Магистерская диссертация «Географическое обоснование размещения полигонов твердых бытовых отходов на территории Республики Башкортостан» (стр. 4 )

Аналогично функционирует большинство свалок в США. По сути, это реактор, в котором протекают физические, химические и биологические процессы стабилизации отходов и получается рассол и газ. По законам США для открытия новых свалок необходимо произвести: 1) уплотнение грунта; 2) сборку систем для сбора продуктов выщелачивания;  3) систему наклонных трубопроводов для предупреждения загрязнения грунтовых вод; 4) ежедневное покрытие из пленки массы отходов; 5) контроль и мониторинг состояния свалки; 6) специальное образование персонала.

В большинстве развитых стран наиболее традиционный способ складирования отходов уже не является самым безопасным и низкозатратным. Побочным продуктом разложения органической массы отходов является метан, обусловливая взрывоопасность свалки. Поэтому свалки обязательно оборудуются системой горизонтальных дрен, что обеспечивает ликвидацию, как минимум 35% газа, который идет либо на энергоустановки, либо сжигается в факелах (например, во Франции). Помимо этого свалки занимают огромные площади, как правило, в пределах крупных городских агломераций, загрязняют воды и почвенный покров.

Главную проблему представляет собой несанкционированное, стихийное складирование ТБО без учета требований и приемов экологической биотехнологии вызывает выделение вредных химических (сероводород, индол, скатол и т. п.) и биохимических компонентов. Особенно все эти несанкционированные свалки ТБО, содержащие пищевые отходы опасны в жаркое сухое время года при температуре выше 250С, когда очень усиливается развитие всех видов микро - и макрофлоры, микро - и макрофауны и естественно идет интенсивно ферментация всех пищевых отходов и отходов природных полимерных материалов. При такой температуре создаются условия для интенсивного развития и распространения опаснейших инфекционных заболеваний холеры и чумы. Поэтому все более важной и актуальной задачей для большинства городов становится создание сбалансированной и максимально экологически обоснованной системы утилизации ТБО. [20].

При размещении полигонов твердых бытовых отходов необходимо руководствоваться несколькими критериями, которые представлены на Схемах 1 и 2.

Схемы 1 и 2 из [42].

В индустриально развитых странах ТБО складируют на специально подготовленных полигонах, где дно выстилается изолирующим материалом, а сами отходы, возвышающиеся после заполнения свалки на 30 – 50 м, накрываются изолирующим материалом. Получается своего рода саркофаг, в котором ТБО могут разлагаться в течение столетий. Современная система защитных сооружений должна включать защиту как водной так и газовой среды. С этой целью необходимы постоянный мониторинг ТБО, сбор и утилизация или обезвреживание свалочного газа, очистка выходящего фильтрата от загрязнений, установка верхнего противофильтрационного экрана на участках, где захоронение прекращено. В данном случае свалка выступает как биореактор, создаваемый с помощью рециркуляции фильтрата. (см. Схему 3).[52].

Схема 3. Полигон ТБО как биореактор

В нашем исследовании мы рассматриваем проблему складирования ТБО более подробно  на примере Республики Башкортостан, которую мы выбрали в качестве модельной территории.

1.2.2. Сжигание мусора можно назвать наиболее грязным и экологически опасным методом переработки отходов. Технологии термической обработки мусора можно разделить на следующие типы (по ):

- слоевое или камерное сжигание исходных – неподготовленных отходов;

- слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных фракций и имеющих относительно стабильный фракционный состав;

- пиролиз отходов, прошедших, предварительную подготовку или без нее.

Прямое сжигание – достаточно распространенный и эффективный способ сокращения объемов ТБО в крупных городах. Для повышения его экологичности и безопасности необходимо соблюдение ряда условий: температура сжигания в среднем должна составлять 10000 С (от 500-600 до 14000 С), продолжительность в среднем 1-2 с (от 0,5 до 3 с) и создание турбулентных воздушных потоков. В зависимости от состава и способа сжигания на 1 тонну мусора приходится 300-500 кг несгоревших отходов, из которых 85-90% составляют шлаки, 8-10% пыли и гипса, как побочного продукта при очистке дымовых газов.

Основным отходом мусоросжигания являются шлаки, составляющие 10% объема и 30% веса ТБО. Шлаки сжигания ТБО представляют собой гетерогенный материал сложного состава, обладающий интересными физико-химическими свойствами, в частности абсорбционной и теплотворной способностью. Шлаки сравнительно безвредны и содержат преимущественно стекло и керамику, а также 23-25% влаги, которая снижается до 10-15% при кратковременном складировании. После очистки от метана шлаки требуют дальнейшей утилизации.

