Современные решения по переработке ТБО. Методы переработки и утилизации твёрдых бытовых отходов Методы утилизации бытовых и промышленных отходов

В нашем мире, благодаря тому, что численность населения постоянно увеличивается, потребление ресурсов также неуклонно растет. А потребление восстанавливаемых ресурсов и невосстанавливаемых ресурсов сопровождается увеличением количества отходов. Мусорные свалки, загрязнение водоемов – это все то, к чему приводит жизнедеятельность человека.

И логично, что без применения инновационных способов мусоропереработки, существует большая вероятность превращения планеты в одну громадную свалку. И неудивительно, что ученые постоянно придумывают и внедряют на практике новые способы переработки ТБО. Какие же методики применяются сегодня?

1. Захоронение отходов на полигонах. Сюда относятся

Земляная засыпка

2. Естественные методы разложения ТБО. Сюда относится

Компостирование

3. Термическая переработка ТБО. Сюда относится

Сжигание
Низкотемпературный пиролиз,
Высокотемпературный пиролиз (плазменная переработка)

Расскажем обо всем вкратце.

Захоронение на полигонах сегодня является наиболее распространенным в мире способом утилизации отходов. Данный метод применяется к несгораемым отходам и к таким отходам, которые в процессе горения выделяют токсичные вещества.

Полигон отходов (ТБО) не является обычной свалкой. Современные полигоны для утилизации- это сложные инженерные сооружения, оснащенные системами борьбы с загрязнениями подземных вод и атмосферного воздуха. Некоторые полигоны умеют перерабатывать газ, образующийся в процессе гниения отходов газ в электроэнергию и тепло. К сожалению, сегодня это в большей степени относится к европейским странам, поскольку в России очень малый процент полигонов соответствует данным характеристикам.

Главный минус традиционного захоронения отходов заключается в том, что даже при использовании многочисленных систем очистки и фильтров этот вид утилизации не дает возможности полностью избавиться от таких негативных эффектов разложения отходов как гниение и ферментация, которые загрязняют воздух и воду. Поэтому, хотя относительно других способов утилизации, захоронение ТБО стоит достаточно дешево, экологи рекомендуют перерабатывать отходы, сводя к минимуму тем самым риски загрязнения окружающей среды.

Компостирование представляет собой технологию переработки отходов, которая основана на их естественном биоразложении. По этой причине компостирование широко применяется для переработки отходов имеющих органическое происхождение. Сегодня существуют технологии компостирования как пищевых отходов, так и неразделенного потока ТБО.

В нашей стране компостирование не получило достаточно широкого распространения, и обычно оно применяется населением в индивидуальных домах либо на садовых участках. Однако процесс компостирования также может быть централизован и осуществляться на специальных площадках, представляющих собой завод по переработке (ТБО) мусора органического происхождения. Конечным продуктом данного процесса является компост, которому можно найти различные применения в сельском хозяйстве.

Поскольку бытовые отходы содержат достаточно высокий процент органической фракции, для переработки ТБО довольно часто применяют термические методы. Термическая переработка мусора (ТБО) представляет собой совокупность процессов теплового воздействия на отходы, необходимых для уменьшения их объема и массы, обезвреживания, и получения энергоносителей и инертных материалов (с возможностью утилизации).

Важными преимуществами современных методов термической переработки являются:

эффективное обезвреживание отходов (полное уничтожение патогенной микрофлоры).
снижение объема отходов до 10 раз.
использование энергетического потенциала органических отходов.

Из всего многообразия, которым могут похвастаться методы переработки ТБО, наиболее распространено сжигание. Основными преимуществами сжигания являются:

высокий уровень апробированности технологий
серийно выпускаемое оборудование.
продолжительный гарантийный срок эксплуатации
высокий уровень автоматизации.

Основной тенденция развития мусоросжигания является переход от прямого сжигания отходов к оптимизированному сжиганию полученной из ТБО топливной фракции и плавный переход от сжигания как процесса ликвидации мусору к сжиганию как процессу, который обеспечивает дополнительное получение электрической и тепловой энергии. И наиболее перспективно сегодня применение плазменных технологий, благодаря которым обеспечивается температура выше, чем температуры плавления шлака, что дает возможность получить на выходе безвредный остеклованный продукт и полезную энергию.

