Сжигание отходов. Сжигание мусора несовместимо с концепцией устойчивого развития

Сжигание отходов – старая традиция. Еще с древности люди отправляли в печь то, что не пригодилось для корма скота или удобрения земли. Жители Австрии, еще в начале XIX века приучились сжигать мусор, т.к им приходилось платить подать, размер которой был пропорционален объёму вывозимого мусора.

В большинстве европейских частных домов в XX веке, были установлены мусоросжигательные печи. Но, не смотря на эффективное сокращение отходов, способ оказался не безопасным – довольно часто происходили утечки вредных газов.

Англия начала первой сжигать мусор на предприятиях в 1870 году. Рабочие просто забрасывали его в печку, и выгребали оттуда пепел.

В 1893 году недалеко от Парижа, построили первый завод по сжиганию мусора, что вызвало неодобрение агрономов – зачем уничтожать органические отбросы, если их можно использовать с пользой, как удобрение. Сначала к их мнению прислушались, но в 1906 году органические отходы снова разрешили уничтожать, если на них не нашлось покупателя.

Поначалу к мусору добавляли традиционное топливо, например, уголь или мазут. Со временем оборудование было усовершенствованно. В 1930-м году появилась печь с грилем, которая значительно повысила эффективность (сгорало до 90% массы) и облегчила человеческий труд.

Из мусора может получиться топливо. Подобие низкосортного угля. Но только при условии удаления их него влажных органических отходов, железа, стекла.

Мусоросжигательному заводу, кроме всего прочего, понадобятся фильтры для очищения дыма перед его выпуском в атмосферу. Так как там содержатся вредоносные газы и частицы, называемые «золами уноса» (частицы размером от долей микрона до 0,14 мм). Необходимо так же отфильтровать летучие соединения тяжелых металлов, газообразной хлористоводородной кислоты.

Остающиеся после очищения твердые остатки (35–50 килограммов ядовитых веществ на тонну сжигаемых отходов) подвергаются химической стабилизации или прессуются, а затем отправляются в специализированные хранилища в качестве «отходов первого класса опасности».

При сжигании, так же остаются шлаки. Они могут пригодиться в сталеплавильном производстве, для получения алюминиевых проводов, после просева – для укладки подстилающего грунта при прокладке дорог, рассчитанных на небольшие нагрузки, например пешеходных и автостоянок. Правда использование таких шлаков, подвергается строгому регламенту, т.к они могут содержать ядовитые включения и остатки горючих веществ.

Технологию термической обработки и уничтожения отходов, используют, прежде всего, развитые страны. Например, Япония, Бельгия, Германия, Франция, Нидерланды, Швейцария, Швеция, Австрия, Дания. Количество заводов не возрастает, но увеличиваются их размеры.

Минусы технологии сжигания

• Выделаются вредные химические соединения и микрочастицы опасные для здоровья и окружающей среды, слишком мелкие для очистки фильтров.
• Печи требуют постоянной нагрузки, так что велика вероятность сожжения сырья, которое можно было бы переработать.

Совет ЕЭС в своё время, выпустил десяток директив регулирующих обращение с отходами, в том числе: пределы выбросов в атмосферу вредных веществ, наличие разрешений у предприятий, условия деятельности, контроль и измерение показателей веществ.

Директива от 15 июля 1975 г. «Об отходах» предусматривает, что отходы должны устраняться без ущерба для здоровья людей и без ущерба для окружающей среды. Директива от июня 1989 года, касалась именно загрязнения воздуха от сжигания мусора.

В 2000 году, Европейский союз выпустил еще более строгий регламент «О сжигании отходов». Статья 6, мало чем отличается от условий деятельности утилизирующих предприятий, описанных в директиве от 1989 года:

Газов выделяемые при сжигании, должны нагреваться не менее 2ух секунд, при температуре не менее 850 °C. Если сжигаются опасные отходы с содержанием более чем 1% галогенных органических соединений (например, хлорина), температура должна быть 1100 °C минимум. Если температура упадет, автоматически должны включиться горелки.

При превышении пределов выбросов ни при каких обстоятельствах нельзя продолжать сжигать отходы более, чем четыре часа беспрерывной работы. В течении года их должно набираться не больше 60 часов.

С этим более новым предписанием заводам пришлось считаться, и обзаводиться новым оборудованием по очистке дыма, стоимость которого составляет до двух третей всех затрат.

В ст. 6 (пункт 1) прописана необходимость 2-х секундного нагревания дыма при температуре 850 °C, для разрушения диоксинов и фуранов - всего около 20 соединений разной степени токсичности. Так же уцелевшие диоксины поглощаются активированным углем либо разлагаются при посредстве катализаторов. Несмотря на меры предосторожности, отравления скота, людей и окружающей среды всё-таки происходят. Так, в Савойе, отравление диоксинами, содержавшимися в дымах мусоросжигательного завода, привело в 2001 году к забою 7000 голов скота.

Взрыв на химическом заводе швейцарской фармацевтической компании Хоффман-Ля Рош в Севезо (Италия) в 1976 году.

После взрыва на химическом предприятии в городе Севезо в Италии, облако с высокой концентрацией диоксина, распространилось на территории 16 квадратных километров и вызвало массовое отравление людей и домашних животных. На самом деле выбросы диоксинов на заводе относятся к контролируемым (за исключением аварийных ситуаций). Более мощными источниками, являются горящие свалки, костры, в которых сжигают мусор и растительные отходы, в том числе и на садовых участках. Температура их горения относительно низкая - до 600°С. При таком режиме образуется в десятки раз больше диоксинов и фуранов, чем на мусоросжигательных заводах, где используется высокотемпературный процесс (около 1000°С). Если технология соблюдается, объём вредных выбросов будет приближен к прописанным Европейским нормам.

Во Франции в 2007 году, было построено предприятие «Иссеана» отапливающее 79 000 жилищ и производящее электричество для 50 000 квартир. Прислушавшись к мнению экологов, администрация намеренно понизила нормы выработки, чтобы побудить обитателей Иль-де-Франса сократить объемы отбросов, прибегая к более полной предварительной сортировке ради увеличения объемов вторично используемого сырья. Тому же способствует и сортировочный цех.

Мусоросжигательные заводы, были переименованы в «предприятия для использования отходов в качестве энергетического сырья». Просто уничтожать мусор сжиганием неэффективно и невыгодно, необходимо предварительно сортировать мусор и вторично использовать. А остатки сжечь с использованием получаемого тепла. На уровне правительства, в Германии, в Нидерландах, в Скандинавских странах, решили сократить объём отбросов при помощи сортировки, обработки и вторичного использования.

Сжигание и пиролиз твердых бытовых отходов

Опыт показывает, что для крупных городов с населением более 0,5 млн. жителей целесообразнее всего использовать термические методы обезвреживания ТБО.

Термические методы переработки и утилизации ТБО можно подразделить на три способа:

-слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК);

-слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах;

-пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Несмотря на разнородность состава твердых бытовых отходов, их можно рассматривать как низкосортное топливо (тонна отходов дает при сжигании 1.000-1.200 ккал тепла). Термическая переработка ТБО не только их обезвреживает, но и позволяет получать тепловую и электрическую энергию, а также извлекать имеющийся в них черный металлолом. При сжигании отходов процесс можно полностью автоматизировать, следовательно, и резко сократить обслуживающий персонал, сведя его обязанности до чисто управленческих функций. Это особенно важно, если учесть, что персоналу приходится иметь дело с таким антисанитарным материалом, как ТБО.

Слоевое сжигание ТБО в котлоагрегатах . При данном способе обезвреживания сжигаются все поступающие на завод отходы без какой-либо предварительной подготовки или обработки. Метод слоевого сжигания исходных отходов наиболее распространен и изучен. Однако при сжигании выделяется большое количество загрязняющих веществ, поэтому все современные мусоросжигательные заводы оборудованы высокоэффективными устройствами для улавливания твердых и газообразных загрязняющих веществ, стоимость их достигает 30% кап. затрат на строительство МСЗ.

Первая мусоросжигательная установка общей производительностью 9 т/ч введена в эксплуатацию в Москве в 1972 году. Она предназначалась для сжигания остатков после компостирования на мусороперерабатывающем заводе. Мусоросжигательный цех находился в одном здании с остальными цехами завода, который в связи с несовершенством технологического процесса и получаемого компоста, а также из-за отсутствия потребителя на этот продукт в 1985 году был закрыт.

Первый отечественный мусоросжигательный завод был построен в Москве (спецзавод №2). Режим работы завода - круглосуточный, без выходных дней. Тепло, получаемое от сжигания отходов, используется в городской системе теплоснабжения .

В 1973 году предприятие «ЧКД-Дукла» (ЧСФР) приобрело у фирмы «Дойче - Бабкок» (ФРГ) лицензию на изготовление МСК с валковой колосниковой решеткой. По внешнеторговым связям котлы, выпускаемые этим предприятием, приобретены для ряда городов нашей страны.

В 1984 году введен в эксплуатацию в Москве самый крупный отечественный мусоросжигательный спец. завод № 3. Производительность каждого из четырех его агрегатов составляет 12,5т сжигаемых отходов в час. Отличительная особенность агрегата - дожигательный барабан, установленный за каскадом наклоннопереталкивающих колосниковых решеток.

Опыт эксплуатации отечественных заводов позволил выявить ряд недостатков, влияющих на надежность работы основного технологического оборудования и на состояние окружающей среды. Для устранения обнаруженных недостатков необходимо:

-обеспечить раздельный сбор золы и шлака;

-предусмотреть установку резервных транспортеров для удаления золошлаковых отходов;

-повысить степень извлечения лома черных металлов из шлака;

-обеспечить очистку извлеченного металлолома от золошлаковых загрязнений;

-предусмотреть дополнительное оборудование для пакетирования извлеченного лома черных металлов;

-разработать, изготовить и установить технологическую линию по подготовке шлака для вторичного использования;

Установки или заводы по переработке твердых бытовых отходов способом пиролиза функционируют в Дании, США, ФРГ, Японии и других странах.

Активизация научных исследований и практических разработок в этой области началась в 70-х годах ХХ столетия, в период "нефтяного бума". С этого времени получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов. Особенно большое значение придают этому процессу в Японии.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов:

1. отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования;

2. переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений - хлора, азота, фтора, а также шлака при расплавлении металлов, стекла, керамики;

3. очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов;

4. сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии.

При переработке, например, древесной стружки синтез-газ содержит (в %): влагу - 33,0; окись углерода - 24,2; водород - 19,0; метан - 3,0; двуокись углерода -10,3; азот - 43,4, а также 35-45 г/нм дегтя.

Из 1т твердых отходов, состоящих из 73% ТБО, 7% резиновых отходов (в основном автомобильные шины) и 20% каменного угля получают 40 кг смолы, используемой в котельной и м3 влажного газа. Объемная доля компонентов сухого газа следующая (в %): водород - 20, метан - 2, окись углерода - 20, двуокись углерода - 8, кислород - 1, азот - 50. Низшая теплота сгорания 5,4-6,3 МДж/м3. Шлака получается 200 кг/т.

СЖИГАНИЕ ОТХОДОВ - обезвреживание отходов путем сжигания на специальных установках (мусоросжигательных заводах).[ ...]

