Чистая планета — скажем «нет» мусору!

Даже в относительно небольшом городе на местных мусорках могут скапливаться бытовые отходы в объемах до 100 тысяч тонн. Они разлагаются, отравляя землю, воздух и даже подземные воды. Это серьезная опасность не только для человека, но и для всей окружающей среды. Именно поэтому особое значение приобретают не просто безотходные и эффективные, но и экологически чистые методики промышленной переработки различного мусора. Сюда можно отнести современные заводы по сжиганию мусора, которые могут не только обезвредить, но и утилизировать любые бытовые отходы. Они при этом производят энергию, электрическую и тепловую, компенсируя, таким образом, колоссальные затраты на переработку.

Проблема переработки, а также утилизации отходов бытового характера становится все более значительной и важной. Это касается преимущественно больших густонаселенных мегаполисов, в которых каждый год накапливается разнообразный мусор миллионами кубометров. Груды выброшенного хлама, дымящиеся «мусорки», переполненные баки – эти картины знакомы многим жителям российских городов. Подсчитали, что ежегодно в нашей стране накапливается 140 миллионов кубометров лишь бытовых твердых отходов. В скором будущем данная цифра может приблизиться к 190 миллионам. Задача избавления от столь невероятной массы является, несомненно, экологической. С другой стороны, она непосредственно связана с решением непростых проблем и технического характера.

ТБО – что это?

Экологическая обстановка в поселениях со значительной плотностью населения преимущественно определяется состоянием системы, проводящей санитарную очистку от всех непромышленных отходов. С наличием или отсутствием вредных производств поблизости это никак не связано. Речь идет, в первую очередь, о твердых бытовых отходах (ТБО). Так обозначается любой мусор, ежедневно скапливающийся у нас в квартирах и домах, а затем проделывающий путь от ведра или мусоропровода в контейнер и далее – к городской свалке. Относят сюда и отходы, которые сопровождают деятельность производственных и коммерческих фирм, обращающихся к услугам коммунальных служб, а также листву, уличный и садовый мусор и так далее.

Приняты нормы скопления бытовых отходов, рассчитанные на год:

* на каждого человека
* на всякое место в гостинице
* на квадратный метр магазинной торговой площади и так далее

В больших городах на нормативы скопления мусора влияют обычно уровень развития пищевой и легкой промышленности и иных индустрий. Этот показатель зависит во многом от климатической обстановки, а также благосостояния и менталитета местных жителей. В промышленных городах центральной России норма отходов на каждого человека составляет обычно от 225 до 250 килограммов за год. Можно сопоставить эти цифры с развитыми западными странами (Нидерландами, Италией, Швейцарией, Швецией, Данией, Германией, Великобританией, Бельгией и Японией), где данный показатель уже в середине 90-х годов прошлого века достигал: 340 – 440 килограммов. В Финляндии и Австрии была превышена отметка в 620, а в США – аж 720 килограммов за год на каждого человека.

Неизменными компонентами бытовых отходов обычно оказываются:

* бумага
* пищевые остатки
* картон
* листва
* текстиль и древесина
* цветной и черный металл
* кости
* кожа
* стекло
* резина
* керамика
* камни
* полимерные материалы

Нередко туда же попадают и достаточно габаритные предметы:

* мебель, отслужившая свой век
* строительный мусор
* бытовая техника и так далее

Многие из отходов оказываются токсичными. Одна лишь «пальчиковая» батарейка способна заразить химикатами и солями тяжелых металлов два десятка кубометров мусора. А ведь на свалки еще и постоянно попадает невероятное количество ртути: с разбитыми ртутьсодержащими приборами и термометрами. Лишь во Франции эта цифра дошла до пяти тонн!
В течение последних двух – двух с половиной десятков лет при относительно неизменном составе прочих компонентов в общей массе мусора возрастает доля и полимерных материалов.