Плазменная переработка мусора (ТБО), по существу, представляет собой не что иное как процедуру газификации мусора. Технологическая схема данного способа предполагает собой получение из биологической составляющей отходов газа с целью применения его для получения пара и электроэнергии. Составной частью процесса плазменной переработки являются твердые продукты в виде непиролизуемых остатков или шлака.

Явным преимуществом высокотемпературного пиролиза является то, что данная методика дает возможность экологически чисто и относительно просто с технической стороны перерабатывать и уничтожать самые различные бытовые отходы без необходимости их предварительной подготовки, т.е. сушки, сортировки и т.д. И само собой, использование данной методики сегодня более выгодно с экономической точки зрения, чем применение других, более устаревших методик.

К тому же, при использовании данной технологии получаемый на выходе шлак является совершенно безопасным продуктом, и он может быть использован впоследствии для самых различных целей.

Существующая сегодня система обращения с ними в нашей стране сложилась еще в советские времена. Основной метод, по которому сейчас происходит утилизация твердых бытовых отходов - полигонное захоронение. На первый взгляд он самый дешевый, но при расчетах очень часто забывают учитывать, что кроме затрат на обслуживание площадки необходимы расходы на вывод из эксплуатации, компенсацию ущерба природе и безвозвратные потери ресурсов.

В качестве альтернативы в некоторых мегаполисах утилизация твердых отходов происходит путем их сжигания на специализированных Однако у этого способа есть ряд недостатков, один из которых заключается в том, что МСЗ является источником и окружающей территории. Правда, для справедливости стоит заметить, что есть технологии сжигания, сводящие к минимуму образование диоксинов. Кроме того, в результате этого метода уменьшается в десять раз объем отходов и существует возможность производить тепло- или электроэнергию, а образующийся шлак направлять повторно в промышленность.

Также утилизируют через аэробное биотермическое компостирование. Перед этим происходит их сортировка. Все, что образуется в результате потребления, можно условно разделить на три основных группы. Первая - (ТБО), которое можно переработать в полезные материалы и получить за счет их реализации определенный доход, позволяющий компенсировать затраты. Вторая - биоразлагаемые отходы, их можно превратить в компост, правда, связанные с этим расходы сложно компенсировать. Третья - неперерабатываемые ТБО, утилизация твердых отходов этой группы производится различными способами, зависящими от их конкретного состава.

Аэробное биотермическое компостирование сегодня считается наиболее перспективной технологией. С помощью нее ТБО переводятся в безвредное состояние и становятся компостом, представляющим собой удобрение, в котором содержатся микроэлементы, фосфор, азот, калий. Подобная утилизация твердых отходов позволяет вернуть их обратно в естественный в природе.

Применение массово переработки ТБО с использованием последнего метода сегодня затруднено по ряду причин: несовершенство законодательства, отсутствие единой информационной базы по всем типам ТБО, слабый контроль за соблюдением нормативных актов, недостаточное финансирование. Если обратиться к опыту развитых стран, то становится понятно, что наладить должным образом можно, только если подойти к этому вопросу системно. Следует настроить и отладить все процессы, связанные с утилизацией мусора. Необходимо охватить все в комплексе, включая источники образования мусора (организации и люди), перевозку, хранение, сортировку, переработку, окончательное захоронение. Следует активно привлекать общественность и каждого отдельного гражданина к решению этой проблемы. И главное, необходим действенный механизм экономического стимулирования рационального и бережного отношения к тому, что дала нам природа.

Основной целью компостирования является обеззараживание ТБО и переработка в удобрение – компост – за счёт биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами. Применение компоста в качестве удобрения в сельском хозяйстве позволяет повысить урожайность выращиваемых культур, улучшить структуру почвы и увеличить содержание гумуса в ней. Весьма существенным является и то, что при компостировании в атмосферу выделяется меньшее количество «парниковых» газов (прежде всего диоксида углерода), чем при сжигании или вывозе на свалки. Основной недостаток компоста – высокое содержание тяжёлых цветных металлов в нём.

Оптимальными условиями компостирования являются: рН от 6 до 8, влажность 40 – 60 %, время компостирования осуществляется в специальных закрытых бассейнах или тоннелях в течение месяца.

