Главная Похудение Переработка бытовых отходов как бизнес. Основные методы переработки отходов Какой способ утилизации тбо наиболее экологически безопасный

Переработка бытовых отходов как бизнес. Основные методы переработки отходов Какой способ утилизации тбо наиболее экологически безопасный

Комплекс технических и технологических решений, сопровождающих процессы обращения с отходами с момента их образования и до захоронения неутилизируемых компонентов, является основой управления в системе обращения с отходами.

Основными методами переработки отходов являются:

 компостирование,

 биоразложение,

 сжигание.

Эти методы особенно эффективны при переработке ТБО.

1. Компостирование.

Компостирование считается формой переработки, нацеленной на сырую органическую отходную массу. Компостирование – это биологический метод обезвреживания ТБО. Иногда его называют биотермическим методом.

Сущность процесса заключается в следующем: разнообразные, в основном теплолюбивые микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его саморазогревание до 60 0 С. При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные микроорганизмы. Разложение твердых органических загрязнений в бытовых отходах продолжается до получения относительно стабильного материала, подобного гумусу.

Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ. При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые.

Стоимость методов компостирования растет с применением специализированной техники и может достигать значительных величин.

Схема работы мусороперерабатывающего завода следующая . Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

 прием и предварительная подготовка мусора;

 собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;

 обработка компоста.

Переработка мусора должна обязательно сочетаться с выдачей продукции, безопасной и в эпидемиологическом отношении.

Обезвреживание отходов обеспечивается в первую очередь высокой температурой аэробной ферментации. В ходе биотермического процесса происходит гибель большей части патогенных микроорганизмов.

Однако, компост, получаемый в результате биотермического обезвреживания ТБО на мусороперерабатывающих заводах, не должен быть использован в сельском и лесном хозяйства, т.к. содержит примеси тяжелых металлов, которые через травы, ягоды, овощи или молоко могут причинить вред здоровью человека.

2. Биоразложение органических отходов

Общепризнанно, что биологические методы разложения органических загрязнений считаются наиболее экологически приемлемыми и экономически эффективными.

Технология процесса биоразложения отходов различна. Например: в биопрудах – жидкие отходы, в биореакторах – жидкие, пастообразные, твердые, в биофильтрах - газообразные. Существуют и другие модификации биотехнологии.

Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются энергозатраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией большого количества образующегося избыточного ила (до 1–1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный килограмм органических веществ).

Исключить указанные недостатки помогает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбраживания. При этом не требуется затрат энергии на аэрацию, что играет большую роль в условиях энергетического кризиса, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное органическое топливо – метан.

В перечень веществ, биоразлагаемых анаэробным способом, входят органические соединения различных классов: спирты; альдегиды; кислоты алифатического и ароматического рядов.

Последовательное многоступенчатое разрушение молекул органических веществ возможно благодаря уникальным способностям определенных групп микроорганизмов осуществлять катаболический процесс – расщепление сложных молекул до простых и существовать за счет энергии разрушения сложных молекул, не имея доступа ни к кислороду, ни к другим, предпочтительным в энергетическом отношении акцепторам электронов (нитрат, сульфат, сера и др.). Микроорганизмы используют для этой цели углерод органических веществ. Следовательно, в процессе восстановительного расщепления сложные органические молекулы разрушаются до метана и углекислого газа.

3. Сжигание отходов

Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений. Наиболее распространенными элементами являются углерод, на долю которого приходится около 30% (по массе) и водород 4% (по массе), входящие в состав органических соединений. Теплотворная способность отходов во многом определяется именно этими элементами. В промышленно развитых европейских регионах теплотворная способность ТБО составляет 1900–2400 ккал/кг, а в ряде случаев достигает 3300 ккал/кг и прогнозируется дальнейший рост теплотворной способности отходов, что окажет влияние на конструктивные особенности элементов термического оборудования.

Сжигание ТБО, как правило, является окислительным процессом. Поэтому и в камере сжигания превалируют окислительные реакции. Главными продуктами сгорания углерода и водорода являются соответственно СО 2 и Н 2 О.

При сжигании необходимо учитывать, что в ТБО присутствуют потенциально опасные элементы, характеризующиеся высокой токсичностью, высокой летучестью и содержанием, такие как например различные соединения галогенов (фтора, хлора, брома), азота, серы, тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кадмия, олова, ртути).

Можно отметить два основных пути образования диоксинов и фуранов при термической переработке ТБО:

 первичное образование в процессе сжигания ТБО при температуре 300–600 º С;

 вторичное образование на стадии охлаждения дымовых газов, содержащих HCl , соединения меди (и железа) и углеродсодержащие частицы при температуре 250–450 º С (реакция гетерогенного оксихлорирования частиц углерода).

Температура начала распада диоксинов –700 º С, нижний температурный предел образования диоксинов –250–350 º С.

Для того, чтобы при сжигании на стадии газоочистки обеспечить снижение содержания диоксинов и фуранов до требуемых норм (0,1 нг/м 3) должны быть реализованы так называемые первичные мероприятия, в частности, «правило двух секунд» – геометрия печи должна обеспечить продолжительность пребывания газов не менее 2 сек. в зоне печи с температурой не менее 850 º С (при концентрации кислорода не менее 6%).

Стремление к достижению при сжигании максимально высоких температур и созданию каких-либо дополнительных зон дожигания не решает полностью проблему снижения концентрации диоксинов в отходящих газах, так как не учитывает способности диоксинов в новому синтезу при снижении температуры.

Высокие температуры приводят к увеличению выхода летучих компонентов и росту выбросов опасных металлов.

Теоретически возможны два способа подавления образования диоксинов:

 связывание образующегося при сжигании ТБО HCl с помощью соды, извести или гидроксида калия;

 перевод в неактивную форму ионов меди и железа, например, связывание меди в комплексы с помощью аминов.

В зависимости от температуры процесса, все методы термической переработки ТБО, нашедшие промышленное применение или прошедшие опытную апробацию, можно разделить на две большие группы:

 процессы при температурах ниже температуры плавления шлака;

 процессы при температурах выше температуры плавления шлака.

Слоевое сжигание ТБО осуществляют на подвижных решетках (колосниковых и валковых) и во вращающихся барабанных печах.

3.1. Слоевое сжигание.

Сжигание на колосниковых решетках.

Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, которая представляет собой камеру сгорания, куда подаются отходы и дутьевой воздух в качестве окислителя органических веществ.

Переталкивающие решетки как с прямой, так и с обратной подачей материала представляют собой систему, состоящую из подвижных и неподвижных колосников для перемещения и перемешивания отходов. Колосниковые решетки с прямой подачей (поступательно-переталкивающие решетки) имеют малый угол наклона (6–12,5 º) и переталкивают материал в сторону выгрузки шлака (в направлении перемещения материала). Колосниковые решетки с обратной подачей (обратно-переталкивающие решетки) имеют большой угол наклона (обычно 21–25 º) и переталкивают материал (нижний слой отходов) в сторону, противоположную выгрузке шлака и перемещению отходов. При этом часть горящего слоя отходов возвращается к началу решетки, что интенсифицирует процесс горения.

