Исследование альтернативных технологий переработки отходов жизнедеятельности человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

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. Классификация отходов

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.

1.2 Загрязнение воздуха

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 ).

Таблица 1

Этапы складирования отходов

№	Достоинства	Недостатки
1	Не требует постоянных и крупных капиталовложений.	Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния свалок, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.
2	Места складирования отходов могут не обновляться десятилетиями	Под всё разрастающиеся свалки, уходят новые огромные территории. Количество свалок непрерывно увеличивается.
3	Позволяют единовременно избавиться от большого количества ТБО или промышленных отходов	Разлагающиеся на свалках ТБО и промышленные отходы проникают в почву, тем самым, заражая её. Ядовитые испарения загрязняют воздух. Попадающие в водоемы остатки ТБО губительно сказываются на состоянии воды, вредят флоре и фауне этих водоёмов. Все эти последствия негативно влияют на здоровье человека, нарушают обменные процессы в природе
4	Результаты разрушительного влияния свалок на природу не видны сразу.	Последствия разрушительного влияния свалок на природу могут оказаться необратимыми в будущем.

Таким образом "физическое" измерение проблемы ТБО - не только не единственное, но даже и не самое важное. Существуют другие взаимосвязанные аспекты этой проблемы, которые делают ее насущной именно в наше время:

Объем ТБО:

... непрерывно возрастает как в абсолютных величинах, так и на душу населения;

Состав ТБО:

... резко усложняется, включая в себя все большее количество экологически опасных компонентов;

Отношение населения:

... к традиционным методам сваливания мусора на свалки становится резко отрицательным;

Законы:

... ужесточающие правила обращения с отходами, принимаются на всех уровнях правительства;

Новые технологии:

... утилизации отходов, в том числе современные системы разделения, мусоросжигательные заводы-электростанции и санитарные полигоны захоронения, все более широко внедряются в жизнь;

Экономика:

... управления отходами усложняется. Цены утилизации отходов резко возрастают. Современное управление отходами невозможно представить без частных предприятий и крупных инвестиций.

Все эти аспекты проблемы завязаны в узел, который затягивался в развитых странах на протяжении последних 20-30 лет все туже и туже.

Традиционно бытовые отходы вывозились на свалки, расположенные вблизи населенных пунктов, и работающие за счет муниципальных бюджетов. Со временем вследствие постоянной угрозы здоровью населения, исходившей от свалок (отравление грунтовых вод, размножение переносчиков заболеваний, неприятный запах, дым от частых самовозгораний), во многих странах стали принимать более строгие правила их размещения, конструкции и эксплуатации. Отрицательное отношение населения и новые стандарты делали открытие новых свалок (или "полигонов по захоронению ТБО", как они стали именоваться) все более сложным делом.

В это время как раз и заговорили о ранее упоминавшемся кризисе свалок. Хотя кризис свалок - это проблема, скорее "политическая", чем "физическая", однако, независимо от того, является ли нехватка места "реальной" или "кажущейся", строительство новых полигонов в определенный момент резко дорожает: в США, например, только получение лицензии на строительство полигона (еще до того как куплен участок) может обойтись в $500,000.

Ситуацию не изменило появление в начале 80-х годов мусоросжигательных заводов (МСЗ) "нового поколения" (снабженных высокотехнологичными устройствами очистки выбросов). МСЗ, подобно свалкам, были встречены населением в штыки из-за боязни диоксинов и других загрязнителей воздуха, а также из-за нерешенности проблем с захоронением токсичной золы, образующейся при сжигании ТБО. Находить площадки для МСЗ оказалось ничуть не легче, чем для полигонов, а себестоимость сжигания отходов даже в таких густонаселенных странах, как Голландия, оказывается ничуть не ниже, чем себестоимость закапывания их в землю. В странах с развитым экологическим законодательством до половины капитальных расходов при строительстве МСЗ уходит на установку воздухоочистительных систем. До 1/3 эксплуатационных расходов МСЗ уходит на плату за захоронение золы, образующейся при сжигании мусора, которая представляет собой гораздо более экологически опасное вещество, чем ТБО сами по себе (таблица 2).