Технологической схемой предусматривается разгрузка мусоровозов в приёмные бункеры, из которых пластинчатыми питателями или грейферными кранами отходы подаются на ленточные конвейеры, а затем – во вращающиеся биотермические барабаны.

В биобарабанах при постоянной подаче воздуха происходит стимуляция жизнедеятельности микроорганизмов, результатом которой являлся активный биотермический процесс. В ходе этого процесса температура отходов повышалась до 60 °С, что способствовало гибели болезнетворных бактерий.

Компост представляет собой рыхлый продукт без запаха. В расчёте на сухое вещество компост содержит 0,5 – 1 % азота, 0,3 % калия и фосфора и 75 % органического гумусного вещества.

Просеянный компост проходит магнитную сепарацию и направляется в дробилки для измельчения минеральных составляющих, а затем транспортируется на склад готовой продукции. Выделенный металл прессуется. Отсеянная некомпостируемая часть ТБО – кожа, резина, дерево, пластмасса, текстиль и другие – направляются на установку пиролиза.

Технологической схемой этой установки предусматривалась подача некомпостируемых отходов в бункер-накопитель, из которого они направлялись в загрузочную воронку сушильного барабана. После сушки отходы поступали в печь пиролиза, в которой без доступа воздуха происходило их термическое разложение. В результате получали парогазовую смесь и твёрдый углеродистый остаток – пирокарбон. Парогазовую смесь направляли в тепломеханическую часть установки на охлаждение и разделение, а пирокарбон – на охлаждение и дальнейшую переработку. Окончательными продуктами пиролиза являлись пирокарбон, смола и газ. Пирокарбон используется в металлургической и некоторых других отраслях промышленности, газ и смола – в качестве топлива.

Сжигание с использованием тепла и без использования тепла

Метод сжигания (или в общем виде термические методы обезвреживания ТБО) имеет как несомненные достоинства (можно использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий, надёжное обезвреживание отходов), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения (Zn, Cd, Pb, Hg и т. д. в основном в виде аэрозолей) и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины, дифенилы, присутствие которых в отходящих газах значительно осложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений.

Разновидностью процесса сжигания является пиролиз – термическое разложение ТБО без доступа воздуха. Применение пиролиза позволяет уменьшить воздействие ТБО на окружающую среду и получать такие полезные продукты, как горючий газ, масло, смолы и твёрдый остаток (пирокарбон).

Широко рекламируется процесс высокотемпературной переработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве (рис.1). Основным агрегатом технологической схемы является барботажная печь, конструкция которой разработана в содружестве со специалистами института Стальпроекта (Москва).

Рис. 1. Печь для термической обработки бытовых и промышленных отходов в барботируемом шлаковом расплаве:
1 – слой шлака, через который барботирует воздух; 2 – слой спокойного шлака; 3 – слой металла; 4 – огнеупорная подина; 5 – сифон для выпуска шлака; 6 – сифон для выпуска металла; 7 – переток; 8 – водоохлаждаемые стенки; 9 – водоохлаждаемый свод; 10 – фурмы для подачи воздуха; 11 – фурмы для подачи топлива; 12 – загрузочное устройство; 13 – крышка; 14 – загрузочная воронка; 15 – патрубок для отвода газа.

Печь проста и имеет небольшие габариты, высокую производительность и высокую эксплуатационную надёжность.

Процесс осуществляется следующим образом. Бытовые отходы подают в загрузочное устройство периодически. Толкатель сбрасывает их в шлаковую ванну, продуваемую воздухом, обогащенным кислородом. В ванне отходы быстро погружаются в интенсивно перешиваемый вспененный расплав. Температура шлака составляет 1400 – 1500 °С. За счёт интенсивной теплопередачи отходы подвергаются скоростному пиролизу и газифицируются. Минеральная их часть растворяется в шлаке, а металлические предметы расплавляются, и жидкий металл опускается на подину. При низкой калорийности отходов для стабилизации теплового режима в качестве дополнительного топлива в печь подают в небольших количествах энергетический уголь. Вместо угля может быть использован природный газ. Для получения шлака заданного состава загружают флюс.

