Способ утилизации бытовых и других биологических отходов
METHOD OF RECYCLING HOUSEHOLD AND OTHER BIOLOGICAL WASTES

Предлагается (по п. 1) способ утилизации бытовых и других биологических отходов путем вывоза на полигон (свалку) и складирования их в сплошном массиве, отличающийся тем, что отходы предварительно подвергаются измельчению и стабилизации, для чего в определенной пропорции смешиваются с нейтральным компонентом. В нашем государстве наиболее распространенным способом утилизации бытовых отходов является прямое складирование их на специально выделенных территориях вблизи населенных пунктов. При этом формируются нестабильные, пожаро - и экологически опасные образования, требующие постоянных расходов на обслуживание в течение длительного времени и причиняющие серьезное беспокойство местному населению.
Неравномерный по составу мусор по мере разложения проседает, на обводившееся место закладываются новые порции отходов, поверхность полигона нужно постоянно разравнивать и уплотнять бульдозерами, в противном случае возникает самовозгорание. В результате с атмосферой одновременно контактирует большая поверхность гниющих отходов, что вызывает дополнительное загрязнение воздуха. По предлагаемому способу поступающие на полигон отходы предварительно измельчаются и смешиваются с нейтральным компонентом - грунтом, строительным мусором или другими неорганическими отходами. Образующаяся смесь имеет бо'льший удельный вес, обладает предсказуемой водо - и газопроницаемостью и пригодна для однократной и окончательной укладки в массив большой толщины. При этом с воздухом находится в контакте лишь незначительный процент отходов, а бо'льшая их часть сразу попадает в анаэробные условия, где подвергается медленному и равномерному разложению. Профиль полигона формируется единовременно, равномерно проседает, не требует последующей рекультивации и, соответственно, отчуждает меньшую площадь.
Следующим отличием (по п. 2) предлагаемого способа является то, что в качестве нейтрального компонента частично используется местный грунт. Для образования равномерной и стабильной смеси к измельченным органическим отходам приходится добавлять значительное количество (например, от 30 до 50 процентов) нейтральной не гниющей субстанции. В качестве наполнителя могут быть использованы отходы близьлежащего промышленного производства и строительства, золошлаковые отходы, а также любые загрязненные местные грунты - пески, суглинки, глины. Когда местных неорганических отходов не хватает, приходится использовать местный грунт, который частично забирается с места будущего расположения формируемого массива свалки, а частично из расположенного рядом котлована.
Следующим отличием (по п. 3, 4) предлагаемого способа является то, что грунт, использующийся для стабилизации смеси, берется из расположенного в непосредственной близости от свалки котлована, который может использоваться в качестве водоема - отстойника, выполняющего демпфирующую, дренажную и противопожарную функции. Если на территории создаваемой свалки количество годовых осадков превышает известный минимум, то избыток влаги по естественной или искусственной дренажной системе уходит из региона в ближайшие реки и водоемы. В этом случае, чтобы иметь возможность контролировать эти стоки в плане экологической безопасности, нужно иметь промежуточный демпфирующий водоем достаточно большего объема, расположенный ниже уровня грунтовых вод, в котором удобно проводить мероприятия по мониторингу ситуации и по целенаправленной нейтрализации вредных веществ. Забираемый из котлована грунт по мере роста свалки соответственно увеличивает объем водоема. Место расположения водоема должно учитывать особенности дренажа местных грунтов и направление стоков от атмосферных осадков, фильтрующихся через созданный массив отходов.
Следующим отличием (по п. 5) предлагаемого способа является то, что наряду с бытовыми отходами одновременно утилизируются местные органические отходы от птицефабрик, свиноводческих комплексов, а также канализационные отходы и иловые остатки, которые сбалансированно смешиваются с бытовыми отходами. В настоящее время отходы этих категорий не принимаются на свалки бытового мусора в виду того, что их ило-подобная жидкая консистенция, а также повышенная биологическая активность не позволяет по технологическим причинам включать их в общий поток бытовых отходов. Иловые канализационные остатки приходится высушивать и сжигать, канализационные отходы захоранивают на отдельных свалках, а жидкие отходы от птицефабрик, свиноводческих комплексов, якобы, используют для удобрения почвы, а на деле сливают вблизи этих предприятий, подрывая экологию и отчуждая значительные территории из хозяйственного оборота. Проблема решается, если эти отходы по предлагаемому способу смешить с нейтральным компонентом и измельченным бытовым мусором и наряду с прочими бытовыми отходами сразу заложить в глубокий бурт на вечное хранение.
Интересно взглянуть на то, как решается проблема избавления от бытового мусора в других странах мира. Здесь за лучший опыт принимаются технологии сжигания и глубокой переработки бытовых отходов. В условиях высокой плотности населения сжигание - это единственный способ радикально сократить объем отходов. Эта технология требует использования сложных высокотемпературных печей с устройствами газоочистки на выходе. Сжигание пластика при низкой температуре недопустимо, - образуются вредные гидроксильные, перекисные, карбонильные и эфирные группы, при высокой же температуре появляются опасные неорганические примеси - окись азота, хлористый водород и окись углерода, которые приходится химически нейтрализовывать на выходе из печи. При этом в любом случае весь углерод переходит в двуокись, - парниковый газ, который, попадая в атмосферу, неблагоприятно воздействует на экологию.
