Мусор как экологическая проблема

Это отходы, которые накапливаются  в жилом фонде, учреждениях, предприятиях общественного назначения (школах, зрелищных и детских учреждениях, гостиницах, столовых и т.п.).

Норма накопления ТБО изменяется, отражая состояние снабжения населения товарами и в тоже время она в значительной мере зависит от местных условий.

Состав и объем бытовых отходов  чрезвычайно разнообразны и зависят  не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. Объемы бытовых отходов  для некоторых стран приведены  в таблице. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России – это так  называемые органические, в т.ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7-9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д. Количество муниципальных отходов в России увеличивается, а их состав, особенно в крупных городах приближается к составу ТБО в западных странах с относительно большой долей бумажных отходов и пластика.

 

Таблица : Производство бытовых отходов

 

Страна	Всего в год, тонн	На душу населения в день, кг
США (1988)	180,000,000	1.82
США (1995, прогноз 1992)	200,000,000	1.91
США (2000, прогноз)	216,000,000	2.00
СССР (1989)	57,000,000	0.23
Российская Федерация (1991)	26,000,000	0.17
Западная Европа	123,300,000	-
Великобритания	18,000,000	0.9

 

Примерный состав ТБО в СССР в 1989 г.

 

Проблема полного уничтожения  или частичной утилизации твердых  бытовых отходов (ТБО) — бытового мусора — актуальна, прежде всего, с  точки зрения отрицательного воздействия  на окружающую среду. Твердые бытовые  отходы это богатый источник вторичных  ресурсов (в том числе черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также — "бесплатный" энергоноситель, так как бытовой мусор возобновляемое углеродсодержащее энергетическое сырье для топливной энергетики.

Например, в Москве ежегодно образуется 10 млн. т промышленных и бытовых  отходов, которые вывозятся на специализированные свалки. Таких свалок в Подмосковье  свыше 50, каждая площадью от 3 до 10 га. В  целом в России под мусорные свалки отчуждено 0,8 млн. га земель, среди которых  не только пустыри, овраги и карьеры, но и плодородные черноземы.

Зарубежный опыт показывает, что  рациональная организация переработки  ТБО дает возможность использовать до 90% продуктов утилизации в строительной индустрии, например в качестве заполнителя  бетона. По данным специализированных фирм, осуществляющих в настоящее  время даже малоперспективные технологии прямого сжигания твердых бытовых  отходов, реализация термических методов  при сжигании 1000 кг ТБО позволит получить тепловую энергию, эквивалентную  сжиганию 250 кг мазута. Однако реальная экономия будет еще больше, поскольку  не учитывают сам факт сохранения первичного сырья и затраты на добычу его, т. е. нефти и получения  из нее мазута.

Кроме того, в развитых странах  существует законодательное ограничение  на содержание в 1 м³ выбрасываемого в атмосферу дымового газа не более 0,1х10^-9 г двуокиси азота и фуранов при сжигании отходов. Эти ограничения диктуют необходимость поисков технологических путей обеззараживания ТБО с наименьшим отрицательным влиянием на окружающую среду, особенно мусорных свалок.

Следовательно, депонирование бытового мусора в  открытых свалках крайне отрицательно влияет на окружающую среду и как  следствие — на человека. Поэтому  в настоящее время существует ряд способов хранения и переработки  твердых бытовых отходов, а именно:

1. предварительная сортировка,
2. санитарная земляная засыпка,
3. сжигание,
4. биотермическое компостирование,
5. низкотемпературный пиролиз,
6. высокотемпературный пиролиз.

Предварительная сортировка. Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО — одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

Санитарная  земляная засыпка. Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза.

Свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных.

Можно предположить, что и в перспективе  роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них  с целью его полезного использования  будет оставаться актуальным.

Сжигание. Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в.

Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой — повышенными санитарными  требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих  пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых  отходов.

Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет  получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления  и производства электроэнергии. К  числу недостатков этого способа  относится выделение в атмосферу  вредных веществ, а также уничтожение  ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора.

Мусоросжигание обеспечивает минимальное  содержание в шлаке и золе разложимых веществ, однако оно является источником выбросов в атмосферу. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, диоксин, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др.