«Мусорка» и ее проблемы

До последнего времени наиболее популярной методикой борьбы в городах с бытовыми отходами был банальный вывоз их на свалки. Это не решает общую проблему, наоборот, лишь усугубляя ее. Свалки представляют эпидемиологическую опасность, неизбежно оказываясь мощнейшим источником биологического загрязнения. Почему так случается? Органические отходы разлагаются анаэробно, при этом образуется взрывоопасный биогаз, представляющий угрозу для людей, плохо влияющий на растения, отравляющий воздух и воду. А ведь метан, основной компонент биогаза, признали еще и одной из причин разрушения озонового слоя, появления парникового эффекта и прочих глобальных неприятностей. В совокупности в окружающую среду из отходов попадает больше сотни токсичных веществ. Свалки, зачастую, еще и горят, выбрасывая ядовитый дым прямиком в атмосферу. Под мусорные полигоны в течение десятков лет отводят невероятных размеров территории, которые, несомненно, мы могли бы использовать с гораздо большим смыслом. А ведь мы еще и тратим значительные средства на обустройство полигонов и их дальнейшее содержание с учетом современных экологических требований. На рекультивацию лишь одного гектара полигона с мусором потребуется в наши дни около шести миллионов рублей. Не стоит забывать и про транспортные затраты на перевозку всех отходов со свалок, находящихся, преимущественно, вдали от городов.

Отходы – на мегаватты

В странах с продвинутой экономикой на свалки вывозят все меньшее количество бытовых отходов, их стараются перерабатывать промышленными методами. Наиболее эффективным из них является термический. С его помощью можно в десять раз уменьшить количество вывозимых на свалки отходов. При этом остатки, которые не сгорели, больше не содержат веществ, вызывающих самопроизвольное возгорание, гниение или эпидемии.

Зарубежные эксперты в наши дни делают ставку на установки для сжигания мусора, причем не только сжигающие отходы, но и перерабатывающие при этом в энергию получаемое тепло. В то же время, во многих странах утилизацию и выработку электрической или тепловой энергии принято рассматривать лишь в качестве дополнения к общему обезвреживанию отходов. В связи с этим, отдельного внимания заслуживает концепция «энергетического баланса», которую предложила рабочая группа из Всемирного энергетического совета. Полученной энергии теперь придется покрывать ее же затраты на собственно переработку мусора. А значит, и выбор методики будет отныне зависеть от баланса потребляемой и производимой энергии. Максимальный эффект можно получить при помощи комплексных технологий (сжигания и утилизации материалов) или же сжигание прямо неподготовленных отходов, минимальный же — компостированием отходов, захоронением различных неорганических остатков.

Как полагают эксперты, в скором времени сжигание с получением тепловой и электрической энергии станет ведущим методом переработки отходов. Вскоре энергетические мусоросжигательные установки, вполне вероятно, станут частью интегрированной системы, управляющей отходами, совместно с предприятиями, утилизирующими и вторично использующими часть материалов (таких, например, как бумага, металл или стекло).

В данной сфере, в первую очередь, добиваются успехов государства, особенно остро ощущающие «дефицит территории», в которых действуют ограничения на захоронение некоторых типов отходов. Уже в 1990-м году в Швейцарии сжигали 77% всех отходов, в Японии – 74%, в Дании – 54%. В прошедшем году лишь в Германии действовало 57 заводов по сжиганию мусора. В Великобритании их было «только» 23, но в ближайшие годы планируют ввести в эксплуатацию еще 22. В Штатах объем сжигаемых в установках с выработкой энергии отходов хотят увеличить с тридцати миллионов тонн в 1990-ом году до семи десятков миллионов тонн в ближайшие годы.

Перерабатываем отходы «безотходно»

В ВТИ (Всероссийском теплотехническом институте) полагают, что тепловая энергия, которая вырабатывается в рассматриваемых процессах, эффективнее всего применяется в топке с кипящим (или псевдоожиженным) слоем, при сжигании на колосниковых решетках твердых отходов, а также – по методологии, которую называют «Пиролиз — высокотемпературное сжигание». Сжигание в слоевой топке на колосниках считают наиболее распространенной методикой. На этой технологии основаны многие зарубежные заводы, сжигающие мусор, а также все, которые были построены в России до недавнего времени.

Применение топок с псевдоожиженным слоем для сжигания отходов шире всего применяют в Японии. В Европе существует лишь пара подобных заводов – в Германии и Испании. Еще два возводят сейчас в Москве и во Франции. В США действует завод, сжигающий отходы в псевдоожиженном циркулирующем слое. Стоит отметить, что обе эти методики не способны решить задачу утилизации и дальнейшего обезвреживания твердых остатков, таких как шлак и летучая зола, улавливаемая системой газоочистки. Шлак, правда, можно использовать, скажем, в строительстве, или на засыпь оврагов. Зола же можно захоронять на специальных полигонах, ведь она адсорбирует не только тяжелые металлы, но и прочие токсичные вещества. Существуют также иные возможности переработать твердые остатки, но всем им требуются дополнительные материальные затраты.

