Выбор метода обезвреживания и утилизации ТБО
Известно более 20 методов обезвреживания и утилизации ТБО. По каждому методу имеется 5...10 (по отдельным — до 50) разновидностей технологий, технологических схем, типов сооружений. Методы обезвреживания и переработки ТБО по конечной цели (по направленности) делятся на ликвидационные (решают в основном санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решают и задачи экономики— использования вторичных ресурсов); по технологическому принципу бывают биологические, термические, химические, механические, смешанные.
Наибольшее распространение у нас и за рубежом получили такие методы: складирование на полигонах (ликвидационный биолого-механический); сжигание (ликвидационный термический) и компостирование (утилизационный биологический). Основные данные использования этих методов приведены в табл. 4.1, а основные показатели представлены в табл. 4.2. Анализ прогнозируемого состава ТБО крупных городов до 2010 г. показывает, что для их обезвреживания и утилизации могут быть применены все рассмотренные методы. ТБО будут содержать достаточное количество биогенных веществ для того, чтобы из них вырабатывать компост. Прогнозируется рост теплоты сгорания ТБО, что повысит их ценность как топлива. Содержание полимерных материалов не достигнет к 2010 г. уровня, который препятствовал бы компостированию или сжиганию (с учетом имеющихся способов по их извлечению или очистке от продуктов разложения).
Страна |
Накопление ТБО, т/год |
Масса ТБО. % |
|||
складирование на полигонах |
сжигание |
компостирование |
рекуперацияи прочие методы |
||
СССР |
56 |
96,7 |
2 |
1,3 |
— |
Австрия |
1,6 |
70 |
10 |
18 |
2 |
Бельгия |
2,4 |
62 |
29 |
9 |
— |
Болгария |
1,6 |
100 |
— |
— |
— |
Великобритания |
16,5 |
89 |
9,5 |
1,4 |
0,1 |
Венгрия |
2,1 |
92 |
8 |
— |
— |
ГДР |
4,5 |
96,5 |
3,3 |
0,2 |
— |
Дания |
1,9 |
27,5 |
70 |
0,5 |
2 |
Италия |
15 |
60 |
25 |
10 |
5 |
Канада |
6 |
80 |
19 |
1 |
— |
Нидерланды |
7 |
50 |
34 |
15 |
1 |
Польша |
8 |
98,5 |
— |
1,5 |
— |
США |
235 |
85 |
14 |
0.1 |
0,9 |
Финляндия |
1 |
100 |
— |
— |
— |
Франция |
16 |
46,4 |
40,7 |
12 |
0,9 |
ФРГ |
28 |
64,5 |
30 |
5 |
0,5 |
ЧСФР |
2,4 |
89,5 |
7.9 |
2,6 |
— |
Швейцария |
1,3 |
14 |
70 |
10 |
6 |
Швеция |
2,5 |
45 |
45 |
9,8 |
0,2 |
Япония |
32 |
27 |
70 |
0.3 |
2,7 |
Размеры удельных капитальных затрат для заводов по однотипной технологической схеме с использованием оборудования, работающего по одному принципу, зависят от мощности (производительности по приему ТБО) сооружений. В результате анализа данных в сопоставимых ценах по 100 зарубежным заводам, перерабатывающим ТБО в компост, получена такая зависимость (за базовый вариант принят завод мощностью 100 тыс. т/г по ТБО):
Мощность заводов, тыс. т/г |
Удельные капзатраты, % ТБО |
100 |
100 |
40 |
140 |
20 |
185 |
10 |
230 |
В связи с этим для сооружений мощностью менее 30 тыс. т/г ТБО применяют упрощенные схемы. Все рассмотренные направления— складирование на полигонах, сжигание, компостирование, механизированная сортировка — позволяют обезвреживать и утилизировать ТБО, соблюдая нормативы требований охраны окружающей среды.
Выбор метода и типа сооружений в конкретном городе или регионе целиком зависит от местных условий и осуществляется на основе обязательного сравнения технико-экономических показателей ряда вариантов с учетом климатических факторов, санитарно-эпидемиологической обстановки (табл. 4.3; 4.4), а также численности обслуживаемого населения. Учитывается также возможность отвода земельного участка под сооружения.
Климатическое районирование СССР (табл. 4.3) принято в соответствии со СНиП 2.01.01—82. Участок для строительства сооружений по обезвреживанию и утилизации ТБО должен обеспечивать оптимальные условия размещения (схематично представлен на рис. 4.1).
Оптимальными условиями строительства завода по механизированной переработке ТБО в компост являются:
- наличие гарантированных потребителей компоста (органического удобрения или биотоплива) в радиусе до 20 км;
- размещение завода у границы города на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО;
- численность обслуживаемого населения более 350 тыс. чел.
