Основные способы утилизации и обезвреживания твердых бытовых отходов

УДК 574(262.5.05) М. А. Рузанова

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ

ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Ключевые слова: утилизация, отходы потребления, бытовые отходы, сжигание, пиролиз, полигоны, ликвидационный метод,

складирование отходов, предельно допустимая концентрация.

Анализируются ключевые методы утилизации и обезвреживания твердых бытовых отходов, полигоны отходов и утилизация отходов на крупных предприятиях в городе Нижнекамск.

Keywords: recycling, consumption waste, household waste, incineration, pyrolysis, landfills, liquidation method, waste storage, the

maximum permissible concentration.

This paper investigates the key techniques of recycling and solid waste treatment, landfills and recycling in the large enterprises in the town of Nizhnekamsk.

Одной из самых важных экологических проблем крупных населенных пунктов считается проблема утилизации всех типов отходов. Отходы представляют огромную опасность для здоровья человека и животных, нарушают внешний вид городов. Однако, в отходах могут храниться и ценные элементы, которые могут применяться в качестве вторичного сырья. Источниками образования отходов могут быть жилые и общественные учреждения, промышленные предприятия или общественные территории. Классификация городских отходов приведена в табл.1 [1].

Таблица 1 - Классификация городских твердых отходов

Места создания По натуральному составу

Бытовые отходы жилых помещений Пищевые отходы, стекло, авторезина, бумага, металл, пластик, шлак, древесина, отходы капитальных ремонтных работ.

Бытовые отходы учреждений административного и управленческого назначения Бумага, стекло, ткани, дерево, смет, лампы и т.д.

Отходы предприятий общественного питания или рынков Отходы пищи, кости, бумага, стекло, древесина и т.д.

Отходы территорий общественного пользования Уличный смет, бумага, стекло, опавшие листья и т. д.

Отходы лечебных и санитарно-эпидемиологических учреждений Текстиль, бумага, пластмасса и т.д.

Промышленные отходы Металл, пластик, масла, дерево и т.д.

которых показан в табл. 2 [1]. На методику сбора и удаления отходов может повлиять фракционная структура твердых бытовых отходов (ТБО). До 75% массы твердых отходов имеют размер меньше 85-98 мм. Средняя плотность ТБО в разных городах равняется примерно 0,19 - 0,23 т/м3. Влажность твердых бытовых отходов зависит от бумаги и отходов пищи, которые содержатся в них, а также зависит от их исходной влажности и от условий хранения на сборочных местах. Влажность составляет 30-58%. Максимальная влажность обычно наблюдается осенью. К тому же, компоненты твердых бытовых отходов обладают удельной теплоемкостью в пределах 2100-2500 Дж/(кг0С) [1].

Таблица 2 - Морфологический состав ТБО

Элементы Климатические зоны РФ

Средняя Южная Северная

Бумага, 33-39 22-30 20-24

картон

Пищевые 32-45 33-42 30-37

отходы

Дерево 1-3,5 1,5-2 2,5-6

Металл 2-3 2-3 3-7

Текстиль 4,5-5,5 6-7 5-7

Кости 0,5-3 1-2 1-4

Кожа, резина 1-7 2-4 3-8

Камни 1-3,5 1-2,5 2-3,5

Пластикат 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5

Остальное 0,5-1 1-3 2-3

Отсев(менее 6-15 10-19 7-14

15 мм)

Основная часть твердых отходов представляет собой бытовые отходы, состав

Ресурсы твердых бытовых отходов безграничны. В среднем годовое количество бытового мусора, приходящегося на одного европейского жителя, в городах составляет 500 кг, а в сельской местности около 200 кг [1].

В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ [2] практически все промышленные отходы можно поделить на 4 класса опасности:

• 1-ый класс - чрезвычайно опасные отходы;

• 2-ой класс - высоко опасные отходы;

• 3-й класс - умеренно опасные отходы;

• 4-й класс - малоопасные отходы.

