Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Основы экологии и природопользования»

Тема работы: «Методы утилизации твердых отходов жилищно-коммунального хозяйства»

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность проблемы
• 2. Характеристика ТБО
• 3. Классификация ТБО
• 4. Методы переработки и утилизации ТБО
• 4.1 Промежуточное хранение отходов
• 4.2 Сортировка
• 4.3 Компостирование
• 4.4 Мусоросжигание
• 4.5 Вторичная переработка
• 4.6 Брикетирование ТБО
• 4.8 Топливное использование ТБО
• 5. Концепция решения проблемы обращения с коммунальными отходами
• Заключение
• Список литературы

Введение

Жизнедеятельность человека связана с появлением огромного количества разнообразных отходов. Резкий рост потребления в последние десятилетия во всем мире привел к существенному увеличению объемов образования твердых бытовых отходов (ТБО). В настоящее время масса потока ТБО, поступающего ежегодно в биосферу достиг почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год.

По данным Национального статистического комитета РБ образование твердых коммунальных отходов (рассчитано на основании данных Министерства жилищно-коммунального хозяйства РБ) имеет следующие объемы:

Таблица 1.

	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013
образование ТБО - всего , тыс.тонн	2812	3049	3220	3411	3615	3765	6323	3640	3887
на душу населения, кг/чел.	291	317	337	358	380	397	382	385	411

Твердые бытовые отходы засоряют и захламляют окружающий нас природный ландшафт, а также являются источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую природную среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения поселка, города и области, и целым районам, а также будущим поколениям. То есть, ТБО нарушают экологическое равновесие. С другой стороны ТБО следует рассматривать как техногенные образования, которые нужно промышленно-значимо характеризовать содержанием в них ряда черных, цветных металлов и других материалов, пригодных для использования в металлургии, машиностроении, энергетике, в сельском и лесном хозяйстве.

Влияние потока ТБО остро сказывается на глобальных геохимических циклах ряда биофильных элементов, в частности органического углерода. Так, масса этого элемента, поступающего в окружающую среду с отходами, составляет примерно 85 млн. тон в год, в то время как общий естественный приток углерода в почвенный покров планеты составляет лишь 41,4 млн. тонн в год.

Сделать производство безотходным невозможно так же, как невозможно сделать безотходными и потребление. В связи с изменением промышленного производства, изменения уровня жизни населения, увеличения услуг рынка значительно изменился качественный и количественный состав отходов.

Решение проблемы переработки ТБО приобретает за последние годы первостепенное значение. Кроме того, в связи с грядущим постепенным истощением природных источников сырья (нефти, каменного угля, руд для цветных и черных металлов) для всех отраслей народного хозяйства приобретает особую значимость полное использование всех видов промышленных и бытовых отходов. Многие развитые страны практически полностью и успешно решают все эти задачи. Особенно это касается Японии, США, Германии, Франции, Прибалтийских стран и многих других. В условиях рыночной экономики перед исследователями и промышленниками, перед властями выдвигается необходимость обеспечить максимально возможную безвредность технологических процессов и полное использование всех отходов производства, то есть приблизиться к созданию безотходных технологий. Сложность решения всех этих проблем утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) объясняется отсутствием их четкой научно-обоснованной классификации, необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием экономической обоснованности каждого конкретного решения.

В настоящее время реализованные в мировой практике технологии переработки ТБО обладают рядом недостатков, основным из которых является их неудовлетворительная экологическая проработка, связанная с образованием вторичных отходов, содержащих высокотоксичные органические соединения, и с высокой ценой переработки. Это связывается главным образом с отходами, содержащими хлорорганические вещества, и выделяющими высокотоксичные органические соединения (диоксины и т.п.). Диоксинобразующими компонентами ТБО являются такие материалы, как картон, газеты, пластмассы, изделия из поливинилхлорида и т.д.

1. Актуальность проблемы

Охрана городской среды от негативного влияния отходов является наиболее острой экологической проблемой.

В РБ доля городского населения составляет почти 2/3 от общего количества жителей страны. В связи с этим концентрация твердых бытовых отходов в городах РБ резко возрастает.

При этом объем отходов увеличивается, а территориальные возможности для их утилизации уменьшаются. Соответственно доставка отходов от мест их образования до пунктов утилизации требует все больше времени и средств. Проблему только удорожания процесса транспортировки отходов путем тарифов не решить, особенно за счет потребителей. Как показывает практика, повышение тарифов приводит и к полному отказу со стороны малообеспеченных категорий населения платить за сбор и транспортировку отходов. В странах СНГ крайне необходимо внедрять инновационные технологии и совершенствовать организацию процесса утилизации городских отходов.

Пока они, в основном, просто собираются для «захоронения» на полигонах, что ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах, ограничивает возможности использования городских территорий для строительства жилых зданий и т.д. Под полигоны по захоронению твердых бытовых отходов в РБ ежегодно отчуждается около 100 квадратных километров пригодных для использования земель, не считая земель, загрязняемых многочисленными несанкционированными свалками. Всего в республике насчитывается около 200 подобных полигонов, занимающих площадь более 890 га. Занято отходами уже 60% этой площади.