Вторым по объемам отходом МСЗ является зола. При сжигании 1 т городского мусора в среднем образуется около 25-34 кг летучей золы. Около 95-99% этой золы улавливается в электрофильтрах и вывозится на свалки. Остальная часть золы выбрасывается в атмосферу вместе с газовыми компонентами – водяными парами, NOx, СО2 и летучими органическими соединениями. С золой и дымовыми газами в атмосферу попадают наиболее опасные отходы мусоросжигания – диоксины и фураны. Диоксины могут быть обнаружены в пробах летучей золы, колосниковых газов, дымовых газов, воздуха вокруг МСЗ, в крови людей из состава производственного персонала. Зола, зараженная диоксинами, свозится на свалки. При выщелачивании, с осадками попадает в грунтовые воды. В районах захоронения золы, содержащей диоксины, они обнаруживаются в молоке у коров (например, такие результаты были получены при исследовании окрестностей Роттердама). Летучая зола, присутствующая в продуктах сжигания играет для диоксинов роль катализатора. Поэтому используют метод опрыскивания твердого мусора перед сжиганием бисульфидом углерода, что задерживает образование диоксинов. Помимо диоксинов и фуранов в процессе мусоросжигания в атмосферу, почву и водные источники попадает значительное количество металлов, а также сера, хлор, фтор и др. Фракции металлов (кроме ртути, которая на 67 - 94% концентрируется в шлаке) в большинстве переходят в газообразное состояние при температуре 800-10000С. Между выбросами и расходом мусора прямой зависимости не обнаружено. Выброс меди, хрома, свинца зависит от температуры во вторичной камере окисления. Большинство металлов (кроме ртути)улавливается в тканевом фильтре, причем эффективность улавливания не зависти от концентрации металлов в исходном продукте. Учитывая степень экологической опасности МСЗ, на них применяются многочисленные тканевые фильтры, абсорбционные колонны и другие методы очистки.

Эффективность применения мусоросжигания существенно возрастает при утилизации отходящего пепла для отопления и производства электроэнергии. Например, 2,7% электроэнергии Швеции производится за счет сжигания ТБО, аналогично обеспечивается 5% электропотребления Брюсселя. Одна тонна мусора по разным оценкам адекватна 200 -250 – 280 кг угля, 150 кг мазута, следовательно, замена традиционных энергоносителей на ТБО в перспективе позволит снизить количество отходов, сократить эмиссию при энергопроизводстве, так как она меньше при сжигании ТБО, чем традиционных энергоносителей и, наконец, осуществить экономию невозобновимых источников энергии.

В разных странах доля сжигаемых ТБО различна. Так, если в США сжигается 5% ТБО, в Японии – 26%, то в Европейских странах эта доля существенно выше: в Германии около 35%, в Швеции – 51%, в Швейцарии – 75%.

Пиролиз или высокотемпературное разложение – активно развивающийся в последнее время способ переработки ТБО, направленный на получение из них максимального количества газа и нефтеподобных жидких продуктов. Пиролиз – высокоэффективное обезвреживание отходов и их энергетическое использование в качестве топлива, ограниченного количества кислорода или предварительно подогретого топлива. Важное достоинство таких установок – их способность перерабатывать пластмассу и резину. Кроме пиролитического масла и черных металлов, товарными продуктами могут быть стекло и алюминий. Таким образом, при пиролизе объем отходов уменьшается на 90%, достигается последовательное использование его продуктов. Низкие значения выбросов в атмосферу позволяют размещать такие установки в городской черте. [20].

Выбросы мусоросжигательных заводов (МСЗ) охватывают все обычные для предприятий промотходы: загрязненный воздух, загрязненные воды, загрязненные твердые отходы.

Выделяемые МСЗ вещества (канцерогенные и ядовитые (диоксины и фураны), в т. ч тяжелые металлы: мышьяк, свинец, кадмий, ртуть, хром, бериллий) опасны для здоровья населения и окружающей среды. Твердые отходы МСЗ (шлаки, летучая зола, отходы с фильтров очистки воздуха) намного токсичнее, чем мусор, складируемый на полигонах ТБО.

Существует много методов очищения выбросов с МСЗ, но они не могут уловить все вредные вещества, так как это технически невозможно. Усовершенствование МСЗ должно происходить комплексно: это и соблюдение специального, предусмотренного технологией температурного режима, пиролиз, установка эффективных очистных сооружений. Но все эти методы очень дорогостоящи.[58].

ТБО являются бесплатными, экономически значимыми видами сырья для энергетики и промышленности. Различают следующие виды переработки ТБО: биотермическое аэробное компостирование ТБО, получение биогаза из ТБО, сортировка ТБО и  комплексные методы переработки ТБО.

1.2.3. Биотермическое аэробное компостирование ТБО является наиболее простым и дешевым методом переработки ТБО. На площадках полевого компостирования (в южных широтах) основной технологический процесс происходит в открытых штабелях. Из-за этого срок переработки ТБО увеличивается до нескольких месяцев в зависимости от климатических условий местности. Помимо полевого компостирования можно получать компост из ТБО на заводах механизированной переработки ТБО (в умеренных широтах).