевые отходы, захороненные в карьере или яме, способны накапливать огромное количество продуктов разложения и гниения, которые могут стать причиной отравления подземных вод или воздуха.

Что говорить о твердых отходах, утилизация которых иными способами приводит к выделению в атмосферу ядовитых газов. Для утилизации опасного мусора оборудуются особые полигоны.

Они, как полагают люди, способны защитить от выделения в почву, воду и воздух ядовитых веществ, способных отравить в радиусе нескольких километров все живое.

Однако время доказывает неэффективность такого способа утилизации и даже его опасность.

Еще один способ утилизации, который не получил широкого применения в нашей стране – это компостирование. Оно встречается в частных хозяйствах при утилизации пищевых отходов, но куда реже применяется в массовой переработке мусора.

Тем не менее, компостирование – это эффективный способ переработки, дающий в результате компост, который можно использовать в сельском хозяйстве.

Компост может быть создан как из чисто пищевых отходов, так и из потока неразделенного мусора. Если заняться такой переработкой централизованно, можно получить неплохие результаты.

Если говорить об эффективном снижении объемов отходов, то здесь наиболее эффективно показывает себя термическая обработка. Она позволяет обезвредить большую часть отходов, при этом сокращая их объемы в разы.

Современная утилизация путем сжигания также предусматривает использование энергии горения. Такая тенденция распространяется все шире, давая в перспективе новые возможности.

Сжигание мусора с целью получения тепловой и электрической энергии – метод, который способен сделать из свалок источник энергии для функционирования систем центрального отопления и разного рода производств.

На ступень выше данного способа стоит плазменная переработка мусора – явление в нашей стране столь редкое, что в него с трудом верится.

Плазменная переработка представляет собой утилизацию мусора, которая в результате дает газ из органических соединений и шлак из твердого мусора.

Энергию при переработке таким способом можно использовать в мирных целях, что и происходит в более развитых в этом плане странах.

Если для вас утилизация производимого вами индивидуально мусора важна, попробуйте найти в вашей местности организацию, которая занимается сортировкой и переработкой мусора.

В этом случае, самое большее, что от вас потребуется, это самостоятельная сортировка отходов по отдельным контейнерам и заказ вывоза отходов регулярно.

Где бы не находился человек и чем бы он не занимался, он всегда оставляет после себя мусор. Всем знаком бытовой мусор, потому что каждый из нас для своей обычной жизнедеятельности использует массу различных веществ, после которых остаются отходы. Прежде чем перечислить и охарактеризовать способы утилизации твердых бытовых отходов ответим на вопрос: «Какими вообще могут быть твердые бытовые отходы?»

Виды твердых и бытовых отходов

Органические: пищевые, деревянные, кожаные и костные;
Не органические: бумажные, пластмассовые, металлические, текстильные, стеклянные и резиновые.

Давайте задумаемся, какой вред может принести каждый из этих видов отходов в отдельности:

Макулатура . Кто сегодня не пользуется бумагой? Бумага сама по себе безобидна, но никто не выкидывает обычную чистую бумагу. В основном она или покрыта красками или пропитана воском, а вот это уже значительно затягивает процесс разложения бумаги до 2-3 лет. При разложении могут выделяться ядовитые газы.

Текстильный мусор . Вред синтетического материала очевиден, поэтому поговорим о натуральных . Процесс разложения может затягиваться до 2-3 лет. Но зато от него нет вреда ни природе, ни человеку.

Металлический и стеклянный мусор . Железные консервные банки и различные стеклянные осколки разлагаются от нескольких десятков до нескольких сотен лет. При разложении металла оксиды и диоксиды железа поступают в почву и воду, загрязняя их. При разложении стекла образуется стеклянная крошка, похожая на песок. Помимо этого банки и осколки опасны своими острыми краями, как для голых стоп человека, так и для животного. Также они могут служить резервуаром для воды, где в итоге будут размножаться комары.

