Глава 5 Защита литосферы


Литосфера- часть биосферы, в которой концентрация живого вещества наиболее велика в почве - пограничном слое между литосферой и атмосферой. Места наибольшей концентрации живых организмов в биосфере В.И. Вернадский назвал «пленками жизни».

Живые организмы могут существовать в широком диапазоне химических условий среды. В нормальных естественных условиях все процессы, протекающие в почве, находятся в равновесии. Но в результате антропогенного воздействия это равновесие нарушается. При оценке устойчивости биосферы к антропогенному воздействию особое значение имеет устойчивость почв. Это связано с тем, что почвы являются практически невосполнимым ресурсом, кроме того, принимают на себя основную антропогенную нагрузку, выполняя роль буфера и детоксиканта. Почва накапливает тяжелые металлы, пестициды, углеводороды и другие химические вещества, предупреждая тем самым их поступление в природные воды и очищая от них атмосферный воздух.

В почве многие химические вещества претерпевают глубокие изменения. С одной стороны, в почве проходят процессы детоксикации загрязняющих веществ, т. е. превращение их в нетоксичные для живых организмов соединения. С другой стороны, эти же вещества или их производные, а также тяжелые металлы, нитраты, фосфаты, фториды накапливаются в почвах, в результате чего они могут стать основным источником многих химических веществ, загрязняющих природные воды и опасных для растений.

Особенно сильное антропогенное воздействие испытывают почвы в районах расположения больших городов, транспортных артерий, крупных промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Нередким стало образование техногенных пустынь на территориях, прилегающих к промышленным зонам различных предприятий, особенно химической и металлургической промышленности. Другой «приметой» этих территорий стали свалки различных отходов.

5.1 Основные виды отходов и их утилизация

Человек, создавая комфортные условия существования, производит все новые и новые виды предметов быта, досуга, продуктов питания. При этом добывает и перерабатывает природные ресурсы, а «производит» огромное количество отходов.

На долю каждого жителя планеты приходится в среднем около 1 т отходов в год, при этом в развитых странах доля их значительно выше. “Экологическая катастрофа, к которой мы медленно приближаемся, давно бы уже наступила, если бы все жители планеты потребляли бы столько же энергии, сколько жители стран Запада, если бы повсюду накапливалось такое же количество мусора, а в атмосферу выбрасывалось столько же вредных веществ” [75].

В соответствии с законом РФ “Об отходах производства и потребления”, принятом Госдумой 22 мая 1998 года,“отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства”.

Отходы, поступающие в биосферу за счет техногенной деятельности можно подразделить на три основные категории: коммунально-бытовые, сельскохозяйственные, промышленные. Отходы делятся на твердые и жидкие.

Твердые - это отходы металлов, дерева и других материалов, пыли минерального и органического происхождения и поступающие от очистных сооружений в системе очистки газовых выбросов, а также промышленный мусор (резина, бумага, ткань, песок и т.п.).

К жидким отходам относятся осадки сточных вод после их обработки, а также шламы пылей минерального и органического происхождения в системе мокрой очистки газов.

5.1.1 Коммунально-бытовые отходы

Твердые бытовые отходы (ТБО) имеют состав чрезвычайно разнообразный (рисунок 3.1), при соответствующей обработке могут быть использованы как сырье для хозяйственной деятельности. При решении вопроса мусороудаления необходимо учитывать структуру поселений, для которых решается проблема удаления и обезвреживания ТБО.

Рисунок 5.1 - Состав твердых бытовых отходов [41].

Главными способами обезвреживания твердых бытовых отходов являются:
· кладирование (на полигонах);
· компостирование;
· сжигание.

Промышленные способы переработки ТБО такие, как мусороперерабатывающие и сжигающие заводы, целесообразны только в крупных промышленных центрах. Организация полигонов для ликвидации ТБО целесообразна для всех населенных мест, причем, следует учитывать, что через 3...15 лет территорию полигонов можно будет использовать для сельского хозяйства, лесных насаждений и т. д. Капитальное строительство на закрытых полигонах запрещается, так как в течение длительного периода (до 40 лет) возможно выделение различных газов.

Под полигоны отводят отработанные карьеры глины, овраги, размещенные за пределами городов и поселков с соблюдением санитарно- защитной зоны не менее 500 м. Схематический разрез полигона показан на рисунке К.1. Участок под полигон выбирается с учетом того, что срок его эксплуатации (заполнение ТБО) должен составлять не менее 15 лет.

Эффективным способом утилизации мусора является переработка его на компост, используемый в сельскохозяйственном производстве. Компостирование бытового мусора может производиться в полевых условиях и на мусороперерабатывающем заводе, где ТБО, как правило, смешиваются с отходами, образующимися при переработке сточных вод на очистных сооружениях. Отходы перегнивают, и образуется компост, используемый как удобрение.

При полевом компостировании мусор укладывают в штабеля, укрывая сверху слоем торфа. Масса, содержащая не менее 25% органических веществ, при регулярном увлажнении и перелопачивании, бывает готова к использованию через1 - 1,5 года. Заводы по переработке мусора в компост экономически целесообразны только для больших городов при гарантированном накоплении отходов. При проектировании такого завода необходимо, чтобы потребители компоста (пригородные хозяйства и теплицы) находились не далее 20 км.