Отходы, представляющие опасность. Опасными считаются отходы, содержащие патологические, взрывчатые, радиоактивные или ядовитые вещества. Остатки из печи для сжигания отходов или зола в бытовых отходах могут воспламениться в установках для сбора или захоронения отходов. Отходы жидких й твердых материалов, представляющие опасность, в некоторых случаях собирают в контейнеры и включают в общий поток твердых отходов. Бригада сборщиков отходов должна идентифицировать все отходы, представляющие опасность. Опасные отходы обрабатывают отдельно от остальных с принятием соответствующих мер безопасности. Обычные и специальные машины для сбора отходов необходимо снабжать средствами тушения огня и защитной одеждой, используемой при обработке опасных материалов.[ ...]

Сжигание отходов растворителей должно проводиться либо в специальной установке на территории предприятия, либо, по согласованию с местными органами санитарного и пожарного надзора, на специально отведенных полигонах.[ ...]

Сжигание отходов в установке производительностью 40-45 т/сут усугубляет экологическую ситуацию, поскольку в составе шлама присутствуют соединения хлора и органики. Их сжигание при температуре 750°С неизбежно приводит к образованию диоксинов, попадающих в атмосферу.[ ...]

Сжигание отходов пластмасс - наименее эффективный способ их удаления и обезвреживания, так как при этом полностью разрушается дорогостоящий полимер и другие компоненты пластика. Оно применяется при переработке отходов пластмасс только в тех случаях, когда другие способы по техническим или экономическим причинам не могут быть использованы. В частности, сжигание отходов пластмасс используют, когда их выделение из смеси других отходов невозможно или слишком дорого.[ ...]

Сжигание отходов в мусоросжигательных печах сокращает объем мусора на 70 - 90 %, в зависимости от состава. Густонаселенные и наиболее значимые города мира активно внедряли экспериментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора, стали использовать для получения электрической энергии, но не везде эти проекты смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны, если не было бы дешевого способа захоронения. Многие города, которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Захоронение отходов осталось в числе наиболее популярных методов решения данной проблемы.[ ...]

Сжигание отходов. Первая печь для. сжигания отходов, рассматривавшаяся как установка, предназначенная для сжигания мусора, была построена в Англии в 1874 г. Развитие промышленной революции в Великобритании привело к появлению отходов, имеющих сравнительно высокую теплотворную способность. Эпидемия холеры в 1892 г. ускорила создание первой в Европе печи для сжигания отходов (Гамбурге, Германии, 1983 г.). Эта установка действовала до 1924 г. В том же городе в 1912 и 1913 гг. были построены две другие печи для сжигания отходов. В Англии же к 1914 г. уже имелось 200 печей для сжигания отходов (причем 65 из них использовались для получения энергии от установленных там же парогенераторов) в 160 городах .[ ...]

Сжигание отработанных масел можно реализовать с использованием турбобарботажного способа. Процесс включает следующие стадии: подачу отходов, дробление, испарение, смешение топлива с воздухом, воспламенение и горение. Принцип действия здесь состоит в том, что через слой сжигаемых отходов масел пропускают воздух, интенсивно перемешивающий слой жидких отходов. Одновременно в камеру сгорания тангенциально вводится ещё один воздушный поток. Общее количество вводимого воздуха должно быть достаточным для полного сжигания отходов. Турбобарботажный метод сжигания реализован в нескольких вариантах установки «Вихрь». Однако при этом необходимо проводить предварительное обезвоживание горючих отходов. Турбобарботажный способ относится к бесфорсуночному типу топочных процессов, а в топках этого типа функции распыляющего устройства выполняет пенный слой.[ ...]

Сжигание отходов на мусоросжигающих заводах. В развитых странах часть ТБО уничтожается в специальных мусоросжигательных установках. При этом в одних случаях вырабатывается электроэнергия, в других - пар, которым отапливаются близлежащие предприятия или жилые кварталы. В России этот метод мало распространен, главным образом потому, что используемые на этих заводах зарубежные технологии не справляются с неотсортированными российскими отходами.[ ...]

При сжигании отходов в барабанных печах в принципе можно достичь и более высоких температур горения, но высокотемпературное сжигание ТБО приводит к быстрому износу достаточно тонкой футеровки в печах этого типа (раз в полгода требуется замена внутренней футеровки печи - операция трудоемкая, сложная и дорогая, ее стоимость составляет около 10 % стоимости самой печи). Для повышения долговечности печи иногда вместо футеровки применяют водяное охлаждение стенки барабана или устраивают охлаждение футеровки печи. Производительность барабанных печей составляет до 10 т/час (чаще 1-5 т/час).[ ...]

Режим сжигания отходов (температура, продолжительность, расход дутьевого воздуха) не может быть произвольным и должен обеспечивать разложение образующихся из некоторых пластмасс весьма опасных органических веществ - дибензодиоксинов и дибензофуранов до безвредных соединений. Многочисленные исследования и практика эксплуатации зарубежных заводов показывают, что эти весьма опасные для здоровья человека вещества на 99,9% разлагаются при температуре 900 - 1000°С. В то же время на большинстве отечественных заводов температура сжигания не превышает 800°С (прежде всего, из-за неподготовленности отходов к сжиганию).[ ...]

Открытое сжигание отходов на свалках или в печах, расположенных во дворах, является самым примитивным способом сжигания, и в настоящее время в связи с опасностью загрязнения воздуха оно в США запрещено.[ ...]

Ликвидация отходов. Одним из наиболее простых способов ликвидации пластмассовых отходов является их сжигание. Разработаны и продолжают совершенствоваться различные конструкции печей сжигания: подовых, ротационные, форсуночных с кипящим слоем и др. Предварительное тонкое измельчение и распыление отходов обеспечивают при достаточно высокой температуре практически полное их превращение в С02 и НгО-Однако сжигание некоторых видов полимеров сопровождается образованием токсичных газов: хлорида водорода, оксидов азота, аммиака, цианистых соединений и др., что вызывает необходимость мероприятий по защите атмосферного воздуха. Кроме того, несмотря на значительную тепловую энергию сжигания пластмасс, экономическая эффективность этого процесса является наименьшей по сравнению с другими процессами утилизации пластмассовых отходов. Тем не менее, сравнительная простота организации сжигания определяет довольно широкое распространение этого процесса на практике. Типичная технологическая схема сжигания отходов с использованием трубча-’гой печи представлена на рис.[ ...]

Продуктами сжигания отходов являются нетоксичная зол и дымовые газы, для очистки которых применяется типовое оборудование. При этом выброс вредных веществ не превыша! ет установленное значение предельно допустимых концентраций.[ ...]

Расходы при сжигании отходов сильно изменились за период с 1965 по 1975 г. по ряду причин.[ ...]

Однако перед сжиганием отходы необходимо очищать от нежелательных компонентов, а после сжигания - тщательно обезвреживать отходящие газы. Мировая практика накопила значительный опыт обезвреживания отходов сжиганием. Главным тормозом для широкого распространения этого метода является сложность и высокая стоимость систем очистки отходящих газов.[ ...]

Проект печи для сжигания отходов типа "Волунд". Кран поднимает отходы и через воронкообразный желоб забрасывает в печь. Первая секция печи состоит из решетки-сушилки, на которой материал подвергается воздействию излучающегося от стенок печи тепла. При этом процессе образуются пар и некоторые газы. Скорость, с которой продвигаются отходы, контролируется таким образом, что отходы хорошо высушиваются, прежде чем проходят в следующую камеру.[ ...]

Для уничтожения отходов нефтехимических производств используются и печи сложной конструкции, и очень простые устройства. К последним относится открытая вертикальная шахта сечением 2,4x2,4 м с полом, покрытым черепицей, на котором происходит сжигание отходов . Воздушное дутье подается в верхнюю часть одной из стенок шахты через специальные насадки диаметром 50 и 75 мм. Мощность вентиля -тора - 77,5 м /мин на 1 пог. м дутьевой магистрали при давлении 250-375 мм вод, ст. В установках такого типа успешно сжигаются многие твердые и жидкие отходы, В топке остается зола, которая периодически выгружается.[ ...]

Как показали опыты по сжиганию водных растворов некоторых органических веществ и кубовых остатков ряда производств, достаточно устойчивое и полное их сгорание в камерах с небольшими потерями тепла в окружающую среду (¿/о.с 5%) наблюдается при 1300 °С, причем эта температура необходима и достаточна для самостоятельного горения отходов. В камерах сгорания с большими отводами тепла через стенки дополнительным условием устойчивого и полного горения отхода без применения дополнительно топлива является обеспечение необходимой температуры отходящих из огневого реактора газов. Так, при сжигании отходов, содержащих низкомолекулярные окисленные углеводороды, эта температура должна быть ¿о.г 950 °С. Рекомендации по выбору ¿0.г для других горючих веществ приведены в гл. 5.[ ...]

Специалисты считают, что сжигание хлорорганических отходов при определенных, специально созданных условиях является наиболее надежным и экономичным способом их обезвреживания. В технологии утилизации отходов хлорорганических производств определенное распространение получили различные схемы сжигания отходов с последующим улавливанием хлористого водорода и выпуском товарной соляной кислоты.[ ...]

Основным полезным продуктом сжигания отходов является обычно тепло отходящих газов, используемых как ВЭР для выработки пара, электроэнергии, горячей воды для производственных и бытовых нужд.[ ...]

Прокаливание представляет собой сжигание отходов, осуществляемое с целью уменьшения объема и массы реагирующих компонентов. Однако в процессе прокаливания образуются отходы (зола и шлак, дымовые газы, летучая зола и сточные воды, образующиеся при обработке золы и очистке дымовых газов), которые вредно воздействуют на окружающую среду. Поэтому прокаливание не является лучшим способом ликвидации твердых органических отходов.[ ...]

Принцип турбобарботажного способа сжигания состоит в том, что через слой сжигаемых маслоотходов пропускают так называемый первичный воздух, интенсивно перемешивающий слой жидких отходов масел. Одновременно в камеру сгорания тангенциально подают вторичный воздух. Общее количество вводимого воздуха должно быть достаточным для полного сжигания отходов.[ ...]

В Японском патенте описана печь для сжигания отходов производства нефтепродуктов, которая состоит из нескольких поточных камер. Объем камер постепенно уменьшается. Отходы поступают в первую, самую большую топочную камеру, приспособленную для сжигания, далее остаток последо -вательно переходит в последующие камеры для дожигания. Дымовые газы очищаются струей воды и фильтруются, а отработанная вода с примесями также фильтруется и удаляется через трубопровод в нижней части печи.[ ...]

Из производственных цехов в отделение сжигания отходы подаются как по трубопроводам, так и в контейнерах. Отделения имеют рабочие, переливные и резервные емкости для хранения и подготовки отходов. Некоторые из емкостей оборудованы устройствами для подогрева и перемешивания отходов. Каждая емкость снабжена уровнемером, показания которого выведены на щит управления. Температура и расход подаваемых в печь отходов не всегда измерялись, хотя проектом эти замеры предусмотрены.[ ...]

Опыт показывает, что промышленные и бытовые отходы могут оказаться чрезвычайно опасными для человека и природы, в особенности те из них, которые содержат суперэкотоксиканты 155-58]. Проблемы возникают не только при складировании отходов или их захоронении, но и при сжигании. Долгое время считалось, что термические технологии позволяют эффективно обезвреживать токсичные отходы с образованием нетоксичных веществ. Между тем, данные последних 10-15 лет свидетельствуют, что сжигание отходов - это источник постоянного поступления суперэкотоксикантов, например диоксинов, в окружающую среду 59-61 .[ ...]