Кроме того, совместное захоронение различных видов отходов приводит к образованию опасных соединений, которые оказывают неблагоприятное воздействие на экологию территории и состояние здоровья населения.

В развитых в промышленном отношении странах применяются мусоросжигаюшие заводы. Положительная сторона данного процесса состоит в уничтожении мусора и выработке энергии при сжигании, отрицательная сторона заключается также в уничтожении мусора (ресурса), загрязнении окружающей среды продуктами сгорания, образовании отходов в виде токсичной золы (отходы из отходов составляют примерно 25%). С учетом национальных интересов Беларуси теплоутилизация отходов представляется выгодной: теплотворная способность горючих составляющих отходов может использоваться для выработки тепловой и электрической энергии, и при этом обеспечивается обезвреживание отходов. Однако этот метод требует особой организации процессов горения и очистки дымовых газов, так как в противном случае происходит выброс в атмосферу большого количества вредных веществ. Пока заводов сжигающих отходы в Беларуси нет, но предполагается строительство в Слуцке и Орше.

В Беларуси практикуется технология переработки мусора на вторичное сырье, но ситуация еще также проблемная. Станции, сортирующие бытовой мусор, перегружены - ежегодно в Беларуси образуется более 3 млн. т бытового мусора. Причем, по данным Министерства жилищно-коммунального хозяйства, с каждым годом этот объем возрастает как минимум на 20%. Мусороперерабатывающие предприятия в силах справиться лишь с 338,7 тыс. т в год. В РБ насчитывается 88 станций, занимающихся сортировкой бытовых отходов, собранных по технологии раздельного сбора мусора.

К сожалению, еще мало людей заинтересованных в раздельном сборе мусора. Обычно доля пластика и стекла в контейнерах со смешанным мусором часто превышает половину. В зарубежных странах практически вся масса бытовых отходов перерабатывается и потом используется в промышленности или энергетике, а у нас «ассортимент» переработки более узкий.

Во всех развитых странах мира потребитель давно «диктует» производителю тот или иной вид упаковок, что позволяет налаживать безотходный оборот их производства.

Сейчас в Беларуси работают 5 мусороперерабатывающих заводов: в Гомеле, Могилеве, Бресте, Новополоцке, Барановичах. Они были построены с целью улучшения экологической обстановки в городах и извлечения вторичных материальных ресурсов (макулатура, пластмассы, металл, стеклобой, высокотеплотворные отходы и др.) с последующим их вовлечением в хозяйственные оборот путем сбраживания биологического материала получение биогаза с использованием для выработки электрической и тепловой энергии для собственных нужд и нужд города. Планируется строительство мусороперерабатывающего завода в Минске мощностью 100 тыс. тонн в год возле полигона ТБО «Тростенецкий». В Республике Беларусь планируется строительство еще 11-ти мусороперерабатывающих заводов суммарной мощностью более 600 тыс.т в год.

Сейчас в качестве вторсырья в Беларуси востребована бумага - она нужна всем бумажно-целлюлозным предприятиям. Также пользуется спросом стекло. Но, учитывая специфику производства, необходима дифференциация по цвету и качеству - в результате объем переработки невелик.

Также в Беларуси есть несколько видов пластмасс, которые не перерабатываются. Эго диктует необходимость разработки новых подходов к утилизации твердых бытовых отходов.

Следующей важной задачей, которую предстоит решить при организации утилизации бытовых отходов, является оптимизация их окончательной утилизации. Для этого должны быть созданы технические и инженерные решения, позволяющие организовать безопасную для общества и природы геотермальную утилизацию остатков твердых бытовых отходов. Более полное использование в производстве вторичных ресурсов -- одна из задач, поставленных перед государством Директивой Президента Республики Беларусь № 3.

2. Характеристика ТБО

В городах и других населенных пунктах происходит наиболее интенсивное накопление ТБО, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут загрязнять окружающую среду.

Сезонные изменения состава ТБО характеризуются увеличением содержания пищевых отходов с 20 - 25% весной до 40 - 55% осенью, что связано с большим потреблением овощей и фруктов в рационе.

Нормы накопления ТБО - это количество отходов, образующихся на расчетную единицу человек - для жилищного фонда, одно место в гостинице; 1 м² торговой площади для магазинов и складов, в единицу времени - день, год. Нормы накопления определяют в единицах массы (кг) или объема (л, м³)

На нормы накопления и состав ТБО влияют такие факторы:

· степень благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа, водопровода, канализации, системы отопления);

· этажность, вид топлива при местном отоплении;

· развитие общественного питания, культура торговли, степень благосостояния населения и т д.;

· климатические условия (различная продолжительность отопительного периода - от 150 дней в южной зоне до 300 дней в северной);

· специфика питания и др.

