Характеристика системы управления переработкой ТБО: структура и составные элементы

Характеристика системы управления переработкой ТБО:

структура и составные элементы Characteristics of solid waste management system processing: the structure and component elements

Барцев Иван Александрович Аспирант экономического факультета Нижегородского государственного университета им.Н.И.Лобачевского

Доценко Ирина Сергеевна старший преподаватель кафедры социологии и психологии НИУ РАНХиГС директор департамента по работе с предпринимательскими структурами ТПП Нижегородской области

Аннотация: Представлена классификация ТБО, выявлены наиболее значимые аспекты, определяющие возможность их переработки и утилизации. Проведен анализ структуры участников рынка ТБО. Выявлены основные характеристики операторов перевозки, утилизации и захоронения ТБО.

Annotation: A classification of SW is presented; the most important aspects determining the possibility of the recycling and processing of SW are found. An analysis of the stakeholder structure of the SW market is conducted. The main characteristics of logistics operators in the SW market, as well as SW processing and its landfill are revealed.

Ключевые слова: Ресурсосбережение, твердо-бытовые отходы (ТБО), переработка ТБО, мусоросжигательные заводы, управление отходами.

Keywords: Resource conservation, solid-waste (MSW), recycling MSW, incinerators, waste management.

Согласно ГОСТ 30772-2001 - «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения», отходы - это остатки продуктов

дополнительный продукт, образующиеся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемые в непосредственной связи с этой деятельностью.

Отходы разделяются на две большие группы [2; 4]:

— отходы потребления - остатки веществ, материалов, предметов, изделий, товаров (продукции или изделий), частично или полностью утративших свои первоначальные потребительские свойства для использования по прямому или косвенному назначению в результате физического или морального износа в процессах общественного или личного потребления (жизнедеятельности), использования или эксплуатации;

— отходы производства - остатки сырья, материалов, веществ, изделий, предметов, образовавшиеся в процессе производства продукции, выполнения работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

Ключевым понятием рынка отходов является понятие «обращения с отходами» - виды деятельности, связанные с документированием (в том числе паспортизованными) организационно-технологическими операциями регулирования работ с отходами, включая предупреждение, минимизацию, учет и контроль образования, накопления отходов, а также их сбор, размещение, утилизацию, обезвреживание, транспортирование, хранение, захоронение, уничтожение и трансграничные перемещения.

Основные этапы обращения с отходами [5]:

• сбор отходов - деятельность, связанная с изъятием отходов в течение определенного времени из мест их образования, для обеспечения последующих работ по обращению с отходами;

• сортировка отходов - разделение и/или смешение отходов согласно определенным критериям на качественно различающиеся составляющие;

• транспортирование отходов - деятельность, связанная с перемещением отходов между местами или объектами их образования, накопления, хранения, утилизации, захоронения и/или уничтожения;

• сепарация отходов - механизированная обработка неоднородных отходов, имеющая целью их разделение на однородные составляющие;

• обработка отходов - деятельность, связанная с выполнением каких-либо технологических операций, которые могут привести к изменению физического, химического или биологического состояния отходов для обеспечения последующих работ по обращению с отходами;

• переработка (утилизация) отходов - деятельность, связанная с выполнением технологических процессов по обращению с отходами для обеспечения повторного использования в народном хозяйстве полученных сырья, энергии, изделий и материалов;

• рециклинг - процесс возвращения отходов, сбросов и выбросов в процессы техногенеза.

Возможно два варианта рециклинга [12]:

- повторное использование по тому же назначению (например, небитой стеклянной тары);

- возврат в производственный цикл (например, макулатуры в производстве картонно-бумажной продукции (КБП));

• сжигание отходов - термический процесс окисления с целью уменьшения объема отходов, извлечения из них ценных материалов, золы или получения энергии;

• захоронение отходов - размещение отходов в назначенном месте для хранения в течение неограниченного срока, исключающее опасное воздействие захороненных отходов на незащищенных людей и окружающую природную среду;

• полигон захоронения отходов - ограниченная территория, предназначенная и при необходимости специально оборудованная для захоронения отходов, исключения воздействия захороненных отходов на незащищенных людей и окружающую природную среду;

• свалка - местонахождение отходов, использование которых в течение обозримого срока не предполагается.

