Полигоны для размещения твердых бытовых отходов

Закон «Об отходах производства и потребления» установил требования к объектам размещения отходов. Созда­ние таких объектов - специально оборудованных сооружений (поли­гонов, шламохранилищ, отвалов горных пород и др.), - допускается на основании разрешений, выданных специально уполномоченными органами исполнительной власти при наличии поло­жительного заключения государственной экологической экспертизы.

В целях снижения загрязнения вместо неконтролируемых свалок строят полигоныдля твердых отходов, которые эксплуатируются во многих городах Беларуси.

Полигон- природоохранное сооружение для централизованного сбора, обезвреживания отходов, которое способствует повышению уровня зашиты от загрязнения атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод и препятствует распространению болезнетворных микроорганизмов.

Для полигонов обычно выбирают место в глинистом грунте, в ко­тором можно складировать отходы в течение 20-25 лет и более. Осно­вание выбранной площадки делают в виде большого корыта глубиной 1,5 м и более для скапливания в нем фильтрата. Если глинистого грун­та нет и основание для полигона приходится делать в водопроницае­мых грунтах, дно корыта выстилают слоем привозной глины толщи­ной 0,5 м.

В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уп­лотняют бульдозерами послойно до 2-метровой высоты. На следую­щий день отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрыва­ют изолирующим слоем грунта толщиной 0,25 м. Такая изоляция и последующее уплотнение грунта препятствуют загрязнению воздуш­ной среды, а также распространению насекомых и грызунов.

В целях снижения площади полигон загружают послойно до вы­соты 60 м и более. После заполнения полигона поверхность последне­го покрывают растительным грунтом.

При выборе участка для устройства полигона ТБО учитывают климатогеографические и почвенные условия. Запрещается размещать полигоны на территории I и II поясов санитарной охраны водоисточ­ников, зон охраны курортов, а также в местах массового отдыха насе­ления и размещения оздоровительных учреждений. Санитарно-защитная зона между полигоном и жилой застройкой должна составлять не менее 100 м. Для размещения полигонов ТБО часто используют овра­ги и другие неудобные для сельского хозяйства земли. После полной загрузки полигона и покрытия растительным грунтом поверхность его можно использовать для устройства парков, садов, игровых площадок и других целей.

Рассмотрим проблемы, связанные с захоронением ТБО в так назы­ваемых могильниках. В их число входят: 1) вымывание веществ и за­грязнение грунтовых вод; 2) образование метана; 3) просадка грунта.

Наиболее серьезной из перечисленных является первая проблема. По мере просачивания воды сквозь любой материал в ней растворя­ются различные химические вещества. Такая вода, проходя через от­ходы, образует особенно ядовитый фильтрат: в нем наряду с остатка­ми разлагающейся органики присутствуют железо, ртуть, свинец, цинк и другие металлы из ржавых консервных банок, негодных батареек и электроприборов, а также красители, пестициды, моющие средства и другие химикаты. Этот ядовитый раствор поступает в подземные во­доносные горизонты, и оттуда вредные вещества могут попасть и в питьевые воды. Сообщается, что по этой причине зоной настоящего кризиса стала Флорида (США). Здесь много закрытых свалок распо­ложено в заболоченной местности, а большую (около 90%) часть пи­тьевой воды жители получают за счет грунтовых вод. Очистка подоб­ных свалок (а их насчитывается более 200 на территории указанного штата) обойдется в 10 млн. долларов. Это изнанка, на первый взгляд, «дешевого» способа ликвидации отходов.

Образование метана - это вторая проблема. Так как у захоронен­ного мусора практически нет доступа к кислороду, его разложение идет анаэробно, при этом образуется легковоспламеняющийся метан. Он может распространяться в земле горизонтально, проникать в подвалы зданий, накапливаться там и взрываться при искрении или зажига­нии. В США известны случаи разрушения более 20 домов, располо­женных на расстоянии до 300 м от свалок, причем взрывы привели к жертвам. Кроме того, метан способен подниматься вверх, при этом отравляя корни и губя растительность, а также вызывая эрозию по­чвы. В ряде городов указанную проблему решают путем устройства на месте свалок «газовых скважин», перехватывающих образующийся метан, который можно впоследствии использовать как топливо или для других целей.

Наконец, с течением времени по мере разложения отходы просе­дают. При этом образуются неглубокие впадины, в них скапливается вода, и весь участок впоследствии превращается в болото с ядовитой водой.