Сжигание на валковых решетках.

Слоевое сжигание ТБО на валковых решетках применяется в промышленной практике достаточно широко. При использовании топок с валковыми решетками, заимствованными из практики сжигания угля, материал перемещается с помощью вращающихся валков (барабанов).

Опыт эксплуатации заводов, на которых реализовано слоевое сжигание ТБО в топках с валковыми решетками, позволил выявить целый ряд недостатков:

 неудовлетворительная работа и отрицательное экологическое влияние вследствие плохой стабилизации процесса сжигания;

 часто не достигается оптимальная температура;

 большой выход недожога;

 плохое качество шлака;

 значительная потеря черных металлов;

 эксплуатационные осложнения при попадании в печь бордюрного камня и больших количеств металла;

 сложность организации эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и др.

Механическое внедрение европейского оборудования, предназначенного для прямого сжигания неподготовленных городских отходов в России недопустимо, так как в городах РФ практически отсутствует сбор отходов.

Сжигание в барабанных печах.

Барабанные вращающиеся печи для сжигания исходных (неподготовленных) ТБО применяют редко. Чаще всего эти печи используют для сжигания специальных, в том числе и больничных, отходов, а также жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием.

Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Скорость вращения печи от 0,05 до 2 об./мин. Со стороны загрузки подаются отходы, воздух и топливо. Шлак и зола выгружаются с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушиваются до температуры 400 º С а затем происходит газификация и сжигание, обычно при температуре 900–1000 º С.

В практике мусоросжигания барабанные печи ранее часто использовали в качестве дожигательных барабанов после колосниковых решеток.

Практика применения барабанных печей в качестве дожигательных барабанов на мусоросжигательных заводах считается устаревшей и подобная технология не закладывается в проекты новых заводов.

3.2. Сжигание в кипящем слое.

Сжигание в кипящем слое осуществляется за счет создания двухфазной псевдогомогенной системы «твердое-газ» за счет превращения слоя отходов в «псевдожидкость» под действием восходящего потока газа, достаточного для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии.

Слой напоминает кипящую жидкость, и его поведение подчиняется законам гидростатики.

Считается, что сжигание в кипящем слое по эколого-экономическим параметрам в ряде случаев превосходит традиционное слоевое сжигание.

Печи для сжигания ТБО в кипящем слое обеспечивают наилучший режим теплопередачи и перемешивания обрабатываемого материала и по этим характеристикам превосходят котлоагрегаты с переталкивающими решетками. Кроме того, аппараты кипящего слоя не имеют движущихся частей или механизмов. Однако необходимость обеспечения режима псевдоожижения обрабатываемого материала накладывает ограничение на его гранулометрический и морфологический состав, а также на теплотворную способность. В ряде случаев процесс сжигания в кипящем слое, особенно в циркулирующем кипящем слое, оказывается более дорогим, чем слоевое сжигание.

Производительность печей для сжигания ТБО в кипящем слое составляет от 3 до 25 т/час. Преобладающая температура сжигания 850–920 º С.

В связи с тем, что температура сжигания ТБО в кипящем слое на 50–100 º С ниже по сравнению со слоевым сжиганием, заметно снижается возможность образования оксидов азота за счет окисления азота воздуха, в результате чего снижаются выбросы NO с отходящими газами.

Роль теплоносителя в системах кипящего слоя обычно выполняет тонкозернистый песок , поверхность частиц которого создает большую по сравнению с традиционным колосниковым сжиганием поверхность нагрева.

После разогревания песка с помощью запальной горелки до температуры 750–800 º С начинают подачу отходов в кипящий слой, где они смешиваются с песком и в процессе движения истираются.

В результате хорошей теплопроводности песка отходы начинают быстро и равномерно гореть. Выделяющееся при этом тепло обеспечивает поддержание песка в горячем состоянии, что позволяет работать в автогенном режиме без подвода дополнительного топлива для поддержания режима горения.

3.3. Сжигание при температурах выше температуры плавления шлака.

Основными недостатками традиционных методов термической переработки ТБО являются большой объем отходящих газов (5000–6000 м 3 на 1 т отходов) и образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или менее 10% по объему). Кроме того, шлаки имеют повышенное содержание тяжелых металлов и по этой причине находят лишь ограниченное применение, в основном, в качестве пересыпного материала на свалках.

Для получения расплава шлака непосредственно в процессе термической переработки ТБО необходимо обеспечить температуру в аппарате выше температуры плавления шлаков (около 1300 º С). Это, как правило, требует либо использования кислорода, либо подвода дополнительной энергии. Замена части дутьевого воздуха на кислород одновременно обеспечивает снижение количества отходящих газов.

Наиболее очевидным способом повышения температуры сгорания отходов является уменьшение содержания в используемом окислителе (воздухе) доли инертного компонента (азота), на нагрев которого расходуется значительная часть выделяющейся энергии.

Вторым значительным преимуществом сжигания в кислороде является резкое сокращение объема дымовых газов и следовательно, снижение затрат на газоочистку. Кроме этого, сниженная концентрация азота в дутьевом воздухе позволяет уменьшить количество образующихся при высоких температурах оксидов азота, очистка от которых представляет собой серьезную проблему.

В начале 90-х годов для термической переработки ТБО при температуре 1350–1400 º С предложены металлургические печи Ванюкова. Сжигание осуществляется в кипящем слое барботируемого шлакового расплава, который образуется из загружаемых в печь золошлаковых отходов ТЭЦ.

Механический перенос этого процесса для широкомасштабной термической переработки ТБО не может быть осуществлен из-за:

 того, что КПД печи Ванюкова из-за высокой температуры отводимых газов (1400–1600 º С) очень низок;

 того, что в переработку поступает преимущественно органическое сырье, т.к. ТБО на 70–80% состоят из органических компонентов. При нагревании минеральные вещества переходят в жидкую фазу, а органические в газообразную,

 отсутствия широкомасштабных испытаний процесса применительно к ТБО, что не позволяет отработать: узлы загрузки и разгрузки; автоматизацию процесса с учетом колебаний состава сырья, состава и объема отходящих газов и др.; автогенность процесса применительно к термообработке отходов как гетерогенной смеси многих компонентов, отличающихся составом, крупностью и теплотворной способностью. Следует заметить, что колебания состава ТБО несопоставимы с колебаниями состава порошкообразных концентратов, направляемых для плавки в печи Ванюкова. Тщательное усреднение колебаний состава концентратов позволяет добиться колебаний в пределах 0,5%, в то время как исходные ТБО усреднению практически не поддаются;

 высокой стоимость процесса и оборудования.