Пластмасса . Разлагается несколько десятков лет и дольше. При разложении выделяют ядовитые вещества, которые нарушает нормальные процессы в почве и воде, что непременно сказывается не только на человеке, но и природе в целом. А проглатывание кусочков пластмассы животными это может привести их к смерти.

Читая эти перечисления, вы наверняка задумались о том, сколько всего разнообразного содержит ваше мусорное ведро. Но это еще не самое страшное! Количество выделяемого нами мусора каждый год увеличивается на 3% от предыдущего годового объема. Некоторые ученые заявляют, что в среднем 1 человек за год выбрасывает примерно 250кг мусора! Теперь возникает вопрос – «Как происходит ?»

Способы утилизации твердых бытовых отходов

На самом деле существует несколько способов утилизации. У каждого из них существуют преимущества и недостатки, поэтому каждый из этих способов имеет право на существование.

Этот метод считается одним из самых продуктивных и безопасных и основан на том, что мусору буквально дается «вторая жизнь». Для начала из гетерогенной мусорной смеси необходимо произвести сортировку отходов, согласно их принадлежности. Такая сортировка позволяет выбрать из мусора такие ценные вещества как цветной и черный металл, стекло и пластмасса, т.е. то, что максимально долго подвергается разложению и при этом выделяет массу ядовитых веществ.

В некоторых странах Европы пропагандируется раздельный сбор отходов, что значительно облегчает их утилизацию. После сортировки оставшийся:

органический мусор поступает в переработку и превращается в тепловую энергию и органическое удобрение;
неорганический мусор идет на синтез строительных материалов;
отделенный металл прессуется, пакетируется и отправляется на литейное производство;
стеклянные отходы идут на производство технического стекла, которое широко применяется в строительстве;
пластмасса также перерабатывается и превращается в пластмассу вновь.

Но этот процесс получается не выгодным, так как много средств затрачивается при его очистке, и в последствии вторичный материал получается дороже исходного, что делает его неконкурентоспособным.

Таким образом, может быть использовано около 70% твердых отходов и даже больше. Кроме этого производство вторичного сырья может принести неплохую прибыль, что вновь говорит о преимуществе в сторону переработки отходов во вторичное сырье.

2. Мусоросжигание

Утилизация твердых отходов с помощью термической обработки является распространенным и одним из дешевых методов борьбы с мусором. Существует несколько видов мусоросжигания:

Слоевое;
Камерное;
В кипящем слое.

Самое опасное мусоросжигание – это термическая обработка при низких температурах. Сжигание должно происходить при температуре более +850 ° С, т.к. именно при этих показателях происходит «дожигание» остатков отходов и частичная нейтрализация ядовитых веществ в выделяемом дыме.

На начальном этапе вновь требуется предварительная сортировка отходов. Это происходит из-за того, что некоторые материалы при горении выделяют множество ядовитых веществ в атмосферу, отравляя не только природу, но и наше здоровье. Поэтому отходы предварительно перебирают, устраняют металлический мусор, отправляя его на переплавку, различные батарейки, пластик, аккумуляторы и прочее, резко снижая образование диоксинов и фуранов в процессе горения отходов.

Мусоросжигание снижает общее количество объема мусора в 10 раз, снижая тем самым загрязнение отходами воды и почвы. Также процесс сжигания дает возможность одномоментной утилизации большого объема отходов, а это очень удобно на больших предприятиях и городах, т.к. позволяет прибегать к нему по мере поступления отходов.

Недостаток мусоросжигания заключается в том, что при горении образуется дым насыщенный ядовитыми веществами, который окутывает поверхность земли плотной завесой, провоцирует утончение озонового слоя и появление озоновых дыр и, как следствие, различных заболеваний у людей. Помимо газа при горении образуется еще два компонента – зола и шлак, которые составляют около 30% от исходного вещества. Утилизация этих веществ очень проблематична, т.к. они также обладают высокой токсичностью.

