Пути решения «мусорной» проблемы на планете

  Зрелый  компост перед отправкой потребителю  направляют на грохот, где его очищают от крупных балластных фракций. В некоторых схемах ТБО разделяют на фракции до компостирования. Из ТБО и компоста или (там, где нет дробления) только из компоста электромагнитным сепаратором извлекают черный металлолом. 

 
4.3. АНАЭРОБНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

  Обезвреживание  основного объема отходов животноводческих ферм является важнейшей задачей экологического благополучия пригородных и городских территорий.

  Тот факт, что животные плохо усваивают  энергию растительных кормов и что более половины солнечной энергии, аккумулированной фотосинтезом в этих кормах, используется непроизводительно — уходит в навоз, позволяет рассматривать последний не только как ценное сырье для органических удобрений, но и как сравнительно мощный возобновляемый источник энергии.

  Как теплоэнергетическое сырье навоз  животных может служить для выработки горючего биогаза путем его анаэробного метанового сбраживания. Из 1 т сухого вещества навоза в результате анаэробного сбраживания при оптимальных условиях можно получить 340 м³ биогаза, или в пересчете на одну голову крупного рогатого скота (КРС) в сутки 2,5 м³, а в течение года — примерно 900 м³.

  Производство  биогаза основано на использовании  процесса анаэробного сбраживания навоза в специальных герметических емкостях — метантенках. Во время сбраживания в навозе развивается микрофлора, которая последовательно разрушает органические вещества до кислот, а последние под действием синтрофных и метанообразующих бактерий превращаются в газообразные продукты — метан и углекислоту.

  Одновременно  при сбраживании навоза обеспечивается его дезодорация, дегельминтизация, уничтожение способности семян сорных растений к всхожести и перевод удобрительных веществ в минеральную форму.

 
4.4. НЕТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ

  Уникальный эксперимент по раздельному сбору бытового мусора и его переработке при помощи красных калифорнийских червей осуществлен в г. Москве (Центральный административный округ).

  Красный калифорнийский червь (красный калифорнийский гибрид) — длина до 10 см, диаметр 3—5 мм, масса тела около 1 г, появление нового поколения через 21 день, наступление половой зрелости через 90—120 дней. Выведен в 1959 году в результате селекционной работы в США. Потомство двух червей может достигать 1,5 тыс. особей в год (в отличие от своих диких сородичей, которые дают только 4—56-кратное воспроизводство, Калифорнией способен давать в год более чем 500-кратное воспроизводство, однако, для этого требуются оптимальные условия). Через 40 дней популяция червей удваивается. Червь живет до 16 лет. Червь пропускает через свой кишечник органические отходы, разлагает, переваривает их и превращает в копролит (биогумус). Биомасса червя содержит целый комплекс биологически ценных веществ и используется для скармливания всем видам животных и рыбе, как в сыром так и в переработанном виде. Ценность кормов при добавлении биомассы червя увеличивается на 20— 25%. Червь также перерабатывается в белковую муку, содержащую 67% белка и 20% жира. Мука помимо других аминокислот содержит и особо ценные —лизин 8%, ме-тионин 3%. Белковая мука эффективнее всего используется для производства комбикормов, как пищевая добавка.

  Процесс переработки отходов с использованием дождевых червей называется вер-микультивированием.

    К началу 2000 года в столице  действовали более 25 специальных пунктов сбора макулатуры. Партии собранных бумажных отходов ежедневно отвозятся для переработки на специальную станцию, где скармливаются красным калифорнийским червям.

  Небольшой 10-сантиметровый червяк обладает уникальной способностью пожирать любой органический материал — опилки, бумагу, картон, гнилые овощи, ил сточных вод, отходы пищевых предприятий, кости, внутренности животных и т. д. Перерабатывая отбросы, они выделяют чрезвычайно ценное органическое удобрение — биогумус.

  Прибавка  урожая от внесения биогумуса перед  посадкой или посевом в дозах 3—5 т/га составляет: по зерну до 10—15 ц с 1 га, по овощам 30—70% прибавки с 1 га, по картофелю до 60—80 ц с 1 га. Превышение указанных доз даст еще большее увеличение урожайности.