Заводы по сжиганию мусора выполняют одновременно несколько функций - вырабатывают теплоэнергию и производят вторичные продукты. На рисунке Д.2 показана схема безотходного мусоросжигательного завода.

На территории России действуют около 10 мусоросжигательных заводов, на которых перерабатывается приблизительно 3 % ТБО, а 9 % вывозится из городов на более чем 1000 полигонов ТБО, а остальная масса поступает на свалки.

Проблема отходов усложняется тем, что естественное разложение различных материалов требует определенного времени. Например, для разложения бумаги необходимо от 2 до 10 лет; консервной банки- 90 лет; фильтра от сигарет- 100 лет; полиэтиленового пакета- 200 лет; пластмасс- 500 лет; стекла- 1000 лет. Поэтому, кроме разработки технологий переработки мусора во всем мире ведутся работы по созданию упаковочных материалов, разлагающихся под действием солнечного света, воды, воздуха, например, упаковочный материал ENVIRO - PAK производства США.

Главным путем в решении проблемы ТБО является их сокращение. Ученые в США, представляющие новое направление в науке - горбологию (мусороведение), провели обследование крупнейших полигонов ТБО в стране. Было установлено, что примерно 15 % всех ТБО - это пищевые6 отходы, затем идут газеты и т.д. Эти данные верны и для других стран. Например, в г. Барнауле ТБО характеризуются следующим составом (% по массе): пищевые отходы-25-30%; бумага-20-40%; кожа, резина-0,5-0,6%; металл-1-4%; стекло-3-5%; полимеры-1-5%; камень-1,5-3%.

Ежегодно в России образуется примерно 130 млн. т ТБО, что составляет около 0,2 т на 1 человека, в Алтайском крае по нормативным расчетам ежегодно образуется 400 тыс. т ТБО [81].

Чтобы сократить количество бытовых отходов каждый человек должен владеть навыками экологически обоснованного поведения. Эти навыки сравнительно просты. Во время Конференции в Рио - де - Жанейро американский эколог Л.Браун распространял такую памятку: «Утепляй окна и двери. Принимай вместо ванны душ. Отдавай прочитанные газеты в переработку. Ешь меньше мяса, это сократит количества зерна и сои, идущих на корм для животных. Сплети авоську, тогда в магазине не понадобятся пластиковые мешки. На работе пей из кружки, а не из разовых стаканчиков. Используй повторно - после отстоя - автомобильное масло. Реже включай кондиционер». К этому можно добавить: «Брось курить - будешь здоровее сам, будут здоровы твои дети, освободившиеся ресурсы могут пойти на производство более полезных продуктов, чем табак». Наивно? - да, но эта не более чем «добровольная простота»,- хороший признак стремления к экологизации повседневной жизни. Чтобы такие навыки вошли в сознание каждого человека, предстоит большая работа по его воспитанию.

Процесс переработки ТБО очень сложен и дорог, доступен лишь промышленно-развитым странам. В таких странах как Япония, США, Голландия разработаны программы по переработке ТБО. Эти программы, как правило, включают строительство мусоросжигательных заводов. Но их строительство вызывает протесты со стороны населения, так как они в свою очередь являются источниками выбросов в атмосферу, шума, неприятного запаха. Не решен вопрос утилизации отходов токсичной золы. Это происходит в виду того, что технологический режим на этих заводах часто нарушается, персонал не обладает достаточной квалификацией, а самое главное, на сжигание поступают отходы без предварительной сортировки.

Передовым опытом в этой области может служить работа японской фирмы Мочита, которая объединила на своих предприятиях переработку и сжигание мусора, восстановление вторичных ресурсов и энергии. Фирма Мочита разрабатывает комплексные программы переработки мусора для всей Японии. Важную роль в работе фирмы отводится просветительской деятельности, цель которой - убедить население в необходимости сортировки мусора. «Сортировка мусора должна стать привычкой каждого»,- считают работники фирмы. В основе просветительской деятельности фирмы лежит обучение школьников и взрослых, рекламные компании, которые показывают, что мусор тоже ресурс, из которого можно извлечь пользу. Для этого в фирме создан центр, в котором проходят экскурсии детей и взрослых, где им на примерах показывают необходимость сортировки мусора, демонстрируют работу мусоросжигательного завода.

В фирме Мочита мусор сортируют по 5 видам (пищевые отходы, бумага, стекло, пластик, металл). Токсичные отходы, такие как ртутьсодержащие батарейки, подвергаются специальной обработке; стекло идет на переплавку, органические отходы, грязная бумага, легкие пластики сжигаются. Мусоросжигательные печи фирме Мочита работают в оптимальном режиме, за весом и составом мусора ведется строгий контроль, что позволяет исключить выброс токсических веществ в окружающую среду.

Богатый опыт управления отходами накоплен в провинции острова Принца Эдуарда (Канада) [30]. (Остров Принца Эдуарда расположен у восточного побережья Канады, площадь острова 5656 км 2 , население — 137 500 чел. Самая высокая точка острова находится на высоте примерно 152 м над уровнем моря). На острове разработаны Программы сокращения количества отходов и Программа наблюдения за отходами [30].