Таким образом, наиболее целесообразно использовать сжигание при температурах выше температуры плавления шлака для переработки не исходных ТБО, а для обезвреживания шлаков или их обогащенных фракций, образовавшихся в термических процессах переработки ТБО при температурах ниже температуры плавления шлака. Выход шлаков в этих процессах составляет 10–25% от исходных ТБО, что резко снижает потребную производительность печей и позволяет периодически вовлекать шлак в переработку.

Утилизация и переработка бытовых отходов - актуальная проблема современного мира. Свалок на земле становится все больше, обширное захламление грозит экологической катастрофой. Решение проблемы – переработка ТБО на специализированных мусороперерабатывающих заводах. Следуя условиям объективной реальности, человечеству нужно совершенствовать способы утилизации отходов, чтобы добиться наиболее эффективной переработки ТБО с минимальными затратами.

3 причины, почему необходима грамотная переработка ТБО

Отходы можно условно подразделить на следующие виды :

Бытовые отходы. В эту группу мы отнесем отходы жизнедеятельности людей. Тот мусор, который выбрасывается из жилых домов и административных зданий. Пластиковые изделия, остатки еды, бумажные, стеклянные и другие предметы. Многие отходы отнесены к IV и V классам опасности.

Вопрос по пластиковым отходам должен решаться следующим образом: мусор подлежит механическому измельчению, далее следует химическая обработка растворами, в результате таких манипуляций образуется масса, из которой можно вновь изготавливать полимерную продукцию. Бумага и пищевые остатки могут превратиться в компост, перегнить и принести пользу для аграрного сектора экономики.

Все отходы имеют классификацию по степени своей опасности для окружающей среды. Всего существует четыре класса опасности. Первый класс – мусор, который несет самую серьезную угрозу планете и всем живущим на ней организмам. Если не перерабатывать ТБО первого класса в порядке, установленном законом, вред экологической системе может быть непоправимым. Отходы первого класса опасности: ртуть, соли свинца, плутоний, полоний и т.д.

Отходы второго класса опасности также способны сильно навредить экологии. Последствия такого ущерба продолжат воздействие на протяжении длительного времени. Планета будет восстанавливаться в течение 30 лет после загрязнения такими отходами. К ним относят мышьяк, селен, хлор, фосфаты и т. д.

После отходов третьего класса опасности экосистема способна восстановиться за десятилетие. Разумеется, восстановление возможно только после переработки ТБО, иначе отходы не прекратят наносить вред экологии. К третьему классу принадлежат цинк, этиловый спирт, хром и т. д.

Четвертый класс опасности – это отходы малоопасные (симазин, сульфаты, хлориды). После их устранения из зараженного объекта экосистеме нужно восстанавливаться три года.

А вот отходы пятого класса совершенно безопасны.

Рассмотрим, почему необходима правильная переработка ТБО:

Отходы загрязняют окружающую среду, которая и так перенасыщена выбросами заводов и выхлопами транспорта.
Ресурсы, которые добыты из природы или созданы промышленным путем, серьезно ограничены, поэтому целесообразно подвергать их переработке и вторичному использованию.
Применять переработанное сырье оказывается дешевле, поэтому переработка ТБО выгодна в экономическом плане.

Наиболее распространенные методы переработки ТБО

Метод 1. Захоронение мусора.

Полигоны создаются специально для того, чтобы на их территории осуществлять переработку ТБО. Поток мусора поступает на эти площади (до 95 %), а затем органическая часть разлагается самопроизвольно. В зоне полигона образуются специальные условия для интенсивного биохимического процесса диссоциации. Формирующаяся анаэробная среда способствует утилизации, усиливающейся метаногенными микроорганизмами, которые образуют биогаз (иначе называемый «свалочный газ»). В чем минус таких полигонов? Токсины свалочного газа поступают в атмосферный воздух и распространяются по направлению ветра на огромные расстояния. А если к ним примешиваются производственные выбросы, то экология подвергается еще большей опасности.

Учитывая скопление микроорганизмов, которые усиливают протекание химических реакций, локально могут возникать возгорания из-за чрезмерного перегрева. При этом в окружающую среду выделяются полиароматические углеводороды, вызывающие онкологические заболевания. Такие выбросы в тысячи раз превышают допустимые концентрации подобных веществ в воздухе. Образующиеся в воздухе водные растворы выпадают в виде осадков, при испарении которых, как и при горении полимерных веществ, выделяются диоксины. Так через атмосферные осадки вредные химические элементы попадают в грунтовые и поверхностные воды.

Поскольку устраивать такие полигоны в черте города нельзя, для них отводятся участки за пределами крупных населенных пунктов. Если подсчитать стоимость выделения территорий, их обустройства по всем правилам, транспортные расходы на перевозку мусора к такому полигону переработки ТБО, получится довольно внушительная цифра. Прибавьте к этому загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выделением продуктов сгорания моторного топлива, износ пригородных дорог. Картина складывается не радужная.

Из-за того, что квалифицированное обустройство полигонов переработки ТБО связано с большими расходами, некоторые предпочитают организовывать несанкционированные свалки. В таких местах неразрешенного складирования отсутствует всякая герметизация, жидкие отходы напрямую поступают в окружающую среду, не проходя этап обезвреживания, создавая высокую опасность для населения. А эти свалки только множатся и разрастаются.

Таким образом, складывать непереработанные отходы на полигонах весьма опасно, и потому такой способ их утилизации должен быть запрещен на законодательном уровне. И тому есть масса причин:

отсутствие бактериологической и эпидемиологической безопасности;
быстрое распространение опасных для человеческого организма веществ на большие территории (проникновение в воздух, воду, почву);
выделение диоксинов при возгорании;
высокая стоимость земли и обустройства полигона, а также необходимость последующей рекультивации участка;
противоречие «Основам государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года».

Метод 2. Компостирование мусора.

Этот способ переработки ТБО основан на том факте, что часть мусора может утилизироваться самостоятельно – путем биоразложения. Так, органические отходы в состоянии компостироваться. В наши дни существуют специальные технологии компостирования пищевых отходов и неразделенного мусора.

Массовое компостирование у нас в стране не распространено, но применяется той частью населения, которая имеет частные дома или дачные участки. Однако в целом организовать процесс компостирования мусора можно и централизованно, выделив для этого специальные площадки. Образовавшийся компост в дальнейшем можно с успехом использовать в сельскохозяйственной отрасли.

Метод 3. Термическая переработка мусора (ТБО).

Органику также легко можно уничтожить термическим путем. Термическая переработка ТБО – последовательная процедура воздействия тепла на отходы в целях уменьшения их массы и объема, а также обезвреживания. Такая переработка ТБО может сопровождаться получением инертных материалов и энергоносителей.

