Пути решения «мусорной» проблемы на планете

Москавский  Государственный Институт Стали  и Сплавов

(Технологический  Университет) 
 
 
 
 
 
 
 

Кафедра ВТПМиА. 
 
 

Реферат по курсу

 «Перспективные материалы». 

«Пути решения «мусорной» проблемы на планете». 
 
 
 
 
 
 

Руководитель: Левина В.В.

Студент: Васильева А.С.

Группа: ФХ-01-3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва

2004

ВВЕДЕНИЕ

  Рост  городов и увеличение городского населения, развитие промышленности и технический прогресс приводят к ухудшению экологических условий проживания людей, особенно в крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована и где на ограниченной территории сосредоточена значительная масса населения. В городах происходит наиболее интенсивное накопление твердых бытовых отходов (ТБО) и крупногабаритного мусора (КГМ), которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут серьезно загрязнять окружающую природную среду. Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные», свалки являются наиболее серьезным загрязнителем поверхностных и грунтовых вод. В результате миграции с территорий действующих и рекультивированных полигонов (свалок) химических веществ, содержащихся в фильтрате ТБО, в поверхностные и грунтовые воды происходит загрязнение почвы и водоисточников.

  Создание  нормальных условий жизни людей в городе — первоочередная задача коммунальных служб, занятых санитарной очисткой и уборкой городских территорий, утилизацией и обезвреживанием ТБО и КГМ.

  В настоящее время на территории Российской Федерации ежегодно образуется огромное количество отходов потребления, то есть остатков изделий и продуктов, утративших в процессе человеческой жизнедеятельности свои потребительские свойства. В среднем, ежегодное увеличение объемов только ТБО составляет 2%. По прогнозам специалистов, к 2005 г. накопление ТБО в России возрастет до 200 млн. куб. м. в год. Площадь, занятая полигонами и свалками, уже превышает 40 тыс. га и ежегодно увеличивается на 2,5—4%. Индустриальные методы переработки отходов в России слабо развиты. Объем перерабатываемых этими методами отходов не превышает 3—4% от количества образующихся отходов. Таким образом, проблема сбора, транспортировки и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) и крупногабаритного мусора (КГМ) приобретает одно из первостепенных значений в городском хозяйстве.

  Для охраны водных ресурсов, защиты окружающей природной среды, а также для решения проблем санитарной очистки городов и утилизации содержащихся в отходах ценных веществ и компонентов в мировой и отечественной практике ведется разработка и широкое внедрение различных технологий механизированного обезвреживания и переработки ТБО и КГМ. Ведутся разработки новых альтернативных методов обезвреживания и утилизации отходов.

  В мировой практике известно около 20 методов обезвреживания и утилизации отходов. Методы обезвреживания и переработки по конечной цели делятся на ликвидационные (решающие в основном санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решающие и задачи экономики — использование вторичных ресурсов); по технологическому принципу на биологические, термические, химические, механические, смешанные. Большинство этих методов не нашли сколько-нибудь значительного распространения в нашей стране в связи с их технологической сложностью и высокой себестоимостью переработки отходов.

  При проведении анализа экологической и экономической эффективности различных методов и технологий утилизации и обезвреживания ТБО и КГМ обычно рассматривают основные, реализуемые в России технологии:

• захоронение на полигоне;
• сжигание;
• компостирование;
• прессование с последующим захоронением;
• сепарация.

  Из  существующих различных методов  обезвреживания ТБО и КГМ основное распространение в нашей стране получил метод захоронения отходов в грунте (на организованных и неорганизованных полигонах — свалках). Полигон — наиболее простой и дешевый метод — устраивают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки. Там, где это невозможно, приходится устраивать специальное водонепроницаемое основание, что приводит к существенным дополнительным затратам, но кардинально не решает проблему. Площадь земельного участка выбирается с условием его эксплуатации в среднем 15...20 лет. Находить площади в 40...200 га вблизи городов, особенно крупных мегаполисов, становится все труднее. С экологической точки зрения следует отметить, что захоронение на полигоне приводит к образованию пыли и распространению неприятных запахов. Полигон наряду с фильтратом, загрязняющим водоисточники, выбрасывает в атмосферу метан и другие токсичные газы, что не только загрязняет воздух вблизи полигона, но, по последним исследованиям, и отрицательно влияет на озоновый слой земли. Также при захоронении на полигоне теряются все ценные утильные вещества и компоненты.

