Три стадии переработки мусора

Защити свою планету!

Меню сайта

Этапы переработки отходов

Три стадии переработки мусора

Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Загрязнение и здоровье окружающей среды » Этапы переработки отходов

Обычно принято делить обработку нестойких отходов на три ста­дии: 1) предварительная (первичная) обработка — механическое отсеи­вание и осаждение твердых веществ (которые сжигают или закапыва­ют); 2) неполная (вторичная) обработка — биологическое восстановле­ние органического вещества; 3) полная, или окончательная (третичная) обработка, ‘которая состоит в химическом удалении фосфатов, нитратов, биогенных и других веществ. Полная трехстепенная обработка жидких отходов показана на фиг. 217. Как уже отмечалось, не­полная обработка осуществляется в биологической системе, в которой микроорганизмы разлагают биологическое вещество таким же образом, как они делают это в почвах и донных осадках. Наиболее распростра­ненная установка представляет собой систему с активным илом, которая при помощи насоса, обычно электрического, производит аэрацию и пере­мешивание. Другая система — это система с капельным фильтром, в которой жидкость после предварительной обработки течет под дейст­вием силы тяжести по камням или сочится по поверхности пластмассо­вого лотка, образующего аэрируемый слой и напоминающего перекат естественной реки. Систему вторичной обработки весьма полезно изучить на практике по экологии; в качестве руководства можно рекомендовать книгу Хокса (1963).

Предварительная и неполная обработка были недавно скомбиниро­ваны в очень компактной установке, которая особенно удобна для при­городов и небольших городов. Следует напомнить, что переработка в меньшем пространстве требует увеличения подводимой мощности (энер­гии) и более высокой квалификации обслуживающего персонала; любая неполадка сопровождается поступлением необработанных сточных вод в окружающую среду. Это вновь служит иллюстрацией принципа, со­гласно которому повышение сложности и эффективности в использова­нии пространства требует увеличения затрат энергии на «откачивание неупорядоченности».

По стоимости сооружения и эксплуатации самыми дешевыми явля­ются окислительные пруды. Это неглубокие водоемы (1 — 1,5м глубины), устроенные так, чтобы поверхность соприкосновения с воздухом была максимальна. Отходы закачиваются на дно пруда, и водоросли, бурно растущие в верхней освещенной зоне, обеспечивают аэрацию.

Три стадии переработки мусора

Фиг. 217. Три стадии обработки сточных вод и других органических отходов.

Многие крупные и мелкие города уже имеют установки для предварительной (первичной) обработки; большинство предполагает начать производить неполную (вторичную) обработку в ближайшие годы. Полную (третичную) обработку необходимо ввести как можно скорее, иначе крупные город захлебнутся своими собст­венными отбросами.

Эти пру­ды действуют как аэробно-анаэробные системы, подобно естественно плодородным лагунам. Применение таких полуестествен­ных устройств требует много места (около 0,5 га на обработку бытовых отходов 100 чел.) и разумного обращения. Производительность их мож­но повысить при помощи дополнительных устройств для механической аэрации. Такие пруды сейчас широко применяют для обработки быто­вых сточных вод в пригородных районах, особенно в теплом климате. Эффективны они также для частичной обработки отходов бумажных и текстильных фабрик, фабрик, выпускающих пищевые продукты, и т. д. Несомненно, что такие пруды будут шире использоваться в буду­щем для переработки отходов с птицеферм и скотных дворов. В настоя­щее время эти отходы животноводства почти не обрабатываются, что является причиной очень серьезного загрязнения водных путей (вспом­ните, что на земле примерно в пять раз больше домашних животных, чем людей, если, так сказать, привести их к одному знаменателю). Следует подчеркнуть, что окислительные пруды производят не полную обработку, а превращение: органическое вещество-загрязни­тель превращается в вещество водорослей и биогенные вещества, кото­рые выносятся в естественную среду, где для них должно иметься адек­ватное пространство и возможность включения в пищевые цепи. Здесь напрашиваются такие решения, как сбор урожая водорослей на корм ско­ту или использование прудовых стоков для аквакультуры, ирригации и других полезных целей, но все это требует дальнейших исследований.

Даже после относительно полной вторичной обработки, сток еще, конечно, сильно загрязнен биогенными веществами и непригоден для прямого использования человеком. В то время как технология вторичной обработки достаточно развита, третичная обработка находится еще главным образом на стадии экспе­риментальных установок. Большинство городов все еще стремится к до­стижению адекватной вторичной обработки, тогда как им следовало бы добиваться полного восстановления путем третичной обработки. Тысячи мелких городов и пригородных районов не производят вообще никакой обработки или в лучшем случае производят только грубую первичную обработку. Как указывалось выше, отходы индустриализованного сель­ского хозяйства почти не обрабатываются. Человек рассчитывает, что третичную об­работку произведет природа, и она могла бы делать это очень эффек­тивно, если предоставить ей достаточно места. Осложнения начинаются после того, как пространство, необходимое для естественной обработки отходов, человек застроит городами, сельскохозяйственными и промыш­ленными предприятиями, которые производят дополнительные загрязне­ния. В результате ему приходится прибегнуть к искусственной третич­ной обработке, которая в несколько раз дороже обычной вторичной обработки. Стефенс и Вайнбергер (1968) приводят сравнительную стои­мость разных стадий обработки отходов:

Андрей Шипелов: цель «мусорной» реформы – навсегда забыть о полигонах

С 1 января 2019 года в России заработает новая схема утилизации твердых коммунальных отходов (ТКО) или, проще говоря, мусора. В каждом регионе выбрали компанию-оператора, которая будет отвечать за все – от вывоза дворовых мусорных контейнеров до продажи изделий, изготовленных из вторичного сырья, полученного в результате переработки ТКО. Московская область – регион с самой большой нагрузкой на «мусорную» инфраструктуру. Это объясняется тем, что в область вывозится значительная часть отходов, образующихся в столице. Именно поэтому территорию Подмосковья разделили на семь зон, и в каждой провели свой конкурс по выбору оператора. В трех таких зонах победителем стала компания РТ-Ивест. В эфире Радио «Комсомольская правда» генеральный директор РТ- Инвест Андрей Шипелов рассказал о том, почему мусоросжигательный завод «чище» полигона, что можно производить из продуктов переработки отходов и как изменится тариф на вывоз мусора для населения.

– За что отвечает региональный оператор и что он должен будет делать с мусором на вверенных ему территориях?

– Начну с того, что мусор теперь правильнее называть отходами. Мусор – это то, что невозможно переработать, а отходы – можно и нужно вовлекать во вторичный оборот, производить из них вторичную продукцию, применять ее в народном хозяйстве. Из той части отходов, которая не подходит для вторичной переработки, необходимо извлечь электроэнергию. И вот за весь этот комплекс работ и отвечает региональный оператор. И для властей региона, и для населения он становится единственным ответственным за эту работу лицом. Наша компания работает в трех кластерах, и в ближайшие 10 лет мы должны создать современную цивилизованную систему по обращению с отходами: наладить раздельный сбор, переработать все перерабатываемые фракции и извлечь электроэнергию из неперабатываемых отходов. Главная задача – минимизировать поток отходов на полигоны и в дальнейшем, совместно с государством, попытаться вообще отказаться от полигонного захоронения.

– Как вы будете этого добиваться? Что планируете создавать?

– Существует региональная территориальная схема, которая и определяет наши действия как регионального оператора. Мы, по сути, следуем этой схеме. Ее первый пункт – создание системы раздельного сбора. Во дворах домов появятся два типа контейнеров. В синие будет необходимо выбрасывать отходы, подходящие для глубокой переработки –пластиковые, жестяные и стеклянные бутылки, а также упаковку типа «тетрапак». В серые баки – все остальное: органику, а также сильно загрязненную тару. Успешное выполнение этого этапа целиком зависит от сознательности всех жителей. Ну а затем эти баки будут увозиться – каждый на своем типе автомобиля – на сортировочные линии комплексов по переработке отходов.

– Эти комплексы уже построены?

– К строительству двух из них – в Сергиево -Посадском и Каширском районах – мы уже приступили и планируем завершить работы до конца года. Всего наша компания вместе с партнерами строит 8 таких комплексов. На каждом из них будут самые современные сортировочные линии, на которых по максимуму выделяется полезное сырье. Из синего бака можно извлечь от 60 до 80 процентов полезных фракций. А вот из серого, к сожалению, всего 5 процентов. Хорошая новость в том, что органика, главный источник неприятных запахов, извлекается полностью. Из нее можно сделать отличный компост, который подойдет для отсыпки дорог, рекультивации карьеров и благоустройстве территорий. Все наши перерабатывающие предприятия будут оснащены комплексами по производству компоста. В целом, во вторичное сырье будет превращаться примерно половина всех собранных отходов.

– Что произойдет со второй половиной?

– Это так называемые хвосты. Пока мы не построим наши заводы по термической переработке отходов в электроэнергию, хвосты будут находиться на хвостохранилищах. Они кардинально отличаются от существующих полигонов: к примеру, из-за отсутствия органики хвосты вообще не пахнут. После пуска заводов (по два в 2021 и 2022 годах) все хвосты будут переработаны. Каждое такое предприятие сможет ежегодно перерабатывать в электроэнергию по 700 тысяч тонн хвостов.

– После сжигания остается зола. Что будет с ней?

– Зола тоже будет перерабатываться – завод мы начнем строить в следующем году. Из золы можно сделать строительный материал, который, в силу его полной безопасности, применяется в общестроительных работах. Эта технология называется Карбон-8, ее используют в развитых странах мира, к примеру в Великобритании , она даже получила награду ООН за вклад в экологию планеты.

– Что будет вылетать из трубы в атмосферу?

– Две трети каждого завода по термопереработке занимают системы очистки дымовых газов. Очистка начинается уже на стадии горения отходов в котле. Температура внутри котла – 1200 градусов по Цельсию. В этих условиях разлагаются практически все ядовитые фракции. Тем не менее, образующиеся после сгорания дымовые газы попадают в реактор, где очистка продолжается. После реактора – еще одна сложная система очистки, состоящая из трех стадий. В результате, то, что вылетает из трубы, правильнее назвать водяным паром. Все процессы на предприятии – от приема отходов до пара из трубы – контролирует автоматика. Наши заводы будут строиться по проекту японско-швейцарской корпорации Хитачи-Дзосэн Инова, причем проект не типовой, а созданный специально под российские условия. Всего по проектам этой компании в мире построено более пятисот предприятий по переработке отходов в электроэнергию. Это около трети всех существующих в мире мощностей по термопереработке.

– Какие объемы электроэнергии производит такой завод и как она будет использоваться?

– Каждый наш завод будет перерабатывать 700 тысяч тонн отходов и превращать их в 70 мегаватт электроэнергии, которые будут поступать в существующие сети. Себестоимость этой энергии, конечно, выше, чем у основных генераций, однако из-за небольших объемов эта разница в общем тарифе будет размываться. На населении это не отразится вообще никак, а для промышленных предприятий тариф вырастет – но всего на одну десятую процента. Таким образом, бизнес и промышленность, поддержав этот проект через минимальное увеличение тарифа, позволят ежегодно перерабатывать миллионы тонн отходов, которые сегодня свозятся на полигоны. Здесь стоит напомнить, что тариф повышается на 5 % ежегодно, на этом фоне единовременный рост в одну десятую процентного пункта будет практически незаметным.

– Что можно производить из полученного в результате сортировки вторсырья? И кому это можно будет продавать?

– Помимо заводов, необходимо сформировать и долгосрочную программу производства таких продуктов. А производить можно многое – и аналоги тротуарной плитки, и различные покрытия, и утеплители, и оборудование для спортивных площадок. Все эти виды товаров востребованы на рынке – главное создать продукцию, которая может достойно конкурировать.

– Вы активно продвигается введение института залоговой стоимости. Как он должен выглядеть и что может дать экологии региона и всей страны?

– Залоговая стоимость – это выделение в цене товара стоимости его тары. Цена упаковки указывается отдельной строкой в ценнике, и если человек, выпив, к примеру, бутылку молока, сдал пустую тару в фандомат, – он вернет себе ее стоимость. Если покупатель бутылку предпочел выбросить – он лишается этих денег. Они поступят на счет регионального оператора, который будет тратить их на создание новых производств по глубокой переработке отходов без увеличения нагрузки на общий тариф. С моей точки зрения, это справедливый подход. Очень важно отметить, что эта система позволяет запустить процесс обучения молодого поколения. Во всем мире, где залоговая стоимость выделяется, сбор пустой тары – это детский бизнес. Абсолютно достойный и общепринятый. Ребенок сдает бутылочку в фандомат и получает деньги на карманные расходы. Повзрослев, это поколение прекрасно понимает, что раздельный сбор мусора – это, во-первых, важно, а во-вторых – совсем не сложно.

– Как строится общение с жителями населенных пунктов, рядом с которыми появятся ваши предприятия? Люди разобрались, где меньше пахнет – рядом с полигоном ТБО или с современным мусоросжигательным заводом?

– Новизна всегда воспринимается через призму недоверия. Мы используем все механизмы коммуникации с жителями. Информируем население через социальные сети и другие интернет-площадки, создали сайт нашего проекта. Информационное противодействие серьезное. Наши противники вбрасывают очень много фейковых публикаций о наших технологиях. Их логика нам ясна: после запуска нашей инфраструктуры та, что есть сегодня, станет не нужна. У нее свои владельцы, которые лишатся значительных доходов. На мусорных полигонах, как известно, зарабатываются миллиарды. Кому захочется терять такие деньги?

– Ваша компания построит в Подмосковье около 10 высокотехнологичных предприятий. Это новые рабочие места. Какие специалисты, и в каком количестве будут нужны?

– Мы создаем несколько категорий рабочих мест. Сейчас, когда разворачивается строительство наших заводов, мы набираем персонал для стройплощадок. Приоритет отдаем местным жителям, зарплаты – выше среднего по рынку. На строительстве каждого завода нам требуется около 600 человек. Завод строится около трех с половиной лет, так что это стабильные рабочие места. После того, как все новые мощности будут запущены, в регионе появится 3000 постоянных новых рабочих мест. Спрос на высококлассных специалистов будет колоссальный. Отрасль только формируется, а это значит, что молодой, способный и амбициозный сотрудник сможет сделать стремительную карьеру.

Кроме того, на предприятии « Атомэнергомаш » в Подольске началось производство котлов для наших заводов. 21 миллиард рублей остался в экономике региона. Предприятие обеспечено заказами на 5-6 лет вперед. Турбины для нас тоже будут производиться в России – на Уральском турбинном заводе. Большой контракт получила российская же компания, которая будет производить основные элементы конструкции наших сортировочных заводов. Всего в проекты по переработке ТКО мы намерены инвестировать порядка 160 миллиардов рублей.

– Как изменится тариф на вывоз мусора?

– С 1 января 2019 года сумма платежа за вывоз и переработку отходов будет указана в едином платежном документе. Расчет будет основываться, как и прежде, на площади жилья. Сам тариф устанавливает не оператор, а соответствующий орган в правительстве региона. Согласно его решению, в Подмосковье тариф для населения вырастет примерно на 25 процентов. Учитывая, что в регионе, по сути, с нуля создается новейшая инфраструктура по переработке отходов, это не большое увеличение. Сейчас 98% мусора вывозится на полигоны. Реформа позволит радикально сократить полигонное захоронение и, в итоге, привести этот показатель к нулю.

– Вы представляете компанию, которая является региональным оператором в трех зонах. На четырех остальных работают другие операторы. Вы конкуренты или партнеры?

– Правильный вопрос. Конкурентами мы были на стадии конкурса, но после подведения итогов мы искренне заинтересованы в сотрудничестве и уже договорились о правилах работы. Мы убеждены, что определенную часть инфраструктуры нам предстоит создать совместно. К примеру, нет смысла каждому из операторов создавать свою фабрику по утилизации батареек или пластиковых бутылок. Подобные комплексы мы обязательно будем строить вместе. Это и выгодно, и целесообразно, и не создает перенасыщения территорий такими видами производств.

