Основы управления ТБО

Основная задача комплексного решения практических вопросов уп­равления в городе потоком ТБО - организация рационального управле­ния отходами, отвечающего современным эколого-экономическим и ре­сурсным требованиям.

Комплексное управление ТБО включает в себя технологические операции их сбора, удаления (транспортировки), переработки и захоро­нения, а также реализацию мероприятий по уменьшению количества отходов, направляемых на переработку и захоронение.

Стратегия управления ТБО базируется на решении следующих ос­новных задач:

• минимизация количества отходов, направляемых на объекты санитарной очистки города (обезвреживания и захоронения);
• изыскание и применение экологически безопасных методов переработки отходов с наименьшими экономическими затратами;
• максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный оборот и их материально-энергетическая утилизация как техногенного сырья;
• постепенный переход от полигонного захоронения ТБО к их промышленной переработке (в странах ЕС к 2010 г. от полигонного захоронения планируют отойти).

Исходя из гетерогенного состава муниципальных отходов, схемы управления ТБО на всех стадиях обращения с отходами (включая про­мышленную переработку) должны представлять собой комбинацию технологических операций разделения отходов на отдельные фракции и компоненты с последующей их переработкой оптимальным мето­дом. Объединяющим процессом в схеме комплексного управления ТБО является сепарация, изменяющая качественный и количествен­ный состав ТБО.

Первоочередной задачей в разработке схемы управления ТБО явля­ется организация их сбора и удаления (транспортировки). Промедление с удалением ТБО из мест образования недопустимо, так как может при­вести к серьезному загрязнению городов. Удаляют ТБО либо на полиго­ны захоронения, либо на специальные заводы для переработки и обез­вреживания.

Постепенный переход от полигонного захоронения к промышлен­ной переработке является основной тенденцией решения проблемы ТБО в мировой практике. Вовлечение ТБО в промышленную перера­ботку во многом снимает противоречие между городом, где образуется большое количество отходов, и пригородом, где отходы должны быть размещены.

В мировой практике стратегия уменьшения количества ТБО, на­правляемых на объекты санитарной очистки города, базируется на реализации программ ресурсосбережения. Эти программы предус­матривают использование методов сортировки для выделения из ча­сти ТБО ценных компонентов до их складирования на полигоне или обезвреживания на спецзаводе. При этом может предусматриваться выделение из ТБО не только ценных, но и опасных компонентов (для улучшения характеристик отходов, направляемых на захоронение и обезвреживание).

Программы утилизации осуществляются непосредственно в месте образования и сбора отходов и на специальных сортировочных комплексах (выделение ценных компонентов из потока отходов на конвейерной ленте).

Как отмечено, в европейских странах, США и Японии широко практикуется раздельный сбор отходов в местах их образования, что во многом предотвращает попадание в ТБО как ценных (незагрязненная макулатура, упаковочная тара, стекло, пластмассы, металлы, текстиль), так и опасных (отработанные люминесцентные лампы, аккумуляторы, батарейки) компонентов. По разным оценкам, выход селективно со­бранных отходов потребления составляет 25-35% от общего количества образующихся ТБО (в отдельных европейских городах - до 40-50%). Как правило, продукты селективного сбора подвергаются доводке на специальных сортировочных установках (преимущественно методами ручной сортировки; для извлечения металлов иногда применяется меха­низированная сепарация).

В российских городах также необходимо проводить работу (в том числе разъяснительную и информационную среди населения) по сбору вторсырья. Однако в российских условиях достаточно проблематично организовать повсеместно селективный покомпонентный сбор отходов потребления у населения. Это объясняется не только неподготовленно­стью населения, но и отсутствием соответствующих бытовых условий и технического обеспечения, наличием в жилых домах специфических мусоропроводов, большими трудозатратами и др. В России проблема выделения из ТБО ресурсов, пригодных для вторичного использования, должна решаться по-другому. При этом проблему ТБО из-за недостатка финансовых ресурсов целесообразно решать поэтапно (поэтапное во­влечение ТБО в промышленную переработку, поэтапный отход от поли­гонного захоронения).

