Безотходное и малоотходное производство. Программа «отходы»

Концепция безотходного и малоотходного производства. Критерии экологичности технологических процессов. Основные направления безотходной и малоотходнойтехнологии.

Переработка и использование отходов. Государственная программа «Отходы»

КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

«Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс — ТПК), при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».(Формулировка принята на семинаре ЕЭК ООН по малоотходной технологии, Ташкент, 1984г.) Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно, т.е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии такого ненарушенного состояния природы, о чем говорилось в предшествующих главах.

Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство (процесс, предприятие, объединение, ТПК), результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

В соответствии с действующим в России законодательством предприятия, нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть реконструированы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.

Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном производстве может направляться на длительное хранение или захоронение? В этой связи в ряде отраслей промышленности России уже имеются количественные показатели оценки безотходности. Так, в цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности определяемый долей полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству. В ряде случаев он уже превышает 80%.

В угольной промышленности введен коэффициент безотходности производства

К ⁿ_б=0,33(К ^т_б+К ^ж_б+К ^г_б),

где K^т_б, K^ж_б и K^г_б — коэффициенты использования соответственно породы, образующейся при горных работах, попутно забираемой воды при добыче угля (сланца) и использования пылегазовых отходов.

Как известно, добыча угля является одним из самых материалоемких и экологически сложных в народном хозяйстве процессов. Для этой отрасли установлено, что производство является безотходным (правильнее — малоотходным), если коэффициент безотходности превышает 75%. В случае использования наряду с вновь образующейся породой отвалов прошлых лет, коэффициент безотходности может быть более 100%.

Вероятно, в первом приближении для практических целей значение коэффициента безотходности (или коэффициента комплексности), равное 75% и выше, можно принять в качестве количественного критерия малоотходного, а 95% — безотходного производства и в ряде других материалоемких отраслей народного хозяйства. При этом, безусловно, должна учитываться токсичность отходов.

Безотходная технология — это идеальная модель производства, которая в большинстве случаев в настоящее время реализуется не в полной, мере, а лишь частично (отсюда становится ясным и термин «малоотходная технология»). Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные заводы перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и цемент по практически безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового сырья, на 10—15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.

При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Вместе с тем для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.

Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы — всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосфер, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Другим важнейшим принципом создания безотходного производства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд.

Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.

Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.

К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материале- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков — отхода производства серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента. Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков — медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим использованием железа.

Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и рациональным освоением природных ресурсов, необходимо выделить главные направления создания мало- и безотходных производств. К ним относятся комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование существующих и разработки принципиально новых технологических процессов и производств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.

На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

• осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы и теряетсясырье;

• применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

• увеличение (до оптимальных значений) единичной мощности агрегатов;

• интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;

• создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов. Примером таких производств служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.

При организации безотходных производств большое значение имеет кооперирование предприятий различных отраслей промышленности, например использование фосфогипса — крупнотоннажного отхода при получении фосфорсодержащих удобрений — для производства материалов строительной индустрии и в других процессах.

КРИТЕРИИ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Ранее отмечалось, что рациональная переработка минерального сырья предполагает наиболее полное использование его исходных компонентов, переход на малоотходную и безотходную технологию производства. По количеству отходов, образующихся в том или ином технологическом процессе, в значительной мере можно судить об эффективности использования сырья. В то же время образование отходов является одним из основных факторов, определяющих масштабы вредного воздействия производства на окружающую среду, следовательно, может служить показателем экологичности технологического процесса. Кроме количественной оценки отходов возникает необходимость учета их качества, позволяющего определить токсичность компонентов отходов и их опасность для окружающей среды.

В настоящее время нет типовой методики, по которой можно было бы оценивать с учетом количества всех отходов экологическое совершенство технологии. Вместе с тем в ряде отраслей народного хозяйства такие оценки проводятся по конкретным видам производства.

Для того чтобы понять научные и практические подходы к решению этой проблемы, в качестве примера приведем разработанную В. Ремезом, А. Шубиным и другими методику и выполненный ими расчет по количественной оценке экологического совершенства химических процессов и удельного образования отходов. Авторами предложен критерий экологичности К_эк, рассчитываемый по формуле

где т_i ^ж, т_i ^г и т_i ^т— количество i-го токсичного компонента жидких, газообразных и твердых отходов соответственно, т/т продукта;

С _i^ж, С _i,^г и С _i^т ,— концентрация i-го компонента в жидких, твердых,

мг/дм³, и газообразных, мг/м³, отходах;

ПДК _i^Ж — предельно допустимая концентрация i-го компонента в

воде рыбохозяйственных водоемов, мг/дм³;

ПДК_i^r — предельно допустимая концентрация i-го компонента в воздухе населенных мест, мг/м³.

