Вторичное использование твердых бытовых отходов 

Сортировка ТБО  позволяет использовать их вторично после соответствующей санитарной обработки с незначительными  экологическими потерями и сравнительно небольшими экономическими затратами. Предварительная сортировка ТБО, определяющая эффективность переработки и  окупаемость затрат на строительство  объектов переработки, является необходимым  требованием для экологической  безопасности утилизации ТБО.

     Практика  показывает, что при вторичном  использовании отходов, кроме снижения расхода исходного сырья мы получаем значительную экономию электроэнергии, то есть и топлива для ее производства. На очистку бутылки затрачивается  гораздо меньше энергии, чем на ее плавление и изготовление из полученного  материала новой бутылки. В Финляндии  было проведено исследование, показавшее, что при десятикратном повторном  использовании стеклянной бутылки  вместимостью 0,34 л расход энергии  составляет 24% от уровня энергозатрат на такую же одноразовую стеклянную тару из вторичного сырья и около 16% от уровня затрат на эту тару, изготовленную из первичного материала. Для обеспечения возврата тара должна иметь высокую залоговую стоимость.

     Далее, бумажная и текстильная макулатура является хорошим вторсырьем в бумажном производстве, способствуя уменьшению вырубки лесов: 1 млн. тонн бумажной макулатуры сохраняет от вырубки 60 га леса. Из 120-130 тонн консервных банок  можно получить 1 тонну олова. Это  эквивалентно добыче и переработке 400 тонн руды, не считая других затрат и  сохранение природной среды.

     Бытовой стеклобой можно повторно использовать или как исходное сырье, или как наполнитель в некоторых строительных материалах в стекольной промышленности.

     Отсортированная пластмасса является прекрасным сырьем для производства строительных сооружений, таких, как ограждения и перила.

     Подобных  примеров можно привести огромное множество. Главная трудность сортировки для  получения вторичного сырья заключается  в том, что в сходных отходах  могут содержаться различные  компоненты. Должна быть налажена система  сортировки отходов и на месте  их появления (то есть в домах жителей), и после сбора и вывоза. В  первом случае необходимо иметь специальные  контейнеры для сбора мусора разного  вида и активную экологическую сознательность граждан. Заполненные отсортированными отходами контейнеры должны поступать  на специальные станции повторной  контрольной сортировки. Затем отходы должны направляться на переработку, сжигание или захоронение. Так обстоят  дела в развитых странах Западной Европы и Японии, где в связи  с высокой плотностью населения  раньше всего столкнулись с ущербом, наносимым свалками мусора окружающей среде, и своевременно осознали важность проблемы удаления отходов.

     Конечно, оборудование станций контрольной  сортировки весьма дорогостоящее, также  велики и расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание, но эти  затраты возмещаются сохранением  окружающей среды и нашего здоровья. Но кроме финансовых проблем, существует еще одна – даже более важная – отсутствие сознательности граждан  в деле утилизации мусора, ведь никого нельзя насильно заставить сортировать  свой мусор и отправлять его на станции обработки. Так что серьезные  меры необходимы также и в области  пропаганды экологической сознательности населения, только тогда станет возможным  экономически эффективное вторичное  использование бытовых отходов.

ОСНОВНЫЕ  НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  ОТХОДОВ ТЭЦ В  СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Использование зол и шлаков, тепловых электростанций в строительстве - задача актуальная, тем более, что научными исследованиями установлена, а практикой подтверждена высокая эффективность их использования  для производства строительных материалов.Золы и шлаки, претерпев в топках при высоких температурах термическую обработку, аккумулируют в себе огромные запасы тепловой и химической энергии. При этом они превращаются в ценнейшее сырье.

Это объясняется  тем, что в конструктивно-теплоизоляционном бетоне расход цемента устанавливается большей частью из необходимости полного обволакивания зерен пористых заполнителей цементным тестом и поэтому прочность цемента используется не полностью.Добавка золы, хотя и несколько снижает прочность цементного камня, мало сказывается на прочности бетона. В конструктивных легких бетонах ослабление прочности растворной части добавкой золы нежелательно.