Программа сокращения отходов, которая действует с 1990 г. и опирается на четыре принципа: сокращение, повторное использование, утилизация и рециркуляция (регенерация) отходов.

Основная мысль программы в том, что большая часть отходов — это фактически вторичные ресурсы, предназначенные для утилизации. Другой ключевой момент — образовательная программа, цель которой — помощь в принятии более информированных решений по управлению отходами.

В рамках программы были проведены общественные консультации муниципальных властей и общественности. Эти консультации способствовали сотрудничеству в области управления отходами и привлечению внимания к владельцам отходов, накапливающихся в населенных пунктах. Кроме того, программа давала местным властям и задействованным группам общественности начальные инвестиции для разработки и внедрения новаторских программ по сокращению объема отходов.

Программа содержит такие инициативы, как запрет на открытое сжигание мусора, предоставление контейнеров для рециркуляции в местах, находящихся под наблюдением, усовершенствование мусорных свалок с засыпкой грунтом (улучшенный проект) и введение платы за сброс или разгрузку мусора в местах управления отходами.

История рециркуляции (возвращение отходов в материальный круговорот «производство- потребление») на острове Принца Эдуарда началась в 1980-е годы, но только с принятием Программы сокращения объема отходов в провинции и введением платы за сброс мусора эта концепция действительно получила поддержку общественности.

В апреле 1993 г. бывший Департамент природных ресурсов начал еженедельно публиковать статьи в местных газетах, затем был издан домашний справочник по рециркуляции, в котором разъяснялось, как можно сортировать предметы для рециркуляции.

Помимо программы рециркуляции домашних отходов, руководство провинции проводит другие программы рециркуляции, в которых может принять участие население. Эти программы касаются следующих продуктов и товаров: отработанное моторное масло, пластиковая упаковка сельскохозяйственной продукции, использованные бытовые приборы ("белые товары"), батареи свинцовых аккумуляторов, старые автомобили, металлолом, использованные шины, бутылки, предназначенные для возврата и повторного наполнения, и контейнеры для пестицидов.

В 1992 г. Комиссия по контролю над алкогольной продукцией ввела в действие программу регенерации стеклянной и пластмассовой тары для алкогольных напитков и бутылок для вина. Эта программа основана на системе депозита/ возврата. Склады для рециркуляции расположены по всей провинции в целях облегчения доступа к ним жителей большинства населенных пунктов. Помимо таких складов, некоторые частные компании воспользовались возможностями рециркуляции и начали предлагать услуги по доставке и сбору некоторых видов своей продукции, предназначенных для рециркуляции.

В провинции, как и во многих других территориальных единицах Северной Америки, существует тенденция к сокращению количества свалок и их замене полигонами для отходов с хорошим управлением, центральным местоположением и стратегическим мониторингом. Эта программа пользуется широкой поддержкой общественности.

Канадский Совет министров окружающей среды (КСМОС) поставил цель к концу 2000 г. сократить количество отходов, направляемых на свалку с засыпкой грунтом или на сжигание на 50 % путем их перенаправления.

Программа переработки моторного масла осуществляется в соответствии с Положением об отработанном моторном масле. В соответствии с Положением продавцы моторного масла предоставляют помещения и емкости для возврата масла (или заключают контракт с ближайшим предприятием по возврату масла), куда покупатели могут вернуть отработанное масло для регенерации. Складские помещения для хранения отработанного масла должны отвечать требованиям Национального закона по противопожарной защите. Помимо законодательных требований в рамках программы по регенерации масла, департамент технологии и окружающей среды требует, чтобы лица, занимающиеся сбором отработанного масла, вели журнал регистрации всех лиц, доставляющих масло на склад. Такой журнал, служит декларацией доставляющего лица о том, что масло не загрязнено растворителями, бензином и т.д.

Кроме этой программы разработана программа по переработке автомобильных шин, благодаря которой перерабатывается 95 % всех шин, продаваемых в провинции.

При приобретении новых шин со всех покупателей: взимается налог в размере 2 долл. для финансирования переработки старых шин. С 1992 г. шины регулярно собираются с 21 «свалочной» площадки по всей провинции. В рамках данной программы ежегодно перерабатывается более 100 000 шин.

Измельченные шины применяют в качестве наполнителя при строительстве дорог или как топливо. Резиновую крошку также можно использовать для изготовления ряда резиновых изделий.

Ежегодно на острове Принца Эдуарда продается приблизительно 20 000 новых батарей свинцовых аккумуляторов. Свинец и серная кислота, содержащиеся в батареях, оказывают вредное воздействие, как на здоровье населения, так и на окружающую среду.

На старых свалках с засыпкой грунтом из выброшенных аккумуляторов в окружающую почву просачивается кислота, вызывая загрязнение почвы и грунтовых вод. Попадая в мусоросжигательные установки, батареи выделяют токсичные вещества. Дети, играющие со старыми батареями, подвергаются большому риску, поскольку, как известно, свинец отрицательно влияет на деятельность мозга и может оказывать длительное, негативное воздействие на центральную нервную систему.

