Проблема утилизации бытовых отходов в России

Индивидуальное  задание 12

Проблема : Утилизация бытовых отходов в России

Проблема утилизации отходов  в России стоит остро. Многие заявляют о том, что если в ближайшее  время не изменить политику в этой сфере, то стране грозит экологическая  катастрофа. 

Проведем системный анализ существующих направлений сбора и утилизации твердых бытовых отходов и выявлением наиболее перспективных из них;

Жизнедеятельность населения  непосредственно связана с процессами потребления и неизменно ведет  к образованию отходов, являющихся, в основном, твердыми бытовыми отходами. По официальным данным, в последние  десятилетия проблема бытовых отходов, особенно в крупных городах, приобрела особую остроту. Накопление ТБО в современном городе достигает 250–300 кг на человека в год, а ежегодное увеличение отходов на душу населения составляет 4–6 %, что в 3 раза превышает скорость роста населения.

ТБО засоряют и захламляют окружающий нас природный ландшафт. Кроме того, они могут являться источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую среду. Это создает определенную угрозу здоровью и жизни населения поселка, города, области и целым районам, а также будущим поколениям людей. То есть, огромные количества ТБО фактически нарушают экологическое равновесие.

С другой стороны ТБО следует  рассматривать как техногенные  образования, которые можно характеризовать  как своеобразные носители, содержащие в себе практически бесплатные компоненты черных, цветных металлов и других материалов, пригодных для использования  в металлургии, стройиндустрии, машиностроении, в химической индустрии, энергетике, в сельском и лесном хозяйстве  и т.д.

Существует два типа технологического цикла отходов. Первый – разомкнутый, в результате которого все образующиеся отходы попадают непосредственно в окружающую среду. Второй – замкнутый, где отходы производства и потребления используются вторично.

Вместе с тем сделать  существующее производство полностью  безотходным так же невозможно, как  и невозможно сделать безотходным  само потребление. В связи с изменением промышленного производства, а также  уровня жизни населения, с увеличением  услуг рынка значительно изменился  качественный и количественный состав отходов. Утилизация одних отходов  является вполне решенной или решаемой задачей, а другие еще ждут своего часа.

Запасы некоторых малоликвидных отходов, даже при некотором спаде производства в России, продолжают накапливаться, ухудшая экологическую ситуацию городов, районов. Введение в 1994 году Временных правил по охране окружающей среды от отходов производства и потребления в Российской Федерации позволило наработать в вопросах образования и утилизации отходов некоторый опыт.

При переходе же  к рыночной системе хозяйствования старые методы перестали работать, не были созданы  условия, которые стимулировали  бы сбор и использование вторичного сырья в новых условиях. Специализированные предприятия, занимавшиеся переработкой вторичных материалов, акционизировались и частично перешли на другие виды деятельности, что привело к резкому уменьшению сбора и использования вторичного сырья

Кроме того, в связи с  естественным постепенным истощением природных источников сырья (нефти, каменного угля, руд для цветных  и черных металлов) для всех отраслей народного хозяйства приобретает  особую значимость более полное использование  потребительских свойств всех видов бытовых отходов. Следует отметить, что в этом вопросе имеется положительный международный опыт и многие развитые страны практически полностью и успешно решают все эти задачи. Особенно это касается Японии, США, Германии и многих других. В связи с этим в условиях рыночной экономики не только перед коммерческими структурами, но и перед органами исполнительной власти встает проблема обеспечения максимально возможной безвредности технологических процессов и более полного использования всех отходов производства, то есть последовательное приближение к созданию безотходных технологий. Сложность решения всех этих проблем утилизации твердых бытовых отходов объясняется, на наш взгляд, и отсутствием их строгой научно-обоснованной классификации, необходимостью применения сложного капиталоемкого оборудования и отсутствием экономической обоснованности каждого конкретного решения.

Непосредственно под твердыми бытовыми отходами понимаются отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности  населения (приготовление пищи, упаковка товаров, уборка и текущий ремонт жилых помещений, крупногабаритные предметы домашнего обихода, фекальные  отходы нецентрализованной канализации  и др.).