Преимущества термической переработки:

Эффективность в плане обезвреживания (уничтожает болезнетворную микрофлору).
Значительно уменьшает объем мусора (до десяти раз).
Использование энергетического потенциала отходов органического происхождения.

Наиболее распространенный метод термической переработки ТБО – сжигание. У этого простого способа есть много достоинств:

Он многократно проверен.
Оборудование для сжигания доступно и выпускается серийно, имеет длительный срок эксплуатации.
Автоматизированный процесс, не требует вовлечения трудовых ресурсов.

Если раньше мусор просто сжигали, то современные технологии позволяют более эффективно использовать этот процесс, попутно извлекая из него топливную фракцию. В результате подобных методик процедура сжигания превращается не просто в ликвидацию мусора, но и в получение дополнительной энергии – электрической или тепловой. Самой перспективной на данный момент является технология плазменного сжигания, которая обеспечивает более высокую температуру горения. В результате выделяется полезная энергия, а в остатке получается совершенно безвредный остеклованный продукт.

Метод 4. Плазменная переработка мусора (ТБО).

Переработка ТБО плазменным методом представляет собой процесс превращения мусора в газ. Этот газ впоследствии используют для получения пара и электроэнергии. Непиролизуемые остатки твердых отходов выступают одним из элементов плазменной переработки.

Достоинство высокотемпературного пиролиза в том, что этот процесс уничтожает без всякой предварительной подготовки самые разные отходы, не нанося вреда окружающей среде. С экономической точки зрения это очень выгодная технология, т. к. не нужно дополнительных затрат на сушку, сортировку и другие процедуры подготовки мусора к утилизации.

На выходе остается шлак, который не несет вреда экологии и даже может найти повторное применение.

Какое используется оборудование для переработки ТБО

Промышленный мир не стоит на месте, все больше становится оборудования и заводов по утилизации мусора. Самые распространенные виды техники для таких предприятий включают в себя:

1. Прессы.

Без прессования отходов невозможно представить ни один завод по утилизации и переработке ТБО. После прессования отходы удобнее хранить и перевозить. Прессы могут иметь разные габариты: от самых гигантских до сравнительно небольших, способных уместиться на территории обычного магазина. В России используют два вида прессов:

Пакетировочные прессы.
Брикетировочные прессы.

По способу загрузки прессы бывают:

Вертикальные (с фронтальной загрузкой).
Горизонтальные (способны сжимать мусор более плотно).

Если размеры вертикальных прессов достаточно компактные, то горизонтальные обычно устанавливают только на больших заводах, т. к. их трудно уместить в обычном помещении.

По назначению прессы бывают универсальные (для всех типов отходов) и специализированные (только для одного вида).

2. Компакторы.

Очень близкими к прессам считаются компакторы. Из названия понятно, что они также делают мусор более сжатым. В основном на данном виде оборудования уплотняют ПЭТ бутылки, полиэтиленовые пленки, алюминиевые банки, а также бумагу и картон. Для торговых комплексов такой вид оборудования незаменим, потому что там всегда есть необходимость в сжатии большого количества мусора.

Компании по транспортировке отходов единогласно заявляют, что расходы на перевозку и хранение значительно снижаются благодаря уплотнению мусора с помощью компакторов. При этом совершенно не имеет значения, будет ли это компактор мобильный или стационарный.

У стационарного и мобильного оборудования есть свои плюсы и минусы. Если мобильные компакторы – это моноблоки, то стационарные компакторы содержат в себе пресс и сменный контейнер, что позволяет загружать намного больше отходов, чем в единый моноблок. Непрерывный цикл работы также значительно выделяет стационарный компактор среди другого утилизирующего оборудования. Только успевайте менять контейнеры.

Зато мобильный компактор можно использовать в разных местах, при этом его не нужно каждый раз монтировать и демонтировать вновь. Это герметично выполненная конструкция, что позволяет ей работать даже с влажными отходами.

3. Шредеры.

Шредеры имеют совершенно иной тип работы, нежели прессы и компакторы. Они помогают в утилизации мусора тем, что измельчают его или дробят. Именно поэтому русскоязычные пользователи называют шредеры дробилками. Без них не обходится ни один завод по переработке ТБО. Шредеры предназначены для измельчения:

Некоторые шредеры работают только с одним видом отходов, например, со стеклом. Но существует и немало моделей, которые предназначены для измельчения самого разнообразного мусора.

4. Контейнеры.

С этим видом оборудования мы сталкиваемся ежедневно. Это привычные для нас емкости для мусора, которыми мы регулярно пользуемся. Материал, из которого изготавливаются контейнеры, – это обычно пластик, хотя иногда встречается и металл. Контейнеры могут служить для раздельного хранения мусора либо для смешанных отходов. Не так давно контейнеры были стационарными, теперь все чаще мы встречаем емкости на колесах. Из контейнеров, оборудованных колесами, удобнее переваливать мусор в мусоровозы.

5. Сортировочные линии.

Гораздо проще и эффективнее производить переработку ТБО в отсортированном виде. Как мы уже говорили, для разного вида мусора существуют свои способы утилизации, и потому так важно предварительно отделить один тип отходов от других. С этой целью на мусороперерабатывающих заводах в наши дни в обязательном порядке устанавливаются линии для сортировки отходов. Сортировочные линии созданы для того, чтобы отделять твердые бытовые отходы по фракциям с целью их последующего прессования, уплотнения и превращения во вторичное сырье, которое затем может быть реализовано. Сортировочные линии стали неотъемлемой частью процесса переработки мусора.

Как комплектуется завод по переработке ТБО

Набор оборудования для любого завода подбирается с учетом его специализации. Есть предприятия широкого профиля, которые выполняют переработку ТБО разного вида. Но небольшие заводы обычно занимаются только каким-то конкретным видом отходов. Это могут быть строительные отходы, покрышки и другие резиновые изделия, бытовой мусор и проч.

Надежнее всего вложить деньги в функциональное и мощное оборудование, которое сможет обслужить большую площадь, работая без перебоев и поломок.

Примером такого комплекса является мусоросжигательный мини-завод МПЗ-5000 (производства компании Sifania (Россия)). Он предназначен для переработки огромного количества твердых бытовых отходов, к примеру, прекрасно справится с пятью тысячами тонн мусора в год. Мини-завод подразумевает комплекс оборудования для сжигания мусора. Рассматриваемый нами пример пригоден для обслуживания небольшого района с численностью населения около 25 тысяч человек. В комплект оборудования входит не только машина для сжигания мусора, но также и агрегаты для:

сортирования отходов;
измельчения пластиковых бутылок;
уплотнения макулатуры;
пиролизации неразлагаемых материалов.