При изготовлении изделий из конструктивно-теплоизоляционных  легких бетонов с применением  зол ТЭС в качестве добавки, снижающей  расход цемента, либо взамен песка расход клинкерного цемента по данным ВНИИЖелезобетона и НИИЖБа должен составлять не менее 200 кг/м3, чтобы избежать коррозии арматуры в бетоне. Они отличаются способом изготовляет и составом шихты. Как доказали исследования ВНИИТеплопроекта, НИИЖБа, ВНИИстрома, свойства пори-стого гравия на базе зол при одной и той же плотности в куске приближаются к свойствам керамзитового гравия.

ОСНОВНЫЕ  НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

    В России проблема утилизации древесных  отходов относится к числу  наиболее актуальных, так как в  настоящее время при существующих методах переработки теряется почти  половина биомассы дерева, что естественно  говорит о низком уровне технологических  процессов деревообработки. Из примерно 60 млн. м³ ежегодно образующихся отходов почти три четверти приходится на долю лесопиления, из них 60 % составляют крупные или кусковые (горбыль, рейки, вырезки и т.д.) и 40 % мелкие или мягкие (опилки, стружка и т.д.). В результате в стране накопилось огромное количество древесных отходов, которые можно классифицировать по следующим признакам: физико-механическим и химическим свойствам, возможности использования, месту образования в технологическом процессе переработки, технической и экономической доступности. Наличие нескольких, весьма различных классификаций, иногда делает несопоставимыми отдельные данные, что затрудняет учет и анализ образования древесных отходов. Для определения направлений дальнейшего использования отходов в настоящее время основными показателями считаются размерно-качественные характеристики (крупные - кусковые, мелкие - мягкие) и экономические факторы (доступность и рентабельность).

    Древесные отходы можно использовать после  механической обработки или химической переработки, а также непосредственно  без каких-либо обработок. По возможности  использования, отходы лесопиления  и деревообработки не равноценны. Наиболее ценные из них те, что можно  использовать для производства различной  продукции. К этой группе можно отнести  кусковые отходы - горбыль, рейки и  т.д. Спектр их использования очень  широкий: от производства мелкой пилопродукции и клееных заготовок  до лесохимической продукции (изготовления целлюлозы, спирта, кормовых дрожжей и т.д.). Менее ценные те отходы, которые ограничены в использовании, так как из них можно вырабатывать только отдельные виды продукции. Это мягкие отходы - опилки, стружка, кора. Опилки и стружка применяются непосредственно для хозяйственных и промышленных целей, а также как технологическое сырьё для плитного и лесохимического производства. Менее трудоёмким является использование опилок, стружки и коры в качестве топлива и удобрений. Основные направления использования древесных отходов представлены в таблице 1.  

    Таблица 1 - Направления использования древесных  отходов

 В современной  деревообрабатывающей промышленности, как отечественной, так и зарубежной, накоплен большой опыт, разработаны  и реализованы многочисленные технологические  проекты по переработке различных  видов древесного сырья в основном по трем направлениям – в качестве строительных материалов, источника  для химических продуктов и топлива.

    Технологическая щепа является наиболее распространенным видом продукции, вырабатываемой из отходов на всех предприятиях, где  имеется деревообрабатывающее производство. Тем более что потребность  в ней в России и за рубежом  растет с каждым годом, особенно в  целлюлозно-бумажном и плитном производствах.

    Древесные отходы становятся основой для производства эффективных заменителей деловой  древесины, экономических материалов и изделий. Постоянно расширяется  ассортимент и объем производства строительных материалов из отходов.

    Кусковые  отходы от лесопиления и деревообработки, стружка, опилки, кора, а также некоторые  виды отходов лесохимической промышленности используют в промышленности строительных материалов для изготовления различных  конструкционно-теплоизоляционных, отделочных, строительных материалов, стандартного домостроения, дверей, окон и других потребностей. Большой интерес представляет разрабатываемая в последнее  время новая технология преобразования кусковых отходов лесопиления в  однородную древесноволокнистую фракцию, область дальнейшей переработки  которой практически не ограничена.