Качество получаемого в процессе переработки ТБО органического удобрения или биотоплива зависит от химического состава исходных ТБО.

Важным показателем физических свойств ТБО является плотность. Плотность ТБО благоустроенного жилищного фонда в весенне-летний сезон (в контейнерах) составляет 0,18 - 0,22 т/м³, в осенне-зимний - 0,20 - 0,25 т/м³. Для различных городов среднегодовое значение 0,19 - 0,23 т/м³.

ТБО обладают механической (структурной) связностью благодаря волокнистым фракциям (текстиль, проволока и др.) и сцеплениям, обусловленным наличием влажных липких компонентов. Вследствие связности ТБО обладают склонностью к свободообразованию и не просыпаются в неподвижную решетку с расстоянием между стержнями 20-30см. ТБО могут налипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 65 - 70°.

Благодаря наличию твердых балластных фракций (керамика, стекло) ТБО и компост обладают абразивностью, т.е. свойством истирать соприкасающиеся с ними взаимопересекающиеся поверхности. ТБО обладают слеживаемостью, т. е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия. При длительном контакте ТБО оказывает на металл коррелирующее воздействие, что связано с высокой влажностью и наличием в фильтрате растворов различных солей.

В зависимости от нагрузки свойства ТБО меняются следующим образом. При повышении давления до 0,3 - 0,5 МПа происходит ломка различного рода коробок и емкостей. Объем ТБО (в зависимости от его состава и влажности) уменьшается в 5 - 8 раз, плотность возрастает до 0,8 - 1 т/м3. В пределах этой стадии работают прессовые устройства, применяемые при сборе и удалении ТБО.

При повышении давления до 10 - 20 МПа происходит интенсивное выделение влаги (выделяется до 80 - 90% всей содержащейся в ТБО воды). Объем ТБО снижается еще в 2 - 2,5 раза при увеличении плотности в 1,3 -1,7 раза. Спрессованный до такого состояния материал на некоторое время стабилизируется, так как содержащейся в материале влаги недостаточно для активной деятельности микроорганизмов. Доступ кислорода в массу затруднен.

При повышении давления до 60 МПа незначительно снижается объем (в основном за счет выдавливания влаги) и практически не возрастает плотность ТБО.

В зависимости от первоначальной влажности и условий прессования выдавливание влаги начинается при давлении 0,4 - 1,0 МПа, что следует учитывать при разработке устройств для брикетирования ТБО.

3. Классификация ТБО

Твердые бытовые отходы (ТБО) представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. Перед переработкой, собранные ТБО, необходимо обязательно подвергнуть сепарации по группам, если таковая имеет смысл, и уже после сепарации каждую группу ТБО следует подвергнуть переработке.

По качественному составу ТБО подразделяются на: бумагу (картон); пищевые отходы; дерево; металл черный; металл цветной; текстиль; кости; стекло; кожу и резину; камни; полимерные материалы; прочие компоненты; отсев (мелкие фрагменты, проходящие через 1,5-сантиметровую сетку);

К опасным ТБО относятся: попавшие в отходы батарейки и аккумуляторы, электроприборы, лаки, краски и косметика, удобрения и ядохимикаты, бытовая химия, медицинские отходы, ртутьсодержащие термометры, барометры, тонометры, лампы.

Одни отходы (например, медицинские, ядохимикаты, остатки красок, лаков, клеев, косметики, антикоррозийных средств, бытовой химии) представляют опасность для окружающей среды, если попадут через канализационные стоки в водоемы или как только будут вымыты со свалки и попадут в грунтовые или поверхностные воды. Батарейки и ртутьсодержащие приборы будут безопасны до тех пор, пока не повредится корпус: стеклянные корпуса приборов легко бьются еще по пути на свалку, а коррозия через какое-то время разъест корпус батарейки. Затем ртуть, щелочь, свинец, цинк станут элементами вторичного загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод.

Бытовые отходы характеризуются многокомпонентностью и неоднородностью состава, малой плотностью и нестабильностью (способностью к загниванию).

По характеру и степени воздействия на природную среду они делятся на:

· производственный мусор, состоящий из инертных материалов, утилизация которых в настоящее время экономически неоправданна;

· утилизируемые материалы (вторичное сырье);

· отходы 3 класса опасности;

· отходы 2 класса опасности;

· отходы 1 класса опасности.

Из общего количества отходов, ежегодно образующихся на предприятиях, города большую часть составляют инертные твердые отходы, и малую часть - промышленные токсичные ТБО.

4. Методы переработки и утилизации ТБО

Известно более 20 методов переработки, обезвреживания и утилизации ТБО. По каждому методу имеется 5 - 10 (по отдельным до 50) разновидностей технологий, технологических схем, типов оборудования и сооружений. Методы и способы обезвреживания и переработки ТБО делятся на ликвидационные (санитарно-гигиенические) и утилизационные (ресурсосберегающие). По технологическому принципу методы и способы делятся на санитарно-биологические, термические, химические, механические и смешанные.

