Управление отходами. Сбор транспортирование прессование сортировка

Проведенные в Академии коммунального хозяйства эксперименты показали, что прессование компоста должно проводиться при давлениях, не вызывающих выхода жидкости, содержащей ценные удобрительные элементы. При давлении 0,5–1,0 МПа объем компоста снижается в 2,5–3 раза. Получаются компактные брикеты (толщина 3–4 см), которые при благоприятных климатических факторах (температура +20 °С, влажность воздуха 40–50 %, скорость ветра 0,5 м/с) в течение двух-трех суток теряют 50 % первоначальной влажности. При увлажнении брикеты полностью рассыпаются и могут быть использованы в качестве удобрения или биотоплива [73].

Таким образом, прессование продукта аэробной переработки мусора – компоста – решает две задачи: снижение объема компоста и соответственно стоимости его перевозки и получение брикетов с тонкокапиллярной структурой, что способствует быстрому снижению влажности, замедлению биотермического процесса и, как следствие этого, сохранению удобрительной ценности компоста.

13. Сжигание кип прессованных отходов. Сжигание кип прессованных ТБО наиболее эффективно, так как кипы с прессованным мусором почти лишены влаги. Кроме того, при сгорании прессованных ТБО увеличивается теплота сгорания – до 2400 ккал/кг по сравнению с 1800 ккал/кг непрессованных ТБО – и эффективность работы камеры сжигания: система «ИМАБЕ ИБЕРИКА» позволяет загружать большое количество ТБО на объем камеры [72].

Возможность применения метода захоронения на полигонах предварительно спрессованных ТБО

вусловиях климата России

Вклиматических условиях России прессовое оборудование должно быть установлено в отапливаемом помещении, так как в ходе прессования из ТБО выделяется влага, собираемая лотками.

Проблемой, связанной с применением метода прессования ТБО в России, является высокая стоимость прессового оборудования, однако можно выделить и ряд экономических преимуществ внедрения данного метода:

1. При высоких капитальных затратах ниже эксплуатационные затраты: экономия на транспорте, исключение таких операций, как уплотнение отходов на полигоне и пересыпка инертным грунтом. В результате – снижение затрат

иболее быстрая окупаемость затрат.

2.Прессованию могут подвергаться любые виды отходов, причем не требуется их предварительная сортировка.

3.Себестоимость брикетирования ТБО в 15–20 раз ниже себестоимости их термической обработки.

171

Расчет технико-экономических показателей эксплуатации полигона при захоронении ТБО в объеме 1 000 000 м3/год, учитывающий традиционное захоронение отходов и захоронение с использованием испанской технологии «ИМАБЕ ИБЕРИКА», показал следующее [89]:

а) эксплуатационные расходы снизились в 4,5 раза; б) себестоимость захоронения уменьшилась в 4,7 раза;

в) удельные капитальные затраты уменьшились в 3 раза.

Как свидетельствует зарубежная и отечественная практика, прессование

ибрикетирование твердых отходов имеет ряд преимуществ. С точки зрения удобства осуществления процессов предварительной обработки ТБО прессование и брикетирование их обеспечивает унификацию технологического оборудования при различных методах сбора отходов, снижает расходы, в зависимости от размеров загрузочной камеры прессов допускает обработку негабаритных предметов (брошенные автомобили, пружинные кровати, матрацы

ит.п.). При изменении мощности пресса можно расширить обслуживаемые области или районы сбора отходов без больших изменений в стоимости процесса.

Прессование выгодно и с точки зрения удобства осуществления процессов последующего обогащения ТБО (уплотненные материалы можно поставлять в виде кубических или прямоугольных очень прочных брикетов различных размеров). В дополнение к преимуществам, связанным с более экономичным использованием полигонов захоронения ТБО, этот метод позволяет более полно использовать загрузочные емкости транспорта – грузовые автомашины

иособенно железнодорожные вагоны.

Прессование и брикетирование твердых отходов может представлять собой эффективный и экономичный одностадийный процесс, не требующий вмешательства, например при использовании трехпоршневого пресса. Кроме того, этот процесс не требует какой-либо дополнительной обработки (сортировки, измельчения, добавления связующих материалов, применения какихлибо укрепляющих средств, упаковки и др.). Уплотненные брикеты из отходов можно помещать в проволочные сетки, завертывать в капсулы из листового металла, обмазывать битумом, бетоном или обертывать пластиковой пленкой, если это необходимо или требуется в связи с местными условиями.

