Влияние человека и возможность управления явлением

Направление мотивированных исследований и выбора оптимального метода обезвреживания переработки ТБО для конкретного региона (или на­селенного пункта) определяется необходимостью решения проблемы охраны окружающей среды, здоровья населения, а также экономической эффектив­ности и рационального использования земельных ресурсов. Учет климатиче­ских, географических, градостроительных условий и численности обслужи­ваемого населения играет существенную роль при решении проблемы обез­вреживания и утилизации ТБО для конкретных условий.

Известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО (клас­сификация методов представлена на рис. 3). По каждому методу имеется 5—10 (по отдельным до 50) разновидностей технологий, технологических схем, типов сооружений.

Методы обезвреживания и переработки ТБО по ко­нечной цели делятся на:

• ликвидационные (решают в основном санитарно-гигиенические задачи);

• утилизационные (решают, кроме того, задачи экономики — использова­ния вторичных ресурсов).

По технологическому принципу бывают биологические, термические, химические, механические, смешанные.

Наибольшее распространение у нас и за рубежом получили такие мето­ды: складирование на полигонах (ликвидационный биолого-механический), сжигание (ликвидационный термический) и компостирование (утилиза­ционный биологический).

Анализ прогнозируемого состава ТБО крупных городов до 2010 г. пока­зывает, что для их обезвреживания и утилизации могут быть применены все рассмотренные методы.

Т
БО будут содержать достаточное количество биогенных веществ для того, чтобы из них вырабатывать компост. Прогнозируется рост теплоты сгорания ТБО, что повысит их ценность как топлива. Содержание полимерных материалов не достигнет к 2010 г. уровня, который препятствовал бы компостированию или сжиганию.

Рис. 12.1. Классификация методов обезвреживания и утилизации ТБО

В связи с этим для сооружений мощностью менее 30 тыс. т/год ТБО применяют упрощенные схемы. Все рассмотренные направления — склади­рование на полигонах, сжигание, компостирование, механизированная сор­тировка — позволяют обезвреживать и утилизировать ТБО, соблюдая нор­мативы требований охраны окружающей среды.

Размеры удельных капитальных затрат для заводов по однотипной тех­нологической схеме с использованием оборудования, работающего по одно­му принципу, зависят от мощности (производительности по приему ТБО) сооружений.

Оптимальными условиями строительства завода по механизированной переработке ТБО в компост являются наличие гарантированных потребите­лей компоста (органического удобрения или топлива) в радиусе до 20 км; размещение завода у границы города на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО; численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек.

Оптимальными условиями строительства завода по сжиганию ТБО с утилизацией тепловой энергии могут быть: обеспечение гарантированными круглосуточными и круглогодичными потребителями тепловой энергии в комплексе с подстраховывающей ТЭЦ или котельной (если потребитель не допускает временных перебоев подачи тепловой энергии); размещение заво­да в пределах городской застройки (в промзоне) и радиусе до 7 км (при од-ноэтапном вывозе ТБО без применения перегрузочных станций) от центра сбора ТБО и до 0,5 км от врезки в существующий теплопровод; наличие шлакоотвала или потребителя шлака в качестве вторичного сырья не далее 10 км от завода; численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек.

Оптимальными условиями строительства полигонов складирования ТБО являются: наличие свободного участка с основанием на водоупорных грун­тах; расположение уровня фунтовых вод ниже 3 м от поверхности площадки (участки с выходами ключей исключаются); обеспечение грунтом или инертными отходами для изоляции ТБО; конфигурация участка, близкая к квадрату; получение разрешения на высоту складирования ТБО свыше 20 м; размещение на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО (при одноэтапном вывозе ТБО без применения перегрузочных станций).

Важное значение при обустройстве неосвоенных территорий имеет во­прос об экологической опасности (в токсикологическом отношении) соору­жаемых объектов обезвреживания и утилизации ТБО.