Шлак выпускается из печи через сифон непрерывно или периодически и подаётся на переработку. Химический состав шлака можно регулировать в широких пределах, получая композиции, подходящие для производства различных строительных материалов – каменного литья, щебня, наполнителей для бетонов, минерального волокна, цемента. Металл через переток поступает в сифон и непрерывно или порциями сливается в ковш и далее передаётся на переработку или непосредственно у печи разливается в чушки, либо гранулируется.

Горючие газы – продукты пиролиза и газификации отходов и угля, выделяющиеся из ванны, – дожигают над ванной путём подачи воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода.

Высокие температуры процесса, рациональная схема сжигания, заключающиеся в сочетании окислительно-восстановительного потенциала газовой фазы и температурного режима, обуславливают низкое содержание оксидов азота (NOx) и других примесей в дымовых газах.

Дымовые газы благодаря высокотемпературному сжиганию содержат значительно меньше органических соединений, в частности диоксинов.

Вместо большого количества зольного остатка (до 25 % при обычном сжигании), содержащего тяжёлые цветные металлы и диоксины, образуется инертный шлак, являющийся сырьём для производства строительных материалов.

Пыль, выносимая из печи с дымовыми газами, селективно улавливается на разных ступенях очистки. Количество пыли в 2 – 4 раза меньше, чем при использовании традиционных печей. Крупная пыль (до 60 %) возвращается в печь, мелкая, представляющая собой концентрат тяжёлых цветных металлов (Zn, Pb Cd, Sn и др.), пригодна для дальнейшего использования.

Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов

Институтом «Гинцветмет» совместно с другими российскими организациями разработана технология термической переработки ТБО в барботируемом расплаве шлака. Основным её достоинством является решение актуальной общемировой диоксиновой проблемы: уже на выходе из барботажного агрегата практически отсутствуют высокотоксичные соединения (диоксины, фураны, полиароматические углеводороды). Вместе с тем сейчас имеется ряд отечественных и зарубежных методов термической переработки ТБО, находящихся на разных стадиях освоения. В таблице приведены основные показатели термических методов переработки ТБО, наиболее известных экологам и специалистам по утилизации таких отходов. Эти методы или уже получили промышленное распространение или прошли крупномасштабную апробацию. Суть используемых процессов:

процесс КР – сжигание ТБО в печи с колосниковыми решетками (КР) или котлоагрегате на колосниковых решётках разных конструкций;
процесс КС – сжигание отходов в кипящем слое (КС) инертного материала (обычно песок определённой крупности);
процесс «Пироксэл» – электрометаллургический, включающий сушку, пиролиз (сжигание) отходов, обработку минерального остатка сжигания в шлаковом расплаве, а также пылегазоочистку дымовых газов;
процесс в агрегате типа печи Ванюкова (ПВ) – плавка в барботируемом расплаве;
процесс, разработанный в Институте химической физики РАН – сжигание – газификация отходов в плотном слое кускового материала без его принудительного перемешивания и перемещения;
процесс «Thermoselect» – комбинированный, включающий стадии уплотнения отходов, пиролиз и высокотемпературную газификацию (с получением синтез-газа, инертных и некоторых минеральных продуктов и металлов);
процесс «Siemens» – пиролиз – сжигание пирогаза и отсепарированного углеродистого остатка с использованием необогащённого кислородом дутья.

Сжигание ТБО в печах-котлоагрегатах (процесс КР) ввиду сравнительно низких температур (600 – 900 °С) практически не решает диоксиновой проблемы.

Кроме того, при этом образуются вторичные (твёрдые несгоревшие) шлаки и пыли, которые требуют отдельной переработки или направляются на захоронение с последующими негативными последствиями для окружающей среды. Эти недостатки в определённой мере присущи и процессу КС. Здесь добавляется необходимость подготовки сырья к переработке с целью соблюдения гранулометрического состава.

К недостаткам процесса, разработанного Институтом химической физики РАН, относятся:

необходимость сортировки и дробления отходов до определённых размеров; добавка и последующая сепарация теплоносителя заданного гранулометрического состава;
потребность в разработке дорогостоящей системы очистки дымовых газов – синтез-газа, представляющего собой смесь моноокиси углерода и водорода.