В зависимости от класса опасности различают пять групп отходов:

1-ый - чрезвычайно опасные (экологическая система необратимо нарушается, не поддается восстановлению);

2-ой - высоко опасные (экологическая система нарушается, поддается восстановлению в течение 30 лет после устранения источника вредного воздействия);

3-ий - умеренно опасные (происходит нарушение экологической системы, период восстановления - 10 лет);

4-ый - малоопасные (экологическая система восстанавливается в течение трех лет);

5-ый - практически неопасные (экологическая система практически не нарушается).

Фактически все ТБО по своей структуре могут быть разделены на три группы:

• вторичное сырье - отходы, которые могут быть переработаны в полезную продукцию с получением прибыли или, как минимум, с компенсацией затрат на переработку за счет реализации получаемой продукции [9], [10];

• биоразлагаемые отходы - отходы, которые могут быть переработаны в полезную продукцию (органическое удобрение), но прибыль от ее реализации не может компенсировать затраты на переработку;

• неперерабатываемые отходы («хвосты») - отходы, которые в настоящее время не могут быть переработаны в полезную продукцию, либо затраты на такую переработку слишком велики. В лучшем случае, этот вид мусора можно безопасно «спрятать», подмешивая в качестве наполнителей в различные изделия. К этой группе условно относятся и опасные отходы, содержащиеся в ТБО. Вопрос их утилизации и хранения требует специальных разработок в зависимости от их состава.

Вполне очевидно, что с точки зрения рентабельности переработки коммерчески привлекательной является первая группа ТБО. Она, в свою

очередь, также может быть классифицирована исходя из потребительских свойств отходов как вторичного сырья:

- высоколиквидные отходы - представляют собой высококачественное вторичное сырье, переработка которого в местных условиях позволяет получить продукцию, пользующуюся спросом, и обеспечивает высокую рентабельность производства. К ним относятся: промышленные отходы, образующиеся в виде побочной готовой продукции; лом черных и цветных металлов; высококачественные марки макулатуры; чистые производственные текстильные отходы; чистые производственные отходы полимеров; чистые производственные отходы стеклобоя и др.;

- среднеликвидные отходы - вторичное сырье среднего качества, переработка которого позволяет выпускать продукцию, пользующуюся спросом, но доходы от ее реализации примерно равны затратам на сбор, первичную обработку и переработку. Это макулатура, содержащая картон, смешанная макулатура, полимеры, содержащие посторонние включения, текстильные отходы потребления в виде изделий, кусковые древесные отходы, стеклобой, изношенные шины;

- слаболиквидные отходы - трудноутилизируемый мусор, затраты на переработку которого в существующих экономических условиях превосходят доходы от их использования или для переработки которых отсутствуют приемлемые технологические решения: влагопрочные отходы бумаги и картона, смеси полимеров, пух в текстильной промышленности, сильнозагрязненные отходы стеклобоя и др. В этих случаях компенсация превышения затрат на доходами при переработке отходов, как правило, осуществляется за счет средств поставщика;

- неликвидные отходы - неутилизируемые опасные отходы, переработка которых осуществляется в порядке их обезвреживания либо за счет средств поставщика отходов, либо за счет специальных источников финансирования, например за счет статей в бюджетах муниципальных образований: ламинированная бумага, многослойная полимерная упаковка,

картонно-бумажная упаковка из-под мяса птицы, рыбы, упаковка из-под токсичной продукции.

В России большая часть ТБО - около 93% (или 37,2 млн.тонн) -вывозится на свалки и полигоны [1].