Процесс уплотнения и брикетирования отходов является экономически рациональной системой удаления твердых отходов. Он проверен и рекомендован для использования ведущими организациями по охране окружающей среды.

172

5.СОРТИРОВКА ТБО

5.1.Сравнительный анализ методов переработки ТБО

Анализ сложившейся мировой практики обращения с ТБО позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на существенные различия в организации движения отходов в течение всего их жизненного цикла (нормативноправовые и социально-политические, этнические и многие другие) и независимо от форм собственности и видов компаний (частных, государственных, смешанных и иных), которые осуществляют сбор, транспортировку и переработку ТБО, практически все схемы обращения с отходами в большинстве развитых стран (ЕС, США, Канада, Япония и др.) включают первичную сортировку отходов непосредственно в местах их образования (в домашних хозяйствах, на производстве, в офисных помещениях и т.д.) и в случаях недостаточной ее эффективности (или отсутствия) для достижения целевых задач системы обращения с отходами на конкретных территориях осуществляется вторичная сортировка, которая проводится по различным сценариям (в составе мусороперегрузочных станций, мусоросортировочных и мусороперерабатывающих заводов, на входе на объекты утилизации отходов и т.п.).

Проведенный сравнительный анализ эффективности четырех основных наиболее широко применяемых технологий переработки и утилизации ТБО (энергетического обезвреживания и утилизации, механо-биологической обработки, экологически безопасного захоронения и сортировки с целью получения вторичных материалов) показал, что суммарные затраты (с учетом дохода от реализации вторичных материалов и энергии) минимальны для сортировки отходов [22]. На рис. 71 приведены годовые затраты на обращение с отходами

Рис. 71. Годовые затраты на обращение с отходами при использовании различных технологий [22]

173

при одинаковом объеме (100 тыс. т) и типичном составе (35 % макулатуры, 10 % полимеров, 5 % металлов, 10 % стекла, 20 % пищевых отходов и 20 % прочих компонентов) перерабатываемых отходов при использовании различных технологий.

При этом, как видно из рис. 70 [22], затраты на механо-биологическую обработку (МБО) и энергетическую утилизацию значительно превышают затраты на экологически безопасное захоронение ТБО, а общие затраты на сортировку с учетом прибыли от реализации вторичных материалов минимальны по сравнению с другими способами переработки и утилизации и ТБО.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что сортировка отходов

споследующей переработкой отдельных компонентов является наименее затратной технологией обращения с ТБО. Более того, при правильной организации она может быть рентабельной в рыночных условиях [22].

Сортировка, являясь одним из важных элементов системы обращения

сотходами, позволяет решить следующие основные задачи:

−выделить из состава отходов вторичное сырье (вещественное и энергетическое);

−выделить потоки неконсертивных, биоразлагаемых и проблемных (опасных) компонентов для дальнейшей переработки и обезвреживания;

−минимизировать объем неутилизируемых остатков для их последующего захоронения;

−избежать смешивания и загрязнения разных фракций отходов, полученных при раздельном сборе с целью облегчения их последующей переработки и утилизации.

Вместе с тем необходимо учитывать, что сортировка не решает проблему утилизации всего объема ТБО – извлекаются только материалы определенного состава и качества, а остальные оставшиеся отходы («хвосты») требуют дальнейшей утилизации. При выборе технологии утилизации «хвостов», оставшихся после сортировки, необходимо прежде всего учитывать их морфологический состав, который определяет теплоту их сгорания при использовании термических способов утилизации, а также возможность и эффективность процессов разложения при использовании биотехнологий, что является решающим при выборе и оценке целесообразности использования той или иной технологии. Теплота сгорания хвостовых отходов тем выше, чем больше они содержат макулатуры и полимеров. Использование биотехнологий целесообразно для переработки хвостовых отходов с высоким содержанием пищевых и растительных отходов.

174

5.2. Предварительная сортировка ТБО на источниках образования

Сложившаяся практика обращения с отходами в развитых странах свидетельствует о том, что хорошо организованная первичная сортировка отходов в местах их образования не только значительно повышает эффективность вторичной сортировки и определяет ее рентабельность, но и существенно облегчает осуществление всех последующих процедур обращения с отходами.