Установлено, что содержание кадмия, свинца, цинка и олова в копоти и пыли, выделяющихся при сжигании твердых горючих отходов, изменяется пропорционально содержанию в мусоре пластмассовых отходов. Выбросы  ртути обусловлены присутствием в отходах термометров, сухих  гальванических элементов и люминесцентных ламп. Наибольшее количество кадмия содержится в синтетических материалах, а  также в стекле, коже, резине.

Таким образом, можно констатировать, что главным направлением в сокращении выделения вредных веществ в  окружающую среду является сортировка или раздельный сбор бытовых отходов.

Биотермическое  компостирование. Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике.

Однако современные технологии компостирования не дают возможности  освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования  в сельском хозяйстве.

Способ  утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны.

Преимущество  пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмасса, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений.

 

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И УТИЛИЗАЦИЯ  ОТХОДОВ

2.1. Возможные направления использования отходов

Принципиально возможно использование  промышленных отходов в следующих  основных направлениях:

1. Рекультивация ландшафтов, планировка  территорий, отсыпка дорог, дамб  и т. п., для чего используют  скальные породы, галечник, гравий, песок, доменные шлаки и другие  виды твердых промышленных отходов.

Реализация этого экономически выгодного направления утилизации отходов тем не менее незначительная – всего в этих целях используется примерно 10% объема имеющихся отходов.

2. Использование отходов в качестве  сырья при производстве строительных материалов.

3. Вторичное использование отходов  в качестве исходного сырья,  поскольку некоторые отходы по  своим свойствам близки к природному  сырью для получения определенного  вещества или сырья для получения  новых видов продукции.

Это направление использования  отходов применимо при переработке  таких промышленных отходов потребления, как черный и цветной металлолом. При переработке черного металлолома  можно сэкономить до 75% электроэнергии, необходимой для получения стали  из железной руды. Повторное получение  алюминия из лома экономит до 90% электроэнергии, необходимой для его выплавки из руды. Попутно уменьшается загрязнение  атмосферы и количество добываемого  первичного сырья, а следовательно и количество пустой рудной породы.

4. Использование отходов в сельском  хозяйстве в качестве удобрения  или средства мелиорации. Например, разработаны технологические процессы  получения из фосфогипса (крупнотоннажный отход некоторых химических производств, содержащий в %: гипс – 80–90, фосфорную кислоту – 0,5–0,6, глину – 5–6) ценного химического удобрения – сульфата аммония (NH4)2SО4, а также извести для химической мелиорации солонцовых почв. Известковые мелиоранты (поглотители) кислых почв получают также из золошлаковых отходов металлургии, отходов бумажной, кожевенной и других отраслей производства.

Применение отходов промышленности в сельском хозяйстве имеет свои сложности. Это связано с тем, что в них в зависимости  от исходного сырья могут находиться тяжелые металлы, мышьяк, фтор, селен  и другие вредные элементы.

5. Использование в качестве топлива  в промышленности и быту отходов  лесной и деревообрабатывающей  отраслей промышленности, некоторых  отходов сельского хозяйства.

 

2.2. Утилизация отходов

Отходы, которые не используются (или  не подлежат использованию), направляются на захоронение на полигоны-свалки.

Полигон для хранения твердых промышленных отходов представляет собой обычно заглубленный примерно на 10 м и огражденный  насыпью во избежание попадания  ливневых и талых вод земельный  участок площадью от нескольких до десятков гектаров. Для предотвращения загрязнения грунтовых вод дно  хранилища покрывают противофильтрационным  экраном (несколько слоев полимерной пленки). Для контроля работы этого  экрана и качества грунтовых вод  в районе полигона бурят скважины с целью отбора проб воды на химический анализ. Полигон, как правило, огораживают  полосами из деревьев и кустарников. Твердые отходы после их обезвоживания  на заводских очистных сооружениях  засыпают в хранилище самосвалами  со специальной эстакады или с  гребня ограждающей насыпи. После  заполнения хранилища на выровненной  поверхности устанавливают противофильтрационный  экран и засыпают его слоем  песчаного и почвенно-растительного  местного грунта. На этом в основном заканчивается рекультивация хранилища  твердых нетоксичных промышленных отходов.