Стоимость оборудования достаточно высока. Его простейшая стандартная комплектация обойдется предприятию в десять миллионов рублей.

Но этот пример подходит для организации небольшого масштаба. Для более крупного производства можно приобрести сортировочную станцию, способную пропускать через себя до десяти тонн в час. Производительность такого оборудования куда выше, чем у мини-завода. Эта станция способна выделять 16 видов ТБО из смешанного потока. Обслуживание станции требует не менее 40 человек. Неплохим вариантом подобного оборудования является комплекс компании JSSORT. Он имеет внушительные габариты. Чтобы установить всю станцию целиком, потребуется площадь шириной 40 метров и длиной 80 метров. Такое оборудование способно за один восьмичасовой рабочий день обслужить около 15 мусоровозов.

Подобный комплекс оснащения обойдется в три раза дороже мини-завода. Стоимость его – около 30 млн рублей. Сюда входит цена постройки подходящего помещения под станцию.

Очень прибыльный вариант заработка на утилизации отходов – завод по переработке резиновых изделий (автомобильных шин) в мелкую крошку. После функционирования специализированного оборудования остается только резиновый порошок, измельченный в гранулы, который прекрасно подходит для вторичного использования.

Он востребован при производстве:

асфальта;
дорожных ограничителей скорости;
материалов для звукоизоляции;
мастик с антикоррозийными свойствами и другой продукции строительной индустрии.

Комплект оборудования для переработки резины способен обработать до трех тонн отходов в час. Импортный мини-завод подобного типа стоит около 25 млн рублей.

Следует отметить, что все перерабатывающие предприятия имеют примерно схожий набор составных частей. Отличия состоят в основном в степени их мощности и уровне автоматизации процесса. Завод по переработке ТБО включает следующее оборудование:

Иногда этот набор дополняется приемным цехом с магнитным оснащением для отделения металлолома.

Рассмотрим схему работы мини-завода по переработке ТБО:

в первую очередь поток отходов идет через магнитный приемник, чтобы отсортировать металл;
вертикальный конвейер транспортирует сырье к сортировочной линии;
сортировочные комплексы могут быть автоматизированными и разделять мусор с помощью оптических устройств или полуавтоматизированными и использовать ручной труд;
отсортировывается вся макулатура и поступает на упаковку;
изделия из пластика попадают в измельчающее устройство;
стеклянные отходы отправляются в сборочный контейнер;
все остальные отходы идут в приемный бункер, откуда впоследствии поступают на пресс для уплотнения. Дальнейшая участь такого мусора – захоронение.

Если вторсырье упаковано, его можно реализовывать или перерабатывать, смотря какое направление предусмотрено самим заводом. К примеру, одним из подразделений предприятия может быть цех по производству туалетной бумаги.

Главные проблемы переработки ТБО

Проблема 1. Отсутствие средств.

В настоящее время отходы вывозятся в основном за счет населения. Но установленные нормативными актами тарифы на обезвреживание бытовых отходов непомерно низкие. Настолько, что они не способны компенсировать расходы даже на транспортировку мусора, не говоря уже о его переработке и захоронении.

Безусловно, собранных с населения средств не хватает, поэтому остальные ресурсы выделяет государство. Но по непонятным причинам у ЖКХ никогда не остается возможностей, чтобы развивать и модернизировать систему утилизации отходов. У нас до сих пор не ведется раздельного сбора, как принято во всей Европе. Да и на материальном уровне нет никакой стимуляции к сортировке. Если вы вываливаете весь мусор в один контейнер или разделяете отходы по видам, все равно вы платите один и тот же тариф за переработку ТБО.

Проблема 2. Второстепенное значение.

Переработкой ТБО в настоящий момент занимаются организации, основным направлением деятельности которых выступает оказание различных коммунальных услуг.

Только в том случае, если сбором и переработкой отходов займутся специализированные предприятия, они смогут осуществлять планирование в целях более эффективного сбора отходов, усовершенствовать используемое оборудование, оптимизировать доходы и расходы на переработку ТБО.

Проблема 3. Отсутствие ответственных лиц.

Вся деятельность, связанная с утилизацией бытовых отходов, рассредоточена по различным ведомствам. Единая структура иерархии и ответственности в данном вопросе не выстроена. В странах Европы все иначе. Там вопрос обращения с бытовыми отходами контролируют Агентства по охране окружающей среды. В нашей стране есть подобное учреждение власти – Минприроды, однако, в ведение данного органа вопрос переработки ТБО не передан.

В итоге существующие министерства и ведомства в разной степени касаются данной сферы, но перекладывают ответственность друг на друга, а процесс издания законопроектов в этой области затягивается из-за длительной процедуры согласований.

Проблема 4. Концентрация в руках государственных органов.

Госорганы ревностно держатся за переработку ТБО, хотя, как мы убедились, не имеют достаточно средств, желания и понимания, чтобы организовать процесс на должном уровне. Европейские государства показывают эффективность подключения к этому вопросу частных компаний. В Европе уже давно организации сотрудничают с муниципалитетами в вопросах сбора и утилизации мусора. Возможно, когда-нибудь в будущем и наши органы власти выйдут на подобный уровень сотрудничества, но пока свалки копятся и продолжают отравлять окружающую среду.

Зарубежный опыт показывает, что частные компании с большим энтузиазмом подходят к решению данной проблемы, так как это напрямую связано с коммерческой выгодой. Так, они ищут наиболее эффективные и экономичные способы переработки ТБО. Возводя большие заводы и привлекая иностранные инвестиции, коммерческие организации работают с большой отдачей, и результат их деятельности на лицо.

Проблема 5. Нет работы с населением.

Тот факт, что население практически не понимает преимуществ раздельного сбора мусора, – печальная недоработка отечественного управления данным вопросом. Ведь если информировать граждан о проблемах переработки ТБО, у них может возрасти сознательность и желание исправить ситуацию, в том числе своими силами. В конце концов, эта планета – наш дом, в котором мы живем и планируем населять его еще долгое время.

Проблема 6. Отсутствие приспособлений.

Обилие данных в открытом доступе позволяет многим сознательным гражданам, несмотря на отсутствие централизованного информирования, приходить к пониманию проблемы утилизации отходов. Но даже если у людей возникнет желание выбрасывать мусор в раздельные контейнеры, такой возможности им не предоставлено. Единственное оборудование для сбора отходов – это обыкновенный мусоропровод. Выход из ситуации один: заварить все существующие мусоропроводы и наладить систему сортировки отходов.

Новые дома целесообразнее проектировать без мусоропроводов, так как в целом это не только обеспечит возможность раздельного сбора мусора, но и повысит чистоту в подъездах.

Проблема 7. Не налажена утилизация вторсырья.