    Опилки, стружка, древесная пыль, кора пока не нашли еще столь широкого и  полного применения как кусковые отходы, хотя имеют перспективные  направления использования.

    Опилки  используются не более 30 % от общего объема. Большая часть вывозится на свалки, либо бесконтрольно сжигается. Проблема утилизации опилок в российском деревообрабатывающем производстве, как и всех древесных  отходов, находится на начальной  стадии решения из-за целого ряда причин, главными из которых являются: низкие инвестиционные возможности отечественных  предприятий, изношенное оборудование, устаревшие технологии.

    Одним из основных потребителей стружки и  опилок является плитное производство. Потребление 1 млн. м² плит, изготовленных из древесных отходов, сберегает 54 тыс. м³ деловых пиломатериалов. Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготовляют из древесины или древесных отходов с добавлением специальных составов. Древесностружечные плиты (ДСтП) производят из специальной стружки путем горячего прессования с добавлением связующих веществ. Развивается производство таких строительных материалов из измельченной древесины, как цементно-стружечные плиты, арболита, песчано-опилочного бетона, стеклодробленочного строительного материала, ксилолита и др.

    В гидролизном производстве основными  сырьевыми источниками в России являются опилки (38 - 40 %). Из 1 тонны опилок после химической переработки можно  получить 185 л этилового спирта, 44 кг кормовых белковых дрожжей , 5-6 кг фурфурола, 70 кг жидкой углекислоты и других ценных продуктов. При пиролизе (сухая перегонка древесных отходов при высокой температуре без доступа кислорода)  из одного кубометра березовых отходов можно получить 100 кг древесного угля, 20 л уксусной кислоты, 5-6 л метилового спирта и 10-15 кг смолы для выработки скипидара, канифоли и др. Одним из наиболее важных продуктов лесохимического производства является древесный уголь, который широко используется в различных отраслях современного народного хозяйства.

    Более половины древесных отходов, которые  находят применение в народном хозяйстве, используются в качестве топлива. Для  увеличения теплотворной способности  опилки и кора брикетируются. Процесс  брикетирования проходит без связующих  добавок холодным или горячим  способом. Масса 1 м³ хвойных сухих опилок 150-200 кг, а брикетов 800-1000 кг, калорийность сухих брикетов значительно выше калорийности сырых опилок и в процессе сжигания древесные брикеты дают 40 000 кал/кг. Размеры брикетов обычно не превышают  160´70´25-30 мм, плотность – 0,35 г/см³, что улучшает условия хранения и повышает транспортабельность. Отходы деревообработки после брикетирования лучше горят, а количество золы составляет менее 1 %. Получаемая при этом теплоэнергия в 2 раза дешевле.

    Наиболее  простой и дешевый способ утилизации древесных отходов – это использование  в сельском хозяйстве в качестве кормовых добавок и удобрений. Опилки без дополнительной обработки можно  применять в качестве кормовой добавки (до 25 % пищевого состава) для мясного  скота. Получение кормовой муки из коры обусловлено наличием в ней целого комплекса питательных веществ. Наиболее пригодной для этих целей считается осиновая кора, где содержание сырого жира достигает 7,3 %, протеина 2,8 %, сахара  2,2 %. Кормовую муку используют в качестве добавок при изготовлении комбикорма и кормосмесей.

    По  сравнению с опилками кора содержит больше минеральных веществ (3 -5,5 % от общей массы), нужных для развития культурных растений. Кроме того, кора имеет способность фильтровать  и адсорбировать вредные для  посадок компоненты, приносимые почвенной  водой. Хранение коры повышает содержание азота (за 5 лет – почти в 2 раза), понижается кислотность, притом, что  количество других полезных компонентов  не уменьшается. Кора, пролежавшая в  старых отвалах 30 - 40 лет, имеет еще  более высокий потенциал по содержанию органических веществ.

    Использовать  опилки и кору в качестве удобрений  можно после компостирования, при  этом в круговорот природы возвращается органика, повышается плодородие почв, улучшается их структура. Целью компостирования  древесных отходов является устранение недостатка азота и доведения  состава минеральных веществ  до оптимального уровня, соответствующего типам почв, на которых будут использоваться.