– Как в мире развивается система обращения с ТКО? Чей пример лично вам больше всего нравится?

– Приведу в пример Швейцарию . В стране забыли о полигонном захоронении отходов. Не вывозят ни одного килограмма. И по объему отходов, и по численности населения, и по площади Швейцария напоминает Московскую область. В начале 80-х там были такие же полигоны, точно так же пахли. Сейчас порядка 50% отходов в этой стране перерабатывается во вторичные фракции и в полезные компоненты, из второй половины извлекается электроэнергия. Похожее соотношение, как я уже говорил, мы хотим применить здесь. Но главное – больше не создавать полигонов. Нужно сначала прекратить вывозить туда мусор, а затем полностью рекультивировать и забыть о них навсегда.

– Где гарантия, что даже с появлением перерабатывающих предприятий криминальный вывоз на полигоны будет пресечен?

– С 1 января 2019 года весь за первичный сбор отходов – и с дворовой территории, и из магазинов, – вообще отовсюду будет отвечать региональный оператор. Таким образом, людям, работающим по серым схемам, просто нечего будет вывозить на полигон.

Экологические аспекты термической переработки твердых бытовых отходов: Российский и американский опыт Текст научной статьи по специальности « Экономика и экономические науки»

Аннотация научной статьи по экономике и экономическим наукам, автор научной работы — Мамаджанов Роман Хасанович, Сидоренко Сергей Николаевич, Латушкина Елена Николаевна

В работе приведены результаты сравнительно-сопоставительного анализа экологических и технологических параметров мусоросжигательных заводов в г. Москве и в г. Чикаго. Дана оценка жизненного цикла твердых бытовых отходов с точки зрения их экологического воздействия на окружающую природную среду. Сформулированы рекомендации по снижению уровня негативного влияния на окружающую природную среду при термической переработке ТБО.

Похожие темы научных работ по экономике и экономическим наукам , автор научной работы — Мамаджанов Роман Хасанович, Сидоренко Сергей Николаевич, Латушкина Елена Николаевна,

Ecological aspects of the incineration sol >The article presents the results of comparative analysis of ecological and technological parameters of the incinerators in Moscow and Chicago. The estimation of the life cycle of municipal solid waste in terms of their environmental impact on the environment. Made recommendations to reduce the negative impact on the environment by incineration of the solid waste .

Текст научной работы на тему «Экологические аспекты термической переработки твердых бытовых отходов: Российский и американский опыт»

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ: РОССИЙСКИЙ И АМЕРИКАНСКИЙ ОПЫТ

Р.Х. Мамаджанов, С.Н. Сидоренко, Е.Н. Латушкина

Экологический факультет Российский университет дружбы народов Подольское шоссе, 8/5, Москва, Россия, 113093

В работе приведены результаты сравнительно-сопоставительного анализа экологических и технологических параметров мусоросжигательных заводов в г. Москве и в г. Чикаго. Дана оценка жизненного цикла твердых бытовых отходов с точки зрения их экологического воздействия на окружающую природную среду. Сформулированы рекомендации по снижению уровня негативного влияния на окружающую природную среду при термической переработке ТБО.

Ключевые слова: твердые бытовые отходы, термическая переработка твердых бытовых отходов, экологические воздействия, оценка жизненного цикла ТБО, мусоросжигательные заводы.

В индустриально и экономически развитых странах эффективное решение проблемы переработки твердых бытовых отходов (ТБО) является стратегическим направлением государственной экологической политики. В Отчете Агентства по охране окружающей среды [11] указано, что по показателю количества образования отходов на одного жителя США занимают лидирующую позицию. В исследовании Дж. Шайерса [8] отмечено, что за год на одного жителя США приходится около 700 кг ТБО. Такая же ситуация наблюдается в Германии и Швейцарии. В России в среднем образуется 445 кг ТБО на человека за год [3], что не намного меньше, чем во Франции и Японии, в которых этот показатель достигает 500 кг ТБО в год в пересчете на одного жителя страны.

За год в США образуется около 250 млн т ТБО, в России — 63 млн т, т.е. в России образуется почти в четыре раза меньше ТБО, чем в США. По морфологическому составу отходы обеих стран практически не отличаются (табл. 1). Из общего объема ТБО в России перерабатывается не более 4% отходов, остальная часть складируется на специализированных полигонах [6]. В США на таких полигонах захоранивается примерно 54% ТБО от общего объема образующихся отходов, 33,4% используется повторно или отправляется на компостирование, 12,5% отходов подвергается термической обработке с получением электрической и тепловой энергии [11].

Сравним два мусоросжигательных завода. Один завод расположен в России на территории г. Москвы, другой — в г. Чикаго в США [11]. Мусоросжигательный завод в Москве является одним из трех действующих заводов. Завод № 3 расположен в Южном округе. Он функционирует с 1984 г. После реконструкции, проведенной австрийской компанией, мощность завода увеличилась на 110 тыс. т (табл. 2). Преимуществом завода является то, что для сжигания не требуется сортировка ТБО.

Мамаджанов Р.Х., Сидоренко С.Н., Латушкина Е.Н. Экологические аспекты термической.

Морфологический состав ТБО в РФ и США (% вес)

Компоненты ТБО Российская Федерация Соединенные Штаты Америки

Резина, кожа, текстиль 5 7,9

Основные показатели, достигаемые при применении технологии термической переработки ТБО

Показатель Мусоросжигательный завод № 3 в г. Москве Мусоросжигательный завод Robins в г. Чикаго

Проектируемая мощность, тыс. т/год 360 500

Мощность агрегата по термической переработке, т/ч 22,5 25

Метод термической переработки Слоевое сжигание на колосниковых решетках Сжигание в циркулирующем кипящем слое

Сырье, поступающее на термическую переработку Несортированные сильно увлажненные (до 50%) ТБО Сортированные ТБО

Теплотворная способность поступающих отходов,ккал/кг 1 200—1 800 2 450

Температура в печи, °С 900—1 000 830—920

Вид отходов, образующихся в результате сжигания Золошлаковые Золошлаковые

Отходы, образовавшиеся в результате сжигания, % от массы ТБО 23—28 —

Загрязнение атмосферы Не превышает нормативы Не превышает нормативы

Загрязнение почвы Не превышает нормативы Не превышает нормативы

Загрязнение грунтовых вод Отсутствует Отсутствует

Мусоросжигательный завод Robins в Чикаго введен в эксплуатацию в 1997 г. На заводе функционируют две печи с циркулирующим кипящим слоем, в них загружаются отходы и песок — две и одна части от объема печи соответственно. Преимущество такой технологии состоит в том, что благодаря постоянной циркуляции материалов в системе «печь — циклон» поддерживается равномерная температура, при которой выбросы окислов азота уменьшаются минимум на четверть и максимум на 40% по сравнению с методом сжигания на московском заводе, а именно сжигания отходов в котлоагрегатах со стандартными решетками. На заводах применяются разные технологии, поэтому перерабатываемое сырье тоже отличается. На московском заводе используют несортированные увлажненные отходы, на американском — сортированные. Это не может не сказаться на температуре сжигания, которая на российском заводе практически на 80—100 °С выше. Следует отметить, что проектируемая мощность американского мусоросжигательного завода практически на 140 тыс. т выше, и это существенное преимущество.

Для полного сжигания ТБО, образующихся в России за год, потребуется строительство 175 мусоросжигательных заводов, в США — 500. Однако в России преобладающая часть ТБО не перерабатывается, а складируется на полигонах ТБО, поэтому для уничтожения уже образовавшихся свалочных тел методом термической переработки необходимо построить большее количество мусоросжигательных заводов, обладающих большей мощностью.

По данным Агентства по охране окружающей среды [11], в США функционирует порядка 80 предприятий, перерабатывающих ТБО с помощью высоких температур, в Германии таких предприятий 90, во Франции — 130 (рис. 1).

□ Количество предприятий по термической переработки ТБО

□ Количество ТЭС, перерабатывающих ТБО

Рис. 1. Количество предприятий по термической переработке ТБО в США, Германии и Франции

В России и США на законодательном уровне запрещен выброс, захоронение и уничтожение ТБО, содержащих ценные и (или) опасные для человека и окружающей природной среды компоненты, например, отработанные масла, элементы электронного и электрического оборудования и др. Для того, чтобы утилизировать такие отходы, специалисты США разработали правила по сбору, переработке и утилизации отходом путем сжигания и получения энергии. Так, при термической переработке 1 т ТБО можно получить от 300 до 500 кВт/ч электроэнергии и от 1300 до 1700 кВт/ч тепловой энергии [9]. Это означает, что внедрение в России метода термической переработки отходов с получением электрической и (или) тепловой энергии позволит получить технологические, экономические, управленческие и экологические преимущества.

Для разработки стратегических направлений эффективного обращения с отходами оценим их жизненный цикл. Оценку проведем в соответствии с требованиями международного стандарта ISO и ГОСТ Р ИСО 14042-2001 «Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Оценка воздействия жизненного цикла».

В работах С.Е. Витковской [1], В.В. Кисиленко [4], В.К. Кулифеева, В.П. Тарасова, А.Н. Кропачева, В.В. Миклушевского [5] детально проанализированы ме-

Мамаджанов Р.Х., Сидоренко С.Н., Латушкина Е.Н. Экологические аспекты термической.

тоды переработки и утилизации твердых бытовых отходов, в них отмечено, что жизненный цикл ТБО проходит в три основные стадии:

— первая стадия — образование ТБО;

— вторая стадия — сбор и сортировка ТБО;

— третья стадия — термическая переработка ТБО.

С нашей точки зрения, авторы допустили упущение и не указали четвертую стадию, включающую три этапа:

— первый этап — улавливание загрязняющих веществ и, следовательно, снижение негативного воздействия на атмосферный воздух;

— второй этап — утилизация фильтров путем термической переработки;

— третий этап — размещение золошлаков или их переработка. Мы полагаем, что золошлаки могут быть использованы в качестве минеральных удобрений после соответствующей обработки и проверки их качества.

Согласно материалам, приведенным в публикациях Ю.Н. Женихова [2], А.Ф. Малышевского, В.В. Хабирова [7], Т.К. Бичелдей, Е.Н. Латушкиной [10] и Л.Я. Шубова [9], при термической переработке отходов на мусоросжигательных заводах загрязнения подземных вод не происходит.

По результатам анализа опубликованных работ и собственных наблюдений составим таблицу негативных воздействий на окружающую природную среду жизненного цикла ТБО (табл. 3).

Негативные воздействия на окружающую природную среду жизненного цикла ТБО

атмосферный воздух почва поверхностные воды флора и фауна

1 Диоксид углерода, оксиды азота и серы, метан* Захламление земель, биологические организмы* Загрязнение происходит, если ТБО попадают в водоем Отсутствует

2 Диоксид углерода, оксиды азота и серы, метан (незначительные содержания) Загрязнение грунтов загрязняющими веществами от спецтехники Отсутствует Отсутствует

3 Свинец, цинк, ртуть, кадмий, полициклические ароматические углеводороды, полихло-рированные бифенилы, диоксины, хлорфенолы и хлорбен-золы (в пределах ПДК) Частицы золы и шлаков, оседающие на поверхность почвы Диоксины и фураны (в пределах ПДК) Отсутствует

4 Все вышеозначенное Все вышеозначенное Все вышеозначенное Отсутствует

* Если ТБО своевременно не удаляются с мест образования.

Результаты проведенной оценки воздействий на окружающую природную среду жизненного цикла ТБО позволяют заключить, что при соблюдении действующих требований при сборе и сортировке отходов воздействия на окружающую природную среду являются незначительными. В большей степени воздействие на окружающую среду оказывается при термической переработке ТБО, которая осуществляется с выбросами в атмосферный воздух из дымовой трубы. Для сни-

жения этого воздействия существуют методы, позволяющие уменьшить содержание загрязняющих веществ в выбросах, например установка электростатического фильтра для улавливания пыли, скруббера для удаления газообразных окислов, угольного фильтра для связывания диоксинов и пр.

В заключение отметим, что строительство предприятий, использующих метод термической переработки отходов, позволит увеличить количество перерабатываемых отходов, снизить скорости и объемы складирования ТБО на полигонах ТБО и, возможно, позволит заняться переработкой свалочных тел полигонов ТБО. Необходимо разрешить захоронение отходов на полигонах только после их сортировки, выделить специализированные зоны на полигонах для захоронения разных видов отходов.

[1] Витковская С.Е. Твердые бытовые отходы: антропогенное звено биологического круговорота. — М.: АФИ, 2012.

[2] Женихов Ю.Н. Обращение с отходами производства и потребления. — Тверь: ТвГТУ, 2013.

[3] Инфографика. Пути отходов // Вокруг света. — 2012. — № 7. — С. 22.

[4] Кисиленко В.В. Комплексный подход — ключ к переработке 95% отходов // Твердые бытовые отходы. — 2012. — № 10. — С. 26—27.

[5] Кулифеев В.К. Комплексное использование сырья и отходов. Переработка техногенных отходов / В.К. Кулифеев, В.П. Тарасов, А.Н. Кропачев, В.В. Миклушевский. — М.: МИСИС, 2009.

[6] Латушкина Е.Н. Биогаз с полигонов твердых бытовых отходов как экологический фактор воздействия на популяцию человека: Монография / Е.Н. Латушкина, Т.К. Бичелдей. — М.: Изд-во РУДН, 2010.

[7] Малышевский А.Ф. Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов в городах России / А.Ф. Малышевский, В.В. Хабиров. — М.: ИФЗ РАН, 2012.

[8] Шайерс Дж. Рециклинг пластмасс: наука, технологии, практика / Пер. с англ. — СПб.: Научные основы и технологии, 2012.

[9] Шубов Л.Я. Технология твердых бытовых отходов / Л.Я. Шубов, М.Е. Ставровский, А.В. Олейник. — М.: ИНФРА-М, 2011.

[10] Latushkina E.N. Biogas emission prognosis at the landfills / T.K. Bicheldey, E.N. Latushkina // International Journal of Environmental Science and Technology, Tehran, Iran. Vol. 7 (N 4). 2010. P. 623—628.

[11] Municipal Solid Waste in The United States: 2011 Facts and Figures. Report. EPA, May 2013. 530-R-13-001. 169 pages.

[1] Vitkovskaja S.E. Tverdye bytovye othody: antropogennoe zveno biologicheskogo krugovorota. — M.: AFI, 2012.

[2] Zhenihov Ju.N. Obrashhenie s othodami proizvodstva i potreblenija. — Tver’: TvGTU, 2013.

[3] Infografika. Puti othodov // Vokrug sveta. — 2012. — № 7. — S. 22.

[4] Kisilenko V. V. Kompleksnyj podhod — kljuch k pererabotke 95% othodov // Tverdye bytovye othody. — 2012. — № 10. — S. 26—27.

MauadwaHoe P.X., CudopeHKo C.H., MamywKwa E.H. Экопогннескне acneKTti TepMHnecKOH.

[5] Kulifeev V.K. Kompleksnoe ispol’zovanie syr’ja i othodov. Pererabotka tehnogennyh othodov / V.K. Kulifeev, V.P. Tarasov, A.N. Kropachev, V.V. Miklushevskij. — M.: MISIS, 2009.

[6] Latushkina E.N. Biogaz s poligonov tverdyh bytovyh othodov kak jekologicheskij faktor voz-dejstvija na populjaciju cheloveka: monografija / E.N. Latushkina, T.K. Bicheldej. — M.: Izd-vo RUDN, 2010.

[7] Malyshevskij A.F. Obosnovanie vybora optimal’nogo sposoba obezvrezhivanija tverdyh bytovyh othodov v gorodah Rossii / A.F. Malyshevskij, V.V. Habirov. — M.: IFZ RAN, 2012.

[8] Shajers Dzh. Recikling plastmass: nauka, tehnologii, praktika / Per. s angl. — SPb.: Nauchnye osnovy i tehnologii, 2012.

[9] Shubov L.Ja. Tehnologija tverdyh bytovyh othodov / L.Ja. Shubov, M.E. Stavrovskij, A.V. Olej-nik. — M.: INFRA-M, 2011.

