Утилизация и переработка твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Было бы неправдой говорить, что проблема мусора является новой. Как-то в одной из телепередач о следах пребывания первобытных людей была показана гора мусора длинной несколько десятков метров, высотой - 2-3 метра и шириной - несколько метров. Она состояла из раковин моллюсков, которые люди когда-то добывали в соседних водоёмах и съедали, выкидывая остатки через плечо. Так понемногу и набралось около тысячи тонн... А что, как не "мусор", оставленный предыдущими поколениями, является одним из главных объектов повышенного интереса археологов. Но если современным археологам приходится трудно, т.к. следов прошлого не так и много, то их последователям, вероятно, будет намного легче...

Производственная бытовая деятельность человека неминуемо связана с образованием отходов. Если газообразные и жидкие отходы сравнительно быстро поглощаются природной средой, то ассимиляция твёрдых отходов длиться десятки и сотни лет. Чтобы не утонуть в грудах мусора и не отравиться продуктами его разложения, мусор необходимо утилизировать. Способы его утилизации и проблемы, с которыми можно столкнуться в ходе этого процесса отражены в данной курсовой.

Актуальность: выбранная мною тема является актуальной, так как в современном мире с каждым годом растет количество бытовых отходов. И если подсчитать, то только на одного жителя нашего города приходиться 262 кг бытового мусора и 77 кг крупногабаритного мусора в год. А если учесть все население земли, то результаты будут просто ошеломительными.

Цель: изучить современное состояние твердых бытовых отходов и способы их утилизации.

Задачи:

изучить проблему твердых бытовых отходов (ТБО) в современном мире;

выяснить способы и проблемы утилизации бытовых отходов;

проанализировать возможные пути решения проблемы.

Глава 1. ТБО и проблема ТБО в современном мире

Законодательство о твердых бытовых отходах

За последние несколько лет российское законодательство, регулирующее деятельность по обращению с отходами претерпело значительные изменения. В частности, много вопросов вызывает обращения с твердыми бытовыми отходами.

Нормативно-правовые документы, регламентирующие обращение с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации подразделяются на:

- Федеральные законы, Кодексы и Постановления Правительства;

- санитарные нормы и правила;

- строительные нормы и правила;

- стандарты и технические условия;

- ведомственные нормы и правила.

Федеральный закон №89 от 24 июня 1998 года "Об отходах производства и потребления" определяет цели и основные принципы государственной политики в области обращения с отходами. Согласно ст.13, устанавливающей требования к обращению с отходами на территориях муниципальных образований, организация раздельного сбора отходов возложена на местные органы самоуправления. В этой же статье упоминается Порядок сбора отходов на территориях муниципальных образований, предусматривающий их разделение на виды, который является ключевым документом при организации раздельного сбора отходов. Типовой порядок сбора отходов на территории городских и других поселений был разработан НИЦПУРО в 2002 году по заказу МПР России, но так и не был утвержден.

Законом регламентируются также правовые основы определения отходов как права собственности, нормирование, государственный учет и отчетность в области обращения с отходами, правовые основы экологического контроля. Статья 9 Закона обязывает лицензировать деятельность по обращению с опасными отходами (ФЗ №89, 1998).

К прочим международным соглашениям, регулирующим деятельность по управлению ТБО, следует отнести "Стокгольмскую Конвенцию о стойких органических загрязнителях". В частности п.п. d, п.1, ст. 6 требует, чтобы отходы обрабатывались, собирались, транспортировались и хранились экологически безопасным образом, а также принимались меры к нейтрализации стойких органических загрязнителей. Особое значение эта Конвенция имеет при эксплуатации мусоросжигательных заводов и прочих объектов термической обработки отходов, а также пожаров на свалках. Более подробно об этом сказано в Приложении C.

Федеральный закон № 7 от 10 января 2002 года "Об охране окружающей среды" в статье 7 определяет полномочия органов местного самоуправления. Так к вопросам местного значения городских, сельских поселений относится организация сбора и вывоза бытовых отходов и мусора. К вопросам местного значения муниципального района относятся:

- организация мероприятий межпоселенческого характера по охране окружающей среды;

- организация утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов.

К вопросам местного значения городского округа относятся:

- организация мероприятий по охране окружающей среды в границах городского округа;

- организация сбора, вывоза, утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов.

Этот закон также обязывает соблюдать требования к обезвреживанию и безопасному размещению отходов, а ст.24 обязывает нормировать образование и лимитировать размещение отходов. Статья 30 обязывает лицензировать некоторые виды деятельности в области охраны окружающей среды согласно устанавливаемому Правительством перечню. Особо следует подчеркнуть, что ни один закон не обязывает муниципалитеты строить объекты по управлению отходами, закон требует «организовать процесс» (ФЗ №7, 2002).

Федеральный закон №52 от 30 марта 1999 года "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" регламентирует санитарные требования (ст.22) к порядку, условиям и способам сбора, использования, обезвреживания, транспортировке, хранению и захоронению отходов производства и потребления, которые также должны устанавливаться местными органами самоуправления и иметь санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии указанного порядка санитарным правилам (ФЗ №52, 1999).