Первичная сортировка осуществляется по различным сценариям в зависимости от реализуемой стратегии обращения с отходами, развития инфраструктуры, особенностей нормативно-правовой базы, предпочтений в использовании определенных технологий (термического обезвреживания, компостирования, захоронения), экономической конъюнктуры, цен на вторичное сырье и энергоносители, наличия резервных земельных площадей, рынков сбыта вторичного сырья и конечных продуктов переработки отходов и т.д.

Наиболее часто при первичной сортировке ТБО реализуются варианты их разделения на опасные и неопасные.

Опасные отходы, как правило, собираются отдельно и доставляются на специальные пункты сбора, откуда их направляют на переработку в специализированные компании. Частные лица, как правило, осуществляют доставку опасных отходов на пункты сбора самостоятельно. Для промышленных предприятий может быть организован забор непосредственно с производства. Аналогично решается забор отходов из мест их компактного образования.

Для отдельных видов отходов (например, батарейки) перерабатывающие компании могут организовывать пункты сбора в общественных местах, например в супермаркетах. Для привлечения внимания населения емкости для сбора этих отходов красочно оформляются. Рядом с ними могут помещаться стенды с информацией об обращении с соответствующими видами отходов.

Из потока неопасных отходов обычно выделяют крупногабаритные отходы: бытовую технику; строительный мусор; мебель и т.д.

Эти отходы обычно вывозятся в специализированные пункты сбора, где из них удаляются опасные элементы (например, фреон из холодильников), а затем специализированные компании осуществляют их дальнейшую переработку и/или утилизацию. Еще одна схема сбора – забор таких отходов непосредственно от домашних хозяйств по определенным дням недели/ месяца или по заявочной системе.

Оставшиеся отходы обычно сортируют на следующие основные составляющие: бумага и/или картон; стекло; пластик; одежда/обувь; металл (упаковка, банки и пр.); органические отходы (пищевые и садово-огородные, древесные опилки и т.д.); остаточный мусор (виды отходов, которые не могут

175

быть отнесены к вышеперечисленным и смешанные отходы, которые трудно или, в силу определенных причин, невозможно разделить).

Такая схема сортировки является в известной степени обобщенной и в зависимости от требований к сортировке ТБО в различных странах или конкретных регионах может существенно меняться. Так, например, в западных областях Дании бумагу требуется сортировать на газетную и остальную;

вГермании, Дании и Финляндии стекло делится по цвету; в некоторых городах Швеции сортировке подлежат пищевые отходы (например, бумажные фильтры для кофеварки и сам кофе должны выбрасываться отдельно). В то же время в Германии совместно собираются целлофан, целлюлоза, пластик, жестяные и алюминиевые банки из-под напитков и пластиковая упаковка из-под молочных продуктов. В отдельных регионах Финляндии жители должны сортировать мелкие неопасные бытовые отходы на неорганические и биоразлагаемые составляющие и на остальные виды отходов. Эти две фракции собираются в пластиковые мешки разного цвета, затем производится автоматическая сортировка этих мешков на полигонах с помощью системы фотоэлементов и органическая составляющая идет на компостирование, а неорганическая – на захоронение.

Вряде стран и регионов, где предъявляются достаточно высокие требования к раздельному сбору ТБО, принято их делить на большое число фракций – три-четыре и более. В качестве примера можно привести наиболее типичные из них, характерные для большинства развитых европейских стран.

Бумага (макулатура): газеты, иллюстрированные бумажные изделия (глянцевые журналы и рекламные изделия), каталоги, проспекты, офисная бумага, писчая бумага, тетради, книги, телефонные справочники, бумажные пакеты (мешки), бумага для компьютеров, термобумага для факсов, картон (коричневый, серый, белый).

Пластик: полиэтилен, смешанный пластик, пенопласт, другие виды пластика (ПЭТ, ПВХ).

Металл: ферромагнетики, алюминий и другие неферромагнетики в виде банок из-под напитков, консервов, металлических пленок, трубок, металлических крышек для бутылок, банок и других упаковок, металлической арматуры, металлических лент (для упаковки и др.), металлическая посуда, горшки, кабель, провода, столовые приборы, инструменты и т.п.

Стекло: прозрачное (белое), коричневое, янтарное, зеленое, другие цвета

ввиде бутылок, банок, стаканов и т.п.