[10] Latushkina E.N. Biogas emission prognosis at the landfills / T.K. Bicheldey, E.N. Latushkina // International Journal of Environmental Science and Technology, Tehran, Iran. Vol. 7 (N 4). 2010. P. 623—628.

[11] Municipal Solid Waste in The United States: 2011 Facts and Figures. Report. EPA, May 2013. 530-R-13-001. 169 pages.

ECOLOGICAL ASPECTS OF THE INCINERATION SOLID WASTE: RUSSIAN AND AMERICAN EXPERIENCE

R.Kh. Mamadzhanov, S.N. Sidorenko, E.N. Latushkina

Environmental Department Russian Peoples’ Friendship University

Podolskoye Shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

The article presents the results of comparative analysis of ecological and technological parameters of the incinerators in Moscow and Chicago. The estimation of the life cycle of municipal solid waste in terms of their environmental impact on the environment. Made recommendations to reduce the negative impact on the environment by incineration of the solid waste.

Key words: municipal solid waste, incineration of the solid waste, environmental impact, life cycle of municipal solid waste, incinerators.

Среднестатистическое содержание утилизируемых компонентов в ТБО и объемы возможной переработки на 1 этапе организации системы переработки отходов

Три стадии переработки мусора

Ниже приведены расчеты по определению содержания ценных утильных фракций и их количественные показатели по поселениям МО Надымский район.

Среднестатистическое содержание утилизируемых компонентов в ТБО и объемы возможной переработки на 1 этапе организации системы переработки отходов приведены ниже.

Содержание утилизируемых компонентов в ТБО и объемы возможной их переработки на первом этапе (справочник [4])

Содержание утилизируемых компонентов, % к общей массе

Объем отбора ВМР, % к общей массе

Морфологический состав отходов жилого сектора города Надым определен в рамках разработки генеральной схемы санитарной очистки территории Надымского района (Акты замеров, Приложение 2).

Морфологический состав твердых бытовых отходов

Черный + цветной металлолом

Фактические замеры проводились в г. Надым гг. (Прилож2)

Из практики сбора вторичных материальных ресурсов по населенным пунктам России, процентный сбор вторичного сырья на порядок ниже от теоретически возможного. В настоящее время при правильном и организованном сборе вторичных материальных ресурсов возможно использование твердых бытовых отходов в качестве вторичного сырья на начальном этапе до 30%, В перспективе целевые показатели использования ТБО в качестве вторичного сырья могут достигать 80%.

Процент сбора вторсырья от разных отходопроизводителей отличается в несколько раз. Содержание утилизируемых компонентов в ТБО от разных отходопроизводителей приведены в таблице 1.58.

Морфологический состав твердых коммунальных отходов от разных источниковобразования, % по массе

В Надымском районе сегодня переработка бытовых отходов отсутствует. Рынок в сфере сбора и переработки вторсырья в Надымском районе отсутствует.

Потенциальные переработчики – это малые предприятия. Низкая рентабельность деятельности в данной сфере не позволяет малым предприятиям использовать современное высокотехнологичное энергоэффективное оборудование.

Для развития производств, связанных с переработкой отходов нужна последовательная поддержка исполнительной власти и создание инфраструктуры по переработке ВМР на уровне округа и Уральского региона, создание в этом секторе реального рынка, что создаст экономические условия для успешной реализации программы по сбору и переработке ВМР в МО Надымский район.

Необходима программа, которая объединила бы специализированные предприятия по сбору, вывозу, обезвреживанию отходов, предприятия по переработке, заинтересовала население, чтобы стало выгодно отдавать отходы на переработку, позволила бы привлечь новейшие технологии.

Данный документ позволит просчитать перспективу на ближайшие 5-20 лет и решать проблему системно. Для реализации программы необходим координатор.

В перспективе, система управлением отходами и вторичными материальными ресурсами Надымского района должна быть интегрирована в систему округа.

Рекомендуемый объем отбора ВМР для разных источников образования,

Для реализации отбора вторичных материальных на уровне рекомендуемых объемов (Таблица 1.59) целесообразно внедрение сети стационарных и передвижных приемных пунктов вторсырья.

Для обеспечения финансирования системы селективного (раздельного) сбора утилизируемых компонентов ТБО, Администрации муниципального образования Надымский район необходимо обеспечить эффективное взаимодействие с органами местного самоуправления других муниципальных образований, в том числе путем объединения собственных и привлеченных средств, четкого разграничения функций каждого муниципального образования в создаваемой системе. Так на территории Надымского района отсутствуют предприятия по переработке шин, на территории ЯНАО отсутствует переработка бумаги и картона. Востребованность в данных видах переработки достаточно высока, объемы образования на предприятиях отходов резины и макулатуры постоянны.

При решении планировочных задач в области утилизации и обезвреживания отходов для районов Крайнего Севера, для обеспечения устойчивого развития территории необходимо учитывать как приоритетность природно-экологических принципов, так и сбалансированность экономического развития района.

На рисунке 21 представлен общий вид стационарного приемного пункта вторичного сырья. Павильоны компонуют по блочному принципу, в составе модулей:

– административный, где размещается приемное отделение вторсырья, размерами 4000 х 3000 х 3500 мм;

– производственный, где выполняется сортировка и временное хранение сырья, размерами 4000 х 3000 х 3500 мм;

– технологический, где размещено все оборудование, размером 4000 х 3000 х 3500 мм.

Производственный модуль имеет двухстворчатые ворота форматом 2900 х 3500 мм. Технологический модуль может иметь усиленный фундамент под установку пресса размером в плане 1000 х 800 мм.

Рисунок 21 – Общий вид стационарного приемного пункта вторичного сырья

Прием вторичного сырья производится двумя способами:

– от населения – через тамбур павильона;

– от крупных поставщиков на автотранспорте – через ворота, расположенные на территории технологического модуля.

Технологический цикл приема вторичного сырья от населения заключается в следующем:

– Сырье осматривается, взвешивается на весах, расположенных в тамбуре, и через окно в двери тамбура сбрасывается на металлический лоток прямоугольной формы, ведущий в производственный модуль. Сырье сортируется и компактируется. Полиэтиленовые пленки, ПЭТФ-бутылки, макулатура прессуются и увязываются в кипы. Текстильные отходы сортируются по видам (шерсть, хлопок, смешанные и синтетические ткани) и также увязываются в кипы.

– Сырье от крупных поставщиков поступает на автотранспорте через ближние к технологическому модулю ворота, взвешивается, оформляется документально приемщиком и поступает на сортировку и обработку – прессование и увязка в кипы.

Оборудование стационарных приемных пунктов:

1) Применяются весы механические или электронные с пределом взвешивания не менее 50 кг и точностью взвешивания не более 50 г. Для взвешивания крупных частей возможно использование динамометра, подвешиваемого на крюк кран-балки. Весовое оборудование должно быть оттарировано, опломбировано, иметь технический паспорт и акт поверки.

2) Для первичной обработки металлических отходов используются как ручные инструменты (ножовка по металлу, ножницы, и т. п.), так и электромеханические инструменты (фрезы, дрели и т. п.).

3) Для обработки макулатуры, пластмассовых отходов, ПЭТФ-бутылок, алюминиевых банок могут применяться резательные машины и электромеханические (гидравлические) прессы.

Приемные пункты должны располагаться изолированно от жилых домов, детских и лечебных учреждений. Не разрешается организация приемных пунктов в местах, где не возможно устройство подъездных путей и мест парковки транспорта.

Расположение приемных пунктов по отношению к жилым домам должно соответствовать СаНПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов». [6]

Юридические лица и индивидуальные предприниматели, осуществляющие деятельность по заготовке, переработке и реализации ВМР, лома цветных и черных металлов, обязаны соблюдать законодательные и иные нормативные правовые акты Российской Федерации, Правила противопожарной и производственной безопасности.

Передвижные приемные пункты могут оборудоваться на базе автомобилей «Газель», автоприцепов «Тонар» или «Купава». Автомобили, предназначенные для перевозки вторичного сырья, должны удовлетворять следующим требованиям:

– все части автомобиля должны быть легкодоступны для очистки и дезинфекции;

– дно и стены кузовов автомашин должны быть сплошными, а один из бортов – откидным.

Передвижные приемные пункты по графику, согласованному с органами местного самоуправления, осуществляют сбор ВМР от населения, предприятий и организаций (по заявкам).

Организация работы стационарных и передвижных приемных пунктов ВМР должна осуществляться субъектами малого и среднего бизнеса на собственные средства при соответствующей поддержке органов местного самоуправления.

Собранные вторичные материальные ресурсы складируются на районном складе на территории города Надым. В последующем подготовленные брикеты ВМР транспортными партиями доставляются на специализированные участки, расположенные как на территории Тюменской области, для полной переработки в товарную продукцию. Строительство районного склада по приему вторичных материальных ресурсов должно организовываться органами местного самоуправления совместно с инвесторами и в последующем стать звеном комплексной логистической системы управления отходами и вторичными материальными ресурсами Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области.

Потребность в приемных пунктах рассчитывается по формуле:

Три стадии переработки мусора(2)

где: Q – общегодовое количество собираемых вторичных материальных ресурсов, т/год;

n – количество дней в году работы приемного пункта;

f – мощность (производительность) 1-го приемного пункта.

В таблицах 1.60 – 1.63 представлены расчетные производственные и экономические показатели работы приемных пунктов, при осуществлении деятельности на территории Надымского района.

Потенциальный объем вторичных материальных ресурсов

Количество ВМР от населения, т/год

Количество ВМР от объектов инфраструктуры, т/год

Общее количество ВМР, т/год

Ориентировочная стоимость стационарного приемного пункта

Ориентировочная стоимость передвижного приемного пункта

Весы электронные г/п 100 кг

Ориентировочная стоимость обустройства районного склада

Здание ангарного типа площадью 400 м2

Бункеры и контейнеры для хранения сырья:

В перспективе в Надымском районе получат развитие все существующие виды транспорта, возрастёт доля перевозок, осуществляемых автомобильным и железнодорожным транспортом (схема территориального планирования Надымского района п.6.7 Том 2) По территории Надымского района пройдёт широтный участок транспортного коридора Салехард – Надым – Новый Уренгой – Коротчаево – Сургут – Тюмень (Сибирский коридор), который предполагается достроить с сооружением совмещенных железнодорожных и автомобильных мостов через реки Обь и Надым. Этот коридор значительно улучшит транспортные связи всего ЯНАО, что позволит Надымскому району интегрироваться в систему предприятий отходоперерабатывающей отрасли Тюменской области и сделает экономически целесообразным отбор и утилизацию вторичного сырья на территории поселений Надымского района.

1.3.2 Рекомендации по организации сбора ВМР на территории МО Надымский район

В настоящее время раздельный сбор отходов в Надымском районе не производится. Учитывая экономическую целесообразность мероприятий по переработке отходов, на территории МО Надымский район сегодня рационально организовать предприятия по переработке полимерных отходов и макулатуры, а также наладить сбор алюминиевых банок и металлолома. Технологии, рекомендуемые для внедрения в Надымском районе, представлены в Таблице 1.64.Три стадии переработки мусора

Предложение по организации переработки вторичного сырья на территории МО Надымский

Наименование вида переработки

Виды вторичного сырья, принимаемого на переработку

Технологии переработки вторсырья

Предложение по переработке вторичного сырья на территории

Усредненная рыночная стоимость вторичной бумажной продукции по УрФО, руб/кг

Средняя стоимость перевозки 1 кг груза из МО Надымский район на территорию Среднего Урала,

Три стадии переработки мусора

Макулатура, в зависимости от композиционного состава, цвета, степени загрязнения и роспуска, подразделяется на марки, представленные в Международном стандарте (ГОСТ 10700−97). ГОСТ предус­матривает три группы качества и 13 марок макулатуры.

Первая группа − А − высокого качества, включает марки МС-1, МС-2, МС-3, МС-4. Это отходы производства всех видов бумаги (кроме газетной), а также использованные невлагопрочные и неармированные бумажные мешки (МС-4).

Вторая группа − Б − среднего качества, включает марки МС-5, МС-6, МС-7. Это отходы производства и потребления картона и бумаги (кроме электроизоляционного, кровельного и обувного картона), чистые и с печатью, а также использованная продукция полиграфической промышленности (кроме газет), изданная на белой бумаге (без переплетов, обложек и корешков).

Третья группа − В − низкого качест­ва, включает марки от МС-8 до МС-13. Это отходы производства и потребления газетной бумаги, гильзы, шпули, втулки, литые изделия, бумага и картон с покрытиями и пропиткой темных цветов, а также светочуствительная и запечатанная на аппаратах множительной техники бумага.

Все указанные марки макулатуры не должны содержать посторонней примеси, а также бумагу и картон, непригодные для переработки: покрытые полимерными пленками, лаком, смолами, тканью, фольгой; пропитанные водостойкими составами; фиб­ру; пергамент.

Производство теплоизоляционных материалов (эковаты)

Технология производства теплоизоляционного материала – эковаты – включает сухое разбиение газетной макулатуры на волокна, введение антипиренов и антисептиков, перемешивание и расфасовку продукции в бумажные мешки. Готовая продукция представляет собой сухое сыпучее вещество. Присутствие антипиренов позволяет отнести его к классу трудносгораемых материалов. Одним из направлений эффективного использования эковаты может стать ее использование для производства готовых изделий, таких как панели – для их последующего использования в строительстве.

Сред. производительность – 6 тыс. тонн/год

Цена мини-завода – 3500,0 тыс. руб.

Производство волокнистых плит

Технология производства плитного материала из макулатуры заключается в роспуске макулатуры в воде на волокна при концентрации около 4%, отливе ковра, прессовании и сушке. Оборотная вода при отливе ковра снова используется в производстве. Технология позволяет использовать практически любую макулатуру, в том числе и не пользующуюся спросом Плитный материал из макулатуры применяется для внутренней облицовки производственных и жилых помещений. При его изготовлении не используются вредные вещества.

Сред. производительность – 1,2 тыс. тонн/год

Производство бугорчатых прокладок для яиц, стаканчиков для рассады, прокладок для хрупких дорогостоящих изделий, прокладок для овощей и фруктов

Технология производства бугорчатых прокладок заключается в роспуске макулатуры в воде (концентрация – до 4%), разбавлении массы водой до концентрации 1% -2%, формовании прокладок на вакуум формующем устройстве и сушке прокладок. Операции загрузки макулатуры и удаления сырых изделий выполняют вручную. На аналогичных установках сырые изделия помещают на поддоны или полки этажерки, которые затем подают в сушильную камеру. Производство бугорчатых прокладок можно рекомендовать как санитарное производство при птицефабрике (или группы птицефабрик) для переработки собственного брака прокладок, картонной тары и макулатуры.

Средняя производительность бугорчатых прокладок – 1,5 млн. штук в год

Производство полимерно-бумажных плит

Технология производства плитного материала из отходов ламинированной бумаги заключается в измельчении сухих отходов на кусочки размером менее 6 мм, измельчении полимерных отходов, приготовлении композиции плиты, прессовании и обрезке плит по периметру. Технология безотходная, экологически чистая. Технология позволяет использовать загрязненные или смешенные полимерные отходы.

Сред. производительность – 250 тонн/год

Оборудование для производства всей указанной выше продукции серийно выпускается отечественным производителем.

