1-й КОНСАЛТ ЦЕНТР Вызов консультанта
О КомпанииНаши УслугиОнлайн УслугиПолезная ИнформацияНаши Реквизиты

Концепция управления твердыми бытовыми отходами Москва 2000


Концепция управления твердыми бытовыми отходами
Москва
2000
Из электронной библиотеки WASTE.RU
2
Разработчики концепции:
Шубов Л.Я.
Голубин А.К.
Девяткин В.В.
Погадаев С.В.
Из электронной библиотеки WASTE.RU
3
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение............................................................................................…… 4
1. Стратегия управления ТБО (принципиальная концепция сбора,
удаления и переработки отходов)………………………………………..
6
2. Аналитическая оценка состояния и тенденций развития мировой
практики переработки твердых бытовых отходов..........................……..
15
3. Укрупненная эколого-экономическая оценка промышленных
технологий переработки твердых бытовых отходов............................…
21
4. Обоснование выбора оптимальных технологий для проектирования и
строительства заводов по комплексной переработке твердых бытовых
отходов..............................................................................……….
31
4.1. Оценка и выбор технологий для термической обработки,
обезвреживания и утилизации ТБО.................................................……..
31
4.2. Оценка и выбор технологий для биотермической обработки,
обезвреживания и утилизации ТБО.................................................……..
35
4.3. Оценка и выбор технологий для рациональной сортировки ТБО
(подготовка ТБО к комплексной переработке).......................…………..
37
4.4. Оценка технологий обезвреживания отходов промышленной
переработки и перспектив создания безотходного производства .…….
54
5. Рациональная программа строительства в Московском регионе
объектов промышленной переработки ТБО...................................….….
57
5.1. Оценка технических предложений.............................................…. 59
6. Комплексное управление ТБО …………..........................................…. 65
7. Общие выводы..................................................................................…… 67
Из электронной библиотеки WASTE.RU
4
ВВЕДЕНИЕ
Твердые бытовые отходы (ТБО) являются многотоннажными отходами
потребления (отслужившие свой срок в быту товары и изделия, а также ненужные
человеку продукты и их остатки, образовавшиеся в системе городского хозяйства).
Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) является весьма актуальной,
поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной
жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей
среды и ресурсосбережения. Проблема ТБО характерна для каждого города, но
особенно острой она является для такого крупного мегаполиса как Московский
регион, где ежегодно образуется около 5 млн. т ТБО (половина из них приходится на
Москву).
ТБО, образующиеся в результате жизнедеятельности людей, представляют
собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава (черные и цветные
металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, стеклобой, пластмасса,
токсически опасные гниющие пищевые и растительные остатки, камни, кости, кожа,
резина, дерево, уличный смет и пр.).
Первоочередной задачей в решении проблемы ТБО является разработка
оптимальных систем их сбора и удаления (транспортировки). Промедление с
удалением ТБО из мест образования недопустимо, так как может привести к
серьезному загрязнению городов. Удаляют ТБО либо на полигоны захоронения, либо
на специальные заводы для переработки и обезвреживания. В Москве полигонному
захоронению подвергают около 95% образующихся ТБО.
Поскольку свалки все дальше удаляются от города, а бесконечно плечо вывоза
ТБО увеличиваться не может, становится весьма актуальной промышленная
переработка ТБО. Именно промышленная переработка, решающая в совокупности
вопросы обезвреживания, ликвидации и утилизации ТБО, представляет собой
кардинальный путь решения этой проблемы. Не случайно в европейских странах
запланирован к 2010 г. отказ от полигонного захоронения ТБО.
Постепенный переход от полигонного захоронения к промышленной
переработке является основной тенденцией решения проблемы ТБО в мировой
практике.
Вместе с тем практическое решение проблемы промышленной переработки ТБО
связано с большими капиталовложениями, поэтому строительство объектов
промышленной переработки ТБО невозможно осуществить быстрыми темпами.
Поскольку дорогостоящая промышленная переработка является конечной
операцией в общей схеме управления ТБО и ее эффективность во многом зависит от
организации работы на каждой предшествующей стадии – сбора и транспортировки
(удаления) муниципальных отходов, первоочередной задачей в управлении ТБО на
ближайшую перспективу является оптимизация их сбора и удаления (при неизменной
долгосрочной стратегии перехода от полигонного захоронения ТБО к их
промышленной переработке).
Оптимальная санитарная очистка города во многом обеспечивается правильной
технической и финансовой политикой при решении вопросов управления ТБО. Такая
политика должна базироваться на объективном анализе состояния и тенденций
развития мировой практики, ориентироваться на лучшие мировые достижения,
Из электронной библиотеки WASTE.RU
5
реализовываться с привлечением к решению этой сложной проблемы разных фирм
на тендерной основе и изучением возможности использования различных
источников. Капитальные вложения в решение проблемы ТБО должны быть
ориентированы на создание наиболее прогрессивной модели управления отходами.
Цель настоящей работы - разработка научно обоснованной концепции и
стратегии управления ТБО.
В отличие от опубликованных материалов, претендующих на роль
концептуальных разработок в области управления ТБО, но при этом бездоказательно
стремящихся к рекламе какой-то одной технологии как наилучшей среди остальных
(в том числе с ней не сравнимых), в настоящей работе, помимо аналитической оценки
состояния мировой практики переработки ТБО и направлений ее развития,
реализован подход к выбору оптимальных методов переработки на основе их
укрупненного сравнения по экономическим, технологическим и экологическим
критериям.
Из электронной библиотеки WASTE.RU
6
1. Стратегия управления ТБО
(принципиальная концепция сбора, удаления и переработки отходов)
Государственную политику в области обращения с отходами определяют
четыре Федеральных закона:
1. Об охране окружающей природной среды (от 19.12.91);
2. О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения (от 19.04.91);
3. Об экологической экспертизе (от 19.07.95);
4. Об отходах производства и потребления (от 10.06.98).
В соответствии с этими законами и тенденциями развития мировой практики
стратегия управления отходами базируется на решении следующих основных задач:
- минимизация количества образующихся отходов;
- максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот и их
материально-энергетическая утилизация как техногенного сырья;
- изыскание экологически безопасных методов переработки отходов с
наименьшими экономическими затратами;
- минимизация затрат на санитарную очистку города;
- постепенный переход от полигонного захоронения ТБО к их промышленной
переработке.
Комплексное управление ТБО включает в себя организацию их сбора, удаления
(транспортировки), переработки и захоронения, а также реализацию мероприятий по
уменьшению количества отходов, направляемых на переработку и захоронение.
Исходя из гетерогенного состава муниципальных отходов, схемы управления
ТБО на всех стадиях обращения с отходами (включая промышленную переработку)
должны представлять собой комбинацию технологических операций разделения
отходов на отдельные фракции и компоненты с последующей их переработкой
оптимальным методом. Объединяющим процессом в схеме комплексного управления
ТБО является сепарация, изменяющая качественный и количественный состав ТБО.
Первоочередной задачей в разработке схемы управления ТБО является
организация их сбора и удаления (транспортировки). Промедление с удалением ТБО
из мест образования недопустимо, так как может привести к серьезному загрязнению
городов. Удаляют ТБО либо на полигоны захоронения, либо на специальные заводы
для переработки и обезвреживания.