Главный недостаток данной стратегии заключается в том, что свалки являются серьезным источником загрязнения почвы, грунтовых вод и атмосферы токсичными химикатами, высокотоксичными тяжелыми металлами, свалочными газами, а при возгорании мусора - диоксинами, фуранами и бифенилами. При этом предельно допустимые концентрации опасных веществ могут превышаться в 1 000 и более раз.

Проблемой является и то, что ресурсы имеющихся полигонов исчерпаны, что дополнительно приводит к образованию многих сотен стихийных свалок. Применение компакторов для прессования мусора позволяет более плотно его укладывать, что продлевает жизнь мусоросвалок, однако, в то же время повышает удельную нагрузку на почву и, соответственно, приводит к еще большему загрязнению окружающей среды.

В последние годы значительно возросло движение за запрет организации свалок вблизи населенных пунктов. Но, несмотря на активность данного движения и даже учитывая усилия Правительства РФ по поиску и внедрению других путей переработки и уничтожения твердых отходов, можно предполагать, что в ближайший перспективе заметного уменьшения роли мусорных свалок не произойдет.

Переработка осуществляется в целях уменьшения объемов ТБО, размещаемых на полигонах, сохранения природных ресурсов и сырьевого обеспечения промышленности.

Методы переработки ТБО можно разделить на следующие три группы:

• механико-биологические (получение биогаза, компостирование, сортировка);

• термические (сжигание, газификация, пиролиз, комбинированные методы);

• специальные методы.

После применения данных методов может быть произведена конечная переработка ТБО во вторичное сырье с возможностью последующего использования в промышленности.

Сравнительный анализ данных стратегий приведен в таблице 1 [13].

Таблица 1

Сравнительный анализ стратегий управления отходами

Стратегия Преимущества Недостатки

Захоронение на свалках и полигонах - относительно низкие затраты на содержание; - предусматривают размещение широкого спектра отходов; - возможность дальнейшей рекультивации площадок под сельскохозяйственные, оздоровительные нужды (спортивные площадки, заповедники и т.д.) - загрязнение почвы, грунтовых вод и атмосферы токсичными химикатами, тяжелыми металлами, свалочными газами и т.д.; - большая потребная площадь земли; - сложность организации новых свалок в связи с отсутствием свободных земельных участков; - значительные затраты на транспортировку ТБО

Переработка - сохранение природных ресурсов; - сокращение объемов ТБО, подлежащих уничтожению, и соответствующая экономия затрат; - сырьевое обеспечение производства - высокий уровень материальных и энергетических затрат на сбор, транспортировку, сортировку мусора; - загрязнение окружающей среды (зависит от выбранного места переработки); - значительный разброс цен на вторичные материальные ресурсы; - несмотря на наличие спроса, некоторые компоненты не подлежат переработке

Очевиден факт отсутствия единой преимущественной стратегии управления ТБО. В действительности, выбор оптимального пути управления отходами базируется на экологических, ресурсных и экономических

требованиях региона. Наилучшим способом сглаживания недостатков каждого отдельного метода является построение системы управления отходами, основанной на принципе комбинации обеих стратегий.

Общая система обращения с отходами может быть сформирована пятью основными звеньями (рисунок 1):

• полигоны;

• компании-перевозчики (сбор и вывоз мусора - обычно несколько компаний в регионе);

• комплексные мусороперерабатывающие заводы (сортировка, переработка, сжигание, захоронение неперерабатываемых отходов);

• мусоросжигательные заводы;

• специализированные предприятия.

Рис. 1. Система управления ТБО Формат взаимодействия данных групп участников зависит от национальной либо региональной политики переработки ТБО.

Ниже рассмотрены характеристики деятельности компаний каждого сегмента более подробно.

Полигоны - комплексы природоохранных сооружений, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов (идеальные условия, в реальности не выполняются).