    Кормовые  компосты являются естественными, органическими  удобрениями, так как кора содержит много лигнина и имеет большой  гумусовый потенциал. Процесс компостирования  включает измельчение коры (размеры  частиц до 10 мм), добавление минеральных  веществ: на 1 т коры – 5 кг аммиачной  селитры, 10 кг фосфатной муки и 2 кг хлористого кальция, и вызревание в течение 1,5 - 4 месяцев. Такой компост разлагается  в почве медленно, в течение 5-7 лет, это свидетельствует о большом  экономическом эффекте. Однако измельчение  коры является дорогостоящей операцией: размол 1 т коры требует до 50 кВт/ч электроэнергии, кроме того, на отжим при мокрой окорке расходуется еще  20 кВт/ч. В связи с этим по сравнению с торфом себестоимость компостов из коры с минеральными добавками довольно значительна.

    В России комплексное использование  древесного сырья является генеральной  линией развития лесопромышленного  производства на перспективу до 2010 года, его темпы и пропорции  определены Прогнозом научно-технического развития и схемой развития лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности.

    Увеличение  использования вторичных древесных  ресурсов является важнейшим элементом  политики ресурсосбережения, способствующим комплексному использованию древесного сырья и, в конечном счете, сохраняющим  от вырубки значительные лесные массивы.  

ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА МАКУЛАТУРЫ

В соответствии с ГОСТ 10700-89 «Макулатура бумажная и картонная» все виды макулатуры в России подразделяются на 12 марок. При этом 7 марок включают отходы картонно-бумажной тары и упаковки.

Разделение  макулатуры на 12 марок преследовало цель ее более рационального использования. При обосновании состава марок  макулатуры учитывались вид продукции (бумага или картон), цвет (белый или  небелый), состав по волокну (целлюлоза, древесная масса), скорость роспуска в воде и др. факторы.

Каждый вид  бумаги или картона может содержать  в составе своей композиции следующие первичные материалы - целлюлозу, древесную массу, накопитель (чаще всего каолин) и клей.

При производстве бумаги и картона большое значение имеют как ограничение (степень  белизны) и прочностные свойства волокнистой массы, так и скорость ее обезвоживания при отливе бумаги и картона. Последний показатель характеризуется степенью помола массы, которая зависит от композиционного  состава картонно-бумажной продукции. Наибольшими прочностными свойствами обладает целлюлоза. Видов целлюлозы  достаточно много (хвойная, лиственная, беленая, небеленая и т.д.).

Таким образом, композиционный состав бумаги и картона  определяет направление их вторичного использования.

Далеко не каждая марка макулатуры может использоваться для выработки определенного  вида бумаги, картона или другой продукции.

Так, например, для выработки бугорчатых прокладок  для яиц крайне ограничено использование  книжно-журнальной макулатуры и в основном используется газетная макулатура.

За рубежом  количество марок макулатуры достигает  нескольких десятков.

Во всем мире признано, что наиболее эффективным  путем переработки картонно-бумажных отходов является их использование  в производстве тароупаковочных  видов бумаги и картона, санитарно-гигиенической  бумаги, в производстве мягких кровельных материалов (рубероид, пергамин), в производстве бугорчатых прокладок. Кроме того, макулатура используется в производстве волокнистых  плит и теплоизоляционных материалов.

В России макулатура используется в производстве около 70 видов бумаги и картона.

Основная часть  макулатуры (до 75%) используется для  производства туалетной бумаги и  картона (коробочного, тарного, гофрокартона). До 20% макулатуры используется в производстве кровельных материалов. На территории России имеются 27 предприятий использующих макулатуру для производства бумаги и картона и 14 предприятий используют макулатуру в производстве кровельных материалов.

Предприятия по производству картона и бумаги, а  также мягких кровельных материалов являются многотоннажными и все они используют мокрую технологию производства. Эти предприятия потребляют основную часть макулатуры (до 90%).

Макулатура  является заменителем таких видов  первичного сырья и полуфабрикатов как целлюлоза, древесная масса, бумажная масса.