Таблица 2

Этапы сжигания мусора

№	Достоинства	Недостатки
1	Позволяет единовременно избавиться от большого количества мусора.	Ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу с дымом, провоцируют тяжелые заболевания у людей, способствуют образованию озоновых дыр.
2	Удобно в больших городах и на крупных предприятиях, так как позволяет избавляться от отходов по мере их поступления.	Из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу над городами и предприятиями образуются плотные дымовые завесы.
3	Нет	После сжигания отходов остаётся ядовитый пепел, который, впоследствии, тоже приходиться утилизировать одним из выше перечисленных способов

Когда стоимость (а значит, и цена) утилизации отходов значительно возрастает, рынок утилизации начинает привлекать крупные частные компании. Такие компании в основном строят и эксплуатируют гигантские "мусороуничтожающие" предприятия, размещенные на дешевой земле вдалеке от городов, где производится наибольшее количество ТБО.

Строительство таких предприятий обычно встречает гораздо большую враждебность местного населения, чем строительство муниципальных свалок, поскольку никто не хочет иметь под боком свалку "чужого мусора" из метрополии.

Кроме того, свалка, принадлежащая частной компании, воспринимается населением, как правило, более враждебно, чем муниципальная свалка тех же размеров, расположенная в том же месте. Под давлением общественности политики настаивают на принятии более жестких мер.

Сливание отходов в воду имеет свои недостатки (таблица 3).

Таблица 3

Этапы сливания отходов в водоёмы.

№	Достоинства	Недостатки
1	Не требует крупных единовременных капиталовложений	Затраты на очистку воды, фильтрацию; ущерб рыболовецкой промышленности, водному транспорту во много раз превысят расходы на строительство заводов по переработке и утилизации ТБО.
2	Слитые отходы быстро распространяются по поверхности воды, быстро оседают на дно, растворяются, создавая видимость чистоты.	По поверхности воды, по дну водоёмов продукты разложения отходов распространяются на огромные расстояния, отравляя акваторию, делая её непригодной для жизни рыб, для использования в промышленности. Растворенные в воде едкие, а порой и токсичные отходы крайне опасны для животных и человека.
3	Не требует крупных единовременных капиталовложений	Затраты на очистку воды, фильтрацию; ущерб рыболовецкой промышленности, водному транспорту во много раз превысят расходы на строительство заводов по переработке и утилизации ТБО.
4	При блокировке мест слива отходов, ядовитые вещества распространяются не сразу и не заметно.	Блокировка мест слива отходов внушает людям спокойствие, притупляет бдительность, это приводит к тому, что распространению ядовитых веществ никто не препятствует

Не смотря, на все перечисленные выше способы утилизации, существует еще один способ - это вторичная переработка. Причем я считаю этот способ наиболее эффективным, так как он является не только экологически чистым, но и ресурсосберегающим. В качестве доказательства я приведу пример вторичной переработки полиэтилена в Японии.

Значение стандартов, что в свою очередь увеличивает стоимость утилизации отходов. Это приводит к тому, что все большее количество отходов попадает в руки крупных корпораций, имеющих не только финансовые средства выполнить жесткие экологические стандарты, но и возможность преодолеть (не всегда законными средствами) сопротивление местных политиков при решении вопроса о размещении свалки. Враждебность населения к огромным корпорациям растет и... мы попадаем в исходную точку порочного круга, узел "мусорного кризиса" затягивается еще туже (таблица 4).

Таблица 4

Правила захоронения отходов

№	Достоинства	Недостатки
1	Позволяет забыть о проблеме утилизации отходов. Создаётся видимость - если закопать ТБО, то они исчезнут.	Находящиеся в почве отходы отравляют её, попадая через подземные воды в водоёмы, представляют огромную опасность для человека и животных.
2	Не требуются новые огромные территории.	Подземные свалки не заметны, на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Более того с поверхности почв над свалками часто испаряются едкие токсичные вещества.
3	Не требует постоянных и крупных капиталовложений.	Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния захоронений отходов, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО.