В России существуют организации, которые занимаются переработкой ТБО . Их не так много, как хотелось бы, но даже эти единицы зачастую испытывают проблемы с утилизацией вторичного сырья. И это печально, ведь на самом деле использование утиля позволяет получить значительные экономические выгоды.

Мотивировать на применение вторсырья в производстве – это опять-таки государственная задача. Причем речь идет не только об установлении обязательств для предприятий, но и о разработке системы поощрений, льгот, стимулирования, которая могла бы подвигнуть представителей бизнеса на налаживание рынков сбыта утиля и его использование.

Так, при осуществлении государственных закупок в европейских странах нередко предусматриваются преимущества для организаций, производящих продукцию из вторичного сырья.

Проблема 8. Отсутствие планирования.

Чтобы переработка ТБО и использование вторсырья не стали локальными и эпизодическими явлениями, необходимо составлять подробные планы, направленные на достижение желательных результатов. Так, в настоящем плане по применению отходов должен охватываться длительный период, в течение которого предусматриваются необходимые мероприятия, а также сроки их выполнения, источники финансирования, цели и ответственные за реализацию таких действий лица.

Все вышеперечисленные проблемы на самом деле возникают из-за одного и того же фактора: задача грамотной переработки ТБО не стоит на государственном уровне в числе приоритетных. Кроме того, мы все еще не пришли к осознанию максимально рационального использования имеющихся ресурсов. Поэтому вопросы охраны экологии пока не решены, и эффективная система утилизации мусора не выстроена.

Какие перспективы имеет переработка ТБО в России

В России до настоящего момента не разработана идея рационального использовании отходов. В последнее время этому направлению уделяется немного больше внимания. Но только самую малость. В нашей стране создан ряд мусороперерабатывающих предприятий, но их функционирование пока не поставлено на широкую ногу. Процесс не налажен, отсутствует грамотное взаимодействие подобных организаций с государством. В целом, пока такие компании работают в основном в центральных регионах страны – Москве, Санкт-Петербурге. Но в идеале подобная деятельность должна осуществляться повсеместно.

Дело в том, что в крупных городах для мусороперерабатывающих предприятий существует куда больше возможностей заработка. Бизнес по утилизации мусора очень рентабелен там, где его в избытке, а территорий для складирования и медленного уничтожения отходов катастрофически не хватает. На периферии не так. Чаще всего мусор вывозят на земли, которые находятся на окраинах городов и населенных пунктов. Такой способ наносит вред экологии и к тому же является экономически невыгодным. В то время как переработка обычного бытового мусора – это прибыльный бизнес, и в данный промежуток времени в отечественной экономике эта ниша является свободной.

Отметим, что пока муниципалитеты не начнут воспринимать эту проблему как насущную, вряд ли что-то кардинально поменяется. Зарубежный опыт показывает, что значительная часть вопросов по утилизации отходов решается простым действием – установкой контейнеров для раздельного сбора мусора. Этот шаг значительно упростит переработку ТБО.

Критикой данного предположения является суждение об инертности и лени россиян, которые не захотят сортировать дома свои отходы. Но опросы общественного мнения эту мысль не подтверждают. К примеру, половина жителей Москвы уже сейчас готова к раздельному сбору мусора. И это без какой-либо пропаганды и работы с населением со стороны власть имущих. Нетрудно догадаться, что при условии действий государства в данном направлении в нашей стране возможен быстрый и эффективный переход к современным технологиям переработки мусора и использования вторичного сырья.

Мнение эксперта

Решение проблем переработки ТБО с помощью комплексного управления

Л.Я. Шубов ,

д.т.н., профессор, член сообщества экспертов России по рациональному природопользованию

О.Н. Борисова ,

к.т.н., доцент РГУТиС

И.Г. Доронкина ,

к.т.н., доцент РГУТиС

Управление переработкой ТБО состоит из следующих элементов:

Все эти компоненты соединены в единую систему и имеют связь между собой.

Чтобы обеспечить решение задач переработки ТБО, необходимо руководствоваться современными требованиями ресурсосбережения и природопользования:

вторичное использование отходов в качестве источников сырья и энергии;
снижение затрат на уборку поселений;
переход от метода захоронения ТБО к промышленной утилизации;
обеспечение экологической безопасности.

Преобразований добиться не так легко, ведь они связаны не только с налаживанием эффективной системы вывоза мусора и его переработки, но и с улучшением санитарно-гигиенического состояния города, а это уже вопрос реформирования ЖКХ. В настоящий момент имеется рад задач, среди которых не последнее место занимают создание рынка услуг и развитие конкуренции в сфере переработки ТБО. Внедрить все эти новшества не так легко.

В настоящий момент ощущается серьезная нехватка специалистов в вопросах переработки ТБО. ВУЗы ежегодно выдают дипломы экологам широкого профиля, которые еще не владеют технологиями эффективной переработки техногенного сырья, им сложно в одночасье найти решение проблемы с ТБО.

Некоторые зарубежные организации рвутся на российский рынок, предлагая выход из сложной ситуации с ТБО с помощью передовых технологий. Но зачастую речь идет только о сжигании мусора. Продуманной системы утилизации отходов все-таки не возникает. В лучшем случае промышленные объекты появляются хаотично, занимаясь только одной технологией в комплексе мер, необходимых для системного уничтожения отходов. Это путь в никуда.

Невозможно решить проблему переработки ТБО возведением мусоросжигательных заводов. Пока сооружается один, заканчивает свой жизненный цикл другой. Потому бессистемное строительство уже доказало свою неэффективность. В этом направлении нельзя опираться на один единственный метод переработки – сжигание.

Практика показывает, что такая политика не приводит к решению проблемы, а только способствует усилению загрязнения окружающей природной среды.

Необходимо брать пример с европейских государств. Вот чего они добились к настоящему моменту в вопросе управления ТБО:

Разработали индустрию вторсырья на основе раздельного сбора мусора с выделением пригодных для использования элементов.
Организовали и продолжают развивать систему специализированных сортировочных производств, предприятий по термической и биотермической переработке отходов.
Разработали систему переработки вторсырья.

Сжигать весь мусор просто недопустимо. На термическую переработку идет та фракция отходов, которая уже освобождена равно как от опасных, так и от ресурсоценнных компонентов. Такое производство можно назвать экологически безопасным.

В нашей стране все пункты переработки ТБО строят бессистемно, вне связи друг с другом. Туда отправляют весь поток отходов без предварительной сортировки. Такие действия создают угрозу возникновения чрезвычайной ситуации.

Если решить вопрос ТБО, то частично будет решена и проблема экологической безопасности страны в целом.

Острая необходимость в построении системы переработки ТБО стоит для Московского региона и городов курортной зоны. До тех пор, пока государственная политика в этом вопросе не будет нормализована, криминал и коррупция будут процветать и дальше. Вот почему разработка научно обоснованной стратегии переработки ТБО – задача №1.