Переработка макулатуры для использования в производстве бумаги и картона осуществляется по мокрой технологии и включает следующие  операции:

· роспуск макулатуры;

· очистку макулатурной массы от посторонних примесей;

· дороспуск макулатурной массы;

· тонкую очистку  макулатурной массы.

Роспуск макулатуры на волокна осуществляется в водной среде в гидроразбивателях при концентрации 4-6%. Под действием гидромеханических усилий происходит процесс измельчения макулатуры на кусочки и разделение на волокна. Гидроразбиватели оснащены ситом с отверстиями (10-12 мм). Готовая суспензия макулатурной массы проходит через отверстия сита и поступает на следующую операцию. В гидроразбивателях происходит и отделение грубых включений из макулатуры - тяжелые удаляются из специального грязесборника, а легкие - в виде текстиля, и полимерных пленок удаляются либо в виде жгута постоянно, либо периодически. Макулатурная масса после гидроразбивателя содержит как волокна, так и нераспустившиеся кусочки макулатуры.

Далее макулатурная масса очищается от тяжелых и  легких примесей. Очистка от тяжелых  примесей - песка, стекла, скрепок и  т.д. осуществляется в очистителях  макулатуры, представляющих из себя циклон. Тяжелые примеси осаждаются в  грязесборнике и периодически удаляются.

Легкие примеси  в виде полимерных пленок и кусочков макулатуры удаляются на вибросортировках с отверстием щелевого типа. Прошедшая сито макулатурная масса направляется на дальнейшую перегруппировку. Для снижения потерь макулатурной массы во всех типах очистительного оборудования, как правило, подается вода.

Очищенная макулатурная масса, содержащая как растительные волокна, так и пучки волокон и кусочки макулатуры проходит стадию дороспуска на специальном оборудовании - энтиштиперах различной конструкции типа конических или дисковых мельниц. Необходимым условием нормальной работы энтштиперов является тщательная предварительная очистка массы от тяжелых и легких примесей. Статор и ротор энтштинера оснащены специальной размалывающей гарнитурой, зазор между которыми составляет 0,5-2 мм. В результате турбулентных пульсации и трения массы внутри потока происходит разделение кусочков макулатуры и пучков волокон на отдельные волокна. Дороспуск макулатурной массы осуществляется на различного вида центробежных сортировках, сортировках давления с круглыми или щелевыми отверстиями.

Отличительными  особенностями конструкции центробежных сортировок является неподвижно расположенное  в корпусе цилиндрическое сито, внутри которого вращается лопастной ротор. Несортированная масса подается в центральную часть сортировки, где она подхватывается лопастями  ротора и отбрасывается на внутреннюю поверхность сита. Прошедшие через  сито волокна направляются на дальнейшую переработку. Неразволокненные пучки волокон и примеси продвигаются вперед и отводятся через потрубок для удаления отходов. Сортировки в зависимости от конструкции и назначения работают как при низкой (0,2 до 1,5%), так и при средней (до 2-3%) и высокой (4-5%) концентрации массы.

Для окончательной  очистки макулатурной массы как  от узелков и мелких точечных вкраплений широко применяются вихревые конические очистители, которые как правило, устанавливаются в три ступени. Оптимальная концентрация массы для эффективной очистки составляет 0,5%.

Одним из способов сортирования макулатурной массы с  целью ее более рационального  использования является фракционирование. Целью последнего является отделение  длинноволокнистой фракции макулатурной массы. Как правило длинноволокнистая фракция обогащена волокнами хвойной целлюлозы, имеющих большую длину, чем волокна древесной массы.

Многие виды картона и бумаги имеют сложный  состав, включающий битум, воск, парафин, клей и другие вещества. Указанные  вещества при переработке макулатуры загрязняют оборудование, забивают сетки  и сукна бумагоделательных и  картоноделательных машин, налипают на поверхность сушильных цилиндров и т.д. Такая макулатура подвергается термомеханической обработке, которая осуществляется после очистки макулатурной массы при концентрации 25-35%. Целью термомеханической обработки является диспергирование примесей до размеров, при которых их отрицательное действие на процесс дальнейшей переработки не сказывается. Существует два способа термомеханической обработки - холодный и горячий. При холодном способе диспергирование проводится при атмосферном давлении и температуре до 95^°С, а при горячем - при повышенном давлении до 0,3-0,5 МПа и температуре 130-150^°С.