Компания «Нэгдю Санге» в Японии с начала 80-х годов начала производить из старых полиэтилентерефталатовых изделий (ПЭТ) полиэфирные волокна. Процесс вторичного использования ПЭТ бесконечен. Изготовив однажды из отходов ПЭТ-коврик, его после износа можно переработать в ковровое покрытие для багажников автомобилей, и так далее. Японская фирма «Мидзуно» из вторичного полиэфира (содержание более 50%) производит спортивную одежду для школьников, кроссовки из искусственной кожи (40% вторичного полиэфира). Фирма «Гундзэ» из эфирного материала производит скатерти, кухонные рукавицы, колпачки для чайников, циновки, подставки и т.д. Компания «Одзаки Седзи» из пряжи, состоящей из 70% полиэфира и 30% шерсти, изготовляет школьную форму, причем на изготовление взрослого комплекта формы уходит около 15 пластиковых бутылок. Корпорация «Лайон Оффис Профктс» пошла дальше - она производит тканевые покрытия и материал подушек для офисных стульев, полки для папок и книг из стопроцентно вторичной пластмассы. Причем стулья легко разбираются, и большинство их деталей можно использовать вторично.

Но вторично перерабатывать можно не только полиэтилен. Так вторично можно использовать стекло, металлолом и те же пищевые отходы.

Поэтому, в моем видении, наиболее лучшим способом утилизации является вторичное использование.

Проблема ТБО и их утилизация.

Проблема утилизации ТБО остро обсуждается не только в больших городах, но даже и в таком маленьком городке как Костанай. Здесь, по сравнению со многими крупными городами, очень чистые улицы. Но, не смотря на это, в Костанае существуют такие проблемы как: несанкционированные свалки и проблема утилизации бытовых отходов. И если последняя проблема решена открытием полигона-2004, то проблема борьбы с несанкционированными свалками остается до сих пор не решенной.

Но как же в Костанае происходит процесс утилизации бытовых отходов и куда их вывозят?

Для ответа на вторую часть вопроса, я обратился к газетным статьям, где выяснил, что три года назад в нашем городе начал работу новый полигон, который назвали полигон-2004. Располагается он в районе бывшей свалки. Площадь полигона составляет 13, 76 га, а срок службы составит до 20 лет. На новом полигоне слой мусора будет выравниваться, и засыпаться землей. В него уже вложено 100 с лишним миллионов рублей. Также не территории полигона при благоприятном финансировании начнет строиться предприятие по сортировке и переработке мусора, появиться завод по биокомпастированию.

Также в рамках своей работы я провел исследование по процессу ликвидации бытовых отходов у нас в городе.

1. Из жилых домов мусор выкидывается в мусоропровод, если такой есть в наличие, и три раза в неделю мусоровоз приезжает и вывозит отходы на полигон. Если же жилые дома не оснащены мусоропроводом, то приезжает машина в определенное время и люди выкидывают в нее мусор. Только за 2013 год на полигон вывезли 48 541, 71 тонну бытовых и строительных отходов.

2. Что касается переработки металлолома, то ее у нас нет. Есть места, где его собирают, но потом он весь вывозится в Россию или Китай. Есть сборка стеклотары. Так же у нас в городе проводится обезвреживание ртутных ламп. Кстати, металлолом и ртутные лампы не вывозятся на полигон. На мой взгляд, в нашем городе актуальна сортировка мусора, но опять же вся проблема в людях. Мало кому захочется раздельно собирать мусор, а потом выкидывать его.

3. Что касается крупных предприятий, то у них свои полигоны.

4. Самая большая проблема в нашем городе, если ловят человека, за выбрасыванием мусора в неположенном месте, то на него составляется протокол, и дело уже отправляется в суд.

5. В городе есть лаборатория, где проводится мониторинг воздуха, воды и почвы. Мониторинг проводится ежеквартально. Как раз в январе проводился мониторинг, и результаты были удовлетворительные, никаких превышений нормы не было.

Из документов, которые мне дали просмотреть, я узнал, что вывозится на полигон.

На полигон вывозятся:

· Отходы от уборки территорий и помещений учебно-воспитательных учреждений;

· Отходы от территории культурно-спортивных сооружений;

· Отходы от территории и помещений объектов оптово-розничной торговли продовольственными товарами;

· Отходы от жилищ (крупногабаритные);

· Золу и шлаки от сжигания углей (неорганические соединения с содержанием SiO2);

· Отходы сучьев и ветвей лесоразработок;

· Смет уличный;

· Несортированный мусор от бытовых помещений, организаций;

· Мусор строительный от разработки зданий;

· Отходы при механической очистке сточных вод;

· Отходы от жилищ несортированные (овощные остатки-34%, бумага-10%, ткань-8%);

· Песок, загрязненный мазутом (содержание <15%).