Оптимальными условиями строительства завода по сжиганию ТБО с утилизацией тепловой энергии могут быть: обеспечение гарантированными круглосуточными и круглогодичными потребителями тепловой энергии в комплексе с подстраховывающей ТЭЦ или котельной (если потребитель не допускает временных перебоев подачи тепловой энергии); размещение завода в пределах городской застройки (в промзоне) и радиусе до 7 км (при одноэтапном вывозе ТБО без применения перегрузочных станций) от центра сбора ТБО и до 0,5 км от врезки в существующий теплопровод; наличие шлакоотвала или потребителя шлака в качестве вторичного сырья не далее 10 км от завода; численность обслуживаемого населения более 350 тыс. чел.
Показатель |
Вид обезвреживания и утилизации |
|||
складирование на полигонах |
сжигание |
компостирование |
механизированная сортировка |
|
1. Социальные аспекты |
||||
Санитарно-гигиеническая оценка: |
|
|
||
степень и срок обезвреживания ТБО |
Практически полная за 100 лет |
Практически полная за 1 ч |
Практически полная, за исключением спорообразующих бактерий, за 2—360 сут. |
- |
загрязнение почвы |
Практически нет (за исключением участка складирования) |
Практически нет (за исключением участка шлакоотвала) |
Практически нет |
Практически нет |
загрязнение воды |
Практически нет |
Практически нет |
Нет |
Практически нет |
загрязнение атмосферы |
Нет |
В пределах норм с учетом хлорообразующих полимеров |
» |
В пределах норм |
Престижность труда |
Не престижен |
Пониженная престижность |
||
Виды используемых вторичных ресурсов, содержащихся в ТБО |
Не используются |
Тепловая энергия и черный металлолом |
Компост, черный и цветной металлолом |
Бумага (макулатура), пищевые отходы, черный и цветной металлолом, компост, тепловая энергия |
Содержание по массе отходов производства, % |
Нет |
25...30 |
20...30 |
10...15 |
То же по объему |
Нет |
5...6 |
10...12 |
3...5 |
2. Технико-экономические |
показатели на заводские установки производительностью 100 тыс. т/г |
|||
Удельные капитальные вложения на 1 т годовой мощности по приему ТБО, руб. |
2...8 без учета подъездной дороги |
100...110 |
70...80 |
140...180 |
Удельные эксплуатационные затраты, руб/т |
1...2,3 |
11...15 |
12...15 |
25...30 |
Удельные трудовые затраты, рабочий день/т |
0,04...0,08 (0,1) |
0,3.. .0,4 (0,3—0,4) |
0,4.. .0,6 (0,4—0,6) |
1... 1,2(—) |
Удельная металлоемкость оборудования на 1 т годовой мощности по приему ТБО, кг/т. г |
0,3...0,4 |
9...17 |
20...25 |
40...50 |
Удельные энергозатраты, кВт-ч/т |
5...5,5 |
26...56 |
25...35 |
80 |
Удельная установленная мощность токоприемников на 1 т годовой мощности, кВт/т |
0,001 |
0,015...0,022 |
0,012...0,02 |
0,04...0,05 |
Удельная занимаемая площадь (по полигонам — затраты площади) на 1 т/г, м2.т/г |
0,1 |
0,25...0,5 |
0,4...0,76 |
0,7...0,8 |
Градостроительная* или сельскохозяйственная стоимость земли, занимаемой сооружениями, тыс. руб/га |
(пахотные земли не используются) |
177 |
110 |
110 |
Проценты эксплуатационных затрат, возмещаемых за счет реализации продукции |
0 |
30…50 |
40…75 |
50…60 |
Удельные затраты на транспорт ТБО до сооружений**, руб/т |
10…15 |
2,5…4 |
4…6 |
4…6 |
Максимально допустимое расстояние от сооружений до потребителей основной продукции, км |
- |
0,5 |
25 |
25 |
Удельная экономическая эффективность использования основной продукции у потребителя в пересчете на 1 т ТБО, руб/т |
- |
- |
7…14 |
15 |
Возможность совместного обезвреживания и переработки с частью промышленных отходов |
Да |
Подлежит уточнению на месте |
Практически нет |
Нет |
Освоение производства отечественного оборудования |
Освоено |
В стадии освоения |
Освоено |
Нет |
* Руководство по составлению схем комплексного использования подземного пространства крупных и крупнейших городов: ЦНИИП градостроительства. — М.: Стройиздат, 1978 (Комплексная экономическая оценка территории по группам городов, с. 75). ** Не учтены затраты по транспортированию ТБО на межрегиональные сооружения с дальностью вывоза свыше |
Климатические районы СССР, специализированные регионы |
Численность обслуживаемого населения, тыс. чел. |
Высоконагружаемые полигоны |
Методы обезвреживания и утилизации ТБО |
|||
сжигание |
компостирование |
Комплексные заводы (компостирование и сжигание) |
||||
заводы |
полевые установки |
заводы |
||||
IA, Б, Г, Д — север, районы многолетней мерзлоты |
25...125 200 и более |
+ + |
++ |
|||
IB— II — центральные районы |
25...125 200...500 600 и более |
+ ++ + |
+ + |
++ |
+ |
++ |
III—IV — южные районы |
25...125 200...500 600 и более |
+ + + |
+ + |
++ |
++ |
++ |
Международные морские порты |
25...125 200...1200 1150 и более |
+ + |
++ ++ |
+ |
Примечание. «+» — желательное решение, «++» — наиболее желательное решение.