Обезвредить шлак с золой можно комбинированными методиками сжигания отходов при высокой температуре. К ним можно отнести, скажем, разработанную немецкой компанией «Сименс», практически безвредный способ, названный «Пиролиз — высокотемпературное сжигание». Внедрение его сделало переработку ТБО практически целиком безотходной. Первый достаточно крупный завод, действующий по данной методике, построили в Германии, в городе Вюрте. Новая технология сочетает, по сути, пиролиз при низкой температуре (или обработку отходов без кислородного доступа) с последующим их сжиганием при температуре уже значительной. В настоящее время на предприятии проводят промышленные испытания. После ввода в эксплуатацию он сможет ежегодно принимать 100 тысяч тонн бытовых отходов.

Созданная компанией «Сименс» комбинированная технология выгодно выделяется на общем фоне тем, что из бытовых отходов можно получить материалы, которые пригодны для применения практически без дополнительной обработки. Более того, газы, которые выходят из установки, по степени очистки соответствуют строжайшим требованиям. Вредных веществ в них содержится зачастую меньше, чем установлено существующими пределами. Метод, наконец, делает возможным применение тепла, выделяемого при сжигании отходов, для централизованного теплоснабжения и производства электроэнергии. Направить его можно и на технологические нужды.

Фураны и диоксины

При сжигании полимерных материалов, содержащих хлор, неизбежно появляются в дымовых газах фураны с диоксинами, токсичные хлорсодержащие компоненты. Сюда входит немалая группа веществ, в которых основой молекул является пара углеродных шестичленных колец. Органическая химия знает 210 таких соединений. Если эти вещества не содержат атомов хлора, то они оказываются не токсичнее бензина. Но если в кольцах заместить атомы водорода атомами хлора, сразу образуются фураны с диоксинами, опасные не только для человека, но и для природы в целом. Известно около двух десятков соединений различной степени токсичности. В течение последних десятилетий на них стали обращать пристальное внимание экологи и прочие эксперты, в особенности после взрыва, произошедшего на химическом предприятии в итальянском городе Севезо. Тогда облако, содержащее значительные концентрации диоксина, распространилось на территории в шестнадцать квадратных километров, вызвав массовое отравление домашних животных и людей.

Источниками фуранов с диоксинами являются не только аварии на предприятиях химической промышленности. Данные химические вещества могут образовываться также в рядовых условиях:

* в процессе сжигания отходов, древесины или дизельного топлива;
* при производстве целлюлозы
* при выплавке меди
* в цементных печах

Мы перечислили контролируемые выбросы диоксинов, но есть и гораздо более мощные источники, которые мы фактически не можем контролировать. Речь идет о горящих свалках и кострах, на которых сжигаются мусор с растительными отходами (в числе прочего – на садовых участках). Температура горения их невелика – до шести сотен градусов по Цельсию. В подобном режиме появляется в десятки раз больше фуранов с диоксинами, нежели на заводах, сжигающих мусор, использующих высокотемпературный процесс (превышающий 1000 градусов по Цельсию). Если технологию на заводе соблюдают строго, концентрация в дымовых газах токсичных хлорсодержащих компонентов снижается до наиболее низких нормативных значений, установленных не только в Европе, но и в Москве. Иными словами, в отличие от захоронения на мусорках, в процессе сжигания отходов на предприятии вполне реально контролировать их объемы и влияние на окружающую среду, а также, что не менее важно, управлять данным процессом.

Что творится в Москве и России?

Если сравнивать с Западной Европой, российская утилизация отходов обладает рядом особенностей. Среди ведущих – суровость климата и сбор отходов без исключения в один контейнер, не сортируя их предварительно. Значительная доля несгораемых веществ, а также немалая влажность бытовых отходов ведет к небольшой их калорийности – 1000 – 1500 ккал на килограмм. Этот показатель практически в два раза меньше, чем в большей части городов Японии, Штатов и Европы. Масштабы промышленной переработки с утилизацией мусора у нас все еще ничтожно низки. В настоящее время работает только семь предприятий, занимающихся термической переработкой отходов. При этом пара из них – на реконструкции, остальные действуют далеко не на полную мощность. Абсолютно на всех упомянутых заводах обезвреживают менее 1% бытовых отходов.