Таким образом, сейчас проблема бытовых отходов является одной из главнейших проблем в мире. С каждым годом отходов становится все больше и больше. Состав их усложняется, следовательно, увеличивается токсичность таких отходов. Но главной проблемой является не увеличение количества отходов и не повышение их токсичности, главной проблемой является размещение бытовых отходов, проще говоря, проблема заключается в свалках и в их размещении. В результате этого в мире остро встал вопрос о «кризисе свалок», который заключается в отсутствии земли под складирование отходов. Так же проблемы ТБО существуют и в таких небольших городах, как Костанай. Причем самой важной проблемой здесь становится проблема несанкционированных свалок.

Чтобы как-то решить эту проблему, люди стали придумывать различные способы утилизации отходов, например такие, как сжигание мусора на мусоросжигательных заводах (МСЗ), сливание отходов в водоемы, захоронение мусора и многие другие.

Но каждый из этих видов утилизации имеет свои недостатки. Например: сжигая мусор, в результате мы получаем большой выброс диоксинов в атмосферу и несколько килограмм высокотоксичной золы, а, сливая мусор в водоканалы, мы загрязняем воду. Вследствие этого, я считаю, что самый приемлемый способ утилизации - вторичное использование, которое помогает не только уменьшать количество мусора, но и сберегать ресурсы.

Поэтому, на мой взгляд, человечеству предстоит принять еще множество решений, связанных с этой темой. И в ближайшем будущем ему нужно стремиться не к созданию техники, которая станет лучшим другом человека, а к созданию такого способа утилизации, при котором отходов существовать вообще не будет. Да и нам всем надо больше стремиться не к дружбе с техникой, а к дружбе с природой. Ведь искусственное легко создать, а вот естественное порой так сложно сохранить. Производство бытовых отходов в разных странах представлено в таблице 5.

Таблица 5

Производство бытовых отходов в разных странах

№	Страна	Всего в год, тонн	На душу населения в день, кг
1	США (1988)	180,000,000	1.82
2	США (1995, прогноз 1992)	200,000,000	1.91
3	США (2000, прогноз)	216,000,000	2.00
4	СССР (1989)	57,000,000	0.23
5	Российская Федерация (1991)	26,000,000	0.17
6	Великобритания	18,000,000	0.9

Производство бытовых отходов в и сравнительный анализ по объему, составу и способам утилизации ТБО в России и США представлено в таблице 6.

Таблица 6

Анализ объемов, состава и способов утилизации ТБО

№	Ежегодное количество ТБО	Соединенные Штаты	Россия
1	Всего (млн.тонн)	162.9	56.03
2	На душу населения (кг)	665	195
3	Количество по категориям (%)
4	Бумага и картон	40.0	20-36
5	Стекло	7.0	5-7
6	Металлы	8.5	2-3
7	Пластик	8.0	3-5
8	Текстиль	2.1	3-6
9	Резина и кожа	2.5	1.5-2.5
10	Древесина	3.6	1-4
11	Пищевые отходы	7.4	20-38
12	Другое	20.9	10-35.5

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». Возрастание отходов производства и потребления.

Таким образом - 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.

2. Переработка мусора

2.1 Основные этапы и способы переработки мусора

Проанализировав огромное количество опубликованных данных, касающихся здоровья людей, живущих возле свалок во всех странах мира. Выводы оказались неожиданными. Он нашел, что этим людям живется хуже, чем в отдаленных от свалок местах: их мучают головные боли, постоянная усталость, сонливость и т. п., но никакой связи этих недомоганий с опасными и ядовитыми испарениями от свалок доказать не удалось. Автор считает, что все эти отклонения в здоровье могут быть обусловлены чисто психогенными факторами. Но данных явно недостаточно, и необходимы более широкие исследования.