Заключительным этапом обезвреживания

многих городских промышленных отходов, которые не могут быть утилизованы, в нынешнее время является сжигание (кроме токсичных веществ). Доказательствами этого факта являются опыты в Дании, Финляндии, Швеции, России и в других странах[3,4]. Ликвидация и обезвреживание отходов являются непростой санитарной, экологической и технической проблемой. По способу применения отходов их обезвреживание подразделяют на утилизационное, которое может помочь решить задачи экономии топливных и энергетических ресурсов, и ликвидационные технологии, которые направлены на соблюдение санитарно-гигиенических требований [1].

Наиболее часто в городах применяют ликвидационные методы. Например, механический метод - это обезвреживание отходов на полигонах. Также используют термический метод, при котором отходы сжигают. Еще весьма популярен и утилизационный биологический способ, который предусматривает компостирование отходов. 80-85% абсолютно всех твердых отходов складируются на свалках и полигонах. При складировании отходов в виде насыпных холмов или в карьерах и оврагах возникает опасность загрязнения грунтовых вод фильтратом. Также это приводит к загрязнению окружающей среды легкими фракциями отходов

[1, 5].

Полигоны должны гарантировать абсолютную санитарно - эпидемиологическую безопасность народонаселения, предотвращать загрязнение почвы, подземных вод и воздуха. Полигоны твердых бытовых и промышленных отходов имеют широкий спектр действия на природную среду. Весьма разные по уставу отходы при контакте с геoлогической средой переносят сложные химические или же биохимические изменения. Полигоны химически воздействуют на окружающую среду за счет выделения вредоносных элементов с эмиссиями фильтрата газовых выбросов и при разносе твердых отходов. Биогенное влияние проявляется в размножении многих видов птиц, насекомых, млекопитающих [1, 5].

При масштабном складировании отходов могут накапливаться скрытые опасные загрязняющие вещества, перемещение которых продолжается очень долго и даже после того, как полигон закроют, происходит разложение отходов, и экспортация веществ из тела полигона совершается до устойчивого равновесия с окружающей средой [5, 6].

Из-за данных процессов более 100 млн россиян из 148,7 млн по экологическим соображениям живут в неблагоприятных условиях. Практически 50% населения вынуждено использовать воду, качество которой не отвечает установленному [5].

Анализ, который проводился на свалках и полигонах, показал превышение предельно

допустимой концентрации содержания диоксида азота в 1,02 - 2,5 раза [1]. При этом существенно увеличивается список выявленных токсичных газов. В атмосфере на месте горения свалок обнаружены также оксиды серы, азота, аммиака и бензола в количествах, которые в десятки или даже в сотни раз превышают ПДК. Также в атмосферном воздухе обнаружены большие концентрации свалки целого ряда токсичных соединений: канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, таких как, флуорен, фенантрен, антрацен, пирен; предельных и непредельных углеводородов - метан, этан, пропан, бутан, этилен, пропилен; обнаружен целый ряд фенолов, замещенных нафталинов и фенантренов [6].

Чтобы сократить количество бытовых отходов, которые подлежат обезвреживанию и извлечению из них вторсырья, используют механизированную сортировку ТБО на специализированных заводах, которые называются мусоросортировочными заводами. В большинстве случаев из твердых бытовых отходов извлекают черные и цветные металлы, бумагу, стекло, также органические вещества, которые используются в последующем производстве [1, 5].

Основная масса ТБО вывозится из населенных пунктов на свалки и полигоны. Они занимают в нашей стране более 40 тысяч га земли. В Нижнекамске, как и во многих других российских городах, на сегодняшний день основным способом удаления отходов является система несменяемых мусоросборников: это большие контейнеры, сделанные из металла емкостью 0,80 м , а так же мусороуборочные машины, которые используются для перевоза мусора.

Проанализируем термические методы обезвреживания твердых бытовых отходов. К ним относятся сжигание отходов и пиролиз. Достоинствами термических методов являются:

• полное обеззараживание отходов в наикратчайшие сроки;

• использование теплоты, образующейся при сжигании отходов, для выработки тепла и электроэнергии;

• извлечение жидкого топлива и горючих газов (при пиролизе) [1].

