Москавский Государственный Институт Стали и Сплавов

(Технологический Университет)
Кафедра ВТПМиА.
Реферат по курсу

 «Перспективные материалы».
«Пути решения «мусорной» проблемы на планете».
Руководитель: Левина В.В.

Студент: Васильева А.С.

Группа: ФХ-01-3
Москва

2004

ВВЕДЕНИЕ


Рост городов и увеличение городского населения, развитие про­мышленности и технический прогресс приводят к ухудшению эколо­гических условий проживания людей, особенно в крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована и где на ограниченной территории сосредоточена значительная масса населе­ния. В городах происходит наиболее интенсивное накопление твер­дых бытовых отходов (ТБО) и крупногабаритного мусора (КГМ), которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвре­живании могут серьезно загрязнять окружающую природную среду. Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные», свалки являются наиболее серьезным загрязнителем поверхностных и грунтовых вод. В результате мигра­ции с территорий действующих и рекультивированных полигонов (свалок) химических веществ, содержащихся в фильтрате ТБО, в поверхностные и грунтовые воды происходит загрязнение почвы и водоисточников.

Создание нормальных условий жизни людей в городе — первооче­редная задача коммунальных служб, занятых санитарной очисткой и уборкой городских территорий, утилизацией и обезвреживанием ТБО и КГМ.

В настоящее время на территории Российской Федерации еже­годно образуется огромное количество отходов потребления, то есть остатков изделий и продуктов, утративших в процессе человеческой жизнедеятельности свои потребительские свойства. В среднем, еже­годное увеличение объемов только ТБО составляет 2%. По прогно­зам специалистов, к 2005 г. накопление ТБО в России возрастет до 200 млн. куб. м. в год. Площадь, занятая полигонами и свалками, уже превышает 40 тыс. га и ежегодно увеличивается на 2,5—4%. Индустриальные методы переработки отходов в России слабо разви­ты. Объем перерабатываемых этими методами отходов не превышает 3—4% от количества образующихся отходов. Таким образом, про­блема сбора, транспортировки и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) и крупногабаритного мусора (КГМ) приобретает одно из первостепенных значений в городском хозяйстве.

Для охраны водных ресурсов, защиты окружающей природной среды, а также для решения проблем санитарной очистки городов и утилизации содержащихся в отходах ценных веществ и компонентов в мировой и отечественной практике ведется разработка и широкое внедрение различных технологий механизированного обезвреживания и переработки ТБО и КГМ. Ведутся разработки новых альтернатив­ных методов обезвреживания и утилизации отходов.

В мировой практике известно около 20 методов обезвреживания и утилизации отходов. Методы обезвреживания и переработки по конечной цели делятся на ликвидационные (решающие в основном санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решающие и задачи экономики — использование вторичных ресурсов); по техноло­гическому принципу на биологические, термические, химические, механические, смешанные. Большинство этих методов не нашли сколько-нибудь значительного распространения в нашей стране в связи с их технологической сложностью и высокой себестоимостью пере­работки отходов.

При проведении анализа экологической и экономической эффек­тивности различных методов и технологий утилизации и обезврежи­вания ТБО и КГМ обычно рассматривают основные, реализуемые в России технологии:

·        захоронение на полигоне;

·        сжигание;

·        компостирование;

·        прессование с последующим захоронением;

·        сепарация.

Из существующих различных методов обезвреживания ТБО и КГМ основное распространение в нашей стране получил метод захороне­ния отходов в грунте (на организованных и неорганизованных поли­гонах — свалках). Полигон — наиболее простой и дешевый метод — устраивают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки. Там, где это невозможно, приходится устраивать специ­альное водонепроницаемое основание, что приводит к существен­ным дополнительным затратам, но кардинально не решает пробле­му. Площадь земельного участка выбирается с условием его эксплу­атации в среднем 15...20 лет. Находить площади в 40...200 га вбли­зи городов, особенно крупных мегаполисов, становится все труднее. С экологической точки зрения следует отметить, что захоронение на полигоне приводит к образованию пыли и распространению не­приятных запахов. Полигон наряду с фильтратом, загрязняющим водоисточники, выбрасывает в атмосферу метан и другие токсичные газы, что не только загрязняет воздух вблизи полигона, но, по последним исследованиям, и отрицательно влияет на озоновый слой земли. Также при захоронении на полигоне теряются все ценные утильные вещества и компоненты.

Мусоросжигательные заводы получили значительное распростра­нение в странах с высокой плотностью населения и большим дефи­цитом свободных площадей (Германия, Япония, Швейцария, Бель­гия и др.). Один из недостатков мусоросжигательных заводов — трудность очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей, особенно от диоксинов. Кроме того, эти заводы (как отечественные разработки, так и импортные образцы) значительно превосходят любые иные мусороперерабатывающие предприятия по капитальным и эксплуатационным затратам (стоимость утилизации составляет не менее 220—240 руб./т). Увеличение содержания в отходах полимер­ных материалов приводит к увеличению концентрации вредных вы­бросов в выходящих газах. Сложной задачей при эксплуатации таких заводов является, наряду с очисткой отходящих газов, утилизация или захоронение остающихся после сжигания (до 30% от сухой массы отходов) токсичной золы и шлака. Практически все действующие в странах СНГ мусоросжигательные заводы оснащены импортным оборудованием, что отрицательно сказывается на их первоначальной стоимости и, как следствие, учитывая экономическую ситуацию в России, их приобретение (даже на условиях лизинга) крайне пробле­матично и обременительно для бюджета российских городов. Эколо­гический и экономический эффекты от их работы не оправдывают эксплуатационные затраты, что подтверждается специалистами ЖКХ и экологических служб г. Санкт-Петербурга (материалы Всероссий­ской научно-практической конференции «Оптимизация обращения отходов. Формирование инфраструктуры рынка вторичных ресурсов», г. Ярославль, 17—18 февраля 1998 г.).