Для оценки токсичности твердых отходов предполагается использование ПДК^Ж, так как при хранении твердых отходов возможно их растворение в атмосферных осадках, сточных и грунтовых водах.

Как видно из формулы (15.1), критерий экологичности состоит из трех частей: параметров учета соответственно жидких, газообразных, твердых отходов (А, В и С).

При расчете параметров А количество i-го компонента в жидких отходах т_i ^ж определяется по формуле

(15.2)

где Q — количество жидких отходов, м³/ч; п — число рабочих дней в году; Р — выпуск продукции, т/год.

При расчете параметров А и В учитываются все источники жидких и газообразных отходов. Так, для газообразных выбросов для каждого i-го источника количество i-го токсичного компонента рассчитывается по формуле

(15.3)

где Q — концентрация i-го компонента в j-м источнике, мг/м³;

Vj — объем выбросов b j -m источнике, м³/ч.

Количество i-го токсичного компонента, выбрасываемого с газообразными отходами j-м источником т_i^г, определяется суммированием m_i^гj по i-му компоненту с учетом рабочего времени:

(15.4)

Средняя концентрация i-го компонента в газообразных отходах С_i^г рассчитывается по уравнению

где Vj — общий объем вредных выбросов, м³/ч.

Количество i-го токсичного компонента в твердых отходах определяется по формуле

(15.5)

где Т_т — количество твердых отходов, т/год;

r_i — содержание i-го токсичного компонента (элемента) в твердых отходах %.

Предлагаемый критерий был использован для анализа экологического совершенства четырех производств борной кислоты, работающих на датолитовом дальневосточном сырье. Результаты расчетов приведены в табл. 15.1.

Все четыре производства в основе своей имеют одинаковые технологические схемы. Различия между ними заключаются в следующем: производства 2 и 4 включают передел доосаждения бората кальция, что уменьшает количество жидких отходов (в производстве 4 эффект сводится на нет по сравнению с производством 3 за счет образования стоков при попутной очистке): в производствах 3 и 4 борогипс утилизируется, а это исключает образование твердых отходов.

Поскольку для идеальной (безотходной) технологии критерий K_эк должен быть равен нулю, то, как видно из данных табл. 15.1 наиболее экологически приемлемо производство 4, а самым «грязным» из исследованных является производство 1.

Для более ясного понимания факторов, определяющих величину критерия экологичности, на рис. 15.1 приведены доли жидких, газообразных и твердых отходов в величине критерия экологичности К_эк.

Рис. 15.1. Распределение отходов при различных

технологических схемах производства борной кислоты:

А — жидкие отходы; В — газообразные отходы;

С — твердые отходы

Низкая экологичность производства / борной кислоты более чем наполовину определяется жидкими отходами, 2/3 вредного воздействия технологии на окружающую среду в производстве 2 приходится на твердые отходы, производство 3 практически имеет только газообразные выбросы, и даже для 4 то запроектированного производства борной кислоты, имеющего минимальное значение критерия К_эк, можно сделать выводы о соотношении имеющихся технологических отходов.

Предлагаемый критерий имеет четкую экологическую значимость (поскольку его величина зависит от количества и токсичности отходов, определяющих воздействие технологического процесса на окружающую среду), следовательно, он может быть использован для сравнения традиционных технологических процессов получения товарной продукции с перспективными безотходными и малоотходными технологиями, что существенно облегчает оценку безотходности.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться.

Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока мала [16]. Можно утверждать, что эта доля из года в год увеличивается из-за крайне недостаточного внедрения новых безотходных производств во всех отраслях народного хозяйства. О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. — начала перестройки и до 1998 г. экономическое развитие при переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных фондов все больше и больше увеличивается, в отдельных производствах составляет 80—85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.

Вместе с тем мы обязаны заниматься проблемой безотходного и малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель. Топливно-промышленные комплексы Норильска, Северо-никеля, Нижнего Тагила и многих других городов могут расшириться дальше и превратить Россию в малоприспособленную к жизни территорию.

На наш взгляд, современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать до 2010—2015 гг. комплексную государственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в Российской Федерации отходов.

Для акционерных обществ, рыночников, бизнесменов, предпринимателей и фермеров эта программа, как показал опыт работы при переходе к рыночной экономике в 1986—1997 гг., интереса не представляла, да и не по силам им в большинстве случаев при существующей системе налогов и налогообложения.