Реализация программы ресурсосбережения - это первый этап в ре­шении проблемы ТБО. Этот этап, реализация которого базируется на оптимизации управления качеством и количеством образующихся ТБО на основе их разделения на несколько несмешивающихся потоков, предусматривает два момента (рис. 5.155):

• организация раздельного сбора отходов жилого и нежилого сектора города и транспортировки несмешивающихся потоков отхо­дов на разные объекты. Отходы нежилого сектора города (на их до­лю приходится 25-30% от общего количества ТБО), в которых сосре­доточено большое количество незагрязненных, легко извлекаемых ценных компонентов, подвергаются масштабной, технологически безопасной сортировке на специально создаваемых комплексах. Производительность одного комплекса - от 50 до 150 тыс. т/год, срок окупаемости 2-3 года;
• организация контейнерного сбора вторсырья у населения (все ценные компоненты в один контейнер), с доставкой на сортировочный комплекс.

Первый этап решения проблемы ТБО является самоокупаемым и характеризуется низкими удельными капиталовложениями - 30-40 долл./т ТБО. Реализация этапа позволит на 25-30% сократить поток от­ходов, направляемых на захоронение и обезвреживание (т.е. выйти на уровень мировой практики).

На втором этапе (или на совмещенном первом и втором этапе) создается участок для термической переработки хвостов сортировки отходов нежилого фонда и вторсырья (с утилизацией энергии, на ос­нове применения обоснованных прогрессивных технологий). При вовлечении хвостов сортировки в термическую переработку, напри­мер, по методу Института проблем химической физики РАН в Чер­ноголовке (одна из прогрессивных технологий) удельные капиталь­ные затраты составят — 100-200 долл./т (суммарно сортировка + тер­мообработка). Реализация второго этапа в целом по городу позволит на 40% уменьшить количество отходов, направляемых на захороне­ние, что равноценно строительству четырех-пяти традиционных МСЗ с удельными капзатратами не менее 600 долл./т (сжигание об­щей массы несортированных ТБО).

На следующем этапе (см. рис.5.155) в переработку вовлекаются отходы жилого сектора города. При недостатке средств этот этап разбивается на два подэтапа. Вначале строится цех механизирован­ной сортировки ТБО, обеспечивающей извлечение в самостоятель­ные продукты черных и цветных металлов, выделение горючей фракции и биоразлагаемой фракции (в принципе, из крупнокуско­вой фракции ТБО жилого сектора города возможно частичное из­влечение упаковочных отходов). Горючая фракция подвергается термической переработке с утилизацией энергии (аналогично хвос­там сортировки отходов нежилого сектора). Биоразлагаемая фрак­ция вначале подвергается захоронению (ее выход составляет 20­25% от исходных ТБО жилого сектора), а затем также вовлекается в переработку с применением оптимальной технологии. Применяе­мое оборудование - преимущественно отечественное. Оптимальная производительность завода для переработки отходов жилого секто­ра города с населением 1 млн. жителей - 250 тыс. т/год, удельные капвложения - 200-300 долл./т.

Весьма важно, что реализация принципов ресурсосбережения и утилизации отходов приводит к развитию рынка обращения с отходами.

созданию основ рыночной экономики в системе санитарной очистки города. В частности, формированию конкурентных отношений спо­собствует баланс интересов всех взаимодействующих сторон - му­ниципальных властей, домовладений, предприятий по удалению и переработке отходов, населения (коммунальные платежи сводятся к минимуму).

Не менее важно, что вовлечение отходов в масштабную сортировку и переработку создает новые условия, обеспечивающие частным фир­мам, занятым в сфере санитарной очистки города, прибыльную дея­тельность и возможность развиваться (например, в Москве на долю та­ких предприятий приходится более 70% всех ТБО, подлежащих сбору и удалению).

По существу, речь идет о поэтапном создании новой отрасли про­мышленности.