Постепенный переход от полигонного захоронения к промышленной
переработке является основной тенденцией решения проблемы ТБО в мировой
практике. Вовлечение ТБО в промышленную переработку во многом снимает
противоречие между городом, где образуется большое количество отходов, и
пригородом, где отходы должны быть размещены.
Минимизация количества отходов, направляемых на объекты их переработки и
захоронения, решается в мировой практике на основе включения в схему управления
операций сортировки ТБО и выделения ресурсов, пригодных для дальнейшего
использования.
Одним из основных методов минимизации количества отходов, поступающих на
объекты санитарной очистки, является предварительная сортировка отходов.
Принципиально возможны три взаимодополняющих друг друга направления
сепарации ТБО:
Из электронной библиотеки WASTE.RU
7
- селективный покомпонентный сбор отходов у населения в местах
образования с последующей доводкой продуктов на специальных
сортировочных установках (преимущественно методами ручной сортировки;
для извлечения металлов иногда применяется механизированная сепарация);
- селективный пофракционный сбор в местах образования так называемых
коммерческих отходов, образующихся в нежилом секторе города (отходы
рынков, магазинов, учреждений, школ и др.), с последующим извлечением из
них ценных компонентов комбинированными методами ручной и
механизированной сортировки (на специальных объектах);
- сортировка в заводских условиях комплексной переработки ТБО
(преимущественно механизированная, поскольку ручная сортировка отходов
жилого фонда на ленте тихоходного конвейера малоэффективна; в ряде
случаев технологическая схема может включать элементы ручной сортировки
крупнокусковой фракции ТБО).
В европейских странах, США и Японии широко практикуется раздельный сбор
отходов в местах их образования, что во многом предотвращает попадание в ТБО как
ценных (незагрязненная макулатура, стекло, пластмассы, металлы), так и опасных
(отработанные люминесцентные лампы, аккумуляторы, батарейки) компонентов. По
разным оценкам, выход селективно собранных отходов потребления составляет 15-
25% от общего количества образующихся ТБО.
Реализация в европейских городах селективного сбора компонентов ТБО в
качестве сырья для вторичного использования основана на организации
разъяснительной и информационной работы среди населения (начиная со школьных
программ обучения) и использовании специальных контейнеров, устанавливаемых в
местах образования отходов. Раздельный сбор отходов часто стимулируется
снижением платы за удаление ТБО (оплачивается в основном вывоз неутилизируемой
части ТБО).
Организация селективного сбора ТБО в европейских городах рассмотрена ниже
на примере Берлина (Германия) х).
Для сбора с целью последующей утилизации полезных компонентов ТБО в
Берлине используются контейнеры нескольких цветов: синий – для бумаги;
коричневый, зеленый и белый – для стекла; желтый контейнер или мешок – для
бывшей в употреблении упаковки (на которой нанесен специальный зеленый знак);
черный с коричневой крышкой – для пищевых и растительных отходов; серый
контейнер – для всех остальных отходов. При пользовании контейнерами население
Берлина руководствуется требованиями к сортировке отходов по видам (табл. 1.1).
_______________________________________________________________________________________________________________________
_
х) Сбором и удалением ТБО в Берлине занимается крупнейшая в Европе коммунальная фирма BSR
(Berliner Stadtreinigungsbertriebe). Фирма занимается также сбором КГМ (громоздкие отходы типа старой
мебели, ковровых покрытий, металла, дерева, а также текстиля); до двух кубических метров отходов
принимают бесплатно.
Специализированный транспорт, работающий по определенному графику, собирает в Берлине опасные
отходы (до 20 кг – бесплатно).
Из электронной библиотеки WASTE.RU
8
Таблица 1.1
Требования к сортировке отходов по видам
(Берлин, Германия)
Цвет контейнера Что следует бросать Что не следует бросать
Синий - для бумаги Газеты, журналы, упаковку из бумаги и
картона
Остатки обоев, грязную бумагу (в том
числе гигиеническую), покрытую слоем
бумагу (например, восковую, фотобумагу
для графики), копировальную бумагу.
Коричневый - для
коричневого стекла.
Зеленый - для
зеленого стекла.
Белый - для белого
стекла
Бутылки всех видов для одноразового
пользования, банки от мармелада и консервов,
упаковку из стекла, сортированную по
окраске.
Лампочки, керамику и фарфор, зеркала,
оконное, ветровое, лабораторное стекло,
свинцовый хрусталь
Желтый контейнер
или желтый мешок -
для упаковки, на
которую нанесен
специальный
зеленый знак
Упаковку, на которую нанесен специальный
зеленый знак. Упаковку из белой жести и
алюминия (например, банки из под консервов
и напитков, алюминиевые крышки и фольга).
Упаковку с многослойной структурой
(например, пакеты из под сока и молока,
вакуумная упаковка). Упаковку из пластмассы
(например, стаканчики от йогурта,
полиэтиленовые пакеты).
Стекло, бумагу и картон, остаточный
мусор, громоздкие отходы, вредные
вещества, пищевые и растительные
отходы, деревянные ящики
Черный с
коричневой
крышкой - для
пищевых и
растительных
отходов
Остатки от овощей и фруктов (в том числе от
апельсинов и грейпфрутов), кофейную гущу и
фильтры, использованные пакеты для заварки
чая, остатки еды и испорченные продукты
(например, колбасу, мясо, рыбу), увядшие
цветы, садовые отходы (а также скошенную
траву), оберточную бумагу.
Заполненные мешки из пылесоса, золу,
текстиль, кожу, обработанное дерево,
пеленки, бинты, опилки, использованные
домашними животными.
Серый контейнер -
для оставшихся
отходов
Отходы, не попавшие в другие контейнеры
Громоздкий мусор, отходы металла,
дерева и текстиля. Вредные вещества
(батарейки, лаки, краски, кислоты,
медикаменты, средства для борьбы с
насекомыми)
В российских условиях в ближайшие десятилетия сложно организовать
повсеместно селективный сбор отходов потребления у населения. Это объясняется
неподготовленностью населения, отсутствием соответствующих бытовых условий и
технического обеспечения, большими трудозатратами, отсутствием потребителя для
каждого из выделенных отходов и др. Поэтому в российских условиях более
предпочтителен не покомпонентный, а пофракционный сбор муниципальных
отходов, с направлением обогащенных фракций на специальные комплексы по
сортировке и переработке, создание которых не требует больших капиталовложений.
В тоже время актуальна организация пунктов приема вторсырья от населения, а также
организация, в порядке эксперимента, контейнерного сбора отдельных компонентов у
населения. В итоге одновременно обеспечивается получение ценной, пользующейся
спросом, продукции и сокращение количества отходов, направляемых на захоронение
или сжигание.
