Обезвреживание городских твёрдых отходов

Мировая экономика давно не может обойтись без переработки природного сырья и создания многих необходимых человеку вещей. Но реалии жизни таковы, что большая часть промышленных предприятий кроме непосредственной продукции производит отходы. И промышленные отходы становятся все большей проблемой в современном мире. Хорошо когда отходы химической и нефтеперерабатывающей промышленности улавливаются и обезвреживаются. И очень страшно, когда такого не происходит. Когда газообразные выбросы создают ядовитые облака и выпадают кислотными дождями, когда жидкие отходы сбрасывают в обход очистных сооружений, когда твердые отходы делают из живой земли ядовитые пустыни.

Поэтому разрабатываются различные способы, с помощью которых проводится обезвреживание отходов.

Под обезвреживанием отходов понимают обработку отходов, в том числе сжигание и обеззараживание отходов на специализированных установках, в целях предотвращения

вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду (ст. 1 Федерального закона от 24.06.1998 N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления»).

Организация современной системы обращения с отходами производства и потребления является одной из важнейших проблем, встающих перед современным постиндустриальным обществом.

Наиболее опасные для жизни людей и окружающей среды отходы образуются в химической, металлургической и нефтеперерабатывающей отраслях. На большом количестве предприятий химической, нефтехимической и металлургической отраслей промышленности до сих пор применяются химически активные яды и реактивы, такие как цианиды, роданиды, мышьяковистые соединения и прочие.

В мировой практике существует ряд способов обезвреживания и переработки твердых бытовых и промышленных отходов. В настоящее время наибольшее широко используются термические, физико-химические, химические и другие способы.

Самый древний и наиболее широко распространенный способ уничтожения отходов – это сжигание, или так называемый термический метод обезвреживания. Кроме сжигания, в качестве термических методов используется газификация и пиролиз. Все три метода основаны на высокотемпературном окислении. В настоящее время высокотемпературное окисление может проводиться при различных условиях. Различаются они обустройством печей и, соответственно, условиями процесса, а также веществами, образующимися на конечной стадии.

Этот метод помимо снижения объема и массы твердых отходов примерно в 3 раза и устранения некоторых неприятных свойств, таких как запах, выделение токсичных жидкостей, бактерей, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, например, электроэнергию или централизованное отопление.

По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых отходов, реализация термических методов при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т. е. нефти и получения из нее мазута.

В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытового мусора доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Герамания от 20 до 40%; Бельгия, Швеция – 48-50%; Япония – 70%, Дания, Швейцария – 80%, Англия и США – 10%. В нашей стране сжиганию подвтвергаются пока лишь около 2% бытового мусора, а в Москве – около 10%.

Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разложимых веществ, однако является источником выбросов в атмосферу.

Экологическое воздействие мусоросжигательных заводов (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 физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных полигонах ТБО. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков.

Надо отметить, что мусоросжигание – наиболее сложный, «высокотехнологичный» и дорогой вариант обращения с отходами.

Опыт эксплуатации МСЗ в Европейском союзе привел к заключению о том, что практика сжигания потока отходов является чрезвычайно опасной. В настоящее время в Европейском союзе строительства новых МСЗ запрещено, а существующие готовятся к закрытию.

Способ утилизации твердых бытовых отходов путем биотермического компостирования основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60^оС. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост.

Компостирование – это метод биологического разложения органических отходов с помощью микроорганизмов, таких как бактерии, грибы и актиномицеты. получать полезный побочный продукт и избегать захоронения отходов на полигонах.

Компостирование позволяет уменьшить объем отходов, управлять болезнетворными микроорганизмами, изменять физический состав твердых отходов и в то же самое время

Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины.

Процесс компостирования может быть аэробным или анаэробным. Анаэробный процесс более сложный для осуществления, но позволяет получить потенциальное восстановление энергии от газа метана. Аэробный процесс, хотя является относительно простым, в промышленном масштабе требует энергии, чтобы обеспечить искусственное снабжение кислородом при вращении компоста и/или вентиляции.

После компостирования полученный мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике.

Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке твердых бытовых отходов и является частью технологической цепи этих заводов.

Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовывать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ.

Существует также группа химических методов обезвреживания отходов, которая представляет собой процессы на основе химических реакций преимущественно в жидкой или газообразной среде. В результате ионного обмена, окислительно-восстановительных процессов или реакций замещения исходные токсичные вещества преобразуются в другие соединения, более стабильные и менее токсичные. Кроме этого многие сложные соединения могут быть переведены в более простые и неопасные. Также для ограничения воздействия таких веществ используют метод иммобилизации с применением цемента, золы, гелеобразующих составов.

Для твердых отходов часто применяют физико-химические методы обезвреживания промышленных отходов. К загрязненным, насыщенным водой твердым отходам может прилагаться постоянный электрический ток. Под его воздействием происходит множество физических и химических процессов, в результате которых токсичные вещества расщепляются или переходят в безвредные формы. В некоторых случаях необходимо дополнительное внесение реагентов.

В другом методе, также при воздействии электрического тока происходит миграция веществ, растворенных в жидкости. Этот метод применяется для очистки грунта от загрязнений.