Склад, властивості та об’єм твердих побутових відходів

До складу твердих побутових відходів (ТПВ) входять наступні компоненти – папір, картон (20-30 %), харчові відходи (28-45 %), деревина (1,5-4 %), метал чорний (1,5-4,5 %), метал кольоровий (0,2-0,3 %), текстиль (4-7 %), кістки (0,5-2 %), скло (3-8 %), шкіра, гумові вироби, взуття (1-4 %), камені, фаянс (1-3 %), пластмаса (1,5-5 %).

Процентне співвідношення ТПВ досить умовне. На співвідношення складників впливають якість житлового фонду, пора року, кліматичні умови. У складі ТПВ постійно зростає вміст паперу, пластмас, фольги, різних банок, поліетиленових плівок та інших упаковок. Особливо великими є коливання у складі ТПВ щодо вмісту харчових відходів – улітку та восени це 45 %, а взимку – 28 %.

Харчові відходи у своєму складі містять крохмаль, жири, білки, вуглеводні, клітковину, вітаміни. Вологість харчових відходів коливається від 60 до 85 %. Особливо великою є вологість відходів від підприємств ресторанного бізнесу – до 95 %.

Якщо харчові відходи у подальшому планується переробляти, їх треба зберігати при температурі 6-7 °С не більше 10 годин. Взимку при цій же температурі – не більше 30 годин.

Ємності для зберігання харчових відходів необхідно мити 2 % розчином кальцинованої соди або розчином хлорного вапна, а потім ополіскувати водою.

Папір, текстиль, пластмасові плівки формують структуру ТПВ. Липкі та вологі компоненти надають ТПВ зчеплення. Густина ТПВ великих міст наближається до 0,1 т/м³. Для зменшення загального об’єму ТПВ під час перевезення та складування на полігонах треба знати їх компресійні властивості (вплив тиску на ступінь ущільнення). Пресування ТПВ дозволяє знизити їх об’єм, а, отже, i площі, необхідні для їхнього зберігання. При високому тиску віджимається вода, що дозволяє знизити об’єм та стабілізувати відходи. Під стабілізацією мається на увазі припинення активної діяльності мікроорганізмів. Діяльність припиняється через нестачу води таповітря. Мікробіологічне життя в такому матеріалі припиняється.

ТПВ містять велику кількість вологих органічних речовин, які під час розкладання виділяють гнилий запах та фільтрат. Під час висихання продуктинеповного розкладання утворюють пил, насичений забруднювачами та мікроорганізмами (від 300 до 15 млрд. на 1 г сухої речовини). В результаті відбувається інтенсивне забруднення повітря, ґрунту, води. Розповсюджувачами патогенних мікроорганізмів є мухи, пацюки, птахи, бездомні кішки та собаки. Крім патогенних мікроорганізмів ТПВ містять яйця гельмінтів (глистів). При складуванні ТПВ частина патогенних мікроорганізмів гине через кілька днів, тоді як інші види можуть існувати в подібних умовах протягом декількох років. Яйця гельмінтів зберігаються впродовж декількох років. З пилом або фільтратом вони виносяться за межі складування ТПВ та забруднюють оточуюче середовище.

Мікроорганізми та яйця гельмінтів, знайдені в ТПВ, є причиною виникнення гепатиту, туберкульозу, дизентерії, аскаридозу, алергійних та інших захворювань.

Знезараження ТПВ здійснюються наступними методами: спалювання органічної складової на заводах для спалювання сміття; обробка дезінфікуючими розчинами; біологічне знезаражування в аеробних та анаеробних умовах; глибоке пресування з повним видаленням фільтрату.

Біологічне знезараження ТБО при похованні на полігонах здійснюється наступним чином. ТПВ перекриваються шаром ґрунту, що припиняє доступ кисню. В анаеробних умовах розвиваються анаеробні бактерії, які розкладають органічні речовини та вбивають патогенну мікрофлору. Процес розкладання органічних речовин дуже довгий та потребує великих територій для складування ТПВ. При цьому можлива утилізація біологічного газу, який містить до 60 % метану.

Біологічне знезараження ТПВ під час компостування здійснюється наступним чином. При наявності вологи та кисню в середовищі ТПВ розвиваються аеробні бактерії. Спочатку розвивається група аеробних мезофільних бактерій, які розщеплюють органічні сполуки. При цьому виділяється енергія, яка розігріває ТПВ до температури 20-35 °С. Після цього у середовищі ТПВ починає активно розвиватися група термофільних аеробних бактерій, які розщеплюють більш стійкі органічні сполуки. При цьому виділяється енергія, яка розігріває ТПВ до 60 °С. При такій температурі гинуть патогенні мікроорганізми.