В настоящее время наибольшую распространенность получает новейший метод термической переработки - пиролиз. Сущность его заключается в том, что после нагрева отходов в бескислородной или в малокислородной среде происходит химическое разложение органического вещества, которое содержится в них, и образуется пар, жидкая фракция и газ с выделением твердого остатка. В процессе пиролиза совершается сушка, сухая перегонка, газификация и горение коксового остатка [1].

В данное время проблема переработки твердых бытовых отходов или просто отходов является очень актуальной, так как ее решение приведет к нормальной жизнедеятельности населения городов и поселков, санитарной очистке городов, охране окружающей среды и

ресурсосбережению. Большой проблемой также является и то, что помимо твердых бытовых отходов на территории Нижнекамска и его окрестностях из-за большого количества строящихся объектов возникает огромное количество строительного мусора.

Из-за большой концентрации

промышленных предприятий в Нижнекамске существует вероятность накопления отходов, которые представляют опасность для населения города и его окрестностей. В целях избежания возникновения данной ситуации наиболее крупные предприятия города Нижнекамска, такие как ПАО «Нижнекамскнефтехим»,ОАО «Нижнекамскшина», прибегают к современным методам утилизации отходов, таким как компостирование - химико-биологический процесс разложения органической части ТБО с участием микроорганизмов. Существуют также способы компостирования пищевых отходов. Они применяются на Нижнекамском хлебокомбинате. Применяется также такой метод, как мусоросжигание. Сжигание дает возможность примерно в 3-4 раза уменьшить количество отходов, устранить неприятный запах, выделение токсичных жидкостей и развитие бактерий.

Рассмотрим утилизацию и

обезвреживание отходов в ПАО

"Нижнекамскнефтехим". Для утилизации отработанного хромового катализатора компанией ООО"ИНРЕДТЕХ"была разработана «Экстракцион ная технология утилизации отработанных хромовы х катализаторов» [7]. Эта технология направлена на утилизацию и обезвреживание токсичных отходов. Она дает возможность обесхромить до предельной допустимой концентрации данные

виды отходов и вернуть полученный хром в виде кондиционных соединений Cr

При складировании промышленных отходов вместе с твердыми бытовыми отходами на полигонах допустимое число токсичных промышленных отходов нормируется. Выполнение санитарно-гигиенических требований по охране атмосферного воздуха, почвы, грунтовых и поверхностных вод - главное условие для того, чтобы принять промышленные отходы на полигоны твердых бытовых отходов [1].

Таким образом, выбор метода обезвреживания твердых бытовых отходов осуществляется в зависимости от местных условий и обуславливается технико-экономическими показателями при учете санитарно-эпидемиологической обстановки, условий климата, численности населения города или сельского поселения.

Литература

1. Н.И. Абрамкин, Науки о земле, 10. 2. 3-10 (2010).

2.ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»

3. К.В. Николаева, Вестник Казан. технол. ун-та, 17. 7. 191-194 (20014).

4 Л.Н. Ольшанская, Л.А. Булкина, Е.Н. Лазарева и др., Вестник Казан. технол. ун-та, 17. 7. 195-199 (2014).

5. С.В. Куксов, Л.А. Осипова, Е.Н. Щербакова, Вестник Астраханского государственного технического ун-та, 7. 3. 185-188 (2005).

6. А.Г. Лапенкова, Вестник Волгоградского государственного университета. Исследования молодых ученых, 9. 6. 109-113 (2007).

7. Разработка технологий. [Электронный ресурс] URL: http://inramtech.ru/tehnologiya-utilizacii-otrabotannog2, 2014.

© М. А. Рузанова - доцент кафедры ПАХТ КНИТУ, kutuzovam.a.22@mail.ru.

© M. A. Ruzanova - docent department of Processes and devices of chemical technology NCHTI KNRTU, kutuzovam.a.22@mail.ru.