Процесс плавки ТБО в барботируемом расплаве (в печи ПВ) следует отметить (помимо диоксиновой безопасности) ещё два преимущества: сравнительно высокую удельную производительность и низкий пылевынос. Эти показатели обусловлены барботажным эффектом (интенсивной продувкой газами ванны расплава и брызго-насыщенностью рабочего пространства печи над ванной). Немаловажный положительный фактор – наличие промышленного опыта их эксплуатации на предприятиях цветной металлургии в России и Казахстане. В целом можно констатировать, что последняя отечественная разработка превосходит по основным показателям другие отечественные и зарубежные технологии переработки ТБО и является определённым научно-техническим прорывом в решении мировой экологической проблемы.

В настоящее время одним из авторов под руководством руководителя дипломного проекта разрабатывается проект полигона ТБО для ст. Архонской РСО-Алания, где остро стоит вопрос о неудовлетворительном обращении с твердыми бытовыми отходами. При разработке указанного проекта будут учтены изложенные пути решения обращения с ТБО и в первую очередь предварительная сортировка этих отходов и извлечение полимерных и иных отходов для дальнейшей переработки.

Канд. техн. наук, доц. Цгоев Т.Ф.,
студ. Шеверева М.
Кафедра экологии.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
"Труды молодых ученых" № 2, 2011

ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев В.А. Промышленная экология: учебное пособие. М., ДеЛи, 1999. 140 с.
2. Азаров В. Н., Грачев В. А., Денисов В. В., Павлихин Г. П. Промышленная экология: учебник для высших учебных заведений Министерства образования и науки Российской Федерации под общ. ред. В. В. Гутенева. М., Волгоград: ПринТерра, 2009. 840 с.
3. Калыгин В. Г. Промышленная экология: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений, стер. М.: Изд. центр «Академия», 2007. 432 с.
4. Калыгин В. Г., Бондарь В. А., Дедеян Р. Я. Безопасность жизнедеятельности. Промышленная и эко-логическая безопасность, безопасность в техногенных чрезвычайных ситуациях. Курс лекций / Под ред. В. Г. Калыгина. М., Колосс, 2006. 520 с.
5. Гречко А.В. Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов. // Пром. Энергетика. 2006. №9.
6. Бабушкин Д.А., Кузнецова А.В. Методы утилизации нефтесодержащих отходов // ЭИ Ресурсосберегающие технологии. 2006. №6.

Наиболее распространённым методом утилизации ТБО является сжигание с последующим захоронением образующейся золы на специальном полигоне. Существует довольно много технологий сжигания мусора - камерное, слоевое, в кипящем слое. Мусор может сжигаться в смеси с природным топливом.

Термическая переработка: процесс, преимущества и недостатки

Метод сжигания (или в общем виде термические методы обезвреживания ТБО) имеет как несомненные достоинства (можно использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий, надёжное обезвреживание отходов), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТБО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения (Zn, Cd, Pb, Hg и т. д. в основном в виде аэрозолей) и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины, дифенилы, присутствие которых в отходящих газах значительно осложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений.

Печь проста и имеет небольшие габариты, высокую производительность и высокую эксплуатационную надёжность.

Металл через переток поступает в сифон и непрерывно или порциями сливается в ковш и далее передаётся на переработку или непосредственно у печи разливается в чушки, либо гранулируется. Горючие газы – продукты пиролиза и газификации отходов и угля, выделяющиеся из ванны, – дожигают над ванной путём подачи воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода.

Печные высокотемпературные (1400 – 1600 °С) газы отсасываются дымососом в паровой котёл для охлаждения и полезного использования их энергии. В котле осуществляется полное дожигание газов. Затем охлаждённые газы направляются в систему очистки. Перед сбросом их в атмосферу производится их очистка от пыли и вредных примесей. Высокие температуры процесса, рациональная схема сжигания, заключающиеся в сочетании окислительно-восстановительного потенциала газовой фазы и температурного режима, обуславливают низкое содержание оксидов азота (NOx) и других примесей в дымовых газах.