В некоторых европейских странах (Франция, Италия и др.) экс­плуатируются заводы, работающие по технологии аэробного биотер­мического компостирования. По этой технологии ТБО вступают в естественный круговорот веществ в природе, обезвреживаются и превращаются в компост. Данные предприятия отличаются весьма сложным технологическим циклом, также требуют значительных ка­питальных затрат и не снимают основных проблем по санитарной очистке городов.

Существует оборудование, принцип действия которого основан на прессовании ТБО и КГМ с его последующим захоронением. Экономическая эффективность их работы невысо­ка из-за отсутствия в составе оборудования механизированного сор­тировочного узла.

Кроме того, при выборе метода и технологии обезвреживания ТБО и КГМ следует учитывать экономические, экологические, орга­низационно-правовые и социальные факторы, влияющие на суще­ствующую систему санитарной очистки городов Российской Федера­ции, а также и иные местные условия и особенности. Общая эко­номическая ситуация на территории РФ привела к недостаточному финансированию данной отрасли, несовершенству системы тарифо-образования, отсутствию возможности для коренного изменения ситуации в целом и, тем более, для закупки, установки и эксплуатации дорогостоящего импортного и отечественного оборудования. В свою очередь, наиболее рациональным выходом из сложившейся экологической ситуации является уменьшение доли полигонов для захоронения ТБО и КГМ в общей массе методов по обезвреживанию отходов потребления. К социальным факторам, отрицательно влия­ющим на состояние существующей системы санитарной очистки, можно отнести низкую экологическую культуру населения, что не позволяет в настоящее время эффективно внедрить систему селектив­ного сбора ТБО, т. е. систему сбора отходов потребления непосред­ственно в местах их образования: вблизи жилых зданий, учреждений и предприятий общественного назначения (общественного питания, учебных, зрелищных, гостиниц, детских садов, рынков и др.).

В настоящее время прослеживается устойчивая тенденция сокра­щения бюджетной дотации при, как правило, отсутствии 100% оп­латы жителями городов работ по сбору, транспортировке и захоро­нению (обезвреживанию) отходов потребления, что приводит к уве­личению дебиторской задолженности у подрядных организаций. Хронический дефицит средств является причиной неудовлетво­рительного состояния  парка мусоровозов и контейнеров,  а также различных нарушений технологий при захоронении отходов. Отсут­ствие налаженной системы оперативного контроля за вывозом ТБО и КГМ, децентрализация управления и финансирования приводит к увеличению стоимости услуг. Отсутствие раздельного финансирова­ния (реструктуризации тарифа) на сбор, транспортировку и захоро­нение (обезвреживание) ТБО и КГМ позволяет как заказчикам, так и подрядчикам отвлекать средства на другие виды деятельности, что приводит к несвоевременности оплаты работ, возникновению креди­торской задолженности.

Все вышеизложенное ограничивает возможность формирования бездефицитного бюджета на санитарной очистке и обеспечить эффек­тивное удаление отходов потребления и уборку города. Таким обра­зом, для совершенствования систем управления санитарной очистки городов Российской Федерации, проведения контроля за деятельно­стью организаций, занятых сбором, транспортировкой и обезврежи­ванием отходов потребления, осуществления единой экономической политики, а также для качественного изменения ситуации необходимо не только вы­брать экономически и экологически оправданные, адаптированные к российским условиям методы и технологии обезвреживания ТБО и КГМ, но и изменить существующую систему управления отходами, введя функции единого по городу генподрядчика на сбор, транспор­тировку, переработку и захоронение отходов. Необходимо введение централизованной системы управления отходами, что подтверждает­ся опытом городов различных стран мира.

Наиболее ярко выражены указанные проблемы в средних обла­стных городах Российской Федерации. Их квалифицированное реше­ние в настоящее время немыслимо без систематизации и анализа накопленного в нашей стране и за рубежом опыта (как положитель­ного, так и отрицательного).

Во всем мире проблема управления твердыми бытовыми отходами (ТБО) является одной из приоритетнейших, занимая в системе го­родского хозяйства второе место по затратам и инвестициям после сектора водоснабжения и канализации.
Глава 1. ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ
К ТБО (в западных странах обычно используется термин «муници­пальные» или «бытовые» отходы) относятся отходы, образующиеся в жилом секторе, в предприятиях торговли, административных здани­ях, учреждениях, конторах, дошкольных и учебных заведениях, куль­турно-спортивных учреждениях, железнодорожных и автовокзалах, аэропортах, речных портах. Кроме того, к муниципальным отходам относятся крупногабаритные отходы, дорожный и дворовый мусор.

При рассмотрении всего комплекса проблем, связанных со сбо­ром, транспортом, обезвреживанием и утилизацией твердых бытовых отходов (ТБО), в первую очередь ставится вопрос о составе и свой­ствах этого материала. Если для решения вопроса сбора и транспорта ТБО достаточно информации об их влажности и плотности, то при выборе метода и технологии обезвреживания и последующей утили­зации необходимо получить полную информацию о морфологическом и элементном составе и свойствах ТБО, в том числе теплотехниче­ских

Состав и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России — это так называемые органические, в т. ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7—9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д.

Твердые бытовые отходы отличаются стабильно высоким содер­жанием органического вещества (до 78% сухого вещества) с незна­чительными сезонными колебаниями. ТБО имеют низкую тепло­творность. Удельная теплота сгорания их составляет 1480 ккал/кг.

ТБО по морфологическому признаку подразделяются на компо­ненты: бумагу, картон; пищевые отходы; дерево; металл (черный и цветной); текстиль; кости; стекло; кожу, резину; камни; полимерные материалы;  прочие (неклассифицируемые фракции); а также отсев менее 15 мм.

По  единой  методике,  принятой  Европейскими  странами,  при необходимости добавляется компонент «садовые отходы».

Существенно влияет на состав ТБО организация сбора в городе утильной бумаги, пищевых отходов, стеклотары. Опыт показы­вает, что с течением вре­мени состав ТБО несколь­ко меняется. Увеличива­ется содержание бумаги, полимерных материалов. С переходом на централи­зованное теплоснабжение в крупных городах резко сократилось (прак­тически до нуля) содержание в ТБО угля и шлака.