Для возведения новых заводов требуются немалые материальные вложения, переработка же отходов на уже имеющихся предприятиях невыгодна экономически, из-за устаревшей методики. Во-первых, отечественного оборудования просто нет, закупать же его за рубежом слишком накладно. Второе обстоятельство связано с неэффективностью применения тепловой энергии и низкой теплотворной способностью отходов (хотя и приравнивают их к низкокалорийным топливам вроде торфа или сланцев).

Проблема уничтожения мусора особенно остра в достаточно крупных городах, в первую очередь, в Москве. В столице только постоянных жителей – 12 миллионов. В итоге каждый год этот город выбрасывает примерно десяток миллионов кубометров мусора. Речь идет не только о бытовых отходах, но и об осадках из ливневоочистных сооружений, а также канализационной, водопроводной сетях. Их преимущественно добавляют к грудам отходов на столичных свалках, скопившихся за долгие годы. Возле Москвы их больше 200. Самыми масштабными являются Саларьево, Хметьево, Щербинка и Тимохово. А ведь помимо санкционированных, нередко возникает немало и самовольных свалок. Горы мусора встречаются в лесах, поймах рек и особенно – неподалеку от дачных участков. Площадь свалок в Московской области превышает восемь сотен гектаров. Переработка столичных бытовых отходов усложняется многократно большой плотностью населения: на 1 км2 здесь больше 3000 человек. Сбор с вывозом мусора Правительство Москвы возложило на административные округа. Вскоре в столице возведут шесть мусоропрессовочных станций, а также несколько заводов для сжигания мусора. В планах – и реконструкция существующих предприятий, а также рекультивирование закрытых полигонов.

Большому городу – дешевый завод

Большинству российских промышленных городов, таких как Екатеринбург, Магнитогорск или Челябинск, крайне важно, чтобы возведение завода для сжигания мусора оказалось по силам местному бюджету. Для снижения капитальных затрат важно оснащать предприятия отечественной техникой. Не менее важен и выбор рациональной технологической схемы, позволяющей совмещать работу завода с котельной или ТЭЦ, повышая тем самым экономичность переработки отходов. Как подсчитали эксперты, для городов, население которых составляет 500-600 тысяч человек, оптимальным оказывается предприятие с производительностью в 120 – 150 тысяч тонн различных бытовых отходов в год. Самым же экономичным методом применения энергии в этом случае является отпуск тепла. Учитывая эти данные, во Всероссийском теплотехническом институте создают сейчас российскую технологию для ТБО, приспособленную под оборудование отечественного производства.

В качестве примера можно привести завод по сжиганию мусора, который возводят сейчас в Челябинске, в Тракторозаводском районе. Работать он будет в общей системе с местной ТЭЦ-2. Технологическая схема предприятия довольно проста. Поступающая с ТЭЦ на завод вода, перерабатывается в котлоагрегатах в пар. Часть его оттуда через общий с ТЭЦ коллектор подают потребителям, остатки пускают на технологические нужды завода по сжиганию мусора. Себестоимость переработки отходов будет явно ниже, нежели в автономной работе.

Поступающие на переработку отходы не проходят никакую предварительную подготовку. Мусоровозы, подъехав, проходят через автовесовую и тут же отправляются на разгрузку в приемное отделение по специальной эстакаде. Приемный бункер рассчитан на запас отходов за трое суток. Его обслуживает пара грейферных мостовых кранов, грузоподъемность которых составляет десять тонн. При помощи многочелюстных грейферов – захватов ТБО перемешивают, удаляя из них слишком габаритные предметы. После этого отходы оказываются в топке котла по сжиганию мусора. Для растопки его и обеспечения стабильности горения влажных отходов применяют четыре газовые горелки.

В то же время в топки подается и негашеная известь-пыленка. Она связывает в дымовых газах вредные примеси (HF, HCl и SO2). На подвижной решетке стартует процедура подсушивания отходов при помощи поступающего потока тепла и горячего воздуха. Отходы затем продвигаются далее, воспламеняются и горят довольно интенсивно. Валки вращаются под колосниковой решеткой, помогая интенсивному ворошению (шуровке) отходов. Параллельно они перемещают их меж различными температурными зонами, включая и область максимальных температур – вплоть до 1000 градусов по Цельсию. В финале топочной камеры догорают остатки доходов, а шлак остывает. Последний затем сбрасывают в устройство выгрузки. Затем, в так называемой зоне дожигания, на входе в котел-утилизатор, газовый поток активно смешивается с воздухом – в итоге токсичный оксид углерода дожигается. Все этапы горения отходов контролируют и регулируют с оснащенного компьютером диспетчерского центрального пульта.