Следующим по эффективности способом является сжигание мусора. В печах сжигания новых типов образуются отходы, которые являются отличным материалом для складирования, причем получаемое тепло можно использовать для образования пара (обогрев зданий) или получения электроэнергии. Однако этот способ имеет существенные недостатки. Население настроено против этого метода (как и против санитарных земляных засыпок). Остаток от сжигания отходов также может быть источником загрязнения, так как продукты его выщелачивания могут поступать в грунтовые или поверхностные воды. Недавно выпущенные стандарты на контроль за загрязнением воздушной среды сильно увеличили стоимость сжигания мусора.[ ...]

В основу классификации топочных устройств для сжигания отходов положены признаки аэродинамического характера как наиболее важные, так как ими определяется подвод окислителя к реагирующей поверхности, что в наибольшей мере влияет на удельную теплопроизводительность и экономичность топочного процесса. В этой связи различают топки слоевые -- для сжигания кускового топлива, например неиз-мельченных твердых бытовых отходов (ТБО), и камерные --для сжигания газообразных и жидких отходов, а также твердых отходов в пылевидном (или мелкодробленом) состоянии. Комбинированный способ сжигания реализуется в факельнослоевых топках. Особое место в этой классификации занимают барботажные и турбобарботажные топки для сжигания жидких отходов. Барботажные устройства иногда по традиции называют горелками.[ ...]

Жизнь в условиях цивилизации создает горы твердых отходов, избавиться от которых совсем непросто. Первый шаг - это сжигание отходов. Большинство органических отходов при горении окисляется в СС>2 и воду. После сжигания объем отходов значительно уменьшается; ценные элементы, такие, как хром, молибден и свинец, могут быть восстановлены из остатков относительно легко, и тепло, выделяемое при сжигании, может найти полезное применение. Конечные продукты, состоящие в основном из соединений кремния и алюминия, не представляют большой ценности. Приблизительно 25,7% всех минеральных веществ состоит из кремния и 7,4% - из алюминия. Железо также имеется в изобилии и представляет собой четвертый по распространению элемент. Некоторое количество конечных продуктов можно использовать при строительстве зданий, дорог и шоссе, если температура сгорания достаточно высока. Далее некоторое количество можно использовать на земляных работах, таких, как сооружение дамб, набережных и для улучшения почв. Остатки (не более 10% первоначального объема) можно только выбросить и зарыть, следовательно, надо подумать, где лучше это сделать.[ ...]

6.19

Источниками суперэкотоксикантов являются установки по сжиганию токсичных отходов. Только в США общее количество опасных отходов, подвергшихся сжиганию, составляет более 4 млн. т в год . Однако несмотря на широкое распространение установок по сжиганию отходов (в частности, с использованием печей цементных заводов), ни одна из технологий не соответствует требованиям экологической безопасности . Главный аргумент против технологий сжигания - загрязнение атмосферного воздуха токсичными веществами и создание новых, потенциально опасных отходов (летучая зола, шламы), требующих, в свою очередь, удаления на свалки. Многие специалисты считают, что печи для сжигания опасных отходов - это те же свалки, но представляющие еще большую экологическую угрозу.[ ...]

По данным Ч. Мантелла , выбросы в атмосферу частиц пыли от сжигания отходов колеблются от 4 до 27 кг на 1 т. Для хороших печей эти выбросы составляют 1 % от количества сжигаемых отходов. Но даже и при этом крупные станции выбрасывают в атмосферу тысячи тонн вредной пыли и газов в сутки. Если еще учесть нерентабельность получения тепловой энергии, получаемой при сжигании отходов, то этот способ ликвидации осадков скорее свидетельствует о неудовлетворительном решении этой важной проблемы. Поэтому совершенно справедливым является общепризнанное мнение о возможности применения способа сжигания осадков лишь в том случае, когда ни один другой более эффективный способ использования осадков невозможен.[ ...]

В нашей стране регламентируется в составе отходящих газов от сжигания отходов содержание только четырех вредных компонентов: твердых частиц (пыль), оксидов серы, углерода и азота. В то же время за рубежом, в первую очередь, нормируются наиболее опасные, характерные именно для отходов, вредные выбросы: тяжелые металлы (суммарно и по отдельности - цинк, кадмий, свинец, медь и ртуть), органические вещества (дибензодиоиксины и дибензофураны), а также хлористый и фтористый водород.[ ...]

В течение уже многих лет практикуется извлечение энергии при сжигании специализированных отходов, особенно древесной стружки. Особенно большой интерес эта проблема вызывает в странах с более дорогим, чем в США, топливом, особенно в Западной Европе и Японии. Вследствие нехватки нефти и газа для бытовых нужд и увеличения при этом стоимости энергии проблема ее выделения из твердых отходов становится все более актуальной и в США. Для того чтобы оценить в перспективе возможность получения такой энергии, следует отметить, что доступная энергия во всех коммунальных твердых отходах США составляет примерно 1,69-1015 кДж в год, или меньше 3% общей потребности США в энергии. Можно сделать вывод о том, что сжигание твердых отходов может стать существенным источником энергии, однако само по себе не обеспечит разрешения энергетического кризиса. Можно также отметить, что при сжигании отходов углерод возвращается в атмосферу быстрее, чем при их захоронении в землю, что позволяет ускорить природный процесс кругооборота углерода за счет фотосинтеза (хотя вклад сжигания в кругооборот углерода является несущественным).[ ...]

На рис. 9.8 представлен общий вид завода, на котором реализовано слоевое сжигание отходов в барабанной вращающейся печи.[ ...]

Одним яз наиболее распространенных и эффективных методов обезвреживания отходов является их сжигазие. При этом органические отходы полностью газифицируются; при наличии неорганических примесей образуется также зола. Образовавшиеся газы содержат, в оовоевом, даоксид углерода в воду, а также азот воздуха. При полвом сжигании отходов, состоящих из углеводородов я кислородсодержащих соеданевий, дымовые газы непосредственно поступают в атмосферу. Если в отходах содержатся в заметных количествах гетероатомные соединения, содержащие серу, галогены, азот и металлы, газообразные продукты сжигания перед выброоом в атмосферу должны подвергаться вторичной обработке для приведения содержания вредных компонентов до норм ПДК. После чего газы выбрасываются в атмосферу, а образовавшееся небольшое количество твердых отходов идет на складирование.[ ...]

Очистка дымовых газов от оксидов азота. Для уменьшения эмиссий оксидов азота из топливных агрегатов и установок для сжигания отходов применяют различные технологические процессы. Первичные мероприятия, позволяющие в ограниченной степени уменьшить образование оксидов азота, относятся к оформлению топочного пространства и процессов горения. При вторичных мероприятиях используется возможность снижения выбросов оксидов азота на пути движения дымовых газов между экономайзером и воздухоподогревателем или между электрофильтром и дымовой трубой.[ ...]

В НПО «Алгон» (г Москва) разработан и внедряется процесс высокотемпературной переработки твердых бытовых и промышленных отходов (рис. 17). Основным агрегатом является барботажная печь, в жидкой шлаковой ванне которой происходят интенсивное перемешивание (с помощью газовой струи, обогащенной кислородом) и сжигание отходов при 1400-1600 °С. Здесь не требуется проводить предварительную подготовку отходов и их сортировку. При сжигании происходит полное разложение вредных соединений, полное окисление горючих компонентов. В процессе сжигания отходов минеральная их часть переходит в шлаковый расплав, пригодный для производства экологически безопасных стройматериалов: каменного литья, щебня, минерального волокна и наполнителей для бетона. В металлургическом производстве процесс позволяет получать чугун непосредственно из неподготовленной руды и любых железосодержащих материалов (стружка, окатыши, отходы и т. д.) с использованием любого угля, что значительно снижает материальные затраты. Технология переработки бытовых отходов отработана на Рязанском опытном заводе Гинцветмета .[ ...]

Мусор городских отбросов также может загрязнять атмосферу. Эго зависит от методов его уничтожения. Во многих городах переработку отходов проводят централизованным порядком, но практикуется и открытое сжигание мусора на воздухе, что значительно загрязняет его. Даже при сжигании отходов в закрытых топках образуется большое количество летучей золы, окислов азота и серы, выбрасываемых в атмосферу.[ ...]

Метод термической обработки с целью обезвоживания шлама находит широкое применение за рубежом. В 1995 г. около 85% твердых токсических отходов на химических заводах фирмы «Юнион Карбайд» (Union Carbide), США, для уменьшения их объема и токсичности были либо утилизированы, либо сожжены или обработаны. В Швейцарии, Дании и Японии доминирующей технологией (70%) является сжигание отходов.[ ...]

Производительность установки составляет 1,3-3,0 т/ч нефтяных шламов, что в 2-4 раза превышает производительность описанной выше установки с печью кипящего слоя. Сжигание отходов на современном нефтехимическом комбинате оптимальной мощности может обеспечить работу силовой станции мощностью 1 млн. кВт.[ ...]

Приведенные данные из мировой практики показывают, что основными методами обезвреживания и уничтожения твердых промотходов является химическое обезвреживание и сжигание. Метод сжигания отходов ввиду наибольшей радикальности получил самое широкое распространение. Однако рассматривать сжигание отходов как единственный метод их ликвидации и обезвреживания, нельзя, так как помимо негативных сторон процесса (сложность оборудования, наличие дымовых газов и т.п.) происходит потеря отхода как сырьевого ресурса. Поэтому в последние годы в мировой практике все большее значение придается переработке отходов всех видов в целях получения различных продуктов.[ ...]

В СССР проектирование полигонов для централизованной обработки ПО регламентируется санитарными правилами ’’Порядок накопления, транспортирования, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов”, утвержденными Главным государственным санитарным врачом СССР 29 декабря 1984 г. N 3183-84. Требования этих правил распространяются на проектирование, строительство и эксплуатацию полигонов только для захоронения и сжигания отходов производства, для которых еще не разработаны методы утилизации .[ ...]

Введение более строгих экологических стандартов на Западе, а также противодействие общественности привели к тому, что многие компании направились в страны Восточной Европы в г поисках новых рынков для размещения отходов.[ ...]

Основным узлом указанной системы является установка для сжигания отходов в псевдоожиженном слое при температуре 730 С, Отходящие дымовые газы этой установки перед выбросом в атмосферу очищаются в орошаемом водой скруббере и практически не содержат копоти и каких бы то ни было дурно пахнущих примесей.[ ...]

Хлористый водород иногда присутствует в воздухе на рабочих местах при использовании соляной кислоты в качестве травильного и чистящего вещества для металлических и керамических поверхностей. В химической промышленности хлористый водород чаще всего является отходом или побочным продуктом широко применяемого хлорирования органических соединений в производстве пластмасс и инсектицидов. Однако НС1 почти не встречается в выбросах промышленных предприятий, так как легко вымывается из отходящих газов и используется в виде соляной кислоты, из которой в последнее время путем электролиза получают хлор. Во все возрастающих количествах хлористый водород образуется при сжигании отходов хлорсодержащих пластмасс (особенно поливинилхлорида), что вызывает необходимость контроля.[ ...]