Биоразлагаемые отходы: пищевые, садово-огородные, цветочная земля (из горшков для растений), древесные (обрезь, опилки) и т.п.

Опасные (проблемные) отходы: старые медикаменты, инъекционные шприцы (в упаковке), но не приватного использования, растительные и жи-

176

вотные пищевые масла и жиры, минеральные масла (моторные и др.), рентгеновские пленки, фотохимикаты, отходы бытовой химии, ртутьсодержащие приборы (термометры и др.), телефоны (мобильные и др.), электрические аккумуляторы бытовые и источники электропитания (батарейки), неопознанные (неидентифицированные) материалы и вещества, СД и DVDS и т.п.

Строительные отходы: кирпич, бетон, песок, гипс, камни, глина, стекло (зеркальное, плоское, армированное, оконное, витринное и др.), минеральные

иорганические утеплительные материалы (минеральная вата, стекловата, шерсть, древесная вата и т.п.), пластиковые строительные отходы, упаковка из-под строительных материалов и т.п.

Крупногабаритные отходы: матрацы, ковры, ковровые покрытия, мебель, окна и двери, толь и т.п.

Текстильные отходы, кожа, одежда и обувь: мужская, женская и дет-

ская одежда, нательное, постельное и столовое белье, скатерти, перчатки, подушки (в том числе перьевые), шкуры животных, шерстяные изделия, обувь

ит.п.

Мелкие отходы: остатки различных материалов, проходящие через 1,5 см сетку.

Остаточные отходы: зола, илы и др.

Первичная сортировка ТБО в местах их образования позволяет получить фракции отходов, в которых целевые компоненты отходов находятся в достаточно высокой концентрации, но вместе с тем в этих фракциях в силу погрешностей и ошибок, допускаемых при первичной сортировке, могут содержаться в значительных количествах и нежелательные или балластные компоненты, которые целесообразно удалять в процессе последующей (вторичной) сортировки.

При применении традиционной системы сбора ТБО без первичной сортировки в местах образования «сбор в один контейнер» смешанные отходы направляются непосредственно на захоронение или сжигание либо вывозятся на мусоросортировочные комплексы (МСК). На МСК выполняется «положительная сортировка» – из общего потока отходов выделяются подлежащие утилизации или переработке фракции, а остальные направляются на полигоны захоронения. На рис. 72 представлена схема переработки отходов без предварительного раздельного сбора (первичной сортировки) у источника их образования.

Сортировка смешанных отходов на МСК с целью их последующей переработки, отбора вторичного сырья и последующего захоронения неутилизируемых остатков характеризуется большим числом недостатков – экономических (низкая рентабельность, а в большинстве случаев – убыточность), сани- тарно-эпидемиологических, экологических, социальных.

177

Рис. 72. Традиционная схема сбора смешанных ТБО

споследующим извлечением вторичного сырья на МСК

Кэтим недостаткам можно отнести:

1.Биоразлагаемые и другие неконсервативные фракции отходов загрязняют ресурсоценные фракции, затрудняют их сортировку на мусоросортировочных столах (конвейерах), засоряют применяемые технические устройства (конвейеры, течки, контейнеры и т.п.).

2.Невысокий продукт отбора вторичного сырья приводит к большому остаточному количеству не подлежащих переработке отходов (большая масса «хвостов» сортировки), которые необходимо повторно загружать в мусоровозную технику и доставлять до мест их окончательного размещения.

3.При принятой схеме удаления смешанных отходов отсутствует мотивация у населения и владельцев объектов компактного образования отходов, приравненных к ТБО, к изменению их поведения по отношению к отходам.

4.Сложно обеспечить безопасные условия труда персонала МСК при возможном контакте с такими травмоопасными колюще-режущими отходами, как использованные иглы, битое стекло (особенно ампульное, оконное и бутылочное), токсичными веществами.

Сортировка, особенно ручная, таких отходов увеличивает риск для здоровья персонала. Условия работы мало привлекательны, в результате чего комплектация персонала ведется преимущественно за счет малоквалифицированных кадров. Это определяет низкую производительность труда и его качество.

5.Бытовые токсичные (элементы электрического питания, продукты бытовой химии, аэрозольные упаковки с остатками содержимого и т.п.) и эпидемиологически опасные отходы смешиваются с обычными неопасными компонентами отходов. Это приводит к образованию больших объемов опасных отходов, что неприемлемо [93].