Методами переработки отходов является: промежуточное хранение отходов, сортировка, компостирование, мусоросжигание, вторичная переработка, брикетирование, захоронение.

4.1 Промежуточное хранение отходов

При правильной эксплуатации и хорошем проекте полигонное захоронение ТБО один из самых простых и дешевых способов утилизации. Если проанализировать таблицу методов обезвреживания переработки и утилизации ТБО в условиях Беларуси, то станет очевидно, что стоимость строительства полигонов более чем в 4 раза дешевле, чем биомеханическая переработка и компостирование, а месячный тариф переработки ТБО в три раза меньше.

4.2 Сортировка

Методы сортировки используются для механизированного извлечения отдельных составляющих ТБО. Они включают магнитную, электродинамическую, аэродинамическую сепарации.

Магнитная сепарация применяется для извлечения металлолома из черных металлов. Существуют подвесные, шкивные и барабанные сепараторы. При взаимодействии магнитного поля с ТБО, например при движении отходов по ленте контейнера, металлом из черных металлов извлекается магнитами, а затем снимается с них. Современные технологии позволяют извлекать из отходов до 90% всего черного металла.

Метод электродинамической сепарации используется для извлечения цветных металлов. Обычно этот вид металлолома состоит из 90% алюминия, остальное содержание представлено латунью и бронзой.

В кусках металлолома возникает электродвижущая сила, которая перемещая куски в заданном направлении, с помощью транспортерной ленты. Из ТБО извлекается более 80% цветных металлов.

Аэродинамический метод сепарации основан на переносе отдельных компонентов в потоке воздуха. При этом компоненты отходов в зависимости от их веса и размера могут переноситься при определенных скоростях воздушного потока. Их разделение при осаждении в гидроциклоне или на ленте конвейера основано на различии в плотности и скорости витания в свободном падении. С помощью аэросепарации выделяется макулатура, полимерная пленка и текстиль. Для удаления текстильных компонентов применяются крючья и штыри вилкового типа.

Баллистический метод сепарации основан на различной упругости компонентов. Ленту конвейера, на которой лежат отходы, разгоняют и резко меняют направление ее движения. Материал отходов по инерции летит в первоначальном направлении и сталкивается с отражающей вертикальной стенкой. Ударившись о стенку, материал попадает в контейнер. Дальше всего отталкиваются упругие компоненты отходов. Баллистический метод используется для извлечения стекла и других включений из отходов.

Флотационный метод заключается в пропускании через жидкость потока воздуха, прилипании воздушных пузырьков к твердым телам, всплывании этих компонентов на поверхность и удалении плавающих компонентов отходов.

К сортировочным комплексам и сортировочно-перегрузочным станциям я бы добавил еще прессование мусора, которое является более прогрессивным методом по сравнению с полигонным. Следует отметить, что расстояние полигонов от городской черты, равное 50 км и более, в Беларуси отсутствует. Поэтому этот метод предлагается внедрять во всех областных городах республики, а также в городах Барановичи, Бобруйск, Пинск, Слуцк, Жлобин, Орша, Молодечно, Борисов, Мозырь, Калинковичи, Полоцк, Новополоцк, Лида. Имеется в виду устройство мусороперегрузочных станций (МПС), где производится сортировка мусора и установка прессов. В дальнейшем отходы транспортируются на полигон ТБО большегрузными (до 35 тонн) автопоездами.

К преимуществам метода прессования относится возможность увеличить срок эксплуатации полигонов в 2,5-3 раза в связи с уплотнением мусора в тюки плотностью 1 т/м 3; снизить эксплуатационные расходы в 4,5 раза, себестоимость захоронения в 4,7 раза, уменьшить капитальные затраты в 3 раза; уменьшить в 10 раз количество грунта для перекрытия отходов и рекультивацию полигона; сократить сроки проектирования и строительства объектов с 7 лет до 1-1,5 года; размещать станции прессования как непосредственно на полигонах, так и на МПС, располагаемых в городе; удалять жидкую фракцию, вследствие чего резко сокращается объем образования газов, исключается возгорание отходов.

4.3 Компостирование

Это технология переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического - прежде всего растительного - происхождения, таких как листья, ветки и скошенная трава.

В РБ компостирование с помощью компостных ям часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизован и проводиться на специальных площадках. Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности. Более простые и дешевые технологии требуют больше места, и процесс компостирования занимает больше времени, как следует из приводимой классификации технологий компостирования.

Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве.

4.4 Мусоросжигание

Это наиболее сложный и «высокотехнологичный» вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением т.н. топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комплексной программы утилизации.

Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления.

Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ, в среднем занимает 5-8 лет.

Экологические воздействия МСЗ в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного веса отходов и которая в силу своих физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных свалках. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков.

