Пути решения «мусорной» проблемы на планете

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

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

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

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

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

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

 
Глава 3. БРИКЕТИРОВАНИЕ ОТХОДОВ

  В настоящий момент наиболее распространенный способ уничтожения ТБО — это полигоны. Однако этот простой способ сопровождают следующие проблемы:

• Чрезмерно быстрое переполнение существующих полигонов из-за большого объема и малой плотности размещаемых отходов. Отрицательные факторы для окружающей среды: заражение подземных вод выщелачиваемыми продуктами, выделение неприятного запаха, разброс отходов ветром, самопроизвольное возгорание полигонов, бесконтрольное образование метана и неэстетичный вид являются только частью проблем, беспокоящих экологов и вызывающих серьезные возражения со стороны местных властей.
• Отсутствие площадей, пригодных для размещения полигонов на удобном расстоянии от крупных городов. Расширение городов вытесняет полигоны на все более дальнее расстояние. Данный фактор в сочетании с ростом цен на землю увеличивает стоимость транспортировки ТБО.
• Невозможность устранения полигонов. Несмотря на использование самых современных технологий, наше общество всегда будет нуждаться в их использовании для уничтожения не преобразуемых фракций:  зола, шины,  металлолом, строительный мусор. Какая же альтернатива широко распространенной свалке? В России наиболее распространены и эксплуатируются два типа мусороперерабатывающих заводов: одни производят компост из мусора (ленинградская схема), а другие его сжигают (московская схема). Первые производят компост, который сильно загрязнен тяжелыми  металлами,  а очистка от них — чрезвычайно дорогое удовольствие. Поэтому вопреки авторской идее — использовать этот компост на  полях,  как  правило,  нельзя.  В результате, компостирующие заводы либо остановлены из-за отсутствия сбыта продукции, либо работают не на полную мощность.

  Что же касается мусоросжигательных заводов, то они, как известно, небезопасны в экологическом плане: имеют высокотоксичные газообразные выбросы и зольный остаток. А качество пара столь низко, что использование его для городских нужд — проблематично. Эти заводы в настоящее время обычно комплектуются дорогим импортным оборудованием. Его стоимость составляет порядка 100— 120 млн. долларов США плюс стоимость строительных и монтажных работ. Кроме того, стоимость сжигания одной тонны отходов чрезвычайно высока — 50—70 долларов.

  Так что анализ показывает, что обе  технологии имеют серьезные экологические и экономические изъяны.

Однако  есть и иные методы решения проблемы ТБО.

Брикетирование  ТБО — сравнительно новый метод в решении проблемы их удаления. Брикеты, широко применяющиеся уже в течение многих лет в промышленности и сельском хозяйстве, представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки. Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке.

  Существенным  плюсом метода брикетирования является способ уменьшения количества мусора, подлежащего брикетированию, путем предварительной (до 50%) отсортировки твердых бытовых отходов. Отсортировываются полезные фракции, вторичное сырье (бумага, картон, текстиль, стеклобой, металл черный и цветной). Тем самым в народное хозяйство поступают дополнительные ресурсы.

  Брикеты представляют собой прекрасный «строительный» материал для создания высоконагруженных полигонов, а также для закладки карьеров, неровностей местности. На полигоне брикеты выкладываются рядами по 5 блоков высотой 5,50 м и сверху засыпаются 20-сантиметровым слоем земли. Автотранспорт может передвигаться сразу же после засыпки верхнего ряда брикетов.

  Создаются возможности для возникновения  упорядоченной производственной инфраструктуры по промышленной переработке мусора и получения товарных продуктов: строительных и отделочных конструкций, тротуарной плитки, упаковочной тары, экологически чистого утеплителя «Эковата», компоста и прочего, что позволит, как это уже реализовано в большинстве развитых стран, превратить этот сектор экономики из затратного в высокодоходный. 

Глава 4. ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ

4.1. СЖИГАНИЕ И ДРУГИЕ ВИДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

  По  народному поверью, сор, выметенный из дома, мог послужить злому человеку для «наведения порчи». Поэтому издавна сор (мусор) было принято сжигать в печи.

  История промышленного мусоросжигания берет  начало в 1870 году. Именно в этом году в предместье Лондона по проекту Альфреда фрайера соорудили первую мусоросжигающую установку. После этого уже к началу XX века только одна английская фирма «Горсфаль» успела построить мусоросжигающие печи в 80 городах Европы. Через сто лет после зарождения мусоросжигания в одном лишь Париже таким способом уничтожалось около полутора миллионов тонн бытовых отходов ежегодно.

  Сжигание  значительно уменьшает первоначальный объем мусора — ведь золы остается совсем немного. Вывезти этот остаток значительно легче и дешевле. Теплота же, получаемая при сжигании, идет на городские нужды в виде горячей воды, пара, электроэнергии.

