Современные системы управления ТБО

Остановимся вкратце на современной системе управления городскими отходами, сложившейся в мире и России. Схематично она представлена на рис. 3.3.

Процесс начинается с того, что муниципальные службы организовывают сбор и вывоз городских бытовых и промышленных отходов, проводя одновременно следующую политику.

Рис. 3.3. Блок-схема системы управления городскими отходами

Оставшиеся отходы должны централизованно собираться и вывозиться на крупные городские комплексы, где они подвергаются дополнительной переработке одним или несколькими способами, указанными на блок- схеме рис. 3.3. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Статистика их использования по развитым странам будет приведена ниже. Но наиболее объемным в мировом масштабе сегодня является способ захоронения на специальных полигонах. Полигон - это естественный или искусственный земляной карьер, достигающий площади в несколько гектар с глубиной 10-20 м, находящийся над плотными водонепроницаемыми слоями земли и имеющий многослойный защитный экран из искусственных и естественных материалов (рис. 3.4, 3.5) [23, 24].

По всему периметру полигона прокладываются дренажные трубы для вывода на поверхность образующихся сточных вод и свалочного газа (биогаза).

Рис. 3.4. Конструкция защитного экрана основания полигона 1-го типа:

1 - свалочный грунт; 2 - дренажный слой; 3 - дренажная труба; 4 - минеральный изоляционный слой; 5 - геологический барьер; 6 - планировочная отметка

основания карты

Рис. 3.5. Конструкция защитного экрана основания полигона 2-го типа:

1 - свалочный грунт; 2 - дренажный слой; 3 - дренажная труба; 4 - защитный слой; 5 - синтетическая гидроизоляция; 6 - минеральный изоляционный слой; 7 - геологический барьер; 8 - планировочная отметка основания карты

полигона

Время газогенерации в зависимости от состояния полигона, его географического расположения колеблется от 2 до 15 лет. На мусорные полигоны мира сегодня вывозится около 500 млн. т/год отходов.

о

Удельный выход биогаза составляет от 120 до 200 м /т отходов, его

о

калорийность может достигать 5 000-5 500 ккал/ м . Объем свалочного метана достигает сегодня 40 млн. т/год. Свалочный газ очень горюч, взрывоопасен, токсичен. Наконец, это один из главных поставщиков «парникового газа», на борьбу с которым объединилось мировое сообщество, согласно Киотскому протоколу.

Для России проблема свалочного газа находится в очень тяжелой ситуации по одной простой причине: у нас нет практически оборудованных полигонов, описанных выше, - у нас есть необорудованные свалки, зачастую неизолированные от водоносных пластов, без дренажирования стоков и биогаза, без достаточного уплотнения, без системы пожаротушения. Поэтому наиболее характерный пейзаж нашего «полигона-свалки» - это горящие массивы, извергающие громадные клубы дыма со всем набором токсикантов (в том числе и супертоксикантов типа диоксина) на ближайшие поля, леса, поселки и города. Это «очень дешевый», но чрезвычайно опасный для человека и природы способ захоронения. Следует добавить, что на свалки России вывозится примерно 95 % всех городских отходов. В мировой практике основные рекомендации по борьбе со свалочным газом сводятся к схеме, изображенной на рис. 3.6. Причем на ТЭС биогаз используется для выработки как тепла, так и электроэнергии.

Рис. 3.6. Схема получения электроэнергии и тепла из биогаза

В России были опробованы две таких демонстративных установки. В ходе испытаний возник ряд проблем с очисткой газа и его обезвоживанием, и на этом эксперименты прекратились.

Как правило, мировая практика рекомендует применять два сортировочных пункта: по месту жительства и на сборных мусороперерабатывающих заводах. По месту жительства устанавливаются несколько типов разноцветных мусорных контейнеров (для бумаги, стеклотары, пластика, пищевых отходов, металлических банок, текстиля, батареек и др.), куда жители несут отсортированные в квартирах отходы [8, 9, 10, 11, 13, 15, 16].

Специальные мусорные машины забирают из каждого контейнера накопленные отходы и увозят их на мусороперерабатывающие заводы, где они подвергаются вторичной сортировке, очистке и переработке в определенные продукты и изделия. Так, для пищевых отходов используется метод компостирования, который позволяет получать после естественного биоразложения продукт, используемый как удобрение в парках, сельскохозяйственных полях, для рекультивации земель.

