Проблема захламления отходами

Проблема
захламления отходами
Отходы потребления
• - изделия и материалы, утратившие свои
потребительские свойства в результате физического
или морального износа.
• Отходы являются вторичными материальными
ресурсами, которые могут и должны использоваться
в хозяйственной деятельности.
• В большинстве стан объем промышленных отходов
превышает объем бытовых (исключение составляют
США), следовательно, наибольший интерес
представляет опыт решения проблем твердых
бытовых отходов, структура которых сходная, по
крайней мере, для развитых стран.
• Объем бытовых отходов зависит, прежде всего, от численности
городского населения, а удельные объемы существенно различаются
по странам.
• Так, во Франции ежедневно образуется 0,8 кг ТБО/чел.,
• в Европе в целом - 1,3 кг ТБО/чел.,
• в США - 1,8.
• Исследование свойств ТБО связано со значительными трудностями в
виду большого числа составляющих компонентов.
• Это число меняется в зависимости от климатических условий, времени
года, особенностей местности и т.п. от 0,06 до 0,45 т/м3.
• При этом морфологический состав ТБО значительно меняется и по
годам. Это связано с социально-экономическими, природными
условиями в конкретном городе и колеблется по сезонам года.
• Физико-химические характеристики ТБО двух крупнейших городов
бывшего Советского Союза Харькова и Москвы по данным 1966-1977 гг.
приводятся в таблице 5.6. (Штарке, 1987).
• Однако, за последние годы с 1988 по 1996 год произошли
существенные изменения в социально-экономической жизни населения
РФ. Появилось много импортных товаров, сильно изменилась упаковка.
Поэтому для более современной оценки свойств ТБО приводим состав
ТБО г. Владимира, одного из средних городов РФ.
• В структуре ТБО в развитых странах выделяется макулатура и
органические отходы (около 20% в среднем, в южных странах
увеличиваясь до 60%, например, в Греции - 59%). К 2000 г. в
наибольшей степени увеличился объем пластмассовых
отходов. Так, если в 1970 г. в США объем пластиковых отходов
составлял 3 млн.т, в 1986 г. - 10,3 млн.т., а в 2000 г. - уже свыше
15 млн. т. Значимой тенденцией изменения структуры ТБО в
большинстве стран является возрастание доли товаров
длительного пользования.
• Наиболее опасными ингредиентами ТБО являются тяжелые
металлы, особенно свинец и кадмий и их соединения. Они
загрязняют почвы, подземные воды, сохраняются после
сжигания мусора, выбрасываются вместе с газами
мусоросжигания. Легко попадая в кровь, свинец способствует
росту кровяного давления у взрослых, невропатологии у детей.
Кадмий является канцерогенным, провоцирует заболевания
почек. Основное количество тяжелых металлов (до 65% свинца
и кадмия) поступает при сжигании мусора, в котором есть
бытовые элементы питания, бытовая электроника, стекло,
пластик, керамика, красители.
• ТБО - благоприятная среда для развития патогенной
микрофлоры (брюшной тиф, дизентерия, туберкулез и т.д.) и
даже средой для развития всей паразитической микрофауны и
макрофауны.
Состав отходов постоянный
•
•
•
Специфика страны определяет
соотношение между собой блоков
этой системы в зависимости от
площади страны, развития техники
и технологии и самой структуры
отходов.
Наиболее экологична эта система в
Японии, где наибольшее количество
ТО направляется в повторное
производство, обусловленное, с
одной стороны, дефицитом
площадей, а с другой - развитием
техники и технологии.
В США 80% отходов складируется, в
Польше - 99%. В России около 140
млн. м3/год ТБО складируется на
площади около 10 тыс. га
пригородных земель под
полигонами. Суммарная мощность
МСЗ - 5 млн. м3/год (около 3,5% от
годового объема ТБО).
Система
утилизации
ТБО
рециклинг
Утилизация
Складирование
Рециклинг Проблема сепарации ТБО ключевая проблема для выбора способа
реализации ТБО.
Сегрегация
• черные металлы выделяются методом магнитной
сепарации, цветные металлы - с помощью
переменного магнитного поля или методом
дробления с последующей пневмовибросепарацией.