Значительно выросло содержание в ТБО цветных металлов за счет появления алюминиевых банок из-под пива и воды. После 1992 года резко возросло содержание пластмассовых упаковочных материалов, в том числе 1,5—2-литровых лавсановых бутылок из-под воды. При этом общее соотношение содержания легкоразлагаемой органики (пищевых отходов) к общей массе ТБО практически не изменилось.
Глава 2.  СБОР ОТХОДОВ


2.1. ОРГАНИЗАЦИЯ СБОРА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

В 1884 г. префект Пубель предложил на улицах Парижа расстав­лять урны для мусора. С тех пор французы именем человека, меч­тавшего о чистоте улиц и площадей родного города, называют му­сорную корзину. В индустриально развитых странах в последние десяти­летия усиливается стремление выпускать недолговечные предметы, все больше изготавливать вещей разового пользования. Пеленки, пакеты, банки, бутылки и даже тарелки разового пользования из бумаги, дешевые недолговечные рубашки, платья, вышедшие из моды, быстро наполняют мусорные корзины. Вес такого «добра», ежегодно выбрасываемого, например, во Франции, в 600 раз пре­вышает вес Эйфелевой башни. Оказывается, каждый француз ежед­невно оставляет в «пубеле» около килограмма мусора.

Сбор ТБО в городах с разнотипной застройкой и соответствую­щим имущественным расслоением населения требует дифференциро­ванного подхода к организации сбора ТБО. Если в одних районах города уже можно ставить контейнеры для раздельного сбора отхо­дов, то в других еще требуется сохранить обычные металлические контейнеры, а в третьих, в малоэтажной застройке, пакеты с отхо­дами должны быть выставлены у ворот, а затем собраны специаль­ной машиной. При наличии огородов было бы полезно часть орга­нических отходов компостировать, а вывозить лишь то, что требует другой переработки.

Сбор и удаление бытовых отходов в городах и населенных пунктах осуществляются спецавтохозяйствами в сроки, предусмотренные са­нитарными правилами.

Отходы, образующиеся при строительстве, ремонте, реконструк­ции жилых и общественных зданий, объектов культурно-бытового назначения, а также административно-бытовых помещений промп-редприятий, вывозят транспортом строительных организаций на спе­циально выделенные участки. Неутилизируемые отходы промышлен­ных предприятий вывозят транспортом этих предприятий на специ­альные сооружения или полигоны для их обезвреживания и захоро­нения.

Система сбора и удаления бытовых отходов включает в себя:

¾    подготовку отходов к погрузке в собирающий мусоровозный
транспорт;

¾    организацию временного хранения отходов в домовладениях;

¾    сбор и вывоз бытовых отходов с территорий домовладений и
организаций;

¾    обезвреживание и утилизацию бытовых отходов.

Периодичность удаления бытовых отходов выбирается с учетом сезонов года, климатической зоны, эпидемиологической обстанов­ки, согласовывается с местными учреждениями санитарно-эпидеми­ологического надзора и утверждается решением местных администра­тивных органов.

Альтернатива свалкам и мусоросжигательным заводам заключается в постепенном создании системы первичной сортировки мусора, начиная со сбора особоопасных компонентов (ртутных ламп, батареек) и кончая отказом от экспуатации мусоропроводов-главного источника не сортированного мусора.

            Предварительная  сортировка мусора позволяет безболезненно переработать его в городе, сохранить ценное сырье.
2.2. СБОР КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТХОДОВ

К крупногабаритным относятся отходы, по габаритам не поме­щающиеся в стандартные контейнеры вместимостью 0,75 м³. На примере г. Москвы установлено, что в среднем за год на одного человека накапливается около 40 кг крупногабаритных отходов плотностью 210 кг/м³. Примерно 25% от этого количества состав­ляют обычные ТБО, имеющие линейные размеры до 250 мм и по какой-либо причине попавшие в бункер для крупногабаритных от­ходов.

Анализ состава крупногабаритных отходов показывает, что более половины по массе составляют предметы из дерева, а до 80% — легкосгораемые компоненты. Сбор крупногабаритных отходов произ­водится в бункеры-накопители вместимостью до 12 м³, которые ус­танавливают на специальной площадке, расположенной на террито­рии домовладения.

Площадка должна иметь твердое покрытие и находиться в непо­средственной близости от проезжей части дороги. Ее располагают на расстоянии не менее 20 м от жилых домов и не далее 300 м от входных дверей обслуживаемых зданий. Вокруг площадки устраива­ют зеленые насаждения. Размер площадки выбирают с учетом га­баритов бункера-накопителя и условий подъезда автомобиля при его замене. Подъезд к площадке и сама площадка должны быть освещены.

Вывоз крупногабаритных отходов производится по графику.

Сжигать крупногабаритные отходы на территории домовладений запрещается.

Число бункеров-накопителей, обслуживающих район, определя­ют с учетом норм накопления, плотности крупногабаритных отхо­дов, объема бункера и периодичности вывоза.

Ориентировочный состав крупногабаритных отходов:

¾    обрезки деревьев, доски, ящики, фанера

¾    упаковочные материалы

¾    детские ванночки, газы, линолеум, пленка

¾    унитазы, листовое стекло

¾    холодильники, газовые плиты, стиральные ма­шины, велосипеды, баки, стальные мойки, радиа­торы отопления, детали легковых машин, детские коляски

¾    чемоданы, диваны, кресла, стулья, теле­визоры, радиоприемники
2.3. СБОР  ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ

Пищевые отходы являются ценным сырьем для животноводства. В них содержатся крахмал, каротин, белки, углеводы, витамины и другие ценные компоненты. Средняя норма сбора пищевых отходов у населения составляет 30 кг/чел, в год. Состав и накопление пи­щевых отходов изменяются по сезонам года.