В 1993 г. в провинции Острова Принца Эдуарда было введено в действие «Положение о батареях свинцовых аккумуляторов» в рамках Закона об охране окружающей среды. В соответствии с ним все продавцы должны брать депозит в размере 5 долл. в случае, если при покупке нового аккумулятора покупатель не возвращает использованный аккумулятор.

Сейчас в провинции лицензию на приемку использованных батарей свинцовых аккумуляторов имеют двенадцать дилеров. Они получают их непосредственно от клиентов или путем предоставления постоянных услуг по сбору от предприятий розничной торговли. Использованные батареи свинцовых аккумуляторов могут быть полностью переработаны. Свинцовую сердцевину можно извлечь и переплавить в свинцовые слитки, обычно для использования в новых батареях. Пластмассовая оболочка батареи может быть переработана для изготовления пластмассовых изделий из вторсырья. Возвращенные контейнеры перерабатываются при помощи механического измельчителя, а пластмассовая стружка направляется на завод по изготовлению изделий из пластмасс, где перерабатывается в пластиковые опоры для заборов.

Несколько дилеров собирают старые автомобили, прессуют и вывозят их для переработки в металлолом. По подсчетам, более 10 000 старых автомобилей перерабатывается ежегодно в различные изделия из металла.

Холодильники, плиты, стиральные и сушильные машины, нагреватели для воды, кондиционеры, морозильные камеры и т.п., отслужившие свой срок и выбрасываемые хозяевами, называются «белыми товарами». Белые товары перерабатываются в рамках обще- островной программы, введенной в 1991 г.

Любые белые товары могут быть сброшены бесплатно на любой свалке, засыпаемой грунтом, или полигоне для сбора отходов, где уполномоченное лицо откачивает фреон в соответствии с законодательством провинции. Ежегодно 1000 т белых товаров прессуется, упаковывается в кипы и перевозится за пределы острова для переработки.

В октябре 1996 г. в рамках программы переработки краски было собрано примерно 11 000 банок старой краски. Содержимое каждой банки проверялось, удалялась пленка и другие вкрапления, затем краска направлялась в один из трех потоков: светлая краска, темная краска и краска, не подлежащая использованию. В День переработки краски из вторичного сырья было произведено 5705 л краски и красителей «Новый старт» 15 различных оттенков.

В 1992 г. в Восточном регионе острова, графстве Принца, началось осуществление новаторского пилотного проекта. Участники из дюжины населенных пунктов согласились сортировать свои отходы по происхождению в три контейнера: материалы для компостирования, изделия для рециркуляции и остальные отходы. В проекте делался упор на потенциал перенаправления отходов в рамках операции по компостированию в городских масштабах. Результаты показали, что больше половины отходов домашнего хозяйства можно компостировать. Успех пилотного проекта привел к разработке Программы наблюдения за отходами, которая действует в полном объеме примерно в 13 000 домов провинции и вскоре будет распространена на все 49 000 домов и 5000 предприятий провинции.

Программа наблюдения за отходами — это стратегическая, целостная система управления отходами. В рамках Программы наблюдения за отходами изделия, подлежащие рециркуляции, органические материалы; подлежащие компостированию, и мусор складываются раздельно и собираются у кромки дороги попеременно. Более половины собираемых отходов домашнего хозяйства компостируется путем валкования. Материалы, подлежащие рециркуляции, перерабатываются, если они могут быть использованы в коммерческих целях, а оставшийся мусор сбрасывается на свалки, засыпаемые грунтом, или сжигается.

Программа наблюдения за отходами была разработана на острове Принца Эдуарда и введена в действие в ноябре 1992 г. Программа разработана с учетом местных потребностей и условий. Содержащаяся в ней модель управления отходами достаточно гибкая и может быть адаптирована к условиям других регионов.

Программа наблюдения за отходами осуществляется очень успешно, в результате чего 65 % отходов направляется на свалку. Это намного превышает порог, установленный организацией КСМОС.

Программа наблюдения за отходами действует в полном объеме только в Восточном регионе острова, поэтому для этого региона была рассчитана стоимость программы на семью. Со всех владельцев жилых домов взимается плата в размере 109, 96 долл. (без учета стоимости контейнеров) для покрытия затрат на программу в течение 12 мес. В стоимость входит сбор контейнеров с мусором и компостными материалами каждые две недели, ежемесячный сбор материалов для рециркуляции, весенняя и осенняя уборка и услуги по уборке елок после Рождества.

Все владельцы домов, обслуживаемых в рамках Программы наблюдения за отходами, могут приобрести контейнеры для компостных материалов и мусора фирмы Шефер, заплатив за них сразу 87,94 долл., либо купить их в рассрочку с оплатой в течение пяти лет (примерно 20 долл. в год).

Плата, взимаемая с каждой семьи за участие в Программе наблюдения за отходами, сопоставима с текущими затратами на управление отходами в провинции. Стоимость специального контейнера примерно равна стоимости мешков для мусора на пять лет. Использование контейнеров снижает отходы в виде использованных мешков. Плата за сброс мусора на свалке, засыпаемой грунтом, составляет сейчас 36 долл. за тонну и входит в ежегодную плату. Предприниматели платят за сброс мусора при въезде на свалку.