Перевод в условиях процесса щелочных и щелочноземельных металлов в парогазовую фазу способствует связыванию хлора, фтора и оксидов серы в безопасные соединения, улавливаемые при газоочистке в виде твёрдых частиц пыли. Замена воздуха кислородом позволяет в 2 – 4 раза снизить объём дымовых газов, облегчить их очистку и уменьшить сброс токсичных веществ в атмосферу. Вместо большого количества зольного остатка (до 25 % при обычном сжигании), содержащего тяжёлые цветные металлы и диоксины, образуется инертный шлак, являющийся сырьём для производства строительных материалов. Пыль, выносимая из печи с дымовыми газами, селективно улавливается на разных ступенях очистки. Количество пыли в 2 – 4 раза меньше, чем при использовании традиционных печей. Крупная пыль (до 60 %) возвращается в печь, мелкая, представляющая собой концентрат тяжёлых цветных металлов (Zn, Pb Cd, Sn и др.), пригодна для дальнейшего использования.

Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов

процесс КР – сжигание ТБО в печи с колосниковыми решетками (КР) или котлоагрегате на колосниковых решётках разных конструкций;
процесс КС – сжигание отходов в кипящем слое (КС) инертного материала (обычно песок определённой крупности);
процесс «Пироксэл» – электрометаллургический, включающий сушку, пиролиз (сжигание) отходов, обработку минерального остатка сжигания в шлаковом расплаве, а также пылегазоочистку дымовых газов;
процесс в агрегате типа печи Ванюкова (ПВ) – плавка в барботируемом расплаве;
процесс, разработанный в Институте химической физики РАН - сжигание – газификация отходов в плотном слое кускового материала без его принудительного перемешивания и перемещения;
процесс «Thermoselect» – комбинированный, включающий стадии уплотнения отходов, пиролиз и высокотемпературную газификацию (с получением синтез-газа, инертных и некоторых минеральных продуктов и металлов);
процесс «Siemens» - пиролиз – сжигание пирогаза и отсепарированного углеродистого остатка с использованием необогащённого кислородом дутья.

Сжигание ТБО в печах-котлоагрегатах (процесс КР) ввиду сравнительно низких температур (600 – 900 °С) практически не решает диоксиновой проблемы. Кроме того, при этом образуются вторичные (твёрдые несгоревшие) шлаки и пыли, которые требуют отдельной переработки или направляются на захоронение с последующими негативными последствиями для окружающей среды. Эти недостатки в определённой мере присущи и процессу КС. Здесь добавляется необходимость подготовки сырья к переработке с целью соблюдения гранулометрического состава.

К недостаткам процесса, разработанного Институтом химической физики РАН, относятся:

необходимость сортировки и дробления отходов до определённых размеров; добавка и последующая сепарация теплоносителя заданного гранулометрического состава;
потребность в разработке дорогостоящей системы очистки дымовых газов – синтез-газа, представляющего собой смесь моноокиси углерода и водорода.

Биотермическая переработка ТБО: Аэробная ферментация

Из биотермических методов в практике наибольшее распространение получила аэробная ферментация, которую часто называют компостированием (по названию конечного продукта ферментации - компоста, используемого в сельском хозяйстве).

Ферментация - это биохимический процесс разложения органической части отходов микроорганизмами. В биохимических реакциях взаимодействуют органический материал, кислород и бактерии (сапрофитные аэробные микроорганизмы, присутствующие в ТБО в достаточных количествах), а выделяются диоксид углерода, вода и тепло (материал саморазогревается до 60-70°С). Процесс сопровождается синтезом гумуса. Размножение микроорганизмов-деструкторов отходов возможно при определенном соотношении углерода и азота.

Наилучший контакт между органическим веществом и микроорганизмами обеспечивается при перемешивании материала, в результате саморазогрева которого в процессе ферментации происходит уничтожение большинства болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов, личинок мух.

По результатам исследований английских специалистов, на начальной стадии ферментации происходит минерализация смеси, о чем свидетельствует уменьшение общего содержания углерода органического вещества и гуминовых кислот. Образующаяся биомасса обладает высокой степенью полимеризации и характеризуется значительной (по сравнению с почвой) концентрацией азота. В процессе ферментации уменьшается содержание в биомассе фенольных групп и увеличивается содержание групп НООС и С=0.

