Введение (стр. 1 )

Введение

В настоящее время ситуация с твёрдыми бытовыми отходами (ТБО) отражает одну из сторон экологического кризиса. Использование отходов производства и потребления в нашей стране составляет порядка 10%. [1,2] Большая часть отходов чаще всего размещается на поверхности литосферы, при этом изымаются значительные земельные площади. Открытые свалки загрязняют биосферу, зачастую служат причиной пожаров, являются источником различных заболеваний и представляют реальную угрозу здоровью населения.

ТБО представляют собой крайне нестабильную неконтролируемую смесь бумаги, пластмассы, резины, стекла и другого. Предварительная сортировка ТБО городским населением и коммунальными службами в России практически не проводится. Механическая сортировка ТБО технически сложна и пока не находит широкого применения. Прямая переработка или сжигание огромных количеств отходов технически весьма проблематична, экологически опасна и экономически неэффективна. Поэтому необходимо неотложное решение проблемы ТБО при обеспечении наиболее экономически и экологически эффективного их использования и переработки с получением полезной продукции.

Весьма актуальна проблема размещения ТБО для исследуемой территории, т. е. Губкинского городского округа, т. к. он расположен в Центрально-Чернозёмной зоне, имеющей плодородные земли. К тому же существующий полигон для складирования и захоронения отходов имеет незначительную остаточную ёмкость.

Вывоз твердых бытовых отходов в г. Губкине производится на полигон ТБО площадью 22,03 га, захоронение отходов осуществляется с соблюдением технологии послойного перекрытия грунтом и рекультивацией отработанных карт. Вывоз ТБО производится в основном специализированным мусоровозным автотранспортом (90%) и самосвальными транспортными средствами (10%) с применением укрывающих пологов, исключающих потери ТБО при их транспортировке

Как показали исследования, при годовой проектной ёмкости полигона 100 тыс. м3 за последние годы объём отходов, поступающих на полигон, превышает проектные нормативы в 2,5 - 3 раза. Большая часть, порядка 65%, отходов поступает от населения. Размещение отходов осуществляется по принципу санитарной свалки. Основными видами работ на полигоне являются приём, складирование, захоронение и изоляция ТБО грунтом, переработка, сортировка и вторичное использование отходов отсутствуют. Проанализировать поступление загрязняющих веществ в грунтовые воды не представляется возможным из-за отсутствия на полигоне специальных скважин.

В 2007 года Администрация Губкинского городского округа признала предприятие группы компаний "Эко-Система" победителем в открытом конкурсе на право инвестирования в строительство объектов: современного полигона по размещению твердых бытовых и промышленных отходов и мусороперерабатывающего комплекса по переработке бытовых и промышленных отходов. В настоящее время в соответствии со стратегическим планом социально-экономического развития Губкинского городского округа до 2025 года осуществляется программа строительства этих объектов [3]. Сбор информации о планируемом заводе по переработке бытовых и промышленных отходов оказался затруднительным, возможно по конкурентным и коммерческим причинам.

В настоящей работе в качестве альтернативы и конкуренции предлагается проект, позволяющий решить проблему уничтожения коммунальных и промышленных отходов, используя экологически безопасную технологию, с получением на выходе энергии и полезных продуктов, пригодных для дальнейшего использования в хозяйстве

Проект предлагает высокоэффективный и экологически безопасный способ переработки (уничтожения) органических веществ путем низкотемпературного

(t 600-700°C) мгновенного пиролиза. Проект высокорентабелен и является эффективным с точки зрения своевременного возврата инвестиций. Настоящий проект разработан с целью внедрения в производство комплекса по переработке твердых бытовых отходов для получения энергии и использования продуктов переработки ТБО.

1. Анализ существующих методов переработки ТБО

Существует два основных метода переработки ТБО: механико-биологический и термический.

К механико-биологическим методам относятся: компостирование отходов после предварительной сортировки: механизированная сортировка, сушка и уплотнение отходов для экологически безопасного их захоронения на специальных полигонах; сортировка отходов, производимая в основном населением, и распределение их (стекла, металла, полимеров, бумаги) по предприятиям переработки вторичных материалов.

Термические методы включают:

- сжигание отходов, преимущественно их бумажно-полимерных компонентов, которое производится в установках с колосниковыми решётками или в топках с кипящим слоем;

- пиролиз, представляющий высокотемпературное разложение отходов (выше 600 градусов) без доступа кислорода во вращающихся трубчатых печах с получением полукокса и горючего газа;

- газификацию отходов, позволяющую преобразовывать их органическую часть в синтез-газ, который применяют для химического синтеза;

- комбинированные термические методы, сочетающие полукоксование с последующим сжиганием.

Анализ этих технологий не даёт уверенности в том, что они могут быть эффективно реализованы в ближайшие годы в сложившихся в России условиях по многим причинам, среди которых можно выделить следующие:

- относительно малая производительность таких отходоперерабатывающих предприятий, несопоставимая с нарастающим объёмом твёрдых углеродистых промышленно-бытовых отходов и тем более с уже накопленными их залежами;

- необходимость огромных материальных и финансовых ресурсов на сооружение десятков таких предприятий, обеспечивающих необходимые масштабы переработки;

- отсутствие подготовленных кадров для освоения и эксплуатации предприятий с новыми для России технологиями;

- высокая стоимость и сложность систем очистки дымовых газов с учётом высоких современных требований техногенной безопасности;

- проблематичность получения экономической прибыли из-за высокой стоимости переработки.