• Бумага выделяется из бытового мусора на основе
пневматического разделения фракции по скорости
витания в потоке воздуха. Однако в большинстве
рассмотренных нами технологических схем
разделение ТБО на первой стадии осуществляется
сухим способом.
• Стекло - способом мокрой сепарации в циклонах. По
мнению Л. Штарке, мокрый способ сепарации
целесообразен тогда, когда компоненты ТБО
представлены уже в, так сказать, обогащенном виде.
При разделении отходов по
категориям:
• К 1 категории относят отходы, которые
могут быть использованы для
производства аналогичной продукции
(стекло, бумага, металлы, пластмассы);
• Ко 2 категории - отходы, содержащие
опасные или особо ценные компоненты
(аккумуляторные батарейки, некоторые
виды пластмасс);
II. Собственно утилизация ТБО.
II.1. Прямое сжигание. • достаточно
распространенный и
эффективный способ
сокращения объемов ТБО в
крупных городах.
• Для повышения его
экологичности и
безопасности необходимо
соблюдение ряда условий:
температура сжигания в
среднем должна составлять
1000грС (от 500-600 до
1400грС),
продолжительность в
среднем 1-2 с (от 0,5 до 3 с)
и создание турбулентных
воздушных потоков.
85-90% составляют шлаки
Дымовые газы
1 тонну мусора
300-500 кг
несгоревших отходов
•8-10% пыли и гипса,
•как побочного продукта
•при очистке дымовых газов.
зола
Отходы МСЗ
1. шлаки, составляющие 10% объема и 30% веса ТБО.
• Шлаки сжигания ТБО представляют собой гетерогенный материал
очень сложного состава, обладающий интересными физикохимическими свойствами, в частности, адсорбционной и теплотворной
способностью.
• Шлаки сравнительно безвредны и содержат преимущественно стекло
и керамику, а также 23-25% влаги, которая снижается до 10-15% при
кратковременном складировании.
• После очистки от метана шлаки требую дальнейшей утилизации.
2. зола. При сжигании 1 т городского мусора в среднем образуется
около 25-34 кг летучей золы. Около 95-99% этой золы улавливается в
электрофильтрах и вывозится на свалки.
3. Дымовые газы. Остальная часть золы выбрасывается в атмосферу
вместе с газовыми компонентами - водяными парами, NOx, CO2 и
летучими органическими соединениями.
наиболее опасные отходы мусоросжигания - диоксины и фураны.
Фракции металлов (кроме ртути, которая на 67-94 % концентрируется в
шлаке) в большинстве переходят в газообразное состояние при
температуре 800-1000грС.
Эффективность применения мусоросжигания
существенно возрастает при утилизации отходящего
тепла для отопления и производства электроэнергии.
• Например, 2,7% электроэнергии Швеции
производится за счет сжигания ТБО, аналогично
обеспечивается 5% электропотребления Брюсселя.
• Одна тонна мусора по разным оценкам адекватна
200-250-280 кг угля, 150 кг мазута, следовательно,
осуществить экономию невозобновимых источников
энергии.
• В разных странах доля сжигаемых ТБО различна.
• - в США сжигается 5% ТБО,
• - в Японии - 26%,
• - в Европейских странах эта доля существенно выше:
в Германии около 35%, Швеции - 51%, Швейцарии 75%.
II.2. Пиролиз или
высокотемпературное разложение
• направлен на получение максимального количества газа и
нефтеподобных жидких продуктов.
• Пиролиз высокоэффективное обезвреживание отходов и их
энергетическое использование в качестве топлива и сырья для
химической промышленности, что в целом способствует сокращению
выбросов в атмосферу.
• Установки пиролиза могут различаться по способу подвода тепла,
которое может подаваться путем сжигания дополнительного жидкого
или газообразного топлива, ограниченного количества кислорода или
предварительно подогретого топлива.
• Важное достоинство таких установок - их способность
перерабатывать пластмассу и резину.
• Кроме пиролитического масла и черных металлов, товарными
продуктами могут быть стекло и алюминий.
• Т.о. при пиролизе объем отходов уменьшается на 90%, достигается
последовательное использование его продуктов. Низкие значения
выбросов в атмосферу позволяют размещать такие установки в
городской черте.