  Еще в начале 90-х гг. на территории России работало до 7 мусоросжигательных заводов (МСЗ), расположенных во Владивостоке, Сочи, Пятигорске, Мурманске и Москве. Основным назначением сжигания является уменьшение объема ТБО перед вывозом на полигон захоронения. Вывоз золы и шлака составлял до 30% от массы сжигаемых отходов. В настоящее время работают лишь мусоросжигательные заводы в Москве (например, спецзавод № 3). Эти заводы были оснащены импортным оборудованием. Лишь завод во Владимире был оборудован тремя котлоагрегатами отечественного производства.

  В выбросах мусоросжигательных заводов  содержится большое количество загрязняющих веществ, таких как полиароматические углеводороды и диоксины, которые образуются при низкой температуре горения. 

  Стоимость очистных сооружений не менее 50% от общей стоимости МСЗ. Вот на этом часто и пытаются экономить. Обычно заказчиков не сильно балуют: ставят водной скрубер и электростатический фильтр, да еще пылевые текстильные фильтры. Горячие электростатические фильтры. Хотя образование диоксинов неминуемо при понижении температуры, но есть еще одна опасная точка. Исследования показали, что горячие электростатические фильтры, которые так распространены во всех воздухоочистителях, сами генерируют диоксины. Следует также заметить, что и самые лучшие угольные фильтры не позволяют удержать выбросы диоксинов в рамках Европейских норм (согласно Европейской норме содержание диоксинов в отходящих газах МСЗ в единицах I-TEQ не должно превышать 0,1 нг/нм³).

  В настоящее время разработаны  каталитические досжигатели диоксинов, совмещенные с досжигателями для окислов азота, по-видимому, это на настоящее время наилучший вариант очистки газов от диоксинов. 

Плазменная переработка бытовых и промышленных отходов

   В отличие от широко принятого способа  утилизации бытовых отходов путем  их сжигания с последующим захоронением негорючих остатков или более  современного процесса разделения (сепарации) с медленным неполным окислением и разложением органики для получения утилизируемого горючего газа (пиролиз), плазменный процесс дает возможность существенно повысить температуру в зоне неполного окисления и разложения органики и, тем самым, не только ускорить реакции окисления и разложения, но и перевести в расплав негорючие компоненты, разделив их на оксидную шлаковую и металлическую фазы, которые по мере наслоения периодически выпускаются из агрегата.

   Плазменный  нагрев относительно небольшого количества газов и управление их составом не приведет к разбавлению отходящих горючих газов СО, Н₂, СН и др. балластными продуктами окисления (С0₂, Н₂О) и снижению их теплотворной способности, что позволит использовать их тепло для выработки перегретого пара или электроэнергии, компенсировав энергозатраты на плазменный нагрев. Повышенная температура в печи дает возможность отгонять ценные, сравнительно летучие металлы (цинк, свинец, олово и др.) и их соединения с кислородом и галлоидами и собирать их в виде товарного продукта (возгонов).

   Процесс является экологически чистым благодаря  высоким температурам, реализуемым в зоне реактора. В газообразных продуктах отсутствуют смолы, фенолы и сложные углеводороды, загрязняющие отходящие газы. Зола, удаляемая из реактора в жидком состоянии, безопасна при захоронении. Шлаковый расплав при выпуске можно гранулировать и направлять в строительство, а металлический расплав использовать для выпуска сплавов, лигатуры, рафинированного передела.

   Шлак  может быть использован:

- в натуральном виде как шлаковый щебень и заполнитель в дорожном и других видах строительства;

- в виде  пористого заполнителя  (пирозита)  при  производстве легких бетонов для стеновых изделий и других строительных конструкций;

- для изготовления химически стойких футеровочных и отделочных плиток и блоков.

   Газы  подают в горячий циклон для очистки  от грубодисперсной пыли, затем в теплообменник для снижения температуры до 200— 250 градусов и на тонкую пылеочистку, с которой могут направляться потребителю. Часть газов возвращается на плазмотроны, часть может сжигаться в объеме плазменной печи для увеличения тепловой мощности и производительности.

   Опытная эксплуатация подобных установок показала, что при переработке бытовых  отходов концентрации двуокиси углерода, окислов азота пыли в отходящих газах в 8—12 раз ниже, чем при других способах утилизации, причем отмечено отсутствие неполного разложения отходов. Поток отходящих от печи газов имеет запас тепловой и химической энергии в 3—3,5 раза превышающий затраты плазменной печи на его образование и при наличии электростанции весь комплекс печного и механического оборудования, включая предварительную сушку мусора, может быть обеспечен собственной электроэнергией, а часть вырабатывает для продажи при больших мощностях и объемах перерабатываемых отходов.

   Предлагаемая  схема является новой и в замкнутом  цикле для переработки отходов не проверялась, хотя ряд ее элементов, в частности шахта с плазмотронами для переработки металлургических промотходов реализована в Швеции, во Франции на плазменное дутье переведена доменная печь, в нашей стране подобные установки используются для плавки металла и переработки хвостов обогатительных фабрик.

   Способ  проверен на крупномасштабной полупромышленной установке в г. Рязани при загрузке реальных бытовых (влажностью 55— 58%) и промышленных отходов.