В саду, каким бы маленьким он ни был, всегда нужна лестница, даже две - обыкновенная приставная и стремянка меньшего размера. Необходимы скамейка для отдыха, скамеечки для работы сидя, на грядке, тележка или тачка, набор садового инструмента, половину которого можно сделать самому. Полезна небольшая печурка для сжигания отходов и мусора.

Наряду с максимальным ис­пользованием их энергетического потенциала необходимым требова­нием является экологическая безопасность процесса.

Московский мусоросжигательный завод (МСЗ № 2) в соответствии с Программой санитарной очистки г. Москвы, изложенной в постановлениях Правительства Москвы № 239 от 5 мая 1992 г. и № 941 от 18 октября 1994 г., в период с 1995 по 2000 г. был реконструирован. Реконструкцию прове­ли в целях повышения производительности и обеспечения экологической безопасности. Основное технологическое оборудование для реконструкции МСЗ № 2 в соответствии с контрактом поставила французская фирма CNIM . В объем поставки вошли три технологические линии, состоящие из мусоро­сжигательных котлов, комплектной системы газоочистки, системы контроля и управления технологическим процессом, а также системы постоянного экологического мониторинга. Увеличение количества технологических линий с двух до трех при сохранении их единичной производительности (8,3 т ТБО в час) позволило обеспечить надежную и стабильную работу завода и уве­личить его производительность до 150 тыс. т ТБО в год.

Многоступенчатая система газоочистки, установленная после реконструк­ции, полностью удовлетворяет требованиям европейских и российских нормативов и позволяет значительно сократить выбросы вредных веществ. Причем следует отметить, что на заводе после внедрения отечественной технологии очистки получены лучшие в мире результаты по содержанию оксидов азота в дымовых газах.

Контроль и управление технологическим процессом, начиная с обезвре­живания отходов, очистки дымовых газов и заканчивая экологическим мо­ниторингом, автоматизированы. Таким образом, вероятность ошибки опе­ратора практически сведена к нулю. Благодаря утилизации вырабатываемо­го пара полностью обеспечены потребности завода в тепловой и электри­ческой энергии, а излишки вырабатываемой электроэнергии передаются в городские электрические сети.

Реконструкция завода позволила практически полностью решить пробле­му с утилизацией ТБО, образующихся в Северо-Восточном административ­ном округе г. Москвы, сократить объем захоронения этих отходов на поли­гонах, а также количество перевозящих их мусоровозов и расход потребля­емого ими горючего и в результате улучшить экологическую обстановку в Москве.

Музоровозы, перевозящие ТБО на МСЗ № 2, по прибытии на завод взве­шивают на весах и проверяют на отсутствие (наличие) радиации. ТБО раз­гружают в бункер-накопитель объемом 39 тыс. м3 , находящийся в приемном отделении завода. Затем с помощью двух мостовых грейферных кранов отходы распределяют по бункеру-накопителю, перемешивают, удаляют из них крупногабаритные предметы, а также загружают в приемные воронки котлов. После загрузки ТБО в воронку котла питатель подает их на колос­никовую решетку. Через щели между колосниками поступает подогретый до температуры 170 °С первичный воздух, который необходим как для горения ТБО, так и для охлаждения колосников.

Шлак, образующийся в результате сгорания ТБО на колосниковой ре­шетке, подается на ленточном транс­портере в бункер-накопитель. По ходу движения из шлака отделяется черный металл, который идет потом на переработку. А такого металла получается немало - около 1,5 тыс. т в год! Из бункера-накопителя шлак в соответствии с разрешением ГУПР Министерства природных ресурсов по г. Москве увозят на полигон захо­ронения ТБО, принадлежащий ГУП «Экотехпром».

В настоящее время на заводе за­вершается строительство цеха по переработке золошлаковых отходов с использованием отечественной технологии. После запуска этого цеха технология обезвреживания ТБО станет безотходной.

В результате утилизации тепла уходящих газов, образующихся при сжигании ТБО, от одного котла полу­чают перегретый пар со следующими характеристиками: давление - 15 атм, t - 240 °С, объем - 15 т/ч, который направляется на турбоэлектрогене-раторы. На заводе их всего три, каждый мощностью 1,2 МВт. Треть вырабатываемой электрической энергии идет на собственные нужды завода, а остальной объем переда­ется в сети Мосэнерго. Пар с давле­нием 6 атм направляется на нужды завода, остальной пар - в аэрокон­денсаторы, где конденсируется и также используется в производствен­ном цикле завода.

Как известно, при сжигании ТБО образуется ряд вредных веществ: оксиды азота (N 0 x), оксиды серы (S 0 x) , оксиды углерода (СО), хлори­ды и фториды водорода (HCI , HF), диоксины и фураны. Поэтому в со­став технологического оборудования мусоросжигательных заводов должны быть включены системы пылегазоу-лавливания, обеспечивающие сниже­ние содержания вредных веществ в дымовых газах до требуемых норм. МСЗ № 2 - первое в России пред­приятие, на котором существует многоступенчатая система газоочис­тки, соответствующая требованиям европейских стандартов по выбросам вредных веществ с дымовыми газа­ми, принятым для установок сжигания ТБО.

Мусоросжигательный котел поми­мо утилизации тепла выполняет функции первой ступени очистки дымовых газов. Известно, что кон­центрация образующихся при сжига­нии ТБО диоксинов и фуранов в значительной степени снижается, если дымовые газы находятся в зоне с температурой > 850 °С не менее 2 секунд. В этих целях в полурадиаци­онной части котла за счет оптимиза­ции режима горения ТБО поддержи­вается температура 850-950 "С и обеспечивается необходимое время пребывания дымовых газов. Техноло­гическое оборудование для очистки дымовых газов в мусоросжигатель­ных котлах завода (за исключением М0 x), было поставлено в комплекте с основным оборудованием французс­кой фирмой CNIM . Для очистки газов от М0 x используется отечественная технология, разработанная и запатентованная Российским государс­твенным университетом нефти и газа им. И.М. Губкина.

МСЗ № 2 расположен в черте го­рода, в зоне жилой застройки, поэ­тому Департамент природопользова­ния и охраны окружающей среды Правительства Москвы установил лимит по выбросам, соответствую­щий концентрации М0 x в дымовых газах - 50-70 мг/м³ . А это значитель­но ниже европейских норм.

Как показали результаты исследо­ваний и промышленного внедрения процессов некаталитического восста­новления NO (CHKB), выполненных в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, в мусоросжигательных котлах при использовании этого способа очист­ки возможно снижение содержания N0 до 70-90 %. Процесс СНКВ про­текает при температуре 900-1 000 °С, не требует применения катализатора, не зависит от содержания оксидов серы и степени запыленности газов. Для достижения максимальной сте­пени восстановления N0 необходимо не менее 0,5 с. В качестве восстано­вителя оксидов азота могут исполь­зоваться различные аминосодержащие соединения, например аммиак или карбамид.

Для технологической схемы очис­тки для МСЗ № 2 ГУП «Экотехпром» был выбран экологически безопас­ный карбамид. Восстановление N0 в этом случае происходит в соответс­твии с уравнением реакции: 4 NO + 2 CO (NH²)² + 0² = 4 N² + 2С0² + 4Н² 0.

Твердый карбамид из хранилища с помощью винтового питателя посту­пает в емкость для приготовления раствора, куда одновременно пода­ется химически очищенная вода. Приготовленный 40%-ный раствор карбамида автоматически по сигналу датчика уровнемера перекачивается в рабочие емкости, затем насосами-дозаторами подается в смесители, где смешивается с паром. Полученная восстановительная смесь через спе­циальную распределительную систе­му вводится в расчетную зону топоч ной камеры мусоросжигательных котлов. Следует сказать, что процесс восстановления N0 карбамидом в случае перерасхода восстановителя, неэффективного смешения его с ды­мовыми газами или снижения темпе­ратуры в зоне ввода восстановителя ниже оптимальных значений может сопровождаться проскоком непроре­агировавшего аммиака (NH³).

Содержание NH³ в очищенных газах регламентируется и в соответствии с международными нормами не должно превышать 10 мг/нм³ . Для контроля содержания N0 и МН³ в дымовых га­зах используются автоматические газоанализаторы GM 31 фирмы Sick Maihak GmbH (Германия). Эти прибо­ры основаны на оптоэлектронном принципе измерений, позволяющем одновременно определять содержа­ние каждого компонента в режиме реального времени непосредственно в газовом потоке. Контроль и регули­рование процесса очистки дымовых газов от оксидов азота осуществля­ются с помощью автоматизированной системы управления

Система очистки работает на оте­чественном оборудовании, в качестве восстановителя используют гранули­рованный карбамид (ГОСТ 2081-92).

При температуре порядка 850 °С степень очистки со­ставляет около 60 %, с увеличением температуры до 900 °С она возраста­ет до 70 % и достигает максимальных значений на уровне 80-85 % при температуре 970-990 °С. Концентра­ция аммиака в очищенных газах при температуре выше 900 °С, характер­ной для штатного режима работы мусоросжигательных котлов, не пре­вышает 10 мг/нм³ и составляет, как правило, 3-5 мг/нм³ .

Опыт эксплуатации системы очис­тки показал, что она полностью справляется с поставленной задачей и обеспечивает поддержание концен­трации N0 в дымовых газах на уров­не 60-90 мг/нм³ (для сравнения: европейские нормативы по содержа­нию оксидов азота в дымовых газах мусоросжигательных котлов состав­ляют 200 мг/нм³).

Внедрение отечест­венной технологии очистки на МСЗ № 2 позволило сэкономить за счет замещения импортной технологии около 3,5 млн долл.

Очистка дымовых газов от других загрязнителей осуществляется сле­дующим образом. За счет попере­менного изменения направления движения дымовых газов в котле на 180° (вниз - вверх) частично выделя­ется летучая зола, которая поступает в систему золоудаления. Из котла дымовые газы направляются на следующую ступень газоочистки - в реактор, предназначенный для очис­тки газов от кислых компонентов: S 0² , HCI , HF . По ходу движения ды­мовых газов к реактору в них вводит­ся мелкодисперсный активированный уголь для связывания диоксинов, фуранов и солей тяжелых металлов. В реакторе в результате взаимодействия известкового молока с кислыми компонентами происходит процесс их нейтрализации.

После реактора дымовые газы поступают в рукавный фильтр «им-пульсно-струйного» типа, где проис­ходит улавливание летучей золы, пыли и продуктов газоочистки (каль­циевых солей, образующихся при контакте дымовых газов с известко­вым молоком), а также активирован­ного угля с адсорбированными на нем компонентами. В дымовых газах после рукавного фильтра остается менее 10 мг/нм³ пыли.

После очистки в рукавном фильтре дымовые газы удаляются через ды­мовую трубу высотой 100 м. В этой трубе установлен газоанализатор, предназначенный для непрерывного контроля содержания вредных ве­ществ в дымовых газах (HCI , СО, 0² , пыль, S 0²). Содержание диоксинов и HF периодически замеряется цент­ром аналитического контроля Депар­тамента природопользования и охра­ны окружающей среды Правительства Москвы. Содержание HCI на выходе из дымовой трубы составляет менее 10 мг/нм³ , диоксинов и HF - не более 0,1 нг/нм³ и 1 мг/нм³ "соответственно и также не превышает европейских нормативов.