  Плодородие  полей и огородов напрямую связано  с количеством гумуса в почве. Перекормить гумусом почву невозможно. В знаменитых черноземах Центрального и Северокавказского регионов содержалось когда-то 10—14% гумуса, а мощность слоя чернозема —до 1 метра. Известно, например, также, что в Арабских Эмиратах на безжизненные пески укладывают до 50 см биогумуса, привезенного из Европы, и получают до трех и более урожаев в год экологически чистой продукции, что позволило странам этого региона превратиться из стран-импортеров сельскохозяйственной продукции в страны-экспортеры.

  За  сутки красные калифорнийские черви  съедают мусора чуть больше своего веса (около одного грамма) и производят примерно столько же удобрений.

  В настоящее время макулатуру собирают в основном дворники, однако начат прием бумажных отходов и у простых граждан — по цене 50 копеек за килограмм. В скупке макулатуры принимают участие те же дворники. В установленные часы они принимают мусор и складывают его в специально оборудованных для этого га-ражах-«ракушках».

  Вечером отходы увозят на станцию для переработки  с использованием красных калифорнийских червей. Полученный же биогумус, применяемый в том числе при посадке новых деревьев и для обновления пропитанной солями почвы, предприятие продает по льготным ценам столичным ДЭЗам.

  В Москве разведение красных калифорнийских червей планируется поставить на поток. Таким образом будет уничтожаться значительная часть органического мусора столицы (а он, по некоторым данным, может составлять до 80% всех твердых бытовых отходов). 

4.5. МУСОРОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЕ МИНИ-ЗАВОДЫ

  Мусороперерабатывающий  мини-завод для города с населением 100— 180 тысяч человек. В настоящее время в странах СНГ успешно эксплуатируются не менее 10 заводов механизированной переработки твердых бытовых отходов (МПБО) — в Санкт-Петербурге (2 завода), Ташкенте, Минске, Алма-Ате, Баку, Тбилиси, Могилеве, Нижнем Новгороде и Тольятти. В стадии проектирования еще 2 завода для Московской области и Оренбурга.

  Приведенный перечень показывает, что заводы построены в основном в мегаполисах с населением выше миллиона жителей.

   В небольших городах заводы не строили  в основном из-за финансовых проблем. Однако реалии последнего времени, связанные с появлением потенциальных инвесторов, изменили положение. Кроме того, в связи с реальной безработицей изменился и взгляд на престижность работы на мусороперерабатывающем предприятии.

   Цели  строительства завода МПБО. Основная цель строительства завода МПБО — охрана окружающей и природной среды от загрязнения твердыми бытовыми отходами. Получение экономической прибили не всегда является основной задачей, однако заводы МПБО не являются убыточными предприятиями. Прибыль предприятия складывается за счет оплаты за прием отходов, за счет реализации получаемого в процессе аэробного биотермического компостирования компоста и за счет отбора вторичного сырья.

  Экологические аспекты строительства заводов  МПБО. Завод целесообразно расположить как можно ближе к местам сбора ТБО, в непосредственной близости от коммуникаций и дорог. В настоящее время все ТБО небольших городов вывозятся на полигоны, в толще которых образуются метан и другие газы, беспрепятственно загрязняющие атмосферу. Образующийся в массе отходов фильтрат отрицательно влияет на водоносные горизонты. На свалках безвозвратно теряется огромная масса ценных веществ и компонентов, содержащихся в ТБО, в том числе солей азота, фосфора, калия и кальция, являющихся основными удобрительными элементами органических и минеральных удобрений.

  При введении в эксплуатацию завода МПБО решаются следующие экологические задачи:

• охрана воды, почвы и воздушной среды от загрязнения ТБО;
• сокращение выбросов мусоровозов за счет снижения дальности 
  вывоза ТБО;
•   сокращение площадей свалок;
• экономия природных ресурсов за счет превращения органических фракций ТБО в компост — ценное органическое удобрение;
•  извлечение из ТБО утильных фракций, в том числе черного и цветного  металлов,  бумаги,   стекла,  пластмассы,  текстиля  и резины.

  Экономические аспекты строительства заводов  МПБО. Расположение завода в непосредственной близости от города позволяет сократить расходы, связанные с вывозом отходов, что приводит к сокращению себестоимости утилизации ТБО.

  Каждый  завод позволяет трудоустроить  не менее 50 человек.

  Ориентировочная стоимость завода: 30000$.

  Прибыль и срок окупаемости завода напрямую зависят от тарифа, по которому муниципалитет будет платить за прием ТБО, и в меньшей степени — от стоимости реализованной продукции.

 
4.6. УТИЛИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ

  В настоящее время существуют следующие пути полезного использования вторичного полимерного сырья (ВПС):

• сжигание с целью получения энергии;
• термическое разложение (пиролиз, деструкция, разложение до исходных мономеров и др.);
• повторное использование;
• вторичная переработка.

  Сжигание  отходов в мусоросжигательных печах не является рентабельным способом утилизации, поскольку предполагает предварительную сортировку мусора. При сжигании происходит безвозвратная потеря ценного химического сырья и загрязнение окружающей среды вредными веществами дымовых газов.

  Значительное  место в утилизации вторичного полимерного  сырья уделяется термическому разложению как способу преобразования ВПС в низкомолекулярные соединения. Важное место среди них принадлежит пиролизу.

  Пиролиз — это термическое разложение органических веществ с целью получения полезных продуктов. При более низких температурах (до 600 °С) образуются в основном жидкие продукты, а выше 600 °С — газообразные, вплоть до технического углерода.

  Пиролиз ПВХ с добавлением отходов  ПЭ, ПП и ПС при Т = 350 "С и давлении до 30 атм. в присутствии катализатора Фриделя-Крафтса и при обработке смеси водородом позволяет получать много ценных химических продуктов с выходом до 45%, таких, как бензол, толуол, пропан, кумол, альфа-метилстирол и др., а также хлористый водород, метан, этан, пропан.

  Несмотря  на ряд недостатков, пиролиз, в отличие  от процессов сжигания ТБО, дает возможность получения промышленных продуктов, используемых для дальнейшей переработки.

  Еще одним способом трансформации вторичного полимерного сырья является каталитический термолиз, который предусматривает применение более низких температур. В некоторых случаях щадящие режимы позволяют получать мономеры, например, при термолизе ПЭТФ (полиэтилентерефталат), ПС и др. Получаемые мономеры могут быть использованы в качестве сырья при проведение процессов полимеризации и поликонденсации. В США из использованных ПЭТФ-бутылок получают дефицитные мономеры — диметилтерефталат и этиленгликоль, которые вновь используются для синтеза ПЭТФ заданной молекулярной массы и структуры, необходимой для производства бутылок.

  Наиболее  предпочтительными способами утилизации вторичного полимерного сырья с  экономической и экологической  точек зрения представляется повторное  использование и вторичная переработка  в новые виды материалов и изделий.

  Повторное применение предполагает возвращение в производственный цикл использованной упаковки после ее сбора и соответствующей обработки (мойки, сушки и др. операций), а также получения разрешения санитарных органов на ее повторное применение при непосредственном контакте с пищевыми продуктами. Этот путь пригоден, главным образом, для бутылочной тары из ПЭТФ.

  Вторичная переработка отходов получила широкое  распространение во многих странах мира. Этим путем смешанные отходы из полимерных материалов могут перерабатываться в изделия различного назначения (строительные панели, декоративные материалы и т. п.).

  Обычно  для эффективной переработки  ВПС его подвергают модификации. Существуют следующие методы модификации ВПС:

• химические (сшивание пероксидами, например, пероксидом дикумила, малеиновым ангидридом, кремнийорганическими жидкостями и др.);
• физико-химические (введение различных добавок органической природы, например, технических лигнинов, сажи, термоэлас-топластов, восков и др.), создание композиционных материалов;
• физические (введение неорганических наполнителей: мела, оксидов, графита и др.);
• технологические (варьирование режимов переработки).

  Механические  характеристики вторичного ПА из изношенных изделий можно существенно улучшить путем термической обработки сырья различными средами-теплоносителями (вода, минеральное масло и др.) с одновременным ИК-облучением. Термообработка в среде теплоносителя осуществляется по принципу отжига и включает операции нагрева, выдержки и охлаждения. При этом уровень физико-механических показателей определяется видом теплоносителя, режимом термообработки и временем сушки, которое может составлять от 1,5 до 2,5 часов.

  В основе большинства предлагаемых способов лежит радикально-цепной механизм взаимодействия между активными группами вводимой добавки или наполнителя и окисленными фрагментами базового полимера. Среди всех имеющихся методов наибольший практический интерес представляет композиционные материалы из вторичного полимерного сырья. Одной из функциональных модифицирующих добавок может служить природный полимер—лигнин, являющийся отходом целлюлозно-бумажной и гидролизной переработки древесины. Технология получения из него микронизированного продукта с применением электромагнитного измельчения разработана в МГУПБ.