  Мусоросжигательные  заводы получили значительное распространение в странах с высокой плотностью населения и большим дефицитом свободных площадей (Германия, Япония, Швейцария, Бельгия и др.). Один из недостатков мусоросжигательных заводов — трудность очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей, особенно от диоксинов. Кроме того, эти заводы (как отечественные разработки, так и импортные образцы) значительно превосходят любые иные мусороперерабатывающие предприятия по капитальным и эксплуатационным затратам (стоимость утилизации составляет не менее 220—240 руб./т). Увеличение содержания в отходах полимерных материалов приводит к увеличению концентрации вредных выбросов в выходящих газах. Сложной задачей при эксплуатации таких заводов является, наряду с очисткой отходящих газов, утилизация или захоронение остающихся после сжигания (до 30% от сухой массы отходов) токсичной золы и шлака. Практически все действующие в странах СНГ мусоросжигательные заводы оснащены импортным оборудованием, что отрицательно сказывается на их первоначальной стоимости и, как следствие, учитывая экономическую ситуацию в России, их приобретение (даже на условиях лизинга) крайне проблематично и обременительно для бюджета российских городов. Экологический и экономический эффекты от их работы не оправдывают эксплуатационные затраты, что подтверждается специалистами ЖКХ и экологических служб г. Санкт-Петербурга (материалы Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация обращения отходов. Формирование инфраструктуры рынка вторичных ресурсов», г. Ярославль, 17—18 февраля 1998 г.).

  В некоторых европейских странах (Франция, Италия и др.) эксплуатируются заводы, работающие по технологии аэробного биотермического компостирования. По этой технологии ТБО вступают в естественный круговорот веществ в природе, обезвреживаются и превращаются в компост. Данные предприятия отличаются весьма сложным технологическим циклом, также требуют значительных капитальных затрат и не снимают основных проблем по санитарной очистке городов.

  Существует  оборудование, принцип действия которого основан на прессовании ТБО и КГМ с его последующим захоронением. Экономическая эффективность их работы невысока из-за отсутствия в составе оборудования механизированного сортировочного узла.

  Кроме того, при выборе метода и технологии обезвреживания ТБО и КГМ следует учитывать экономические, экологические, организационно-правовые и социальные факторы, влияющие на существующую систему санитарной очистки городов Российской Федерации, а также и иные местные условия и особенности. Общая экономическая ситуация на территории РФ привела к недостаточному финансированию данной отрасли, несовершенству системы тарифо-образования, отсутствию возможности для коренного изменения ситуации в целом и, тем более, для закупки, установки и эксплуатации дорогостоящего импортного и отечественного оборудования. В свою очередь, наиболее рациональным выходом из сложившейся экологической ситуации является уменьшение доли полигонов для захоронения ТБО и КГМ в общей массе методов по обезвреживанию отходов потребления. К социальным факторам, отрицательно влияющим на состояние существующей системы санитарной очистки, можно отнести низкую экологическую культуру населения, что не позволяет в настоящее время эффективно внедрить систему селективного сбора ТБО, т. е. систему сбора отходов потребления непосредственно в местах их образования: вблизи жилых зданий, учреждений и предприятий общественного назначения (общественного питания, учебных, зрелищных, гостиниц, детских садов, рынков и др.).

  В настоящее время прослеживается устойчивая тенденция сокращения бюджетной дотации при, как правило, отсутствии 100% оплаты жителями городов работ по сбору, транспортировке и захоронению (обезвреживанию) отходов потребления, что приводит к увеличению дебиторской задолженности у подрядных организаций. Хронический дефицит средств является причиной неудовлетворительного состояния  парка мусоровозов и контейнеров,  а также различных нарушений технологий при захоронении отходов. Отсутствие налаженной системы оперативного контроля за вывозом ТБО и КГМ, децентрализация управления и финансирования приводит к увеличению стоимости услуг. Отсутствие раздельного финансирования (реструктуризации тарифа) на сбор, транспортировку и захоронение (обезвреживание) ТБО и КГМ позволяет как заказчикам, так и подрядчикам отвлекать средства на другие виды деятельности, что приводит к несвоевременности оплаты работ, возникновению кредиторской задолженности.