Таким образом, организация про­цесса сжигания ТБО и решение воп­росов экологической безопасности на МСЗ № 2 позволили обеспечить самые жесткие требования по выбро­сам загрязняющих веществ в атмос­феру.

Новая Россия в полной мере унаследовала от СССР ресурсно-экологическое неблагополучие в обращении с промышленными и бытовыми отходами, накопление которых приобрело лавинообразный и необратимый характер.

Рябов Юрий Васильевич
известный технолог-обогатитель, старший научный сотрудник, кандидат технических наук. Выпускник Фрейбергской горной академии (Германия).
В институте горно-химического сырья (ГИГХС Минхимпрома СССР) разрабатывал схемы обогащения различных видов горнохимического сырья (фосфатного, серного, борного и др.). Неоднократно оказывал научно-техническое содействие в организации его переработки за рубежом (Сирия, Египет, Тунис, Вьетнам,
Финляндия)

Все отходы, как было показано нами ранее в информационно-аналитических обзорах, представляют собой материальную базу промышленных производств, инновационно-технологический потенциал и в то же время источник медико-экологической опасности для среды обитания. Однако, если сложный поликомпонентный состав различных видов промышленных отходов ГПК, ХМК и ТЭК требует их специального изучения и оценки для выбора направлений и технологий их переработки, то твердые бытовые отходы (ТБО) представляют собой вторичное сырье, готовое к употреблению при условиях изначального сбора и сортировки. Очевидно, что несоблюдение этих условий приводит к необходимости захоронения или утилизации как накапливаемых (текущих) ТБО, так и лежалых. При сложившемся обращении с отходами в значительной мере утрачивается потребительская ценность различных видов вторичного сырья, но не устраняются экологические риски его хранения и процессов утилизации, среди которых преобладает сжигание. В нашей стране сложились устойчивые представления о том, что вовлечению техногенных ресурсов, включая вторичное сырье, в промышленное использование препятствует отсутствие необходимых технологий. К сожалению, новейшие отечественные технологии прикладной академической науки остаются невостребованными бизнесом и органами власти всех уровней.

В Объединенном институте высоких температур РАН только в последние 10–15 лет разработаны инновационные технологии 100%-ной переработки зольных отходов углесжигания на ТЭС, глубокой очистки промстоков различных специализированных предприятий с использованием нового эффективного реагента - флококоагулянта АСР, герметизации и консервирования с его применением лежалых тонкодисперсных отходов, включая высокотоксичные, и т. д. В ОИВТ РАН сосредоточен научно-методический опыт и возможности организации комплексного ресурсно-экологического картирования, изучения и оценки различных видов техногенных ресурсов, в том числе - на содержащиеся в них особо ценные (редкие и благородные) и экологически лимитируемые токсичные компоненты (Be, Hg, As, Cd, Tl и др.).

Портфель российских технологических разработок вполне достаточен для ускоренного программно-целевого решения актуальных задач их реализации в целях очистки территорий землепользования от складируемых отходов производства и потребления и тем самым устранения одной из главных причин эндемической экологически обусловленной заболеваемости и преждевременной смертности населения.
При этом авторы не исключают необходимость привлечения к решению рассматриваемых задач зарубежных технологий и опыта как успешной ликвидации негативных экологических последствий промышленной и бытовой деятельности, так и их предупреждения с использованием наилучших доступных технологий (НДТ). В связи с этим информационной основой нашей публикации явились появившиеся в последнее время материалы специалистов в области организации рециклинга, то есть промышленной переработки и использования вторичного сырья. Подобный сравнительный анализ отечественных и зарубежных разработок представляется необходимым для радикального решения проблемы переработки ТБО в нашей стране.
Пока же из реальных действий стоит отметить только личную инициативу Президента РФ по ликвидации накопленных и брошенных военными на Арктическом побережье свалок металлолома, включая бочки с неиспользованными горюче-смазочными материалами.

Российская панацея: все в землю
Необъятные просторы нашей страны, традиционная специфика менталитета населения, отсутствие необходимой и внятной государственной политики в совершенствовании систем обращения с отходами производства и потребления, включая радикальное совершенствование нормативно-законодательной базы, обусловили преимущественное захоронение ТБО на свалках-полигонах как в СССР, так и в новой России. К середине 90-х годов их количество превысило 35 тысяч. При этом ежегодные объемы ТБО, учтенные при вывозе из городов, составили 35 млн т, то есть 260 кг/чел. в год. Всего на учтенных полигонах и свалках в России сейчас накоплено более 65 млрд м3 ТБО с ежегодными поступлениями с середины 2000-х годов около 200 млн м3 и темпах роста 2% в год, что требует увеличения площадей для захоронения на 2,5–4%.
Согласно оценкам специалистов Минприроды и экологии РФ, в России насчитывается 110 тысяч несанкционированных свалок, учет, оценка и ликвидация которых представляют собой самостоятельную проблему. В период 2011–2014 годов силами Минприроды РФ ликвидировано 54 тысячи таких нелегальных свалок, что явно недостаточно, учитывая непрерывный рост их количества. Согласно оценкам Счетной палаты, количество функционирующих в стране МСЗ и МПЗ должно быть утроено, то есть речь идет о создании индустрии переработки как бытовых, так и промышленных отходов. Поэтому задачи экологизации действующих производств и коммунального хозяйства требуют и их одновременной коммерциализации за счет использования наилучших доступных технологий ликвидации как текущих, так и лежалых отходов.
В советское время существовали организованный сбор и система потребления макулатуры, текстиля, пищевых отходов и металлолома. В настоящее время подобные инициативы принадлежат единичным частным малым эколого-технологическим предприятиям (МЭТП) в некоторых крупных городах (Москва, Чебоксары, Вологда, Мурманск и др.), деятельность которых носит локальный характер и не объединена в какую-либо систему. Более того, в СМИ сложилось необоснованное мнение о неприменимости в российской действительности систем раздельного сбора мусора и переработки бытовых отходов, которое не опровергается должным образом природоохранными органами, в том числе примерами зарубежных промышленно-развитых стран (Германии, Японии, США и др.).

Многие полигоны и свалки ТБО созданы и эксплуатируются без надлежащего контроля муниципальных и природоохранных органов, с серьезными технологическими нарушениями и за пределами сроков эксплуатации, предусмотренных проектами, в том числе в Мурманске, Владимире (до 2000 г.) и других городах. Крупные мегаполисы расширяют зоны вывоза и захоронения своих ТБО за счет соседних административных территорий, тем самым сокращая их рекреационный потенциал. В частности, только вокруг Москвы на сегодняшний день существует более 100 официальных полигонов и свалок (причем только в ближайшем Подмосковье - более 10), а существующие мусоросжигательные заводы не справляются с накопленными объемами ТБО. Объемы ежегодного вывоза ТБО только в Пушкинском районе составляют ≥360 тыс. т. Кроме того, в Московской области необратимо возрастает количество собственных промышленных и бытовых отходов, а также несанкционированных свалок, в том числе обогащенных элементами-токсикантами 1-го класса опасности - ртутью, свинцом, кадмием и другими, а также радиоактивными элементами и высокотоксичной хлорорганикой (ПВХ и др.). Все эти свалки, не оборудованные в соответствии с передовым зарубежным опытом геомембранными системами гидроизоляции, дренажа и аккумуляции сточных вод и биогаза (метана), образующегося за счет разложения биомассы, представляют собой опасные очаги распространения экологического неблагополучия - от химического и бактериального загрязнения окружающей среды и прежде всего грунтовых вод до скоплений бродячих собак, крыс. Кроме того, захороненный мусор склонен к самовозгоранию, ликвидация которого представляется не менее затруднительной, чем пожаров на торфяниках. Создание, обустройство и содержание свалок, а также отводы под них земель тяжелым бременем ложатся как на бюджеты муниципальных образований, так и мегаполисов: захоронение 1 т мусора в развивающихся странах стоит 20–60 долл., а в промышленно развитых обходится еще дороже.
В ОИВТ РАН разработан радикальный способ объемной герметизации полигонов (свалок) ТБО. В этих целях предложено использовать способность нового эффективного алюмосиликатного реагента (АСР) - флококоагулянта - превращаться из золь-раствора в гель и твердый коллоид с полимерно-матричной структурой в течение 1–50 часов. Разработаны технологии непрерывного приготовления АСР и закачки его в тело полигона-свалки ТБО по сети буровых скважин. При этом реагент вытесняет воду из всего объема обработанного им хранилища ТБО благодаря своей большей плотности. Дальнейшее твердение АСР превращает ТБО в монолит, то есть обеспечивает надежную герметизацию полигона-свалки и изолирование его от любых внешних воздействий. Одновременно достигается исключение внутренних возгораний ТБО и каких-либо водных сбросов или фильтратов на рельеф. В ОИВТ создана установка для приготовления АСР и модель-аквариум для наглядной демонстрации процесса объемной герметизации эталона ТБО. Разработка в середине 2000-х годов была предложена для внедрения при обсуждении вариантов обезвреживания городских свалок в Сочи и Кузнецке, где инновационному техническому решению проблемы надежного захоронения ТБО предпочли традиционные инженерно-строительные решения. В настоящее время авторы рекомендуют использовать эти разработки для надежной изоляции от среды обитания полигонов-свалок ТБО в Московском регионе.
В зарубежном мире, в отличие от России, в качестве альтернативы захоронению ТБО широкое распространение получили промышленное мусоросжигание, раздельный сбор, сортировка и переработка городских отходов, то есть их рециклинг. Общее количество таких комплексных термических предприятий в мире составило в 1996 году 2400, а к 2005 году - 2800. Ведущая роль в их создании и техническом совершенствовании принадлежит Германии как лидеру природоохранных технологий (21%) и родине рециклинга, который в 1990-х годах осуществлялся там более чем на 160 заводах. В Японии количество подобных предприятий в те же годы составляло 49. В результате умелого сочетания целенаправленной государственной политики и интересов частных предпринимателей в Японии перерабатывается и уничтожается на МПЗ до 75% ТБО и лишь 25% захоранивается. В Германии и Голландии до 50% ТБО перерабатывается и уничтожается на термических предприятиях, во Франции - 40%, в Испании и США - 30–35%, в Италии, Канаде, Польше - от 10 до 30%. При этом стоимость термической обработки мусора на промышленных предприятиях развивающихся стран составляет 150–200 долл./т, а в промышленно развитых - значительно выше. Тем не менее суммарная экономическая эффективность, а также соответствие национальным и международным требованиям экологической безопасности обусловили преимущественное развитие промышленной мусоропереработки и сжигания относительно уходящего в прошлое захоронения ТБО на полигонах и свалках. Основным принципом глобальной программы ООН провозглашено превентивное «подавление» отходов производства и потребления, включая ТБО и выбросы, путем применения новых технологических процессов, сберегающих природные ресурсы, позволяющих использовать вторичное сырье и материалы и тем самым обеспечивающих ресурсно- и энергосбережение и экологическую безопасность. В соответствии с этой программой Франция и Голландия уменьшили объемы захоронения ТБО в период с 1998 по 2000 год с 50 до 7%, при этом доля мусоросжигания во Франции возрастала с 40 до 65%, а в Голлан-дии - с 10 до 20% при увеличении объемов вторичного использования и переработки (рециклинга) полезных компонентов ТБО с 50 до 70%.