В зависимости  от качества макулатуры и вида производимой картоно-бумажной продукции некоторые из указанных операций на практике могут быть исключены.

Мокрая технология переработки макулатуры характеризуется  высокой энергоемкостью производства и высоким удельным расходом воды (до нескольких десятков метров кубических на тонну продукции), а также большим  объемом сточных вод. Мощность указанных  предприятий составляет от нескольких десятков тысяч тонн до 200 тысяч тонн в год.

Существующие  в России мощности по многотоннажной переработке макулатуры пока не задействованы полностью. Основная их часть введена в эксплуатацию до 1990 года. В 1990 году предприятия России использовали 1.6 млн. т макулатуры в год, а в 2000 году объем использования макулатуры оценивается в 1 млн. т.

Следует отметить, что до 1990 года рост объемов использования  макулатуры шел, в основном, по пути замещения первичных волокнистых  материалов целлюлозы и, главным  образом, древесной массы. В результате сложилось положение, когда использование  макулатуры в композиции бумаги и  картона достигло своего предела. Учитывая, что одним из основных направлений  использования макулатуры (после  картона) до 1990 года являлось производство оберточной бумаги, а объемы ее производства сегодня незначительны, указанное  положение наступит в России в  ближайшие годы.

Дальнейший  рост потребления макулатуры возможен путем использования нового перспективного оборудования (сортирующие гидроразбавители; оборудование для дороспуска, сортировки и фракционирования макулатурной массы, термодисперсионные установки и др.); технологий обесцвечивавания и удаления типографской краски и других примесей из макулатуры; новых проклеивающих материалов; новых перспективных технологий получения бумаги и картона; новых видов бумаги и картона, а также пересмотр требований к некоторым широко используемым видам бумаги и картона с целью увеличения использования в их композиции доли макулатуры; наращивания объемов использования макулатуры в композиции писче-печатных видов бумаги, в первую очередь в композиции газетной бумаги.

Исходя из сложившегося положения сегодня многотоннажные производства потребляют полностью высококачественные картонно-бумажные отходы и значительную часть отходов среднего качества. В ближайшие годы следует ожидать дефицит сортированных видов макулатуры первых шести марок. Эти марки макулатуры будут иметь высокую коммерческую цену.

Практически во всех регионах России невостребованной остается низкосортная и смешанная  макулатура, которая может быть переработана на малотоннажных установках.

В числе малотоннажных  технологий, широко рекламируемых сегодня, следует отметить производство теплоизоляционного материала типа «Эковата»; бугорчатых прокладок и формованных изделий; волокнистых плит, туалетной бумаги, полимерно-бумажных плит, теплоизоляционных плит.

Технология  производства бугорчатых прокладок  на оборудовании ООО «Колеус» заключается  в следующем: макулатуру (газетную) вручную загружают в бак гидроразбивателя (емкостью до 1 м³) наполненного водой, где по действием гидромеханических усилий и воды происходит роспуск макулатуры на волокна. Концентрация бумажной массы составляет 1,2-1,5%. Готовую массу перекачивают в бак для хранения бумажной массы, на котором располагается формующее устройство, состоящее из двух вакуумных форм - неподвижной и подвижной, перемещающихся в вертикальном направлении. Последняя периодически погружается в бак с бумажной массой и под действием вакуума на ней происходит формование изделия. Затем подвижную форму извлекают из бака и отжимают воду, завершая процесс формования прокладки.

Отделение сырой  сформованной прокладки после размыкания формующего устройства отделяется от формы сжатием воздухом. Установка  оборудована вакуумным насосом  и ресивером. Вода от формования прокладки  собирается в ресивере и периодически насосом подается в гидроразбиватель. Для обеспечения установки сжатым воздухом предусмотрен компрессор. Сформованные сырые прокладки влажностью около 90% помещаются в сушильную камеру. Сушка может быть как газовая, так и электрическая.