Котел-утилизатор и топка, которая под ним расположена, скомпонованы в единое целое. Первый подъемный газоход соединен с котлом. Газы идут по нему в течение пары секунд при температуре в 850 – 1000 градусов по Цельсию. За это время практически все самые токсичные вещества (фураны с диоксинами) успевают разложиться. Затем дымовые газы оказываются в сепараторах (или циклонах), а потом – в полусухой абсорбер с роторным фильтром. Оттуда продукты газоочистки и зола направляются в систему золоудаления. Система по очистке дымовых газов из такого количества ступеней гарантирует неплохие результаты. На выходе из дымовой трубы концентрация вредных веществ оказывается в пределах нормативов зарубежных установок.

Продукты газоочистки, зола и шлак направляют в специальные накапливающие их бункеры. Шлак предварительно очищают от металла на магнитном сепараторе. Металл, который при этом отделили, пакетируют на прессе и отправляют во «Вторчермет», продукты же газоочистки и золу направляют специальным транспортом на переработку. Погрузив на самосвалы, шлак вывозят на предприятия строительной индустрии. Там он идет на шлакоблоки или применяется при возведении дорог. Для достижения запланированной производительности в 150 тысяч тонн ТБО за год предприятию требуется пара технологических линий, производительность каждой из которых составляет при круглосуточном режиме работы десяток тонн в час. Все оборудование, в том числе, и газоочистное, поставляют на предприятие российские производители. У чешской компании ЧКД-Дукла приобретают только один важный элемент агрегата по сжиганию мусора – механическую решетку. Стоимость предприятия по сжиганию мусора, подобного Челябинскому, в разы ниже цены аналогичных предприятий, которые поставляют зарубежные компании. Как полагают специалисты ВТИ, опыт его возведения должен явиться отличным примером для иных российских городов.

Что же такое предприятие по сжиганию мусора? Еще один помощник в решении задачи санитарной очистки от бытовых отходов городов и источник энергии, как полагают коммунальщики с энергетиками, или генератор диоксинов, по утверждению их оппонентов? А чем является автомобиль? Средством для передвижения или основным источником загрязнения воздуха различными вредными веществами? Это целиком зависит от того, в чьи руки попадает автомобиль или предприятие по сжиганию мусора, а также от степени компетентности их создателей с обслуживающим персоналом, от уровня серьезности подхода к возведению и эксплуатации объекта. Пока что мы выбираем наименьшее из двух существующих «зол»: вывозом на свалки мусора и его сжиганием на специальных предприятиях. Им оказывается сжигание.

Предприятие по сжиганию мусора из будущего

Возведенный в немецком городе Вюрте в 1997 году завод по сжиганию мусора не зря именуют предприятием двадцать первого века. Именно здесь впервые в промышленном масштабе применили комбинированную технологию от немецкой компании «Сименс». Почти безотходный, экологически чистый процесс проводится в два этапа. Отходы сначала подвергают воздействию довольно низких температур – до четырех сотен градусов по Цельсию, после чего происходит их сжигание уже при высоких температурах – в 1300 градусов по Цельсию.
В итоге до 90% отходов сгорает полностью, остальные 10%, твердый остаток, становятся материалами, которые пригодны для применения без дополнительной переработки. Это немагнитные цветные металлы (преимущественно алюминий), магнитные металлы (чугун и сталь), стекло, камни, гранулированный шлак, керамика. Лишь 0,3% от исходного объема отходов приходится захоранивать на мусорных полигонах. Дымовые газы, которые выделяются в процессе сжигания отходов, проходят сквозь многоступенчатую систему специальной очистки. Содержат они намного меньше вредных веществ, нежели предусматривают строжайшие европейские нормы. Тепло же пускают на нужды теплоснабжения или перерабатывают в электрическую энергию.


 

Источник: www.mirprognozov.ru

Share on VKShare on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterShare on LinkedIn
admin