Принципиальный вывод в результате такого анализа заключается в том, что проверенные и эффективные на Западе технологии мусоропереработки и мусоросжигания не могут в наших условиях быстро и эффективно разрешить столь масштабную и запущенную проблему. Следует искать альтернативные и максимально эффективные возможности переработки отходов, которые наилучшим образом будут учитывать сложившуюся в России ситуацию.

Наиболее распространенные и общепринятые способы обращения с ТБО – термическое уничтожение (сжигание) и захоронение на специальных полигонах. Также, в мировой практике применяются биотехнологии для переработки ТБО в компост (получение удобрений). Эти же технологии позволяют преобразовывать ТБО в так называемый биогаз. Эффективный рециклинг ТБО – их сортировка для отделения полезных фракций с последующей переработкой.

Как показывают исследования Академии коммунального хозяйства и зарубежный опыт, около 55% твердых бытовых отходов и более 70% коммерческих отходов может быть вовлечено в оборот в виде вторичного сырья [3].

Мировая практика использования различных видов утилизации ТБО приведена в таблице 1.

Таблица 1

Методы утилизации ТБО в различных странах, %

Метод утилизации	США	Велико брита ния	Фран ция	Герм ания	Авс трия	Ита лия	Рос сия	Япо ния	Юж. Корея
Сжигание	17	7	37	21	73	13	6	59	18
Захоронение на свалках	81	92	53	73	19	84	94	38	79
Компостирование	1	10	6		7	3	-	1	2
Прочие	2	-	-	-	1	-	-	2	1

Таблица 1 наглядно иллюстрирует, что сжигание, как метод утилизации ТБО, широко используется только в некоторых европейских странах и в Япония. Основным способом по-прежнему остается захоронение отходов на полигонах.

Сжигание позволяет уменьшить объем отходов в 10 раз и более, а также использовать тепло от сжигания для получения энергии. При этом снижается заражение отходами воды и почвы, однако в воздух, несмотря на многоступенчатые фильтры очистки, все-таки попадают загрязнители.

Использование классических технологий предполагает образование большого объема золошлаковых отходов (до 27%), которые подлежат захоронению на полигонах как опасные отходы, при этом происходит загрязнение атмосферы.

2. Отличия технологии термоудара от традиционных методов

В предлагаемой нами технологии термоудара (высокоскоростного низкотемпературного пиролиза), разработанной «Энергия» экологические проблемы полностью решены. В переработку различных отходов заложены принципиально новые технологические принципы.

В предлагаемой технологии процесс переработки ТБО происходит по модульной схеме, где предварительно отсортированный и измельченный материал подвергается сначала сушке (без потери влаги, которая собирается, очищается и используется в работе завода), а затем окислению или пиролизации с получением полезных продуктов - высококалорийного пиролизного газа и ценного углеподобного остатка – сырья для производства удобрений и для использования в строительной индустрии. Благодаря окислению и камере медной катализации газоочистки все вредные вещества выделяются в твердый остаток, их выброс (включая выброс диоксинов) практически равен нулю.

2.1 Первичная сортировка полезного вторсырья

Производство по переработке ТБО по существу начинается с организации системы сбора и доставки отходов. Правильно организованная сортировка ТБО обеспечивает значительное уменьшение количества образующихся отходов и снижение негативного влияния ТБО на окружающую среду и позволяет извлечь полезные компоненты. Таблицы 2 и 3 иллюстрирую состав отходов каждого из секторов: жилого и коммерческого.

Таблица 2

Состав отходов жилого сектора

Компоненты	Общее	Содержание, %
Фракции, мм
+200	-200+80	-80
Бумага, картон и т. п.	22,0	6,6	11,4	4,0
Пищевые и растительные отходы	35,0	0,0	9,2	25,8
Черные металлы	4,0	1,3	2,5	0,2
Цветные металлы (алюминий)	0,7	0,0	0,7	0,0
Текстиль	5,5	3,3	2,0	0,2
Стекло	7,0	0,0	6,8	0,2
Пластмасса (высокой плотности)	2,0	0,15	1,6	0,25
Полимерная пленка	4,0	1,45	2,5	0,05
Кожа, резина	1,5	0,05	1,45	0,0
Дерево	1,5	1,3	0,2	0,0
Камни, керамика	1,5	0,75	0,55	0,2
Кости	1,0	0,0	0,3	0,7
Прочее (включая отсев –15 мм)	14,3	1,0	5,0	8,3
ИТОГО:	100,0	15,9	44,2	39,9

Примечание: 1. Стекло в составе исходных ТБО на 97% представлено целыми бутылками (все в классе –200+80 мм) 2. Черный металл на 50% представлен консервными банками (белая жесть); почти все банки находятся в классе –200+80 мм.

Таблица 3

Ориентировочный состав коммерческих отходов

Номенклатура	Содержание (в %)
Пищевые отходы	4.5
Текстиль	2,2
Дерево	1,7
Макулатура	58
Пластмасса	4,6
Резина	1,7
Стекло	7
Черные металлы	0,7
Цветные металлы	19

Модернизация санитарной очистки города на стадии сбора и транспортировки ТБО связано с организацией несмешивающихся потоков муниципальных отходов в жилом и нежилом секторе города с целью вовлечения отходов нежилого сектора в масштабную, технологически безопасную сортировку для получения ценных продуктов. Эффективность сепарации, характеризуемой извлечением на сортировочной установке ценных компонентов и себестоимостью получаемой продукции, существенно зависит от качества вовлекаемого в сортировку сырья.