Стратегия оптимизации комплексного менеджмента ТБО нужна, прежде всего, для создания передовой эффективной системы управления отходами и использования вторичного сырья. Задача такой программы – разработать способы внедрения отходов в промышленную переработку, спланировать последовательность действий по масштабному сокращению потока мусора, который в данный момент идет на захоронение, снизить экологические риски и затраты не утилизацию отходов. Стратегия должна выглядеть как цельный документ с понятной и четкой терминологией, содержащий реальную модель оптимизации использования отходов.

Наиболее распространённым методом утилизации ТБО является сжигание с последующим захоронением образующейся золы на специальном полигоне. Существует довольно много технологий сжигания мусора - камерное, слоевое, в кипящем слое. Мусор может сжигаться в смеси с природным топливом.

Термическая переработка: процесс, преимущества и недостатки

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).

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.

Биотермическая переработка ТБО: Аэробная ферментация

Из биотермических методов в практике наибольшее распространение получила аэробная ферментация, которую часто называют компостированием (по названию конечного продукта ферментации - компоста, используемого в сельском хозяйстве).

Ферментация - это биохимический процесс разложения органической части отходов микроорганизмами. В биохимических реакциях взаимодействуют органический материал, кислород и бактерии (сапрофитные аэробные микроорганизмы, присутствующие в ТБО в достаточных количествах), а выделяются диоксид углерода, вода и тепло (материал саморазогревается до 60-70°С). Процесс сопровождается синтезом гумуса. Размножение микроорганизмов-деструкторов отходов возможно при определенном соотношении углерода и азота.

Наилучший контакт между органическим веществом и микроорганизмами обеспечивается при перемешивании материала, в результате саморазогрева которого в процессе ферментации происходит уничтожение большинства болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов, личинок мух.

По результатам исследований английских специалистов, на начальной стадии ферментации происходит минерализация смеси, о чем свидетельствует уменьшение общего содержания углерода органического вещества и гуминовых кислот. Образующаяся биомасса обладает высокой степенью полимеризации и характеризуется значительной (по сравнению с почвой) концентрацией азота. В процессе ферментации уменьшается содержание в биомассе фенольных групп и увеличивается содержание групп НООС и С=0.

В итоге законченного процесса ферментации масса биоразлагаемого материала уменьшается вдвое и получается твердый стабилизированный продукт.

Компостирование после утилизации ТБО в мировой практике развивалось как альтернатива сжиганию. Экологической задачей компостирования можно считать возвращение части отходов в круговорот природы.

Наиболее интенсивно компостирование ТБО развивалось с конца 60-х до начала 80-х годов преимущественно в странах Западной Европы (Италия, Франция, Нидерланды). В Германии пик строительства заводов пришелся на вторую половину 80-х годов (в 1985 г. в компост перерабатывали 3% ТБО, в 1988 г. - около 5%). Интерес к компостированию вновь повысился в середине 90-х годов на основе вовлечения в переработку не ТБО, а селективно собранных пищевых и растительных отходов, а также отходов садово-паркового комплекса (термическая переработка этих отходов затруднена из-за большой влажности, а захоронение связано с неконтролируемым образованием фильтрата и биогаза). В европейской практике к 2000 г. с применением аэробной ферментации ежегодно перерабатывали около 4,5 млн. т отходов более чем на 100 заводах (из них в 1992-95 гг. построено 60 заводов).

В странах СНГ прямое компостирование исходных ТБО применяют на девяти заводах: в Санкт-Петербурге (первый завод в бывшем СССР, построен в 1971 г.; в конце 1994 г. в Санкт-Петербурге введен в строй второй завод), Нижнем Новгороде, Минске и Могилеве, Ташкенте, Алма-Ате, Тбилиси и Баку (все заводы запроектированы институтом «Гипрокоммунстрой», Могилевский - институтом «Белкоммунпроект»), В 1998 г. вошел в строй завод в Тольятти, на котором реализована предварительная, но малоэффективная сортировка ТБО.

Следует отметить, что из-за гетерогенного состава отходов прямое компостирование ТБО нецелесообразно, поскольку получаемый компост загрязняется стеклом и тяжелыми металлами (последние, как отмечено, содержатся в опасных бытовых отходах - отработанных гальванических элементах, люминесцентных лампах).

На первых механизированных промышленных установках ТБО наиболее часто компостировали в штабелях, периодически подвергая материал ворошению.

В настоящее время в промышленности наиболее распространены три метода аэробной ферментации:

ферментация (компостирование) в биобарабанах;
туннельное компостирование (ферментация);
ферментация (компостирование) в бассейне выдержки.

В СНГ с 1971 г. практикуется исключительно компостирование в биобарабанах (в режиме загрузки-разгрузки материала частота вращения биобарабана составляет 1,5 мин1, остальное время 0,2 мин1). В России (завод в г. Тольятти) на базе цементных печей выпускаются биобарабаны двух типоразмеров - длиной 36 и 60 м; диаметр биобарабанов - 4 м.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Уже сегодня проблема бытовых отходов это не только загрязнение окружающей среды. С каждым годом «закапывать» мусор на полигонах становится все дороже, переработка ТБО выход из данной проблемы. Многие страны мира не одно десятилетие ищут оптимальные технологии для решения. Ежедневно в мире образуется 5 миллиардов тонн мусора, а менее чем через 100 лет, по прогнозу ученых, цифра удвоится. Именно по этой причине решение вопроса о переработке ТБО должна решаться в кротчайшие сроки.

Основные методы переработки:

захоронение
сжигание
брекетирование

Мусор в землю: традиционный метод переработки ТБО

Самым распространенным из способов переработки по-прежнему остается захоронение мусора на свалках и специальных полигонах. Его основной недостаток — это большие затраты, которые никак не окупаются. Но главное это загрязнение отходами потребления близлежащих территорий, поверхностных и сточных вод, воздушного пространства.

Поиск решения проблемы по утилизации отходов потребления одними из первых начали Соединенные Штаты Америки. С 1930 года они приступили к изучению возможностей сбора и применения биогаза. Установлено, что из тонны твердых бытовых отходов можно извлечь 150 - 200 м³ биогаза. Правда, это за весь период разложения мусора. В первый год из каждой тонны ТБО выделяется около 7,5 м³ биогаза и в дальнейшем этот показатель снижается.

К 1985 году в США было введено более 30 биогазовых установок, использовавших метан, получаемый из ТБО. На одном из американских полигонов площадью 14 гектар, где было размещено 1 миллиона тонн бытового мусора вперемешку с 500 тысячами тонн промышленных отходов, в течение года получили 60 миллионов м³ биогаза. Каждый час — примерно по 7000 м³, этого хватило на выработку 13,1 мВт/час электроэнергии.