Кодекс "Об административных правонарушениях" от 30 декабря 2001 года определяет ответственность за административные правонарушения при управлении твердыми бытовыми отходами. Статья 7.22 определяет ответственность за нарушение правил содержания и ремонта жилых домов и (или) жилых помещений. Статья 7.30 определяет ответственность за нарушение порядка размещения заказа на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для государственных или муниципальных нужд. В 8 главе определяется ответственность за административные правонарушения в области охраны окружающей природной среды и природопользования. Устанавливается ответственность за несоблюдение экологических и санитарно-эпидемиологических правил при обращении с отходами (ст.8.2), а также ответственность за загрязнение лесов промышленными и бытовыми отходами (ст.8.31). Статья 8.8 устанавливает ответственность за использование земель не по целевому назначению, неиспользование земельного участка, предназначенного для сельскохозяйственного производства либо жилищного или иного строительства, невыполнение обязательных мероприятий по улучшению земель и охране почв. Так, например, р яд полигонов эксплуатируются в нарушение принципа соблюдения целевого назначения земельного участка и располагаются на землях сельскохозяйственного назначения. Не проводится рекультивация полигонов и свалок, не проводятся мероприятия по охране почв прилежащих земельных участков. Также статья 8.31 определяет ответственность за нарушение правил санитарной безопасности в лесах (загрязнение лесов сточными водами, химическими, радиоактивными и другими вредными веществами, отходами производства и потребления). Статья 8.21. определяет ответственность за нарушение правил охраны атмосферного воздуха (это касается, например, выбросов свалочного газа на полигоне). Статья 9.4 устанавливает ответственность за нарушение требований проектной документации и нормативных документов в области строительства. Это касается, например, нарушений Правил и норм технической эксплуатации жилищного фонда, Инструкции по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов (Кодекс, 2001).

В статье 247 "Уголовного Кодекса Российской Федерации" предусмотрена ответственность за производство запрещенных видов опасных отходов, транспортировку, хранение, захоронение, использование или иное обращение радиоактивных, бактериологических, химических веществ и отходов с нарушением установленных правил.

Согласно Письму Росстроя от 29 июня 2005 г. № ЮТ-2783/03 " Об обеспечении единого подхода к определению основных параметров контроля в динамике (мониторинге) отходов потребления" ответственность за разработку необходимых документов по вопросу мониторинга в сфере жилищно-коммунального хозяйства возложена на ФГУП "Федеральный центр благоустройства и обращения с отходами". Мониторингом отходов в сфере жилищно-коммунального хозяйства считается:

- контроль объемов образующихся отходов;

- контроль норм накопления отходов от различных групп образователей отходов;

- контроль потоков отходов;

- контроль морфологического состава отходов;

- контроль объектов, обеспечивающих свою деятельность в сфере обращения отходов;

- контроль плотности отходов в процессе накопления;

- контроль над формированием тарифов и платежей населения.

На федеральном уровне статистика ТБО обеспечивается формой № 1-КХ "Сведения о благоустройстве городских населенных пунктов", утверждена Постановлением Росстата от 16 июня 2006 г. №20, где учитывается объем вывезенного бытового мусора, количество твердых бытовых отходов вывезенных на предприятия промышленной переработки, а также площадь мест обезвреживания твердых бытовых отходов.

Базовым документом, определяющим государственную политику в области управления ТБО, является "Концепция обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации" (МДС 13-8.2000). Однако этот документ "отстал от жизни" по ряду пунктов. Например, не вписывается настоящее законодательство ст.5.2 "Порядок установления нормативов и взимания платежей за образование отходов, а также освобождение от платы определяется Госстроем России".

«Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления. СанПиН 2.1.7.1322-03», введены в действие 15 июня 2003 года. Правила распространяются на объекты по размещению и обработке отходов производства и потребления, включая приемные пункты вторичного сырья, мусороперерабатывающие заводы и мусоросортировочные станции. Правила допускают временное складирование отходов в приемных пунктах сбора вторичного сырья, а также временное складирование отходов IV класса опасности вне территории предприятия.

Регулирование отношений между потребителями и исполнителями в сфере услуг по вывозу твердых и жидких бытовых отходов, в части защиты прав потребителя, осуществляется в соответствии с "Правилами предоставления услуг по вывозу твердых и жидких бытовых отходов", утвержденных Постановлением Правительства РФ от 10 февраля 1997 года №155. Контроль за соблюдением настоящих Правил осуществляется Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

"Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов. СП 2.1.7.1038-01" введены в действие Постановлением Минзрава РФ от 30 мая 2001 года №16. Так, например, согласно п.2.9 на полигонах не разрешается сбор вторичного сырья непосредственно из мусоровозного транспорта. Сортировка и селективный сбор отходов на полигоне допускаются при соблюдении санитарно-гигиенических требований (СП 2524-82).

"Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов", утвержденная Министерством строительства Российской Федерации 2 ноября 1996 г., определяет весь цикл работы полигона с технической точки зрения ТБО.

Упомянутыми нормативно-правовыми документами не исчерпывается законодательная база. В каждом конкретном случае применяются и другие специфические нормативно-правовые акты и нормативно-технические документы. Отдельной темы для рассмотрения требует региональное законодательство, а также обращение с ломом черных и цветных металлов.

Рассмотренная законодательная база показывает, что практически все проблемы, касающиеся управления твердыми бытовыми отходами, связаны с нарушениями существующего законодательства [23].

Общие положения

Отходы - не используемые непосредственно в местах их образования отходы производства, быта, транспорта и др., которые могут быть реально или потенциально использованы как продукты в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации.

Твердые бытовые отходы (ТБО) - это отходы сферы потребления, образующиеся в результате бытовой деятельности населения. Они состоят из изделий и материалов, непригодных для дальнейшего использования в быту.

Утилизация отходов (от лат. - «полезный») - вовлечение различных типов отходов в новые технологические циклы или использование их в других полезных целях.