Збip, видалення та утилізація ТПВ.

Збip ТПВ може бути валовим та роздільним.

Валовий – без розділення ТПВ на окремі складові.

Роздільний – це система, розділеного збору складових ТПВ, яка забезпечує отримання відносно чистих вторинних ресурсів від населення та зменшує кількість відходів, які вивозяться. Ця схема потребує відповідного підходу з боку громадян до видалення ТПВ, збільшення кількості обслуговуючого персоналу, спеціальної тари та спеціального транспорту для вивозу кожного виду вторинної сировини. Нажаль на України ця методика ще не отримала розповсюдження.

Умовно основні методи переробки ТПВ можна розділити
на три групи – утилізаційні, ліквідаційні та змішані.

Утилізаційні методи дозволяють знов пускати в обіг після певної переробки чорний та кольоровий металобрухт, папip, скло, текстиль.

Як приклад ліквідаційних методів можна привести спалювання, компостування.

Промислові відходи в свою чергу можна поділити на харчові та нехарчові.

Основними забруднювачами літосфери є: гірнича промисловість (шлаки, відвали), чорна та кольорова металургія (шлаки, шлами), машинобудівна (металобрухт, стружка), хімічна промисловість, деревообробка, енергетика.

Великою проблемою є переробка відходів. Цьому питанню приділяється велика увага у всьому світі. Метою є не тільки, переробка але й використання відходів.

Методи утилізації.

Первинна утилізація твердих відходів дозволяє використовувати відходи в якості сировини для інших галузей промисловості без глибокої фізико-хімічної переробки. Так, при виробництві цементу використовують відходи металургійної та хімічної промисловості (доменні та мартенівські шлаки, колчеданні огарки, колошниковий пил, піритні огарки, фосфогіпс
i т. ін.). Первинній утилізації підлягають пластмаси – їх використовують для виробництва вторинних пластмас та виробів із них. Макулатура також підлягає первинній утилізації з подальшим виробництвом технічного паперу. Металобрухт та бите скло, які єскладовими частинами твердих відходів харчових підприємств, також здаються на відповідні спеціалізовані підприємства для їх подальшого повернення у виробництво.

Вторинна утилізація твердих відходів передбачає їх глибоку фізико-хімічну переробку. У результаті процесів вторинної утилізації утворюються продукти іншого складу, ніж відходи. Наведемо два приклади глибокої переробка твердих відходів.

1. Утилізація відпрацьованого активного мулу біохімічних очисних споруд.

Осад відпрацьованого активного мулу очисних споруд являє собою водну суспензію з об’ємною концентрацією домішок від 0,5 до 1,0 %. Початковою стадією технологічного циклу обробки осадків є ущільнення. Перед ущільненням іноді до осадку додають невелику концентрацію поліакриламіду для руйнування колоїдної структури органічних речовин та полегшення їх подальшого зневоднення. Потім осад ущільнюється у відстійниках гравітаційним методом. Ущільнених осад подається на центрифугування, продуктом якого є шлак з об’ємною концентрацією полідисперсної твердої фази до 80 %. Зневоднений шлак спалюється в енергетичній установці з виробництвом тепла та електроенергії. Відходом виробництва з утилізації осадів активного мулу є мінеральна зола, яка у випадку великих міст із значними машинобудівними, хімічними, металургійними підприємствами містить до 20 % важких металів. Ця зола у подальшому може бути використана в якості поліметалічного концентрату.

2. Утилізація твердих побутових відходів методом високотемпературного піролізу.

Найслабшою ланкою процесу переробки твердих побутових відходів є необхідність їх попереднього сортування. 5 років тому було запропоновано спосіб переробки твердих побутових відходів без попереднього сортування. Спосіб полягає у спаленні твердих побутових відходів у доменній печі
з обмеженим доступом повітря. В якості попутних продуктів у цьому процесі отримуються горючий газ, розплавлений метал та розплавлений шлак,
з якого можна виробляти кам’яну плитку. Проте виявилося, що сортування відходів все ж потрібне для того, щоб уникнути потрапляння у піч вибухонебезпечних предметів та харчових відходів підвищеної вологості (лушпиння картоплі та інших овочів). Таким чином, головної переваги – повної відсутності ручного сортування відходів – досягти не вдалося.