Сортировке на специальных объектах должны подвергаться исключительно
отходы нежилого сектора города (торговые и коммерческие предприятия,
административные учреждения, учебные заведения и т.п.), характеризующиеся
повышенным содержанием незагрязненной макулатуры, металлов, пластмассы и
Из электронной библиотеки WASTE.RU
9
низким содержанием пищевых и растительных остатков. Таким образом,
оптимальный состав ТБО, вовлекаемых в масштабную переработку для получения
ценных продуктов, должен подбираться за счет централизованной организации в
городах несмешивающихся потоков муниципальных отходов, часть которых,
обогащенная ценными компонентами, направляется на комплексы по сортировке и
переработке ТБО. Подвергая до 40% образующихся в крупном городе отходов
сортировке, обеспечивается сокращение потока отходов, направляемых на объекты
их переработки и захоронения, на 20% (при извлечении ценных компонентов на
уровне 50%).Эффективность управления любой системой, как это видно на примере
ТБО – многотоннажного отхода потребления (рис. 1.1), существенно повышается при
регулировании входящих в систему потоков. Управление качеством и количеством
образующихся ТБО на основе их разделения на несколько несмешивающихся
потоков (раздельный сбор отходов жилого и нежилого сектора, опасных
компонентов, вторичного сырья у населения) позволяет создать систему обращения с
отходами, отвечающую современным требованиям экологии, экономики и
ресурсосбережения. На стадии сбора и удаления ТБО во многом определяется, таким
образом, эффективность и безопасность их дальнейшей переработки и захоронения.
Услуги по сбору и удалению ТБО в российских городах и населенных пунктах
осуществляют муниципальные спецавтохозяйства и коммерческие предприятия в
сроки, регламентируемые санитарными правилами. Режим удаления ТБО согласуется
органами коммунального хозяйства с местными учреждениями санитарно-
эпидемиологического надзора (СЭН) и утверждается на основании решений местных
административных органов. Периодичность удаления ТБО с территорий
домовладений и организаций составляет, как правило, не реже одного раза в три дня
(в Москве – ежедневно) х).
Сбор ТБО осуществляется в специальные контейнеры-сборники,
устанавливаемые на бетонированной или асфальтированной площадке. В Москве
наиболее распространены контейнеры емкостью 0,75 м3, 0,8 м3 и 1,1 м3 (рис. 1.2).
Для транспортировки ТБО в российских городах преимущественно
используются собирающие мусоровозы с уплотняющими устройствами (табл. 1.2)
типа ФАУН (объем кузова 18 м3, номинальная грузоподъемность 10,3 т), КО-415
(объем кузова 23 м3, номинальная грузоподъемность 9,4 т) и КО-424 (объем кузова
7,5 м3, номинальная грузоподъемность 2,9 т). По данным практики, реальная
грузоподъемность собирающих мусоровозов составляет 60-80% от номинальной, что
во многом объясняется малой эффективностью уплотнения отходов в кузове
мусоровоза (из-за неоднородного состава и крупности отходов и недостаточного
усилия прессования в реальных условиях эксплуатации мусоровозов; кроме того,
контроль заполнения кузова отсутствует, а оценка его заполнения по числу
опорожненных контейнеров неточна, так как сами контейнеры могут быть загружены
не полностью).
____________________________________________________________________________________________
х) В Москве услуги по вывозу ТБО оказывают около 80 предприятий-подрядчиков, заключающие
договора с ДЕЗами (Дирекциями единого заказчика), причем ДЕЗы ведут поиски альтернативных подрядных
организаций. Оплата по договорам производится после официального ежемесячного подтверждения о
захоронении или переработке вывезенных ТБО.
Из электронной библиотеки WASTE.RU
10
Таблица 1.2
Основные типы мусоровозов, вывозящих ТБО
(на примере г. Москвы)
Тип,
марка
Масса
вывоз.
ТБО,
кг
Объем
кузова,
м3
Шасси Кратность
уплотнения
Время
разгрузки,
мин.
Габаритные
размеры,
мм
Полная
масса,
кг
Высота
подъема,
мм
Радиус
поворота
внешний,
м
КО-424 2900 7,5 ЗИЛ-
431412 1,85 5-7
5900х
2340х
3100
8500 4500 8,9
КО-431 3600 10 ЗИЛ-
433362 1,8-2,2 5-7
5900х
2340х
3100
- 5800 8,9
КО-427 7900 16 МАЗ-
5337 1,8-2,2 12
9500х
2500х
3300
- - 9,5
Рико 10200 16 КАМАЗ
З53213 2,5-3,0 8,4
9450х
2500х
3250
- 5410 9,7
Фаун 10300 18 КАМАЗ
З53213 2,5-3,0 3,2
8450х
2500х
3440
12365 5410 9,7
Фаун 10300 18 МАН,
Мерседес 2,5-3,0 3,2
8450х
2500х
3440
12365 5410 9,7
В случае отдаленности от крупного города полигонов захоронения ТБО
целесообразна организация двухстадийного удаления муниципальных отходов с
использованием мусороперегрузочных станций (МПС), оснащенных стационарными
уплотняющими устройствами – компакторами. Собирающие мусоровозы должны
доставлять ТБО на МПС, расположенную в черте города, где ТБО перегружаются в
воронку компактора, к которому пристыковывается специальный пресс-контейнер
емкостью 20-30 м3 (рис. 1.3). Полнота заполнения пресс-контейнера определяется
изменением усилия прессования на прессующей плите компактора. Заполненный
контейнер устанавливается на контейнеровоз – транспортное средство, оснащенное
специальным устройством в виде крюка, затягивающего контейнер по направляющим
роликам на платформу. Контейнеровоз осуществляет вывоз ТБО на полигон
захоронения х) . Уплотнение ТБО в стационарных устройствах на МПС решает задачу
оптимальной загрузки транспорта при вывозе ТБО на большие расстояния, позволяет
уменьшить количество собирающих мусоровозов и снизить расходы на удаление
ТБО.
______________________________________________________________________
х) За рубежом при удалении ТБО на расстояние более 100 км считается экономически целесообразным
использовать в качестве транспортных средств железнодорожные платформы (на одну платформу
устанавливают два пресс-контейнера).
Из электронной библиотеки WASTE.RU
11
Рис. 1.1. Рациональная схема управления муниципальными отходами
Полимеры
Макулатура
Стекло
Металлы
Переработка и
реализация
потребителям
ТБО
100%
Селективный
сбор вторсырья
у населения
в контейнеры
Селективный
сбор отходов
коммерческих
рынков,
торговых
учреждений
Сортировка
Текстиль
Брикетирование Прессование
Компактирование
Хвосты
сортировки
На комплексную
переработку
и захоронение
Отходы с
повышенным
содержанием
пищевой
фракции
Пункты приема
вторсырья у
населения
Макулатура
Алюминий
Стеклотара
Сбор
макулатуры
из компактных
источников
Из электронной библиотеки WASTE.RU
12
Рис. 1.2. Контейнер для сбора ТБО емкостью 1,1 м3
Рис. 1.3. Схема перегрузки ТБО с контейнерным прессованием
Из электронной библиотеки WASTE.RU
13
Таким образом, при решении вопросов оптимизации системы управления
муниципальными отходами на стадии их сбора и удаления в качестве критерия
оптимальности следует принимать степень утилизации ТБО (количество отходов,
выделенных для вторичного использования на основе их раздельного сбора в жилом
и нежилом секторе города и сортировки отходов, обогащенных полезными
компонентами) и затраты на сбор и транспортировку ТБО (экономические критерии).