3. Захоронение

Утилизация твердых бытовых отходов при помощи захоронения является самым древним и самым дешевым методом. Суть метода заключается в обычном закапывании гетерогенного мусора в верхнем слое земли. Для таких захоронений подбираются специальные участки земли – полигоны, которые должны соответствовать не которым требованиям:

Расположение от сельскохозяйственной и жилой местности от 200м и больше, от лесных участков – от 500м;
Участок должен располагаться в открытой и хорошо проветриваемой местности, которая свободна от строительств и на которой есть возможность проведение каких-либо инженерных работ;
Возможность создания вокруг потенциального участка – полигона санитарно-защитной зоны занимающий около 300м;
Потенциальный участок захоронения должен иметь не далеко от себя одну качественную транспортную магистраль, которая связана с другими дорогами для беспрепятственного и быстрого выезда и въезда.

Преимущества этого способа утилизации заключается в относительной дешевизне, также захоронение не требует захвата больших участков земель и крупных и постоянных финансовых затрат.

Недостатками же является то, что отходы, которые были захоронены в почве разлагаясь, отравляют ее, тем самым на таком участке земли невозможно проводить ни земледельческие, ни скотоводческие работы и нельзя осуществлять новые строительства. Кроме этого при разложении отходы выделяют на поверхность земли массу ядовитых веществ, что вновь пагубно влияет на здоровье человека и животных. Также хочется отметить тот интересный факт, что борьба с последствиями продуктов разложения, расходы на оздоровление этого участка земли требует намного больше финансовых затрат, чем расходы, которые потребуются на строительство организации, которые в последствии смогут осуществить переработку твердых бытовых отходов во вторичное сырье и топливо.

4. Брикетирование

Утилизация твердых отходов методом брикетирования является относительно новым подходом в решении задачи утилизации мусора. Заключается он в упаковке гомогенного мусора в отдельные брикеты, что позволяет уменьшать объем отходов примерно вдвое, а предварительная сортировка позволяет отложить компоненты, которые пойдут на вторичную переработку. После упаковки отходов производят прессование материалов, что впоследствии уменьшает их общий объем еще больше и облегчает транспортировку.

Брикеты с мусором вывозятся на ликвидацию путем термической обработки или их попросту складируют в специально отведенных для этого полигонах. В принципе работа проста и по своему характеру отдаленно напоминает предыдущий метод утилизации – захоронение. Но вся сложность брикетирования заключается в неоднородности выделяемых отходов. Помимо этого во время пребывания отходов в контейнерах происходит еще большее их загрязнение, изменение под воздействием агрессивной среды, адгезия некоторых компонентов отходов и высокая абразивность за счет таких компонентов как камень, песок, стекло, что препятствует процессу прессования.

5. Компостирование

Как уже понятно из всего выше сказанного способы утилизации твердых отходов имеют массу преимуществ и недостатков. Компостирование по праву является идеальным методом утилизации твердых отходов. Точнее сказать снижение объема твердых отходов, так как такие вещества как металл, стекло, пластик и обработанная бумага процессу компостирования не подвергаются. Таким образом, компостирование – это повторное использование органических отходов после предварительной обработки их микроорганизмами до органических удобрений. Конечный продукт используется для улучшения качества и плодородности земли, и широко применяют для огородничества и садоводства.

Компост вы можете сделать сами, своими руками в домашних условиях. Для этого вам нужно: органические отходы, земля с вашего огорода, вода и воздух. А если вы еще добавите немного тепла, то процесс пойдет немного быстрее. Микроорганизмы, которые обитают в земле, превращают отходы в гумус и биоактивные вещества. Если вы будете регулярно переворачивать и поливать компостную кучу, то продукт разложения вашего мусора будет окончательно закончен через 2–3 недели. А для того чтобы компост получился максимально эффективным и сбалансированным надо:

Проследите, чтобы высота и ширина кучи составляла 1,5м. Это создаст определенный благоприятный баланс температуры и влаги;
Регулярный доступ влаги и воздуха. Это способствует развитию и активному размножению бактерий;
Оптимальное содержание углерода и азота – 30:1. Углеродом богаты одеревеневшие материалы, а азотом – свежий помет или навоз, скошенная трава и костная мука;
Для полного разложения всего мусора необходимо его измельчить. Это поможет при обработке микроорганизмами сделать компост максимально однородным;
Не забудьте добавить немного земли, которая богата микроорганизмами. Ее можете взять со своего сада.