Оптимальными условиями строительства полигонов складирования ТБО являются:
- наличие свободного участка с основанием на водоупорных грунтах;
- расположение уровня грунтовых вод ниже 3 м от поверхности площадки (участки с выходами ключей исключаются);
- обеспечение грунтом или инертными отходами для изоляции ТБО;
- конфигурация участка, близкая к квадрату;
- получение разрешения на высоту складирования ТБО свыше 20 м;
- размещение на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО (при одноэтапном вывозе ТБО без применения перегрузочных станций).
Численность обслуживаемого населения, тыс. чел. |
Метод и тип сооружений обезвреживания и утилизации ТБО |
Минимальные площади участка |
Минимальные транспортные затраты |
Максимальная утилизация ТБО |
Минимальные приведенные затраты |
Минимальные затраты трудовых ресурсов |
||
городская |
общая |
в сельском хозяйстве |
в энергетике |
|||||
25...125 |
Высоконагружаемые полигоны Установки полевого компостирования |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
||
200...400 |
Высоконагружаемые полигоны Сжигательные заводы Компостные заводы |
+
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
600 и более |
Комплексные компостные заводы со сжиганием балласта Сжигательные заводы Высоконагружаемые полигоны |
+
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Получение разрешения у районного архитектора на высоту складирования свыше 20 м, гарантирующую экономичное использование площади участка, связано с необходимостью сохранения ландшафта и создания условий оптимального использования земли после рекультивации полигона. Численность обслуживаемого населения не лимитируется.
Значительный экономический и экологический эффект может быть получен за счет блокирования или хозяйственной кооперации сооружений по обезвреживанию и утилизации ТБО с другими городскими объектами. Варианты размещения и комплексирования сооружений по обезвреживанию и утилизации ТБО в регионе проанализированы в табл. 4.5.
При разработке технико-экономического обоснования выбора метода обезвреживания и утилизации ТБО для каждого варианта подбирают земельный участок, устанавливают расстояние и транспортные затраты по вывозу отходов. При необходимости закладывают двухэтапный вывоз ТБО. Для каждого объекта в качестве обязательного планируют вариант складирования ТБО на полигонах, как наиболее простой. Если существующий участок полигона не отвечает требованиям охраны окружающей среды или если его размер не обеспечивает прием ТБО на предстоящие 20...25 лет, то в качестве расчетного варианта рассматривают полигон на новом участке, отвечающем всем санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям.
1 — граница города; 2 — линия застройки промышленной зоны; 3 — завод по сжиганию ТБО с утилизацией тепловой анергии; 4 — завод по переработке ТБО в компост; 5 5 — полигон ТБО; 6 —совхоз (потребитель компоста); 7 — шлакоотвал
Вариант, рассчитанный на получение компоста (органического удобрения и биотоплива), должен быть обоснован документами от конкретных потребителей продукции (совхозов или колхозов, трестов зеленого строительства и т. п.). Исключение возможно лишь на основе официального отказа сельскохозяйственных организаций от использования компоста из ТБО.
Вариант, предполагающий получение тепла, должен быть обоснован документами от конкретных его потребителей или от проектных организаций, проектирующих объект с использованием тепла от сжигания ТБО. Исключение варианта возможно лишь на основе официального отказа организации теплоэнергетического хозяйства от использования тепла. Этот же принцип применяют при рассмотрении вариантов других методов обезвреживания и утилизации ТБО (механизированная сортировка, пиролиз и т.д.).