Еще раз о прессовании мусора. Испанцы смонтировали одну такую установку в Москве, сам мэр нажимал на кнопку, пуская пресс, телевидение запечатлело этот момент для вечности, и все разъехались. Что же теперь? Если вы живете в России и внимательно прочитали эту главу, то вы можете догадаться. Да, мусор не везут, пресс загружен процентов на 10%. Причина проста, как апельсин: на полигоне с плотными брикетами мусора нет места бомжам и нет прибыли тем, кто их содержит на свалке. На том полигоне в Шотландии, о котором я говорил, на громадной территории работают всего шесть человек: один принимает мусор (компьютер, электронный знак у машин и прочий учет и протокол о том, где, когда и какой мусор положен); два крановщика, которые разгружают мусор (большая часть мусора тоже в пакетах, но более рыхлых, чем у испанцев, -- это специально для того, чтобы ускорить ферментацию -- их свалка скоро кончается, и им хочется протянуть время); два бульдозериста, закрывающих мусор грунтом (поэтому их свалка не горит); и, наконец, один человек с редкой специальностью -- охотник с соколом для распугивания чаек, которые в Швеции заменяют наших ворон (этот человек работает через день и, вполне по-нашему, подрабатывает на других свалках). Появление кого-либо на территории полигона абсолютно исключается, это сразу -- полиция, дознание: кто, что, зачем и пр. Старая часть полигона уже покрыта грунтом и зеленеет.

Мы не обсуждаем многие способы утилизации органической части мусора. Во многих странах владельцам домов (коттеджей, бунгало, лачуг и др.) предлагают целый набор способов компостирования (как у нас в любой деревне). Активно рекламируется сейчас разведение особых червей, которые быстро и качественно превращают отбросы в компост. Однако то, что очень хорошо подходит для вашего садового участка, не годится для городского мусора -- он слишком загрязнен токсичными металлами и другими опасными веществами.

Кто мог это предугадать, когда строили завод под Ленинградом? Идея была хорошая. Весь мусор (ТБО) не разделяется, а целиком направляется во вращающуюся печь вроде цементной. Эта печь-- просто огромная и длинная труба. Там поддерживается приятная для микробов температура, подходящая влажность, постоянное перемешивание (труба вращается) и свежий воздух. Микробы работают очень шустро, и уже через короткий срок из нижнего отверстия печи высыпается облагороженный компост. Эта смесь подается на грохоты (большие сита), комочки компоста отсеиваются, а все остальное остается на грохоте. Образуются два потока: один должен идти на колхозные поля и к нам, дачникам, а второй -- на разборку.

Результаты не порадовали. Компост не берут, да и колхозов уже как бы нет, а разборка остатков оказалась невыгодной. В результате на этом замечательном заводе образовалось два огромных террикона, как на угольных шахтах, только чуть поменьше. Выход завод видит в уничтожении сначала компостной кучи, а потом и мусорной. Для этого завод собирается смонтировать две мощные установки для термохимического уничтожения избыточных илов, которые по своим физическим и химическим свойствам близки к компосту -- оба (ил и компост) -- продукт работы бактерий.

Активные илы.

Точнее эти илы называются «избыточные активные илы (ИАИ)». Это один из важных типов городских отходов, хотя это не твердые отходы. Их образование неизбежно связано с любыми станциями биологической очистки, а это один из самых распространенных методов очитки сточных, загрязненных вод. После того как вы отправили продукты жизнедеятельности в громадные канализационные коллекторы, вы перестаете об этом думать. Однако все должно куда-то деваться, этому учил нас еще М.В. Ломоносов. В коллектор сбрасывают свои стоки и промпред- приятия, туда идут и смывы с улиц, и все остальное, что выбрасывает город. Эта река впадает в очистные сооружения, где ее фильтруют, отделяют посторонние объекты (трупы собак и кошек, it иногда и людей, древесные остатки и бумажный мусор, денежные купюры и документы, мало ли что еще может выбросить юрод). После этого воду насыщают воздухом, подогревают и отдают на съедение родственникам тех бактерий, которые производили компост на питерском заводе. В этом процессе разрушаются клетки бактерий, образующих этот ил, что и позволяет сделать из него топливо. По нашим и американским данным, отличительной особенностью содоворегенерационных котлов (СРК), а именно их и предлагают для утилизации ИАИ и других опасных веществ, являются крайне низкие выбросы диоксинов. Причина такой «чистоты» станет понятна. СРК -- это высокая башня высотой в 10-20 и даже 30 м; соответственно газы находятся в ней 10-20 и даже 30 секунд (а надо, как вы помните, только 2 секунды), температура не ниже 1100 °С (по нормам Европейского Союза необходимо не ниже 850 °С). Но -- и это самое главное -- в СРК крайне жесткие щелочные условия. Атмосфера внутри -- это расплавленная и диссоциированная щелочь, то есть неминуемое расщепление любых органических веществ и связывание хлора, если он появляется в любом виде. Шведы и американцы заинтересовались этой системой уничтожения илов, мы -- нет. В любом случае ИАИ надо уничтожать, делать это надо и на старых производствах. Так, за 30 лет преступной работы Байкальского целлюлозно-бумажного комбината накоплено 10 млн м3 таких илов, и когда комбинат остановят (я надеюсь, что это произойдет), то встанет вопрос, что с этими илами делать. К сожалению, территорий, которые необходимо рекультивировать, в России немало.