Способы утилизации бытовых отходов отличаются разнообразием методов. Но если посмотреть на все эти методы в отдельности, то в совокупности они способны утилизировать отходы с минимальным вредом для окружающей среды и для нашего здоровья. Только для этого необходимо производить самостоятельную сортировку мусора, чтобы не было проблем загрязнения материала и не возникали проблемы с последующей их переработкой.

Ведь не так сложно бумагу складывать в стопку, битое стекло в ведро, а пищевые отходы завязывать в пакеты? Подумайте над этим! Давайте позаботимся о том, чтобы нашим детям досталась планета без болезней и отравленной атмосферы!

Основной целью компостирования является обеззараживание ТБО и переработка в удобрение – компост – за счёт биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами. Применение компоста в качестве удобрения в сельском хозяйстве позволяет повысить урожайность выращиваемых культур, улучшить структуру почвы и увеличить содержание гумуса в ней. Весьма существенным является и то, что при компостировании в атмосферу выделяется меньшее количество «парниковых» газов (прежде всего диоксида углерода), чем при сжигании или вывозе на свалки. Основной недостаток компоста – высокое содержание тяжёлых цветных металлов в нём.

Оптимальными условиями компостирования являются: рН от 6 до 8, влажность 40 – 60 %, время компостирования осуществляется в специальных закрытых бассейнах или тоннелях в течение месяца.

Технологической схемой предусматривается разгрузка мусоровозов в приёмные бункеры, из которых пластинчатыми питателями или грейферными кранами отходы подаются на ленточные конвейеры, а затем – во вращающиеся биотермические барабаны.

В биобарабанах при постоянной подаче воздуха происходит стимуляция жизнедеятельности микроорганизмов, результатом которой являлся активный биотермический процесс. В ходе этого процесса температура отходов повышалась до 60 °С, что способствовало гибели болезнетворных бактерий.

Компост представляет собой рыхлый продукт без запаха. В расчёте на сухое вещество компост содержит 0,5 – 1 % азота, 0,3 % калия и фосфора и 75 % органического гумусного вещества.

Просеянный компост проходит магнитную сепарацию и направляется в дробилки для измельчения минеральных составляющих, а затем транспортируется на склад готовой продукции. Выделенный металл прессуется. Отсеянная некомпостируемая часть ТБО – кожа, резина, дерево, пластмасса, текстиль и другие – направляются на установку пиролиза.

Технологической схемой этой установки предусматривалась подача некомпостируемых отходов в бункер-накопитель, из которого они направлялись в загрузочную воронку сушильного барабана. После сушки отходы поступали в печь пиролиза, в которой без доступа воздуха происходило их термическое разложение. В результате получали парогазовую смесь и твёрдый углеродистый остаток – пирокарбон. Парогазовую смесь направляли в тепломеханическую часть установки на охлаждение и разделение, а пирокарбон – на охлаждение и дальнейшую переработку. Окончательными продуктами пиролиза являлись пирокарбон, смола и газ. Пирокарбон используется в металлургической и некоторых других отраслях промышленности, газ и смола – в качестве топлива.

Сжигание с использованием тепла и без использования тепла

Метод сжигания (или в общем виде термические методы обезвреживания ТБО) имеет как несомненные достоинства (можно использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий, надёжное обезвреживание отходов), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения (Zn, Cd, Pb, Hg и т. д. в основном в виде аэрозолей) и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины, дифенилы, присутствие которых в отходящих газах значительно осложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений.