II.3. Брикетирование и
производство гранул из ТБО
• направлено на производство твердого топлива с
последующим сжиганием в отопительный сезон.
• В результате предварительного отбора и
высушивания органической фракции ТБО теплота
сгорания таких гранул и брикетов возрастает в 2
раза, полученное топливо хранится длительное
время, транспортируется.
• По сравнению с непереработанным мусором
зольность и влажность такого топлива существенно
сокращается, меньшее включение металлических
фракций приводит к уменьшению токсичности.
II.4. Получение биогаза.
• Для максимальной
утилизации органической
фракции ТБО используется
ее анаэробная переработка
с получением биогаза и
удобрений для сельского
хозяйства. Отходы бродят в
естественных подземных
резервуарах.
• В обрабатываемую массу не
должна добавляться вода.
• Около 40% отходов представляют собой сухой материал,
наполовину состоящий из органической фракции, которая и
перерабатывается, обеспечивая удельный выход газа около 500
л/кг сухого органического материала.
• Это биотермический процесс, протекающий под влиянием
микроорганизмов с выделением тепла. Причем на первом этапе в
верхнем слое отходов протекают аэробные процессы. Затем
нарастают анаэробные, конечным продуктом которых является
биогаз.
•
•
•
•
Однако для достижения таких
показателей требуется
предварительная сортировка
ТБО от негорючих материалов,
оборудование подземного
резервуара, создающего
анаэробные условия,
обеспечение условий
ферментатиного разложения.
Эффективность растет при
использовании тепла биогаза
для поддержания температуры
ферментатора.
Главные проблемы
использования биогаза это, с
одной стороны, относительно
высокий процент серы,
сернистых соединений и
галогенов в выбросах
установки,
а с другой - КПД сжигания
биогаза быстро падает по мере
удаления от места его
производства. Т.о. биогаз сравнительно легко получаемое
топливо для коммунальных
нужд.
1 тонна
Отходов
250 куб м
биогаза
50-60%
метан
1-2%
соед.
азота и
Н2,
30-45% О2 и
СО2
др.
соед.
(всего
32 комп).
1-2% Н2S
II.5. Гидролиз и сбраживание.
• Эксперименты по получению промышленного
этилового спирта (этанола) из целлюлозы,
содержащейся в ТБО проводились в США и
Великобритании.
• Этанол получают превращением целлюлозы
в сахар и его распада под действием
кислоты.
• Но создание такого завода не позволит пока
отказаться от складирования отходов уже
утилизации, т.к. шлам завода,
перерабатывающего 250 т/сутки ТБО,
составляет 200 т/сутки.
II.6. Компостирование ТБО.
• Основывается на выделении органической составляющей и
использования ее в качестве органического удобрения.
• Селективный сбор отходов позволяет снизить загрязненность до
5%, а влажность до 59-63%.
• Технология:
• 1. подготовить гомогенезированную органическую массу,
• 2. осуществить ее биологическую переработку и обработку
готового продукта с целью доведения его качества до уровней
действующих стандартов.
• В конечном продукте несколько меньше органического
компонента, чем в традиционном компосте, получаемом из
отходов животноводческих ферм, но больше микроэлементов.
• Главное для этого способа утилизации - это очистить исходную
органическую массу от тяжелых металлов, которые могут
содержаться в мусоре.
II.7. Совместная переработка ТБО и
осадка городских сточных вод
• позволяет улучшить структуру компоста, повысить
содержание питательных веществ, используя на 70%
ТБО 30% осадка городских сточных вод.
• Однако многие страны сейчас отказываются от этого
способа из-за потенциальной угрозы инфекции из
осадка.
• Таких способов частичной ликвидации ТБО с каждым
годом становится все больше, однако, ни один из них
пока не позволяет полностью избавиться от
городских отходов и обойтись без складирования
продуктов утилизации.
III. Складирование. (депонирование)
• Масса отходов начинает постепенно окисляться:
• - окисление продуктов растительного происхождения
идет по реакции брожения с выделением Н2О, СО2
и тепла,
• - животного происхождения - гниения, конечными
продуктами которой являются Н2О, СН4 с
выделением большого количества тепла.
• постоянно идут процессы увлажнения, разогрева и
газообразования с участием микроорганизмов.