Рециклинг (от англ. recycling) -- повторное использование или возвращение в оборот отходов производства или мусора. Наиболее распространена вторичная, третичная и т. д. переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Также с глубокой древности используются в сельском хозяйстве органические сельскохозяйственные и бытовые отходы (Твердые…, 2001).

В городах и других населенных пунктах происходит наиболее интенсивное накопление ТБО, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании могут загрязнять окружающую среду.

Сезонные изменения состава ТБО характеризуются увеличением содержания пищевых отходов с 20 - 25% весной до 40 - 55% осенью, что связано с большим потреблением овощей и фруктов в рационе питания (особенно в городах южной зоны). Зимой и осенью сокращается содержание мелкого отсева (уличного смета) с 20 до 1% в городах южной зоны и с 11 до 5% в средней зоне.

Нормы накопления ТБО - это количество отходов, образующихся на расчетную единицу человек - для жилищного фонда, одно место в гостинице; 1 м2 торговой площади для магазинов и складов, в единицу времени -день, год. Нормы накопления определяют в единицах массы (кг) или объема (л,м3).

На нормы накопления и состав ТБО влияют такие факторы:

степень благоустройства зданий (наличие мусоропроводов, системы отопления, тепловой энергии для приготовления пищи, водопровода и канализации);

развитие сети общественного питания и бытовых услуг;

уровень производства товаров массового спроса и культура торговли;

уровень охвата коммунальной очисткой культурно-бытовых и общественных организаций;

климатические условия (различная продолжительность отопительного периода - от 150 дней в южной зоне до 300 дней в северной).

Важным показателем физических свойств ТБО является плотность. Плотность ТБО благоустроенного жилищного фонда в весенне-летний сезон (в контейнерах) составляет 0,18 - 0,22 т/м3, в осенне-зимний - 0,20 - 0,25 т/м3. Для различных городов среднегодовое значение O,19 - 0,23 т/м3.

ТБО обладают механической (структурной) связностью благодаря волокнистым фракциям (текстиль, проволока и др.) и сцеплениям, обусловленным наличием влажных липких компонентов. Вследствие связности ТБО обладают склонностью к свободообразованию и не просыпаются в неподвижную решетку с расстоянием между стержнями 20 - 30 см. ТБО могут налипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 65 - 70°.

Благодаря наличию твердых балластных фракций (керамика, стекло) ТБО и компост обладают абразивностью, т.е. свойством истирать соприкасающиеся с ними взаимопересекающиеся поверхности. ТБО обладают слеживаемостью, т. е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия. При длительном контакте ТБО оказывает на металл коррелирующее воздействие, что связано с высокой влажностью и наличием в фильтрате растворов различных солей.

В зависимости от нагрузки свойства ТБО меняются следующим образом. При повышении давления до 0,3 - 0,5 МПа происходит ломка различного рода коробок и емкостей. Объем ТБО (в зависимости от его состава и влажности) уменьшается в 5 - 8 раз, плотность возрастает до 0,8 - 1 т/м3. В пределах этой стадии работают прессовые устройства, применяемые при сборе и удалении ТБО.

При повышении давления до 10 - 20 МПа происходит интенсивное выделение влаги (выделяется до 80 - 90% всей содержащейся в ТБО воды). Объем ТБО снижается еще в 2 - 2,5 раза при увеличении плотности в 1,3 -1,7 раза. Спрессованный до такого состояния материал на некоторое время стабилизируется, так как содержащейся в материале влаги недостаточно для активной деятельности микроорганизмов. Доступ кислорода в массу затруднен (Протасов, 2001).

При повышении давления до 60 МПа незначительно снижается объем (в основном за счет выдавливания влаги) и практически не возрастает плотность ТБО.

В зависимости от первоначальной влажности и условий прессования выдавливание влаги начинается при давлении 0,4 - 1,0 МПа, что следует учитывать при разработке устройств для брикетирования ТБО.

Классификация ТБО

Твердые бытовые отходы (ТБО) в Российской Федерации, представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. Перед переработкой, собранные ТБО, необходимо обязательно подвергнуть сепарации по группам, если таковая имеет смысл, и уже после сепарации каждую группу ТБО следует подвергнуть переработке.

ТБО можно разделить на несколько составов:

По качественному составу ТБО подразделяются на: бумагу (картон); пищевые отходы; дерево; металл черный; металл цветной; текстиль; кости; стекло; кожу и резину; камни; полимерные материалы; прочие компоненты; отсев (мелкие фрагменты, проходящие через 1,5-сантиметровую сетку);

К опасным ТБО относятся: попавшие в отходы батарейки и аккумуляторы, электроприборы, лаки, краски и косметика, удобрения и ядохимикаты, бытовая химия, медицинские отходы, ртутьсодержащие термометры, барометры, тонометры, лампы.

Одни отходы (например, медицинские, ядохимикаты, остатки красок, лаков, клеев, косметики, антикоррозийных средств, бытовой химии) представляют опасность для окружающей среды, если попадут через канализационные стоки в водоемы или как только будут вымыты со свалки и попадут в грунтовые или поверхностные воды. Батарейки и ртутьсодержащие приборы будут безопасны до тех пор, пока не повредится корпус: стеклянные корпуса приборов легко бьются еще по пути на свалку, а коррозия через какое-то время разъест корпус батарейки. Затем ртуть, щелочь, свинец, цинк станут элементами вторичного загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод.