Производство санитарно-гигиенической продукции (туалетной бумаги и салфеток)

Санитарно-гигиеническая продукция производится на мини-заводах по переработке макулатуры. Сырьем для производства данной продукции является макулатура марокМС-1 , МС-2, МС-3, МС-7, МС-10 (МС-1- белая бумага из беленой целлюлозы без печати и линовки; МС-2 – белая бумага с линовкой и черно-белой или цветной полоской; МС-3 – книжно-журнальная, архивная без переплетов, обложек и корешков; МС-7 – картон и обрезки картона; МС-10 – газетная бумага и газеты, газетная обрезь) Макулатура не должна содержать бумагу и картон, не пригодные для переработки: бумагу и картон, покрытые полиэтиленом и другими полимерными пленками, лаком, смолами, тканью, фольгой, парафинированные, битумированные, промасленные, пропитанные химическими веществами, прелую и горелую бумагу и картон, проклеенные термопластическим клеем корешки книг. Макулатура не должна содержать бумагу и картон, собранные в лечебных и зооветеринарных учреждениях и т. д. Макулатура не должна содержать следующие включения: ветошь, веревки, деревянные изделия, стекло, керамику, целлофан, пенопласт, табак и табачные изделия и т. д. Массовая доля посторонних включений не должна быть более 1 %. Качество получаемой бумаги зависит от качества используемой макулатуры. Технологический процесс подготовки бумажной массы – роспуск макулатуры на целлюлозу и волокна, дороспуск до однородной массы и очистка от примесей с последующей подачей на буммашину. Мини-заводы имеют различную производительность. Дополнительно можно приобрести следующее оборудование: станки для перемотки бумаги-основы, для нарезки рулончиков и оборудование для производства бумажных столовых салфеток. В зависимости от суточной производительности мини-заводы имеют разное приемно-наматывающее устройство и, соответственно, разную комплектацию по станкам входящим в состав оборудования.
В состав мини-заводов производительностью от 0,5 и до 1,0 тонны в сутки, входит бумагоделательная машина (далее БДМ) и станок для нарезки рулончиков. В состав мини-заводов производительностью от 1,5 и до 2,0 тонн в сутки, входит БДМ, бобиноразмоточный станок, станок для нарезки рулончиков.

Для обеспечения бесперебойной работы мини-завода достаточно трёх специалистов, а так же необходимо закрепить по одному человеку для работы на сопутствующих станках входящих в состав мини-завода (в зависимости от комплектации мини-завода)

Сред. производительность – по усмотрению заказчика – 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 тонн/сутки или больше

Цена мини-завода (с монтажом оборудования) – 950,0 тыс. руб; 1100,0 тыс. руб.; 1450,0 тыс. руб.; 1800,0 тыс. руб.

Цена станки бобиноразмоточные 200 тыс. руб.

Цена станок для нарезки рулончиков 90 тыс. руб.

Цена станок для производства салфеток 300 тыс. руб.

Цена станок бобино-резательный 250 тыс. руб.

Усредненная рыночная стоимость вторичной полимерной продукции по УрФО, руб/кг

Средняя стоимость перевозки 1 кг груза из МО Надымский район на территорию Среднего Урала,

Три стадии переработки мусора

Различают несколько категорий полимерной продукции:

1. ПЭТ – полиэтилентерефталат. Используется для изготовления различной упаковочной продукции (бутылок, коробок и т. д.) для розлива различных напитков, соков, воды и т. п.. Также, этот материал можно встретить в упаковках для разного рода порошков, сыпучих пищевых продуктов и т. д. ПЭТ очень хорошо поддается переработке и вторичному использованию.

2. ПВД – полиэтилен высокого давления. Используется для изготовления фасовочных пакетов, пакетов для воды и молока, контейнеров для продуктов, бутылок для отбеливателей, шампуней, моющих средств. Канистр для машинных масел и т. д. ПВД очень хорошо поддается переработке и вторичному использованию.

3. ПВХ – поливинилхлорид, винил. Применяется для изготовления линолеума, оконных профилей, кромок мебели, для упаковки бытовой техники, искусственных кож, изоляции проводов и кабелей, труб, упаковки жидкостей для мытья окон, пищевых растительных масел, банки для сыпучих пищевых продуктов и разного рода пищевых жиров. Именно этот пластик практически не поддается переработке. Содержащейся в нем канцероген винилхлорид и множество токсичных добавок способны проникать в продукты питания, а затем и в организм человека. А производство, эксплуатация и утилизация ПВХ вызывает образование большого количества диоксинов и других крайне токсичных химических веществ.

4. ПНД – полиэтилен низкого давления. Из него делают полиэтиленовые пакеты, гибкие пластиковые упаковки и некоторые пластиковые бутылки. Хорошо поддается переработке. Массовость производства ПНД приводит «к захламлению» окружающей среды.

5. ПП – полипропилен. Из полипропилена изготавливают всевозможные вёдра, пластиковую посуду для горячих блюд, одноразовые шприцы, мешки для упаковки сахара, контейнеры для замораживания продуктов, бутылочные крышки, бутылки для кетчупов и сиропов, стаканчики для йогурта, упаковки для фотопленок и т. д.. Большинство производителей бытовой техники предпочитают использовать полипропилен для изготовления упаковки своей продукции, отказавшись от ядовитого поливинилхлорида. Считается, что полипропилен безопасен для здоровья.

6. ПС – полистирол. Используется в производстве одноразовой походной посуды, пищевых контейнеров, стаканчиков для упаковки йогурта, игрушек, теплоизоляционных плит, сандвич панелей, потолочной декоративной плитки, упаковочных подносов для продуктов питания в супермаркетах (для мяса, салатов, нарезок и т. д.), поддонов для мяса и птицы, контейнеров для яиц. Полистирол – продукт полимеризации стирола, который относится к канцерогенам.

7. ДРУГИЕ. Смесь различных пластиков или полимеры, не указанные выше. Упаковка не поддается вторичной переработке и отправляется после использования на свалку или в печь мусоросжигательного завода.

Вторичная переработка пластмасс обязательно начинается с сортировки отходов и их очистке от посторонних примесей – например, промывки.

Три стадии переработки мусора

Далее, отходы измельчаются и проходят основную переработку одним из альтернативных методов. Основными альтернативными методами переработки полимеров сегодня являются: – Гидрирование
– Газификация
– Химическая деполимеризация
– Тепловая деструкция молекул
– Каталитическая деструкция и преобразование

Переработка ПЭТ: осуществляется механически (измельчение) и физико-химически. Из продуктов вторичной переработки можно производить самую различную продукцию, в том числе и пластиковые бутылки заново.

Переработка ПВД: ПВД-мусор измельчается в специальных дробилках, после чего гранулы снова переплавляются в различные изделия. Гранулы ПВД позволяют весьма значительно уменьшить стоимость выпуска упаковочных материалов, медицинских изделий, мешков, промышленной тары и других изделий, необходимых в приборо – и машиностроении. Гранулы ПВД нетоксичны, без запаха, стойки к различным химическим воздействиям.

Переработка ПВХ: литьё под давлением, прессование, экструзия (способ производства профилированных изделий большой длины), каландрование (формование термоплатсических масс между двумя или несколькими валками и превращение их в бесконечную ленту).

Переработка ПНД: его переработка низкорентабельна и сводится к измельчению ПНД-изделий и последующему гранулированию.

Переработка ПП: литьё под давлением, прессование, экструзия. Гранулы полипропилена (ПП) состоят из полимера, отличающегося большой устойчивостью к действию высоких температур, к ударным воздействиям и разного рода деформациям. Сырье для изготовления гранул полипропилена – полипропиленовая упаковочная пленка, отходы и брак полипропиленовой тары. Гранулы полипропилена не реагируют с кислотами и спиртами, а введение в гранулы на стадии их производства специальных добавок, избавляет и от основного недостатка данного вторичного полимера – низкой морозоустойчивости. Современные технологии производства вторичной гранулы полипропилена позволяют получать качественный материал с низкой себестоимостью. Вторичный полипропилен широко используется в изготовлении мебели, посуды, упаковки, производственной тары и др.

Переработка ПС: Переработка: экструдирование с последующим дроблением и гранулированием.

Производство полимерно-песчаной черепицы

Технология не предполагает очистку и глубокую сортировку сырья. Но необходимо придерживаться соотношения 40/60 мягких (полиэтилены) и жёстких (полипропилены, полистиролы, АБС пластики, ПЭТ и пр.) полимеров (примерно в таком соотношении отходы находятся на свалках). Кроме отходов полимеров в производстве черепицы требуется песок. Он используется как наполнитель и должен быть сухим, просеянным. Не имеет значения, какого цвета песок и происхождения. Песок обязательно должен быть просушенным (пескосушилка или заготовка песка летом). Может использоваться другой наполнитель, более доступный в выбранной местности.

Оборудование состоит из трех агрегатов: дробилка полимеров, термошнекосмесительная машина и формовочный узел, включающий в себя пресс гидравлический вертикального типа и баки охлаждения. Также оборудование по усмотрению заказчика дополнительно комплектуется дробилкой брака и дополнительным оснащением – стол сушильный, прижимные грузы, емкость для смешивания массы; комплектом прессформ и матриц для изготтовления черепицы и тротуарной плитки.

Три стадии переработки мусора

Три стадии переработки мусора

Производительность одной установки 35 м. кв. за смену (8 часовой рабочий день, в сутки 105 кв. м.) черепицы. При этом в производстве в сутки используется 1580 кг песка, 520 кг полимеров и 12,5 кг красителя.

Цена комплекта: 730 тыс. руб.

Цена дополнительного оборудования:

Дробилка брака 62 тыс. руб.

Дополнительное оснащение (стол сушильный, прижимные грузы, емкость для смешивания массы) 32 тыс. руб.

Комплект матриц 90 тыс. руб.

Комплект прессформ 243 тыс. руб.

Оборудование для производства указанной выше продукции выпускается отечественным производителем.

Усредненная рыночная стоимость вторичной стекольной продукции по УрФО, руб/кг

Средняя стоимость перевозки 1 кг груза из МО Надымский район на территорию Среднего Урала, руб/кг

Три стадии переработки мусора

На переработку принимаются – стеклотара, стеклобой

На производство стеклянной продукции требуются огромные энергозатраты.

Наиболее перспективным направлением переработки стекла является производство пеностекла — высокопористого неорганического теплоизоляционного материала, получаемого спеканием тонкоизмельченного стекла и газообразователя. Сырьем для его производства может служить как стеклобой, так стекломасса, сваренная из кварцевого песка, известняка, соды и сульфата натрия. При этом использование стеклобоя, из-за его низкой стоимости на российском рынке, ведет к значительному удешевлению производства. Благодаря тому, что пеностекло практически на 100% состоит из стекла, оно имеет широкий температурный диапазон применения, является негорючим, стойким к агрессивным средам и не дает усадки. Поэтому и область его применения достаточно широка: от промышленного и гражданского строительства до атомной промышленности.

Производительность 12000куб. м/год.

Технология переработки стекла на территории Надымского района на сегодняшний день экономически нецелесообразна вследствие высокой стоимости вывоза вторичного стекла на переработку. Объемы образуемого стекла не достаточны для организации переработки в Надымском районе.

Предлагается сбор стекла для его использования в качестве инертного материала

Лом цветных металлов (алюминий)

Усредненная рыночная стоимость лома цветных металлов (алюминий) по УрФО, руб/кг

Средняя стоимость перевозки 1 кг груза из МО Надымский район на территорию Среднего Урала,

Три стадии переработки мусора

Алюминиевая банка может быть переработана много раз без потери качества

Предлагается организовать сбор алюминиевых банок и транспортировку предприятию-переработчику

Виды городских отходов и система их переработки

Конечным этапом в системе управления городскими отходами является промышленная переработка. Именно на этой стадии решаются вопросы обезвреживания, утилизации и ликвидации ТБО. Система переработки городских отходов предполагает использование трех видов технологий:

Три стадии переработки мусора

Рис. 1.8. Функции МГУП «ЭКОТЕХПРОМ» по обращению с ТБО, медицинскими и биологическими отходами и крупногабаритным мусором 1

  • захоронение на полигонах — специальных сооружениях, где с учетом потенциала самоочищения почв обеспечивается безопасное длительное хранение отходов;
  • прямое сжигание (мусоросжигательные заводы) с целью дезактивации, обеззараживания, уменьшения занимаемого объема и получения энергии; [1]
  • сортировка и переработка (мусороперерабатывающие комплексы), обеспечивающие обеззараживание и дезактивацию отходов, уменьшение занимаемого объема, получение энергии, биогаза и высокоэффективного органического удобрения (компост) и вторичного сырья (металл, стекло, пластик).

Для примера рассмотрим структуру городских отходов для Москвы, но данным разных лет 115, 161. Она выглядит следующим образом (табл. 1.8).

Структура муниципальных отходов г. Москвы

Компоненты городских отходов

Отходы коммунального сектора:

твердые бытовые отходы (ТБО)

крупногабаритный мусор (КГМ)

Осадки городских очистных сооружений

Осадки ливневых очистных сооружений

Отходы от строительства и сноса зданий

Строительные загрязненные грунты

ТБО и КГМ предприятий и организаций

Медицинские и биологические отходы

Д ревес н о – растител ь- ные отходы

Первую и самую объемную группу составляют отходы коммунального сектора — твердые бытовые отходы (ТБО) и крупногабаритный мусор (КГМ). Согласно данным отчетов о состоянии окружающей среды в г. Москве, в 2011 г. количество бытовых отходов в городе по сравнению с 2010 г. выросло на 16%, а в 2012 г. — на 9,2%. Сильнее всего выросли объемы строительных загрязненных грунтов (почти вдвое) и отходов от строительства и сноса зданий (в 2011 г. — на 11%, в 2012 г. — на 26,6%). Это связано с интенсивным строительством нового и сносом ветхого жилья.

Вторую по значимости и по объемам образования группу городских отходов составляют отходы производства. Количество отходов производства в 2011 г. возросло на 12,5%, но в 2012 г. произошло резкое снижение объемов их образования — на 84,4%. Обращение с этими видами отходов осуществляет Московское государственное унитарное предприятие «Промотходы» (МГУП «Промотходы»), образованное в 1993 г., в результате реорганизации НПО «Экотехпром». После реорганизации обращение с твердыми бытовыми отходами осуществляет МГУП «ЭКОТЕХПРОМ».

МГУП «Промотходы» осуществляет лицензионную деятельность по сбору, хранению, транспортировке, утилизации и обезвреживанию промышленных отходов любого класса опасности, кроме радиоактивных и отходов коммунального и жилого секторов. В том числе предприятие может выполнять такие виды деятельности, как: использование отходов для производства продукции или для получения энергии; обработка отходов, в том числе сжигание и обеззараживание; размещение отходов в специально оборудованных сооружениях (полигон, шла- мохранилище, хвостохранилище) в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду. В состав МГУП «Промотходы» входят следующие основные подразделения [22|.

  • 1. Управление групповых очистных сооружений промливневого стока:
    • • экоаналигическая лаборатория;
    • • группа по сбору, обработке и утилизации осадков промливневого стока;
    • • Войковские кустовые очистные сооружения;
    • • Сетуньские групповые очистные сооружения;
    • • Котляково-Коломенские групповые очистные сооружения;
    • • Угрешские очистные сооружения.
  • 2. Стационарный снегосплавной пункт.
  • 3. Опытно-производственный центр химического обезвреживания и переработки гальванических и других промышленных отходов.
  • 4. Группа учета, сбора и переработки ртутьсодержащих отходов.
  • 5. Участок по переработке ПЭТФ-тары.
  • 6. Обособленное подразделение «Спецавтобаза автомашин и механизмов».
  • 7. Обособленное подразделение «Центр экологических проектов и консалтинга».
  • 8. Обособленное подразделение Экологический центр МГУП «Промотходы».

Следующая важная группа городских отходов — осадки городских очистных

сооружений коммунально-бытовых стоков — образована водопроводными и канализационными отходами (переработанные осадки или шламы), которые образуются и складируются на городских станциях аэрации (городских очистных сооружениях). В Москве на четырех станциях — Курьяновской (самая старая и мощная в Европе), Люберецкой, Зеленоградской и Бутовской — таких отходов ежегодно образуется более 10 млн м 3 , влажность осадков достигает 97%, поэтому осадки высушивают на полях аэрации до 87%.

Как очевидно из табл. 1.8, наблюдается устойчивая тенденция к снижению уровня образования данного вида отходов. Это связано с тенденцией снижения общего объема городского стока, в среднем на 6% в год, за счет уменьшения общего водопотребления и экономии воды населением и промышленными предприятиями.