В процессе компостирования природные микроорганизмы, такие, как бактерии и грибы, используются для расщепления органических материалов. Для правильного осуществления процесса компостирования важно, чтобы микроорганизмы постоянно получали питание (органические отходы), азот, углерод, воду и кислород. Конечный продукт процесса компостирования — ценная добавка для почвы.

На долю материалов, подлежащих рециркуляции приходится 30 % отходов, не поступающих на свалки в Восточном регионе острова. Система наблюдения за отходами предполагает, что население помещает такие материалы в прозрачные голубые пластиковые мешки, которые собирают уполномоченные лица. Материалы, подлежащие рециркуляции, прессуются, собираются в кипы и направляются для переработки в новые изделия. Как правило, в отходах предприятий более высокий процент материалов, подлежащих рециркуляции.

В отличие от выработки бумаги исключительно из древесной массы, при переработке бумажных отходов на 40 % снижается потребление электроэнергии, на 160 % использование чистой воды, на 74 % загрязнение воздуха и на 35 % загрязнение воды. К переработке принимаются газеты, компьютерные распечатки, блокноты, конверты без пластиковых «окошек», телефонные справочники, журналы на глянцевой бумаге, различные канцелярские бланки и коробки из гофрированного картона. Все бумажные отходы должны быть сухими и чистыми.

Стеклянную тару сортируют по цвету и измельчают. При изготовлении новой стеклотары может использоваться до 80 % стеклобоя.

При подготовке стеклянной тары к переработке не требуется удаление бумажных или пластиковых наклеек, но металлические кольца и крышки, наклейки из фольги должны быть устранены, а саму стеклянную тару необходимо прополоскать.

На долю пластмассовых изделий приходится самый большой объем материалов, поступающих на свалки, засыпаемые грунтом. К сожалению, большая чисть этой пластмассы все еще будет находиться там и через несколько столетий. На острове Принца Эдуарда регенерируют бутылки для напитков, молочные бутылки, коробки из-под моющих средств и отбеливателя, бутылки из-под растительного масла, стеклоочистителя и жидкого воска, пластиковые пакеты, упаковка для хлеба и пищевых продуктов, некоторые виды банок для йогурта и маргарина, бутылки для шампуня и сиропа.

Пластмассовые изделия сортируются и складываются в кипы для отгрузки в рыночные структуры, где они очищаются, измельчаются, расплавляются и пропускаются через фильтр с целью очистки и стерилизации материала. Затем пластмасса формируется в маленькие шарики и используется в производстве новых изделий.

Железные и покрытые оловом банки перерабатывают в ряд изделий из стали, а содержащееся в банках олово применяют в материалах при хромировании автомобилей и в других напылителях. Банки необходимо прополоскать и снять с них этикетки.

Сортируя отходы, семьи начинают следить за потоком отходов и гораздо лучше видят возможности изменения своих привычек и потенциальные преимущества от этого.

Для успешной работы системы управления отходами правительство провинции проводит просветительскую программу среди населения и общественных групп, в школах, муниципалитетах и на предприятиях. Информационные занятия, экскурсии, выставки плакаты и образовательная компьютерная игра наряду с видеопрезентациями используются как в школах, так и при работе с населением и общественными организациями. Брошюры, просветительские газетные публикации и информационные листовки направляются на предприятия, в школы, населению и группам общественности. Для поощрения частных программ управления отходами были предоставлены начальные инвестиции. Выбор мест под свалки — общественно важный процесс, и руководство острова Принца Эдуарда стремится сделать его как можно более открытым и гласным. Население вносит предложения по местоположению полигонов для отходов, которые оцениваются по ряду критериев, а именно: природная среда, физическая приемлемость места, зашита грунтовых вод, здоровье и безопасность населения, приемлемость для населения, вопросы планирования и развития, а также экономические аспекты.

Проблема утилизации твердых бытовых отходов актуальна для всех, но особенно остро стоит в мегаполисах, таких как Москва. На территории московского региона ежегодно образуется свыше 6 млн. т твердых бытовых отходов (19). В настоящее время на территории региона размешены 236 полигонов и свалок твердых бытовых и промышленных отходов, из которых только действующие 89 полигонов занимают площадь более 880 га. Кроме того, на территории Московского региона выявлено более 240 несанкционированных свалок ТБО, промышленных отходов в лесах, оврагах, отработанных карьерах и даже на городских территориях. Существующая ситуация в Московском регионе характеризуется достаточно низким уровнем утилизации и промышленной переработки отходов и потерей ценных вторичных ресурсов для отечественной промышленности. Действующие и реконструируемые мусоросжигательные заводы, а также новые заводы, строительство которых ведется на территории региона, хотя и улучшают показатели промышленной переработки отходов, но одновременно оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду и создают проблемы с захоронением или ликвидацией вторичных отходов.