Бытовые отходы характеризуются многокомпонентностью и неоднородностью состава, малой плотностью и нестабильностью (способностью к загниванию).

По характеру и степени воздействия на природную среду они делятся на:

- производственный мусор, состоящий из инертных материалов, утилизация которых в настоящее время экономически неоправданна;

- утилизируемые материалы (вторичное сырье);

- отходы 3 класса опасности;

- отходы 2 класса опасности;

- отходы 1 класса опасности.

Из общего количества отходов, ежегодно образующихся на предприятиях, города большую часть составляют инертные твердые отходы, и малую часть - промышленные токсичные ТБО (Хотунцев, 2002).

Глава 2. Система управления твердыми бытовыми отходами

Система управления отходами-- это комплекс мероприятий по сбору, транспортировке, переработке, вторичному использованию или утилизации мусора и контролю всего процесса. Под термином обычно понимаются отходы, являющиеся результатом человеческой деятельности. Подобные меры необходимы для снижения вредоносного влияния отходов на здоровье человека, на окружающую среду, а также по эстетическим причинам. Благодаря этой системе появилась возможность вырабатывать сырье из отходов. Она охватывает вещества твердой, жидкой, газообразной и радиоактивной консистенции с разработкой различных методов их утилизации и областей дальнейшего их применения. По-разному смотрят на систему управления отходами в развитых и развивающихся странах, городской и сельской местностях, жилых и промышленных зонах. За утилизацию нетоксичных отходов в жилых и административных секторах несут ответственность местные власти, в секторах коммерческой и промышленной деятельности ответственны сами организации.

Комплексное управление отходами начинается с изменения взгляда на то, чем являются бытовые отходы. Известному эксперту по проблеме отходов Полу Коннетту принадлежит краткая афористичная формулировка, выражающая этот новый взгляд: «Мусор - это не вещество, а искусство - искусство смешивать вместе разные полезные вещи и предметы, тем самым определяя им место на свалке». Смешивая различные полезные предметы с бесполезными, - продолжает Коннетт, - токсичные с безопас- ными, горючие с несгораемыми, мы не должны удивляться, что полученная смесь бесполезна, токсична и плохо горит. Эта смесь, называемая бытовыми отходами, будет представлять опасность для людей и окружающей среды, попав как в мусоросжигатель, так и на свалку или мусороперерабатывающий завод. Традиционные подходы к проблеме ТБО ориентировались на умень- шение опасного влияния на окружающую среду путем изоляции свалки от грунтовых вод, очистки выбросов мусоросжигательного завода и т.д. Основа концепции КУО состоит в том, что бытовые отходы состоят из различных компонент, которые не должны в идеале смешиваться между собой, а дол- жны утилизироваться отдельно друг от друга наиболее экономичными и экологически приемлемыми способами.

Принципы комплексного управления отходами:

1) ТБО состоят из различных компонент, к которым должны применяться различные подходы.

2) комбинация технологий и мероприятий, включая сокращение количества отходов, вторичную переработку и компостирование, захоронение на полигонах и мусоросжигание, - должна использоваться для утилизации тех или иных специфических компонент ТБО. Все технологии и мероп- риятия разрабатываются в комплексе, дополняя друг друга.

3) муниципальная система утилизации ТБО должна разрабатываться с учетом конкретных местных проблем и базироваться на местных ресурсах. Местный опыт в утилизации ТБО должен постепенно приобретаться посредством разработки и осуществления небольших программ.

4) комплексный подход к переработке отходов базируется на стратегическом долговременном планировании, обеспечивает гибкость, необходимую, для того, чтобы быть способным адаптироваться к будущим изменениям в составе и количестве ТБО и доступности техноло- гий утилизации. Мониторинг и оценка результатов мероприятий должны непрерывно сопровождать разработку и осуществление программ утилизации ТБО.

5) участие городских властей, а также всех групп населения (то есть тех, кто собственно "производит" мусор) - необходимый элемент любой программы по решению проблемы ТБО (Лившиц, 1999).

Способы:

утилизация: свалки (захоронение), сжигание, брекетирование;

переработка: компостирование, получение биогаза.

В связи с разнообразием веществ и материалов, подпадающих под категорию ТБО, и разными технологиями их переработки до настоящего времени не существует единого подхода к созданию типового (стандартного) перерабатывающего завода. Сейчас стратегии управления ТБО осуществляются посредством химико-технологических систем (ХТС) удаления отходов, которые фактически являются инструментом их воплощения. Структура такой ХТС является прямым отражением экономической и экологической политики государства.

Рис. 1. Реальная ХТС переработки ТБО в развивающихся странах



Рис. 2. Реальная ХТС переработки ТБО в экономически развитых странах

Во многих регионах РФ, странах СНГ, части Восточной Европы и в развивающихся странах реальные ХТС включают две основные системы - источник ТБО и свалку (рис. 1, 2). В большинстве же экологически развитых стран ХТС удаления ТБО включают спектр методов и производств, позволяющих осуществлять индивидуальную переработку и обезвреживание различных ингредиентов. Вместе с тем, все современные ХТС включают полигоны захоронения ТБО, куда поступают непрореагировавшие остатки от переработки отходов (рис. 2) (Хван, 2003).

Сбор и транспортировка мусора

Надлежащая организация сбора и транспортировки отходов может внести большой вклад в оздоровление окружающей природной среды. В США, где норма накопления твердых бытовых отходов в 2-3 раза выше, чем у нас, на их удаление и обезвреживание расходуется около 10 млрд долларов в год, причем больше половины этих средств идет на сбор и транспортировку.