Канализационные отходы, подвергшиеся биохимической обработке, состоят из неразложившейся части органики, отработанного биологически активного ила, а также из песка, частиц текстиля, бумаги и т.д. Отработанный ил мог бы использоваться как удобрение в зеленом хозяйстве, однако он содержит высокие концентрации солей тяжелых металлов, поэтому его складируют на нолях аэрации, где уже находятся десятки миллионов кубометров ранее вывезенного осадка. Хранение осадка представляет опасность для подземных вод и почвы. Выходом из создавшейся ситуации могло бы стать использование дождевых червей (вермикуляция) для конечной обработки осадков после метанового сбраживания и придания им товарных качеств. Более подробно технология вермикуляции будет рассмотрена в подпараграфе 6.3.2 «Биологическое окисление и сбраживание».

В докладах Департамента природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы за 2011 и 2012 гг. не отражена такая группа отходов, как осадки ливневых (поверхностных) сточных вод, так как в данных отчетах она включена в группу «Осадки городских очистных сооружений». Однако следует отметить, что, но данным 1994 г., масса этих отходов составляла 0,7 млн т, т.е. практически равнялась массе осадков бытовых стоков. Данные отходы, накапливающиеся в отстойниках и песколовках городской ливневой системы канализации, представляют экологическую опасность, прежде всего, из-за содержания в них нефтепродуктов и высоких концентраций солей, используемых в качестве антигололедных реагентов. Данные отходы практически полностью захораниваются, хотя могли бы использоваться для производства строительных материалов, так как содержат большие объемы песка и твердых взвешенных частиц — продуктов истирания асфальтового дорожного покрытия и автомобильных шин. Деятельность по обращению с данными видами отходов осуществляет МГУП «Промот- ходы».

Отходы зеленого хозяйства (древесно-растительные отходы) — это скошенная трава, листья и сучья, образующиеся естественным путем и в результате обрезки и вырубки деревьев и кустарников. Практически они безвредны для окружающей среды и в России обычно складируются на полигонах ТБО. По данным ОАО «Прима-М», за 2004 г. общая масса этих отходов составляла 18 тыс. т. К сожалению, более подробные сведения о масштабах образования в Москве данных видов отходов отсутствует. В развитых странах эти отходы измельчаются и используются для приготовления мульчи и компоста, т.е. являются товарным продуктом.

В целом Москва по средним показателям образования различных видов отходов не сильно отличается от мегаполисов Западной Европы. Проблема управления муниципальными отходами в России по сравнению с городами Западной Европы усложняется более суровым климатом, а в Московском регионе — еще и очень высокой плотностью населения — более 3 тыс. человек на 1 км2.

Целесообразность применения того или иного метода обращения с ТБО зависит от размера города, состава и свойств ТБО данного города или региона, потребности в утильных фракциях, тепловой энергии или удобрениях, климатических условий и многих других факторов.

Важно понимать, что ни один из известных методов переработки ТБО не позволяет утилизировать все отходы и полностью избежать захоронения на полигонах. Стремление увеличить долю перерабатываемых ТБО

с максимально возможным использованием энергии привело к развитию и широкому использованию комплексных технологий, включающих различные комбинации основных методов обезвреживания ТБО.

В большинстве стран мира переработка, обеспечивающая возможность вторичного использования и получения энергии, рассматривается как дополнительный процесс технологии обезвреживания отходов. Поэтому идеальный метод переработки и утилизации отходов для общества — тот, который требует по возможности наименьших вложений и эксплуатационных затрат, при условии соблюдения санитарных и природоохранных требований.

Представляет интерес концепция энергетического баланса, предложенная в докладе, подготовленном международной рабочей группой Всемирного энергетического совета ( World Energy Counsily. По мнению авторов концепции, так как производство и потребление энергии напрямую связаны с экономическими показателями технологии, наилучший выбор технологии утилизации ТБО определяется энергетическим балансом между производством и потреблением. Лучшим будет метод, имеющий наибольший положительный эффект.

Авторы концепции считают, нет смысла, например, развивать систему раздельного сбора, если энергия, расходуемая при сборе и транспортировке сортировочных отходов, больше, чем получаемая при вторичном использовании продуктов переработки вместо новых товаров. Одно из основных достоинств переработки состоит в том, что она снижает необходимость в получении и производстве первичных материалов (таких как целлюлоза, пластик, стекло и алюминий), что связано с достаточно большими затратами энергии. Однако переработка включает сбор и доставку сырья на перерабатывающие заводы, и это не может быть достигнуто без затрат энергии, обычно жидкого топлива. Концепция энергетического баланса помогает избежать простых методов, которые являются «правильными» с точки зрения защиты среды, но в действительности осуществляются за счет более высокого энергопотребления.

Например, был проведен расчет баланса для 11 применяемых в США комплексных методов управления ТБО. Было выяснено, что наибольшим энергетическим эффектом обладают либо методы с комбинированным применением установок для рециклинга и сжигания, либо сжигание неподготовленных отходов с производством тепловой и электрической энергии, а наименьшим — компостирование с последующим захоронением неорганических остатков. Естественно, что результаты подобного анализа могут быть различными для разных стран и районов в зависимости от местных условий (налоговой законодательной базы, правительственных программ, цеп на различные виды энергии, субсидий и т.д.).

Выбор метода переработки отходов зависит также от сложившейся в данном регионе традиции в управлении отходами. Наибольшим опытом в этой области располагают европейские страны, которые в течение послед- [2]

них 25 лет реализовали различные системы контроля за управлением отходами с основным акцентом на минимизацию их образования.

Исследование альтернативных технологий переработки отходов жизнедеятельности человека

Накопление отходов в результате деятельности человека. Способы и проблемы утилизации твердых бытовых отходов. Этапы складирования отходов, сжигания мусора, сливания отходов в водоёмы. Правила захоронения отходов. Функционирование полигонов захоронения.

Актуальность дипломной работы. Мусор считается экологической проблемой номер один. Мировой климат может становиться более теплым, а солнце более опасным, но это не так заметно, как мусор, который мозолит глаза уже сегодня. Население и промышленность в Америке выбрасывают больше мусора, чем в любой другой стране мира. Очевидное решение этой проблемы – выбрасывать меньше мусора, особенно занимающих большой объем пластиковых материалов, упаковок и т.д. Сегодня разговоры на тему экологии очень популярны, хотя для многих носят абстрактный характер. Сама экология как наука изучает жизнь различных организмов – животных, растений и человека – в их естественной среде, и их взаимодействие между собой.

Каждый из нас выбрасывает огромное количество мусора. Так, среднестатистический москвич выбрасывает за год более 360 кг твёрдых бытовых отходов. И это только отходы, так сказать, индивидуального потребителя. Сюда входят ни строительные, ни промышленные отходы. Причём мы выбрасываем мусор как организованно (в помойные вёдра, урны и т. д.), так и неорганизованно (куда попало). Чтобы не утонуть в грудах мусора и не отравиться продуктами его разложения, его надо как-то утилизировать, или, проще говоря, куда-то девать.

Объект исследования. Утилизация мусора – одна из важнейших проблем современной цивилизации. Особенно тяжело утилизировать неорганизованно выброшенный мусор. Загрязнение окружающей среды промышленными отходами, бытовым мусором и отбросами увеличивается быстрее, чем население планеты. Отсюда десятки миллиардов тонн промышленных отходов, сотни миллионов тонн бытовых отходов и мусора.

Предмет исследования. Улучшение качества человеческой жизни при увеличении численности населения ограничено предельными возможностями окружающих экосистем и биосферы.

Согласно разработанным наукой биосферной и ресурсной моделям мировой системы допустимая для Земли численность населения соответственно составляет 1-2 и 7-8 млрд человек. При численности населения 6 млрд человек (по данным ЮНЕСКО на октябрь 2000 г.) с точки зрения биосферной модели мир находится в закритическом состоянии, а с точки зрения ресурсной – близок к потери устойчивости развития.

Методология. С учетом демографической ситуации в мире и ее тенденции мировая система идет не к выходу из кризисной ситуации, а к углублению глобального экологического кризиса, составной частью которого является «мусорный кризис».

Гипотеза. Возрастание отходов производства и потребления – одна из актуальнейших экологических проблем современного мира, решение которой можно с помощью современных технологий переработки мусора.

Выбор темы исследования обусловлен поиском решения задач в сложившейся катастрофической ситуации в области утилизации отходов производства и потребления в Костанайской области.

Целью дипломной работы является анализ ситуации по проблемам утилизации отходов производства и потребления в Костанайской области

В задачи исследований входило:

1. Получить информацию о фактических объемах отходов производства и потребления в Костанайской области:

– по видам отходов производства;

– по видам отходов потребления;

– по объемам промышленного мусора;

– по объемам аварийных и несанкционированных свалок.

2. Провести сравнительный анализ состояния свалок в г. Костанай.

3. Изучить эффективность работы службы наблюдения и контроля над проблемой утилизации мусора в городе Костанай.

Новизна исследований: на основании собственных экспериментальных исследований изучена процедура мониторинга и контроля над решением проблемы утилизации мусора.

Теоретическое и практическое значение данной работы состоит в обосновании влияния высокотехнологических и организационных мероприятий на решение проблемы утилизации отходов в городе Костанай.

Практическая база: ГУ «Управление природных ресурсов и регулирования природопользования акимата Костанайской области».

1.1 Проблемы накопления отходов в результате деятельности человека

«Отходы производства» – все то, что образуется в процессе производства или после завершения его цикла, кроме продуктов в виде энергии или веществ – предметов производства.

Согласно этому определению к отходам производства относятся остатки многокомпонентного природного сырья после извлечения из него целевого продукта, например пустая рудная порода, вскрышная порода горных разработок, шлаки и зола тепловых электростанций, доменные шлаки и горелая земля опок металлургического производства, металлическая стружка машиностроительных предприятий и т. д. Кроме того, к ним относятся значительные отходы лесной, деревообрабатывающей, текстильной и других отраслей промышленности, дорожно-строительной индустрии и современного агропромышленного комплекса (навозохранилища, неиспользованные химические удобрения и пестициды, необустроенные кладбища погибших во время эпидемий животных и др.).

В принципе отходами производства являются и вещества, содержащиеся в отходящих технологических газах (дымовые) или в сточных водах предприятий, использующих воду в технологических процессах. Эти газообразные и жидкие виды отходов обычно рассматриваются в рамках экологических проблем загрязнения атмосферного воздуха и водного бассейна Земли и их охраны.

Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные или производственные (рисунок 1).

Рис.1 Классификация отходов

В промышленной экологии под отходами производства понимают отходы, находящиеся в твердом агрегатном состоянии (некоторые газообразные и жидкие отходы могут переходить в твердую фазу, например в фильтрах или отстойниках). То же относится и к отходам потребления – промышленным и бытовым. Отходы потребления – изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического (материального) или морального износа.

Биологическое загрязнение может быть сознательным (интродукция растений и животных, применение биологического оружия), случайным (занос сорных растений и вредных насекомых с импортируемой продукцией или завозимой из других регионов: колорадский жук, амброзия многолетняя и др.). Загрязнение окружающей среды микроорганизмами является микробиологической формой биологического загрязнения, а загрязнение биогенными веществами (выделения, мертвые тела и т. п.) — биотической формой.

Засорение среды агентами, оказывающими неблагоприятное механическое воздействие без физико-химических последствий (например, мусором), называют механическим загрязнением. Такое выделение несколько условно, так как фактически замусоривание всегда сопровождается негативными физико-химическими эффектами.

Хотелось бы отметить, что по оценкам российского министерства по охране окружающей среды почти все население России живет в зонах с повышенным радиационным фоном.

К сожалению, далеко не все отдают себе отчет о действительной опасности загрязнения воздуха. Если оценивать влияние загрязнения воздуха на заболеваемость по числу случаев заболевания, то в общей заболеваемости их доля составляет 17% для детей и 10% для взрослых. Загрязнением воздуха обусловлены 41% заболеваний органов дыхания, 16% заболеваний эндокринной системы, 2,5% онкологических заболеваний у лиц в возрасте от 30 до 34 лет и 11% — у лиц 55-59 лет.

По данным того же источника, в тех городах, где концентрация бенз(а)пирена (БаП) превышает ПДК в 2-4 раза, частота заболеваний раком у лиц старше 40 лет повышена на 12-20%, а при превышении четырех ПДК — на 22-24% по сравнению с городами, в которых концентрации БаП ниже двух ПДК. Диоксид азота и диоксид серы, а также промышленная пыль вызывают онкологические заболевания, если концентрация любого из них превышает ПДК более чем вдвое. Загрязнение воздуха автомобилями.

Вообще говоря, эта проблема есть вызов всему индустриальному миру. Статистика Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) свидетельствует, что более 70% детских болезней (и взрослых тоже) вызывается выхлопными газами автомобилей.

В 1990 году потери бюджета, связанные с ухудшением здоровья населения в бывшем Советском Союзе, составляли 60 млрд рублей в текущих ценах того года. Данных за последние годы нет, но вряд ли потери здоровья снизились, так как загрязнение воздуха в городах растет. По данным Госдоклада-95, выбросы от автомобилей более чем в 150 городах России уже превышают промышленные выбросы. Огромный рост парка автомобилей при сильнейшем спаде производства и массовом снижении уровня жизни населения еще один из парадоксов переходного периода в России.

Наши ведущие специалисты считают, что если не произойдет радикальных изменений или новых открытий (топлива или двигателей), то альтернативой может стать полный отказ от автомобиля как средства передвижения — этот транспорт будет слишком опасен (О.В. Крылов и др. Успехи химии, 1991, 60, 634).

Фактически в Москве автомобили ответственны за 72,3% загрязнения воздуха (доклад главного санитарного врача Москвы Н.Н. Филатова). Результат: в 1990 году в Москве родилось 94154 ребенка, но только 31385 из них были здоровыми– всего лишь одна треть. Эти данные отражают также и здоровье их матерей. Я должен сказать, что это на самом деле не самые плохие показатели, есть и хуже. Когда в 1993 году мы работали в Архангельске, то с огромным трудом нашли одну здоровую мать со здоровым ребенком, чтобы взять у нее образец грудного молока. Местные врачи сказали, что только 6-8% всех матерей и их детей здоровы. Еще один штрих может быть добавлен к этой достаточно мрачной картине.

Н.Н. Филатов утверждает, что ежегодно в Москве умирает на 5-7 тысяч больше человек, чем рождается (данные 1992 года). Это означает, что коренное население Москвы вымирает. Такая же картина характерна для многих других регионов России.

В чем же тут разница между Россией и Западом?

Основное отличие в том, что в России производится огромное количество этилированного бензина. Сейчас в России только 25% бензина производится без свинцовых добавок, т.е. без тетраэтилсвинца (ТЭС). Это означает, что в России на машины нельзя ставить каталитические конверторы для дожига выхлопных газов, поскольку свинец отравляет катализатор и эту платину.

Суровый климат, препятствующий быстрому восстановлению биоты. Расположение крупных промышленных предприятий на территории городов , что приводит к беспрецедентному загрязнению воздуха в городах. Расположение крупных промышленных предприятий на берегах рек и озер, что приводит к загрязнению водоемов из-за сброса неочищенных сточных вод.

Высокий удельный вес устарелых технологий и промышленных предприятий, на которых очистные сооружения либо работают плохо, либо вовсе отсутствуют.

Крайне слабый и неэффективный контроль за выбросами со стороны государства и пренебрежение законами по охране окружающей среды владельцами предприятий.

Таковы основные отличия экологической ситуации в России по сравнению с западными странами. Конечно, в каждой стране есть свои особенности и свои трудности, но наша цель — Россия. Читатель сам может оценить важность тех факторов, которые имеют чисто российское происхождение и, тем самым, получить некоторые ориентиры в своей работе по охране окружающей среды.