От рудоразборного стола агриколы - к ленточному конвейру
Одной из основных операций в технологиях утилизации твердых бытовых отходов в России и многих странах остается ручная сортировка. Идея этой технологии появилась в свое время при ручной рудоразборке. На рисунке первого признанного европейского геолога, горняка, металлурга Георгия Агриколы показана идея этой технологии: с неподвижного стола, на котором находится рудная масса, одетые в кожаные фартуки средневековые работники отбирают полезные минералы. В лотках полезные и бесполезные компоненты переправляются в деревянные бочки (контейнеры).

Эта технология, рассчитанная на цветовое зрение и резвость сортировщиков (Klauber, нем. - «Крохобор»), осуществлена в настоящее время на движущихся ленточных конвейерах многих мусороперерабатывающих комплексов России (их насчитывается на сегодня свыше 250). Отличие современной сортировочной ленты от гравюры Агриколы заключается только в ее подвижности и в использовании вместо деревянных бадей пластиковых контейнеров. Составляющими элементами при ручной сортировке на неподвижном столе Агриколы или на движущемся со скоростью не более 0,5 м/сек современном конвейере были и остаются визуальная оценка компонентов, их классификация, разделение и выборка.
Несмотря на создание комфортных условий для сортировщиков ТБО, которые позволяют им отбирать и отправлять в контейнеры до полутонны бумаги, до 800 кг стеклотары, 280 кг пластика, 55 кг алюминиевых банок в час, ручная сортировка представляется в известной степени анахронизмом для крупных МПЗ, но незаменима для малых и средних МЭТП. Она позволяет решать две взаимосвязанные задачи - экономическую и экологическую: селективной переработки составляющих ТБО с получением вторичных материалов и изъятия из несортированной массы, подлежащей термической обработке на МСЗ и МПЗ, особо токсичных компонентов, к которым относятся ртуть (люминесцентные лампы), свинец (аккумуляторы), кадмий (аккумуляторы, батарейки и пластмассы) и другие элементы трех классов опасности, а также хлорорганические соединения, в основном связанные с полимерными материалами 1-го класса опасности. Раздельный сбор ТБО по видам от городского населения, учреждений и предприятий давно и широко практикуется в Германии, США, Франции и других промышленно развитых странах, включая бывший СССР, обеспечивая высокое качество получаемых из них материалов. Однако при этом пока в переработку вовлекается не более 15–20% общей массы ТБО. Механизированное обогащение и сортировка ТБО, поступающих на термические предприятия для переработки и сжигания в объемах от 100–250 тыс. т до 0,5–1,0 млн т в год, значительно продуктивнее, но не обеспечивает необходимой чистоты выделяемого вторсырья и, следовательно, качества получаемых из него вторичных материалов. При этом возможны оптимальные варианты сочетания ручной сортировки ТБО (после предварительной сушки) на конвейерной ленте «до печи» с их механизированной сортировкой, и «после печи» для дробления и разделения шлака и золы с выделением фракций черных и цветных металлов.
Предварительная сортировка ТБО с удалением и вывозом на полигоны негорючих материалов уменьшает при их термической обработке выбросы ртути на 76%, мышьяка - на 72%, свинца - на 41%, а КПД сгорания, напротив, повышает на 22%.

Аэросепарация - один из самых дешевых способов сортировки ТБО
Удалось ли человечеству за почти 500 лет придумать что-то, позволяющее уйти от этого трудоемкого, всё еще живущего примитива? Ответ можно считать положительным. Аэросепарация - это разделение бытовых отходов в восходящем потоке воздуха. Существует множество конструкций аэросепараторов, учитывающих морфологию, материальный и гранулометрический состав ТБО.
В легкой фракции аэросепарации большой практический интерес представляет смесь полиэтиленовых (ПЭТ) и полихлорвиниловых (ПВХ) пластиков. Важно это и с экологической точки зрения. Если отправить органическую часть на сжигание, то выделение хлора при сжигании смеси пластиков приведет к превышению его содержания в отходящих газах. Предложен флотационный способ разделения ПЭТ и ПВХ. Измельченная смесь пластиков обрабатывается депрессором quebraccho или arabic gun и при подаче вспенивателя pain oil подается во флотационную камеру. При подаче в камеру воздуха частицы, содержащие ПВХ, всплывают в пену, тем самым отделяясь от ПЭТ. Однако более интересным представляется сухой способ разделения этих пластиков электросепарацией, который технологически и экономически хорошо сочетается с аэросепарацией. Целью этой операции является снижение содержания ПВХ с 0,1 до 0,004%. Измельченная смесь пластиков поступает в трибокамеру, где при взаимном трении частицы ПЭТ и ПВХ получают различные электрические заряды. В электросепараторе EKS фирмы Hamos GmbH (Германия), имеющем два плоских пластинчатых электрода, в поле высокой напряженности положительно заряженные частицы ПЭТ притягиваются к отрицательному электроду, отдают ему свой заряд и выделяются из аппарата в виде готового продукта.

Если сжигать, то как?
Одним из самых древних способов переработки отходов, который используется и сегодня как на бытовом уровне, так и в промышленных масштабах, является их сжигание. Но при сжигании бытовых отходов, содержащих значительное количество полиэтиленовой упаковки, особенно экологически вредной ПВХ, выделяется большое количеств диоксинов и фуранов, являющихся канцерогенами. Бороться с этой опасностью можно, организовав в печи эффективный режим сжигания и установив достаточное количество ступеней очистки отходящих газов. В Европе эта задача, в принципе, решена. В европейском сообществе насчитывается более 400 заводов, сжигающих около 59 млн т ТБО в год, которые вырабатывают 22 млрд кВт/час энергии в год для энергоснабжения самих заводов и городов. При этом решается задача переработки токсичных золошлаков от сжигания ТБО. В 1996 году на 51 мусоросжигательном заводе (МСЗ) в Германии было сожжено 11 млн т ТБО. При этом образовалось до 3 млн т шлакозольных отходов (ШЗО), из которых 70% были подвергнуты обогащению. Эти ШЗО содержали от 50 до 90% минеральных фракций, от 1 до 5% углерода и 9–10% металлов.
Количество МСЗ в Германии возросло с 70 в 2007 году и до 85 в 2013 году, то есть более чем на 20%. Там же используются технологии, альтернативные сжиганию: сортировка, механобиологическая переработка с последующей ферментацией или компостированием биологической части ТБО и т. д. Тем не менее распространено мнение, что сжиганию ТБО нет альтернативы. Частичная замена природного топлива (газа, нефти, угля), содержание в котором вредных примесей выше, чем в ТБО, бытовыми отходами является, по мнению авторов, экологически предпочтительным.
В последние годы в разных странах мира был выполнен большой объем научно-технических исследований и практических работ по созданию теплоэлектростанций, использующих в качестве топлива бытовые отходы. Существуют конструкции камер сгорания, системы очистки отходящих газов, которые позволяют достичь энергетической и экологической эффективности процесса сжигания ТБО и производства из них электро-энергии, не уступающих мировому уровню. Концерн Fisia Babkok Environment GmbH разработал и сдал в эксплуатацию МСЗ производительностью 360 тыс. т ТБО в год. При этом на предприятии обеспечиваются уровни выбросов в атмосферу вредных газов, в том числе диоксинов и фуранов, на порядок ниже ПДК, а извлекаемые из шлаков металлы могут быть реализованы на сумму 4 млн евро в год. Указывается, что удельные капитальные и эксплуатационные затраты с гарантией высоких экологических показателей существенно ниже, чем на действующих установках по переработке ТБО. Концерн готов поставить десятки установок в РФ и организовать утилизацию ТБО.
В России из 35–40 млн т ТБО, образующихся ежегодно, только 4–5% подвергаются переработке. Остальные отправляются на депонирование, проще говоря, - на захоронение, как и в далекие времена. Суммарная мощность семи наиболее крупных российских МСЗ составляет около 1 млн т в год. В Москве три МСЗ, еще четыре более или менее мощных МСЗ работают во Владивостоке, Череповце, Пятигорске и Мурманске.
На ряде МСЗ ТБО подвергаются ручной сортировке на ленточном конвейере, что позволяет, например, на МСЗ № 4 в Москве при переработке 275 тыс. т ТБО получать 10 тыс. т бумаги и картона, 4 тыс. т пластика, 3 тыс. т стекла, 7 тыс. т черных и 1 тыс. т цветных металлов. Отходы после сортировки поступают на сжигание. Образовавшийся после сжигания шлак используется в дорожном строительстве, а зола обрабатывается реагентами-отвердителями, после чего она депонируется. Однако сортировку отходов перед сжиганием используют не все МСЗ. Выделение пластиков из потока перед сжиганием считают невыгодным, так как поступающий на сжигание материал должен иметь определенную калорийность, чтобы производство пара и электроэнергии было экономичным.
При этом получается так, что мусоросжигательные заводы, предназначенные для решения экологических проблем, в то же время сжигают пластики, включая ПВХ, которые являются основным источником высокотоксичных диоксинов и фуранов. Многие МСЗ находятся в длительной эксплуатации и используют устаревшие технологии, особенно ущербные с точки зрения очистки отходящих газов. В качестве положительного примера решения проблемы снижения концентрации вредных веществ в отходящих после сжигания газов можно привести МСЗ № 3 в Москве. Завод был сдан в эксплуатацию в 1984 году. В 2012 году он был реконструирован при участии инвестора - австрийского концерна ENV AG - для достижения производительности 360 тыс. т ТБО в год. Благодаря использованию топочной камеры новой конструкции удалось обеспечить практически полное сгорание отходов с недожогом не более 1%. Трехступенчатая очистка дымовых газов обеспечивает уровень концентрации загрязняющих веществ менее 60% от ПДК, а содержание особо вредных диоксинов и фуранов не превышает 45% от ПДК. Магнитная сепарация золошлаковых отходов обеспечивает получение до 5 тыс. т черного металла, реализация которого пополняет доход завода.
Несмотря на заверения сторонников технологии сжигания бытовых отходов в ее экологичности, в стране существует широкое общественное движение против строительства МСЗ в Москве, Санкт-Петербурге и в других населенных пунктах. Дело доходит до того, что протестующие приковывают себя цепями к ограде мест, где планируется возведение таких, с точки зрения жителей, губительных для человека производств.
Изначально мусоросжигание рассматривалось как альтернатива захоронению ТБО. В бывшем СССР действовало 10 МСЗ, в том числе - 3 в Москве и по одному - в Мурманске, Нижнем Новгороде, Владивостоке, Череповце и других городах. Все они оказались энергоемкими и не производящими никакой продукции, кроме пара за счет тепловой энергии, то есть убыточными и дотационными. Стоимость утилизации на МСЗ 1 т ТБО составляет сейчас 220–240 руб./т, что дороже всех остальных способов переработки, и тем более - захоронения мусора. В настоящее время эти МСЗ либо остановлены и реконструируются в мусороперерабатывающие заводы - МПЗ (Москва), либо продолжают работать по прежней схеме (Мурманск), представляя собой в отличие от свалок активные и экологически опасные источники загрязнения окружающей среды. Мусоросжигательные заводы были построены в начале 1980-х годов. Их оборудование, преимущественно чешское (фирмы «Дукла»), морально и технологически устарело и не обеспечивает как высокую температуру сжигания мусора (более 1300 ˚С), необходимую для разложения высокотоксичной органики (диоксинов, фуранов и др.), так и многостадийную очистку отходящих газов (6 тыс. м3 на 1 т ТБО), принятую в настоящее время за рубежом. У нас мусоросжигание происходит в одну стадию, за рубежом - в 5–6. Нормирование выбросов на российских МСЗ производится по ограниченному количеству ингредиентов загрязнения.