По оценкам экологов, в России на мусорных полигонах и свалках ежегодно образуется около 1,1 миллиарда м³ биогаза = 788 000 тонн. Правда, большая его часть никак не используется.

Недостатки захоронения:

Большая площадь занимаемых территорий.
Территории полигонов не могут быть использованы в других целях.

Что не сгниет, то сгорит: мусоросжигательные заводы

Более радикальный и быстрый метод решения проблемы - сжигание отходов потребления в специальных печах. Главные плюс: на выходе получается шлак, практически не имеющий запаха, а его масса от трех до десяти раз меньше массы сжигаемого мусора. Однако мусоросжигательные печи нуждаются в мощных системах очистки дыма, поскольку при горении ТБО выделяются токсичные вещества, способствующие загрязнению окружающей среды.

Сам шлак также может содержать опасные соединения и тяжелые металлы, способствующие природному загрязнению. Впрочем, в последнее время разрабатываются методы высокотемпературного плазменного сжигания мусора, при котором вредные вещества полностью нейтрализуются.

Наибольший процент бытовых отходов подвергают этому виду утилизации в Японии. В 2011 там таким образом подверглись утилизации 64% собранных твердых бытовых отходов. Больше половины отходов на мусоросжигательные заводы отправляют датчане, шведы, жители Люксембурга и Швейцарии.

Из приблизительно 2500 мусоросжигательных заводов построенных в мире, 400 расположены в Европе. В течение года они производят порядка 130 миллиардов кВт/ч электроэнергии - в 4,5 раза больше, чем вырабатывается на Ленинградской АЭС.

Плюсы сжигания:

Уменьшение объема отходов.
Использование пара для выработки тепла и энергии.

Недостатки:

Угроза загрязнения окружающей среды.
Требует более внушительных финансовых затрат.

Вторсырье в брикеты: брикетирование мусора

Одним из наиболее передовых способов утилизации бытовых отходов является их брикетирование. Предварительно требуется разделение мусора по характеру.

В составе твердых бытовых отходов содержатся различные компоненты:

Вторичная переработка в этом случае также возможно, поэтому в процессе дополнительной сортировки извлекаются все пригодные для данной процедуры материалы. Ни в коем случае, после отсортировки не должно остаться токсичных и опасных отходов, катализирующих процесс загрязнения окружающей среды.

Опыт Швеции

В Швеции из мусора выделяют более 50% вторичных материалов, помимо металла и стекла. Переработка через мусоросортировочные заводы, построенные по шведской технологии в городе Вийстерс (Голландия), проходит ⅕ бытовых отходов этой страны — 125 тысяч тонн = 600 тысяч м³ ежегодно.

При этом выпускается:

Бумаги - 16 000 тонн.
Пластмассы - 4500 тонн.
Железа и сплавов - 3500 тонн.
Органической основы для компостирования - 39000 тонн.

На мусорный полигон вывозится 47 000 тонн балластных фракций, это менее 10% от исходного количества. В этом основная проблема переработки бытовых отходов. Эффективная переработка бытовых отходов налажена в Швеции — она мусор ввозит из других стран. Ежегодно шведы готовы принимать до 800 000 тонн ТБО от соседей. Главным образом из Норвегии. Между тем как на свои свалки отправляют лишь 4% от произведенных отходов - почти в десять раз меньше, чем в среднем по Европе. Здесь особенно актуально построить завод по механизированной переработке бытовых отходов и получать стабильный доход. Оборудование для МПБО имеет высокую стоимость, однако окупается достаточно быстро – в течение 1-3 лет.

Что касается Швейцарии, жители этой страны начинают решать проблему с момента ее образования. То есть с сортировки мусора. Они тщательным образом следуют этому правилу, разделяя отходы потребления на несколько видов.

Обязательно отделяются от общего мусора:

чистая пластиковая тара
лампы
герметично упакованные аккумуляторные батареи
консервные банки
электротехника

Это далеко не все виды твердых бытовых отходов, подверженные разделению. Такой метод сортировки предупреждает загрязнение окружающей среды. Выброс несортированного мусора конечно возможен, но за дополнительную плату. Это мотивирует граждан самостоятельно сортировать мусор.

Опыт Германии

Германия, как и другие европейские страны, занимается решением вопроса утилизации бытовых отходов. Они также практикуют сортировку отходов потребления. В немецких домах и дворах можно увидеть по пять или шесть контейнеров для разных видов мусора. Все контейнеры имеют определенный цвет, что помогает упростить процесс сортировки. Сортировкой бытовых отходов занимается большая часть жителей этой страны. Причем они делают это на добровольной основе, серьезно подходя к проблеме загрязнения окружающей среды. Вывозом несортированного мусора, как правило, занимаются муниципальные компании, так как этот вид мусора перерабатывать крайне невыгодно. Они получают прибыль от людей, оплачивающих вывоз мусора.

Далее мусор отправляется на завод по переработке твердых бытовых отходов, в результате сжигания отходов образуется шлак и пар. Шлак направляется на дальнейшую переработку, а пар на электростанцию для получения электричества или тепла. Органические отходы после отсортировки отправляют на биогазовые станции. С помощью микроорганизмов мусор перерабатывается в биогаз. Этот газ также может направляться на преобразование в энергию, а также использоваться как топливо.

Но есть в Европе и те страны, где так же как и в России еще не скоро откажутся от содержания полигонов для захоронения бытовых отходов. Это касается Греции, Хорватии. Рекордсменом является Румыния — на полигоны отправляется 99% отходов потребления. Переработка в этой стране практически не применяется.

Утилизация бытовых отходов в России

С такими объемами мусора, которые образуются ежегодно на территории России, важно использовать эффективные методы утилизации, чтобы избежать загрязнения соседних территорий. Переработанный мусор может стать спасением постоянно ухудшающейся экологической ситуации в стране.

Преобладает метод захоронения, такая обработка является наиболее простой и дешевой, но, к сожалению, сильно влияет на состояние экологической сферы. Кроме того, часто для захоронения используются несанкционированные полигоны. Крайне важно использовать для этого подходящие и подготовленные территории, соответствующие всем природоохранным требованиям.

Способы переработки непрерывно совершенствуются, появляются новые более экономичные и не допускающие загрязнения. Для изменения сложившейся ситуации важно найти эффективные пути, такие как снижение количества отходов для утилизации. Этого можно добиться при условии переработки в сырье для новой продукции.

Переработка экономит природные ресурсы, часть из которых является невозобновляемыми. Однако совершенствование переработки бытовых отходов сдерживается тем, что необходимо грамотно разработать бизнес план и иметь солидную сумму для первоначальных вложений в строительство инженерных сооружений и инфраструктуру мусороперерабатывающего производства. Исследуя зарубежный опыт, можно подчеркнуть выгоду и высокую эффективность инвестирования в предприятия, перерабатывающие отходы ТБО.