Из-за ряда существенных недостатков (высокая удельная капиталоемкость, безвозвратная потеря вторичных ресурсов, низкая эффективность восстановления черных металлов, опасность загрязнения воздушного бассейна многочисленными вредными веществами), превышения норм ПДК вредных выбросов в атмосферу работа мусоросжигательных станций в Минске и других городах должна быть приостановлена.

4.5 Вторичная переработка

Довольно многие компоненты ТБО могут быть переработаны в полезные продукты.

Стекло обычно перерабатывают путем измельчения и переплавки (желательно, чтобы исходное стекло было одного цвета). Стеклянный бой низкого качества после измельчения используется в качестве наполнителя для строительных материалов (например, т.н. «глассфальт»). Во многих российских городах существуют предприятия по отмыванию и повторному использованию стеклянной посуды. Такая же, безусловно, положительная практика существует, например, в Дании.

Стальные и алюминиевые банки переплавляются с целью получения соответствующего металла. При этом выплавка алюминия из баночек для прохладительных напитков требует только 5% от энергии, необходимой для изготовления того же количества алюминия из руды, и является одним из наиболее выгодных видов «ресайклинга».

Бумажные отходы различного типа уже многие десятки лет применяют наряду с обычной целлюлозой для изготовления пульпы - сырья для бумаги. Из смешанных или низкокачественных бумажных отходов можно изготовлять туалетную или оберточную бумагу и картон. К сожалению, в Беларуси только в небольших масштабах присутствует технология производства высококачественной бумаги из высококачественных отходов (обрезков типографий, использованной бумаги для ксероксов и лазерных принтеров и т.д.). Бумажные отходы могут также использоваться в строительстве для производства теплоизоляционных материалов и в сельском хозяйстве - вместо соломы на фермах.

Пластик - переработка пластика в целом - более дорогой и сложный процесс. Из некоторых видов пластика можно получать высококачественный пластик тех же свойств, другие (например, ПВХ) после переработки могут быть использованы только как строительные материалы.

Ниже приводится таблица полезных данных, касающихся переработки различного вторсырья.

Таблица 2.

Отходы	Способы переработки	Конечный продукт
Токсичные отходы	Сжигание, захоронение в специальных свалках	Строительные и промышленные материалы
Электронный мусор (элетроприбры)	Технические преобразования	Металлы (медь, железо, алюминий) и стекло
Растительные (органические) отходы	Производство почвы	Компост для озеленения территорий
Холодильники	Масло и хладагент высасываются, остальные части разрубаются и технически перерабатываются	80 % материала можно использовать заново, 20 % уходит на свалку
Автомобили	Прием отработанных масел	Запчасти от старой машины, которые еще не вышли из строя, при ремонте можно продать
Бумага	Сортировка и захоронение	Продажа

4.6 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. Преимущественно в промышленности и сельском хозяйстве брикетирование используют для прессования и упаковки гомогенных материалов, например: хлопка, сена, бумажного сырья и тряпья. При работе с такими материалами технология довольно стандартна и проста, так как эти материалы однородны по составу, размеру и форме. При работе с ними осложнения возникают редко. Потенциально возможная сжигаемость их известна с достаточной точностью.

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.

Основные затруднения возникают в процессе брикетирования коммунальных отходов из-за того, что эти отходы не гомогенны, и их состав нельзя предугадать. Усредненные характеристики и свойства этих отходов могут быть неодинаковы не только в различных районах страны, но и в различных частях одного и того же города. Состав отходов меняется также в зависимости от сезона года.

Дополнительные осложнения в работу механизмов по прессованию ТБО вносят: высокая абразивность составляющих компонентов (песок, камень, стекло), а также высокая агрессивность среды, благодаря наличию органики, кислот, растворителей, лаков и т.п.

4.7 Захоронение

С традиционно применявшимися свалками обычно связано множество проблем - они являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может сдувать с них мусор и т.д. В 50-х годах впервые начинают внедряться так называемые «санитарные полигоны», на которых отходы каждый день пересыпаются почвой.

Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые захороняют на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. Никто не знает, за какое время они полностью разложатся. Когда ученые приступили к раскопке старых полигонов, они обнаружили удивительную вещь: за 15 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, хот-доги) не разложилось. Иногда удавалось прочитать откопанную на свалке газету 30-летней давности. Современные полигоны оборудованы всеми типами систем, чтобы не допустить контакта отходов с окружающей средой. По иронии, именно вследствие этого, разложение отходов затруднено и они представляют из себя своеобразную «бомбу замедленного действия».

При недостатке кислорода органические отходы на свалке подвергаются анаэробному брожению, что приводит к формированию смеси метана и угарного газа (т.н. «свалочного газа»). В недрах свалки также формируется весьма токсичная жидкость («фильтрат»), попадание которой в водоемы или в подземные воды крайне нежелательно.

Требования к современным полигонам включают требования к выбору площадки, конструкции, эксплуатации, мониторингу, выводу из эксплуатации и к предоставлению финансовых гарантий (страховка на случай бедствий и проч.).