Глубокая переработка бытовых отходов также создает немало проблем. Процесс комплексной переработки плохо автоматизируется, использование ручного труда на этой не престижной и вредной работе малоэффективно, продукты переработки, за исключением металлов, не представляют достаточной ценности. Попытки полной термической деструкции органической компоненты бытовых отходов вплоть до углерода с выделением и комплексным использованием получаемых органических продуктов пока не выходит за рамки экспериментов.
По предлагаемому способу ручная сортировка полностью исключена из технологического процесса, - после измельчения отходов цветные и черные металлы автоматически отделяются, а оставшаяся масса смешивается с нейтральным компонентом и закладывается в бурт на место постоянного захоронения. Предполагается, что пластмасса, древесная масса и бумага не представляют ценности, оправдывающей затраты на сортировку. По технологии переработки поддерживается постоянное соотношение между органической и нейтральной компонентами смеси, - это способствует медленному и равномерному разложению мусора в анаэробных условиях, создающихся в закладываемом массиве. В то же время смесь должна быть достаточно проницаемой, чтобы атмосферные осадки просачивались через толщу искусственного образования и не размывали сформированную геологическую структуру. Значительное содержание неорганической составляющей, а также затрудненный доступ кислорода в массив смеси исключают возможность возгорания и позволяют формировать существенно более мощные отвалы (50-100 м), чем принято сейчас.
Поскольку доля пластика в современных материалах и продуктах постоянно растет, а время его эксплуатации незначительно, этот материал неизбежно попадает на свалку, по сути это главный отход современной цивилизации. По сравнению с бытовыми органическими отходами пластик распадается очень медленно, поэтому под воздействием времени и давления на месте свалки постепенно сформируется антропогенная горная порода, похожая на сланец, которая консервирует потенциальный парниковый газ в виде твердых относительно стабильных соединений углерода. Вредные химические элементы, такие, как хлор или фтор будут постепенно исключаться из состава пластмасс по мере совершенствования технологии их изготовления, ведь обходится природа, создавая куда более ценные биополимеры такие, как хлопок, целлюлозу или шерсть без таких агрессивных элементов.
Необходимые для стабилизации утилизируемой органики минеральные вещества, в свою очередь, могут состоять из отходов местного промышленного производства и строительства, загрязненных ранее и удаляемых с целью рекультивации грунтов, например, старых золошлаковых отвалов. Одновременно для этой цели используется грунт, забираемый с территории свалки. Частично снимается слой грунта под основание будущего отвала, частично из котлована, располагающегося вдоль отсыпаемого бурта. Образующийся водоем располагается ниже уровня грунтовых вод, все местные стоки, прежде, чем уйти за пределы региона, попадают в этот водоем. В нем просто осуществлять постоянный мониторинг за предельными концентрациями вредных веществ и, в случае необходимости, проводить их дезактивацию, например, аэрировать бассейн при падении уровня кислорода в воде вследствие повышенной биологической активности. Кроме того, резервный запас воды может использоваться для противопожарной профилактики в особенно сухие годы.
При подготовке мусора к складированию важной и непростой технологической операцией является его измельчение. Поступающие отходы сильно различаются по своей природе, консистенции и размеру, - придется применять разные способы воздействия на материал такие, как раздавливание, разрыхление, разрывание, разрезание, просеивание, магнитную и индукционную сепарацию металлов. Для этого потребуется соответствующие механизмы и гибкие технологические линии, однако не вызывает сомнения, что процесс поддается полной автоматизации и исключению ручной разбраковки мусора.
Другой затратной компонентой являются земляные работы по извлечению и доставке местного грунта к пункту смешивания. Здесь важно избежать двойной перегрузки земельной массы, - грунт, вынутый из котлована, должен быть сразу использован. В регионе, богатом осадками, где единовременно формируется водоем - отстойник земляные работы ведутся методом гидроразмыва, и порода к месту смешивания подается по трубам в виде пульпы. В «сухих» регионах необходимость в водоеме отсутствует, и вынутый из котлована грунт сразу замещается подготовленной для захоронения смесью.
Приблизительная оценка полигона, принимающего один миллион кубометров органических отходов в год дает такие параметры. За 25 лет размер полигона при толщине закладки смеси в 50 м составит 500 на 1000 м, при этом «активной» является только растущая фронтальная зона шириной в 500 м, «старые» участки по мере просадки закрываются почвой, взятой из верхнего слоя разрабатываемого карьера. На каждые три кубометра привозимого на утилизацию спрессованного мусора придется вынуть один кубометр грунта. При наличии водоема его ширина составит около 300 на всем протяжении полигона при глубине в 10 м. Глубина котлована и соответственно закладки мусора зависит от объема привозимых на утилизацию минеральных отходов, а также от объема вывозимого из котлована грунта в случае, если разрабатываемый пласт содержит полезные материалы такие, как песок, глину. В этом случае мусорный полигон можно частично использовать как сырьевой карьер, что приведет к более глубокой закладке бурта, а также благоприятно воздействует на экономические показатели предприятия.