1.3 Типы загрязнений, терминология

Загрязнением называются любые изменения воздуха, вод, почв или пищевых продуктов, оказывающие нежелательное воздействие на здоровье, выживаемость или деятельность человека. Обычно загрязнение оценивается с точки зрения угрозы только для человека, однако более точным и справедливым будет распространить это определение и на другие формы жизни. Вот характерный, комплексный пример загрязнения. Один свиноводческий комплекс на 108 тыс. голов или комплекс крупного рогатого скота на 35 тыс. голов дает загрязнение, эквивалентное отходам крупного города с населением 400-500 тыс. человек. Из систем вентиляции комплекса с поголовьем 10 тыс. голов крупного рогатого скота выбрасывается в сутки: Специфический запах от свиноводческого комплекса на 108 тыс. голов ощущается на расстоянии до 5 км, от комплекса рогатого скота на 10 тыс. голов — до 2,5-3 км, от птицефабрики — до 2,5 км. В Костромской области, по данным В. и Н. Шутовых (Экологические проблемы природопользования. Кострома, 1997), образуется 2 млн куб. м навозных и пометных стоков, из них в качестве органических удобрений используется лишь 73%. Остальные их объемы переполняют имеющиеся навозохранилища и пруды-накопители, сбрасываются на очистные сооружения, в отработанные карьеры. При этом часть их фильтруется в почву, попадает в открытые водоемы. Тяжесть воздействия загрязняющих веществ определяют три фактора. Первый — их химическая природа, то есть насколько они активны и вредны для человека, растений и животных. Второй — Твердые бытовые отходы и проблема их утилизации в современном мире. В настоящее время в развитых странах значительное количество бытовых отходов собирается и перерабатывается не городскими коммунальными службами, а частными предприятиями, которые также имеют дело с промышленными отходами. По мере роста количества и разнообразия отходов, усложнения отношений, связанных с их утилизацией, были выработаны различные классификации и определения типов отходов. Некоторые из них были положены в основу национальных законов, регламентирующих порядок обращения с различными типами отходов. Отходы можно классифицировать как по происхождению: бытовые, промышленные, сельскохозяйственные и т.д., так и по свойствам. Самое известное разделение по свойствам, принятое в законодательствах большинства стран – это деление на “опасные” (т.е. токсичные, едкие, воспламеняющиеся и проч.) и “неопасные” отходы. Приведем характеристику основных типов бытового мусора.

1.4 Способы и проблемы утилизации ТБО

Бурный процесс мирового экономического развития породил безответственное отношение людей к природе. Он привел к волевым решениям, которые оказались и могут в ближайшей перспективе оказаться губительными для экосистем, формировавшихся тысячи и миллионы лет. Экологическая система нашей планеты стоит перед угрозой деградации. Это парниковый эффект, дефицит кислорода и озоновые дыры, кислотные дожди, губительные концентрации радиоактивных изотопов, различных химических загрязнений почвы, воды и пищевых продуктов.

По утверждению британского журнала The Economist, твердые отходы, – это экологическая проблема, вызывающая наибольшую озабоченность жителей развитых стран.

Исторически “на виду” всегда были жидкие и газообразные отходы – промышленные загрязнения воды и воздуха – и они становились объектом первоочередного контроля и регулирования, в то время, как твердые отходы всегда можно было увезти подальше или закопать – попросту тем или иным способом убрать “с глаз долой”. В прибрежных городах отходы довольно часто просто сбрасывались в море. Экологические последствия захоронения мусора – через загрязнение подземных вод и почв – проявлялись иногда через несколько лет или даже несколько десятков лет, однако были от этого не менее разрушительны. В общественном сознании постепенно сформировалась идея о том, что закапывание отходов в землю или сброс их в море – это недопустимое перекладывание наших проблем на плечи потомков. Параллельно наметилась и другая тенденция: чем жестче было законодательство по контролю воды и воздуха, тем больше производилось твердых токсичных отходов, так как все методы очистки газообразных и жидких сред приводят к концентрации загрязнителей в твердом веществе: в илах, осадках, золе и т.д.

В настоящее время в развитых странах производится от 1 до 3 кг бытовых отходов на душу населения в день, что составляет десятки и сотни миллионов тонн в год, причем, в США, например, это количество, увеличивается на 10% каждые 10 лет. В связи с отсутствием мест для захоронения этого огромного количества отходов на Западе заговорили о кризисе отходов или кризисе свалок. В японских гаванях насыпаны “мусорные острова” из гор бытовых отходов, производимых в метрополиях; в США города на Северо-Восточном побережье отправляют свой мусор в другие страны в океанских баржах. История самой злополучной из таких барж -Munroe -, которая в течение года плавала от порта к порту, пытаясь пристроить мусор из Нью-Джерси, и вернулась домой, так и не сгрузив ни тонны, попала во все экологические хрестоматии и учебники, как наиболее яркая иллюстрация кризиса свалок.

При внимательном рассмотрении проблема отходов представляется более сложной, чем просто нехватка места для новых свалок. Мест для новых свалок всегда не хватало: по свидетельству журнала Waste, еще в 1889 году американский федеральный чиновник жаловался, что “мусор становится некуда выбрасывать, и скоро мы должны будем придумать новый метод избавляться от него”. В то же время свалки занимают не так уж много места, по крайней мере, в географическом масштабе: например, все бытовые отходы, производимые в России современными темпами в течение 500 лет, можно было бы уместить на площадке 20 на 30 км при толщине слоя мусора всего в 25 метров.

В итоге мы можем выделить плюсы и минусы способа утилизации складированием (таблица 1 ).

Комплексная переработка отходов (ТБО)

Построение технологической схемы любого производственного процесса определяется составом и свойствами исходного сырья, а также задачами производства. Поскольку ТБО представляют собой гетероген­ную смесь сложного морфологического состава, не существует, как пока­зывает анализ, какого-либо одного универсального метода их переработ­ки, 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 по принципу комбинации раз­личных методов переработки ТБО нивелирует недостатки каждого мето­да, взятого в отдельности. Именно комплексная переработка ТБО, как си­стемная комбинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов, обеспечивает в совокупности малую отходность производ­ства, его максимальную экологичность и экономичность.

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 повторного использования ряда компонентов ТБО, 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 оптимизирует сопряженные произ­водства:

  • улучшает и ускоряет процесс ферментации органических ве­ществ ТБО;
  • облегчает очистку продукта ферментации от примесей;
  • снижает потребную производительность весьма дорогостоящего био- термического 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.

Преимущества комплексной переработки ТБО выявляет укрупнен­ная эколого-экономическая оценка наиболее распростра-ненных про­мышленных технологий переработки ТБО – слоевого сжигания, фер­ментации, сортировки и их комбинаций.

В качестве исходных данных для анализа технологий переработки ТБО принята условная производительность – 240 тыс. т ТБО в год (за­вод обслуживает около 0,8 млн. жителей).

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) приведены в табл. 5.47 и на рис. 5.150.

Удельные капитальные вложения (на 1 т ТБО), дол./т

Цельные эксплуатационные затраты (на 1 т ТБО), дол./т

Неутилизируемая фракция (подлежит захоронению),%

Цельные затраты на захоронение неутилизируемой фракции, дол./т **

Норма амортизационных отчислений,% ***

Приведенные капитальные затраты, дол./т

Общие удельные затраты, дол./т

Суммарная реализация продукции из 1 т ТБО, дол./т

Экономическая эффективность технологий, дол./т

* Технология «сортировка+компактирование» рассчитана на вовлечение в переработку только отходов нежилого сектора города

** Удельные затраты на захоронение ТБО приняты 30 дол/т.

*** Норма амортизационных отчислений условно принята 10% (для всех технологий).

Сравнительная качественная оценка принципиальных способов переработки ТБО по экономическим критериям (удельные капиталь­ные, эксплуатационные и приведенные затраты, удельные затраты на захоронение неутилизируемой части ТБО, прибыль от реализации продукции из 1 т ТБО) показывает (рис. 5.150), что строительство заводов по технологии прямого сжигания, а также прямого компости­рования ТБО экономически наименее целесообразно (практика СНГ).

В экономическом плане, как следует из рис. 5.150, для переработки не­разделенных потоков ТБО наиболее предпочтительны комбинацион­ные технические решения, в особенности комплексная переработка ТБО (комбинация процессов сортировки, термо- и биообработки). Од­нако без учета тарифов за прием ТБО все эти технологии являются убыточными. Единственной самоокупаемой является технология раз­дельного сбора и сортировки отходов нежилого сектора города и вторсырья (первый этап решения проблемы ТБО).

Три стадии переработки мусора

1 — сжигание; 2 – компостирование; 3 – сортировка + сжигание; 4 – сортировка + компостирование; 5 – комплексная переработка; 6 — сортировка + компактирование

Ниже (табл. 5.48) показано влияние процесса сортировки на перерас­пределение материальных потоков отходов между термическим и био- термическим переделами в случае комбинации технологий (комплексная переработка ТБО), что является технически целесообразным и обеспечи­вает повышение экономической и экологической эффективности произ­водства (технология ферментации условно рассчитана на использование биобарабанов, выпускаемых отечественной промышленностью).

Из табл. 5.48 следует, что в результате механизированной сортиров­ки исходных ТБО выход фракции, направляемой на ферментацию, 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 продукта ферментации от примесей в отходы перей­дет около 25% материала, поступившего на ферментацию, что составит 34285 т за 305 суток работы или 112.4 т/час; эти отходы направляются на сжигание.

Черный металлолом (включая оловосодержащий)

Легкая фракция (на сжигание)

Текстильные компоненты (на сжигание)

Крупногабаритные компоненты (на сжигание)

Балластные компоненты (стеклобой, батарейки и др. отходы)

Механические потери с крупногабаритной фракцией (на сжигание)

Обогащенная органическая фракция (на ферментацию)

Реальное количество обогащенной органической фракции, принимаемое цехом ферментации при работе 305 дней в году а

На сжигание из цеха сортировки (суммарно за 340 дней)

Таким образом, в цех термообработки поступает: 87980 т/год (из це­ха сортировки) и 34285 т/год (из цеха ферментации), 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 обусловливает сокращение потребности в весьма дорогостоящем термическом оборудовании в два раза.

Аналогично сокращается потребность в биобарабанах для установ­ки в цехе ферментации. Так, при отсутствии сортировки для прямой ферментации 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).

При использовании технологии комплексной переработки на фер­ментацию направляется 137140 т/год обогащенной фракции ТБО и к ус­тановке требуется всего 6 биобарабанов (449.6:71=6), т.е. почти в два раза меньше (даже без учета увеличения плотности обогащенной фрак­ции по сравнению с исходными ТБО).

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).

Перераспределяя материальные потоки отходов, сортировка в 1,5-2 раза сокращает потребность в дорогостоящем термическом и биотерми- ческом оборудовании. В то же время капитальные затраты на саму сор­тировку не превышают 8-15% от затрат на термо- и биообработку.

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 из рас­сматриваемых технологий оказывают технологии прямой ферментации и прямого сжигания исходных ТБО.

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 отходящего 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 переработка шлака менее проблематична.

Основной недостаток использования технологии прямой фермен­тации 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 (он имеет плохой товарный вид, сбывается с трудом и отличает­ся, по данным многочисленных исследований, повышенным содержа­нием тяжелых металлов). Улучшение качества продукта ферментации связано с применением технологии сортировки ТБО перед фермента­цией (а также с совершенствованием технологии очистки конечного продукта от примесей).

Недостатки каждого метода переработки ТБО нивелируются, если промышленную технологию строить по принципу комбинации отдель­ных методов переработки ТБО.

При использовании технологии комплексной переработки в тер­мообработку поступают не исходные ТБО, а их обогащенная фрак­ция, из которой в основном удалены металлы, причем масса обога­щенной фракции в два раза меньше, чем исходных ТБО. Отсюда рез­ко снижается экологическое влияние дымовых газов: их объем умень­шается до 450 млн. м 3 /год, а годовые выбросы пыли не превысят 10 т и тяжелых металлов – 250 кг (фактически выбросы металлов будут значительно циже).

Количество золы, образующейся в процессе комплексной перера­ботки ТБО при очистке дымовых газов, составляет около 4 тыс. т/год. Этот тип отходов является токсичным, но в настоящее время разрабаты­ваются методы его обезвреживания не только с целью захоронения, но и последующей утилизации (например, путем переработки золы в инертный стекловидный остаток, который может использоваться в до­рожном строительстве в качестве добавок к бетону, для струйной очист­ки изделий); кроме того, уже разработаны термические технологии, в которых отсутствует пылевынос (российская технология газификации).

Таким образом, по «экологичности» отходов промышленные техно­логии можно расположить в два параллельных ряда (качественная оценка): технологии с использованием и без использования термичес­ких методов.

Технологии, использующие термические методы, в порядке возрас­тания отрицательного экологического влияния располагаются в ряд:

  • комплексная переработка;
  • сортировка +- сжигание;
  • сжигание.
  • Соответственно, технологии, не использующие термические методы, располагаются в ряд:
  • ферментация;
  • сортировка + ферментация.

Сложнее совместить эти два ряда. Так, технология прямой фермен­тации предпочтительна с точки зрения отсутствия загрязнения атмо­сферы, но она связана с образованием большого количества отходов (30%). В то же время при использовании комплексной переработки ТБО количество вывозимых отходов составляет всего 3-8%, но теоретически существует разовая экологическая опасность от промышленных выбро­сов. Поэтому по воздействию на окружающую среду обе технологии ус­ловно можно расположить в один ряд, тогда все технологии располага­ются следующим образом:

  • 1-2) комплексная переработка и ферментация;
  • 3-4) сортировка + сжигание и сортировка + ферментация;
  • сжигание.

С точки зрения «экологичности» готовой продукции, все технологии, за исключением технологии прямой ферментации исходных ТБО, практически равноценны.

Как отмечено, по технологии прямой ферментации исходных ТБО получается продукт весьма низкого качества, вследствие чего она явля­ется наименее перспективной.

Поскольку по «экологичности» готовой продукции остальные тех­нологии условно можно считать равноценными, все технологии можно расположить в следующий ряд:

  • 1-4) комплексная переработка; сортировка + ферментация; сортировка + сжигание; сжигание.
  • ферментация.

Для суммарной оценки технологий переработки ТБО можно использовать шестибалльную систему (1-е место — 6 баллов, 2-е место – 5 баллов и т.д.) в обоих приведенных рядах. В случае разделения мест сумма баллов за эти места распределяется поровну (например, в случае деления 1-го и 2-го мест обе технологии получают по 5.5 балла). Сум­марная оценка в баллах технологий переработки ТБО приведена на рис. 5.151, из которого следует, что технологии располагаются практически в тот же ряд, что и по экономическим показателям.

Таким образом, анализ показывает, что современным экономи­ческим и экологическим требованиям в наибольшей степени соот­ветствует технология комплексной переработки ТБО. Стремление использовать для переработки всей массы ТБО какой-то один кон­кретный метод, какую-то монотехнологию (например, сжигания) приводит к неоправданному увеличению затрат и усиливает нега­тивное влияние технологии на окружающую среду. При этом неко­торые термические технологии (газификации, сжигания в кипящем слое) могут быть реализованы только в схемах комплексной перера­ботки ТБО, так как предъявляют определенные требования к соста­ву, крупности и теплотворной способности сырья как объекта для переработки.

Для практического вовлечения ТБО в комплексную переработку не­обходим обоснованный выбор комбинационных технических решений, ориентированный на использование наиболее прогрессивных разрабо­ток, и их системное объединение (исходя из характера взаимосвязей между отдельными технологическими операциями как элементами об­щей системы сортировки и переработки ТБО).

Три стадии переработки мусора

Детальный анализ сепарационных, термических и биотермических технологий приведен в 5.2.9, 5.3.6 и 5.4.1.

Твердыми отходами при комплексной переработке ТБО являются: шлак (10-15% от исходного по массе), летучая зола (3-4% от исходного, если применяется слоевое сжигание), отходы сортировки – около 5% от исходного и инертные материалы (10-15% от исходного). Строго гово­ря, отвальными отходами, требующими захоронения, являются летучая зола и мелкая фракция сортировки (суммарно – 8% от исходного), со­держащие токсичные вещества; шлаки и инертные материалы в прин­ципе можно рассматривать как полупродукты и использовать, напри­мер, в дорожном строительстве, при выравнивании поверхности, за­сыпке пустот на местности, в качестве пересыпного материала в техно­логии свалок и т.п. Тем не менее, учитывая все возрастающие и ужесто­чающиеся экологические требования и необходимость создания устой­чивых рынков сбыта, целесообразно переработать технологические от­ходы в сертифицированные продукты, удовлетворяющие самым жест­ким нормам и правилам.