Эффективность управления любой системой, как это видно на примере ТБО - многотоннажного отхода потребления (рис. 5.156), существенно повышается при регулировании входящих в систему потоков. Управление качеством и количеством образующихся ТБО на основе их разделения на несколько несмешивающихся по­токов (раздельный сбор отходов жилого и нежилого сектора, опас­ных компонентов, вторичного сырья у населения) позволяет со­здать систему обращения с отходами, отвечающую современным требованиям экологии, экономики и ресурсосбережения. На ста­дии сбора и удаления ТБО во многом определяется, таким обра­зом, эффективность и безопасность их дальнейшей переработки и захоронения.

Таким образом, при решении вопросов оптимизации системы управления муниципальными отходами на стадии их сбора и удале­ния в качестве критерия оптимальности следует принимать степень утилизации ТБО (количество отходов, выделенных для вторичного использования на основе их раздельного сбора в жилом и нежилом секторе города и сортировки отходов, обогащенных полезными компонентами) и затраты на сбор и транспортировку ТБО (эконо­мические критерии).

Конечной операцией в общей схеме управления ТБО, эффек­тивность которой во многом зависит от организации работы на предшествующих стадиях сбора и удаления муниципальных отхо­дов, является промышленная переработка, решающая в совокупно­сти вопросы обезвреживания, ликвидации и утилизации ТБО. Пе­реход от полигонного захоронения ТБО к их промышленной пере­работке является долгосрочной стратегией кардинального решения проблемы ТБО.

Технология промышленной переработки должна учитывать состав и свойства исходного сырья как объекта переработки, а капиталовложе­ния должны быть ориентированы на создание наиболее прогрессивно­го производства.

Как отмечено, при выборе и создании рациональных методов про­мышленной переработки ТБО необходимо исходить из того, что проб­лема ТБО - это взаимосвязанная эколого-экономическая и технологиче­ская проблема, а сами ТБО должны рассматриваться как техногенное сырье сложного органо-минералъного состава. Технологию переработ­ки ТБО следует рассматривать как метод инженерной защиты окружа­ющей среды. Задачей любой технологии является:

• уменьшение массы отходов, подлежащих захоронению;
• обезвреживание отходов;
• материально-энергетическая утилизация отходов.

Приоритетными при выборе и создании технологии, отвечающей достижениям и тенденциям развития мировой практики, являются эколого-экономические критерии (экологическая безопасность техноло­гии, количество и экологическая безопасность образующихся отходов, экологическая безопасность новой продукции, экономическая эффек­тивность, капитальные и эксплуатационные затраты). Существенное влияние на выбор технологии оказывает степень ее отработанности и готовности к практическому применению.

В наибольшей степени современным требованиям отвечает по­строение промышленной технологии по принципу комбинации раз­личных методов переработки ТБО (комплексная переработка ТБО) - системная комбинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов.

Для практического вовлечения ТБО в комплексную переработку за­дача сводится к выбору и системному объединению наиболее эффек­тивных технологических процессов.

Детальный анализ показывает (см. главы 5.2.9, 5.3.6 и 5.4.1), что для использования в схемах комплексной переработки ТБО в российских условиях наиболее перспективны:

из технологий сортировки - отечественная техноло­гия, дополненная рядом прогрессивных элементов европейских раз­работок, которая может быть укомплектована преимущественно отечественным оборудованием (любая импортная технология сорти­ровки должна быть адаптирована к российским условиям с учетом отечественных разработок — определенная последователь­ность операций, применение специфических аппаратов и техноло­гических режимов);

из термических технологий - отечественная технология па- ро-воздушной газификации и слоевое сжигание на колосниковых ре­шетках, разработанное ведущими фирмами Германии;

из биотермических технологий - ферментация в туннеле (ферментативная сушка с получением полупродукта, пригодного для термической переработки, получения спирта, использования в производстве стройматериалов, например, по отечественной тех­нологии М.В. Бирюкова, основанной на применении безвредных минеральных вяжущих).

Технология комплексной переработки ТБО является малоотходной и в перспективе станет безотходной, что резко повышает уровень и зна­чимость промышленной переработки ТБО.

Таким образом, комплексное управление муниципальными отхода­ми, базирующееся на использовании научно обоснованного подхода к решению проблемы ТБО, рассматривает во взаимосвязи все технологи­ческие аспекты обращения с отходами — с позиций экологии, экономи­ки и ресурсосбережения.