Обычно полигон сооружают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки. Если это невозможно, устраивается водонепроницаемое основание, что приводит к значительным дополнительным затратам. Площадь земельного участка выбирается с условием срока эксплуатации в 15-20 лет и, в зависимости от объема захораниваемых отходов, может достигать 40-200 га. Высота складирования отходов составляет 12-60 м.

Полигоны делятся на:

- малонагружаемые - 2-6 тонн/ кв. м (обычно старые);

- высоконагружаемые - 10-20 тонн/ кв. м (более современные).

Годовой объем принимаемых отходов может составлять от 10 до 3 000

тыс. куб. м. Технологический процесс захоронения отходов проводится, как правило, картовым методом, что позволяет поэтапно вводить в действие природоохранные мероприятия, не дожидаясь завершения эксплуатации полигона в целом. Технология складирования ТБО на полигонах предусматривает защиту грунтовых вод с помощью водоупорных экранов, а атмосферы и почвы, прилегающих территорий - с помощью ежесуточной наружной изоляции.

В России проектирование, эксплуатация и рекультивация полигонов ТБО осуществляется в соответствии с законодательными, директивными и нормативными документами. На полигоны поступают следующие виды отходов:

- отходы потребления;

- строительные отходы;

- отходы производства III и IV класса.

При складировании отходов на полигоне ТБО должны выполняться следующие требования:

• влажность отходов не должна быть более 65%;

• отходы не должны быть взрывоопасными, пожароопасными и самовозгорающимися;

• суммарное количество отходов III и IV класса токсичности не должно превышать 30% общей массы ТБО.

При выборе мест захоронения отходов осуществляется комплексный подход, который включает оценку климатических, геологических, гидрогеологических, социально-экономических и экологических факторов.

В России эксплуатируется более 1 300 полигонов ТБО. Около 20 из них (очень крупные) имеют массу отходов, превышающую 2,5 млн. тонн; на 90 полигонах (крупные) масса отходов составляет 1,2-2,5 млн. тонн; на 400 (средние) - 0,5-1 млн. тонн. Остальные полигоны (малые) имеют массу отходов менее 0,5 млн. тонн.

Около 10% ТБО вывозится в места неорганизованного хранения, небольшая часть отходов (~6%) оседает на территории городов и промышленных предприятий. В сумме на полигоны и несанкционированные свалки вывозится свыше 90% отходов. Площадь, занимаемая действующими полигонами и свалками, составляет свыше 40 тыс. га. Дополнительно ежегодно для захоронения отчуждается приблизительно 1 тыс. га. земли. Около 50 тыс. га. земли занимают закрытые полигоны и свалки [3].

Большинство полигонов принадлежат государственным предприятиям, однако, существует и частный бизнес по захоронению отходов [7].

Из-за серьезности стоящей в России проблемы накопления мусора и отсутствия практики его пере работки, многие полигоны функционируют с нарушением правил эксплуатации (выработан ресурс, не проводятся

экологические мероприятия, отходы сваливаются без предварительной сортировки и утрамбовки и т.п.).

Практикой развитых стран является обязательная сортировка мусора и прессование остатков перед захоронением. В России сортировка отходов осуществляется в факультативном порядке, несмотря на то что экологи и эпидемиологи постоянно твердят о ее насущной необходимости. Более того, автоматизированных (организованных) сортировочных комплексов практические нет, а работу по отбору подлежащих переработке отходов осуществляют рабочие, зачастую неформально.

Стоимость строительства небольшого полигона ТБО для районного центра составляет 50-60 млн. руб., а стоимость строительства полигона для областного центра - сотни млн.

Теоретически, мусороперерабатывающий завод должен объединять в себе функции сортировки и переработки мусора [6, 8]:

- прием смешанных и раздельно собранных коммунальных ТБО;

- конвейерно-контрольная сортировка отходов и переработка вторичных ресурсов (вторполимеров, макулатуры, текстиля, металлолома, стеклобоя);

- производство на основе вторичного сырья конструкционных изделий, строительных материалов, продукции хозяйственно-бытового назначения, фильтропластов, нетканых материалов, агломерата, гранулята, полимерной пленки и труб, туалетной бумаги, биогумуса, товарного компоста и т. д.

Потребность в мусороперабатывающих заводах велика, однако, высокий объем инвестиций - от 20 млн.долл., жесткие требования к экологии, необходимость административной поддержки и трудно просчитывающаяся доходность, делают этот бизнес довольно рискованным.

В 2010-2011 гг. был зафиксирован прирост инвестиционного интереса. В настоящее время на разных стадиях разработки, находятся 30-40 относительно крупных мусороперерабатывающих заводов в различных регионах страны.

В России действует всего несколько мусоросжигательных заводов. С ростом популярности мусороперерабатывающих заводов, интерес к созданию мусоросжигательных заводов постепенно снижается, хотя данный способ переработки дает возможность относительно быстро решать проблему накопления отходов.

Специализированные предприятия как правило, ориентированы на сбор, продажу или переработку отдельных видов отходов (как правило, металлов, пластика, стекла, шин, бумаги и картона).

Приведем примеры наиболее типовых компаний, в зависимости от вида ТБО, с которым они работают:

• бумага и картон. В этом сегменте работают как компании, осуществляющие только сбор, прессование и продажу отходов, так и заводы по переработке;

• полимеры. Аналогично макулатуре - на рынке работают несколько типов компаний. Достаточно развитое звено - производство вторичных гранул (промежуточного сырья), которые впоследствии могут использоваться производителями пластиковой продукции;

• стекло. В сегменте переработки стекла можно выделить две основные группы участников рынка - сборщики стеклянных отходов (тара, стеклобой) и специализированные предприятия по переработке этих отходов;

• шины. Здесь, как правило, сбор и переработку отходов осуществляют одни и те же компании. Схемы работы различны: завод может самостоятельно забирать изношенные шины в автотранспортных предприятиях (опт), покупать их у потребителей (организовывать пункты сбора) либо принимать на переработку за деньги (подход развитых стран).

Основным фактором, влияющим на выбор стратегии и организацию системы управления твердыми бытовыми отходами, являются нормы накопления ТБО - количество отходов, образующихся на расчетную единицу (человек - для жилищного фонда, одно место в гостинице, 1 кв. м торговой площади для магазинов и складов и т. д.) в единицу времени (день, год).

Действительно, только имея достоверную информацию о количестве накапливающихся в городе отходов можно грамотно планировать всю цепочку: сбор - транспорт - обезвреживание и утилизация ТБО.

При выборе метода и технологии обезвреживания и последующей утилизации необходимо получить полную информацию о морфологическом и элементном составе и свойствах ТБО, в том числе теплотехнических. Для решения вопроса о возможности и целесообразности метода биотермического обезвреживания и переработки ТБО необходима информация о содержании органического вещества, удобрительных элементов и т. д.

К ТБО, входящим в норму накопления от населения и удаляемым транспортом спецавтохозяйства, относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях (включая отходы от текущего ремонта квартир); отходы от отопительных устройств местного отопления; опавшие листья, собираемые с дворовых территорий; крупные предметы домашнего обихода при отсутствии системы специализированного сбора крупногабаритных отходов.

На нормы накопления и состав ТБО влияют такие факторы, как степень благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа, водопровода, канализации, системы отопления), этажность, вид топлива при местном отоплении, развитие общественного питания, культура торговли и, что не менее важно, образ жизни и степень благосостояния населения. В неблагоустроенных жилых домах (с местным отоплением на твердом топливе) в ТБО попадает зола, что резко увеличивает норму накопления ТБО.

Нормы накопления ТБО для жилых зданий и учреждений (или предприятий) общественного назначения (общественного питания, учебных, зрелищных, гостиниц, детских садов и др.) различны и основываются на разных источниках. В таблице 2 приведены ориентировочные нормы накопления ТБО, которые используют только для предварительных расчетов.