Замечание. Вы, очевидно, обратили внимание, что я, вопреки своему обыкновению, нередко упоминал здесь названия разных, известных мне лично и не известных мне фирм. Я сделал это сознательно. Если в главе о МСЗ можно было бы упомянуть только немецкую фирму, которая разработала дожигатель для диоксинов (фирма Katalysatorenwerke Huls GmbH, см. Modren Power Syst., 1996, 9, 23), то здесь я бы хотел назвать их еще больше, чем назвал, чтобы стало совсем ясно, что дело не в отсутствии решений, а в нежелании решать. Мусорного кризиса нет и не было.

Рассмотрим теперь несколько новых процессов, пригодных для решения «проблемы ТБО». Главная и основная черта почти всех, назовем это --заявок на технологию, состоит в том, что они не реализованы и практически не имеют шансов на реализацию. Так устроена наша жизнь-- увы. Среди них есть весьма остроумные и оригинальные, но и у них нет перспектив. Поэтому я расскажу только о нескольких из них.

Проект Института проблем химической физики (ИПХФ) в Черноголовке. Эта технология связана с термическим разрушением отходов с помощью пиролиза. Он сходен с другими пиролитическими процессами, но, благодаря специальной организации пиролиза, выбросы диоксинов резко снижаются. Его отличие от многих декларируемых в печати проектов состоит в том, что уже построено несколько установок под Москвой и «настоящий» МСЗ в Финляндии.

На действующем заводе измеряли выбросы диоксинов, которые оказались ниже норм НЕС. За счет чего достигается такая чистота выбросов? По предположениям авторов, это связано с новой организацией теплового процесса, который они назвали «сверх- адиабатическим». Метод «сверхадиабатического сжигания» позволяет, по мнению авторов, использовать любые смеси, содержащие углерод. Хорошим примером служит утилизация не просто «плохих» углей, но «углесодержащих отходов», которые накапливаются в отвалах в сотнях миллионов тонн. Энергетический потенциал «углесодержащих отходов» оценивается более чем в 2 млрд тонн условного топлива.

Вместо угля можно вводить и твердые бытовые отходы (ТБО), что и было осуществлено на заводе в Финляндии. Одним из преимуществ этого метода является резкое снижение мощности очистительных устройств, так как отпадает необходимость очищать весь поток дыма, а надо очищать только энергетический газ, объем которого существенно меньше.

Если вы определите «мусор» как «смесь различных ценных веществ и компонентов», то вам в голову не придет, что такое богатство можно сжигать, закапывать в землю или топить в море. Абсолютно все части этой смеси можно либо употребить снова («рецикл»), либо использовать для получения новых вещей («утилизация»), либо вернуть обратно в природу («компостирование»), И начать надо с самого трудного: изменить свое отношение к предмету нашего обсуждения, к «мусору», отходам. Постарайтесь всегда помнить и повторять про себя: это не мусор, а неиссякаемый источник ценного сырья. Тогда мы сможем под совершенно другим углом рассмотреть проблему «мусорного кризиса». Мы увидим, что его нет и не было никогда, а было наше наплевательское отношение к природе, за что мы и можем вскоре поплатиться. И вклад проблемы отходов в эту катастрофу будет весомым.

СОСТАВ МУСОРА. Поскольку мусор, твердые бытовые отходы (ТБО), -- это топливо для мусоросжигательных заводов (МСЗ), то надо иметь представление о его составе, химических свойствах, теплотворной способности, золообразовании и других технологических и теплофизических характеристиках. Вы не поверите, но во многих проектах МСЗ об этом вообще не говорится. Но если вы согласитесь, что фирма-проектант вообще и не собирается строить МСЗ, а только хочет получить деньги на его проектирование, то такое невнимание вполне понятно.