В настоящей книге не представляется возможным осветить технические вопросы организации производства по безотходной и малоотходной технологиям во всех отраслях производства, но основные имеющиеся направления и разработки в отдельных отраслях промышленности мы назовем.

В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии по полной утилизации отходов как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:

• вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;

• при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральныхресурсов;

• переработка в полном объеме всех доменных и ферро-сплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;

• резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

• повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;

• широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;

• утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа — окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;

• на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн врайоне действия предприятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;

• разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненностиокружающей среды;

• быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной металлургии и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

• расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление и восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.

В машиностроении в области гальванического производства следует направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.

В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.

ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ

Отходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Отходы потребления — изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.

Отходы производства и потребления являются вторичными материальными ресурсами (BMP), которые в настоящее время могут вторично использоваться в* народном хозяйстве. Однако они бывают токсичные и опасные. Такие отходы в определенных количествах или концентрациях представляют потенциальную опасность для здоровья человека или окружающей среды.

В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов, из них вторично используют только 2 млрд. т, т.е. около 28%. Основные показатели, характеризующие объемы образования, использования и размещения многотоннажных отходов, приведены в табл. 15.2.

Приведенные в таблице данные по объемам образования и размещения отходов, отражаемые в различных формах отчетности и инвентаризации, на наш взгляд, явно занижены, и их фактические объемы, особенно токсичных отходов, превышают цифры, представленные в формах отчетности. Показаны лишь те отходы, которые нельзя скрыть. Неучтенных загрязнителей окружающей среды огромное количество.

На территории нашей страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. т твердых отходов, при этом изымаются из хозяйственного оборота сотни тысяч гектаров земли. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах и свалках отходы являются источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений.

Большую тревогу вызывают накопленные в отвалах и свалках токсичные и экологически опасные отхода общее количество которых достигло 1,6 млрд. т, что может привести к необратимому загрязнению окружающей среды. Согласно данным инвентаризации в России ежегодно образуется около 75 млн. т высокотоксичных отходов, из них перерабатывается и обезвреживается лишь 18—20%.

Общая площадь организованных хранилищ для токсичных отходов составляет 11 тыс. га, при этом не учитываются неорганизованные хранилища и свалки, на которые, по данным инвентаризации, вывозится около 4 млн. т высокотоксичных отходов.

Следует особо выделить проблемы, связанные с образованием и обезвреживанием бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод. Ежегодно в Российской Федерации образуется около 140 млн. м³ ТБО, которые при неправильном и несвоевременном удалении и обезвреживании серьезно загрязняют окружающую среду. Основную массу ТБО составляют пищевые отходы и бумага, что видно из приведенных данных.

Для разных городов и регионов России состав ТБО изменяется в широких пределах. Кроме того, в каждом городе состав ТБО зависит даже от дней недели и сезона года. Например, содержания пищевых отходов весной составляет 20—25%, а осенью — 4—50%, что связано с большим потреблением овощей и фруктов. Зимой и осенью сокращается содержание мелкого отсева.

Наметилась тенденция к увеличению содержания бумаги, полимерных материалов. С переходом на централизованное теплоснабжение в крупных городах России резко сократилось содержание в ТБО золы и шлака (практически до нуля).

Важная характеристика ТБО — плотность. Весной и летом она составляет 0,18—0,22 т/м³, в осенне-зимний период (за счет увеличения пищевых отходов) повышается до 0,2—0,25 т/м³.

Усредненные нормы накопления ТБО на одного горожанина составляют по жилым домам 0,9—1,2 м³/год.

Для охраны водных ресурсов, защиты природной среды, а также для утилизации содержащихся в ТБО ценных веществ и компонентов в мировой и отечественной практике ведутся разработка и широкое внедрение различных технологий механизированного обезвреживания и переработки ТБО. Выбор метода обезвреживания и переработки ТБО для конкретного города (региона) определяется необходимостью, в первую очередь, оптимального решения, проблем охраны природной среды и здоровья населения, с учетом экономической эффективности, рационального использования земельных ресурсов. Наибольшее практическое распространение у нас и за рубежом получили складирование на полигоне, сжигание и аэробное биотермическое компостирование.

Основным методом на ближайшие годы как в России, так и за рубежом (особенно для небольших городов) остается складирование на полигонах. После закрытия полигона его поверхность рекультивируется для последующего использования земельного участка.