Конечной операцией в общей схеме управления ТБО, эффективность которой во
многом зависит от организации работы на предшествующих стадиях сбора и
удаления муниципальных отходов, является промышленная переработка, решающая в
совокупности вопросы обезвреживания, ликвидации и утилизации ТБО. Переход от
полигонного захоронения ТБО к их промышленной переработке является
долгосрочной стратегией кардинального решения проблемы ТБО.
В Москву и другие города РФ поступили многочисленные предложения от
иностранных и российских фирм и граждан по использованию различных технологий
для промышленной переработки ТБО. Как правило, любая предлагаемая технология
представляется как лучшая и самая эффективная в мировой практике. Чтобы сделать
правильный выбор, в рынке технологий необходимо разбираться.
Для реализации правильной технической и экономической политики в области
создания прогрессивной промышленной отрасли переработки ТБО и выбора
оптимальных технических решений для проектирования и строительства новых
заводов необходима разработка научно обоснованной концепции промышленной
переработки муниципальных отходов.
В настоящее время опубликован ряд материалов, претендующих, с точки зрения
авторов этих материалов, на роль концептуальных разработок в области управления
ТБО. Их отличительная особенность - бездоказательная реклама какой-то одной
технологии как наилучшей по сравнению со всеми остальными (в том числе с ней не
сравнимыми). Например, проблему ТБО предлагается решить с применением либо
пирометаллургического метода переработки (якобы как экологически наиболее
чистого), либо с применением метода биотермического аэробного компостирования в
биобарабанах (якобы обеспечивающего получение ценного органического удобрения
и естественный круговорот веществ в природе), либо каким-либо другим методом.
Естественно, авторы-разработчики этих концепций и рекламируемых в них
технологий выступают в одном лице. Совершенно очевидно, что концепции
промышленной переработки ТБО, обосновывающие применение разработанной тем
или иным автором конкретной технологии как единственно возможной и
целесообразной для практического применения, являются несостоятельными,
поскольку число этих концепций будет равно числу технических предложений, а в
действительности концепция может быть только одна – научно обоснованная.
Принципы построения концепции промышленной переработки ТБО
базируются на том, что проблема ТБО – это взаимосвязанная эколого-экономическая
и технологическая проблема, а сами ТБО должны рассматриваться как техногенное
сырье сложного органо–минерального состава. Технологию переработки ТБО следует
рассматривать как метод инженерной защиты окружающей среды. Любая технология
должна решать вопросы обезвреживания ТБО, учитывать требования
ресурсосбережения (материально-энергетическое использование отходов) и
минимизации количества отходов для полигонного захоронения. Приоритетными при
Из электронной библиотеки WASTE.RU
14
выборе и создании технологии, отвечающей достижениям и тенденциям развития
мировой практики, являются эколого-экономические критерии (экологическая
безопасность технологии, количество и экологическая безопасность образующихся
отходов, экологическая безопасность новой продукции, экономическая
эффективность, капитальные и эксплуатационные затраты).
Из электронной библиотеки WASTE.RU
15
2. Аналитическая оценка состояния и тенденций развития
мировой практики переработки твердых бытовых отходов
В мировой практике наиболее часто применяют термическую обработку ТБО
(в основном - сжигание), значительно реже - аэробную и анаэробную ферментацию.
Возможность использования для переработки ТБО этих методов основана на
морфологическом составе ТБО, которые содержат до 70-80% органической (горючей,
биоразлагаемой) фракции.
Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, свои оптимальные
области применения, зависящие главным образом от морфологического состава ТБО
и региональных условий.
Одним из наиболее распространенных и технически отработанных методов
промышленной обработки ТБО перед их удалением на свалки является сжигание
(часто с утилизацией энергии). В европейских странах сжиганием перерабатывают
20-25% объема городских отходов, в Японии - около 65%, в США - около 15% (в
США мусоросжигание рассматривают как один из основных способов продления
срока службы свалок).
Техника и технология сжигания ТБО непрерывно совершенствовались. В 30-е
годы были разработаны печи для непрерывного слоевого сжигания ТБО,
осуществляемого на валковой или переталкивающей колосниковой решетке,
установленной в нижней части печи. В начале 80-х годов стали появляться
котлоагрегаты с топками с псевдоожиженным слоем (система "твердое-газ"), а в
конце 80-х - печи с циркулирующим кипящим слоем, в большей степени отвечающие
экологическим требованиям, но требующие обязательной подготовки отходов к
сжиганию.
В сложившейся мировой промышленной практике термической переработки
ТБО слоевое сжигание при 850-1000оС применяется наиболее часто. Вместе с тем
сжигание в кипящем слое практикуется уже в целом ряде стран, а сжигание в
циркулирующем кипящем слое также находит применение в промышленной практике
(заводы в Чикаго и Осло, несколько заводов в Японии).
Судя по данным практики, технология прямого сжигания ТБО представляет
определенную экологическую опасность вследствие токсичных выбросов (тяжелые
металлы, дибензодиоксины, дибензофураны, оксиды углерода и азота и др.) и требует
многостадийной газоочистки.
Крупные мусоросжигательные заводы являются также достаточно крупными
производителями энергии (пар, электроэнергия), но дорогостоящая газоочистка
ухудшает экономические показатели таких заводов. В связи с этим повышается
значение прямого рецикла материалов, попадающих в отходы, обогащения отходов и
реализации первичных мероприятий, облегчающих газоочистку. Можно
констатировать стремление уменьшить поток отходов, направляемых на сжигание (за
счет селективного сбора и сортировки), стабилизировать их состав, выделив полезные
и опасные компоненты перед сжиганием.
В Германии, например, где традиционно превалируют термические методы
переработки ТБО и техническое развитие в этой области до последнего времени
было связано именно с совершенствованием термических технологий, возникшие
Из электронной библиотеки WASTE.RU
16
проблемы в определенной степени решаются за счет организации селективного сбора
отходов в местах их образования. При этом селективным сбором охвачены не только
те или иные ценные компоненты (стекло, металлы, макулатура и др.), но и опасные
отходы (отработанные сухие гальваноэлементы, отработанные ртутные лампы и др.).
Можно констатировать, что такие опасные отходы, как отработанные
электробатарейки, в ТБО практически не попадают. Аналогичная ситуация сложилась
в Японии и ряде других стран. В то же время практическое отсутствие раздельного
сбора и несовершенство технологии сбора и вывоза отходов в России приводит к
высокому содержанию в ТБО влаги, негорючих (металлов, стекла, отходов
строительных материалов) и опасных в экологическом отношении компонентов.
Поэтому механический перенос европейского термического оборудования и
технологий в российские условия для прямого сжигания неподготовленных
городских отходов не является оптимальным решением. Об этом свидетельствует
практика одиннадцати мусоросжигательных заводов СНГ, оснащенных комплектным
импортным оборудованием (процесс сжигания плохо стабилизируется, оптимальная
температура зачастую не достигается, большой выход недожога, полная потеря
цветных металлов и значительная потеря черных металлов, плохое качество шлака и
его загрязнение тяжелыми металлами, эксплуатационные осложнения при попадании
в печь бордюрного камня и большого количества металла, сложность организации
эффективной газоочистки при нестабильном горении отходов и повышенном
содержании в них тяжелых металлов и др.).