Ориентировочный состав пищевых отходов,   %

Картофель и его очистки                                               38—50

Другие овощи                                                                 9—15

Фрукты                                                                            18—24
Мясо,  колбасы                                                               3—5

Мясные кости                                                                   3—4

Рыба,  рыбные кости                                                        2—3

Хлеб и хлебопродукты                                                       2

Молочные продукты                                                         0,5

Яичная скорлупа                                                                0,5

Прочие (не пищевые) отходы, упаковка                      5—15

Как следует из приведенных данных, пищевые отходы вместе с кормовой частью содержат до 15% балластных примесей (полимер­ные упаковки, стекло, резину, металлы, бумагу разных сортов и др.). Упаковочные материалы, и в первую очередь полиэтилен, картон, бумага, ухудшают работу технологического оборудования предприятий по приготовлению кормов, снижают качество кормов, ухудшают их товарный вид.

Пищевые отходы, образующиеся на предприятиях общественного питания, пищевой промышленности, овощных хранилищах, не содержат, как правило, балластных примесей в отличие от пищевых от­ходов, собираемых у населения. Отходы, образующиеся на предпри­ятиях рыбной, мясомолочной, хлебопекарной промышленности и содержащие сыворотку, мучной смет, солодовую дробину и ростки, пивные дрожжи и др., используют как добавки к приготовляемым кормам.

2.5.    БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОТХОДЫ

Источниками биологических отходов являются:

·        Предприятия по переработке пищевых продуктов — 30 000 т/год.

·        Сельскохозяйственные предприятия — 15 000 т/год.

·        Ветеринарные лечебно-профилактические учреждения — 6000 т/год.

·        Таможенные терминалы — 15 000 т/год.

·                Продовольственные базы,  хранилища,  склады,  холодильники и  т.  п.— 6000 т/год.

·                Торговые  предприятия,  включая  рынки —15000 т/год.

·                Цирки,  зоопарки  и  т.  п.— 100 т/год.

·        Медицинские и фармацевтические учреждения — 1500 т/год.

Обезвреживание и переработка такого типа отходов производится на единственном в Московском регио­не специализированном ветеринарно-санитарном заводе «Эколог» ГП «Экотехпром» (г. Москва, ВАО, промзона «Руднево»). Этот завод действует с 1960 г.

Из 4000 тонн биологически благополучных ветеринарных отходов завод «Эколог» ежегодно вырабатывает 750—800 тонн мясокостной муки, являющейся кормовой добавкой для животноводства.

Основное оборудование завода до реконструкции состояло из четырех горизонтально-вакуумных котлов периодического действия с произ­водительностью 400 кг в час каждый и трупосжигательной печи с производительностью 600 кг в час. В 1992 году эта печь пришла в аварийное состояние и впоследствии была демонтирована. Осталь­ное технологическое оборудование завода в настоящее время имеет износ более 80%.

В настоящее время в соответствии с постановлением Правитель­ства Москвы осуществляется поэтапная рекон­струкция этого завода:

*строительство установки по сжиганию опасных биологических отходов производительностью 1,5—3,0 тыс. тонн в год (500 кг/ч);

* сооружение установки по переработке благополучных биологи­ческих отходов на линии вакуумной стерилизации производи­тельностью 9 тыс. тонн в год;

* сооружение установки по переработке медицинских отходов производительностью 10 тыс. тонн в год;

* реконструкция существующего производства переработки бла­гополучных отходов с внедрением производства гидролизата с производительностью 4,5 тыс. тонн в год.

По окончании реконструкции ВСЗ «Эколог» линия по переработке благополучных биологических отходов с производитель­ностью 9 тыс. тонн в год позволит ежегодно производить 5,3 тыс. тонн мясокостной муки и 1,2 тыс; тонн технического жира.

Благодаря высоким температурам в печи этот процесс переработ­ки медицинских отходов является экологически чистым, а гранули­рованный шлак безопасен и может быть использован для строитель­ных целей. Для нейтрализации запахов, возникающих при перера­ботке биологических отходов, на заводе будет внедрена, так называ­емая, «биологическая грядка» — биологический фильтр, работающий на принципе микробиологического разложения.
2.6.СТРОИТЕЛЬНЫЕ ОТХОДЫ.

    При сносе панельных домов, при производсве сторительно моднтажных работ образовываются значительное количесво сторительных отходов, большая часть которых вывозится на полигоны и свалки.  В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь может снизить затраты на новое сторительство объектов в городе и одновременно снизить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.

            В настоящее время только в Москве ежегодоно образуется 1500 тысяч тон строительных отходов. Из них только 70-80 тысяч тон перерабатывается в щебень.

            Переработка строительных отходов осущесвляется в основном на доробильно сортировочных установках. Дробилные установки перерабатываеют:

¾    железобетон;

¾    асфвальт;

¾    естественных горные породы;

¾    шлак горно-металлургического производства;

¾    уголь;

¾    крупногабаритный мусор.
На основе произведенного щебня изготавливаются:

¾    Бетонные смеси;

¾    Блоки стен подвалов, камней, бетонных стеновых и других бетонных изделий;

¾    В дорожно строительсве, в качестве усторойсва оснований дорожных покрытий, подстилающих слоев тротуаров.




2.7. РАЗДЕЛЬНЫЙ СБОР ОТХОДОВ

В мире признано, что захоронение и сжигание отходов — тупи­ковые технологии. Это, безусловно, не значит, что они не разви­ваются и не используются в настоящее время. Другой вопрос, на­сколько осознаны и продвигаются в той или иной стране идеи не­обходимости возвращения в производственный и биологический циклы тех материалов, к которым мы относимся как к отходам.

Всего 10 лет назад еще существовала гос система сбора вторсырья. Сбор осуществля­ли, в основном, с использованием мето­да стимулирования.В связке с загото­вителями работали специализированные перерабатывающие предприятия Госсна­ба и других ведомств: в целом по России более 100 предприя­тий по производству бумаги, картона и кровельных материалов работали на макулатуре, заготовленной от населения и компактных источников (типографий, торговых центров и др.). С использованием вторичного текстиля делали сукно на солдатские шинели, катали валенки, производили велико­лепные чистошерстяные паласы, которые не идут ни в какое срав­нение с импортной синтетикой, заполнившей сейчас прилавки ма­газинов. При строительстве гостиницы «Россия» в Москве были ис­пользованы напольные покрытия на основе вторичных нетканых тек­стильных материалов. По статистическим данным предприятия Госснаба СССР производили в конце 80-х годов из разных отходов товары на сумму около 900 млн. полновесных советских рублей.