Здесь и дальше я буду использовать материалы из очень информативной брошюры «Что нужно знать о твердых бытовых отходах?» (Н.И. Игнатович, Н.Г. Рыбальский. Информационносправочный бюллетень «Экологический вестник России». М., 1995). Достать ее нетрудно, а если вы столкнулись с проблемой мусора, то сделать это просто необходимо. В ней, помимо всего прочего, приводится много нужных таблиц из другой, но уже не столь доступной книги: «Санитарная очистка и уборка населеных мест» (Под ред. А.Н. Мирного. М.: Стройиздат, 1990). Эти таблицы можно долго обсуждать, но для нашего дальнейшего рассмотрения проблемы мусоросжигания обратим внимание только на две строки. Первая-- бумага и картон: в США 40%, у нас 20-36%, то есть горючего материала у нас существенно меньше. И вторая -- пищевые отходы: у нас 20-38%, а в США только 7,4%. Очевидно, что сжигать наш мусор намного труднее. Из этой таблицы следует, что горючих фракций (бумага, пластик, текстиль и пр.) по весу примерно столько же, сколько и пищевых отходов. Это относится к России и не относится к США.

Опасный путь снижения объема вывозимых отходов. Недавние измерения содержания диоксинов в копоти в отводящих трубах печей и в самих отходящих газах в Москве и в Кемерово показали, что такие печи выбрасывают огромное количество диоксинов и полиароматических углеводородов (ПАУ) -- сильных канцерогенов. В аналогичной ситуации в Великобритании было закрыто 1200 сжигателей при больницах. Больницы тоже не хотели вывозить свой опасный мусор и сжигали его в примитивных печах. Англичане построили несколько крупных региональных сжигателей, куда и обязали сдавать все медицинские отходы. Я был на одном таком совершенно новом сжигателе около Глазго. Он стоит совсем близко от жилых домов -- инженеры, которые нас водили, утверждают (как это знакомо!), что никаких выбросов из трубы не должно быть. Завод красивый, герметичные пластиковые контейнеры, привезенные из больниц и госпиталей, подаются в печь, и можно посмотреть, как все это исчезает: диоксины и ПХБ глазом не увидишь. Конечно, такое решение -- паллиатив, но все-таки за крупным сжигателем можно установить контроль, а за тысячами печей, мало чем отличающихся от простого костра, уследить невозможно.

Это «отходы производства». Но важнее сократить «отходы потребления», то есть, в первую очередь, количество упаковочных материалов. В упомянутой брошюре приводятся такие данные:

около 30% отходов по весу и 50% по объему составляют различные упаковочные материалы; 13% веса и 30% объема упаковочных материалов составляет пластик; в настоящий момент абсолютное количество пластиковых отходов в развитых странах удваивается (!) каждые десять лет. Именно в этой области разворачиваются нешуточные баталии между «зелеными» и производителями упаковки.

2.2 Функционирование полигонов захоронения

твердый бытовой отходы захоронение

Все действия в планировании потока мусора направлены на уменьшение объема отходов, которые неизбежно придется везти на полигон. Сжигание мусора дает уменьшение на 60-70% (последствия этого мы рассмотрели), сбор макулатуры и другого вторсырья может снизить объем захораниваемого мусора на 20- 30% (не более), но возникает проблема утилизации. Испанская фирма «Имабе Иберика» (а также «Линдеманн» из Германии, «Сакрия» из Франции и др.) предлагает прессовать мусор. Он сжимается до плотности 1-1,1, то есть плотнее воды, и уменьшается в объеме в три раза. Метод дает экономию по объему -- такую же, как и сжигание. Плотные брикеты из бывшего мусора укладываются рядком на полигоне и засыпаются землей. Впоследствии хозяева полигона обещают посадить деревья и прочую зелень. Брикеты будут лежать неопределенно долго, так как из-за высокой плотности там осталось мало воздуха и почти нет воды, а атмосферная вода скатывается по той же причине. Главный результат-- полигон будет работать в три-четыре раза дольше, то есть не 30-40 лет, как ему положено, а 100-120. Впечатляет.