Основным недостатком традиционных методов термической обработки отходов
является, наряду с загрязнением дымовых газов токсичными соединениями,
образование значительных количеств шлаков (около 25% по массе или 10% по
объему), которые отличаются повышенным содержанием тяжелых металлов и по этой
причине находят лишь ограниченное применение (в основном, в качестве
пересыпного материала на свалках или несущего материала при укладке дорог). Для
использования в стройиндустрии эти шлаки должны быть обезврежены. Основным
способом обезвреживания шлаков является их плавление (электропечи, печи с
газовыми или мазутными горелками и пр.) с последующим остекловыванием. В
остеклованной форме токсичные вещества находятся в изолированном состоянии и не
вымываются из шлака даже после его измельчения.
Технология остекловывания шлака является энергоемкой, и соответственно
дорогостоящей. Поэтому в последнее время в мире интенсивно ведется разработка
технологий, которые обеспечивали бы получение расплава шлака непосредственно в
процессе термической обработки ТБО; одновременно при высокой температуре
происходит разрушение токсичных органических соединений.
Добиться повышения температуры в аппарате выше температуры плавления
шлаков (около 1300оС) можно различными способами.
Из различных методов высокотемпературной обработки ТБО в опытном и
полупромышленном масштабе испытаны следующие процессы:
1) процесс “полукоксование-сжигание” фирмы SIEMENS, Германия,
(совместное сжигание при температуре 1300оС пирогаза и тонкоизмельченного
твердого углеродистого остатка, отсепарированного от минеральных компонентов
после пиролиза исходных ТБО при 450оС, с образованием расплава шлака);
Из электронной библиотеки WASTE.RU
17
2) процесс “пиролиз-газификация” фирмы NOELL, Германия, (совместная
термообработка в кислородной среде при температуре 1400-1700оС пирогаза и
твердого углеродистого остатка, отсепарированного от минеральных компонентов
после пиролиза исходных ТБО при 550оС, с образованием синтез-газа и расплава
шлака, с энергетическим использованием синтез-газа;
3) процесс “пиролиз-газификация” фирмы “Thermoselect S.A”, Италия (пиролиз
спрессованных ТБО при температуре 550оС и совместная термообработка в
кислородной среде твердого углеродистого остатка и минеральных компонентов в
реакторе газификации при температуре 2000оС, с образованием оксида углерода и
расплава шлака, с энергетическим использованием синтез-газа, образующегося при
смешивании оксида углерода и пирогаза в верхней части реактора газификации);
4) процесс сжигания при температуре 1350-1400оС в слое шлакового расплава
(металлургические печи Ванюкова, электропечи), предложенный рядом российских
фирм (Гинцветмет, Гипроцветмет, ВНИИЭТО и др.).
Из новых термических методов, апробированных в укрупненном масштабе,
предпочтительными представляются процессы, связанные с газификацией отходов,
поскольку сжигание газа - это наиболее чистый способ сжигания, требующий
простейшей схемы очистки отходящих газов. В настоящее время в Германии
технология газификации заложена в проекты нескольких строящихся заводов, с
пуском которых будут ясны преимущества и недостатки новых процессов. Из
отечественных технологий серьезного внимания заслуживает процесс паро-
воздушной газификации в плотном слое твердых отходов в реакторе типа
вертикальной шахтной печи (с использованием подогретого в теплообменнике
воздуха и водяного пара), разработанный институтом химической физики РАН; в
1998-99 гг. процесс отработан в промышленно-экспериментальном масштабе в
Финляндии.
Как альтернатива сжиганию в мировой практике развивались бестермические
методы переработки ТБО, из которых наиболее распространено компостирование
(биохимическое разложение органической части ТБО микроорганизмами). Термин
“компостирование” в приложении к ТБО не совсем удачен: по существу речь идет о
ферментации, о стабилизации органических компонентов; стабилизованный
органический продукт может быть использован не только в сельском хозяйстве (в
качестве компоста), но и в других направлениях - для производства этанола, для
энергетического применения и др. В различных странах с получением компоста
перерабатывается не более 5% ТБО.
В СНГ с 1971 г. по 1987 г. по проектам института "Гипрокоммунстрой"
построено 8 заводов (в городах Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ташкент, Алма-
Ата, Баку, Тбилиси, Минск, Могилев), а в конце 1994 г. - 9-й завод (в Санкт-
Петербурге), на которых реализована практически одна и та же технология прямого
компостирования исходных ТБО. Некоторым исключением является Санкт-
Петербургский завод N 1, на котором реализовано частичное извлечение из исходных
ТБО, перед компостированием, черного металлолома. Несмотря на то, что Санкт-
Петербургский завод был первым, построенным в бывшем СССР, положительный
опыт его функционирования не был учтен при проектировании заводов в других
городах, на которых ТБО подвергают компостированию без какой-либо первичной
Из электронной библиотеки WASTE.RU
18
обработки. При практически неизменной технологии все действующие в СНГ заводы
отличаются лишь схемой цепи аппаратов. Все заводы оснащены оборудованием для
трех основных технологических операций, обеспечивающих производство компоста:
частичной (в Санкт-Петербурге) предварительной подготовки ТБО, биотермического
аэробного компостирования в биобарабанах, очистки компоста от примесей и
складирования компоста; на некоторых заводах, кроме того, предусмотрена
термическая обработка (сжигание, пиролиз) некомпостируемой фракции (г.г. Санкт-
Петербург, Минск, Тбилиси, Ташкент).
На всех компостных заводах в СНГ получаемый компост имеет весьма плохой
товарный вид, характеризуется низким качеством и сбывается с большим трудом.
Товарный вид компоста Санкт-Петербургского завода более благоприятен, но, как и
на остальных заводах, компост существенно загрязнен тяжелыми металлами.
Из различных технологий биообработки отходов наиболее прогрессивной в
настоящее время является технология биотермической аэробной ферментации
швейцарской фирмы “Buhler”. Ведущие фирмы США, Германии, Италии, Японии в
настоящее время перешли на технологию фирмы “Buhler”, отказавшись от
технологии компостирования в биобарабанах (используемой на всех заводах СНГ).
По технологии фирмы “Buhler” процесс ферментации осуществляется не в
медленно вращающихся биобарабанах, в которых материал находится около двух
суток, и процесс ферментации, по существу, только начинается (потеря массы
вещества не более 4%), а в бассейне выдержки, в котором материал находится 4
недели, и процесс ферментации полностью заканчивается с получением сухого
стабилизированного продукта (потеря массы вещества - 50%). Технологический
процесс аэробной ферментации в бассейне выдержки поддается полной
автоматизации и непрерывно контролируется (температура, расход аэрируемого
воздуха, влажность), в то время как процесс компостирования в биобарабанах
протекает практически бесконтрольно.
Поскольку продукт ферментации по процессу “Buhler” является сухим, эта
технология имеет еще одно преимущество - обеспечивает весьма эффективную
очистку стабилизованной органической фракции от механических примесей
(применение комбинации процессов грохочения и аэросепарации). Этот продукт
имеет хороший товарный вид и может использоваться не только в качестве удобрения
(практика Италии, Испании и Франции), но и применяться как исходное сырье для
производства этилового спирта, как подготовленное топливо для сжигания и т.д.