При выборе площадки стараются избегать соседства аэропортов, площадки не располагают в поймах водоемов, поблизости от водно-болотных угодий, тектонических разломов и сейсмически небезопасных зон.

Безопасная эксплуатация полигона подразумевает следующие меры:

· процедуры исключения опасных отходов и ведение записи по всем принимаемым отходам и точным координатам их захоронения;

· обеспечение ежедневного покрытия сваливаемых отходов грунтом или специальной пеной для предотвращения разноса отходов;

· борьбу с переносчиками болезней (крысами и т.д.) обычно обеспечивается использованием ядохимикатов;

· откачку взрывоопасных газов из недр свалки (затем метан может быть использован для производства электричества - по всей Великобритании подобные установки производят 80 МВт), для этого в нее должны быть встроены специальные вертикальные перфорированные трубы;

· на полигон должен осуществляться только контролируемый доступ людей и животных - периметр должен быть огорожен и охраняться;

· гидротехнические сооружения должны минимизировать попадание дождевых стоков и поверхностных вод на полигон, а все поверхностные стоки с полигона должны направляться на очистку; жидкость, которая выделяется из отходов не должна попадать в подземные воды - для этого создаются специальные системы гидроизоляции;

· эта жидкость должна собираться системой дренажных труб и очищаться перед попаданием в канализацию или природные водоемы;

· регулярный мониторинг воздуха, грунтовых и поверхностных вод в окрестностях полигонах.

Особое внимание уделяется выводу полигона из эксплуатации и последующей рекультивации. Как правило, исходный проект полигона уже включает план мероприятий по рекультивации, длительному мониторингу закрытого полигона и т.п. В США законы многих штатов требуют от компании, управляющей полигоном, создания специального фонда рекультивации. Такой фонд формируется в течение всего времени работы полигона за счет отчислений от получаемого дохода и должен обеспечить необходимые средства независимо от смены собственника полигона, банкротства компании и т.п.

4.8 Топливное использование ТБО

4.8.1 Замещение энергетического топлива бытовыми отходами

Для существенного повышения эффективности применения ТБО как топлива для выработки электроэнергии и достижения удельных показателей, близких к серийно применяемым ТЭС, по всей видимости, можно достигнуть за счет частичного замещения энергетического топлива бытовыми отходами.

В этом случае при сжигании на ТЭС бурого угля целесообразно использование предтопок для сжигания твердых бытовых отходов с направлением дымовых газов, получаемых в предтопке, в топочное пространство существующего котельного агрегата. При сжигании на ТЭС природного газа целесообразно использовать установку для газификации ТБО с последующей очисткой полученного продукта - газа и сжиганием его в топках котлов, работающих на природном газе. Годами отработанная паросиловая установка, применяемая на ТЭС, сохраняется при этом в первозданном виде.

То есть предлагается разработка совмещенной (интегральной) компоновки ТЭС для сжигания природного топлива и твердых бытовых отходов. Доля ТБО по количеству тепла может составлять примерно 10% от тепловой мощности котла. В этом случае только за счет повышенных параметров пара и увеличенной мощности котлов и турбин эффективность использования бытовых отходов повысится в 23 раза.

Существенный экономический эффект может быть получен за счет снижения капитальных вложений благодаря использованию существующей на ТЭС инфраструктуры и сокращению расходов на газоочистное оборудование.

Немаловажным экономическим фактором является и то, что энергетическое топливо, в том числе и бурый уголь, имеющий практически равноценные энергетические показатели с твердыми бытовыми отходами, надо покупать, а ТБО, напротив, принимается с денежной доплатой.

И главное - анализ технико-экономических показателей, полученных при частичном, десятипроцентном, замещении энергетического топлива на одном из стандартных блоков, работающих на природном газе или буром угле, показывает, что в этом случае стоимость природного газа, используемого на ТЭС, может быть полностью покрыта «доходами» от приема ТБО.

4.8.2 Свалочный газ

Отходы на свалках в результате анаэробного (при отсутствием кислорода) разложения выделяют свалочный газ. Гниение мусора происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим семействам: ацидогенов и метаногенов. Ацидогены производят первичное разложение мусора на летучие жирные кислоты, а именно из жира получается максимальный выход метана. Метаногены перерабатывают летучие жирные кислоты в метан CH4 и диоксид углерода CO2. В результате свалочный газ состоит из примерно 50% метана CH4, 50 % CO2, включая небольшие примеси H2S и других органических веществ.

Для того, чтобы получать газ из свалок, необходима специальная конструкция полигона, которая бы не только позволяла собирать газ для дальнейшего его использования, но отвечала бы экологическим нормам, не загрязняя почвы и грунтовые воды.