Существует несколько промышленных и близких к промышленно­му применению технологий обезвреживания и переработки образую­щихся отходов, в составе которых преобладают минеральные вещества.

Наиболее универсальным методом, мало- зависящим от состава от­ходов, является электропереплав с последующим остекловыванием. В остеклованной форме токсичные вещества находятся в изолированном состоянии и не вымываются из шлака даже после его измельчения. Электрообогрев обеспечивает простоту поддержания температуры в шлаковой ванне (1400-1500°С). В остеклованном виде материал может найти самое различное применение. По данным ВНИИЭТО, шлаки после электроплавки отходов могут быть переработаны в высококачес­твенный строительный материал, в частности, из шлака можно полу­чить теплоизоляционный засыпной утеплитель с насыпной массой от 180 до 250 кг/м 3 или пористый заполнитель конструкционных бетонов плотностью до 900 кг/м 3 (технология производства основана на грану­лировании шлакового порошка с добавками и последующем обжиге гранул во вращающейся обжиговой печи).

Традиционный недостаток применения электроплавильной техно­логии – большой расход электроэнергии – в условиях работы комплек­са, производящего энергию из отходов, решающей роли не играет.

Потенциально для переработки летучей золы можно использовать технологию производства безобжиговых огнеупоров. Сущность техно­логии заключается в дроблении, измельчении и смешивании летучей зо­лы мусоросжигательного завода с золой ГРЭС и фосфатными вяжущи­ми (в частности, с ортофосфорной кислотой), формовании кирпичей, их термообработке при температуре 300-400°С и выдерживании при этой температуре в течение 4 часов. Первые опытно-промышленные испыта­ния на заводе огнеупоров в Новомосковске дали обнадеживающие ре­зультаты.

Технология комплексной переработки ТБО может быть практичес­ки безотходной при включении в технологическую схему завода произ­водства строительных материалов. Работы по переработке обогащен­ных фракций ТБО в универсальные, экологически чистые строитель­ные материалы проводятся в Германии и Канаде (технологии SEKUPLAN, Hydromex). Аналогичная технология разработана и апробирова­на в России под руководством академика М.В. Бирюкова.

Применитель­но к ТБО сущность технологии заключается в обработке сухой тонкоиз- мельченной фракции ТБО, обогащенной органическими веществами, растворами минеральных вяжущих – бишофита и магнезита – и полу­чении формуемой массы для последующего литья под давлением, горя­чего прессования или штамповки. Процесс подготовки массы обеспечи­вает капсулирование всех частиц отходов и получение экологически чи­стых стройматериалов, обладающих свойствами огнестойкости и био­стойкости. Получение стройматериалов на органической основе обес­печивает малую отходность (безотходность) мусороперерабатывающе­го комплекса.

В цех переработки отходов в стройматериалы может быть направ­лено около 25% ТБО, поступающих на завод.

На рис. 5.152-5.154 приведены варианты возможных прогрессив­ных технологических схем комплексной переработки ТБО.

В основе всех схем лежит механизированная сепарация ТБО (воз­можно применение операции ручной сортировки крупнокусковой фрак­ции, см. рис. 5.154). Отличие технологических схем сортировки связа­но с реализацией операции вторичного грохочения: в одной из схем эта операция может не использоваться, в двух других она осуществляется по разным классам крупности (по классу 60 мм и 100 мм), что объясня­ется различным целевым назначением комплексной переработки ТБО (в части выпуска готовой продукции) и экономическими соображения­ми (снижение капитальных затрат на дорогостоящие переделы перера­ботки). Механизированная сортировка исходных ТБО и продуктов фер­ментации обеспечивает извлечение в самостоятельные продукты чер­ных и цветных металлов, выделение горючей и биоразлагаемой фрак­ции (последняя пригодна для ферментации и для производства строи­тельных материалов), а также удаление опасных компонентов (фракция -65 +40 мм обогащена отработанными сухими гальваноэлементами).

Изделия строительного назначения (брус, шпалы, плиты, строительные детали, столбы для изгородей)

Три стадии переработки мусора

Три стадии переработки мусора

Три стадии переработки мусора

Состав обогащенных фракций отходов, выделяемых в процессе сепара­ции ТБО и наиболее пригодных для термической переработки, приведен ра­нее в табл. 5.27 и 5.32, для биотермической переработки – в табл. 5.28 и 5.33.

Из термических технологий наиболее рационально включать в схе­му комплексной переработки ТБО отечественную технологию паро­воздушной газификации или слоевое сжигание с использованием обо­рудования германских фирм. По экологическим критериям предпочти­телен выбор российской технологии; германская технология, не требу­ющая предварительного дробления отходов, может иметь преимущест­во в случае строительства завода большой производительности.

Из биотермических технологий предпочтителен выбор фермента­ции (ферментативной сушки) в туннеле. В зависимости от назначения биотермической обработки можно получать готовый для реализации продукт (стабилизированная органическая фракция для использования, например, в цветоводстве, при рекультивации земель и т.п.) или полу­продукт (направляется на термическую переработку). Расчетный со­став выхода продукта и полупродукта ферментации приведен, соответ­ственно, в табл. 5.49 и 5.50.

Питание ферментации (фракция -100 мм, выход от исходного),%

Переработка твердых и полужидких отходов боен

В процессе убоя скота и переработки отходов мясного производства на бойнях и мясоперерабатывающих предприятиях образуется значительное количество биологических отходов, утилизация которых строго регламентируется ветеринарно-санитарными правилами сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов.

Переработка и утилизация твердых и полужидких отходов убоя скота

Отходы боен и мясокомбинатов можно разделить на твердые (15%) и жидкие отходы или стоки (85%). К твердым отходам относятся ветеринарные конфискаты, непищевые отходы и малоценные в пищевом отношении продукты, получаемые при переработке скота, птицы, кроликов и других животных, а также отходы пищевой, технической и специальной продукции на мясокомбинатах, в колбасных, консервных заводах (цехах).

Варианты утилизации твердых отходов:

Отходы боен, допущенные ветеринарной службой к переработке, могут перерабатываться в корма для животных (Вариант 1), могут использовать как сырье для выработки биогаза или утилизироваться (Вариант 2): обеззараживают в биотермических ямах, сжигаются или вывозятся на утилизацию по договору с предприятиями по утилизации биологических отходов.

Вариант 1: Этапы переработки отходов убоя в корма:

Три стадии переработки мусора

В случае невозможности скармливания животным, схема утилизации боенских отходов несколько меняется в вариант 2, поскольку основной целью становиться минимизация объема утилизируемого отхода.

Вариант 2: Этапы утилизации отходов убоя:

Три стадии переработки мусора

Исключение: При наличии оборудования для получения биогаза, технология утилизации будет сводиться к измельчению отходов, как сырья для получения биогаза.

Измельчение и гомогенизация отходов с помощью системы Cut&Pump

Три стадии переработки мусора
Какая бы технология утилизации не применялась, ключевым процессом, является — измельчение. А для качественного измельчения любых биологических отходов начиная от обрези от зачистки шкур до скелетных костей, идеально подходит Система Cut&Pump, компании Vogelsang.

Эффективная комбинация роторного насоса Vogelsang, проточного измельчителя RotaCut и XRipper специально разработана для пищевой промышленности и может быть доработана индивидуально по Вашему запросу. Такое решение особенно подходит как стандартное оснащение для скотобоен (Cut&Pump Meat), измельчения любых видов отходов которые образуются в процессе работы.

Системы Cut&Pump, как правило, включают три или четыре компонента.

1. Переработка внутренностей животных: измельчение перекачка и обезвоживание мягких, вязких и волокнистых производственных отходов малого и среднего размера
Три стадии переработки мусора
Высококонцентрированные стоки с большим частиц жира, мяса, шкур, боя костей, крови поступают на измельчитель мацератор RotaCut, который измельчает взвешенные твердые частицы до определенного размера и удаляет тяжелые материалы (например, камни и металлические частицы) из потока жидкости благодаря силе гравитации. Затем измельченные стоки при помощи роторно-лопастного насоса Vogelsang перекачиваются на шнековый пресс-сепаратор где разделяется на твердую (СВ 30%-40%, «не капает» ) и жидкую фракции.

2. Переработка отходов мясного производства с большим количеством твердых составляющих: дробление, измельчение, перекачка, пастообразование и при необходимости обезвоживание полученной массы.
Три стадии переработки мусора

Для измельчения и дробления (переработки отходов мясного производства) больших объемов любых крупных и твердых материалов (скелетные кости, головы, туш животных), идеально подходит – шредер-измельчитель (дробилка с двумя валами) XRipper. Жидкость свободно проходит через XRipper, при этом органические отходы дробятся до 8 — 32 мм. Далее измельченные стоки поступают на измельчитель мацератор RotaCut, который измельчает твердые частицы до более мелкого размера и удаляет тяжелые материалы (например, камни и металлические частицы) из потока жидкости благодаря силе гравитации. Затем измельченные стоки при помощи роторно-лопастного насоса Vogelsang перекачиваются на шнековый сепаратор где разделяется на твердую (СВ 30%-40%, «не капает») и жидкую фракции.

3. Переработка крупных твердых отходов до 1м. и более: дробление, измельчение, перекачка и пастообразование.
Три стадии переработки мусора

При необходимости измельчения сверхкрупных (костных) отходов, в т.ч. туш павших животных. Полутуши животных поступают на шредер — измельчитель XRipper, затем измельченные отходы поступают на измельчитель — мацератор RotaCut, который не только измельчает органические отходы, но и режет шерсть, длинноволокнистые включения, пластик до более мелкого размера и удаляет тяжелые материалы (камни и металлические частицы) из потока жидкости благодаря силе гравитации. Затем измельченные стоки при помощи роторно-лопастного насоса Vogelsang перекачиваются в бак-накопитель. При необходимости более тщательного измельчения, после насосного модуля ставиться дополнительный измельчитель — мацератор RotaCut.

Роторно-лопастные насосы Vogelsang

Три стадии переработки мусора
Роторно-лопастные насосы Vogelsang — это роторные насосы прямого нагнетания, которые по своей конструкции особенно устойчивы и просты в обслуживании. Эти насосы идеально подходят для наполнения и опорожнения резервуаров. Одним из ключевых преимуществ роторных насосов является способность всасывания, надежность при работе «всухую» и быстрое изменение направления перекачки.
Производительность: от 3 до 1000 м3/ч,
Давление — до 16 бар.

Измельчитель мацератор Vogelsang RotaCut

Три стадии переработки мусора
Мацератор осуществляет поточное измельчение и гомогенизацию волокнистых и твердых составляющих в перекачиваемой жидкости, удаляя инородные предметы – получается гомогенное вещество для беспроблемной перекачки любых видов сырья и отходов.
Производительность до 1020 м3/ч.

Шредер – измельчитель (дробилка с двумя валами) XRipper

Три стадии переработки мусора
Для дробления и измельчения больших объемов любых крупных и твердых материалов, будь это крупнокусковой материал или твердые частицы в жидкостях идеально подходит – Шредер-измельчитель (дробилка с двумя валами) XRipper. XRipper может быть изготовлен в комбинации с насосом, тогда это будет измельчающий насос.
Производительность до 1020 м3/ч.
4. Переработка внутренностей животных (каныги, кишок):
Три стадии переработки мусора

Сепаратор для измельчения содержимого кишечников (DKS)

Три стадии переработки мусора
Для измельчения кишечников, рекомендуем использовать специальный сепаратор-измельчитель содержимого кишечников DKS.

На сепаратор для содержимого кишечников (DKS) с помощью конвейера (подъемный и подающий механизм; насосная или вакуумная система) партиями подаются кишечники. Кишечник рубится вращающимися ножами в машине с добавлениями небольшого количества воды. Время работы DKS примерно 40-50 секунд. При завершении процесса сепарации, изрубленные кишечники подаются автоматически от сепаратора системой выброса. Затем содержимое кишечников подается постоянно при помощи вращающегося, перфорированного диска и системы труб от DKS к шнековому сепаратору. Производительность до 600 толстых кишечников или 300 полных кишечников в час.

Разделение на фракции

Измельченные отходы боен содержащие большое количество жидкости направляются на разделение на твердую и жидкую фракцию на шнековые сепараторы SB. За счет разделения объем утилизируемых отходов существенно снижается, поскольку в процессе разделения из переработанных отходов мясного производства удаляется большая часть свободной и связанной жидкости.

Шнековый Сепаратор SB

Три стадии переработки мусора
Для удаления из измельченных отходов (сырьевых компонентов) излишней влаги используются эффективные шнековые сепараторы SB.

Отделенные сепаратором твердые составляющие, представляют собой сухой материал с содержанием сухих веществ около 35%…40% («drip free» — с которого не течет и не капает), при этом отделяются даже очень мелкие частицы, благодаря использованию сита с более мелкими ячейками – 0,10; 0,25; 0,35; 0,50; 0,75; и 1,0 мм.

После разделения, стоимость решения переработки и утилизации отходов мясного производства (сушка, сжигание, вывоз, переработка и др.), а именно твердой фракции существенно снижается, поскольку объем и вес отделенных твердых составляющих существенно меньше веса и объема исходного сырья.

Жидкая фракция поступает на доочистку от оставшихся взвешенных примесей и жира на центрифужные сепараторы (песколовки, жироловки), а затем поступают на флотационные установки для доочистки или/и на очистные сооружения.

Комплексная переработка ТБО

д.т.н., профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

ведущий инженер, Федеральное бюджетное учреждение «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Приволжскому округу»,

к.т.н., доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Комплексная переработка ТБО

В настоящее время существует необходимость современной комплексной переработки ТБО, которая включает в себя организацию их сбора, удаления (транспортировки), переработки и захоронения, а также реализацию мероприятий по уменьшению количества отходов, направляемых на переработку и захоронение

Ключевые слова: малоликвидные отходы, ТБО, экоцемент

В настоящее время масса потока ТБО, поступающего ежегодно в биосферу достигает почти геологического масштаба и составляет около 400 млн. тонн в год. Необходимо отметить, что сделать производство безотходным невозможно так же, как невозможно сделать безотходными и потребление. В связи с изменением промышленного производства, изменения уровня жизни населения, увеличения услуг растущего рынка, значительно изменился качественный и количественный состав отходов. Запасы некоторых малоликвидных отходов, даже при современном спаде производства в России, продолжают накапливаться, ухудшая экологическую ситуацию [1, c. 102].

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 [2, c. 140].

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 [3, c. 20].

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.

В мировой практике минимизация количества отходов, направляемых на объекты их переработки и захоронения, решается на основе включения в схему управления операций сортировки ТБО и выделения ресурсов, пригодных для дальнейшего использования [4, c. 9].

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:

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) [5, c. 76].

В Европе в отличие от нашей страны, в 2010 году по данным Eurostat было переработано 24 % бытовых отходов, из которых получено вторичное сырье или компост [6, c. 77].

Если проанализировать статистические данные eurostat-newsrelease за март 2011 года, то наиболее высокие показатели экологически и экономически направленной переработки ТБО имеют развитые страны ЕС (см. Таблицу 1).

Лидером по переработке бытовых отходов выступает Германия – 48 % и сжигает 34 %. Сжигается отходов больше всего в Швейцарии и Швеции – 49 %. При этом в энергетических целях среди европейских стран наименьшие показатели наблюдаются в Дании – 5 %, в Люксембурге и Бельгии – 3 %. [6, c. 79].