Результаты специальных исследований СЗ НТЦ «Экология и ресурсы» деятельности Мурманского завода ТО ТБО в 1997–98 годах свидетельствуют о комплексном и крайне опасном воздействии предприятия на окружающую среду в Северном районе Мурманска, занимающем порядка 30% площади города. В зольных уносах, шлаках и лежалых шлакозольных отходах обнаружены высокие концентрации целого ряда тяжелых металлов всех трех классов опасности, причем наиболее значительные превышения над ПДК, нормированными для почв, установлены для свинца и цинка (до 100–150 раз), кадмия (100–1300 раз), сурьмы, меди, хрома (от 3 до 30 раз) и ванадия (1,3–7 раз). Относительно общесанитарного показателя вредности эти концентрации превышают нормативы по меди в 200–300 раз, по цинку и свинцу в 80–100 раз, по ванадию в 1,3–6,7 раза. В сточных водах МСЗ после промывки шлака установлены превышения ПДК для хозяйственно-бытовой канализации концентрациями Cr, Ni, Cu, нефтепродуктов, фенолов, диоксида азота, хлора и сульфат-иона. Как известно, присутствие фенолов и хлора в сточных водах обусловливает образование в них диоксинов, прежде всего характерных для газопылевых выбросов МСЗ, где их концентратором является летучая зола. В промывочных водах Мурманского завода ТО ТБО были установлены концентрации ртути, превышающие ПДК в 8 раз, кадмия и свинца в 2–4 раза, цинка и меди в 148–165 раз, железа, никеля и кобальта в 5–10 раз.
В течение десятилетий Мурманский завод ТО ТБО, сжигавший ежегодно 100 тыс. т ТБО, помимо загрязнения атмосферного воздуха в городе, практиковал отсыпку шлакозольными смесями различных стройплощадок и прежде всего гаражей, официальный вывоз этих смесей на городскую свалку и, наконец, несанкционированный вывоз в зеленую зону с отсыпкой в верховьях малых рек, дренирующих городскую застройку и впадающих в Кольский залив. Неоднократные попытки администрации г. Мурманска, продавшей в свое время свою долю акций частным владельцам завода, приостановить его экологически опасную деятельность, встречали сопротивление хозяев предприятия и лавинообразный рост числа несанкционированных свалок.

Рециклинг ТБО за рубежом и в России
Согласно зарубежному опыту, не менее 25–30% мусора в случае его предварительной сортировки подлежат рециклингу, то есть вторичной переработке с получением различных ценных материалов и изделий. Так, например, переработка 1 т макулатуры экономит 3,5 м3 древесины, 6,3–14,6 ГДж тепла, 300–800 кВт/час электроэнергии и уменьшает загрязнение окружающей среды. В Германии девиз «Здесь благодарят за мусор» стал одним из стимулов замены природной древесины, импортируемой из Скандинавии, вторичным упаковочным сырьем. Там же для ежегодного производства 10 млрд упаковочных пакетов расходуется более 0,2 млн т картонного материала, то есть по 2,5 кг на каждого жителя. В течение двух лет после постановления правительства об упаковке из вторсырья вывоз мусора на свалки сократился на 15%. На сортировочной ленте выбирается до 95% картонной упаковки. Предприятия по утилизации вторсырья оснащаются компьютерами, инфракрасными определителями металла, вибросепараторами и другими механическими, оптическими и электронными приборами.
В России объемы ШЗО мусоросжигательных заводов составляют порядка 30% от исходной массы ТБО. Согласно расчетам по результатам опытного фракционирования ШЗО на московских МСЗ, за счет переработки всего объема ТБО (2,5 млн т/год) может быть получено: стеклокерамической массы - 123,7 тыс. т, железного лома - 33 тыс. т, алюминия - 3,95 тыс. т, меди -
1,7 тыс. т, магнитного и шлакового песка - 371,2 тыс. т. Концентрат тяжелых металлов содержит 37% меди, 12,6% цинка, 4,3% свинца и соответствует по качеству вторсырью меди класса Г сорта 1 (ГОСТ 1639-78). Содержание алюминия в легкой фракции (после додрабливания) составляет 50–60%, что соответствует требованиям того же ГОСТа к сырью для производства вторичного алюминия. Все операции по переработке ШЗО выполняются на простом оборудовании (пресс для лома черных металлов, дробилка, виброгрохот, магнитный сепаратор, отсадочная машина). В результате исключается необходимость вывоза, складирования или захоронения объемных шлакозольных отходов, создается еще одно направление малого экологического предпринимательства и соблюдаются требования экологической и санитарной безопасности в обращении с отходами МСЗ и МПЗ.
Следует отметить, что все отечественные разработки промышленной технологии переработки мусора, предложенные в последние 25 лет, остались нереализованными. В известной степени это было обусловлено заимствованием разработчиками технологий мусоросжигания из собственной сферы деятельности - металлургической (домна), энергетической (котел электростанций), оборонной и других, не учитывающих специфику термообработки ТБО и не подтвержденных пока экспериментально. С другой стороны, при использовании зарубежных технологий не учитывалась специфика состава и состояния российских ТБО, которые существенно отличаются от западных стандартов несортированностью, высокой влажностью, низкой теплопроводностью, высокой зольностью (до 30%) и т. д. Нередко согласие западных партнеров предоставить кредиты на создание МПЗ в России сопровождалось условиями ввоза и сжигания на них зарубежных отходов. Отечественные проекты строительства предприятий по переработке мусора предусматривают окупаемость затрат в течение 3,5–5 лет при удельном показателе капиталовложений на 1 тонну ТБО около 190,3 долл. За рубежом этот показатель значительно выше: в Нидерландах - 417 долл., в США - 450 долл., в Германии - 715 долл. Стоимость западных проектов МПЗ, как правило, превышает финансовые возможности регионов России за исключением Москвы, где создана городская сеть мусороперегрузочных станций; с использованием зарубежных технологий и техники осуществляется прессование мусора в брикеты, что позволяет уменьшать объем вывозимых на загородные свалки (в Икшу, Хметьево и др.) ТБО до четырех раз, обеспечивать максимальную загрузку мусоропроводов и тем самым экономить средства на автотранспорте и объемах захоронения мусора.
С целью реализации такой политики в Москве были созданы ГУП «Экопром» и МГУП «Промотходы», причем последнее объединило в Ассоциацию «Вторэкоиндустрия» 16 коммерческих организаций, занятых селективным сбором и переработкой вторсырья, преимущественно промышленных предприятий и нежилого сектора с использованием отечественных технологий и оборудования. Особое внимание уделяется восстановлению утраченного в 1990-х годах рынка сбора и вторичного использования макулатуры. Заготовки ее в Москве для вторичного использования тогда составляли 350 тыс. т, в Московской области -75 тыс. т. Эта макулатура вывозилась для переработки в города Ступино и Серпухов на бумажные фабрики (2–4%), а остальной объем - в Ленинград, Рязань, Муром и другие города из-за отсутствия подобных производств в Москве. На 52 предприятиях с использованием макулатуры (от 20 до 100% загрузки) производилось 50 видов бумаги и картона. Как известно, целевой сбор макулатуры был организован централизованно по всей стране.
В 2000-е годы в Москве был создан целый ряд частных фирм по переработке вторичного сырья: макулатуры, ртутных ламп, свинцовых аккумуляторов, гальваношламов и гальваностоков, автомобильных шин и др. Кроме того, на городских стройплощадках и несанкционированных свалках обнаруживаются многочисленные участки радиоактивного загрязнения: ежегодно НПО «Радон» выявляет 10–15 таких участков при рытье котлованов по всему городу.
Несмотря на солидные капиталовложения (сотни млн долл.) в строительство и реконструкцию объектов по утилизации и переработке мусора в Москве, до сих пор на полигоны и свалки Московской области приходится вывозить и захоранивать до 90% городских отходов. Проблема усугубляется ежегодным образованием в Москве еще 6 млн т промышленных отходов и более 1 млн т иловых осадков очистных сооружений, загрязненных тяжелыми металлами и токсичной органикой, накопление которых составляет десятки миллионов кубических метров.
В ограниченных объемах (до 10%) переработка ТБО осуществляется в Нижнем Новгороде, Уфе и Санкт-Петербурге. Примечательно, что в последнем случае используется биотермическая технология, в основу которой заложен принцип превращения органической части ТБО, составляющей порядка 40–50% (пищевые отходы, древесина, макулатура и др.), в компост с удалением, пиролизной обработкой и захоронением некомпостируемых составляющих. Однако высокие содержания в компосте неустраняемых тяжелых металлов и других токсикантов резко ограничили возможности сельскохозяйственного использования такого компоста, так же как и иловых осадков городских очистных сооружений.
Согласно богатому зарубежному опыту и отечественным разработкам энтузиастов, любая биомасса при определенных условиях может быть переработана в биогаз (метан), который в изобилии выделяется при разложении ТБО на полигонах и свалках, при складировании компоста и навоза и т. д. Биогаз может быть получен как на малогабаритных установках для автономного тепло- и энергосбережения в городских и сельских условиях, так и на крупных заводах, расположенных на полигонах и свалках ТБО. Мировым лидером в создании и широком использовании биоэнергетических установок является Китай, где работает около 5 млн домашних биогазовых установок, производящих более 1 млрд м3 газа в год для 20 млн человек. До 0,5 млн биоэнергетических установок (БЭУ) используется в Индии, сотнями исчисляется их количество в Японии, странах Европы и Америки.
В США более 30 крупных заводов извлекают метан из продуктов разложения городских свалок.

В нашей стране ежегодно образуется до 500 млн т органических отходов (по сухому веществу), что эквивалентно по энергосодержанию 100 млн т условного топлива. Впервые, еще в 1940–1950 годах в СССР были высказаны идеи биотехнологической переработки органических отходов, однако до недавнего времени работала только одна подобная установка на Октябрьской птицефабрике в Подмосковье, а вторая испытывалась на птицефабрике во Владимирской области. Затем центр «ЭкоРос» сконструировал две серийные биогазовые установки: ИБГУ-1 для крестьянской усадьбы и БИОЭН-1 для фермерского хозяйства. Их испытания и эксплуатация доказали тройной эффект: экологический (уничтожение отходов биомассы), энергетический (производство метана) и экономический (производство нетрадиционных, экологически безопасных и высокоэффективных удобрений из остатков перерабатываемой биомассы). По эффективности 1 т новых удобрений эквивалентна 60 т навоза. Годовая производительность БЭУ как фабрики удобрений достигает 70 т при расходе 1 т на гектар земельных угодий. Первые 65 БЭУ усадебного типа выпустили заводы в Туле и Кемеровской области. Потребность в усадебных БЭУ определена на ближайшие 5 лет в 50 тыс. шт. при стоимости 20 тыс. рублей. Заказы на российские установки поступили из Казахстана и Белоруссии, ЮАР, Объединенных Арабских Эмиратов, Дании, Финляндии и даже Китая - ведущего в мире производителя биогаза.