Промышленные отходы обычно удаляются самими предприятиями в специальные места захоронения или на общие свалки, куда поступают твердые бытовые отходы (мусор) из городов и поселков. Твердые бытовые отходы (ТБО) по мусоропроводам зданий собираются в специальные камеры и далее в мусоровозы. При отсутствии последних мусор собирается в специальные контейнеры. Во многих городах организуется сбор мусора от населения непосредственно в мусоровозы. Очевидно, что эти методы несовершенны, не обеспечивают надлежащей санитарии и гигиены, поскольку камеры и контейнеры являются рассадниками насекомых и грызунов и источниками неприятных запахов (Тетиор, 2008).

В ряде стран, например в Швеции, применяют пневматический транспорт для удаления мусора из мусоропроводов по подземным каналам до станции переработки, которая обслуживает несколько зданий. Здесь мусор прессуют для уменьшения объема и перегружают в мусоровозы. Впервые в Москве такая станция стала работать в жилом районе Чертаново.

В некоторых странах применяется сплав в канализацию дробленных отходов из квартир, домов гостиниц и т.п. Для этого у раковин устанавливаются механические дробилки, из которых измельченный мусор вместе со сточной водой удаляется в канализацию, где он обезвреживается в специальных очистных установках. Указанный метод имеет большие преимущества перед вывозной системой, поскольку позволяет удалять быстро разлагающуюся часть отходов сразу же после образования. Эксплуатируются также системы удаления мусора, в которых его пневматическая транспортировка сочетается с дроблением и сплавом в канализацию.

Однако в подавляющем большинстве случаев ТБО вывозятся пока еще на так называемые неконтролируемые свалки, которые представляют собой специально отведенные в пригородах отгороженные участки. С позиции охраны природы такие свалки не выдерживают никакой критики. Вредные вещества, например из пищевых отходов, вымываются, загрязняя тем самым водоемы и подземные воды. Кроме того, отходы подвергаются процессу гниения, часто загораются, в результате чего происходит загрязнение воздушной среды.

В связи с вышеизложенным представляется необходимым упомянуть о так называемых диоксинсодержащих отходах, которые образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками, при обезвреживании воды хлорированием, при производстве пестицидов.

Диоксины, относящиеся к классу хлоруглеводородов, являются самыми токсичными из синтезированных человеком веществ. Характеризуясь мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксичкеским (отравление плода или внутриутробное отравление эмбриона) действием, они подавляют иммунную систему человека, вызывая тем самым «диоксиновый СПИД». При получении человеком высоких доз (например, при вдыхании аэрозолей, через продукты питания) диоксины вызывают постепенное истощение и последующую смерть без наличия при этом явно выраженных патологических симптомов («синдром изнурения»). Важно указать, что биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.

Для транспортирования опасных отходов необходимо соблюдение следующих условий: наличие паспорта опасных отходов, наличие специально оборудованных и снабженных специальными знаками транспортных средств, соблюдение требований безопасности к транспортированию опасных отходов на транспортных средствах, наличие документации с указанием количества транспортируемых опасных отходов, цели и места назначения (Гринин, 2002).

Утилизация отходов. Захоронение ТБО\

Захоронение ТБО пока еще остается, к сожалению, основным способом его утилизации. Из-за того, что многие предприятия построены десятки лет назад и используют устаревшую технологию, в городах накапливаются отходы, по количеству и вредности представляющие значительную опасность для населения.

Очень важно, чтобы до погружения ТБО в землю, на специально построенных полигонах, их обязательно прессовали. Для них обычно выбирают место в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20-25 лет и более. Основание выбранной площадки делают в виде большого корыта глубиной 1,5 м и более для скапливания в нем фильтрата. Если глинистого грунта нет и основание для полигона приходится делать в водопроницаемых грунтах, дно корыта выстилают слоем привозной глины толщиной 0,5 м (СанПиН 2.1.7.1322-0).

В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до 2-метровой высоты. На следующий день отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрывают изолирующим слоем грунта толщиной 0,25 м. Такая изоляция и последующее уплотнение грунта препятствуют загрязнению воздушной среды, а также распространению насекомых и грызунов.

В целях снижения площади полигон загружают послойно до высоты 60 м и более. После заполнения полигона поверхность последнего покрывают растительным грунтом.

Рассмотрим проблемы, связанные с захоронением ТБО в так называемых могильниках. В их число входят:

1) вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод;

2) образование метана;

3) просадка грунта.

Наиболее серьезной из перечисленных является первая проблема. По мере просачивания воды сквозь любой материал в ней растворяются и с ней выносятся различные химические вещества. Такая вода, проходя через отходы, образует особенно ядовитый фильтрат: в нем наряду с остатками разлагающейся органики присутствуют железо, ртуть, свинец, цинк и другие металлы из ржавых банок, негодных батареек и электроприборов, а также красители, пестициды, моющие средства и другие химикаты. Этот ядовитый раствор поступает в подземные водоносные горизонты, и оттуда вредные вещества могут попасть и в питьевые воды.

Образование метана - это вторая проблема. Так как у захороненного мусора практически нет доступа к кислороду, его разложение идет анаэробно, при этом образуется легковоспламеняющейся метан. В ряде городов указанную проблему решают путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих образующийся метан, который можно впоследствии использовать как топливо или для других целей.

Наконец с течением времени по мере разложения отходы проседают. При этом образуются неглубокие впадины, в них скапливается вода и весь участок впоследствии превращается в болото с ядовитой водой.