Наиболее перспективным направлением получения вторичных ресурсов является селективный (раздельный) сбор отходов в местах их образования, но внедрение этого метода в практику большого города требует решения огромного количества организационных, методических и материальных вопросов, что не позволяет внедрить этот метод в ближайшем будущем. Поэтому более перспективным является метод сортировки отходов с последующим вывозом их балластных фракций для захоронения на полигоны, что позволит не только эффективно использовать вторичные ресурсы отходов, но и существенно увеличить сроки эксплуатации полигонов, обеспечивая тем самым снижение загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод.

Такой метод, по мнению ученых академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова, позволит максимально снизить себестоимость технологического процесса, получая при этом существенную экономическую выгоду. Учеными академии совместно с 000 «Экология и санитария» осуществили разработку проектно-сметной документации, а МГУП «Промотходы» внедрила в практику опытно-промышленный центр по сортировке отходов торговых, административных, образовательных и зрелищных комплексов Москвы с прессованием балластной части в Южном административном округе Москвы (промзона «Котляково»). Производительность центра составляет 70 000 т/год, т.е., 420 000 м 3 / год.

Морфологический состав твердых бытовых отходов и степень их утилизации приведены в таблице 5.1. Средняя плотность отходов изменяется следующим образом: осень — 175,6, зима — 167 и весна — 155,2 кг/м 3 .

На рисунке 5.2 показана принципиальная технологическая схема опытно промышленного центра по сортировке отходов. Отходы доставляются мусоровозными машинами и выгружаются на приемный ленточный конвейер. Оператор, контролирующий разгрузку, при обнаружении крупногабаритных отходов останавливает приемный конвейер и извлекает их.

Таблица 5.1- Морфологический состав отходов
Компонент Содержание в ТБО, в % по массе Степень утилизации,в %
Макулатура 66,6 64,1
Пищевые отходы 10,4 -
Древесина 2,9 -
Текстиль 1,1 0,5
Полимерные материалы 7,6 7,1
Кожа, резина 0,3 -
Металлолом:    
· черный 3,1 3,0
· цветной 1,4 1,3
Стекло 1,6 1,2
Отсев (менее 16 мм) 5,0 -

самым снижение загрязнения атмосферы, почвы, поверхно-С11П.1Х и подземных вол. Такой метод переработки отходов позволяет максимально снизить себестоимость технологического процесса, получая при этом существенную экономическую выгоду.

 
1 — приемный конвейер: 2 — подающий конвейер: 3 — сортировочный конвейер; 4 — воронки; 5 — сепаратор черных металлов: 6 — сепаратор цветных металлов: 7 — вертикальный гидравлический пресс для цветных металлов; 8 — приемно-подающий конвейер; 9 — горизонтальный гидравлический пресс для вторичного сырья и части балласта;
I — подача необработанных отходов; II — подача картона на прессование; III — подача бумаги на прессование: IV — подача текстиля на прессование: V - подача полиэтиленовой пленки на прессование; VI — выход "петбутылок"; VII — выход стеклобоя: VIII — выход черного металла: IX — подача балласта на прессование: Х — подача цветного металла в пресс; XI — выход кип вторичного сырья и балласта; XII — выход кип цветного металла

Рисунок 5.2 - Принципиальная технологическая схема опытно-промышленного центра по сортировке отходов, содержащих вторичное сырье.

При поступлении отходов на наклонный подающий ленточный конвейер толщина слоя отходов на нём уменьшается за счет увеличенной скорости движения ленты. Через соединительный бункер отходы поступают на горизонтальный сортировочный конвейер, установленный в закрытой сортировочной кабине, в которой расположено десять постов для рабочих. Кабина имеет освещение и приточную вентиляционно- отопительную систему. В кабине предусмотрены разгрузочные бункеры для различных фракций. Разгрузочные бункеры попарно имеют выходы в изолированные шахты, расположенные под сортировочной платформой и предназначенные для временного накопления отдельных фракций отходов.

Работа центра осуществляется следующим образом: первая пара рабочих отбирает с сортировочной ленты и сбрасывает в загрузочные бункеры отходы картона, вторая — бумажные отходы, третья — текстиль. В четвертой паре правый рабочий (по ходу движения ленты) отбирает отходы полиэтиленовой пленки, а левый рабочий — петбутылки. Пятая пара отбирает стеклотару и другие стеклянные отходы. Оставшиеся на сортировочной ленте отходы поступают в зону работы магнитного сепаратора лома черных металлов и далее в зону работы сепаратора цветных металлов.

Оставшийся на сортировочной ленте балласт, не подлежащий дальнейшей сортировке, сбрасывается на конвейер и далее в горизонтальный пресс, которым он пакетируется и обвязывается (скрепляется) проволокой. На указанном прессе по мере накопления пакетируются макулатура, текстиль, полимерные материалы, при этом пакетирование балласта не производится. Пакетирование лома цветных металлов производится на специальном прессе. Лом черных металлов и стекло при сортировке собираются в съемные контейнеры, в которых и вывозятся на переработку.