Главной проблемой переработки  ТБО является их несортированность, высокая влажность, низкая теплотворность и, как следствие, невозможность соблюдения экологически безопасной технологии складирования на полигонах, в том числе в ходе их компостирования и сжигания.

Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области  образования, использования, обезвреживания, хранения и захоронения отходов  ведет к опасному загрязнению  окружающей среды, нерациональному  использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу и представляет реальную угрозу здоровью современных и будущих поколений  страны.

Практически для всех субъектов  Российской Федерации одной из основных задач в области охраны окружающей среды является решение проблем  обезвреживания и переработки бытовых  и промышленных отходов.

Ежегодно в Российской Федерации образуется около 7 млрд. тонн отходов, из которых используется лишь 2 млрд. тонн, или 28,6 процентов. На территории страны в отвалах и  хранилищах накоплено около 80 млрд. тонн только твердых отходов. Особую тревогу вызывает накопление в отвалах  и свалках токсичных, в том  числе содержащих канцерогенные  вещества, отходов, общее количество которых достигло 1,6 млрд. тонн.

Под полигоны (свалки) твердых  бытовых отходов ежегодно отчуждается  около 10 тыс. га пригодных для использования  земель, не считая площади земель, загрязняемых многочисленными несанкционированными свалками. ]

Неиспользуемые отходы –  это миллиарды тонн выведенных из хозяйственного оборота безвозвратно теряемых материальных ресурсов, многими  видами которых страна практически  уже не располагает.

К сожалению, переход к  рыночной экономике не вызвал существенного  роста переработки отходов. Обострилась  необходимость сочетания гибкости рыночной экономики, способной на быструю  сырьевую переориентацию, с дальновидной государственной поддержкой, стимулирующей  использование отходов и уменьшение их негативного воздействия на окружающую среду.

Целесообразно разработать и постепенно внедрить в городах России систему раздельного сбора отходов стекла, металлов, пластмасс, дерева, бумаги и т. д., что позволит обеспечить их переработку и вторичное использование.

Из-за недостаточной экономической  заинтересованности предприятий, низкого  технического уровня применяемых технологий, дефицита средств и современного оборудования переработке и использованию  подвергаются лишь несколько десятков видов отходов. В связи с этим темпы их образования и накопления (в том числе и крупнотоннажных  отходов) на территории России остаются прежними.

При рассмотрении всего комплекса  проблем, связанных со сбором, транспортировкой, обезвреживанием и утилизацией  ТБО, в первую очередь ставится вопрос о составе и свойствах самих  отходов. Если для решения вопроса  сбора и транспортировки ТБО  достаточно информации об их влажности  и плотности, то при выборе метода и технологии обезвреживания и последующей  утилизации необходимо получить полную информацию о морфологическом и  элементном составе и свойствах  отходов, в том числе теплотехнических. Для решения вопроса о возможности  и целесообразности использования  наиболее распространенного метода биотермического обезвреживания и  переработки ТБО необходима информация о содержании органического вещества, удобрительных элементов и т. д.

Средний состав отечественного бытового мусора, как показал анализ, имеет некоторое отличие от состава  мусора других стран. Так, в нем велико содержание строительного мусора (~10%) и повышенная доля пищевых отходов. Встречается на городской свалке и промышленный мусор. Состав мусора, разумеется, имеет значительные сезонные и локальные колебания, но в среднем  он слагается из следующих компонентов (содержание в % масс.):

• пищевые отходы – 35;
• бумага и картон – 42;
• дерево – 2;
• черные металлы – 4;
• цветные металлы – 2;
• текстиль – 5;
• резина и кожа – 1;
• пластмасса – 7;
• прочее – 2. [36]

Существенно влияет на состав ТБО организация сбора в городе утильной бумаги, пищевых отходов, стеклотары. Опыт показывает, что с течением времени состав отходов несколько  меняется. Увеличивается содержание бумаги, полимерных материалов. С переходом  на централизованное теплоснабжение в  крупных городах резко сократилось (практически до нуля) содержание в  ТБО угля и шлака.

Сбор отходов часто  является наиболее дорогостоящим компонентом  всего процесса утилизации и уничтожения  ТБО. Поэтому правильная организация  сбора отходов может сэкономить значительные средства.