Варианты размещения |
Факторы |
|
положительные |
ограничивающие применение |
|
Теоретическое обезвреживание, утилизация тепла и черного металлолома |
||
В промышленной зоне города |
Возможно комплексирование в части совместного сжигания бытовых и промышленных отходов (строительство на долевых началах с промышленными предприятиями) |
Трудности с реализацией тепловой энергии в ночные часы и в нерабочие дни, если нет предприятий с трехсменным режимом работы |
В комплексе с котельной на энергетическом топливе или ТЭЦ |
Подача тепловой энергии в общую теплосеть, облегчение условий реализации тепловой энергии. Экономия управленческих расходов за счет объединения |
Трудности сочетания при высоких параметрах теплоносителя в сети ТЭЦ |
В комплексе со станцией аэрации по очистке сточных под с размещением в коммунальной зоне |
Утилизация тепловой энергии для сушки осадка сточных вод (оптимальные условия реализации тепловой энергии) Экономия энергетического топлива Единые требования по охране окружающей среды, единая санитарная зона |
Могут быть не оптимальными маршруты мусоровозов, так как станция аэрации проектируется у водоема |
В комплексе с плавательным бассейном и холодильными установками |
Утилизация тепловой энергии для подогрева воды в бассейне или абсорбционной холодильной установке (оптимальные условия круглогодичной реализации тепловой энергии) Экономия энергетического топлива |
Размещение вблизи селитебной зоны |
В комплексе санаториев, больниц и т. п. |
Надежное обезвреживание ТБО |
Сооружения строят без котлов по утилизации тепла |
Биотермическое обезвреживание, утилизация компоста, черного и цветного металлолома |
||
У границы города-центра
|
Минимальные затраты на транспорт ТБО Обеспечение завода высококвалифицированными кадрами Облегчение условий реализации тепловой энергии при сжигании некомпостируемых отходов |
Увеличение затрат на вывоз компоста |
В комплексе с теплично-парниковым хозяйством |
Оптимальные условия реализации компоста в качестве биотоплива |
Удорожание транспорта ТБО Трудности с обеспечением высококвалифицированными кадрами (или дополнительные затраты на доставку персонала) |
В комплексе с канализационной станцией по очистке сточных вод |
Совместная переработка ТБО и осадка сточных вод (ОСВ): аэробное компостирование обезвреженного ОСВ (без метанового процесса); то же термически высушенного ОСВ; совместное анаэробное сбраживание в метантенках (без ферментаторов ТБО) Создание единой зоны обезвреживания твердых и жидких бытовых отходов Экономия управленческих расходов за счет объединения Единая система реализации органического удобрения |
Могут быть неоптимальными маршруты для мусоровозов |
В комплексе с предприятием по производству торфоминеральных удобрений (ТМАУ) |
Единая система производства и реализации органических удобрений |
Увеличение затрат на транспорт ТБО |
В комплексе с полигоном ТБО |
Экономия на транспорте некомпостируемых отходов Обеспечение маневра отходами при ремонте компостного предприятия Возможность предварительной сушки влажных ТБО |
Увеличение расстояния от центра сбора ТБО (при обслуживании региона с несколькими городами увеличения расстояния практически нет) |
Складирование с последующей изоляцией |
||
В комплексе с карьерами глины |
Охрана грунтовых вод от загрязнения фильтратом из ТБО Возврат народному хозяйству рекультивированного участка выработанного карьера после его заполнения уплотненными ТБО |
|
В комплексе с зонами рекреации |
Создание горок, обзорных площадок при высотной схеме складирования Использование хозяйственно-бытовых помещений полигона после его закрытия под зону отдыха* |
Обеспечение требований охраны окружающей среды при проезде мусоровозов |
В комплексе с полигоном высокотоксичных промышленных отходов I и II классов опасности |
Создание единой зоны промышленных и бытовых отходов Создание объединения или единого сооружения, возможности маневра машинами и механизмами** Использование слаботоксичных промышленных отходов для изоляции ТБО |
Различный размер санитарного разрыва (для промотходов I и II классов опасности — 3 км, для ТБО —0,5 км) |
В комплексе с полигоном ТБО |
Экономия на транспорте некомпостируемых отходов Обеспечение маневра отходами при ремонте компостного предприятия Возможность предварительной сушки влажных ТБО |
Увеличение расстояния от центра сбора ТБО (при обслуживании региона с несколькими городами увеличения расстояния практически нет) |
* Котельная, артезианская скважина, гараж могут использоваться по прямому назначению; административные здания — под склад спортивного инвентаря, раздевалки. ** Целесообразно совместное использование бульдозеров, экскаваторов, автосамосвалов.
|
Заводы но механизированному обезвреживанию и утилизации ТБО в СССР и за рубежом, строительство которых осуществлено позднее 1984 г., имеют превышение эксплуатационных затрат над доходами за счет реализации продукции в размере 30...50 % (с учетом современного уровня цен на вторичное сырье и их продукцию). Эти предприятия имеют дотацию из городского бюджета как плату за услугу городу в части обезвреживания ТБО.
Основной задачей заводов по обезвреживанию и переработке ТБО является решение санитарной проблемы. Социально-экономическая эффективность этих заводов обеспечивается за счет дополнительных факторов: экономии на транспорте ТБО (заводы размещают значительно ближе к источникам накопления ТБО, чем полигоны), экономии земель, экономического эффекта у потребителей продукции, предотвращенного ущерба окружающей среде (атмосфере, почве, грунтовым и поверхностным водам).
Социальные сети