К середине 90-х годов созданная в те времена государственная инфраструктура сбора и переработки вторичных материалов была развалена.

Сейчас в новых экономических и социальных условиях создание подобной системы потребует иных подходов. Организацию заготови­тельного процесса следует начинать с работы с населением, по­скольку прежде всего степень заинтересованности людей будет опре­делять успех селективного сбора. Нужно разработать стимульные и бесстимульные методы сбора, ориентированные на различные спе­цифические группы населения.

Следует также отметить, что сортировка в источнике накопления ТБО устраняет возможность смешения отходов и губительного воз­действия на природу в случае захоронения на полигоне опасных отходов, образующихся в быту: использованных батареек, лакокра­сочных материалов и др.

Альтернатива свалкам и мусоросжигательным заводам заключается в постепенном создании системы первичной сортировки мусора, начиная со сбора особоопасных компонентов (ртутных ламп, батареек) и кончая отказом от экспуатации мусоропроводов-главного источника не сортированного мусора.

            Предварительная  сортировка мусора позволяет безболезненно переработать его в городе, сохранить ценное сырье.

12%

1,5% 1,5% 4% 21%

Глава 5. УТИЛИЗАЦИЯ  РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ  ИЗДЕЛИЙ

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Утилизация резиновых отходов — одна из наиболее насущных на сегодняшний день широкомасштабных экологических проблем. Она связана с необходимостью повторного использования вторичных индустриальных ресурсов.

Наибольший интерес с точки зрения сбора и утилизации резино­технических изделий представляют изношенные автомобильные по­крышки, и в первую очередь — с металлокордом.

Рост запасов использованных автопокрышек настоятельно требует организации их переработки. Целесообразность утилизации (с разум­ными затратами) использованных автопокрышек оправдана для до­рогостоящих и дефицитных полимеров, чьи достоинства не уменьша­ются с истечением срока службы.

По данным НИИ шинной промышленности, только в Москве каждый год образуется до 60 тыс. тонн изношенных шин. Из этого объема 10—12 тыс. тонн перерабатывается Чеховским регенератным заво­дом, а остальное количество оказывается на несанкционированных свалках, в оврагах, пригородных лесах, отягощая и без того тяжелую экологическую обстановку города.

Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источ­ником длительного загрязнения окружающей среды:

·                    шины не подвергаются биологическому разложению;

·                     шины огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их доста­точно сложно;

·                     при складировании они являются идеальным местом размно­жения грызунов, кровососущих насекомых и служат источни­ком инфекционных заболеваний.

Вместе с тем, амортизированные автомобильные шины содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд.

Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вы­шедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необ­ходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эф­фективностью.

В развитых странах в настоящее время предусматривается попыт­ка создать технологии по переработке изношенных шин, которые позволили бы повторно использовать резину в различных товарах и материалах.

В Калифорнии (США) построена электростанция, работающая на топливе из старых покрышек. Коптит она не больше, чем элект­ростанции на нефти или мазуте — топливе более дорогом.

В Висконсинском университете (США) разработан другой спо­соб утилизации отслуживших шин. Их заливают жидким азотом — шины становятся хрупкими, как стекло. Тогда их дробят, удаляя корд и проволоку, и получают сырье для дорожного покрытия. Кстати говоря, испытания, проведенные на дороге с покрытием из старых шин, показали, что у этого шоссе прекрасный коэффициент сцеп­ления с автомобильными колесами, а уровень шума от катящихся по нему колес самый низкий. И цена не дороже асфальта.

Примерно таким же способом предлагает утилизировать автопок­рышки польский инженер Ф. Круль. А полученное сырье предпо­лагается использовать и для дорожного покрытия, и для изготовле­ния транспортерных лент.

Голландский способ дает материал для изоляции электрических кабелей. Он состоит в том, что из покрышек сначала удаляют корд и проволоку — при помощи сильных электромагнитов, а затем обра­батывают паром под давлением 45 атмосфер и при температуре 250 гра­дусов.

Свой вариант есть и у болгарских специалистов каучукового ком­бината города Писариджике. Они уже несколько лет производят резиновые шпалы для рельсовых путей в шахтах. У таких шпал, по меньшей мере, шесть преимуществ над прежними: в три раза дешев­ле железобетонных, лучше амортизируют удары и глушат шум, ус­тойчивы к воздействию рудничных вод, к ним не нужен балласт из щебенки и, наконец, когда кончится срок годности, эти шпалы можно снова переработать.

Но, пожалуй, самый экологически чистый способ переработки старых шин запатентован в Колумбийском университете (США). В специальной емкости они подвергаются биологическому разложе­нию с помощью микробов. И получается порошок для удобрения полей.

И еще один способ, предложенный во Флориде (США), уже, кстати, испробованный и давший прекрасные результаты. В океане сооружен подводный риф, на который ушло 70 миллионов старых шин. Он стал самым привлекательным местом для мелкой рыбеш­ки. Это, в свою очередь, привлекло к искусственному рифу круп­ную рыбу. А за ней последовали рыбаки.

Таким образом, утилизация резиновых отходов подразделяется на две основные технологические стадии:

·             грубое измельчение при нормальной температуре до размеров зерна от 3 до 5 мм;

·             в пылевидный резиновый поро­шок размерами около 0,2 мм с использованием криогенного охрупчивания при температуре от —100 °С до —120°С.

Области
применения резиновой крошки, переработанной из автомо­бильных шин. Резиновая крошка, полученная в результате перера­ботки изношенных шин, имеет многочисленные и перспективные области дальнейшего практического применения, что безусловно обеспечит ее быструю и устойчивую реализацию на отечественном и зарубежном рынках сбыта.