Разновидностью процесса сжигания является пиролиз – термическое разложение ТБО без доступа воздуха. Применение пиролиза позволяет уменьшить воздействие ТБО на окружающую среду и получать такие полезные продукты, как горючий газ, масло, смолы и твёрдый остаток (пирокарбон).

Широко рекламируется процесс высокотемпературной переработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве (рис.1). Основным агрегатом технологической схемы является барботажная печь, конструкция которой разработана в содружестве со специалистами института Стальпроекта (Москва).

Рис. 1. Печь для термической обработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве:
1 – слой шлака, через который барботирует воздух; 2 – слой спокойного шлака; 3 – слой металла; 4 – огнеупорная подина; 5 – сифон для выпуска шлака; 6 – сифон для выпуска металла; 7 – переток; 8 – водоохлаждаемые стенки; 9 – водоохлаждаемый свод; 10 – фурмы для подачи воздуха; 11 – фурмы для подачи топлива; 12 – загрузочное устройство; 13 – крышка; 14 – загрузочная воронка; 15 – патрубок для отвода газа.

Печь проста и имеет небольшие габариты, высокую производительность и высокую эксплуатационную надёжность.

Процесс осуществляется следующим образом. Бытовые отходы подают в загрузочное устройство периодически. Толкатель сбрасывает их в шлаковую ванну, продуваемую воздухом, обогащенным кислородом. В ванне отходы быстро погружаются в интенсивно перешиваемый вспененный расплав. Температура шлака составляет 1400 – 1500 °С. За счёт интенсивной теплопередачи отходы подвергаются скоростному пиролизу и газифицируются. Минеральная их часть растворяется в шлаке, а металлические предметы расплавляются, и жидкий металл опускается на подину. При низкой калорийности отходов для стабилизации теплового режима в качестве дополнительного топлива в печь подают в небольших количествах энергетический уголь. Вместо угля может быть использован природный газ. Для получения шлака заданного состава загружают флюс.

Шлак выпускается из печи через сифон непрерывно или периодически и подаётся на переработку. Химический состав шлака можно регулировать в широких пределах, получая композиции, подходящие для производства различных строительных материалов – каменного литья, щебня, наполнителей для бетонов, минерального волокна, цемента. Металл через переток поступает в сифон и непрерывно или порциями сливается в ковш и далее передаётся на переработку или непосредственно у печи разливается в чушки, либо гранулируется.

Горючие газы – продукты пиролиза и газификации отходов и угля, выделяющиеся из ванны, – дожигают над ванной путём подачи воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода.

Печные высокотемпературные (1400 – 1600 °С) газы отсасываются дымососом в паровой котёл для охлаждения и полезного использования их энергии. В котле осуществляется полное дожигание газов. Затем охлаждённые газы направляются в систему очистки. Перед сбросом их в атмосферу производится их очистка от пыли и вредных примесей.

Высокие температуры процесса, рациональная схема сжигания, заключающиеся в сочетании окислительно-восстановительного потенциала газовой фазы и температурного режима, обуславливают низкое содержание оксидов азота (NOx) и других примесей в дымовых газах.

Дымовые газы благодаря высокотемпературному сжиганию содержат значительно меньше органических соединений, в частности диоксинов.

Перевод в условиях процесса щелочных и щелочноземельных металлов в парогазовую фазу способствует связыванию хлора, фтора и оксидов серы в безопасные соединения, улавливаемые при газоочистке в виде твёрдых частиц пыли.
Замена воздуха кислородом позволяет в 2 – 4 раза снизить объём дымовых газов, облегчить их очистку и уменьшить сброс токсичных веществ в атмосферу.

Вместо большого количества зольного остатка (до 25 % при обычном сжигании), содержащего тяжёлые цветные металлы и диоксины, образуется инертный шлак, являющийся сырьём для производства строительных материалов.

Пыль, выносимая из печи с дымовыми газами, селективно улавливается на разных ступенях очистки. Количество пыли в 2 – 4 раза меньше, чем при использовании традиционных печей. Крупная пыль (до 60 %) возвращается в печь, мелкая, представляющая собой концентрат тяжёлых цветных металлов (Zn, Pb Cd, Sn и др.), пригодна для дальнейшего использования.

Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов

Институтом «Гинцветмет» совместно с другими российскими организациями разработана технология термической переработки ТБО в барботируемом расплаве шлака. Основным её достоинством является решение актуальной общемировой диоксиновой проблемы: уже на выходе из барботажного агрегата практически отсутствуют высокотоксичные соединения (диоксины, фураны, полиароматические углеводороды). Вместе с тем сейчас имеется ряд отечественных и зарубежных методов термической переработки ТБО, находящихся на разных стадиях освоения. В таблице приведены основные показатели термических методов переработки ТБО, наиболее известных экологам и специалистам по утилизации таких отходов. Эти методы или уже получили промышленное распространение или прошли крупномасштабную апробацию. Суть используемых процессов:

процесс КР – сжигание ТБО в печи с колосниковыми решетками (КР) или котлоагрегате на колосниковых решётках разных конструкций;
процесс КС – сжигание отходов в кипящем слое (КС) инертного материала (обычно песок определённой крупности);
процесс «Пироксэл» – электрометаллургический, включающий сушку, пиролиз (сжигание) отходов, обработку минерального остатка сжигания в шлаковом расплаве, а также пылегазоочистку дымовых газов;
процесс в агрегате типа печи Ванюкова (ПВ) – плавка в барботируемом расплаве;
процесс, разработанный в Институте химической физики РАН – сжигание – газификация отходов в плотном слое кускового материала без его принудительного перемешивания и перемещения;
процесс «Thermoselect» – комбинированный, включающий стадии уплотнения отходов, пиролиз и высокотемпературную газификацию (с получением синтез-газа, инертных и некоторых минеральных продуктов и металлов);
процесс «Siemens» – пиролиз – сжигание пирогаза и отсепарированного углеродистого остатка с использованием необогащённого кислородом дутья.

Сжигание ТБО в печах-котлоагрегатах (процесс КР) ввиду сравнительно низких температур (600 – 900 °С) практически не решает диоксиновой проблемы.

Кроме того, при этом образуются вторичные (твёрдые несгоревшие) шлаки и пыли, которые требуют отдельной переработки или направляются на захоронение с последующими негативными последствиями для окружающей среды. Эти недостатки в определённой мере присущи и процессу КС. Здесь добавляется необходимость подготовки сырья к переработке с целью соблюдения гранулометрического состава.

К недостаткам процесса, разработанного Институтом химической физики РАН, относятся:

необходимость сортировки и дробления отходов до определённых размеров; добавка и последующая сепарация теплоносителя заданного гранулометрического состава;
потребность в разработке дорогостоящей системы очистки дымовых газов – синтез-газа, представляющего собой смесь моноокиси углерода и водорода.

Процесс плавки ТБО в барботируемом расплаве (в печи ПВ) следует отметить (помимо диоксиновой безопасности) ещё два преимущества: сравнительно высокую удельную производительность и низкий пылевынос. Эти показатели обусловлены барботажным эффектом (интенсивной продувкой газами ванны расплава и брызго-насыщенностью рабочего пространства печи над ванной). Немаловажный положительный фактор – наличие промышленного опыта их эксплуатации на предприятиях цветной металлургии в России и Казахстане. В целом можно констатировать, что последняя отечественная разработка превосходит по основным показателям другие отечественные и зарубежные технологии переработки ТБО и является определённым научно-техническим прорывом в решении мировой экологической проблемы.

В настоящее время одним из авторов под руководством руководителя дипломного проекта разрабатывается проект полигона ТБО для ст. Архонской РСО-Алания, где остро стоит вопрос о неудовлетворительном обращении с твердыми бытовыми отходами. При разработке указанного проекта будут учтены изложенные пути решения обращения с ТБО и в первую очередь предварительная сортировка этих отходов и извлечение полимерных и иных отходов для дальнейшей переработки.

