168506 (Экология городов. Отходы производства и потребления)

Экология городов. Отходы производства и потребления

Будрейко Е. Н.

Проблема сбора и утилизации отходов производства и потребления является одной из старейших в истории человечества. На свалках построены все древние города мира: отходами быта и производства заваливались ближайшие овраги, а по мере роста городов на этих территориях начиналось новое строительство. Неконтролируемый вывоз отходов приводил к загрязнению подземных и поверхностных вод, повышенному содержанию в воздухе метана, других продуктов гниения, размножению крыс, тараканов, распространению инфекционных болезней. Перенаселенная Западная Европа, потеряв значительную часть своих жителей от «болезней грязных рук», раньше России начала решать проблемы санитарной очистки городов от отходов, их складирования и переработки.

В настоящее время основной целью обращения с отходами производства и потребления является предотвращение их вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду. Санитарно-эпидемиологическое благополучие населения обеспечивается посредством: профилактики заболеваний в соответствии с санитарно-эпидемиологической обстановкой и прогнозом ее изменения; контроля за выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий и обязательным соблюдением гражданами, индивидуальными предпринимателями и юридическими лицами санитарных правил как составной части осуществляемой ими деятельности; лицензирования видов деятельности, представляющих потенциальную опасность для человека; государственной регистрации потенциально опасных для человека химических и биологических веществ, отдельных видов продукции, радиоактивных веществ, отходов производства и потребления. Отходы подлежат сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, хранению и захоронению, условия и способы которых должны быть безопасными для здоровья населения и среды обитания, которые должны осуществляться в соответствии с санитарными правилами и иными нормативными правовыми актами.

Опасность отходов состоит в их повсеместном и постоянном образовании в огромных количествах. В своем составе они могут содержать токсичные компоненты в биологически опасных концентрациях, возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний, радиоактивные вещества. Во многих странах выявлен широкий спектр заболеваний, в том числе онкологических, у населения проживающего около свалок промышленных отходов.

В XX в. в связи с быстрой урбанизацией комплекс проблем, связанных с образованием отходов, особенно обострился. При этом темпы роста отходов определяются не столько темпами прироста населения, сколько изменением его доходов и образа жизни, т.е. проблема резкого возрастания объемов отходов производства и потребления во многом является следствием ценностных ориентиров общества. На одного жителя Земли приходится в день от 0,5 кг в развивающихся до 2 кг отходов в развитых странах. Учитывая, что темпы роста населения городов в развивающихся странах составляют 5% в год, а в Западной Европе города практически слились с селами, проблемы отходов будут обостряться.

По данным официальной статистики, в России ежегодно образуется от 2,7 до 3,9 млрд т отходов: 2,6 млрд т промышленных отходов; 700 млн т жидких отходов птицеводства и животноводства; 35-40 млн т ТБО; 30 млн т осадков сточных вод; 3 млн т медицинских отходов. Общий объем неутилизированных (накопленных) отходов – 82 млрд т, из них более 1,5 млрд т высокотоксичных.

Отходы производства и потребления подразделяют на промышленные, твердые бытовые (ТБО), медицинские, биологические, радиоактивные, древесно-растительные, крупногабаритный мусор, строительные отходы и грунты, осадки очистных сооружений водопровода и канализации, осадки ливневых очистных сооружений.

Наибольшую проблему для жилищно-коммунальных служб составляют твердые бытовые отходы, поскольку они, во-первых, образуются повсюду и, во-вторых, разработку способов их сбора, обезвреживания и утилизации затрудняет то обстоятельство, что эта группа отходов представляет собой многокомпонентную смесь различного фракционного состава.

За последние десятилетия структура ТБО претерпела существенные изменения. Если в начале XX столетия мусорные свалки городов состояли в основном из остатков продовольствия и тяжелой фракции канализационных стоков, то сейчас на первом месте находятся такие компоненты, как бумага, стекло, металлы, полимеры.

Усредненные оценки удельного веса главных составляющих ТБО по отдельным странам обычно характеризуются следующими средними пропорциями: 20–50% макулатуры, до 40% пищевых отходов, по 2–5% черных и цветных металлов и пластмасс, 4–6% стекла и текстиля.