  Все вышеизложенное ограничивает возможность  формирования бездефицитного бюджета на санитарной очистке и обеспечить эффективное удаление отходов потребления и уборку города. Таким образом, для совершенствования систем управления санитарной очистки городов Российской Федерации, проведения контроля за деятельностью организаций, занятых сбором, транспортировкой и обезвреживанием отходов потребления, осуществления единой экономической политики, а также для качественного изменения ситуации необходимо не только выбрать экономически и экологически оправданные, адаптированные к российским условиям методы и технологии обезвреживания ТБО и КГМ, но и изменить существующую систему управления отходами, введя функции единого по городу генподрядчика на сбор, транспортировку, переработку и захоронение отходов. Необходимо введение централизованной системы управления отходами, что подтверждается опытом городов различных стран мира.

    Наиболее  ярко выражены указанные проблемы в  средних областных городах Российской Федерации. Их квалифицированное решение в настоящее время немыслимо без систематизации и анализа накопленного в нашей стране и за рубежом опыта (как положительного, так и отрицательного).

    Во  всем мире проблема управления твердыми бытовыми отходами (ТБО) является одной из приоритетнейших, занимая в системе городского хозяйства второе место по затратам и инвестициям после сектора водоснабжения и канализации. 

Глава 1. ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ  ОТХОДЫ  

  К ТБО (в западных странах обычно используется термин «муниципальные» или «бытовые» отходы) относятся отходы, образующиеся в жилом секторе, в предприятиях торговли, административных зданиях, учреждениях, конторах, дошкольных и учебных заведениях, культурно-спортивных учреждениях, железнодорожных и автовокзалах, аэропортах, речных портах. Кроме того, к муниципальным отходам относятся крупногабаритные отходы, дорожный и дворовый мусор.

  При рассмотрении всего комплекса проблем, связанных со сбором, транспортом, обезвреживанием и утилизацией твердых бытовых отходов (ТБО), в первую очередь ставится вопрос о составе и свойствах этого материала. Если для решения вопроса сбора и транспорта 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 ТБО, в том числе теплотехнических

  Состав  и объем бытовых отходов чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России — это так называемые органические, в т. ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7—9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д.

  Твердые бытовые отходы отличаются стабильно  высоким содержанием органического вещества (до 78% сухого вещества) с незначительными сезонными колебаниями. ТБО имеют низкую теплотворность. Удельная теплота сгорания их составляет 1480 ккал/кг.

  ТБО по морфологическому признаку подразделяются на компоненты: бумагу, картон; пищевые отходы; дерево; металл (черный и цветной); текстиль; кости; стекло; кожу, резину; камни; полимерные материалы;  прочие (неклассифицируемые фракции); а также отсев менее 15 мм.

  По  единой  методике,  принятой  Европейскими  странами,  при необходимости добавляется компонент «садовые отходы».

  Существенно влияет на состав ТБО организация сбора в городе утильной бумаги, пищевых отходов, стеклотары. Опыт показывает, что с течением времени состав ТБО 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.

  Значительно выросло содержание в ТБО цветных  металлов за счет появления алюминиевых банок из-под пива и воды. После 1992 года резко возросло содержание пластмассовых упаковочных материалов, в том числе 1,5—2-литровых лавсановых бутылок из-под воды. При этом общее соотношение содержания легкоразлагаемой органики (пищевых отходов) к общей массе ТБО практически не изменилось. 
 
 
 

Глава 2.  СБОР ОТХОДОВ

2.1. ОРГАНИЗАЦИЯ  СБОРА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

   В 1884 г. префект Пубель предложил на улицах Парижа расставлять урны для мусора. С тех пор французы именем человека, мечтавшего о чистоте улиц и площадей родного города, называют мусорную корзину. В индустриально развитых странах в последние десятилетия усиливается стремление выпускать недолговечные предметы, все больше изготавливать вещей разового пользования. Пеленки, пакеты, банки, бутылки и даже тарелки разового пользования из бумаги, дешевые недолговечные рубашки, платья, вышедшие из моды, быстро наполняют мусорные корзины. Вес такого «добра», ежегодно выбрасываемого, например, во Франции, в 600 раз превышает вес Эйфелевой башни. Оказывается, каждый француз ежедневно оставляет в «пубеле» около килограмма мусора.

  Сбор  ТБО в городах с разнотипной  застройкой и соответствующим имущественным расслоением населения требует дифференцированного подхода к организации сбора ТБО. Если в одних районах города уже можно ставить контейнеры для раздельного сбора отходов, то в других еще требуется сохранить обычные металлические контейнеры, а в третьих, в малоэтажной застройке, пакеты с отходами должны быть выставлены у ворот, а затем собраны специальной машиной. При наличии огородов было бы полезно часть органических отходов компостировать, а вывозить лишь то, что требует другой переработки.