Только в России на полигоны ТБО ежегодно попадает 1 млн. т стали, 200 тыс. т алюминия, 4 тыс. т олова. Каждый год под полигоны отчуждаются тысячи га пригодных для ис­пользования земель. Считать ли полигоны «окультуренными» свалка­ми или хранилищами ценного сырья для будущих поколений - ответ вполне очевиден. Поэтому и относиться к ним следует не как к мо­гильникам, а как к территории, где создаются рукотворные «место­рождения» своего рода полезных ископаемых недалекого будущего.

Для периодического контроля за качеством грунтовых вод по пери­метру свалки устраиваются так называемые наблюдательные колодцы или скважины.

В мировой практике наибольшее распространение получили сле­дующие методы обращения с ТБО: 1) строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки; 2) компостирование с по­лучением азотного удобрения или биотоплива; 3) сжигание отходов на мусоросжигательных заводах; 4) ферментация (получение биога­за); 5) предварительная сортировка, утилизация и реутилизация цен­ных веществ из отходов; 6) пиролиз ТБО — высокотемпературный (около 1700°С) нагрев без доступа воздуха.

Компостирование ТБО. На многих мусороперерабатывающих за­водах (МПЗ) осуществляется промышленная переработка ТБО в орга­ническое удобрение - компост.

Компостаминазывают органические удобрения, получаемые в ре­зультате разложения растительных и животных остатков микроорга­низмами. Для их приготовления используют навоз, навозную жижу и помет птиц в смеси с различными видами торфов, городской мусор, опавшие листья деревьев, солому и другое. При компостировании в органической массе повышается содержание питательных веществ (азота, фосфора) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы и пек­тиновых веществ; удобрения становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву. Разные по составу и способу приготовления компосты применяют под многие культуры, выращиваемые на различных почвах, кроме торфяно-болотных. Компосты часто используют вмес­то остродефицитных органических удобрений (навоз, торф).

В специальных компостных установках процесс разложения целе­направленно регулируется: создается температура до 70°С, при кото­рой погибают микробы и семена сорных растений.

ТБО перегружаются в бункер-накопитель, откуда грейферным кра­ном подаются в загрузочные воронки, затем во вращающиеся бара­банные грохоты, где разделяются на две фракции - мелкую и крупную. Мелкая фракция ТБО проходит через дробилку и поступает в биотермические башни, где за 3-4 суток в результате аэробного процесса мусор превращается в компост, который после просеивания на виброгрохотах отправляется на склад готовой продукции. Крупная фракция поступает в котлоагрегаты и сжигается при тем­пературе 800-1000°С. Дымовые газы обеспыливаются в электрофиль­трах на 96-98% и выбрасываются в атмосферу. В котлоагрегатах образуется пар с давлением 13 атм. и температу­рой до 250°С, который отчасти используется для нужд завода.

Предварительно магнитными сепараторами из поступающих отходов извлекается черный и цветной металлолом; он пакетируется и реализуется как вторичное сырье.

Компостирование - достаточно рациональный способ ликвидации определенных отходов, однако при переработке отходов, содержащих металлы, последние могут накапливаться в компосте в больших коли­чествах. Во избежание загрязнения компоста тяжелыми металлами последние стараются заблаговременно удалить.

Признается целесообразным осуществлять совместное обезврежи­вание и переработку ТБО и осадка сточных вод. Такая технология спо­собствует насыщению компоста разнообразной полезной для почвы микрофлорой и микроэлементами и позволяет поддерживать биотер­мический процесс в оптимальном режиме. При этом гибнет большин­ство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух.

Сжигание твердых отходов: диоксиновая опасность. Сжигание твер­дых отходов в кострах или примитивных печах нельзя считать целесо­образным ни с экономической, ни тем более с экологической точек зрения. При этом не только загрязняется воздушная среда, но и не ис­пользуется образующаяся тепловая энергия. Ряд специалистов счита­ет, что оно может быть оправдано только в том случае, если сочетают­ся утилизация тепловой энергии и очистка отходящих газов. Такой процесс происходит на мусоросжигательных станциях (заводах), ко­торые имеют паровые или водогрейные котлы со специальными топ­ками. Температура в топке должна быть не менее 1000°С, чтобы сгоре­ли все дурнопахнущие примеси.