Полигон устраивают там, где в основании находятся глины и тяжелые суглинки. Площадь земельного участка выбирается с условием срока его эксплуатации 15—20 лет. Участок должен располагаться не ближе 500 м от жилой застройки и не дальше 500 м от дороги. В настоящее время в России более 15 тыс. га заняты под действующие и более 40 тыс. га под закрытые свалки. Находить площади в 20—40 га становится все труднее, и это заставляет искать иные методы обезвреживания ТБО. Следует отметить, что при складировании на полигоне, наряду с образованием фильтра, загрязняющего водоисточники, выделяется метан и другие токсичные газы, что не только загрязняет воздух вблизи полигона, но и, по данным последних исследований отрицательно влияет на озоновый слой земли.

Мусоросжигательные заводы получили значительное распространение в странах с высокой плотностью населения и большим дефицитом свободных площадей (Германия, Япония, Швейцария, Бельгия и др.). Главный недостаток мусоросжигательного завода — трудности очистки выходящих в атмосферу газов, особенно от диоксинов, а также более высокие по сравнению с мусороперерабатывающим заводом капитальные и эксплуатационные затраты. Устройство второй и третьей ступени очистки отходящих газов позволит несколько уменьшить экологическую вредность предприятий.

Проблема сжигания и переработки ТБО в России практически не решается, общая мощность мусоросжигающих и мусороперерабатывающих заводов составляет около 5 млн. м³/год, т.е. всего 3,5% общего объема образующихся ТБО.

По прогнозам специалистов, в ближайшие 10—15 лет объем накапливаемых за год твердых бытовых отходов в России увеличится в 1,5—2 раза. В то же время все труднее стало находить территории для полигонов, а требования к выбросам мусоросжигающих заводов ужесточаются. В связи с сокращением природных ресурсов возрастает потребность во вторичном сырье. Эти факторы являются серьезным аргументом в пользу расширения объемов строительства мусоросжигающих и мусороперерабатывающих заводов. В настоящее время в России, несмотря на экономические проблемы, продолжаются проектирование и строительство новых мусороперерабатывающих заводов полностью на отечественном оборудовании в Тольятти, Оренбурге и Московской области. Однако исходя из потребности этого недостаточно.

Построенные в России мусоросжигательные заводы (табл. 15.3) работают на импортном оборудовании (за исключением завода во Владимире). Все заводы оснащены оборудованием для утилизации теплоты. В качестве вторичного сырья извлекается только черный металлолом. Сложной задачей при эксплуатации таких заводов является, наряду с очисткой отходящих газов, утилизация или захоронение остающихся после сжигания 20—25% (от сухой массы ТБО) токсичной золы и шлака.

В республиках бывшего СССР наибольшее распространение получили заводы, работающие по технологии аэробного и термического компостирования (табл. 15.4), при которой ТБО вступают в естественный кругооборот веществ в природе, обезвреживаются и превращаются в компост — ценное органическое удобрение или в биотопливо для теплиц. В процессе переработки создаются условия, губительно действующие на большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух. Технологические мероприятия позволяют нормализовать содержание в компосте микроэлементов, в том числе солей тяжелых металлов.

При такой технологии из отходов извлекаются компоненты, которые можно использовать в качестве вторичного сырья в промышленности: лом черных и цветных металлов, стекло, пластмассы.

Основным технологическим оборудованием таких заводов являются биотермические вращающиеся барабаны диаметром 4 и длиной 36 и 60 м. Кроме того, они оснащаются целым комплектом вспомогательного оборудования: сепараторами цветного металла, стекла, пластмассы, бумаги, текстиля, грохотами, дробилками для компостируемого материала и др. Комплект как основного, так и вспомогательного оборудования таких заводов серийно выпускается промышленностью стран СНГ.

Обезвреживание ТБО осуществляется также методом сжигания (рис. 15.2).

Сточные воды. Суммарное годовое количество осадков сточных вод составляет 30—35 млн. м³ или в пересчете на сухое вещество — 3—3,5 млн. т. Они разнообразны по качественному составу и свойствам и содержат значительные количества ионов тяжелых металлов, токсичных органических и минеральных соединений, нефтепродуктов. На большинстве очистных сооружений не решены вопросы удаления и переработки образующихся осадков, что приводит к бесконтрольному сбросу жидких токсичных отходов в водные объекты.

От сточных сбросов гибнут малые реки, особенно в Башкортостане, Калмыкии, Белгородской, Вологодской, Воронежской, Саратовской и Челябинской областях. Нефтепродукты и фенолы задушили речку Охту в Петербурге — их предельно допустимые концентрации превышены там в 10 раз.

В ряде городов случайно обнаружены подземные озера масел и дизельного топлива. Около Курской нефтяной базы на глубине 7 м обнаружено «месторождение» дизельного топлива и бензина объемом около 100 тыс. т, занимающее площадь до 10 га. Аналогичные «месторождения» найдены в Туле, Орле, Ростове и на Камчатке.