В итоге законченного процесса ферментации масса биоразлагаемого материала уменьшается вдвое и получается твердый стабилизированный продукт.

Компостирование после утилизации ТБО в мировой практике развивалось как альтернатива сжиганию. Экологической задачей компостирования можно считать возвращение части отходов в круговорот природы.

Наиболее интенсивно компостирование ТБО развивалось с конца 60-х до начала 80-х годов преимущественно в странах Западной Европы (Италия, Франция, Нидерланды). В Германии пик строительства заводов пришелся на вторую половину 80-х годов (в 1985 г. в компост перерабатывали 3% ТБО, в 1988 г. - около 5%). Интерес к компостированию вновь повысился в середине 90-х годов на основе вовлечения в переработку не ТБО, а селективно собранных пищевых и растительных отходов, а также отходов садово-паркового комплекса (термическая переработка этих отходов затруднена из-за большой влажности, а захоронение связано с неконтролируемым образованием фильтрата и биогаза). В европейской практике к 2000 г. с применением аэробной ферментации ежегодно перерабатывали около 4,5 млн. т отходов более чем на 100 заводах (из них в 1992-95 гг. построено 60 заводов).

В странах СНГ прямое компостирование исходных ТБО применяют на девяти заводах: в Санкт-Петербурге (первый завод в бывшем СССР, построен в 1971 г.; в конце 1994 г. в Санкт-Петербурге введен в строй второй завод), Нижнем Новгороде, Минске и Могилеве, Ташкенте, Алма-Ате, Тбилиси и Баку (все заводы запроектированы институтом «Гипрокоммунстрой», Могилевский - институтом «Белкоммунпроект»), В 1998 г. вошел в строй завод в Тольятти, на котором реализована предварительная, но малоэффективная сортировка ТБО.

Следует отметить, что из-за гетерогенного состава отходов прямое компостирование ТБО нецелесообразно, поскольку получаемый компост загрязняется стеклом и тяжелыми металлами (последние, как отмечено, содержатся в опасных бытовых отходах - отработанных гальванических элементах, люминесцентных лампах).

На первых механизированных промышленных установках ТБО наиболее часто компостировали в штабелях, периодически подвергая материал ворошению.

В настоящее время в промышленности наиболее распространены три метода аэробной ферментации:

ферментация (компостирование) в биобарабанах;
туннельное компостирование (ферментация);
ферментация (компостирование) в бассейне выдержки.

В СНГ с 1971 г. практикуется исключительно компостирование в биобарабанах (в режиме загрузки-разгрузки материала частота вращения биобарабана составляет 1,5 мин1, остальное время 0,2 мин1). В России (завод в г. Тольятти) на базе цементных печей выпускаются биобарабаны двух типоразмеров - длиной 36 и 60 м; диаметр биобарабанов - 4 м.

Алексей 16.11.2014 Септики

Увеличение численности населения и быстрые темпы развития научно-технического прогресса способствуют росту потребительского пользования и, как следствие, постоянно возрастающему объему, появляющегося в результате жизнедеятельности людей, мусора. Утилизация бытовых отходов сегодня является одной из глобальных мировых проблем.

С ней сталкиваются абсолютно все страны, особенно она актуальна для крупных городов. Как решается этот вопрос в нашей стране и что делается в этом направлении написано много статей и научных работ. Мы не будем вдаваться во все нюансы этой проблемы, а рассмотрим только то, с чем сталкиваемся в повседневной жизни. Ведь контейнер для твердых отходов стоит в каждом дворе, а куда вылить помои нам приходится решать каждый день.

Какие бывают бытовые отходы

Любой вид хозяйственной деятельности приводит к образованию каких-либо отходов. Но если с утилизацией промышленного мусора вопрос более-менее решен, то с бытовым, который попадает в контейнер для мусора, пока еще дело только на стадии решения. Обычный вывоз всего ненужного на свалку уже мало помогает. К тому же состояние этих полигонов таково, что их дальнейшее расширение может привести к экологической катастрофе.

Все бытовые отходы делятся на две большие группы:

Твердые;
Жидкие.

Каждый вид требует своего способа сбора, уничтожения или переработки.