Дно вырытого котлована застилается геомембраной, а затем накрывается метровой толщей глины. Геомембрана представляет собой современный гидроизоляционный материал, который может также выполнять дренирующие функции. Такая защита создается для предотвращения проникновения продуктов выщелачивания в почву и грунтовые воды. Мусор вносится слоями, в конце каждого дня утрамбовывается машинами-катками и покрывается ежедневным покрытием - слоем глины толщиной 15-30 см. Это необходимо для уменьшения зловония и предотвращения рассеивание мусора под действием ветра и птиц. После заполнения котлована мусором его накрывают кровлей и защитным покрытием. Кровля состоит из уплотненной глины, более мощным слоем уложенная поверх мусора, чем ежедневное покрытие и геомембраны. Защитное покрытие представляет собой слой почвы и растительный покров.

Котлован оснащается инженерными сооружениями для отвода жидких и газообразных продуктов разложения мусора. В теле котлована закладываются скважины, трубы, устанавливается насосное оборудование. Метан, образующийся в результате разложения мусора, собирается со свалки и попадает в скруббер - газоочистительный аппарат, используемый для очистки газообразных сред от примесей в различных химико-технологических процессах. Способ очистки газа, поступающего со свалки, основан на промывке газа жидкостью, обычно водой. Данный метод позволяет удалить из газа частицы пыли и аэрозолей.

После очистки в скруббере, газ поступает на компрессор, после чего он уже может быть использован. Напрямую свалочный газ используют для получения тепла и пара, а также в качестве автомобильного топлива. Также полученный газ можно использовать в качестве топлива для производства электроэнергии. Для этого используются газотурбинные и газопоршневые установки.

При обширных возможностях использования свалочного газа и очевидных положительных сторонах его использования, этот газ также имеет ряд недостатков. Он содержит огромное количество токсичных и вредных веществ, крайне опасных для здоровья и жизни людей. Биогаз, полученный из свалок, оказывает гибельное воздействие на растительный покров вокруг полигона и на его поверхности. При отсутствии должного управления его образованием и сбором происходит разрушение тела полигона вследствие сброса давления газа внутри него. Наконец, свалочный газ является парниковым газом.

Вопросы образования свалочного газа на полигонах ТБО и минимизация его воздействия на окружающую среду являются весьма актуальными. Добыча и дальнейшее использование газа с полигонов являются наиболее приемлемыми, перспективными и обоснованными решениями с экологической и экономической точки зрения. Выработка свалочного газа требует целого комплекса дорогостоящих мероприятий по его добыче, очистке и транспортировке.

Таблица 3.

Страна	Объем свалочного газа, млн.куб.м/год
США	500
Германия	400
Великобритания	200
Нидерланды	50
Франция	40
Италия	35
Дания	5
суммарно	1230

Объемы годовой газодобычи представлены в таблицы 3, из которой следует, что глобальная утилизация свалочного газа составляет примерно 1,2 млрд. мі в год, что эквивалентно 429 тыс. т метана или 1% его глобальной эмиссии. Объем извлекаемого газа по сравнению с объемом его образования ничтожен.

На данный момент пока рано говорить о свалочном газе, как о новом альтернативном топливе. Однако наличие колоссальных залежей мусора и совершенствование технологий добычи и очистки свалочного газа позволяет предположить, что его значение в будущем будет расти.

5. Концепция решения проблемы обращения с коммунальными отходами

твёрдый бытовой отход переработка

Основным условием максимального замедления процесса перехода природных ресурсов в отходы и одновременно снижения угрозы загрязнения окружающей среды является, как было видно, отбор вторичных ресурсов и их возвращение в производственный процесс или в процесс биологического воспроизводства. Именно эта экономическая и общеэкологическая задача - главное направление в решении проблемы отходов в условиях Беларуси.

В конкретных условиях того или иного города или региона проблема ТБО должна решаться путем обстоятельного анализа различных факторов на стадии разработки и рассмотрения Генеральной схемы саночистки.

Сравнительный анализ методов и способов обезвреживания, переработки и утилизации ТБО, позволяют сделать, применительно к условиям Беларуси, следующие выводы и предложения:

1. Экологически и экономически оправданным следует считать создание объектов и производств по обезвреживанию, переработке и утилизации ТБО:

- площадок временного хранения для сельских и дачно-коттеджных поселений численностью населения до 3 тыс.чел.;

- полигонов - для городских поселений и регионов численностью населения до 10 тыс.чел.;

- сортировочно-полигонных комплексов - для городских поселений и регионов численностью населения до 100 - 150 тыс.чел.;

- сортировочно-биомеханических заводов - для средних и крупных городов (регионов) численностью населения свыше 150 тыс.чел.;

- станций и заводов по сжиганию (термическому разложению) отходов - для городов с различной численностью населения (при условии соответствующего эколого-экономического обоснования);

- сортировочно-перегрузочных станций - для средних и крупных городов при удаленности полигонов от городской черты свыше 25 км.

2. Выбор метода или способа обезвреживания, переработки и утилизации ТБО в городе или регионе численностью населения свыше 150 тыс.чел. производить преимущественно на основании генеральной схемы самочистки или технико-экономического обоснования (расчета).