Из бункера-накопителя отходы подают в загрузочные ворон­ки, а затем в топки котлоагрегатов, где их сжигают на специ­альной решетке. Шлак, образующийся при сжигании, транспортиру­ют при помощи шлакоудалителя в бункер. Черный металло­лом извлекается из отходов при помощи магнитного сепаратора и в дальнейшем используется в качестве вторичного сырья.

Дымовые газы проходят электрофильтры, где очищаются от пыли на 96-98%. Пар, вырабатываемый котлами, с давлением 13 атм. и температурой до 200°С используется для внутризаводских нужд, а также может передаваться как теплоноситель для обогрева помещений. Например, электростанция в Балти­море (штат Мериленд, США) сжигает в день 2000 т мусора; полу­чаемый пар приводит в действие генератор, вырабатывающий элект­роэнергию для 60 тыс. жилых домов.

Выбор способа сжигания или компостирования для обезвреживания твер­дых отходов зависит от местных условий. В интересах сельского хо­зяйства целесообразно бытовые отходы компостировать. Что касается мусоросжигания, оно как способ ис­пользования ТБО должно рассматриваться как пройденный этап. Например, в европейских странах за последние 10 лет не построен ни один мусоросжигательный завод; сжигают лишь то, что остается после сортировки и утилизации. Это, в частности, объясняется тем, что при сжигании мусора с самым разнообразным сочетанием компонен­тов образуется огромное количество вредных продуктов, содержащих такие опасные вещества, как диоксины, фосген, синильная кислота и другие, а также золы и шлаки неизвестного состава и с непредсказуе­мыми свойствами.

Диоксины - общепринятое название группы органических ве­ществ, которые относятся к классу полихлорированных полицикли­ческих соединений (ПХ ПС). Под этим названием объединено более 200 веществ. Хлор может быть замещен бромом, полученные веще­ства будут также относиться к диоксинам.

Диоксины признаны очень опасными веществами - супертоксикантами. Борьба с ними объявлена мировым сообществом специ­альным документом - Стокгольмской Конвенцией, открытой для подписания 23 мая 2001 г.

Диоксины являются канцерогенами (провоцируют раковые забо­левания) и тератогенами (поражают генофонд человека). Воздействуя на белковый обмен, диоксины способствуют биоактивации мутагенов и разрушению витаминов, лекарств, гормонов. Особенно чувствитель­ны к диоксинам молодые особи и эмбрионы. По этой причине приняты очень жесткие нормативы по диоксинам: для воздуха ПДК - 0,5×10^-9 мг/м³, воды - 2×10^-8 мг/дм³, для почвы - 0,06 мг/кг.

Одним из основных источников диоксинов являются свалки и сжи­гание твердых отходов. Так, в золе мусоросжигательных заводов обнаружено от 0,1 до 0,2 мкг диоксинов на 1 кг золы. При неполном сгорании 1 кг несортированных ТБО, содержащих 5-10% пластиков, в атмосферу, по данным ученых США, поступает 40 мкг ди­оксинов. Этого достаточно для доведения до ПДК по существующим нормам 80 млн. м³ воздуха. Содержатся диоксины в любых видах сажи, в том числе и пепле сигарет 0,5·10^{-12 г на 1 кг сажи (пепла).}

Диоксиновая опасность предусматривает не только мероприятия по контрольному мониторингу, но и предложения по предотвращению загрязнения при­родной среды диоксинами. Последнее является наиболее важным. Следует избегать применения хлорсодержащих материалов в быту, сжигания несортированного мусора, горения уличных свалок и опав­ших листьев.

Из-за диоксиновой опасности были закрыты многие мусоросжига­тельные заводы (МСЗ) в США, Нидерландах и других странах; оставшиеся, в связи с резким ужесточением требований к их работе, подвергаются модернизации. Согласно имеющимся данным, на переоборудование оставшихся 8 МСЗ в Нидерландах было затрачено более 1 млрд. долл. США. На них была введена многоступенчатая система очистки, состоящая из: электрофильтра грубой очистки; испарителя загрязненной воды (разбрызгиватель); электрофильтра тонкой очистки; скруббера водного (1-я ступень); скруббера щелочного (2-я ступень); очистителя сточных вод скрубберов; теплообменника; реактора на активированном угле; пылевых фильтров; подогревателя газов перед дожиганием; ре­актора-дожигателя для подавления образования оксидов азота и дожи­гания диоксинов.