Канд. техн. наук, доц. Цгоев Т.Ф.,
студ. Шеверева М.
Кафедра экологии.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
"Труды молодых ученых" № 2, 2011

ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев В.А. Промышленная экология: учебное пособие. М., ДеЛи, 1999. 140 с.
2. Азаров В. Н., Грачев В. А., Денисов В. В., Павлихин Г. П. Промышленная экология: учебник для высших учебных заведений Министерства образования и науки Российской Федерации под общ. ред. В. В. Гутенева. М., Волгоград: ПринТерра, 2009. 840 с.
3. Калыгин В. Г. Промышленная экология: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений, стер. М.: Изд. центр «Академия», 2007. 432 с.
4. Калыгин В. Г., Бондарь В. А., Дедеян Р. Я. Безопасность жизнедеятельности. Промышленная и эко-логическая безопасность, безопасность в техногенных чрезвычайных ситуациях. Курс лекций / Под ред. В. Г. Калыгина. М., Колосс, 2006. 520 с.
5. Гречко А.В. Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов. // Пром. Энергетика. 2006. №9.
6. Бабушкин Д.А., Кузнецова А.В. Методы утилизации нефтесодержащих отходов // ЭИ Ресурсосберегающие технологии. 2006. №6.

Проблема переработки бытовых отходов — это проблема возврата ресурсов в оборот экономики и природы. Слишком много ценных ресурсов остается в мусоре, который выбрасывается на свалки в надежде на то, что природа справится с ними. По тем же данным госкорпорации «Ростехнологии» около 40% мусора - это ценное сырье, которое можно переработать и продать. Но сейчас в переработку мусора в России поступает лишь 7-8%, а остальное вывозится на свалки. В Европе перерабатывается до 40% мусора . Швеция же перерабатывает 96% процентов отходов , обеспечивая до пятой части потребности тепла для обогрева жилищ и четверти для их освещения.

Переработка отходов в России должна стать бизнесом, а не кормушкой

Министерство природных ресурсов РФ подсчитало, что семья из четырех человек выбрасывает около 1600 кг бытовых отходов в год, в котором содержится 150 кг пластмасс, 100 кг макулатуры, 1000 стеклянных бутылок, по 3,5 кг одежды и обуви, 3 кг алюминиевой фольги и 1,5 кг крышек. Это может быть, но не становится сырьем для различных производств. Проблема переработки бытовых отходов России в том, что она должна стать бизнесом, а не модой, как сбор раздельного мусора, и не полем для «распила» бюджетных денег, как это происходит сейчас.

К сожалению структура городского управления и большие деньги, выделяемые сейчас на утилизацию бытовых отходов, делают не выгодным бизнес по их переработке. Фактически попасть в этот «бизнес» сейчас можно только имея связи на уровне городской администрации. Тарифы на утилизацию бытовых отходов таковы, что позволяют делать большие деньги не заморачиваясь над эффективностью и в лучшем случае снимая сливки.

Видео иконографика канала Москва 24 «Куда вывозят мусор из столицы»

По информации московского департамента природопользования и охраны окружающей среды, в 2011 году в Москва создала 2,9 млн. т. твердых бытовых отходов (ТБО). В переработку отправилось лишь 27,6 тыс. т. (менее 1%) бытовых отходов. В основном это макулатура (24 тыс. т), пластиковые бутылки (1,53 тыс. т), стекло (1,05 тыс. т). Надо заметить, что часть бытовых отходов никак не фиксируется, поскольку не успевает попасть в переработку. Черный и цветной металлы утаскиваются «черными копателями», древесина на дрова.

Несмотря на то, что в крупных городах уже кончается место под полигоны, все еще дешевле складировать бытовые отходы на полигонах или сжигать их. В этом и состоит отличие отечественной экономической модели в сфере переработки бытовых отходов от европейской. Европе законодательно повышены экологические требования, что делает размещение бытовых отходов на полигоне самым дорогим способом утилизации, а их переработка является серьезным и весьма доходным бизнесом.