На рис. 5.3 приведен материальный баланс работы центра. При составлении материального баланса учтены собственные отходы, образующиеся от обслуживающего персонала и уборки дорожных покрытий производственного корпуса и территории центра. При прессовании балласта (при влажности 32 %) выделяется жидкость — сточная вода, которая собирается в специальные емкости и периодически вывозится на соответствующие очистные сооружения. Количество выделяющейся жидкости, по данным Академии коммунального хозяйства, составляет 0,5 л на 1 т прессуемого балласта. Сточная жидкость характеризуется следующими показателями: рН = 7,5 - 8.0, взвешенные вещества- 800- 900, БПК полн. (биохимическое потребление кислорода) -800- 900, сульфаты- 60- 100, ПАВ (поверхностно- активные вещества)- 70- 90, хлориды- 700- 800, ХПК (химическое потребление кислорода)- 1200- 1400 мг/ дм 3

Сортировочное оборудование находится в производственном корпусе с мощной системой вентиляции. Уборка производственного корпуса и технологического оборудования производится ежедневно после окончания работы. В теплое время года - влажная, в холодное- сухая с использованием пневматической тротуароуборочной машины. Все поступающие в центр отходы проходят обязательный дозиметрический контроль, а мусоровозный транспорт, покидающий центр- дезинфекцию. Обслуживающий персонал центра 53 человека (7 ИТР и 46 рабочих). В течение года работы из поступающих на сортировку отходов извлекается макулатура, текстиль, полимерные материалы, стекло, лом металлов- цветных и черных. На полигон для захоронения вывозится 19 955 т., что составляет только 28 % общего количества отходов.

Рисунок 5.3 - Материальный баланс опытно- промышленного центра по сортировке отходов «Котляково».

По расчетам эффективность инвестиций составляет 25,7 %, а затраты на сооружение опытно- промышленного центра по сортировке отходов окупаются за 3,6 года.

5.1.2 Промышленные отходы

Производственные отходы существенно превосходят сельскохозяйственные и бытовые как по масштабам их скапливания, так и по разнообразию состава и свойств. Практически все они содержат ценные вещества, и их рациональная утилизация создает дополнительные сырьевые ресурсы, охраняя в то же время биосферу от загрязнения. На рисунке 5.4 показаны примерный состав и номенклатура твердых отходов на предприятиях машиностроительного комплекса:

Рисунок 5.4 - Твердые производственные отходы [41]

Производственные отходы могут содержать ртуть, мышьяк и другие токсичные вещества. Наиболее токсичными являются шламы гальванических производств, содержащие ядовитые соединения свинца, хрома, кадмия, меди, цинка, а также цианиды, хлориды и др.

В зависимости от веществ- компонентов промышленных отходов, последние подразделяются по ГОСТ 12.1.007- 76 ССБТ. «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.» на 4 класса опасности: 1 класс- чрезвычайно опасные ( например, сулема, хром (VI), бенз-а-пирен); 2 класс- высоко опасные ( свинец азотнокислый, медь хлористая); 3 класс- умеренно опасные (оксид свинца, никель сернокислый); 4 класс- мало опасные (диоксид марганца, хлористый кальций). В Алтайском крае в 1999 году объем образования токсичных промышленных отходов составил 744,9 тыс. т (1 – 2 кл. опасности - 104 тыс. т.) [46]. К сожалению, из перечисленных отходов утилизируются главным образом металлы, частично окалина, бумага и картон. Большая часть остальных отходов (97%) вывозится на свалки, около 2% сжигается и только около 1% перерабатывается с получением полезных продуктов. В крае общая площадь земель, занятая свалками составляет примерно 2200 га, в т. ч. полигонами токсических отходов 2, 6 га. Действующие свалки, в большинстве своем, не отвечают существующим правилам эксплуатации, вследствие чего происходит загрязнение окружающей среды. Выходом из этой ситуации может служить более комплексное использование отходов производства.

Рассмотрим вторичное использование некоторых видов промышленных отходов:

Зола и золошлаковые отходы (ЗШО) тепловых электростанций (ТЭС), работающих на твердом топливе. Ежегодно на ТЭС образуются такие отходы в количестве 100 млн. т. Ежегодные затраты на устройство и содержание отвалов этих отходов составляют значительные суммы, а площадь земель для хранения отходов только одной ТЭС достигает 1- 3 тыс. га. Пока используется лишь 12 - 14 % годового образования отходов. ЗШО эффективно используются в промышленности стройматериалов (34 %), в строительстве (43 %), сельском хозяйстве (23 %). В строительстве их применяют для теплоизоляции, стабилизации грунтов в насыпях; при производстве строительных конструкций ЗШО применяются в качестве заполнителя для цемента, бетона и железобетона; высокое содержание CaO в золе сланцев и торфа позволяет использовать ее для улучшения кислых почв.

Доменные, сталеплавильные и ферросплавные шлаки. Ежегодно их производство достигает сотен миллионов тонн, а перерабатывается только 20 %. Из шлаков получают цементный клинкер, гранулированный шлак, литой щебень, шлаковую пемзу, керамзит, шлаковату, минеральную вату, литые плиты и брусчатку.

Ферросплавные шлаки, содержащие хром, оксиды марганца, карбид кремния, используют в черной металлургии и в производстве удобрений. Из сталеплавильных шлаков необходимо извлекать металлы, содержание которых составляет до 20 %, их можно использовать в качестве оборотного продукта (в виде флюса в доменной шихте и вагранках).