Значительный эколого-экономический эффект может быть получен вследствие блокирования или хозяйственной кооперации сооружений по обезвреживанию и утилизации ТБО с другими городскими объектами.

При разработке технико-экономического обоснования выбора метода обезвреживания и утилизации ТБО для каждого варианта подбирают земель­ный участок, устанавливают расстояние и транспортные затраты по вывозу отходов. При необходимости закладывают двухэтапный вывоз ТБО. Для ка­ждого объекта в качестве обязательного планируют вариант складирования ТБО на полигонах, как наиболее простой.

Если существующий участок полигона не отвечает требованиям охраны окружающей среды или если его размер не обеспечивает прием ТБО на предстоящие 20—25 лет, то в качестве расчетного варианта рассматривают полигон на новом участке, отвечающем всем санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям.

Вариант, рассчитанный на получение компоста (органического удобре­ния или топлива), должен быть обоснован документами от конкретных по­требителей продукции (совхозов или колхозов, трестов зеленого строитель­ства и т. п.).

Термические методы обезвреживания и утилизации ТБО

Существует три метода термического обезвреживания и утилизации ТБО:

• слоевое или камерное сжигание исходных — неподготовленных отходов в топках мусоросжигательных котлов;

• слоевое или камерное сжигание специально подготовленных (обогащен­ных) отходов (освобожденных от балластных составляющих и имеющих относительно стабильный фракционный состав) в топках энергетических котлов или в цементных печах;

• пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Горение отходов в топке, их слоевое сжигание — сложный химический процесс, состоящий из элементарных химических реакций окислительно-восстановительного характера.

Пиролиз отходов основан на способности органической массы отходов при нагревании в инертной среде выделять продукты термического разложе­ния, такие, как СО, СО₂, Н₂, СН₄, СnHm и др.

Этот процесс происходит при подводе тепла (эндотермический про­цесс). В наиболее общем случае при пиролизе отходов протекают связанные между собой процессы — сушка, сухая перегонка (пиролиз), газификация, а также взаимодействие исходных горючих компонентов отходов с образо­вавшимися газообразными продуктами.

В отличие от пиролиза при газификации получаются частично окислен­ные газы (СО, альдегиды, фенолы, эфиры, кислоты, углеводороды, в том числе ПАУ и т. д.) благодаря восстановительным реакциям, в которые всту­пают продукты полного окисления, такие, как СО₂, Н₂О, НСl и другие, с углеродом или водородом, содержащимися в отходах, а также за счет непол­ного или частичного окисления углерода отходов. Газификация может про­текать как с подводом тепла (эндотермические реакции), так и с выделением тепла (экзотермические реакции).

Рассмотренные методы направлены, с одной стороны, на санитарно-гигиеническое (огневое) обезвреживание ТБО, а с другой — на получение тепла при слоевом сжигании исходных или подготовленных отходов, а также на производство твердого, жидкого или газообразного топлива при пиролизе отходов.

Методы полевого компостировании ТБО

В городах с населением 50 - 500 тыс. жителей при наличии свободных территорий вблизи города целесообразно применять полевое компостирова­ние ТБО как наиболее простой и дешевый метод обезвреживания и перера­ботки ТБО. Если на заводах механизированной переработки ТБО основной технологический процесс - аэробное компостирование происходит в сложных металлоемких установках-ферментаторах (биобарабанах, биобаш­нях), то на площадках полевого компилирования в открытых штабелях. Правда, при этом увеличивается срок переработки с 2-4 суток до нескольких месяцев, а также площадь сооружении.

Правильно организованное полевое компостирование, так же как и за­воды механизированной переработки бытовых отходов (МПБО), обеспечи­вает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязне­ний ТБО, позволяет получить в результате переработки ТБО компост. Тех­нология полевого компостирования допускает совместное обезвреживание и переработку ТБО с осадком сточных вод. При смешивании обезвоженного осадка с ТБО в соотношении 3:7 используются весь осадок сточных вод и все ТБО, образующиеся в городе. Компост, полученный из такой смеси, со­держит больше азота и фосфора.