Таблица 1 – Уровень переработки ТБО в странах ЕС (%, 2011)

Страны ЕС Переработка Сжигание Компостирование Захоранение
Германия 48 34 14 0
Бельгия 36 35 24 5
Швеция 36 49 14 1
Швейцария 34 49 17 0
Ирландия 32 39 4 62
Нидерланды 32 39 28 1
Славения 34 1 2 62
Дания 34 48 14 4
Франция 18 34 16 32
Болгария 0 0 0 100
Румания 1 1 0 99

Проблема бытовых отходов остро стоит и в Японии. Ежегодно в стране образуется 50,5 млн. тонн ТБО. Японцы пытаются решать эту проблему различными способами. В настоящее время подавляющая часть бытовых отходов (до 75 %) сжигается и только примерно 12 % направляется на переработку. Органы местного самоуправления обеспечивают сортировку около 2,57 млн. тонн ТБО в год, потребительские организации – еще 2,14 млн. тонн. Бытовые отходы используются для производства экоцемента, который применяется для изготовления соединительных блоков или кубов, используемых в укреплении морских берегов. Спрос на такие изделия достигает сегодня 6 млн. тонн в год. Однако из-за входящих в состав экоцемента хлористых соединений его нельзя применять в конструкциях с железной арматурой [7, c. 10].

В странах ближнего зарубежья в настоящее время также накопилось множество проблем в области обращения с отходами. Одной из них является эксплуатация Карасайского полигона в Казахстане, на который вывозят отходы из Алма-Аты.

По инициативе городских властей в 2007 г. начал функционировать мусороперерабатывающий завод, который должен был уменьшить нагрузку на полигон. Предусматривался раздельный сбор отходов в контейнеры, установленные во дворах многоквартирных домов. Однако население оказалось недостаточно подготовленным к нововведению, в результате чего контейнеры использовались неэффективно [8, c. 25].

Сложившийся в Украине механизм обращения с отходами имеет также ряд характерных черт. Предприятия – производители отходов несут здесь как бы двойную нагрузку. Они осуществляют платежи за размещение отходов независимо от затрат, связанных с удалением отходов – их сбором, транспортированием, обработкой, содержанием объектов хранения и др. Предприятия, не имеющие собственных объектов обращения с отходами, оплачивают по тарифу услуги по их приемке и захоронению на объектах централизованного удаления [4, c. 9].

В России, по оценкам Research Techart, всего на начало 2010 г. существует 11 тыс. полигонов и свалок, 4 действующих мусоросжигательных завода, 5 мусороперерабатывающих заводов; 39 мусоросортировочных комплексов и более 1 000 организаций по вывозу ТБО [7, c. 83].

В России система сортировки отходов населением практически не действует. В населенных пунктах в многоэтажных жилых зданиях предусмотрены мусоропроводы. Для приема бытовых отходов традиционно используют передвижные и стационарные контейнеры емкостью от 0,1 до 0,8 м3. Для контейнеров оборудуют заасфальтированные или забетонированные площадки на открытом воздухе [8, c. 28].

Практический опыт переработки твердых бытовых отходов в различных странах показывает, что не существует какого – либо универсального метода, удовлетворяющего современным требованиям экологии, экономики, ресурсосбережения и рынка. 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 и ферментации обеспечивает в совокупности малую отходность производства.

Таким образом, основная сложность на пути к переработке ТБО – отсутствие в нашей стране системы раздельного сбора мусора, являющейся неизбежным условием для их глубокой переработки. Для успешного управления отходами следует учитывать опыт, механизмы и технологии зарубежных стран. Немаловажное значение имеет и просветительская работа с населением. Помимо этого, было выявлено, что все элементы управления переработкой твердых бытовых отходов, а именно сбор, сортировка, транспортировка, переработка и утилизация должны рассматриваться во взаимосвязи и все задачи связанные с управлением данных процессов должны решаться на основе системного подхода. Управление комплексной переработкой твердых бытовых отходов подразумевает собой построение оптимальной схемы взаимосвязи между элементами данного процесса. От того, на сколько, рационально построен данный процесс, зависит эффективность работы в целом.

1. Пальгунов, П. П. Утилизация промышленных отходов: учебник для вузов / П. П. Пальгунов, М. В. Сумароков. – М. : Стройиздат, 2009. – 254 с.

2. Малыгин, А. С. Разработка комплексной системы управления ТБО в жилой среде / А. С. Малыгин // Вестн. АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – 2010. – № 1-2. – С. 140-145.

3. Никогосов, Х. Раздельный сбор твердых бытовых отходов / Х. Никогосов, М. Бочкова, С. Мальцева // Коммунальщик. – 2010. – № 11. – С. 20-21.

4. Никогосов, Х. Н. Актуальные проблемы санитарной очистки городов от твердых бытовых отходов / Х. Н. Никогосов // Чистый город. – 2010. – № 2(50). –С. 9-11.

5. Демьянова, В. С. Преимущества раздельного сбора и сортировки твердых бытовых отходов / В. С. Демьянов, О. В Егоров // Экол. урбанизир. территорий. –2010. – № 3. – С. 76-79.

6. Девяткин, В. Управление отходами в России: пора использовать отечественный и зарубежный опыт/ В. Девяткин // Отечественные записки. – 2007.– № 2. – С. 77-87.

7. Титов, В. А. Переработка твердых бытовых отходов в средних и малых городах / В. А. Титов // Экол. и пром-сть России. – 2008. – Янв. – С. 10-11.

8. Шнайдер, И. М. Проблема твердых бытовых отходов и пути ее решения / И. М. Шнайдер // Академ. зап. – 2002. – № 1(02). – С. 25-31.

Использование отходов плодов и овощей при переработке

В перерабатывающей промышленности плодов и овощей одновременно решаются проблемы увеличения объемов производства и рационального использования сырья, материалов, снижения их потерь.

Считается, что работы по комплексному и рациональному использованию сырья должны проводиться по следующим направлениям: первое – создание такой технологии переработки сырья, чтобы максимально сократить, а в некоторых случаях практически исключить образование отходов. Это важно потому, что в калькуляции себестоимости наибольшая статья расходов (до 80%) приходится на сырье; второе – организация переработки неизбежно образующихся отходов с получением из них продуктов питания и технических продуктов.

Отходами, остающимися после переработки, являются отдельные экземпляры некондиционных овощей и плодов, которые можно разделить на две группы: сырье, которое по своему внешнему виду, форме, размерам, зрелости не подходит для переработки, и сырье, полностью непригодное в пищу. Дополнительными ресурсами сырья может быть первая группа отходов. Это кабачки диаметром более 70 мм, огурцы диаметром более 50 мм и неправильной формы (кубарики, крючкообразные), капуста с зелеными несвернувшимися листьями.

Переход сельского хозяйства на механизированные способы уборки вызывает необходимость одноразовой сплошной уборки урожая, что приводит к увеличению нестандартной части убранного урожая. Она может достигать 15%.

Наиболее рациональный путь использования такого сырья -это переработка его после соответствующей подработки на продукты, технология производства которых гарантирует получение микробиологически безопасных консервов. Это сушеные овощи и плоды, квашения и соления.

Отходы от производства важнейших видов консервной продукции целесообразно использовать следующим образом.

Отходы при выработке томат-пасты. Отходы на семя-отделителе и протирочной машине содержат до 3,5% пульпы, 0,5% семян, а также кожицу плодов, сосудистые волокна, части плодоножек.

Пульпу можно извлечь из отходов экстрагированием горячей водой с последующим отжимом на прессе или протирочной машине. Экстракт добавляют к томатной массе, поступающей на уваривание. Семена томатов, содержащие около 75% влаги, высушивают в сушилках до 10%-й влажности и используют для посева или для получения масла, количество которого в семенах доходит до 28%.

Отходы при производстве томатного сока. Отходы при отжиме томатного сока, составляющие в среднем 35%, протирают и добавляют к пульпе, поступающей на производство томат-пасты. При протирании плодов томатов отходы равны 4%, а при протирании с линии сока – 11%.

Отходы стручкового перца. Эти отходы составляют около 24%, в том числе 5% семян, содержащих до 20% масла.

Отходы баклажанов, кабачков, патиссонов. Отходы баклажанов (8%), кабачков (5%), патиссонов богаты углеводами и могут быть применены для получения спирта.

Отходы моркови. Отходы моркови (10% при чистке, 40% при производстве сока) пригодны для получения витаминных концентратов, каротина, пектина, спирта.

Отходы свеклы. Отходы свеклы (до 20%) богаты сахаром и также могут быть использованы для получения спирта. Кроме того, из этих отходов получают пищевые красители для сухих плодово-ягодных киселей, безалкогольных напитков, карамели, тортов, пирожных.

Кожица лука. В кожице лука имеются желтые красители. Она составляет 17% к массе сырья, содержит кверцетин и пригодна для подкрашивания пищевых продуктов и тканей.

Отходы кукурузы. Отходы кукурузы в стадии молочной зрелости составляют 75%. Они богаты целлюлозой, белками, зольными элементами, содержат жир и другие ценные вещества и пригодны в свежем или силосованном виде в качестве корма для скота.

Стержни початков кукурузы используют как топливо. Из них получают также клей, бумагу, пластические материалы, линолеум.

Благодаря наличию пентозанов из стержней кукурузы могут быть получены сахара и продукты их брожения, в частности молочная кислота.

Ценные материалы дает сухая перегонка стержней кукурузы, особенно важны фурфурол и его производные.

Отходы картофеля. Отходы и потери при обработке картофеля составляют до 25% в III и IV кварталах и до 41% – в I и И кварталах. Отходы картофеля, получаемые при механической или ручной очистке, быстро темнеют на воздухе в результате окисления тирозина под действием фермента тирози-назы с образованием темноокрашенного меланина. Во избежание потемнения отходы сульфитируют или хранят в воде. При тепловой очистке картофеля тирозиназа инактивируется, поэтому такие отходы более стойки против потемнения.

Отходы картофеля используют для получена крахмала или на корм скоту.

Плодовые косточки. Плодовые косточки – отходы при производстве компотов, варенья, пюре и других видов фруктовой продукции – составляют (в процентах от массы плодов): у абрикосов и персиков – 5-12; у вишни и черешни – 5-16; у слив – 4-7. Начальная влажность этих отходов 24-30%. Во избежание микробиологической порчи косточки высушивают так, чтобы они содержали не более 13% влаги.

Высушенные косточки направляют на специализированные заводы. Из скорлупы косточек изготовляют активированный уголь, обладающий хорошими адсорбирующими свойствами и пригодный для фильтрования жидкостей и газов. Скорлупа составляет 68-88% к массе косточек.

Ядра косточек используют для получения пищевых масел и миндальной пасты. Из жмыхов, остающихся после отжима масла, получают горькоминдальное масло, топливо и удобрения.

Необработанные ядра косточек и жмыхи непосредственно для скармливания скоту непригодны, так как содержат амигдалин, распадающийся в организме с выделением ядовитой синильной кислоты.

Отходы семечковых плодов. Отходы яблок, груш, айвы составляют (в процентах): при производстве компотов – 30-40, пюре – 10-18, соков – 23-47. Отходы богаты пектином, сахарами, органическими кислотами и другими ценными компонентами сырья. Их можно использовать в качестве корма для скота, удобрений, для получения спирта, уксуса.

Химический состав яблочных выжимок – отходов от получения сока – следующий (в процентах): сахар общий – 6-12; пектин – 1-2; целлюлоза – 1-2; дубильные и красящие вещества – 0,12-0,16; зола – 0,3-0,4; кислотность общая 0,3-0,7; рН выжимок 3,6-3,8.

Из яблочных выжимок на специализированных заводах, обслуживающих ряд предприятий консервной промышленности, вырабатывают пектин. Свежие выжимки содержат 60-65% влаги и легко подвержены порче. Во избежание этого их сушат 30 мин в барабанной сушилке при температуре +300. +350 °С в начале процесса и +85. +95 °С – в конце. Сушеные выжимки содержат до 8% влаги и 10% пектина. Их хранят при +20 °С и относительной влажности воздуха не более 75%.

Для получения пектина в порошке различные партии сушеных выжимок смешивают (купажируют) и дважды обрабатывают 30-60 мин теплой водой для извлечения Сахаров, солей и других растворимых веществ (наличие сахара в пектине делает продукт гигроскопичным, легко впитывающим влагу из воздуха и превращающимся при хранении в липкую массу). Затем пектин экстрагируют из выжимок при периодическом перемешивании сначала горячей (+80. +98 °С) водой, подкисленной диоксидом серы до рН 2,0-2.2, затем чистой горячей (+70. +72 °С) водой и наконец холодной водой. Первая экстракция длится до 3 ч (60 мин при непрерывном перемешивании, 60 мин при периодическом перемешивании и 30 мин а покое), вторая экстракция – 60-90 мин, третья – 30 мин. После каждой операции экстракт отцеживают, а в конце для его полного извлечения отработанные выжимки прессуют на пак-прессе. Влажность отработанных выжимок составляет 70%.

Все три экстракта смешивают. Смесь содержит 1-2% сухих веществ, в том числе 0,3-0,5% пектина. Объединенный экстракт отстаивают 2—4 ч и фильтруют на фильтр-прессе, добавляя кизельгур (0,5-1,0 кг на 1 мЗ экстракта).

Кизельгур образует фильтрующий слой и, обладая осветляющими и адсорбционными свойствами, обеспечивает очистку экстракта. Очищенный экстракт уваривают под вакуумом. При использовании двухкорпусной установки темпе

ратура кипения в первом корпусе +70. +75 °С, во втором -+45 °С. Полученный концентрат содержит 6-9% сухих веществ, в том числе 2,8-3,5% пектина. Концентрат охлаждают в трубчатом теплообменнике до +25 °С.

Пектин осаждают 90-95%-м этиловым спиртом. Во избежание выпадения вместе с пектином минеральных примесей к спирту добавляют 1% концентрированной соляной кислоты, доводя рН до 1,7-1,9.

Пектин, осажденный в виде губкообразной волокнистой массы, дробят, гомогенизируют, добавляя спирт, отделяют от раствора трехкратным прессованием на пакетном прессе и подсушивают 2-4 ч на барабанной вакуум-сушилке при 60 °С до содержания влаги не более 8%. Высушенный пектин измельчают на молотковой дробилке и упаковывают в картонные короба по 8 кг или фанерные штампованные бочки вместимостью 30 кг, в которые пектин помещают в полиэтиленовых пакетах.

Пары спирта улавливают и вместе с отработанным спиртом перегоняют, используя повторно в производстве.

Ориентировочный расход на 100 кг пектина – сушеных яблочных выжимок 1600 кг, спирта-ректификата 95%-го – 82 л.

Вместо спирта для осаждения пектина можно использовать минеральные соли.

Желирующий концентрат из свежих яблочных выжимок может быть получен непосредственно на заводе, вырабатывающем сок. Помимо пектина концентрат содержит сахара, органические кислоты и их соли, ароматические вещества и другие составные компоненты сырья. По химическому составу концентрат соответствует соку, полученному из свежих яблок, но обладает значительно более высокой желирующей способностью.

Для получения концентрата выжимки обрабатываются в течение часа подкисленной горячей (+90 °С) водой при соотношении 1:2. Процесс ведут в реакторах или вакуум-аппаратах. Концентрация сухих веществ в экстракте равна 3,5-4%.

После экстрагирования массу охлаждают до +30. +40 °С, подавая в двустенную камеру реактора холодный рассол или создавая разрежение в вакуум-аппарате.

Экстракт отжимают на пакетном прессе и уваривают в вакуум-аппарате до концентрации 15-18% сухих веществ. Если концентрат предназначен для выработки желе, то экстракт перед увариванием фильтруют или сепарируют.

Концентрат консервируют горячим розливом в 10-литровых бутылях либо хранят в танках, предварительно добавив 0,1% сорбиновой кислоты и охладив до +20 °С. Концентрат 15%-й содержит 2,5-3% пектина. Его используют для добавления к продукту при варке джема, повидла, мармелада и пр. На концентрате может быть изготовлено фруктовое желе.

Отходы при производстве виноградного сока. Выжимки при прессовании винограда составляют от 16 до 28% к массе сырья. Их используют для получения спирта, уксуса, виннокислой извести, масла, кормов, удобрения, энотанина. Отходы окрашенного винограда пригодны для получения энокрасителя.

Отходы при производстве вишневого сока. Выжимки, составляющие до 30% к массе сырья, заливают холодной водой в соотношении 1:1, тщательно перемешивают и прессуют. Полученный экстракт используют взамен воды для приготовления сахарного сиропа, с которым купажируют вишневый сок.

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий