Проблемы утилизации отходов ЖКХ

Таблица 1. В Москве и Московской области усредненный  состав вывозимого мусора, в %.

 
 На фоне неразвитого в целом  по России системного регулирования  отходов московская система управления отходами выглядит на сегодняшний день одной из лучших в России. Ресурс существующих полигонов во многих мегаполисах уже близок к завершению, и это требует срочного пересмотра схемы обращения с ТБО.  
 В настоящее время метод полигонного захоронения применяется ко всей массе отходов. Считается, что это дешевле всего. Однако в расчетах обычно не учитываются затраты, связанные с обслуживанием полигона (на 100 ближайших лет), а также компенсация ущерба для окружающей среды. Иными словами, власти просто перекладывают проблемы отходов на плечи будущих поколений. 
 Попытки модернизации схемы обращения с отходами во многих городах (Москве, Волгограде и др.) сводятся к рассмотрению возможностей сжигания всей массы ТБО, что принципиально неверно. Отходы при этом просто переводятся в незаметное для глаза, но гораздо более опасное состояние. Если учесть, что сжигание отходов обходится очень дорого (2 тыс. рублей за тонну), то получается что сжигание - это способ травить людей за их же деньги. 
 На самом деле решение проблемы отходов заключено, как ни странно, в самих отходах: 35% отходов это ценное вторичное сырье, а еще около 35% - потенциальное удобрение. Продав их, можно вернуть часть затрат, вложенных в утилизацию отходов. Чтобы ценное сырье не превратилось в отходы, различные виды мусора необходимо собирать раздельно. В этом случае при транспортировке они не "испортят" друг друга, и после дополнительной сортировки и переработки их можно будет использовать для изготовления ТНП. 
 Прессование, сортировка и компостирование отходов позволят снизить их объем в 7-16 раз. Для сравнения: сжигание уменьшает объем отходов всего лишь в 10 раз, но при этом повышается их токсичность, а обходится это в 3 раза дороже. Возможно, такой способ утилизации ТБО связан с устойчивостью традиций, сложившихся в сфере управления муниципальными отходами, вкупе с дефицитом информации о сравнительных характеристиках различных методов обращения с ТБО. А может быть - и с прямой личной заинтересованностью отдельных ответственных лиц в выборе дорогих и не самых эффективных схем обращения с ТБО. 
 А использование специального оборудования и технологий позволит сэкономить достаточно большое количество финансов, а так же заработать на переработанных отходах. Так, например с помощью пресса для отходов уменьшились затраты на вывоз мусора у жителей знаменитой и дорогой Рублевки, где установлен пакетировочный пресс производительностью 200 кг в час. Теперь мусор (бумага, полимеры) прессуется и продается как вторсырье. Остальные отходы прессуются в брикеты и вывозятся на полигон. Служба эксплуатации участка очень довольна полученными результатами, т.к. затраты на вывоз мусора уменьшились в 5 раз. Пресс окупился всего за 4 месяца! Крупнейший бизнес-центр "Павелецкая плаза" (Москва) для уменьшения объема вывозимого мусора установил такой же пакетировочный пресс. Экономия очевидна: ежемесячные затраты на вывоз мусора составляли 132 тыс. рублей, а через месяц только 36 тыс. рублей. Остальные отходы (макулатуру и полимеры) запрессовываются и продаются как вторсырье.  
 В столице разрабатывается серьезная программа, направленная на модернизацию переработки бытовых отходов. В Москве уже началось строительство 4 мусороперерабатывающих заводов, которые будут перерабатывать до 90 проц. бытовых отходов» [4] 

4. Применение технологии быстрого пиролиза для утилизации бытовых и промышленных отходов 

     «Переработка различных органических отходов человеческой жизнедеятельности методом пиролиза является перспективной сферой, потому что при переработке отходов таким методом количество канцерогенных и загрязняющих факторов, выделяемых в окружающую среду в процессе переработки этих отходов должно быть значительно меньше количества таких же факторов, выделяемых отходами в процессе естественного распада. Кроме того, в результате переработки отходов методом пиролиза получается ценные высоколиквидные продукты — вторичное углеводородное сырье и топливо, значение которых в настоящее время все более возрастает в связи с истощением природных источников такого сырья.

     Пиролиз — термическая деструкция исходного вещества (разрушение нормальной структуры вещества посредством высокой температуры, с ограниченным доступом кислорода).

     Быстрый пиролиз (БП) — пиролиз, при котором подвод тепловой энергии к исходному веществу производится с высокой скоростью и без доступа кислорода (либо воздушной смеси в которой присутствует кислород).

     Если медленный пиролиз подобен (условно) процессу доведения воды до состояния закипания, то БП условно подобен процессу попадания капли воды в раскаленное масло («взрывное вскипание»).

     Отличительными  особенностями БП являются: 

— способность построения непрерывного замкнутого технологического производственного процесса; 

— минимальное содержание угарного газа, при практическом отсутствии углекислого газа; 

— относительная «чистота» выходных продуктов пиролиза, из-за отсутствия процесса бертинирования («осмоления»); 

— минимальная энергоемкость процесса, по сравнению с другими видами пиролиза; 

— процесс сопровождается выделением тепловой энергии (экзотермические реакции превосходят эндотермические); 

— управляемость температурными режимами процесса, с возможностью (при определенных условиях) построения «управляемого синтеза углеводородов» и т.д. 

     Однако, БП требует тщательной подготовки исходного сырья: 

— измельчения до как можно меньшего эквивалентного диаметра частиц исходного вещества; 

— сушку исходного вещества (эндотермия) до как можно меньшей относительной влажности (идеально до 0 % — абсолютно сухое вещество). 

     Если  нивелировать эти недостатки (каким  либо образом), то себестоимость выходных  продуктов БП становится значительно ниже традиционных, полученных из: угля, нефти и природного газа.

Торфяной Энергетической Компанией была разработана и запатентована технология БП торфа. Создана и запущена в опытную эксплуатацию установка быстрого пиролиза торфа (УБПТ-001), годовой перерабатывающей мощностью до 10 тыс. т исходного торфа. 

     В результате, применения технологии БП к торфу, получены продукты переработки: 

1. Синтетическая нефть (представляющая собой подобие природной нефти) -предназначена либо для дальнейшей переработки на установках органического синтеза в моторные топлива, либо для использования в системах ТЭЦ и котельных, вместо традиционных, полученных из сырой нефти; 

2. Твердое углистое вещество (ТУВ) — высокоуглеродистый материал (ВУМ), представляющий собой порошкообразный кокс (полукокс) — предназначен для использования в металлургической, химической, пищевой и шинной отраслях промышленности, в системах ЖКХ и энергетики (как высококалорийное топливо); 

3. Синтез-газ (не путать с синтгазом по Фишеру-Тропшу), представляющий собой очищенную и осушенную газовую смесь (метан, пропан, водород и т.д. со следами СО)  - предназначен для использования в энергетических системах и системах потребления газа; 

4. Тепловая энергия (высвобождаемая в процессе быстрого пиролиза) — предназначена для использования в системах ЖКХ и АПК, а также в целях генерации электроэнергии. 

     При анализах продуктов переработки  торфа использовались методы: ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и газово-жидкостной хроматографии.

НИОКР (научно-исследовательские  и опытно-конструкторские работы) УБПТ-001 позволили масштабировать производственные мощности комплексов УБПТ от единиц тыс. т исходного вещества до сотен тыс. т. 

     Усредненная себестоимость продуктов БП торфа  составила для: 

— синтетической  нефти — до 18,0 $ США за 1 т; 

— синтез-газа — до 15,0 $ США за 1 000 куб. м; 

— высокоуглеродистого  материала (ВУМ) — до 20,0 $ США за 1 т; 

— эквивалентной  тепловой энергии — до 2,0 $ США за 1 Гкал. 

     Причем, по своим энергетическим характеристикам (средней теплоте сгорания) выходные продукты БП торфа не уступают традиционным энергетическим ресурсам (нефти, природному газу и углям).

     Опытная эксплуатация УБПТ-001 показала, что  технология вполне применима для  переработки других исходных веществ: древесных отходов, угольных шламов, отходов АПК (включая отходы КРС, свиноводства и птицеводства), некоторых видов бытовых отходов, а также различных иловых отложений.

     Касаясь отходов АПК, можно сказать, что  никаких принципиальных проблем, применения технологии быстрого пиролиза, для  переработки отходов растениеводства (соломы, жмыха и т.п.), с целью построения экономически эффективных комплексов, для выработки альтернативных энергетических ресурсов, не существует.

     Вопрос  переработки бытовых отходов, с  использованием технологии быстрого пиролиза, требует определенных пояснений: 

— возникает  строгая необходимость сортировки отходов на родовые виды (древесные, бумажные, металлические, стекло и т.д., до «месиво — смесь пищевых и других отходов жизнедеятельности человека в быту»); 

— что касается таких видов отходов как: древесные, бумажные, целлофановые, пластиковые  и т.п., то возможно (в принципе) построение самоокупаемых производств; 

— металл и стекло, для применения технологии быстрого пиролиза, не пригодны; 

— «месиво», состоящее  из неопределенного состава веществ, не может никогда служить источником построения окупаемого производства. Его можно подвергнуть технологической  переработке на установках быстрого пиролиза, с целью утилизации, однако, из-за своего неопределенного состава, оно не может служить источником построения какой-либо окупаемой производственной системы. Утилизация его является социальной задачей — всегда дотационной. Результатом такой переработки является снижение, на порядок и выше, конечных объемов захоронения отходов жизнедеятельности человека! Это мировая проблема! 

     Направления применения технологии БП, для улучшения  экологической ситуации в регионах, муниципалитетах и т.д.: 

Утилизация бытовых  отходов, после их сортировки; 

Утилизация различных  иловых отложений; 

Утилизация автомобильных  и авиационных покрышек; 

Утилизация отходов  АПК и отдельных фермерских хозяйств; 

Утилизация отходов  лесной и деревообрабатывающей промышленности; 

Утилизация отходов бумажно-целлюлозных комбинатом; 

Утилизация отходов  угольных обогатительных фабрик и т.д.; » [5] 

     Как мы видим, технология быстрого пиролиза решает основные экологические проблемы, связанные с утилизацией всевозможных отходов, в том числе отходов  ЖКХ.

     При этом она способна приносить существенную прибыль, связанную с переработкой сырья и получением новых материалов, способных заменить собой добываемые природные ресурсы, что тоже является не малым вкладом в улучшение  экологии планеты.

     Метод быстрого пиролиза по праву можно считать полным и абсолютным решением проблемы утилизации отходов ЖКХ. Единственное, что требуется – это развитие данной технологии, поддержка со стороны государства на ранних этапах. 

Заключение 
 

Для успешного  осуществления программы извлечения из отходов или сбора вторсырья и его переработки необходимо придерживаться ряда принципов:

 
• "Развивать и изучать рынки". Успех программ извлечения и переработки  вторсырья, в конечном итоге, зависит  от состояния рынков вторсырья. Разделение отходов стоит денег и поэтому экономически выгодно только тогда, когда конечные продукты находят сбыт или когда удается избежать значительной платы за размещение отходов на свалке или сжигание их.

 
• "Начинать с малого". Большинство  успешных программ по переработке вторсырья начинались как экспериментальные проекты, которые позволяли руководителям набрать опыт, изучить рынки сбыта и подготовиться к осуществлению более масштабных проектов.

 
• Привлекать население с ранних, стадий осуществления программы. Важность этого принципа невозможно переоценить, поскольку именно население - главное действующее лицо в сборе вторсырья.

 
• "Ставить реалистичные цели и  задачи" «При постановке целей следует иметь в виду следующие цифры: цель, поставленная на федеральном уровне в США, - добиться переработки 25% отходов в масштабах страны. Во многих американских городах и штатах эта цифра - 40%. В Сиэтле перерабатывается 60% всех отходов. В масштабах одного населенного пункта удавалось перерабатывать до 90% отходов» [6]