Применяют две принципиальные схемы полевого ком­постирования: с предварительным дроблением ТБО и без предвари­тельного дробления. В первом случае для измельчения ТБО используют спе­циальные дробилки, во втором — измельчение (менее эффективное) проис­ходит за счет многократного перелопачивания компостируемого материала. Неизмельченные фракции отделяют на контрольном грохоте. Установки по­левого компостирования, оснащенные дробилками для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства.

ТБО измельчают молотковыми дробилками или небольшими биотер­мическими барабанами. При вращении барабана с частотой до 3,5 мин"1 ма­териал находится в нем 4—6 ч. После такой обработки 60—70% материала проходит через сито обечайки барабана с отверстиями диаметром 38 мм. Плотность отсева достигает 0,73— 0,8 т/м³. Барабан обеспечивает достаточ­ное для дальнейшей обработки измельчение ТБО за 800—1200 оборотов.

Как и заводы МПБО, сооружения и оборудование полевого компостиро­вания должны обеспечить приеме и предварительную подготовку ТБО, био­термическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. ТБО разгружают в приемный буфер или в наиболее простом случае на выровнен­ную площадку. Бульдозером, грейферным краном или специальным оборудованием формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.

В процессе компостирования интенсивно снижается влажность мате­риала, в связи с чем для повышения активности биотермического процесса наряду с перелопачиванием и принудительной аэрацией производят увлаж­нение материала. 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 кет дробления) только из компоста электромагнитным сепара­тором извлекают черный металлолом.

Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обез­вреживанию ТБО являются полигоны. Отходы складируют на грунт с со­блюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы прилегающих участков, поверхностных и фунтовых вод, препятст­вующих распространению болезнетворных микроорганизмов. На полигонах производят уплотнение ТБО, позволяющее увеличить нагрузку отходов на единицу площади сооружений и обеспечивающее экономное использование земельных участков. После закрытия полигонов поверхность земли рекуль­тивируют для последующего использования.

Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести показателям вредности: органолептическому, общесанитарному, фи-тоаккумуляционному (транслокационному), миграционно-водному, мигра-ционно-воздушному и санитарно-токсикологическому.

Органолептический показатель вредности характеризует изменение за­паха, привкуса и пищевой ценности фитотест-растений на прилегающих участках действующего полигона и территорий закрытого полигона, а также запаха атмо­сферного воздуха, вкуса, цвета и запаха фунтовых и поверхностных вод.

Общесанитарный показатель отражает процессы изменения биологиче­ской активности и показателей самоочищения почвы прилегающих участков.

Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель характеризует процесс миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территории рекультивированных полигонов в культурные растения, исполь­зуемые в качестве продуктов питания и фуража (в товарную массу).

Миграционно-водный показатель вредности выявляет процессы мигра­ции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и подземные воды.

Миграционно-воздушный показатель отражает процессы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениями и газами.

Санитарно-токсикологический показатель суммарно характеризует эффект влияния факторов действующих в комплексе.

Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка полностью механизированы. [1]

Список литературы

1. И.И. Мазур “Курс инженерной экологии”, М., Высшая школа, 2001

2. Ю.Г. Марков “Социальная экология”, Новосибирск, Наука, 2001

3. В. Гальперин “Техногенные массивы и охрана окружающей среды”, М., МГТУ, 2001.

4. “Экологические очерки о природе и человеке”, под ред. Б.Гржимека, Прогресс.

5. http://www.juristy.ru/referats/ecologlaw/juristy-el017.htm

6. UNEP http://www.md.mos.ru/unep/img/_13.htm

7. Жилсовет http://www.tsj.ru/rubrs.asp?art_id=2669&rubr_id=472

19