Опытные пиролизные установки для переработки различных видов биомассы, включая древесину, созданы в Канаде, Италии, Испании, Финляндии, Нидерландах, США и Греции, а исследователи и их создатели объединены в Пиролизную сеть - Pyroysis NetWork (PyNe), работы которой финансируются Европейской комиссией. Наиболее «продвинутыми» являются канадские установки фирмы Ensyn, используемые также в США и Великобритании. Пиролиз биомассы, в том числе специально выращиваемой древесины, рассматривается в качестве одного из приоритетных направлений энергетики в европейских странах.

Есть ли перспектива использования "мокрых" способов переработки ТБО?
В Интернете появилось сообщение о радикальной смене направления в утилизации отходов в сторону использования гидросепарации. Известно также, что в Пятигорске обсуждались варианты реконструкции действующего МСЗ. Компания Niagara Traiding Co. Ltd предложила гидротермический способ переработки ТБО Waste Away. Мусор превращается в гомогенный, биологически стабильный материал, так называемый пух. Он прессуется и может быть использован в качестве альтернативного топлива, удобрения или в строительстве. Этот способ является практически безотходным. Однако руководство города, избегая риска, поскольку способ Waste Away пока не имеет широкого распространения, приняло решение в пользу технологии сжигания, предложенную компанией CNIM. В Интернете есть сообщения о том, что власти отказываются от строительства заводов для сжигания бытовых отходов. Нет уверенности в том, что сооружение новых МСЗ в Москве и других регионах РФ состоится. В качестве альтернативы называются гидравлические способы переработки ТБО, хотя детали этих способов не уточняются.
На наш взгляд, одним из таких альтернативных сжиганию способов может быть технология механобиологической переработки ТБО (МБП ТБО), разработанная фирмой Hese GmbH (Германия). Технология осуществляется в нескольких связанных между собой модулях. В голове процесса стоит модуль «Обогащение», задачей которого является выделение из ТБО металлов, инертных материалов (камней, керамики и др.), а также биологической части для производства альтернативного топлива и сырого субстрата для получения окатышей или направления в модуль компостирования или ферментации.
Основой присутствующего во всех вариантах комбинаций модуля «Обогащение» является каскадная мельница. В мельнице осуществляется измельчение ТБО металлическими шарами. Максимальный размер предметов и кусков ТБО, входящих в мельницу, определяется диаметром горловины (1 м). Предметы крупнее 1 м удаляются перед входом в мельницу. Попадающие между шарами фольга, органика, бумага, картон, пищевые отходы измельчаются до крупности 10–40 мм. Биологические компоненты раздавливаются, в то время как металлические предметы, батарейки, пластиковые бутылки только деформируются. Органические компоненты (пищевые отходы), содержание которых составляет чуть более 5%, измельчаются до 25–40 мм. При этом выход фракций от 0 до 10 мм составляет 80–85%. Эти фракции, измельченные и дезинтегрированные, насыщаются кислородом, что способствует их последующей ферментации или компостированию. На выходе из каскадной мельницы имеется бутара (барабанное сито), в которой и осуществляется выделение тонко измельченной биологической фазы. Фракция крупнее 40 мм после бутары подвергается магнитной сепарации для выделения черных металлов и затем извлечению цветных металлов в электродинамическом сепараторе. Фракция мельче 3–8 мм имеет повышенную влажность, что весьма благоприятно для последующих процессов ферментации или компостирования. При производительности установки 120 тыс. т ТБО, при трехсменной работе, за 250 рабочих дней установка обеспечивает получение: 6 тыс. т железосодержащих продуктов, 0,4 тыс. т цветных металлов, 14 тыс. т топливозаменителя EBS 1 (cодержит вязкие пластики); 65 тыс. т топливозаменителя EBS, 2,29 тыс. т мелкого продукта (<5 мм) для биологической переработки, 5 тыс. т инертных материалов. Это означает, что технология механобиологической переработки обеспечивает более чем 90%-ное использование бытовых отходов!
Вышеизложенные материалы свидетельствуют о необходимости программно-целевого решения проблемы вовлечения в переработку в масштабах всей России промышленных и бытовых отходов с созданием новой индустриальной отрасли. Не только Арктика и ближний космос нуждаются в «зачистке» в соответствии с инициативами президента страны и академиков. Прежде всего в этот процесс должны быть вовлечены моногорода и густонаселенные территории, где переработка отходов способна активизировать инновационно-технологический потенциал, обеспечить занятость населения, повысить его социально-экономический статус и снизить уровни экологически обусловленной заболеваемости.
Что для этого необходимо? Прежде всего - политическая воля в совершенствовании существующей нормативно-законодательной базы и проявление инициатив в организационно-финансовой поддержке научных и техноэкологических разработок и программ на федеральном, региональном и муниципальном уровнях. В этих целях представляется целесообразным проведение в 2016 году парламентских слушаний в Госдуме РФ и затем специальных территориальных конференций. В результате может быть создана технологическая платформа будущей программы действий и сформирован Межрегиональный координационный совет (МКС). Рекомендуемая организация корпоративного взаимодействия специалистов-экологов, технологов и экономистов РАН, вузов и предприятий, имеющих прямое отношение к рассматриваемой проблеме и тем самым уже участвующих в ее решении, способна, со своей стороны, обеспечить реализацию государственных инициатив, вплоть до создания сетевых структур научно-производственного государственно-частного партнерства.
Со своей стороны редакция журнала «Редкие земли» выражает готовность оказывать информационную поддержку, включая обмен организационно-технологическим опытом между действующими крупными и малыми предприятиями, занятыми утилизацией и переработкой отходов, в первую очередь на территориях Москвы и Московской области при содействии МПР и экологии и Минпромторга РФ.

Схема рентгеновского сепаратора фирмы Mogensen (Германия)

Примером использования рентгеновской сортировки твердых бытовых отходов является схема, предложенная немецкими фирмами Mogensen и CommoDas. Принцип действия сепаратора фирмы Mogensen основан на использовании облучения рентгеновскими лучами движущегося на конвейерной ленте материала, выделенного после аэросепарации ТБО. При прохождении рентгеновских лучей через куски материала наблюдается эффект их ослабления, который зависит от атомного строения и плотности материала.
В пробах тяжелой фракции аэросепарации крупностью 30–60 мм различимы органические и неорганические компоненты. Преимущество этого способа, например, перед сепаратором, работающим в ближней инфракрасной области спектра, заключается в том, что критерием разделения является плотность материала. Этот критерий не зависит ни от размера частиц, ни от их формы, веса и цвета поверхности. Такая тонкость восприятия недоступна человеческому глазу.
Согласно схеме, сепарируемый материал из бункера-питателя 1 поступает на транспортирующий лоток 2, который дозирует материал и подает на стол 3, на котором осуществляется разобщение частиц и образование монослоя. Из источника 4 происходит облучение движущегося материала в диапазоне угла 80˚. Интенсивность прошедших через материал лучей измеряется двумя быстрострочными сенсорами с различной спектральностью. Специально разработанные для Mogensen однострочные сенсоры, которые при разрешении 0,8 мм и глубине обработки в 10 бит соответствуют скорости и разрешению однострочной камеры CCD при сортировке по цвету. Классификация частиц осуществляется устройством обработки данных с помощью ЭВМ 6 в течение нескольких миллисекунд. По результатам сверхскоростного анализа принадлежности частиц к тому или иному сорту ЭВМ передает команду на устройство 7, оснащенное быстродействующими пневматическими клапанами, являющимися аналогом руки рудоразборщика с гравюры Агриколы.
Струи сжатого воздуха отдувают частицы органического и неорганического состава в отсек 8 с двумя контейнерами. Фирмой Mogensen выпускаются сепараторы двух типов: AR 1200
и AQ 1100, имеющие производительность по твердым бытовым отходам от 5 до 20 м³/час. Расход электроэнергии составляет 7,5 квт/час. При обогащении твердых бытовых отходов
получают органическую фракцию, которая может быть использована в качестве альтернативного топлива, и неорганическую, содержащую менее 5% органики, которая может быть
направлена на депонирование. Сепаратор оснащен защитой от облучения, и уровень излучения находится значительно ниже допустимой дозы радиации.

Литература
1. Делицын Л.М., Власов А.С. Иммобилизация конденсированных вредных промышленных веществ. В сб. Техногенные ресурсы и инновации в техноэкологии. Под ред. Е.М. Шелкова и Г.Б. Мелентьева. – М: ОИВТ РАН, 2008. – С. 352.
2. Малышевский А.Ф. Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России. Министерство природных ресурсов РФ, 2012 г. 3. Мелентьев Г.Б. Создание индустрии переработки возобновляемых техногенных ресурсов и инновационная техноэкология как альтернатива экстенсивному недропользованию. В сб. Север и рынок. – Апатиты: КНЦ РАН, 2007. С. 178-184.
4. Мелентьев Г.Б. Техногенный потенциал: в ожидании промышленного освоения. В ж. Редкие земли, вып. 3, 2014. С. 132–141.
5. 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. В ж. Экология промышленного производства, вып. 4, 2003 (ч. 1). С. 43–54; вып. 1, 2004 (ч. 2). С. 41–51.
6. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технология отходов мегаполиса. Технологические процессы в сервисе, 2002, Москва.
7. W.L. Kaltentindt, W.L. Dalmijin. Improved Separation of Plastics by Flotation Using a Combined Treatment. Freiberger Forschungshefte, A 850, 1999, Sortierung der Abfaelle und mineralischen Rohstoffe, Technische Uni Bergakademie Freiberg, s. 132–141.
8. P. Koch Die Rolle der Zerkleinerung in Anlagen zur mechanisch- biologischen Abfallbehandlung von Hausmuell (MBA). Aufbereitungs Technik, 4, 2002/43. Jahrgang, s. 25-32.
9. P. Koch, W. Weining, B. Pickert Haus- und Restmuellbehandlung mit dem modularen Hese – MBA – Verfahren, Aufbereitungs Terchnik, 6, 2001/42. Jahrgang, s. 284–296.
10. R. Meier – Staude, R. Koehlechner «Elektrostatische Trennung von Leiter-/Nichtleitergemischen in der betrieblichen Praxis». Aufbereitungs Technik, 3, 2000/41. Jahrgang, s. 118–124. 11. G. Nimmel Aerostrommsortierung bei der Restabfallaufbereitung. Aufbereitungs Technik, 4, 2006/47. Jahrgang, s. 16–28.
12. T. Nisters. Ersatzstoffherstellung mit NIR – Technologie. Aufbereitungs Technik, 12, 2006/47. Jahrgang, s. 28 – 34.
13. T. Petz, Ja. Meier – Kortwig Aufbereitung von Muellverbrennungsaschen unter besonderer Beruecksichtigung der Metallrueckgewinnung. Aufbereitungs Technik, 3< 2000/41. Jahrgang, s. 124–132
14. A. Trogl. Was waere die Entsorgungswirtschaft ohne die Abfallverbrennung?. Aufbereitungs Technik, 5, 2007/48. Jahrgang, s. 4–13.
15. E. Zeiger Sortierung verschiedener Abfallstroeme mit Mogensen – Roentgen – Sortiertechnik. Aufbereitungs Technik, Nr.3, 2006, 47. Jahrgang, s. 16–23.

ТЕКСТ: Ю.В. Рябов, Г.Б.Мелентьев, Л.М. Делицын
Объединенный институт высоких температур РАН