В густонаселенных территориях  нередко приходится транспортировать отходы на большие расстояния. Решением в этом случае может явиться создание станций временного хранения отходов, от которых мусор может вывозиться большими по грузоподъемности машинами или по железной дороге. Следует  при этом отметить, что эти станции  промежуточного хранения представляют собой объекты повышенной экологической  опасности и могут при неправильном расположении и эксплуатации вызывать не меньше нареканий местных жителей и общественных организаций, чем свалки и мусоросжигательные заводы (МСЗ).

В последние годы в отечественной  практике наблюдается тенденция  замены прямого вывоза ТБО двухэтапным  способом с использованием мусороперегрузочных  станций. Эта технология особенно активно  внедряется в крупных городах, в  которых полигоны ТБО расположены  на значительном расстоянии от города.

Получает дальнейшее развитие двухэтапный вывоз ТБО с использованием транспортных мусоровозов большой  вместимости и съемных пресс-контейнеров.

Двухэтапная система включает в себя следующие технологические  процессы:

• сбор ТБО в местах накопления;
• вывоз отходов собирающими мусоровозами на мусороперегрузочную станцию (МПС);
• перегрузка в большегрузные транспортные средства;
• перевозка ТБО к местам их захоронения или утилизации;
• выгрузка ТБО. [37]

На ряде МПС используется система извлечения из ТБО утильных элементов. Использование МПС позволяет:

• снизить расходы на транспортирование ТБО в места обезвреживания;
• уменьшить количество собирающих мусоровозов;
• сократить суммарные выбросы в атмосферу от мусоровозного транспорта;
• улучшить технологический процесс складирования ТБО. [36]

С точки зрения охраны окружающей среды применение МПС уменьшит количество полигонов для складирования  ТБО, снизит интенсивность движения по транспортным магистралям и т. д.

Преимущества, которые дает применение МПС, зависят от решения  ряда технических и организационных  вопросов. В их числе выбор типа МПС и применяемого на ней оборудования, включая большегрузный мусоровозный транспорт, места расположения МПС, их производительность и определения количества таких станций для города.

Одним из способов удаления твердых бытовых отходов (ТБО) является мусоросжигание.

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 (как магнитные, так и немагнитные) и дополнительно их 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 их 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.

Основным назначением  сжигания является уменьшение объема ТБО перед вывозом на полигон  захоронения. Вывоз золы и шлака  составляет до 30% от массы сжигаемых  отходов.

Зола, образующаяся при сжигании мусора, может служить наполнителем для строительных конструкций только при тщательном разделении потока отходов  и очень жестком контроле за тем, что попадает в печь. Продукты переработки неразделенного потока отходов в лучшем случае бесполезны, а чаще всего заметно опаснее исходного материала.

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.

Существенным недостатком  технологического цикла всех действующих  МСЗ было и есть отсутствие очистки  выбрасываемых в атмосферу газов  и золы, содержащих тяжелые металлы  и диоксины, неулавливаемые в электрофильтрах.

В выбросах мусоросжигательных заводов содержится большое количество загрязняющих веществ, таких как  полиароматические углеводороды и диоксины, которые образуются при низкой температуре горения (из-за высокой влажности) и несортированности ТБО, содержащих хлорсодержащие компоненты.

В отечественной практике используют три метода термического обезвреживания и утилизации ТБО:

• слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в топках мусоросжигательных котлов;
• слоевое или камерное сжигание специально подготовленных (обогащенных) отходов (освобожденных от балластных составляющих и имеющих относительно стабильный фракционный состав) в топках энергетических котлов или в цементных печах;
• пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

МСЗ работают круглосуточно, без выходных дней. Тепло используют в городской системе теплоснабжения.

И все же одним из основных способов удаления ТБО остается захоронение  в приповерхностной геологической  среде.

Учитывая высокую химическую и санитарно-эпидемиологическую опасность  неорганизованного складирования и хранения ТБО, перед выбором площадки для такого складирования необходимо тщательно рассмотреть ряд следующих вопросов:

• особенности местности,
• рельеф местности,
• особенности геологического строения земных слоев предполагаемого места складирования и хранения ТБО,
• преобладающую розу ветров,
• особенности окружающего природного ландшафта.