Для периодического контроля за качеством грунтовых вод по периметру свалки устраиваются так называемые мониторинговые колоды (СП 2.1.7.1038-01).

У данного способа утилизации ТБО существуют свои достоинства и недостатки (табл. 1)

Таблица 1 Захоронение отходов: плюсы и минусы

+	-
Позволяет забыть о проблеме утилизации отходов. Создаётся видимость - если закопать ТБО, то они исчезнут.	1. Находящиеся в почве отходы отравляют её, попадая через подземные воды в водоёмы, представляют огромную опасность для человека и животных.
2. Не требуются новые огромные территории.	2. Подземные свалки не заметны, на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Более того с поверхности почв над свалками часто испаряются едкие токсичные вещества.
3. Не требует постоянных и крупных капиталовложений.	3. Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния захоронений отходов, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.

Санитарное (контролируемое) захоронение отходов является альтернативой современной практике сброса ТБО на открытые свалки. Такому захоронению подлежат отходы, обезвреживание которых нецелесообразно по экономическим соображениям или технически затруднительно (часто невозможно).

Рис. 3. Принципиальная схема устройства полигона для санитарного захоронения ТБО

Полигон для захоронения отходов должен быть обустроен природоохранными техническими средствами, обеспечивающими перехват водных и газовых эмиссий, формируемых структурой отходов (рис. 3). К этим средствам относятся: противофильтрационный экран в основании полигона, система дренажа для сбора фильтрата в основании полигона, система дренажа для отвода поверхностного стока с прилегающих территорий, система откачки и очистки свалочного фильтрата, газо-дренажная система, система откачки и обезвреживания (утилизации) газовых эмиссий, непроницаемый поверхностный ре культивационный экран.

Принцип максимального использования рабочего пространства предполагает реальное доведение плотности ТПБО до~0,8 т/мЗ и реализацию высотной схемы складирования. Средние затраты захоронения отходов составляют 11 0- 340 долл./т, химическая фиксация в твердое состояние увеличивает затраты примерно на 200 долл./т (Калыгин, 2004).

Сжигание ТБО

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 и дополнительно его 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 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.

Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет.

Экологические воздействия МСЗ в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь - мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. 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 (Фиговский, 2006).

В России мусоросжигательные заводы серийно не производятся. Говоря о социально-экономических аспектах мусоросжигания, следует отметить, что обычно строительство и эксплуатации МСЗ не по карману городскому бюджету и должно производиться в кредит либо частными компаниями. Во многих случаях компания, владеющая МСЗ, стремится подписать договор с городом, в котором будет предусмотрена обязательная поставка определенного количества и состава ТБО в сутки. Такие условия делают фактически невозможным осуществление программ вторичной переработки или компостирования или другие значительные изменения в методах утилизации. Поэтому строительство МСЗ требует очень тщательной координации с другими аспектами программы управления ТБО и к этому варианту надо обращаться только после того, как другие программы уже спланированы. В России эксплуатируется два типа мусороперерабатыва - ющих заводов: одни производят компост из мусора (ленинградская схема), а другие его сжигают (московская схема). Первые производят компост, который сильно загрязнен тяжелыми металлами, а очистка от них - чрезвычайно дорогое удовольствие. Поэтому вопреки авторской идее -- использовать этот компост на полях нельзя. Его надо депонировать. А это - новая проблема. В результате, компостирующие заводы либо остановлены из-за отсутствия сбыта продукции, либо работают не на полную мощность. Что касается мусоросжигательных заводов, то они небезопасны в экологическом плане: имеют высокотоксичные газообразные выбросы и зольный остаток. А качество пара столь низко, что использование его для городских нужд - проблематично. Эти заводы комплектуются дорогим импортным оборудованием. Его стоимость составляет порядка 100--120 млн. долларов США плюс стоимость строительных и монтажных работ. Кроме того, стоимость сжигания одной тонны отходов чрезвычайно высока -50--70 долларов. Так что анализ показывает, что обе технологии имеют серьезные экологические и экономические изъяны (табл. 2).

Таблица 2 Мусоросжигание: плюсы и минусы

+	-
1. позволяет единовременно избавиться от большого количества мусора	1. ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу с дымом, провоцируют тяжелые заболевания у людей, способствуют образованию озоновых дыр
2. удобно в больших городах и на крупных предприятиях, так как позволяет избавляться от отходов по мере их поступления.	2. из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу над городами и предприятиями образуются плотные дымовые завесы
3. снижение риска загрязнения почвы и воды отходами	3. после сжигания отходов остаётся ядовитый пепел, который, впоследствии, тоже приходиться утилизировать одним из выше перечисленных способов
возможность рекуперации образующегося тепла	4. уничтожение ценных компонентов
	низкая эффективность восстановления черных металлов из шлаков
	сложность стабилизации процесса сжигания

Брекетирование ТБО

Брикетирование ТБО - сравнительно новый метод в решении проблемы их удаления. Брикеты, широко применяющиеся уже в течение многих лет в промышленности и сельском хозяйстве, представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки. Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке. Преимущественно в промышленности и сельском хозяйстве брикетирование используют для прессования и упаковки гомогенных материалов, например: хлопка, сена, бумажного сырья и тряпья. При работе с такими материалами технология довольно стандартна и проста, так как эти материалы однородны по составу, размеру и форме. При работе с ними осложнения возникают редко. Потенциально возможная сжигаемость их известна с достаточной точностью.