3. Отбор и утилизацию вторичных ресурсов (органомасса, макулатура, металлолом, пластмассы, стеклобой, текстиль) рассматривать как основополагающий эколого-экономический принцип в создании производств по обезвреживанию ТБО. Полигонному захоронению подлежит, как правило, обезвреженный или полуобезвреженный балласт.

4. На производствах по обезвреживанию, переработке и утилизации ТБО предусматривать при соответствующих условиях и санитарно-эпидемиологическом обосновании совместную биологическую переработку органомассы с осадком сточных вод и другими органическими добавками.

5. Компост как продукт переработки органомассы ТБО подлежит использованию в городском зеленом строительстве, при рекультивации свалок, полигонов, выработанных карьеров, придорожных полос, а также в компостных смесях для сельскохозяйственного производства.

6. Проектирование и строительство полигонов ТБО годовой мощностью свыше 10 тыс. тонн осуществлять, при соответствующем обосновании, с учетом возможностей получения биогаза и его хозяйственно-энергетического использования.

Заключение

В последнее десятилетие наблюдался стабильный рост количества ТБО, выработанного на территории Республики Беларусь. Количество мусора на душу населения за этот период увеличилось с 0,797 кг до 1,126 в день, что означает, что это показатель практически удвоился и приблизился к показателю ЕС (0,85-1,7 кг на душу населения в день).

За последние пять лет в Беларуси реализовано около десятка крупных проектов по переработке отходов. Инвестиции в мусор становятся интересным с точки зрения экономики бизнесом.

В подготовительной стадии находится еще примерно десять инициатив. Причем, большинство из них исходят от частного бизнеса -- иностранного и белорусского. Переработка твердых бытовых отходов (ТБО) на мусорных полигонах -- направление, куда активно идут инвесторы. В рамках этих проектов из отходов, которые проходят процесс дегазации, получают электроэнергию.

Если судить по данным Министерства жилищно-коммунального хозяйства Беларуси, работы здесь хватит на много лет -- на территории Беларуси расположены около 170 мусорных полигонов. В этом направлении уже работают белорусские, швейцарские и шведские компании, в строительство современных мусороперерабатывающих заводов инвестируют государство и местные органы власти.

Тем не менее, согласно мнению экспертов, доля вторичных материальных ресурсов в твердых бытовых отходах, являющихся потенциальным сырьем для промышленного использования, достигает 60%. Но на данный момент переработка ТБО позволяет получать не более 10-15% вторичных материалов.

Процесс удаления отходов неэффективен, так как теряется огромное количество ценных ресурсов, которые могли быть использованы, например, в промышленности или сельском хозяйстве. Потенциальный объем энергии, содержащейся в ТБО, выработанного на территории РБ эквивалентно 470 тоннам топлива в год.

Сильными сторонами развития переработки и утилизации ТБО в Республике Беларусь является:

Огромный потенциал. Беларусь ежегодно производит около 30 млн. тонн мусора и только порядка 35% промышленного и 4-5% бытового мусора перерабатывается. В связи с этим, переработке вторичных ресурсов в ближайшем будет уделено особое внимание.

Государственная поддержка. Необходимость в переработке активно обсуждается в настоящее время - Декрет Президента «Государственная программа сбора и переработки вторичного сырья в Республике Беларусь в 2009-2015гг.», принятый в июне 2009 г., показывает более чем серьезное отношение к вопросу государства. По этой государственной программе к 2015 г. объем переработки должен увеличиться в разы: бумаги и картона более чем на 152%, стекла - на 199%, полимерных отходов - на 202%.

Низкий уровень конкуренции. На сегодняшний в день в Беларуси не существует крупных мусороперерабатывающих заводов. По словам представителя Министерства природных ресурсов, в будущем планируется построить мусороперерабатывающие заводы во всех городах Беларуси с населением более 100 тыс. человек.

Список литературы

1. Охрана окружающей среды в Республике Беларусь, 2014: стат.сб./Министерство статистики и анализа Республики Беларусь. - belstat.by

2. Cавенок А.Ф. Основы экологии и рационального природопользования. - Мн.:Сэр-Вит, 2004.-432с

3. Гарин В.М. Экология для технических вузов.- Ростов-на -Дону: Феникс, 2001. - 384с.

4. Киселев В.Н. Основы экологии: учебное пособие. Мн.: Вышэйшая школа, 2000. - 383с.

5. Об обращении с отходами: Закон Республики Беларусь от 20.07.2007г. №271-3. - Национальный реестр правовых актов РБ. -2007.-№183.-с.8-26

6. Лапицкая Н.П. Проблемы обращения с производственными и бытовыми отходами проблемы утилизации отходов. - Гомель, Потребительская кооперация, 2009, №2, с.64-69

7. Мельникова Л.А. Свалочный газ. Перспективное альтернативное топливо или новый зеленый пузырь? - energobelarus.by

Размещено на Allbest.ru

...