1)      Резиновая крошка грубого помола (размеры частиц от 2 до 10 мм) Используется при изготовлении ряда массивных резиновых плит для комплектования трамвайных и железнодорожных переездов, отлича­ющихся длительностью эксплуатации, хорошей атмосферостойкостью пониженным уровнем шума и современным дизайном; спортивных пощадок, с удобным и безопасным покрытием; животноводческих помещений и т. д.

2)      Резиновую крошку среднего помола (размеры частиц до  1,0—1,5,мм) можно применять для изготовления композиционных кро­вельных материалов (рулонной кровли и резинового шифера), резинобитумных мастик, вулканизованных и невулканизованных рулон­ных гидроизоляционных материалов.

3)      Резиновая крошка тонкого помола (размеры частиц до 0,5—0,8 мм) используется в следующих прогрессивных технологиях:

·                    в качестве добавки в рецептурах резиновых смесей для изготов­ления автомобильных покрышек, массивных шин и резинотех­нических изделий;

·                    для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных сме­сях,  используемых при  строительстве автомобильных дорог, улучшающей их деформационные и фрикционные свойства.

5.2. ОЗОНОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Принципиально новый способ утилизации автомобильных покры­шек, а также установка для его осуществления, разработаны специа­листами Института химической физики имени Н. Н. Семенова РАН, Троицкой технологической лаборатории и АО ВНИИЭТО. В основе метода — использование так называемого «озонового ножа» (по анг­лийски — Ozone Knife).

По первым буквам этих английских слов технология получила название О-Кей-технологии. Она дает возможность решать одновре­менно две важные обозначенные выше проблемы: во-первых, осво­бодить от старых покрышек огромные захламленные территории, а во-вторых, вернуть в производство ценнейшее сырье, из которого эти покрышки были изготовлены.

Резина состоит из длинных молекул каучука, связанных между собой молекулами серы. Связи серы с каучуком — слабые места структуры, которые могут быть разрушены при комнатной темпера­туре озоном. Это явление известно давно, но обычный процесс идет медленно. Российские ученые нашли способ ускорить его в тысячи раз.

Свойство резины разрушаться под действием озона известно дав­но, но до сих пор с ним главным образом боролись (впрочем, без особых успехов). Изве­стно, например, что ка­бельная резиновая оплет­ка начинает быстро кро­шиться, если оказывает­ся в зоне высоковольтных разрядов, увеличивающих в несколько раз незначи­тельный обычно процент озона в воздухе.

Именно это явление и натолкнуло авторов ме­тода на идею разрушать автопокрышку при помо­щи воздуха, обогащенного озоном. А поскольку напряженный (то есть растянутый и перекрученный) каучук разрушается быстрее, то его растягивают и перекручивают, используя для облегчения этой задачи небольшое нагревание.

Для этого необходимо деформировать резину. Дело в том, что на ее поверхности имеется тонкая окисная пленка, с которой озон плохо взаимодействует. Но стоит приложить к материалу механиче­ское усилие, как пленка лопается и газ добирается до «свежей» не­окисленной резины, а с ней реакция идет очень высокими темпами. Самым сложным в процессе претворения технологии в жизнь стала задача создать механизм, обеспечивающий деформацию одновремен­но большого количества шин. Было испытано несколько конструк­ций, пока удалось получить работоспособный образец, ставший в итоге предметом «ноу-хау».

О-Кей-технология позволяет получить при переработке металло-кордной автопокрышки по отдельности текстильные нити корда, ме­таллическую проволоку и собственно каучук в виде чистых резиновых гранул размером до 6 мм и мелкой (до 4 мм) резиновой крошки.

Производство в результате становится практически безотходным, поскольку полученный материал в большей части снова используется в промышленности. А себестоимость измельченной по этой техноло­гии резины относительно невелика.

Само еобой разумеется, что перерабатывать таким образом можно не только автомобильные покрышки, но и практически любые иные резинотехнические изделия.

5.3. БАРОДЕСГРУКЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Разработанная и внедренная на предприятии «Астор» бародеструкционная технология утилизации изношенных автошин является тех­нологией качественно нового уровня, защищена патентами, анало­гов в мировой практике не имеет. Технологическая линия позволяетперерабатывать изношенные шины, в том числе с металлокордом без предварительной вырезки бортовых колец.

Технология основана на явлении «псев­досжижения» резины при высоких давлениях и истечения ее через отверстия в специаль­ной камере. В процессе истечения, резина и текстильный корд отделяются от металли­ческого корда и бортовых колец, измельча­ются и выходят из отверстий в виде первич­ной резинотканевой крошки.

Бортовые кольца, оставшиеся в камере, автоматически удаляются и вся масса посту­пает в магнитный сепаратор, где 90% металлокорда, имеющегося в шине, улавливает­ся. Резина и текстильный корд подвергают­ся дальнейшей переработке: доизмельчению, сепарации и оконча­тельной очистке от металла.

Никакая другая,  из ныне  имеющихся технологий  не достигает эффекгивнести, которой обладает бародеструкционный метод. Клю­чевыми моментами данной тех­нологии являются:

·                     полное отсутствие эколо­гически вредных выбро­сов на всех стадиях про­цесса;

·                     составные компоненты резины от изношенных шин не подвергаются разрушению, так как температура процесса не превышает 80 °С, а так­же то, что более 90% металлокорда, находящегося в шине, отделяется за одну операцию.

Получаемые в результате переработки резиновые порошки, ме­таллический и текстильный корд сохраняют свои однородно-высокие качества и по существу не отличаются от первоначального состояния, что позволяет использовать их в качестае ценного сырья.

 

Глава 6. ПОЛИГОНЫ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ


И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

6.1. УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОЛИГОНОВ

Наиболее распространенными в мировой и отечественной прак­тике сооружениями по обезвреживанию твердых бытовых отходов являются полигоны.

Полигоны — комплексы природоохранительных сооружений, пред­назначенных для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверх­ностных и фунтовых вод, препятствующие распространению грызу­нов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

Все работы по складированию, уплотнению и изоляции ТБО на полигонах должны выполняться механизированно.