Только тщательный анализ всех перечисленных факторов биогеоценоза, приведенный компетентными профессиональными  специалистами и после тщательной экологической экспертизы, выполненной  независимыми экспертами-профессионалами, может быть основанием для выбора определенного участка для складирования, хранения и переработки ТБО.

Следует отметить, что с  существующими у нас традиционными  свалками обычно связано множество  проблем – эти объекты являются рассадниками грызунов и птиц, загрязняют водоемы, самовозгораются, ветер может  сдувать с них мусор и т.д. В 50-х годах прошлого столетия впервые  начали 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 10 лет 80% органического материала, попавшего на полигон (овощи, фрукты) 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 собой своеобразную «бомбу замедленного действия».

Особое внимание уделяется  выводу полигона из эксплуатации и  последующей рекультивации. В настоящее  время любой исходный проект полигона обязательно включает план мероприятий  по рекультивации, длительному мониторингу  закрытого полигона и т.п.

Рециклинг (вторичное использование) ТБО

Известный американский экономист  Пол Хейни говорит, что «если в обществе обострятся проблема загрязнения окружающей среды, это происходит потому, что мы позволили людям пренебречь определенными существенными издержками или даже поощряли их в этом».

В мире признано, что захоронение  и сжигание отходов – тупиковые  технологии. Это, безусловно, не значит, что они не развиваются и не используются в настоящее время. Другой вопрос, насколько осознаны и продвигаются в той или иной стране идеи необходимости возвращения в производственный и биологический циклы тех материалов, к которым мы относимся как к отходам.

Известно, что система  раздельного сбора компонентов  ТБО развита в таких европейских  странах, как Дания, Голландия, Германия и др. Показателен тот факт, что  только первоначальные инвестиции на создание системы раздельного сбора, сортировки и обработки с целью  повторного использования стеклянной и пластиковой тары в пяти новых  федеральных землях (бывшее ГДР) составили  около 2 млрд. марок.

Варианты сбора вторичного сырья в разных странах и территориях  могут быть различными в зависимости  от местных условий: мусоросборники вблизи дома, специализированные центры сбора вторичного сырья, платные  центры сбора. В зависимости от варианта сбора мусора выбирается транспорт  для его перевозки. На этих стадиях  активно действуют частные компании, которые более мобильны, чем государственные  службы. Следующий этап – выбор  типа и мощности перерабатывающего  предприятия: ряд небольших локальных  заводов, крупная компания территориальной  единицы или транспортировка  сырья на крупное региональное перерабатывающее предприятие. При этом формирование экологической инициативы населения  рассматривается как один из определяющих факторов развития системы селективного сбора отходов.

После разделения ТБО на фракции, каждая из них поступает  на последующую технологическую  стадию – стадию переработки в  конечный продукт. На основании данных, из 540000 м³ можно получить (ориентировочно) следующие количества ценных товарных продуктов:

• 50000–60000 т биологической массы – компоста в качестве экологически чистого природного органического удобрения для всех видов почв;
• 10000–12000 т – стеклоизделий;
• 10000–11000 т – железа и железных изделий;
• ~ 7000 т – пластических масс и изделий из них способом экструзии или литья.

И это еще далеко не полный перечень ценных товарных продуктов.

Среди упаковочных материалов, используемых как вторсырье, алюминий составляет ~47%, бутылки для газированной воды ~17%, стальные консервные банки ~15%, стекло ~11%. Ни алюминий, ни пластик в  России сейчас не перерабатываются в  крупных количествах, существуют лишь экспериментальные или малотоннажные  проекты.

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 – «глассфальт»). Во многих российских городах существуют предприятия по отмыванию и повторному использованию стеклянной посуды. Такая же практика существует, например, в Дании.

Зарубежный опыт однозначно свидетельствует: повторная переработка  стекла приносит большую прибыль. Поэтому  высокая эффективность переработки  стекла принимается a priori, учитывая более низкую стоимость в России людских ресурсов, энергозатрат и транспортно-заготовительных расходов. Важно отметить, что стеклобой может быть предметом экспорта в страны ЕЭС.