Пути переработки бытовых отходов. Инфографика журнала Вокруг Света

Переработка бытовых отходов, как бизнес

Переработка бытовых отходов в энергию и вторсырье сегодня мировой тренд, а рынок сбора, вывоза, переработки и утилизации мусора - оценивается в 120 млрд долл. по всему миру. Рынок переработки мусора России в перспективе оценивается от 2 млрд до 3,5 млрд долл. в год. Инвестиции в мусоропереработку весьма перспективны, поскольку бизнес достаточно хорошо предсказуем, что снижает риски. Иностранные фонды и компании, традиционно очень консервативные в отношении страновых рисков России, часто соглашаются финансировать строительство в России мусороперерабатывающих предприятий. Этот интерес связан еще с тем, что позволяет войти в рынок на очень раннем этапе развития рынка, поскольку эта отрасль находится у нас в самом начале своего развития.

В России работает менее 250 мусороперерабатывающих, около 50 мусоросортировочных комплексов, а также 10 мусоросжигательных заводов. Этого крайне мало для переработки всех российских отходов! К тому же в России нет заводов по переработке бытовых отходов полного цикла. До сих пор в России многие предприятия ограничивались покупкой промышленных прессов, для прессования бытовых отходов с дальнейшей укладкой на полигоны. Такой бизнес означает полную зависимость от выгодных тарифов и связей с муниципальным руководством, а не с продажей компонентов бытовых отходов, на которую в первую очередь рассчитывают иностранные инвесторы. Министерство природных ресурсов России планирует запретить сжигание несортированного и пригодного к переработке мусора. Данный запрет, несомненно, станет первым шагом к формированию цивилизованной системы обращения с бытовыми отходами и развития бизнеса по мусоропереработке.

Самодельный мусорперерабатывающий завод в Копейске

Раздельный сбор мусора

Пока раздельный сбор бытовых отходов в России — скорее прихоть и мода, чем осмысленное действие. К сожалению, почти все раздельные контейнеры, которые я видел, лишь фикция. После того, как граждане потренировавшись в сортировке бытовых отходов, делят его по разным фракциям, все равно все они оказываются в одном контейнере. У тех кто забирает мусор нет заинтересованности в его переработке.

Контейнеры для раздельного сбора бытовых отходов скорее карго-культ чем осмысленная стратегия

Попытка переложить разделение бытовых отходов на фракции с тех, кто получает деньги, на тех, кто производит мусор, пока не приводит к успеху. Все попытки внедрить систему раздельного сбора бытовых отходов провалились. Специальные контейнеры для стекла, бумаги и пищевых отходов подавляющим большинством населения попросту игнорировались. Идея ввести штрафы приведет только к удорожанию системы сбора бытовых отходов.

Однако, опыт ВторКома в Копейске показывает, что достаточно делить бытовые отходы лишь на две фракции: сухую и влажную. Влажная фракция — это почти всегда органика, и она хорошо утилизируется путем компостирования и переработку в удобрения. Сухая же часть сортируется на мусороперерабатывающем заводе и почти полностью утилизируется.

Напоминание на контейнере что в него можно класть

Переработка бытовых отходов

Естественно, сортировка мусора нужна не сама по себе, а для получения вторсырья. Вот что можно получить из бытовых отходов

Черные и цветные металлы — переплавка, металолом
Стекло, бутылки и банки — вторичное использование как тара и переработка
Пластиковые бутылки — , производство стройматериалов из ПЭТ, различные нетрадиционные способы утилизации пластиковых былок ()
Пластик — вторичная переработка и использование в качестве сырья
Резина, шины — наполнитель для шумоизоляционных материалов и дорожных покрытий
Кожа — переработка в прессованную кожу
Тряпки — получение нетканых материалов, строительные утеплители
Бумага и картон — переработка на ЦБК
Древесина — может использоваться как топливо, сырье для ЦБК
Камни и прочие твердые вещества — как наполнитель бетона