178

В известной степени этих недостатков лишена централизованная сортировка ТБО.

Централизованная сортировка может проводиться по различным схемам

взависимости от того, какой поток отходов сортируется (смешанные или селективно собранные), какой тип утилизации рассортированных отходов будет преимущественно применен на конечной стадии их переработки (сжигание, компостирование, выделение заданного числа фракций вторичного материального и энергетического сырья, захоронение или их сочетание), а также

взависимости от определенного уровня финансовых затрат, источника финансирования и требований к уровню рентабельности сортировки.

Централизованная сортировка потока смешанных отходов, поступающих из мест их образования (от населения – из домовладений, объектов соцкульбыта, других мест компактного образования – торговых объектов, мелкого и среднего бизнеса, промышленных предприятий и т.п.), осложняется наличием в них большого содержания неконсервативных биоразлагаемых отходов со значительной влажностью, которые активно взаимодействуют с другими отходами, загрязняя при этом многие утильные фракции, например бумагу, картон, текстиль и другие.

Централизованная сортировка смешанных отходов, поступающих в виде одного потока, обычно малоэффективна в экономическом отношении (в большинстве случаев убыточна и требует дотаций), характеризуется низкими показателями выделения вторичного сырья и его низким качеством в результате загрязнения биоразлагаемыми компонентами отходов.

Эффективность централизованной сортировки смешанных отходов может быть повышена в случаях предварительного разделения их общего потока на этапе сбора в местах образования по нескольким вариантам.

1.Неполный раздельный сбор отходов в виде выделения двух потоков смешанных отходов – смешанной утильной фракции (сухие) и прочих неутильных фракций. Для сбора смешанной утильной фракции обычно используются специализированные контейнеры емкостью 1,1 м3, которые оборудованы загрузочными отверстиями и крышками, что исключает намокание отходов.

Неутильные фракции смешанных отходов, в том числе и биоразлагаемые (влажные), размещаются в обычных контейнерах емкостью 0,75 м3 (или иных контейнерах) и затем могут вывозиться минуя МСК на захоронение. Это значительно сокращает поток балластных фракций на МСК, снижает образование неутилизированных остатков («хвостов»), которые вывозятся после сортировки на МСК на захоронение. При такой схеме централизованной сортировки (рис. 73) удается существенно увеличить отбор из утильных фракций вторичного сырья с низкой степенью его загрязнения, что повышает экономическую эффективность до приемлемого уровня рентабельности.

179

Рис. 73. Схема неполного раздельного сбора ТБО с выделением двух потоков смешанных отходов: 1 – смесь сухого утильного сырья; 2 – смесь прочих неутильных отходов

Так, по данным [30], использование данной технологии (два потока смешанных отходов – утильные смешанные и прочие) при централизованной сортировке утильной фракции (40 % от общего потока) позволяет выделить около 26 % вторичного сырья и отправить на захоронение 14 % «хвостов» после сортировки, а все прочие отходы (60 % от общего образования) направить минуя сортировку на захоронение.

При использовании такой технологии не выделяется весьма важная фракция отходов, пригодных для компостирования. Захоронение этой фракции в составе прочих отходов на полигоне приводит к ее биодеградации в рабочем теле полигона с выделением биогаза, образования загрязненного продуктами биоразложения органических компонентов фильтрата, просадочным явлениям в результате изменения плотности и геометрических размеров захороненных отходов.

2. Неполный раздельный сбор отходов с выделением трех фракций сме-

шанных отходов – утильных (сухих), биоразлагаемых (влажных) и прочих. По этой технологии все утильные фракции отходов (пластмасса, стекло, бумага, металл, текстиль, резина, кожа и др.) размещаются в виде смеси в «сухой» контейнер (обычно объемом 1,1 м3) с защитой от намокания. Биоразлагаемые отходы, пригодные для компостирования (пищевые, садово-огородные, бумажная упаковка с остатками пищевых продуктов и др.), размещаются во «влажный» контейнер для последующего направления на компостирование. Все прочие неутильные отходы (кроме опасных, строительных, крупногабаритных и приравненных к ним) размещаются в третий контейнер для прочих смешанных отходов.

Схема такой технологии представлена на рис. 74.

180