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 рециклинга.

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 России 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.

Переработка пластика в целом  – более дорогой и сложный  процесс. Нужно отметить, что для  вторичной переработки используются не все типы полимеров, а лишь некоторые: полиэтилен высокого давления (ПВД); полиэтилен низкого давления (ПНД); полиэтилентерефталат (ПЭТ); полипропилен (П/П); полистирол (ПСМ, УПМ). Из некоторых видов пластика (например, PET – двух- и трехлитровые прозрачные бутылки для прохладительных напитков) можно получать высококачественный пластик тех же свойств, другие (например, ПВХ) после переработки могут быть использованы только как строительные материалы. В России переработка пластика производится в незначительных количествах, в основном в Ленинградской области, Волго-вятском регионе.

Основной проблемой в  переработке вторсырья является не отсутствие технологий переработки  – современные технологии позволяют  переработать до 70% от общего количества отходов – а отделение вторсырья  от остального мусора (и разделение различных компонент вторсырья). Существует множество технологий, позволяющих  разделять отходы и вторсырье. Самая  дорогая и сложная из них –  извлечение вторсырья из уже сформировавшегося  общего потока отходов на специальных  предприятиях.

Более простые технологии извлечения тех или иных компонент  из потока ТБО могут и должны применяться, например, обогащение ТБО с целью  повышения его энергетической ценности и устранения нежелательных элементов  перед мусоросжиганием.

Прогрессивные технологии извлечения вторсырья подразумевают ту или  иную форму участия общественности – организацию центров по сбору  вторсырья или его покупки  у населения, мероприятия по раздельному  сбору отходов на улицах с помощью  специальных контейнеров или  организацию системы раздельного  сбора отходов на бытовом уровне.

Методы утилизации мусора вроде бы вполне известны: сбор в  мусорных баках возле домов и  предприятий, а дальше – либо вывоз  на свалку, либо сжигание на специализированных заводах. Но по последним экспертным оценкам, от сжигания мусора в атмосферу  выбрасываются еще более ядовитые вещества.

Проект организации и  строительства полигона должен предусматривать  создание противофильтрационных многослойных экранов, препятствующих поступлению  фильтрата в почвогрунты и водоносные горизонты. Наряду с этим на полигоне должен производиться сбор и очистка фильтрата.

Организация и строительство  полигона должны осуществляться в соответствии с законодательством в области  охраны окружающей среды и обращения  с отходами, санитарно-эпидемиологического  и градостроительного законодательств, а также при наличии положительного заключения государственной градостроительной  экспертизы на проект этого строительства  и рекультивации.

Современный полигон ТБО  – это комплекс природоохранных  сооружений, предназначенный для  централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в  окружающую среду, загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых  вод, распространения грызунов, насекомых  и болезнетворных организмов.

Этот полигон должен отвечать всем современным санитарно-эпидемиологическим и экологическим требованиям, предъявляемым  к объектам размещения отходов. В  целях уменьшения объемов размещаемых  отходов, их воздействия на окружающую среду и увеличения срока службы полигона предусматривается сооружение противофильтрационного экрана, дренажной системы сбора и отвода фильтрата, очистки фильтрата, радиационного контроля и уплотнения поступающих отходов.

Частью проекта технопарка является мусоросортировочный комплекс. Все отходы, поступающие в технопарк, прежде чем попасть на дальнейшую переработку, должны будут быть отсортированы по видам: бумага, картон, полиэтилен, пластик, стекло, металлы, древесина, резина, отходы от продуктов питания и т.д. В этой части технопарка должен использоваться машинный труд вместе с людским, чтобы достичь наилучшего результата при сортировке. Компоненты, подвергающиеся рециклингу, будут использованы и переработаны на предприятиях в товары для дальнейшего использования.

На заводах, находящихся  в составе технопарка будут производиться  бумажные изделия, изделия из стекла, резины, бумажная и пластиковая упаковка, пластиковая тара и многое другое, необходимое в быту и в промышленности. Некоторое сырье можно продавать  заграницу. Сырье, произведенные товары, как впрочем, и сами отходы, могут  отправляться и приниматься в  специальных вагонах по железной дороге.