При правильной эксплуатации и хорошем проекте полигонное захоронение ТБО — один из самых простых и дешевых способов ути­лизации.

Анализ методов обезвреживания, переработки и утилизации ТБО, выполненный на примере и для условий Республики Беларусь, по­казал, что стоимость строительства полигонов более чем в четыре раза дешевле, чем биомеханическая переработка и компостирова­ние, а месячный тариф переработки ТБО в три раза меньше.

Основная часть полигонов ТБО обыч­но располагается в карьерах или овра­гах. Основание новых полигонов в на­стоящее время изолируется, как это было сделано, например, в Воронеже или на нескольких полигонах Московской области.

Несколько полигонов оборудовано системой сбора и утилизации свалочных газов, прежде всего метана.

Вместе с тем, проблема влияния свалки на окружающую терри­торию, ее газообразных и жидких выбросов пока не привлекла к себе должного внимания.

Такие работы были проведены в США в начале девяностых годов и показали, что газы со свалок могут быть опасны для здоровья населения, проживающего в зоне влияния полигонов.

Участки складирования должны быть защищены от стоков по­верхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка проектиру­ется водоотводная канава.

На расстоянии 1...2 м от водоотводной канавы размещается ог­раждение вокруг полигона. По периметру на полосе шириной 5...8 м проектируется посадка деревьев, прокладываются инженерные ком­муникации (водопровод, канализация), устанавливаются мачты электроосвещения. При отсутствии инженерных сооружений на этой полосе отсыпаются кавальеры фунта для использования его на изо­ляцию ТБО.

Категорически запрещается вывоз на полигоны отходов, пригод­ных к использованию в народном хозяйстве в качестве вторичных ресурсов, а также токсичных, радиоактивных и биологически опас­ных отходов.

6.2. ДОБЫЧА И УТИЛИЗАЦИЯ СВАЛОЧНОГО ГАЗА

Резкий рост потребления в последние десятилетия во всем мире привел к существенному увеличению объемов образования твердых бытовых отходов (ТБО). В настоящее время масса потока ТБО, поступающего ежегодно в биосферу, достиг почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год. Влияние потока ТБО остро сказывается на глобальных геохимических циклах ряда биофильных элементов, в частности органического углерода. Так, масса этого элемента, поступающего в окружающую среду с отхода­ми, составляет примерно 85 млн. тонн в год, в то время как общий естественный приток углерода в почвенный покров планеты состав­ляет лишь 41,4 млн. тонн в год.

Одним из основных способов удаления ТБО во всем мире оста­ется захоронение в приповерхностной геологической среде. В этих условиях отходы подвергаются интенсивному биохимическому разло­жению, которое вызывает в частности генерацию свалочного газа. Эмиссии СГ, поступающие в природную среду, формируют не­гативные эффекты как локального, так и глобального характера. По этой причине во многих развитых странах мира осуществляются спе­циальные мероприятия по минимизации эмиссии СГ. Это фактиче­ски привело к возникновению самостоятельной отрасли мировой индустрии, которая включает добычу и утилизацию СГ.

В условиях захоронений, куда поступает практически 80% обще­го потока отходов, быстро формируются анаэробные условия, в которых протекает биоконверсия органического вещества (0В) с участием метаногенного сообщества микроорганизмов. В результате этого процесса образуется биогаз или, так называемый, свалочный газ (СГ), макрокомпонентами которого являются метан (СН₄) и диоксид углерода (СО₂) соотношение мо­жет меняться от 40—70% до 30—60% соответственно. В существенно меньших концентрациях, на уровне первых процентов, присутствуют как правило, азот (N₂), кислород (О₂), водород (Н₂). В качестве микропримесей в состав СГ могут входить десятки различных орга­нических соединений.

Можно утверждать, что в среднем газогенерация заканчивается в свалочном теле в течение 10—50 лет, при этом удельный выход газа составляет 120—200 куб. м на тонну ТБО.

Состав биогаза обуславливает ряд его специфических свойств. Прежде всего СГ горюч, в определенных концентрациях он токси­чен. Конкретные показатели токсичности определяются наличием ряда микропримесей, таких, например как сероводород (H₂S). Обыч­но СГ обладает резким неприятным запахом. Также СГ относится к числу так называемых парниковых газов, что придает ему глобальную значимость и делает его объектом пристального внимания мирового сообщества.

 Свободное распространение СГ в окружающей среде вызывает рад негативных эффектов как локально­го, так и глобального масштабов, обусловленных его специфически­ми свойствами.

При  накоплении СГ могут формироваться взрыво-пожароопасные условия в зданиях и сооружениях, расположенных вблизи за­хоронений  ТБО.   Такие  ситуации  регулярно  возникают   в  случае нелегального захоронения ТБО в зонах жилой застройки.  Напри­мер,   в   Москве,   десятки  объектов  были   построены   в   последнее десятилетие   в  зонах  распространения  так  называемых  насыпных грунтов,  которые  в большинстве случаев были представлены мас­сами  газогенерируюших ТБО.  Только  разработка специальных за­щитных мероприятий позволила ввести указанные объекты в строй. Вместе с тем известны случаи взрывов зданий из-за накопления СГ в их техподпольях. Ряд серьезных инцидентов такого рода, сопро­вождавшихся  человеческими  жертвами,   имел   место,   в  частности, в США и Англии. Частые пожары на полигонах также в основном являются последствием стихийного, бесконтрольного распростране­ния СГ.

Накопление СГ в замкнутых пространствах также опасно с ток­сикологической точки зрения. Известно довольно много случаев отравлений при техническом обслуживании заглубленных инженер­ных коммуникаций, которые сопровождались смертельными исхода­ми.

Свободное распространение СГ приводит также к загрязнению атмосферы прилежащих территорий токсичными и дурно пахнущими соединениями. И наконец, как уже отмечалось, СГ является пар­никовым газом, который усиливает эффект изменения климата Зем­ли в целом.