Существенным плюсом метода брикетирования является способ уменьшения количества мусора, подлежащего брикетированию, путем предварительной (до 50%) отсортировки твердых бытовых отходов. Отсортировываются полезные фракции, вторичное сырье (бумага, картон, текстиль, стеклобой, металл черный и цветной). Тем самым в народное хозяйство поступают дополнительные ресурсы.

Основные затруднения возникают в процессе брикетирования коммунальных отходов из-за того, что эти отходы не гомогенны, и их состав нельзя предугадать. Усредненные характеристики и свойства этих отходов могут быть неодинаковы не только в различных районах страны, но и в различных частях одного и того же города. Состав отходов меняется также в зависимости от сезона года.

Дополнительные осложнения в работу механизмов по прессованию ТБО вносят: высокая абразивность составляющих компонентов (песок, камень, стекло), а также высокая агрессивность среды, благодаря наличию органики, кислот, растворителей, лаков и т.п. (Небел, 1993)

Переработка отходов. Компостирование ТБО

Компостирование - это технология переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического - прежде всего растительного - происхождения, таких как листья, ветки и скошенная трава. Существуют технологии компостирования пищевых отходов, а так же неразделенного потока ТБО.

В России компостирование с помощью компостных ям часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизован и проводиться на специальных площадках. Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности. Более простые и дешевые технологии требуют больше места и процесс компостирования занимает больше времени, как следует из приводимой классификации технологий компостирования.

Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве.

Компостирование, применяемое в России на т.н. механизированных мусороперерабатывающих заводах, например, в Санкт-Петербурге, представляет из себя процесс сбраживания в биореакторах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей. Хотя характеристики конечного продукта могут быть значительно улучшены путем извлечения из отходов металла, пластика и т.д., все же он представляет из себя достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение.

Технологии компостирования:

Минимальная технология: компостные кучи - 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости от климата. Необходима относительно большая санитарная зона.

Технология низкого уровня: компостные кучи - 2 метра в высоту и 3-4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание и формирование новой кучи - через 10-11 месяцев. Компостирование занимает 16-18 месяцев.

Технология среднего уровня: кучи переворачиваются ежедневно. Компост готов через 4-6 месяцев. Капитальные и текущие затраты выше.

Технология высокого уровня: требуется специальная аэрация компостных куч. Компост готов уже через 2-10 недель (Назаров, 1997).

Получение биогаза

Органические отходы, могут стать источником дешевой и, что важно, возобновляемой энергии. Для этого необходимо получить так называемый биогаз.

Биогаз производят способом, который называют «метановым сбраживанием» в анаэробных условиях, т.е. без доступа воздуха. Этот процесс осуществляется в результате жизнедеятельности двух групп микроорганизмов, которые действуют в два этапа. Вначале в работу включаются кислотообразующие бактерии, расщепляющие сложные органические вещества до более простых. Вследствие их деятельности образуются жирные кислоты, спирты, водород, оксид углерода и ряд других веществ. Они служат источником питания для другой группы микробов - метанобразующих бактерий, вступающих в «работу» на второй стадии. Бактерии из этой группы превращают продукты, которые образовались в ходе первого этапа, в метан, диоксид углерода и др.

С целью создания надлежащих условий жизнедеятельности бактерий строят специальные бродильные камеры - биореакторы. В них поддерживают определенный температурный режим, давление, кислотность среды, а также следят за тем, чтобы в реактор не поступал кислород из атмосферы.

Получение биогаза из органических отходов привлекает внимание в связи с энергетически кризисом. Ныне в мире эксплуатируется более 8 млн установок для получения биогаза, в том числе промышленных. Перспективно получении биогаза при переработке животноводческих стоков.

Получение электроэнергии

Энергосодержащие отходы можно использовать сразу без какой-либо переработки в качестве топлива для двигателей или, переработав их, в виде любого другого вида топлива. Обработка отходов посредством использования высоких температур позволяет использовать отходы как источник топлива как для приготовления пищи и отопления помещений, так и для обеспечения работы котлов, с помощью которых вырабатывается пар и электроэнергия для турбин. Пиролиз и газификация -- две формы переработки отходов при высокой температуре с ограниченным доступом кислорода. Эти процессы происходят в герметичной ёмкости под высоким давлением. В процессе пиролиза твердых отходов получают твердые, жидкие и газообразные вещества. При сжигании полученных жидких и газообразных веществ можно вырабатывать энергию, а при их переработке получать другие необходимые материалы. При дальнейшем очищении твердого остатка (кокса) получают такие вещества, как активированный уголь. Обычную и плазменнодуговую газификацию используют для прямой переработки органических веществ в синтетический газ, в состав которого входят моноксид углерода и гидроген. При сжигании газа вырабатывают электричество и пар.

Глава 3. Пути решения проблемы

В то время как Запад в полной мере использует экологичные и экономически выгодные методы утилизации ТБО, Россия пока идет очень слабыми шагами в этом направлении. Есть, конечно, экспериментальные программы, энтузиасты занимаются новыми технологиями, инвестируют свои средства. Но власти придерживаются иных точек зрения. В то время как сжигание ТБО во многих странах Европы запрещено, (по причине того, что при сжигании происходит выделение диоксинов, фуранов, хлорированного дибензодиозона) в Москве собираются строить 6 мусоросжигающих заводов. При этом сжигание мусора - небезотходная технология, т.к. с каждой сожженой тонны отходов получается около250-300 кг токсичной золы, для захоронения которой требуется место. А строительство мусороперерабатывающего комплекса обходится дешевле, чем мусоросжигающего (Меркумов, 1999).