Из других новых технологий биотермической аэробной ферментации
серьезного внимания заслуживает так называемое туннельное компостирование.
Третий метод промышленной переработки ТБО - анаэробная ферментация
(получение и утилизация биогаза, образующегося при разложении органических
компонентов ТБО в анаэробных условиях) - чаще всего используется
непосредственно на полигонах захоронения (в США, например, имеется около 100
установок по утилизации метана, получаемого за счет гниения мусора на свалках);
впервые в РФ сбор и утилизация биогаза организованы в 1996 г. на свалках в городах
Мытищи и Серпухов. Вместе с тем в Германии, Бельгии, Франции и ряде других
стран разработана технология получения биогаза из органической фракции,
выделенной из ТБО при их обогащении на заводах. По-видимому, возможность
Из электронной библиотеки WASTE.RU
19
применения анаэробной ферментации органической фракции ТБО следует учитывать
в тех случаях, когда имеется практическая потребность в биогазе.
В процессах заводской анаэробной ферментации (сбраживания) в качестве
полезной продукции получается не только биогаз, но и компост. Герметичность
установок анаэробной переработки отходов обеспечивает соблюдение экологических
и санитарных норм реализации этого процесса.
В 1988 г. в г. Амьен (Франция) вошел в строй завод производительностью 110
тыс. т ТБО в год, работающий по системе “Valorga”. Технологический процесс по
этой схеме включает следующие операции: сортировка исходных ТБО (выделение
металлов, удаление крупногабаритных и части инертных отходов), анаэробное (без
доступа воздуха) сбраживание органических веществ в ферментационных баках
(дижестерах) с получением биогаза (содержит 60-65% метана) и специфической
массы “Digestat”, являющейся составляющей высококачественного удобрения. После
очистки этой массы от примесей (стекло, текстиль, дерево, пластмасса и др.) с
применением методов сортировки получается новый вид удобрения, который
существенно отличается от компоста (более схож с перегноем), продается в
гранулированном виде (размер гранул около 10 мм) по цене 150-200 франков за 1 т
(для сравнения: цена компоста во Франции 20 франков за 1 т) и используется как
дополнение к минеральным удобрениям. Состав нового удобрения (%):
органического вещества - 30-35, углерода - 10-12, азота - 0.8-0.9, фосфора (Р2О5) - 0.3,
калия (К2О) - 1.3, кальция - 5.3, магния - 0.3, влажность 40-65%. Из 100 т отходов по
технологии “Valorga” можно получить 13-15 т газа, 35-40 т удобрений; количество
отходов составляет 10-20% от общей массы.
Заводы, на которых реализована технология анаэробной ферментации,
являются самыми дорогими среди альтернативных технологий, что связано с
необходимостью применения большого числа реакторов большой емкости.
Практический опыт переработки ТБО в различных странах показывает, что не
существует какого-либо одного универсального метода, удовлетворяющего
современным требованиям экологии, экономики, ресурсосбережения и рынка. Этим
требованиям, тенденциям развития мировой практики, рекомендациям
международных экологических конгрессов в наибольшей степени отвечает
проектирование и строительство комбинированных мусороперерабатывающих
заводов, обеспечивающих использование отходов как источника энергии и как
вторичного сырья. Построение промышленной технологии именно по принципу
комбинации различных методов переработки ТБО нивелирует недостатки каждого
метода, взятого в отдельности. Именно комплексная переработка ТБО, как системная
комбинация на новой основе сортировки, термообработки, ферментации и других
процессов, обеспечивает в совокупности малую отходность производства, его
максимальную экологичность и экономичность.
Убедительным подтверждением развития мировой технической политики в
направлении именно комплексной переработки ТБО (комбинация методов
сортировки, био- и термической обработки и других) является пуск в 1997 г.
крупнейшего в мире завода близ Чикаго (500 тыс. т/год), который американцы
называют прообразом заводов 21-го века; аналогичный завод проектируется для
Милана. Технология комплексной переработки применяется на заводах в Италии,
Из электронной библиотеки WASTE.RU
20
Бельгии, Швейцарии, Японии и других странах; в 1998 г. вошел в строй крупный
завод в Германии (г. Кельн), также использующий комбинацию процессов
(сортировка и сжигание).
Объединяющим процессом в схеме комплексной переработки ТБО является
сортировка (в том числе на основе селективного сбора), изменяющая качественный и
количественный состав ТБО. При этом повышается не только доля рецикла ряда
компонентов ТБО (в основном металлов), но и во многом решаются вопросы
удаления опасных бытовых отходов и балластных компонентов, оптимальной
подготовки тех или иных фракций компонентов ТБО к дальнейшей переработке.
Предварительная сортировка улучшает и ускоряет процесс ферментации
органических веществ ТБО, облегчает очистку продукта ферментации от примесей,
снижает потребную производительность весьма дорогостоящего биотермического и
термического оборудования, улучшает состав продукта ферментации, шлака и
отходящих газов, улучшает процесс сжигания, упрощает газоочистку, т.е. технология
комплексной переработки ТБО повышает экологичность и экономичность
традиционной термической и биотермической обработки ТБО.
Перераспределяя материальные потоки отходов, сортировка практически вдвое
сокращает потребность в дорогостоящем термическом и биотермическом
оборудовании. В то же время капитальные затраты на саму сортировку не превышают
15% от затрат на термо- и биообработку.
Иными словами, рациональная сортировка ТБО, покомпонентная и
пофракционная, оптимизирует сопряженные производства. В этом ее главное
назначение; извлечение тех или иных продуктов для вторичного использования - это
важная, но частная задача сортировки.
Не случайно в США с 1992 г. вступил в силу закон, в соответствии с которым
запрещается доставка ТБО на свалки и мусоросжигательные заводы без
предварительной сортировки.
Весьма показательно также, что Мировой банк, согласно рекомендациям
международных экологических организаций, отдает приоритет в кредитовании
проектам, связанным с рециклинговыми мусороперерабатывающими технологиями.
Из электронной библиотеки WASTE.RU
21
3. Укрупненная эколого-экономическая оценка промышленных
технологий переработки твердых бытовых отходов
В расчетах использованы усредненные данные, полученные на основании
предложений правительству Москвы западных фирм в 1991-1992 г.г. - NOEL GMBH,
Holter (Германия), KNIM (Франция), EMIT SРА (Италия), ORBICOM GROUP Ltd
(Великобритания), а также данные отчета международной ассоциации ISWA (Nov.
1991, Working Group on Waste Incineration), разработки Научно-исследовательского
Центра по проблемам управления ресурсосбережением и отходами Госкомэкологии
РФ и данные германской фирмы “Berlin-Consult”.
Для анализа выбраны современные технологии, которые могут представить
интерес для Московского региона: сжигание, компостирование, сортировка и их
комбинации.
В качестве исходных данных для анализа технологий переработки ТБО
принята условная производительность - 240 тыс. т ТБО в год (завод обслуживает
около 1 млн. жителей).
Для сравнительного анализа различных технологий за основу можно принять
условные расчетные данные морфологического состава ТБО (например, по данным
АКХ им. К.Д.Памфилова, табл. 3.1), поскольку на целый ряд показателей (в первую
очередь на капитальные и эксплуатационные затраты) влияет преимущественно
производительность и тип завода.