Используются технологии четырех уровней: Машинная технология. Изготавливаются компостные кучи размером 4 х 6 м, которые механическим путем переворачиваются 1 раз в год. Готовность компоста наступает через 1-3 года. Технология низкого уровня. Изготавливаются компостные кучи размером 2 х 4 м, которые механическим путем переворачиваются 2 раза в год (через 1 месяц и затем - через 10 месяцев). Готовность компоста наступает через 1,5 года. Технология среднего уровня. Небольшие компостные кучи переворачиваются ежедневно в течение 4-6 месяцев до момента созревания компоста. Технология высокого уровня. Изготавливаются и заполняются специальные аэрационные емкости, где за счет принудительной аэрации воздуха в течение 2-10 недель получают готовый компост.

В последнее время за рубежом для интенсификации вышеописанных процессов стали применять вермикомпостирование (vermes - червь).

Если посмотреть на Россию с этих позиций, то ситуация выглядит удручающей. В России практически не идет сортировка мусора. Попытки организовать ее в различных регионах и мегаполисах (в том числе Москве, Санкт-Петербурге) потерпели экономический крах. Для этого есть объективные причины. И основная из них (если отбросить российский менталитет) - это социальная: на кухне стандартной российской квартиры физически невозможно сосредоточить несколько контейнеров для различного вида мусора. Поэтому в мусорные контейнеры по месту жительства и на мусороперерабатывающие заводы соответственно попадает смешанный, несортированный мусор. В Санкт-Петербуге в девяностых годах прошлого века был построен большой компостный завод с полями компостирования, которые заполнились практически несортированными пищевыми отходами. После вызревания продукт не нашел применения. В нем был обнаружен целый букет вреднейших веществ, в том числе тяжелых металлов. СЭС запретила использовать его для сельскохозяйственных целей.

Тяжелая ситуация сложилась и на большинстве мусоросортировочных заводов России, отбирающих бумагу, картон, пластиковые бутылки, стекло.

Для уменьшения экономических издержек на перевозку городского мусора и экономии земли в странах Западной Европы используют метод прессования свежего мусора. В специальных прессах развивается давление в несколько десятков тонн и тем самым формируются плотные кубы отходов различных размеров (распространен куб примерно 1,0 х 1,0 х 1,0 м).

Эти кубы вывозятся на специальный полигон, где укладываются в штабеля, укрываются и подвергаются длительному хранению. За счет уплотнения и, соответственно, резкого уменьшения поступления кислорода, все химические реакции замедляются и такое хранилище спрессованного мусора дает свой эффект: экономия транспортных издержек, экономия земли, большая экологическая безопасность. К сожалению, в России эти эффекты сведены к минимуму. У нас не построить экономику мусоропереработки на экономии земли - слишком большие пространства отдаются практически бесплатно под свалки-полигоны. И второе. Поскольку Россия - страна минусовых изотерм, то в зимний период оставшаяся в кубах мусора влага превращается в лед, разрывая уплотненную структура куба (эффект разрывающейся бутылки от замерзания воды) и тем самым нарушая анаэробное течение химических реакций, увеличивая доступ кислорода и делая куб более химически опасным.

Но в Западной Европе с ее недостатком земельных ресурсов и теплым климатом прессование городского мусора находит применение.

На конечной стадии неутилизированный мусор после сортировки и переработки направляется на мусоросжигательный завод, где окончательно обезвреживается, а оставшаяся зола идет на захоронение или же используется для производства строительных и дорожных материалов и конструкций. Необходимо отметить, что сегодня в мировой практике четко сформулировался принцип, что городской мусор - это малокалорийное возобновляемое топливо. И все мусоросжигательные заводы оборудованные котлами-утилизаторами и турбинами, рассматриваются как источники дешевой тепловой и электрической энергии [1, 2, 3, 5, 6, 7, 12, 17, 26, 27, 28, 29, 30]. Описанная схема управления городскими отходами представлена на рис. 3.7.

Для понимания ситуации, где находится сегодня Россия и по какому пути в решении «мусорного» кризиса ей необходимо идти в настоящее время, приведем некоторые статистические материалы, касающиеся опыта Западной Европы и России [10,11,12, 13, 14, 15].

Важной характеристикой твердых бытовых отходов (ТБО) является их морфологический состав.

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01, состав ТБО в России должен соответствовать следующим значениям (% по массе):

в табл. 3.1-3.3. Сравнительные данные образования ТБО на душу населения в некоторых странах представлены в табл. 3.4. Для России эти цифры составляют (в кг на чел./год): г. Москва ~ 500-550, г. Новосибирск ~ 350400, малые города ~ 250.

Рис. 3.7. Схема управления городским твердым бытовым мусором и промышленными отходами

В табл. 3.6 представлены сведения о способах утилизации городских отходов в некоторых странах [11, 19, 22].