Шведская фирма «Балла Пресс» изобрела еще более удивительный способ. Они не только специальным образом прессуют мусор, но еще и превращают его в рулоны и герметично упаковывают в белую нарядную пленку. Герметичность этих рулонов позволяет хранить их на любых площадках без устройства специальных и очень дорогих геоэкранов.

Но мы -- «зеленые». Как так -- все ценное закапывать в землю? Даешь разборку мусора! Конечно, это прекрасно, но вы знаете, что делать с разобранным мусором? Бомжи на свалке знают, а мы, оказывается, нет. Мы посетили в штате Кентукки, США, на редкость ухоженный пункт приема разобранного самими жителями (крайне сознательными) домашнего мусора. Они на своих машинах везут его из своих домов на этот пункт и очень этим гордятся (есть чем). Снаружи несколько приемных люков -- для светлых бутылок, для темных и для смешанных, для газет и отдельно для книг, журналов и всяких цветных бумаг. Естественно, отдельно пластиковые бутылки из политерефталатов и плотного полиэтилена и отдельно изделия из ПВХ. Полная идиллия. Мы подъехали, выложили все наши мешки с отходами туда, куда нужно, и я попросился вовнутрь. Это вовсе не был «бомжатник» -- чисто, двое рабочих упаковывают эти разные кучи в тюки, бутылки прессуют, чтобы они места много не занимали. Мы разговорились. И вот тут-то я и узнал их главное горе: они не знают, что делать с этими сокровищами (напоминаю, что речь идет о США, год 1997).

Весь этот раздел прекрасно описан у О. Черпа. Я в настоящее время считаю, что прессование неразделенного мусора есть временный, но крайне эффективный способ решения конкретной задачи -- очистки городов от мусора и экономии места на свалках (продление времени их действия). Когда в данном городе будет проработан план утилизации выделенного сырья, можно будет

Спрос на него слабый: то ли оно в наших условиях не вписывается в севооборот, то ли в нем много токсичных металлов, как во всех городских отходах. Отделение утилизируемых материалов (рецикл), пригодных для продажи, -- это и есть то, что украдено у бомжей и бандитов, и поэтому в ближайшее время трудно ожидать строительства современных промышленных полигонов для переработки мусора (см. историю с прессованием).

И, наконец, обратите внимание на блок высокотемпературного сжигания опасных или горючих веществ (рисунок 8.3). Об этом объекте надо было бы писать в предыдущей главе, но может, здесь и лучше, чтобы была более понятна структура современного полигона. Дело в том, что это не МСЗ, это система, которую называют «отходы для топлива». Вместо привычного и обычного сжигания, то есть окисления при высокой температуре при избытке кислорода (воздуха), в таких установках вначале проводится совершенно другой процесс -- пиролиз, газификация.

Если вы спросите достаточно пожилых людей, то они смогут вам рассказать о грузовиках, которые ездили на «чурках». Это было во время войны, с бензином было туго. По бокам грузовиков были прикреплены большие баки, в которые бросали специально наколотые чурки. Баки закрывались и, когда там разгоралось пламя, воздух перекрывали и шло не горение, а тот самый пиролиз. Чурки обугливались, образовывался горючий газ (в основном это был угарный газ), который поступал прямо в двигатель. Новое -- это хорошо забытое старое. Именно этот процесс и реализуется в той части установки на полигоне, которая имеет название «термический конвертер». Процесс можно вести по-разному. Так, на заводе в Петербурге на этой стадии получают сажу -- ценный продукт для резиновой промышленности (посмотрите на черные шины, это сажа). При более глубоком пиролизе можно почти весь углерод перевести в газ. Этот газ (совсем как в старинном грузовике) подается в «узел термического окисления», а по-простому -- сжигается, чтобы получить энергию. Это и есть МЗС в миниатюре. Конечно, такие установки намного экономичнее и безопаснее, чем обычные МСЗ, но в тех случаях, когда в них подается неразделенный мусор, они ничуть не лучше МСЗ и столь же опасны. Поэтому утилизировать можно только те отходы, которые горючи сами по себе (деревяшки, остатки загрязненного топлива) и другие объекты, которые нельзя хранить на полигоне. На рисунке 8.2 хорошо видно, что шлаки захоранивают на полигоне.