Таблица 3.1
Морфологический состав ТБО
Компоненты ТБО Содержание (% по массе)
1 Бумага, картон и т.п. 25-30
2 Пищевые отходы 30-38
3 Черный металлолом 3.0
4 Цветной металлолом 0.5
5 Текстиль 4.0-7.0
6 Стеклобой 5.0-8.0
7 Кожа, резина 2.0-4.0
8 Камни 1.0-3.0
9 Пластмасса 2.0-5.0
10 Дерево 1.5-3.0
11 Кости 0.5-2.0
12 Строительные отходы 1.0-2.0
13 Прочее
14 Отсев (-15 мм) 7.0-13
Некоторые экономические показатели различных технологий переработки ТБО
(по данным европейских фирм, дополненным расчетными данными по комплексной
переработке ТБО и расчетными данными по реализации готовой продукции - см.
табл. 3.3 и 3.4) приведены в табл. 3.2 (комплексная переработка включает набор трех
Из электронной библиотеки WASTE.RU
22
технологий - сортировка, компостирование и сжигание) и на рисунке 3.1 (все расчеты
- в дол. США). Выполненные расчеты дают объективную качественную
сравнительную оценку различных технологий, их корректно использовать только в
рамках поставленной задачи - для сопоставления различных способов переработки
ТБО.
Таблица 3.2
Экономическая эффективность
различных технологий переработки ТБО
Технологии
Показатели Сжигание Фермен-
тация
Сорти-
ровка
Сортировка
+ сжигание
Сортировка +
ферментация
Комплексная
переработка
Удельные
капитальные
вложения (на 1 т
ТБО), дол./т
280 90 50 330 100 240
Удельные
эксплуатационные
затраты (на 1 т
ТБО), дол./т
9.6 10 3.2 12.8 8.7 13.5
Неутилизируемая
фракция (подлежит
захоронению), %
30 30 95 15 55 8
Удельные затраты
на захоронение
неутилизируемой
фракции, дол./т
9 9 28.5 4.5 16.5 2.4
Приведенные
капитальные
затраты, дол./т
28 9 5 33 10 24
Общие удельные
затраты, дол./т 46.6 28 36.7 50.3 35.2 39.9
Суммарная
реализация
продукции из 1 т
"ТБО, дол./т
23.7 9.2 11.4 33.9 18.7 30.2
Экономическая
эффективность
технологии, дол./т
-22.9 -18.8 -25.3 -16.4 -16.5 -9.7
Примечание: Норма амортизационных отчислений условно принята 10% (для всех технологий).
Удельные затраты на захоронение ТБО приняты 30 дол/т.
Из электронной библиотеки WASTE.RU
23
Рис. 3.1. Удельные затраты на переработку ТБО
(с учетом реализации продукции)
1 - комплексная переработка; 2 – сортировка + ферментация; 3 – сортировка + сжигание;
4 - ферментация; 5 - сжигание; 6 - сортировка.
0
5
10
15
20
25
30
35
US $/т ТБО
1 2 3 4 5 6
Из электронной библиотеки WASTE.RU
24
Таблица 3.3
Характеристика продукции, получаемой из ТБО при использовании различных
технологий их переработки
(производительность завода - 240 тыс.т/год)
Продукция
Технология
Годовой
выпуск
продук-
ции
Черный
лом
Олово-
содержащий
лом
Лом
алюминия Компост
Шлак
(шлаковый
расплав)
Острый
пар Итого
т 5000 260000
Сжигание Гкал
млн. дол 0.5 5.2 5.7
Сортировка т 4250 2800 960
млн. дол 0.85 1.12 0.768 2.738
т 4250 2800 960 40000 260000
Сортировка + Гкал
сжигание
млн. дол 0.85 1.12 0.768 0.2 5.2 8.138
Компостиро- т 6000 100000
вание млн. дол 1.2 1.0 2.2
Сортировка+
компостиро- т 4250 2800 960 50000
вание млн. дол 0.85 1.12 0.768 1.75 4.488
т 4250 2800 960 50000 30000 130000
Комплексная Гкал
переработка
млн. дол 0.85 1.12 0.768 1.75 0.15 2.6 7.238
Примечание: При использовании технологии сортировки потенциально возможно выделение стеклобоя,
текстиля и пластмассы. Ввиду большой загрязненности этих продуктов и сложности сбыта
их реализация в данном расчете не рассматривается.
Таблица 3.4
Условная базисная оптовая цена единицы продукции
(к расчету реализации продукции)
Продукция Дол. /т
Черный металлолом 200
Оловосодержащий лом 400
Лом алюминия 800
Компост 35
Шлак (шлаковый расплав) 5
Острый пар 20 дол./Гкал
Примечание: Стоимость черного лома, выделенного из ТБО при использовании технологии прямого
сжигания, принята равной 100 дол./т (реализуется как "доменный присад").
Стоимость компоста, полученного по технологии прямого компостирования исходных ТБО,
принята равной 10 дол./т.
Шлак направляется в производство строительных материалов (цена 1 т шлакоцементных
блоков 75 дол./т); соответствующий цех должен входить в состав завода, на в данном
расчете этот вариант не рассматривается и условно цена шлака принята равной 5 дол./т.
Как следует из приведенных данных, ни одна из технологий не обеспечивает
рентабельности производства; как показывает мировая практика, основной доходной
Из электронной библиотеки WASTE.RU
25
статьей является плата (тариф) за приемку заводом ТБО, которую обеспечивают
налогоплательщики как плату за вид коммунальных услуг (50-60 дол./т ТБО). Из
приведенных данных также следует, что строительство заводов по технологии
сортировки ТБО, их прямого сжигания, а также прямого компостирования
экономически наименее целесообразно (для справки: существующие в СНГ заводы
используют исключительно технологию прямого сжигания или прямого
компостирования исходных ТБО); что касается технологии сортировки ТБО, то ее
применение как самостоятельной операции, в отрыве от других технологий, не имеет
смысла и, по-видимому, возможно лишь в редких случаях извлечения из ТБО
металлов с целью предотвращения их попадания на свалки (например, использование
простейшей сортировки на мусороперегрузочных станциях).
В экономическом плане, как следует из рисунка 3.1, наиболее предпочтительны
комбинационные технические решения, в особенности комплексная переработка ТБО
(комбинация процессов сортировки, термо- и биообработки).
Ниже (табл. 3.5) показано влияние процесса сортировки на перераспределение
материальных потоков отходов между термическим и биотермическим переделами в
случае комбинации технологий (комплексная переработка ТБО), что является
технически целесообразным и обеспечивает повышение экономической и
экологической эффективности производства (технология компостирования условно
рассчитана на использование биобарабанов, выпускаемых отечественной
промышленностью).
Из таблицы 3.5 следует, что в результате сортировки исходных ТБО выход
фракции, направляемой на компостирование, составляет около 57% от исходного
(137140 т/год при работе 305 дней в году), а фракции, направляемой на сжигание -
около 37% (87980 т/год при работе 340 дней в году).
После очистки компоста от примесей в отходы перейдет около 25% материала,
поступившего на компостирование, что составит 34285 т за 305 суток работы или
112.4 т/час; эти отходы направляются на сжигание.