В Москве состав и объемы накопления бытовых отходов несколько отличаются от общепринятых для средней полосы России. Так, утвержденная норма накопления бытовых отходов на 1 человека в год составляет 1 м3 или 250 кг, а морфологический состав выглядит следующим образом: бумага, картон – 38,2%; пищевые отходы – 28,6%; дерево, листья – 9,1%; текстиль – 7%; кожа, резина – 4,9%; полимерные материалы – 4,4%; кости – 3,2%; черный металл – 1,8%; цветной металл – 1%; стекло – 0,6%; керамика, камни – 0,5%; отсев (менее 15 мм) – 7%.

Наша столица по нормам образования различных видов отходов не отличается от мегаполисов Западной Европы, несколько отставая от них по количеству бытовых отходов на душу населения. Однако проблема управления отходами в России по сравнению с Западной Европой усложняется более суровым климатом, а в Московском регионе еще и очень высокой плотностью населения – более 32 тыс. человек на квадратный километр. С целью пресечения неконтролируемой эмиссии отходов в окружающую среду создаются системы управления отходами.

К настоящему времени разработан ряд методов переработки ТБО. По технологическому принципу они делятся на биологические, химические, термические, механические, смешанные. Наибольшее распространение получили методы складирования (механические), сжигания (термические) и компостирования.

Ввиду большой неоднородности количественного, качественного и фракционного состава ТБО во всех странах мира используется преимущественно метод их складирования на специально подготовленных свалках или полигонах. В результате проблема мусорных свалок является сегодня одной из наиболее актуальных. Количественно это иллюстрируется следующими показателями: численность населения планеты ежегодно возрастает на 1,5–2%, а объем мусорных свалок – на 6%, т. е. в 3–4 раза быстрее. Каждый житель городов Европы ежегодно выбрасывает 377 кг отходов, а житель США – до 500 кг.

Прогнозы показывают, что несмотря на достаточно высокие темпы прироста мощностей промышленных установок по переработке и обезвреживанию ТБО, количество складируемых отходов к 2010 г. составит около 65%. Развитие полигоностроения происходит в основном за счет увеличения удельной нагрузки на единицу площади полигона путем повышения степени уплотнения складируемых ТБО и высоты складирования. Современные катки-уплотнители позволяют уплотнять ТБО на полигонах до 0,8 т/м3. Высота складируемых ТБО на ряде зарубежных полигонов достигает 60 м. Использование этих методов позволяет увеличить емкость полигонов в 5–6 раз.

Основные проблемы захоронения ТБО заключаются в том, что, во-первых, полигоны требуют отведения значительных площадей, и во-вторых, при удалении отходов происходит безвозвратная потеря содержащихся в них полезных компонентов. К тому же формирование свалок, в особенности неорганизованных, сопровождается рядом сопутствующих проблем: загрязнением атмосферного воздуха метаном, сернистым газом, парами растворителей и т. д.; загрязнением почвы и грунтовых вод тяжелыми металлами, растворителями, полихлорбифенилами, диоксидами, инсектицидами и другими токсичными соединениями; эпидемиологической опасностью и т. п.

В связи с этим основным принципом проектирования полигонов является охрана окружающей среды. С целью защиты поверхностных и подземных вод под строительство полигонов выбираются участки земли с определенными видами грунта. Защита атмосферы обеспечивается путём наружной изоляции уплотненного слоя ТБО грунтом, строительными (или инертными) и промышленными отходами. Такой наружный изолирующий слой исключает возможность возникновения пожаров. Охрана почв прилегающих к полигонам участков достигается установкой вокруг площадки разгрузки мусоровозов сетчатых ограждений, которые задерживают разносимые ветром легкие фракции ТБО. Наружная изоляция ТБО, их дробление, уплотнение тяжелыми катками создают преграду для мух и грызунов.

Все сказанное выше показывает огромную опасность для окружающей среды неорганизованных свалок. Несмотря на это их количество исчисляется сотнями. В 1994 г. в Московской области имелось 210 полигонов и свалок твердых бытовых и промышленных отходов общей площадью 678 га. 96 из них были действующими. Кроме того существовали свыше 200 несанкционированных свалок ТБО и промышленных отходов в лесах, оврагах, брошенных карьерах, придорожных кюветах. В настоящее время на территории города имеется около 70 несанкционированных свалок.

Чрезвычайно важным является такой источник загрязнения окружающей среды, как свалки, подлежащие рекультивации. В Москве в 1997 г. было зарегистрировано 88 свалок общей площадью около 387,73 га. Это, как правило, старые стихийные свалки, которые до сих пор выделяют метан, содержат соли тяжелых металлов, имеют радиоактивные элементы, отравляют подземные воды, почву, атмосферный воздух.

В разных странах применяются различные методы обезвреживания, переработки и утилизации ТБО. Так, в Дании только 9% из них захоранивается на полигонах, а 87% сжигается на мусоросжигательных установках (МСУ), в Японии эти соотношения соответственно составляют 14 и 82%, в США – 81 и 12%, в то время как в России на свалках и полигонах размещается 96% отходов и только 2% уничтожается на мусоросжигательных заводах (МСЗ).

Эколого-гигиеническая эффективность МСУ определяется комплексом условий, основными из которых являются: состав ТБО, количество и распределение в топках воздуха, идущего на их окисление, температура топочных газов и сжигания в целом, время пребывания отходов в топках, особенности смешивания воздуха с летучей фракцией выбросов. Мусоросжигание в последние годы вызывает у специалистов и населения всё больше возражений. Несмотря на очистку, выбросы МСУ в атмосферу содержат тяжелые металлы и диоксины. По этим причинам, несмотря на высокую технологию очистки, во Франции закрыты 34 завода из 36. Единственный построенный в России во Владимире МСЗ на отечественном оборудовании при сжигании тонны ТБО образует в среднем 320 кг шламов, 30 кг летучей золы и 6 тыс. м3 дымовых газов, содержащих диоксины, тяжелые металлы и другие токсиканты. В результате многолетней работы МСЗ в Роттердаме (Нидерланды) в радиусе 30 миль от него загрязнение коровьего молока диоксинами достигло такого уровня, что его продажа и потребление были запрещены. В Швеции мусоросжигание приводит к ежегодному выбросу в окружающую среду 3,3 т ртути, 0,5 т кадмия и 8400 т соляной кислоты. Зола и шлак МСУ содержат высокие концентрации тяжелых металлов.

В США реализуется широкомасштабная программа модернизации МСУ, требующая дополнительных затрат на уровне 300-500 млн долларов в год. При этом ставится задача снижения выбросов диоксинов и фуранов на 99 %, полихлорированных бифенилов, хлорбензолов, ПАУ – на 95 %, тяжелых металлов – на 99 %. В других странах развиваются более эффективные методы сжигания ТБО: слоевое сжигание, низкотемпературная газификация, сжигание в печах кипящего слоя (23 завода в Японии). Совершенствуются системы газоочистки, горелки, само топливо. Есть указания на то, что впрыск в топочное пространство водяного пара снижает вероятность образования любых полиароматических углеводородов, диоксинов и фуранов. На Западе закрываются МСЗ и предприятия по производству оборудования для них. Нельзя допустить, чтобы эти устаревшие и экологически опасные технологии были использованы в России.

Правительство Москвы одобрило проект постановления «О развитии технической базы городской системы обращения с коммунальными отходами». По нему в городе к 2012 г. в дополнение четырем имеющимся МСЗ решено построить шесть новых. После их пуска 93% бытовых отходов столицы будут сжигать, а не отправлять на подмосковные свалки, как сейчас. Экологи расценивают проект как крайне опасный.

Канализационные отходы образуются на городских станциях аэрации. В Москве в настоящее время действуют три таких объекта: Люберецкая, Зеленоградская и самая мощная в Европе Курьяновская станции. Принято решение о строительстве станций аэрации в Бутове и на севере Москвы. В число крупнейших в России станций аэрации входят также НУП «Водоканал» (Санкт-Петербург), МП «Самараводоканал» (Самара), МП «Нижегородский водоканал» (Нижний Новгород), МУП «Водоканал» (Екатеринбург) и др.

Помимо больших объемов образования особенностью канализационных осадков, существенно затрудняющих разработку технологий их утилизации, является высокая влажность. Например, на московских станциях аэрации ежегодно образуется 10 млн м3 осадков влажностью 97%. Канализационные отходы состоят из отработанного биологически активного ила, песка, частиц текстиля, бумаги и т. п. Отработанный ил мог бы использоваться в качестве удобрения в зеленом хозяйстве городов, но из-за повышенного содержания солей тяжелых металлов его складируют на полях аэрации, где уже находятся десятки миллионов кубометров ранее вывезенного осадка. Хранение такого осадка представляет опасность для подземных вод и почвы.