Утилизация твердых отходов

Большую их часть составляют те предметы быта, которые пришли в негодность – это и старая обувь, рваная одежда, использованные упаковки, сломанные детские игрушки и много другое. Достаточно посмотреть в контейнер для твердых бытовых отходов, установленных повсеместно, чтобы убедиться в их огромном разнообразии.

К твердому мусору, который может попасть под пресс для бытовых отходов, относятся различные материалы:

Бумага;
Древесина;
Синтетика;
Кожа;
Резина;
Цветные и черные металлы.

В связи с большим разнообразием сырья разного вида утилизация твердых отходов требует их раздельного сбора и разных методов переработки. Естественное разложение отходов под воздействием микроорганизмов возможно только в случае их органического происхождения. Полимеры и пластмассы в природе практически не разрушаются и могут пролежать на той же свалке не одно десятилетие.

Осуществлять захоронение и переработку твердых отходов довольно сложно. Их разнообразный состав совершенно исключает возможность прямой утилизации, обязательно должна проводиться предварительная сепарация.

В наши дни утилизация твердых бытовых отходов происходит несколькими способами:

Захоронение (на специальных полигонах)
Сепарация (предусматривает предварительный раздельный сбор мусора)
Сжигание (считается малоэффективным способом)
Пиролиз (разложение отходов под воздействием высоких температур)

Каждый из данных методов имеет как плюсы, так и определенные недостатки.

Технология вывоза и переработки

Ведь захоронение фекально-хозяйственных стоков должно осуществляться с соблюдением определенных санитарных норм.

На сегодняшний день имеется три способа, по которым проводится утилизация различных жидких бытовых отходов:

В накопительных резервуарах;
В локальных аэрационных очистительных системах;
Биологическая очистка.

В первом случае утилизация жидких бытовых отходов происходит довольно просто. После заполнения накопительной емкости ее содержимое откачивается специальным ассенизаторским транспортом и вывозится на переработку или захоронение. Хотя этот способ широко применяется, но он довольно затратный. Утилизация разного вида жидких бытовых отходов в этом случае предполагает наличие специальных емкостей и применение дорогостоящей техники. Услуги по очистке и и выгребных ям должны быть регулярными и за них надо постоянно платить.

Утилизация с помощью ЛОС

Очистка стоков в современных локальных очистных системах очень эффективна. Она может достигать 98 процентов. Это означает, что прошедшая такую переработку вода не представляет уже никакой экологической угрозы и может свободно сбрасываться в водоемы или поступать в грунт.

Осуществляется такая утилизация жидких отходов с применением пассивной аэрации. Локальная очистительная система представляет собой септик и обустроенные фильтрационные поля. Устройство обычно состоит из нескольких камер, в которых происходит пассивная аэрация и отложение осадочных материалов.

Главным преимуществом таких септиков является их энергонезависимость, так как утилизация поступающих в них жидких отходов происходит естественным путем. С учетом того, что за городом постоянно наблюдается проблема подачи электроэнергии, это большой плюс.

Но такая утилизация различных жидких веществ имеет и ряд недостатков. Создание очистительных сооружений данного вида требует больших капиталовложений и при этом необходимо строго соблюдать многочисленные санитарные нормы и правила безопасности.

Биологическая очистка с активной аэрацией

Утилизация в ЛОС жидких отходов таким способом наиболее эффективна и практически лишена недостатков. Единственным минусом можно считать энергозависимость очистительного сооружения. Дело в том, что в процессе разложения отходов используется нагнетаемый компрессором воздух. Эффективность работы системы зависит от активности микроорганизмов, а для их деятельности по разложению органики требуется много кислорода.

Утилизация жидких отходов с помощью активной аэрации находит все большее применение, так как затраты на ее проведение минимальны. При этом уровень очистки достигает 98 процентов.

Финансовая сторона вопроса

Для всех домовладельцев важное значение имеет то, во сколько обойдется утилизация скопившихся в септике жидких отходов. Сравнивая между собой упомянутые выше способы их очистки, можно прийти к следующему выводу. Наиболее дорогостоящей является утилизация жидких отходов с помощью накопительных емкостей и последующим применением ассенизаторских машин. Две другие системы по своей стоимости практически не имеют отличий.