Таким образом, в цех термообработки поступает: 87980 т/год (из цеха
сортировки) и 34285 т/год (из цеха компостирования), т.е. суммарно 122265 т/год
(359.6 т/сут, или около 15 т/час). Иными словами, в случае комплексной переработки
на сжигание направляется около 50% от исходных ТБО (вместо 100% при
использовании технологии прямого сжигания исходных ТБО). Это обуславливает
сокращение потребности в весьма дорогостоящем термическом оборудовании в два
раза.
Аналогично сокращается потребность в биобарабанах для установки в цехе
компостирования. Так, при отсутствии сортировки для прямого компостирования
исходных ТБО (практика заводов СНГ) в количестве 240 тыс.т/год (786.8 т/сут при
работе в три смены 305 дней в году) потребовалась бы установка 11 биобарабанов
марки КМ101А диаметром 4 м и длиной 36 м (полезный объем 300 м3); в
соответствии с данными практики Нижегородского завода годовая
производительность одного барабана составляет 21.5 тыс. т или 71 т/сут, т.е. общая
потребность в биобарабанах составляет 786.8:71=11. При использовании технологии
Из электронной библиотеки WASTE.RU
26
Таблица 3.5
Ориентировочный материальный баланс процесса сортировки ТБО
(цех работает 340 дней в году, по 12 часов в сутки, при этом
поступает исходных ТБО: 240 тыс.т/год, 705 т/сут, около 60 т/час)
Выход
Наименование
продуктов
Содержание в
исходном, % Извлечение, % % т/год т/сут
Черный металлолом
(включая
оловосодержащий)
3.0 98 2.94 7056 20. 75
Цветной металлолом 0.5 80 0.4 960 2.82
Легкая фракция (на
сжигание) 30.0 45 13.5 32400 95.29
Текстильные компоненты
(на сжигание) 6.0 80 4.8 11520 33.88
Крупногабаритные
компоненты (на сжигание) 2.0 90 1.8 4320 12.7
Балластные компоненты
(стеклобой, батарейки и
др. отходы)
7.0 40.0 2.8 6720 17.76
Механические потери с
крупногабаритной
фракцией (на сжигание)
- - 10.0 24000 70.58
Потери (влага, пыль) - - 0.06 144 0.42
Обогащенная
органическая фракция ( на
компостирование)
- - 63.7 152880 449.64
Реальное количество
обогащенной
органической фракции,
принимаемое цехом
компостирования при
работе 305 дней в году
- - 57.14 137140 449.64
На сжигание из цеха
сортировки (суммарно за
340 дней)
36.65 87980 258.76
Итого: - - - 24000 705
Примечание: Показатели извлечения соответствуют данным промышленно-экспериментальных
испытаний технологии сортировки ТБО на МПО "Полимер" (Москва).
Из электронной библиотеки WASTE.RU
27
комплексной переработки на компостирование направляется 137140 т/год
обогащенной фракции ТБО (449.6:71=6), т.е. почти в два раза меньше (даже без учета
увеличения плотности обогащенной фракции по сравнению с исходными ТБО) х).
На примере этого простого расчета наглядно выявляется эффективность
первичной сортировки как подготовительной операции в процессе комплексной
переработки ТБО (по существу технология комплексной переработки является
универсальной, т.к. мало зависит от состава исходных ТБО).
Для научно-обоснованного выбора той или иной технологии необходимо
учитывать не только экономические, но и экологические факторы, поскольку
конечные продукты переработки и отходы производства не должны наносить вред
окружающей среде (при этом ценные компоненты ТБО должны быть максимально
использованы).
Наибольшее экологическое влияние на окружающую среду оказывают
технологии прямого компостирования исходных ТБО, их прямого сжигания и, как ни
странно - технология сортировки, если ее рассматривать как самостоятельный
процесс (большое количество отходов, загрязненность готовой продукции, сложность
реализации продукции и др.).
При применении технологии прямого сжигания исходных ТБО, без какой-либо
их подготовки и обработки, с условием соблюдения общеевропейских требований по
выбросам загрязнений в воздух, годовое количество газа при сжигании 240 тыс. т/год
ТБО составит около 900 млн. м3/год, при этом выбросы пыли не превысят 20 т/год, а
общее количество тяжелых металлов - 4.5 т/год.
Выбросы тяжелых металлов как основных токсичных ингредиентов можно
уменьшить за счет предварительной сортировки ТБО с извлечением черных и
цветных металлов. По данным зарубежных исследований, предварительная
сортировка ТБО на порядок снижает содержание тяжелых металлов в отходящих
газах и является важнейшим первичным мероприятием по уменьшению токсичных
выбросов.
В случае комбинации процессов "сортировка + сжигание" в термообработку
ориентировочно будет поступать 200 тыс.т/год отходов, при этом в дымовых газах
объемом 750 млн. м3/год выбросы пыли не превысят 16 т, а выбросы тяжелых
металлов - 500 кг.
При использовании технологии прямого сжигания ТБО наряду с дымовыми
газами образуются также шлак (около 55 тыс.т/год) и летучая зола (около 8
тыс.т/год); ввиду повышенного содержания в шлаке тяжелых металлов его
утилизация весьма затруднительна.
При использовании технологии "сортировка + сжигание" количество шлака
снижается до 45 тыс.т/год, а золы - до 6.5 тыс.т/год, причем шлак может и должен
вовлекаться в промышленную переработку (производство строительных материалов
по известным технологиям).
______________________________________________________________________
х) В случае установки биобарабанов длиной 60 м требуется 7 барабанов для реализации технологии прямого
компостирования и всего 4 барабана в случае комплексной переработки ТБО.
Из электронной библиотеки WASTE.RU
28
Основной недостаток использования технологии прямого компостирования
исходных ТБО, без их предварительной сортировки и подготовки: большое
количество (не менее 70 тыс.т/год) отходов, подлежащих складированию на
полигоне, и весьма низкое качество готового продукта - компоста (компост имеет
плохой товарный вид, сбывается с трудом и отличается, по данным многочисленных
исследований, повышенным содержанием тяжелых металлов). Улучшение качества
компоста связано с применением технологии сортировки ТБО перед
компостированием (а также с совершенствованием технологии доочистки компоста
от примесей).
Недостатки каждого метода переработки ТБО нивелируются, если
промышленную технологию строить по принципу комбинации отдельных методов
переработки ТБО. Объединяющим процессом при этом является сортировка (в том
числе на основе селективного сбора), изменяющая качественный и количественный
состав ТБО.
Предварительная сортировка улучшает и ускоряет процесс компостирования
органических веществ ТБО, облегчает очистку компоста от примесей, снижает
потребную производительность оборудования для термической и биотермической
обработки ТБО, улучшает состав отходящих газов, облегчает ведение процесса
термообработки в оптимальном режиме (способствует стабилизации процесса
сжигания).
При использовании технологии комплексной переработки в термообработку
п

Опубликовано: 07.02.2011

© ООО «1КЦ» 2002-2017
Контактная информация        Лицензии и сертификаты
Москва Санкт-Петербург Екатеринбург Мурманск
8-911-1180886 8-981-7491808
(812) 412-4989
8-901-3160314 8-901-3155037
Наш индекс цитирования