Таблица 2

Ориентировочные нормы накопления ТБО

Классификация жилищного фонда Нормы накопления ТБО Средняя плотность, кг/куб. м

кг/год куб. м/год

Благоустроенные жилые дома 200-280 1,1-1,5 200-220

Жидкие отходы из непроницаемых выгребов неканализационных домов - 2,0-3,25 1000

Общая норма накопления ТБО по благоустроенным жилым и общественным зданиям для городов с населением более 100 000 человек 260-300 1,3-1,5 190-210

Также важны климатические условия - различная продолжительность отопительного периода (от 150 дней в южной зоне до 300 дней в северной), потребление населением овощей и фруктов и т. д.

Для крупных городов нормы накопления несколько выше, чем для средних и малых городов.

На практике мусороперерабатывающие предприятия иногда сталкиваются с недогрузкой, что объясняется неверным проектированием и принятыми нормами накопления ТБО.

Библиографический список

1. Баркан М.Ш., Прохоцкий Ю.М., Федосеев И.В. Инновационные технологии утилизации экологически опасных отходов Инноватика и экспертиза. Научные труды Федерального государственного бюджетного учреждения "Научно-исследовательский институт - Республиканский исследовательский научно-консультационный центр экспертизы (ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ)". 2010. № 1. С. 13-16.

2. Быков Д.Е., Рюмина Н.В., Стрельникова Т.Г., Седогин М.П. Пути совершенствования городской системы обращения ТБО Экология и промышленность России. 2005. № 10. С. 28-31.

3. Кузнецов П.И. О становлении и развитии отходоперерабатывающей отрасли Твердые бытовые отходы. 2012. № 4. С. 31-33.

4. Мелентьев Г.Б., Шуленина З.М., Делицын Л.М., Попова М.Н., Крашенинников О.Н. Промышленные и бытовые отходы: инновационная политика и научно - производственное предпринимательство как средства решения проблемы Экология промышленного производства. 2004. № 1. С. 40-52.

5. Слюсарь Н.Н., Борисов Д.Л., Григорьев В.Н. Назработка комплексной технологической схемы сортировки твердых бытовых отходов Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Урбанистика. 2011. № 3. С. 75-82.

6. Соломин И.А., Башкин В.Н. Выбор оптимальной технологии переработки ТБО Экология и промышленность России. 2005. № 9. С. 42-45.

7. Шубов Л.Я. Проблема муниципальных отходов и рациональные пути ее решения Экология и промышленность России. 2005. № 12. С. 34-39.

8. Шуварикова Е.В. Использование международного опыта для решения проблем управления отходами производства и потребления в пермском крае Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Экономика и менеджмент. 2010. № 7 (183). С. 41-48.

9. Морозова Г.А., Трофимова Т.В. Экономическая оценка рационального использования вторичных ресурсов. Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. 2012. №2(2). С. 214218. http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik/99999999 West 2012 2(2)/40.pdf

10. Трофимова Т.В. Иерархия проблем лесопромышленного комплекса региона (на примере Нижегородской области). Российское предпринимательство. 2011. №7(1). С. 156-161.

11. Ефимычев Ю.И., Трофимов О.В. Функционирование промышленных предприятий в условиях цикличности экономики. Вестник

Самарского государственного экономического университета. 2009. №62. С.52-56.

12. Богатырев А.В., Богатырев В.А., Ефимычев А.Ю. Ресурсосбережение как направление модернизации экономики. Организатор производства. 2011. Т 48. №1. С. 63-66.

13. Барцев И.А., Трофимов О.В., Доценко И.С. Анализ стратегий утилизации и переработки ТБО в Российской Федерации // Управление экономическими системами: электронный научный журнал, 2013. №9. URL:http://uecs.ru/index.php?option=com flexicontent&view=items&id=2361.