Переработка ТБО.Расчеты показывают: вывозить содержимое му­сорных контейнеров на свалку (полигон) экономически и экологичес­ки нецелесообразно. Так, например, существующие полигоны в окрестностях Минска заполнены более чем на 90%. В этих условиях предпочти­тельна организация двухступенчатой системы сбора и переработки, при которой отходы везут не на свалку, а на расположенные в черте города мусороперерабатывающие заводы (МПЗ). Там отходы сортируют, измельчают, уплотняют, прессуют, извлекают из них полезные материалы, а остат­ки направляют на свалки (рис. 9.3).

 

 

Рис. 9.3.Технологическая схема переработки ТБО на мусороперерабатывающих заводах

Многие МПЗ работают по простой схеме. Из посту­пающих ТБО и твердых промышленных отходов (ТПО) выделяется ме­талл (магнитная сортировка), остальное после измельчения поступает на компостирование. После увлажнения субстрата (до 45-60% влаж­ности) из него отсортировываются цветные металлы, стекло, песок, кам­ни и другие не компостируемые материалы. Часть из них (остатки рези­ны, пластиков, пленок и т. п.) смешивается с такими же промышлен­ными материалами и подвергается пиролизу с получением газового топлива и пирокарбона (углерода) или вывозится на полигоны.

Проблема мусоропереработки может быть облегчена, если насе­ление возьмет на себя обязанность отделять пищевые отходы на ста­дии сбора ТБО. Тогда работа МПЗ сведется к сортировке составляю­щих и передаче их на переработку специализированным заводам. Обычно так работают некоторые зарубежные МПЗ.

Подобно мусоросжигательным, мусороперерабатывающие заводы мощностью более 40 тыс. т/год отнесены к предприятиям I класса опасности с установлением санитарно-защитной зоны (СЗЗ) не менее 1000 м, а до 40 тыс. т/год - ко II классу (СЗЗ - 500 м), пред­приятия по компостированию - к III классу (СЗЗ не менее 300 м).

Такая схема имеет ряд преимуществ: существенно снижается парк мусоровозов, экономятся площади полигонов и продлевается время их функционирования (до 40%), появляется возможность продавать некоторые продукты переработки. Подсчитано, что для города с насе­лением 500 тыс. жителей вполне достаточно мусороперерабатывающего завода производительностью 40-50 тыс. т в год.

С каждым годом, как это ни парадоксально, растет ценность ТБО как комплексного сырья. Это становится понятным, если учесть, что в его составе около 20-40% макулатуры, 2-3% черных и цветных ме­таллов, 25-40% пищевых отходов, 1-5% пластмассы, 4-6% стекла, 4-6% текстиля и др. Поэтому ни по экономическим, ни тем более эко­логическим соображениям нет смысла подвергать ТБО сжиганию; их следует подвергать глубокой переработке.

Предварительная сортировка мусора позволяет очистить выбросы в атмосферу от многих вредных веществ. Так, фирма «Сорайн чекини» в Риме из 1800 т мусора ежедневно выделяет 50 т черных металлов, производит 25 т бумажных волокон. В годовом исчислении это озна­чает спасение от вырубки почти полмиллиона деревьев. Там же из пи­щевых отходов делают гранулированное органическое удобрение, из пластиков - полимерную пленку. В целом около 55% ТБО превраща­ют в товарную продукцию и только оставшуюся часть сжигают.

При производстве бумаги или картона из макулатуры (по сравне­нию с производством из деловой древесины) выбросы в атмосферу снижаются на 85%, загрязнение воды - до 40%. Одновременно более бережно расходуются природные ресурсы: 1 т макулатуры экономит 4 м³ древесины. Даже в такой богатой лесами стране, как Швеция, сбор бумажного вторсырья достигает 1,9 млн. т в год.

Получать алюминий из природного сырья - бокситов - в 10 раз дороже, чем извлекать его из использованных консервных банок. То же самое можно сказать и об олове. Более 100 млн. электролампочек с нитями накаливания из вольфрама попадает на свалки, туда же отправ­ляются и сотни тысяч отработавших свинцово-кислотных аккумуля­торов. Зарубежные фирмы охотно покупают во многих странах СНГ стеклобой, а в наших городах и поселках миллионы бу­тылок валяются на свалках. Из 1 т изношенной резины можно получить примерно 600 кг нефти, 300 кг сажи и 100 кг попутного газа.