Наиболее эффективна комплексная переработка шлаков, заключающаяся в извлечении ценных составляющих и последующем изготовлении строительных материалов и изделий. Из гранулированного шлака получают шлакощелочное высокопрочное вяжущее.

Вскрышные породы и хвосты обогащения. Образуются при добыче и обогащении железной руды в количестве сотни миллионов кубических метров ежегодно, при этом в строительстве используется только 8- 9 % этого объема [72].Из вскрышных скальных пород и хвостов обогащения в настоящее время производят щебень, песок, песчано- гравийную смесь, получая ежегодный эффект в миллионы рублей. В перспективе эти отходы можно полностью утилизировать при приготовлении цемента, известняковой муки, извести, силикатного и глиняного кирпича, керамических труб и других материалов и изделий.

Стеклобой. Образуется на предприятиях стекольной промышленности, пищевых предприятиях и в строительстве. Его используют как добавление в стекломассу при варке стекла, изготовлении различных облицовочных плиток, пористых и теплоизоляционных материалов. Все шире предлагается ввод молотого стеклобоя в разнообразные композиции для получения облицовочных материалов с заполнителями из естественного камня.

Фосфогипс. В большом количестве образуется при производстве фосфорных удобрений, Около 20 % этих отходов используется при производстве гипсового вяжущего, цемента, а также для известкования кислых почв. Ведутся исследования по применению фосфогипса при изготовлении различных строительных элементов, деталей, штукатурных растворов, шпаклевок.

Древесные отходы с предприятий лесозаготовительной, лесоперерабатывающей, деревоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Идут на изготовление щепы, применяемой при производстве древесноволокнистых (ДВП) и древесно-стружечных плит (ДСП). Однако используется лишь около 60%отходов, а многие виды отходов (кора, опилки, зеленая масса) не используется. В то же время в наиболее развитых странах перерабатываются все виды отходов - пни, сучья, опилки, причем переработки возрастает. Весьма эффективным направлением является применение размельченных отходов и опилок при изготовлении стеновых блоков для индивидуального строительства (опилкобетон). Эффективность использования древесных отходов очень велика: 1 тыс. м3 отходов при производстве ДСП экономит 3,4 тыс. м3 пилочного сырья.

Макулатура и вторичные текстильные материалы. Перерабатывают для производства бумаги, картона, технического и кровельного картона, войлочных изделий, из них производят основу для утепленного линолеума, строительный войлок. В последние годы это сырье стали использовать для производства нетканных материалов для дорожного строительства, крепления грунта (армирования грунта), гидромелиоративных работ. Во многих странах активно принимают меры по замене первичных ресурсов на вторичные из текстиля, например, доля макулатуры в производстве картона и бумаги возросла до 47- в Италии и до 63%- в Дании.

Вторичные полимерные материалы. Их использование позволяет не только существенно экономить нефть и электроэнергию (на 80 %), но и не загрязнять окружающую среду. Из вторичных полимерных материалов после их сортировки можно производить многочисленные строительные изделия- трубы, поручни, плинтусы, дверные и оконные рамы, пленку и др.

Изношенные шины. Из них получают регенерат, используемый взамен синтетического каучука, резиновую крошку, применяемую в производстве строительных материалов и автодорожном строительстве. Из металлокорда можно получать металл. Во многих странах ведутся работы по полному использованию изношенных шин. Так, в Японии, где ежегодно скапливается более 50 млн. шт. шин, разработана технология получения вторичного сырья из шин при производстве цемента [72]. Шины сжигают в цементных печах при 1500oС, при этом органика и углерод выгорают, а остальное является добавкой к цементу. В Англии из шин получают регенерат резины и топливо.

Алюминийсодержащие отходы. Образуются в процессе производства удобрений и в химических процессах в количестве сотен тысяч тонн в год. Их используют для исготовления особо чистого высокоглинеземистого цемента, который применяется для выпуска огнеупоров.

Отходы и лом бетонных и железобетонных изделий. Образуются в количестве свыше 1 млн. м3 в год на заводах стройиндустрии, а также в связи с реконструкцией. Из этих отходов выпускают щебень, песок, а также извлекают металлолом или арматуру, пригодную для употребления.

Отходы агропромышленного комплекса, химии, микробиологии и др. также могут быть эффективно использованы при производстве строительных материалов как добавки, заполнители. Так, в микробиологическом производстве образуется большое количество сухого лигнина, являющегося сырьем для производства строительных материалов. Некоторые отходы агропромышленного комплекса и химической промышленности применяют как добавки к бетонной смеси, повышающие ее пластичность, ускоряющие твердение бетона.

В результате применения вторичных материалов достигается не только существенный экономический эффект, но уменьшается загрязнение окружающей среды:

Таблица 5.2- Преимущество использования вторичного сырья в производстве материалов из расчета на 1000 т готовой продукции (в %) [72].

Показатели Сталь (100% железного лома) Стекло (60% стеклобоя)
Уменьшение загрязнений
· воздуха
· воды

Снижение количества твердых отходов

Экономия:
· энергии;
· воды;
· естественных ресурсов

 
86
76

97



74
40
90

6- 22
-

79



6
50
54


На предыдущую страницу На главную страницу На следующую страницу