•
Поэтому на свалках нередки случаи самовозгорания:
из-за неплотного складирования мусора по
многочисленным каналам поступает горючий биогаз,
разогреваемый теплом реакций, протекающих в теле
свалки
Фильтрат
• Особая опасность свалки связана с просачиванием
внутрь атмосферных осадков, вымывающих из
свалки многие загрязнители, прежде всего, в
подземные воды.
• Поэтому вторым важным направлением влияния
свалок на природный комплекс окружающей
территории является так называемый фильтрат темно-коричневая жидкость, содержащая в
достаточно высоких концентрациях хлориды,
сульфаты, нитраты металлов, в том числе тяжелых,
органические кислоты, взвеси, микроорганизмы (до
20 г/л).
• Поверхностные и подземные стоки свалки,
загрязненные фильтратом проникают в почвы, реки и
озера, а также в питьевые артезианские водоносные
горизонты.
Необходимо:
1. обеззараживание обрабатываемой массы
мусора
2. гидроизоляция свалки
3. поддержание влажности мусора в пределах
50%
4. температура массы мусора, получаемая
при таких условиях обеспечивает
жизнедеятельность бактерий,
генерирующих биогаз, на 60-77% состоящий
из метана;
5. монтаж специальных установок и системы
трубопроводов для утилизации биогаза;
6. обеспечение безопасности свалок и
местности, на которой они расположены.
Необходимые средства и
ожидаемые результаты
• Финансирование межмуниципальной программы по
атмосферному воздуху в объеме не менее 5 млн.
руб. в год.
• Разработка Программы по расширению
использования природного газа в качестве газового
моторного топлива (ГТМ) на транспорте и
расширению сети газозаправочных
станций (на условиях самоокупаемости)
Перевод 100 машин на газомоторное топливо снижает
выбросы в атмосферу на 50 тонн!
Предложения по снижению влияния
экологических факторов (обращение с
отходами) на демографическую ситуацию
Администрации Томской области:
1. Корректировка ОЦП «Отходы»
Муниципальным образованиям:
1. Разработать и утвердить Порядок сбора, вывоза, утилизации и переработки
бытовых и промышленных отходов на территории муниципального образования.
2. Строительство локальных полигонов ТБО в муниципальных образованиях
3. Организовать обустройство объектов размещения отходов в населенных пунктах с
численностью менее 3 тысяч жителей.
4. Решение проблемы по снегоотвалам в г.Томске.
5. Строительство нового полигона ТБО (Сурово-Сухоречье) в комплексе со станцией
мусоросортировки и мусороперегрузки.
Хозяйствующим субъектам:
1. Организация централизованного сбора отходов от частного сектора
2. Для получения лицензии на право деятельности по обращению с опасными
отходами организовать работу по проведению мониторинга воздействия на
окружающую среду объектов размещения отходов.
Необходимые средства и
ожидаемые результаты
Финансирование областной целевой программы
на 2006-2007 гг. «Обеспечение экологической
безопасности окружающей среды и населения при
обращении с отходами производства и
потребления» в объеме 24500 тыс. руб.
Снижение загрязнения окружающей среды на 30 тыс.
тонн в год.
Повышение повторного использования отходов
производства и потребления до 10%
Общие направления действий в области
улучшения состояния окружающей среды
Администрации Томской области:
1. Развитие природоохранного законодательства Томской области
2. Совершенствование системы государственного экологического контроля
регионального уровня.
3. Подготовка специализированной подпрограммы по мониторингу
деятельности ракетно-космических сил на территории Томской области и
оценке ее влияния на здоровье населения.
4. Ежегодные природоохранные инвестиции из средств областного бюджета
направленные на снижение факторов экологического риска. Разработка
соответствующих целевых программ.
Администрации г.Томска:
1. Корректировка генерального плана города и формирование предложений в
концепцию развития г.Томска до 2020 г, учитывающих экологические
интересы томичей.
Ожидаемый результат
Снижение количества сверхнормативных
выбросов в атмосферу на 5 % в течении 10
лет.
Снижение риска для здоровья населения от
вредного воздействия окружающей среды на
15%
Повышение продолжительности жизни жителей
Томской области на 2 года за 10 лет.