Приведенный перечень негативных явлений, обусловленных СГ, убедительно свидетельствует о необходимости борьбы с его эмисси­ями. В большинстве развитых стран существуют специальные зако­ны, обязывающие владельцев полигонов предотвращать стихийное распространение СГ. Основным методом, обеспечивающим решение этой задачи, является технология экстракции и утилизации СГ.

Для экстрак­ции СГ на полигонах обычно используется следующая принципиаль­ная схема: сеть вертикальных газодренажных скважин соединяют линиями газопроводов, в которых компрессорная установка создает разрежение, необходимое для транспортировки СГ до места исполь­зования. Установки по сбору и утилизации монтируются на специ­ально подготовленной площадке за пределами свалочного тела.

Каждая скважина осуществляет дренаж конкретного блока ТБО, условно имеющего форму цилиндра. Устойчивость работы скважины может быть обеспечена, если ее дебит не превышает объема вновь образующегося СГ. Оценка газопродуктивности существующей тол­щи ТБО проводится в ходе предварительных полевых газо-геохимических исследований.

Для добычи СГ на полигонах ТБО применяются вер­тикальные скважины. Обычно они располагаются равномерно по территории свалочного тела с шагом 50—100 м между соседними скважинами. Их диаметр колеблется в интервале 200—600 мм, а глубина определяется мощностью свалочного тела и может составлять несколько десятков метров. Для проходки скважин используется как обычное буровое оборудование, так и специализированная техника, позволяющая, сооружать скважины большого диаметра. При этом, выборного или иного оборудования обычно обусловлен экономиче­скими причинами.

После завершения строительства скважины приступают к уста­новке оголовка скважины, представляющего собой металлический цилиндр, снабженный газозапорной арматурой для регулировки де­бита скважины и контроля состава СГ, а также патрубком для при­соединения скважины к газопроводу.

На заключительной стадии на оголовок скважины устанавливает­ся металлический или пластмассовый короб для предотвращения несанкционированного доступа к скважине.

По системе трубопроводов СГ поступает на пункт сбора СГ.

В мировой практике известны следующие спо­собы утилизации СГ:

·     факельное сжигание, обеспечивающее устранение неприятных запахов и снижение пожароопасности на территории полигона ТБО, при этом энергетический потенциал СГ не используется в хозяйственных целях;

·                    прямое сжигание СГ для производства тепловой энергии;

·                    использование СГ в качестве топлива для газовых двигателей с целью получения электроэнергии и тепла;

·                    использование СГ в качестве топлива для газовых турбин с целью получения электрической и тепловой энергии;

·                    доведение содержания метана в СГ (обогащение) до 94—95% с последующим его использованием в газовых сетях общего на­значения.

Целесообразность применения того или иного способа утилиза­ции СГ зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТБО и определяется наличием платежеспособного по­требителя энергоносителей, полученных на основе использования СГ. В большинстве развитых стран этот процесс стимулируется государ­ством с помощью специальных законов. Так, во многих странах ЕЭС и США существуют законы, обязывающие потребителей покупать альтернативную энергию. Мало того, нормативно определена сто­имость такого вида энергии, которая, как правило, в 2—2,5 раза выше стоимости энергии, произведенной на основе традиционных энергоносителей (природный газ, нефтепродукты и пр.).

В России подобная нормативно-правовая база отсутствует. След­ствием этого являются большие трудности, связанные со сбытом энергии, полученной из СГ. Такое положение сдерживает широкое распространение технологии в России. В сложившихся условиях использование СГ для удовлетворения нужд полигона ТБО или ло­кального потребителя является наиболее реалистичным.
Глава 7. ОПЫТ РЕГИОНОВ РОССИИ


К настоящему времени в различных городах России делаются ин­тенсивные попытки решения проблемы сбора и утилизации отходов (прежде всего ТБО). Накоплен достаточно большой опыт — как удач­ный, так и неудачный. Рассмотрим пути решения мусорной проблемы на примере московского региона.

С начала 90-х гг. правительством Москвы проводится четкая политика, направленная на повышение уровня санитарной очистки города. К выработке решений в этом направлении были привлечены лучшие отечественные организации и специалисты, специализиро­ванные западные фирмы и эксперты Европейского банка реконструк­ции и развития.

На ближайшую перспективу можно сформулиро­вать следующие направления повышения эффективности управления ТБО города Москвы:

I. Создание единой системы управления отходами с целью обес­печения в регионе эффективной технической, организацион­ной и тарифной политики.

II. Переход к разделению потока ТБО на стадиях образования (селективный сбор отдельных компонентов), сбора и вывоза (выделение отходов коммерческих и торговых организаций, административных заведений, учебных заведений, древесных и растительных отходов) с целью уменьшения объемов ТБО, направляемых на обезвреживание, сокращения затрат и полу­чения дополнительной прибыли за счет реализации компо­нентов отходов.

III. Создание единой информационной базы данных по источни­кам отходов, маршрутам вывоза и т. д. с целью оптимиза С целью оптимизации транспортных потоков, уточнение и сокращение затрат на отдельных стадиях управления ТБО.

          Результатом реализации программы технического перевооружения, строительсво современных объектов санитарной очистки намеченных экономических и организационных предприятий явслятся создание новой отрасли городского хозяйства – санитарной очистки Москвы о ТБО.

      Успешному решению новой задачи в Москве будет способсвовать создание рынка отходов, рынка сбыта вторичного сырья и новой продукции из отходов, в чем необходима поддержка городских комплексов – промышленного, строительного и социального во главе с городской администрацией. Не исключено широкое международное сотрудничесво в области утилизации отходов, которое уже давно имеет место в мире.
Список литературы:
1.      П.В.Дарулис «Отходы областного города. Сбор и утилизация», Смоленск 2000

2.      Д.Н.Беньямовский «Термическая оьработка твердых бытовых отходов», Москва

3.      Ф.М.Майстренко «Строительные материалы на основе сепарированных продуктов сжигания твердых быовых отходов», Москва 1992

4.      П.П.Казицкас «Роль почвенной мезофауны в разложении твердых бытовых отходов», Москва 1988

5.      А.В.Каралюнец «Основы инженерной экологии: термические методы обращения с отходами», Москва 2000