  Сбор  и удаление бытовых отходов в  городах и населенных пунктах  осуществляются спецавтохозяйствами в сроки, предусмотренные санитарными правилами.

  Отходы, образующиеся при строительстве, ремонте, реконструкции жилых и общественных зданий, объектов культурно-бытового назначения, а также административно-бытовых помещений промп-редприятий, вывозят транспортом строительных организаций на специально выделенные участки. Неутилизируемые отходы промышленных предприятий вывозят транспортом этих предприятий на специальные сооружения или полигоны для их обезвреживания и захоронения.

Система сбора и удаления бытовых отходов  включает в себя:

• подготовку отходов к погрузке в собирающий мусоровозный 
  транспорт;
• организацию временного хранения отходов в домовладениях;
• сбор и вывоз бытовых отходов с территорий домовладений и 
  организаций;
• обезвреживание и утилизацию бытовых отходов.

  Периодичность удаления бытовых отходов выбирается с учетом сезонов года, климатической зоны, эпидемиологической обстановки, согласовывается с местными учреждениями санитарно-эпидемиологического надзора и утверждается решением местных административных органов.

  Альтернатива свалкам и мусоросжигательным заводам заключается в постепенном создании системы первичной сортировки мусора, начиная со сбора особоопасных компонентов (ртутных ламп, батареек) и кончая отказом от экспуатации мусоропроводов-главного источника не сортированного мусора.

        Предварительная  сортировка мусора позволяет безболезненно  переработать его в городе, сохранить  ценное сырье. 

2.2. СБОР  КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТХОДОВ

  К крупногабаритным относятся отходы, по габаритам не помещающиеся в стандартные контейнеры вместимостью 0,75 м³. На примере г. Москвы установлено, что в среднем за год на одного человека накапливается около 40 кг крупногабаритных отходов плотностью 210 кг/м³. Примерно 25% от этого количества составляют обычные ТБО, имеющие линейные размеры до 250 мм и по какой-либо причине попавшие в бункер для крупногабаритных отходов.

  Анализ  состава крупногабаритных отходов  показывает, что более половины по массе составляют предметы из дерева, а до 80% — легкосгораемые компоненты. Сбор крупногабаритных отходов производится в бункеры-накопители вместимостью до 12 м³, которые устанавливают на специальной площадке, расположенной на территории домовладения.

  Площадка  должна иметь твердое покрытие и  находиться в непосредственной близости от проезжей части дороги. Ее располагают на расстоянии не менее 20 м от жилых домов и не далее 300 м от входных дверей обслуживаемых зданий. Вокруг площадки устраивают зеленые насаждения. Размер площадки выбирают с учетом габаритов бункера-накопителя и условий подъезда автомобиля при его замене. Подъезд к площадке и сама площадка должны быть освещены.

  Вывоз крупногабаритных отходов производится по графику.

  Сжигать крупногабаритные отходы на территории домовладений запрещается.

  Число бункеров-накопителей, обслуживающих  район, определяют с учетом норм накопления, плотности крупногабаритных отходов, объема бункера и периодичности вывоза.

  Ориентировочный состав крупногабаритных отходов:

• обрезки деревьев, доски, ящики, фанера
• упаковочные материалы
• детские ванночки, газы, линолеум, пленка
• унитазы, листовое стекло
• холодильники, газовые плиты, стиральные машины, велосипеды, баки, стальные мойки, радиаторы отопления, детали легковых машин, детские коляски
• чемоданы, диваны, кресла, стулья, телевизоры, радиоприемники

 
2.3. СБОР ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ

  Пищевые отходы являются ценным сырьем для  животноводства. В них содержатся крахмал, каротин, белки, углеводы, витамины и другие ценные компоненты. Средняя  норма сбора пищевых отходов  у населения составляет 30 кг/чел, в год. Состав и накопление пищевых отходов изменяются по сезонам года.

Ориентировочный состав пищевых отходов,   %

Картофель и его очистки 38—50

Другие  овощи 9—15

Фрукты 18—24 
Мясо,  колбасы 3—5

Мясные  кости 3—4

Рыба,  рыбные кости 2—3

Хлеб  и хлебопродукты 2

Молочные  продукты 0,5

Яичная  скорлупа 0,5

Прочие (не пищевые) отходы, упаковка 5—15

  Как следует из приведенных данных, пищевые  отходы вместе с кормовой частью содержат до 15% балластных примесей (полимерные упаковки, стекло, резину, металлы, бумагу разных сортов и др.). Упаковочные материалы, и в первую очередь полиэтилен, картон, бумага, ухудшают работу технологического оборудования предприятий по приготовлению кормов, снижают качество кормов, ухудшают их товарный вид.