Сокращение отходов

Термин «сокращение отходов» обозначает спланированную серию мероприятий, направленных на уменьшение количества и вредных свойств производимых отходов и увеличение доли отходов, которые могут быть использованы как вторсырье.

В Западных странах кампания за сокращение отходов ведется давно и в основном направлена против излишней упаковки, так как значительная часть ТБО состоит из упаковочных материалов:

Около 30% отходов по весу и 50% по объему составляют различные упаковочные материалы;

13% веса и 30% объема упаковочных материалов составляет пластик; в настоящий момент абсолютное количество пластиковых отходов в развитых странах удваивается (!) каждые десять лет.

Поэтому уменьшение отходов, связанных с упаковкой товаров, является одним из важнейших направлений работы по сокращению отходов. То, как упаковываются товары, в значительной степени зависит от предпочтений потребителей, которые, в свою очередь, формируются средствами массовой информацией, рекламой и т.п. Следующие рекомендации потребителям могут стать содержанием образовательных и просветительских программ общественных организаций и городских властей:

Избегать ненужной упаковки. Многие предметы в магазинах упаковываются только для того, чтобы привлечь внимание покупателя: например, т.н. blister packaging - мелкие предметы, помещенные на ярко раскрашенную картонную подложку и закрытые прозрачным пластиком.

Отдавать предпочтение продуктам многоразового использования.

Отдавать предпочтение минимальной упаковке - приобретать товары с более легкой упаковкой и товары, продающиеся большими объемами.

Отдавать предпочтение упаковке, которую можно вторично использовать или переработать. Среди упаковочных материалов, используемых как вторсырье, алюминий составляет 47%, бутылки для газированной воды - 17%, стальные консервные банки - 15%, стекло - 11% (цифры приведены для США). Ни алюминий, ни пластик в России сейчас не перерабатываются.

Отдавать предпочтение упаковке, изготовленной из вторично переработанных и/или экологически безвредных материалов. В настоящее время не существует однозначного соглашения о том, что считать «вторично переработанным» материалами, то есть какой процент вторсырья они должны содержать. Разумно полагаться на «зеленые значки», наносимые на товары и упаковку во многих странах.

Вместе с образовательными программами на сокращение отходов оказывают положительное влияние экономические стимулы, например, плата за мусор в зависимости от количества отходов.

Чем больше разнообразие упаковочных материалов, тем сложнее организовать программы вторичного использования и переработки. Поэтому возможно ограничение разнообразия упаковок. Например, даже в таких странах с высоким уровнем жизни, как Дания и Норвегия, разрешены к применению не более 20 типов бутылок для напитков.

В прошлом в России выбрасывалось меньше отходов на душу населения, чем на Западе, однако в последнее время в связи с внедрением западной потребительской культуры в этой области происходят быстрые изменения. Одноразовые бесплатные пластиковые пакеты в супермаркетах, одноразовая посуда в ресторанах fast-food, одноразовые алюминиевые банки для пива и прохладительных напитков (которые на Западе почти на 100% перерабатываются, а у нас идут прямиком на свалку) - первые тревожные симптомы этой тенденции. Задачей мероприятий по сокращению отходов в России должно быть недопущение бесконтрольного роста количества отходов потребления - прежде всего через экономические стимулы и образовательно-просветительские программы (Голицын, 2007).

Типы пластика и коды для них определены "Обществом пластиковой промышленности" (SPI) (табл.3). Коды SPI широко применяются для обозначения типа упаковочного материала. Такая практика является обязательной во многих странах и большинстве штатов США.

Таблица 3 Типы пластика, применяемые в упаковочных материалах

Значки-указатели	Описание
	Полиэтилен терефталат. Появился в 1978 году и захватил 100% рынка полутора- и двухлитровых бутылок для прохладительных напитков (иногда используется код PET).
	Полиэтилен высокой плотности. Используется при изготовления бутылок для моющих средств, иногда для масла и молока; игрушек.
	Поливинилхлорид (ПВХ). Применяется с 1927 года. Используется для заворачивания мясных продуктов, предотвращая изменение цвета. Из него также изготовляют бутыли для растительного масла. В 1973 году появились сообщения о канцерогенных веществах, якобы попадающих в жидкости, которые хранятся в сосудах из ПВХ, после чего его применение резко сократилось (иногда используется код PVC).
	Полиэтилен низкой плотности. Применяется со времен Второй Мировой войны. К 60-м годам полностью заменил целлофан. Используется в прозрачных упаковках, пакетах и т.д.
	Полипропилен. Используется в контейнерах для йогурта.
	Полистирен. Одноразовая посуда ресторанов быстрого питания (fast-food), иногда - контейнеры для яиц. Для их изготовления используют ХФУ, которые разрушают озоновый слой.
	Прочие. Чаще всего это многослойная упаковка или упаковка из смеси нескольких типов пластика (см.ниже).

На Западе широко распространена практика повторной переработки типов 1 и 2; несколько реже перерабатывается тип 4. Переработка остальных типов не практикуется (за исключением отдельных проектов малого масштаба).

Следует учесть, что значительное количество пластиковых упаковок, используемых сегодня, являются анти-экологичными, то есть включают в себя сразу несколько материалов: например, литровые пакеты, в которых продается сок, (так называемые «асептические пакеты») состоят из фольги, пластика, картона; эластичные (squezzable) бутылки для кетчупа часто производятся из нескольких типов пластика. Такая упаковка практически не поддается вторичной переработке и зачастую не сгорает в мусоросжигательных печах.