  Пищевые отходы, образующиеся на предприятиях общественного питания, пищевой промышленности, овощных хранилищах, не содержат, как правило, балластных примесей в отличие от пищевых отходов, собираемых у населения. Отходы, образующиеся на предприятиях рыбной, мясомолочной, хлебопекарной промышленности и содержащие сыворотку, мучной смет, солодовую дробину и ростки, пивные дрожжи и др., используют как добавки к приготовляемым кормам.

 
2.5.    БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОТХОДЫ

Источниками биологических отходов являются:

• Предприятия по переработке пищевых продуктов — 30 000 т/год.
• Сельскохозяйственные предприятия — 15 000 т/год.
• Ветеринарные лечебно-профилактические учреждения — 6000 т/год.
• Таможенные терминалы — 15 000 т/год.
• Продовольственные базы,  хранилища,  склады,  холодильники и  т.  п.— 6000 т/год.
• Торговые  предприятия,  включая  рынки —15000 т/год.
• Цирки,  зоопарки  и  т.  п.— 100 т/год.
• Медицинские и фармацевтические учреждения — 1500 т/год.

   Обезвреживание  и переработка такого типа отходов  производится на единственном в Московском регионе специализированном ветеринарно-санитарном заводе «Эколог» ГП «Экотехпром» (г. Москва, ВАО, промзона «Руднево»). Этот завод действует с 1960 г.

   Из 4000 тонн биологически благополучных  ветеринарных отходов завод «Эколог» ежегодно вырабатывает 750—800 тонн мясокостной  муки, являющейся кормовой добавкой для животноводства.

   Основное  оборудование завода до реконструкции  состояло из четырех горизонтально-вакуумных котлов периодического действия с производительностью 400 кг в час каждый и трупосжигательной печи с производительностью 600 кг в час. В 1992 году эта печь пришла в аварийное состояние и впоследствии была демонтирована. Остальное технологическое оборудование завода в настоящее время имеет износ более 80%.

   В настоящее время в соответствии с постановлением Правительства Москвы осуществляется поэтапная реконструкция этого завода:

   *строительство установки по сжиганию опасных биологических отходов производительностью 1,5—3,0 тыс. тонн в год (500 кг/ч);

   * сооружение установки по переработке благополучных биологических отходов на линии вакуумной стерилизации производительностью 9 тыс. тонн в год;

   * сооружение установки по переработке медицинских отходов производительностью 10 тыс. тонн в год;

   * реконструкция существующего производства переработки благополучных отходов с внедрением производства гидролизата с производительностью 4,5 тыс. тонн в год.

   По  окончании реконструкции ВСЗ  «Эколог» линия по переработке благополучных  биологических отходов с производительностью 9 тыс. тонн в год позволит ежегодно производить 5,3 тыс. тонн мясокостной муки и 1,2 тыс; тонн технического жира.

   Благодаря высоким температурам в печи этот процесс переработки медицинских отходов является экологически чистым, а гранулированный шлак безопасен и может быть использован для строительных целей. Для нейтрализации запахов, возникающих при переработке биологических отходов, на заводе будет внедрена, так называемая, «биологическая грядка» — биологический фильтр, работающий на принципе микробиологического разложения. 

   2.6.СТРОИТЕЛЬНЫЕ  ОТХОДЫ.

         При сносе панельных  домов, при производсве сторительно моднтажных работ образовываются значительное количесво сторительных отходов, большая часть которых вывозится на полигоны и свалки.  В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь может снизить затраты на новое сторительство объектов в городе и одновременно снизить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.

         В настоящее время только в Москве ежегодоно образуется 1500 тысяч тон строительных отходов. Из них только 70-80 тысяч тон перерабатывается в щебень.

         Переработка строительных отходов осущесвляется в основном на доробильно сортировочных установках. Дробилные установки перерабатываеют:

• железобетон;
• асфвальт;
• естественных горные породы;
• шлак горно-металлургического производства;
• уголь;
• крупногабаритный мусор.

   На  основе произведенного щебня изготавливаются:

• Бетонные смеси;
• Блоки стен подвалов, камней, бетонных стеновых и других бетонных изделий;
• В дорожно строительсве, в качестве усторойсва оснований дорожных покрытий, подстилающих слоев тротуаров.

2.7. РАЗДЕЛЬНЫЙ СБОР ОТХОДОВ

  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.