Утилизация и ликвидация твердых отходов

Проблема твердых отходов характерна для любого промышленного объекта, горнодобывающего комбината, стройиндустрии и т.д., а также любого населенного пункта от дачного поселка до мегаполисов. Особенно остро эта проблема стоит в крупных городах. Так, например, ежегодно в Москве образуется не менее трех млн. т твердых отходов; по мнению специалистов, крупный город производит не менее 1 м³ по объему и 200 кг по массе твердых отходов в год на одного жителя.

Состав твердых отходов определяется примерно следующим составом:

1. Твердые бытовые отходы % по массе:

1.1. бумага, картон - 20...37%

1.2. пищевые отходы - 20...40%

1.3. дерево - 1,5...5%

1.4. текстиль - З...6%

1.5. кожа, резина - 1,5...3%

1.6. полимерные материалы - З...6%

1.7. стекло - 5...7%

1.8. металлы - 8...9%

1.9. полимерные материалы - 5...7%

1.10. кости - до 2%

1.11. уголь, шлак - 1...5%

1.12. камни, керамика - 1...3%

1.13. прочее - 8...30%

2. Промышленные отходы:

2.1. шлак, зола, окалина - до 70%

2.2. отработанные формовочные смеси - до 10%

2.3. шламы -до 5%

2.4. отходы абразивов - около 1%

2.5. древесные отходы - до 5%

2.6. полимерные материалы - до 5%

2.7. бумага, картон - до 2%

2.8. мусор - до 30%

Объективно указанные выше соотношения могут в каждом конкретном случае изменяться в ту или иную сторону.

Обработка и утилизация отходов сводится в основном к мусоропереработке, к мусоросжиганию и захоронению на специально отведенных местах – полигонах. Методы этой обработки уже были рассмотрены: биологические (разрушение органической части микроорганизмами), механические (включая прессование отходов), химические, термические (главным образом сжигание).

Важнейшим этапом переработки является сортировка отходов, включая мусор. Сортировка должна обеспечивать выделение металлических отходов, стекла, бумаги и картона, резины, древесины и т.д. Очень эффективным является сортировка отходов на самой ранней стадии. Например, в развитых странах бытовой мусор сортируют сами жители и складывают его составляющие в отдельные специально определенные мусоросборники для металлов, макулатуры, пищевых отходов, стекла и т.д.

Термические технологии включают различные методы. В последнее время получают распространение многоступенчатые установки, включающие, в том числе, плазмохимические установки, ванны расплава, устройства нейтрализации фильтрации, регенерации и т.д.

Плазмохимические установки используют высокие температуры (3000°К и выше) плазменной струи, прохождение газов через слой расплава металлов или их оксидов и другие методы. Необходимо иметь в виду, что мусоросжигательные заводы - одни из основных источников образования диоксидов. Неконтролируемое сжигание мусора на свалках или других местах также приводит к канцерогенному загрязнению воздуха.

Используют также СВЧ-нагрев и другие способы.

Механические способы позволяют проводить просеивание, измельчение и прессование (брукстирование) отсортированных отходов.

Биотехнологии позволяют не просто различать органические составляющие отходов, но и проводить биотермическое аэробное компостирование с получением удобрений, анаэробную ферментацию с получением биогаза (причем в большинстве случаев за счет гниения мусора на полигонах). Переработка тонны органического остатка твердых бытовых отходов в специальных реакторах может дать до 500 м³ биогаза, состоящего на 60...70% из метана и оксида углерода.

Захоронения в специально отведенных местах – полигонах имеет целый ряд особенностей. Полигоны должны соответствовать СНиП 2.01.28-85, располагаться в строго определенных местностях, иметь вокруг себя мощные санитарно-защитные зоны из специально подобранных взрослых растений. Собственно полигон представляет собой заглубление, имеющее водонепроницаемое основание. Отходы, как правило в контейнерах, располагают послойно, каждый слой при необходимости уплотняют и разделяют полиэтиленовой пленкой, глиной и песком, которые тоже уплотняются. Целесообразно иметь на полигонах специальное оборудование, включая установки мусоросжигания и мусорообработки.

Особые требования предъявляются при переработке и захоронении радиоактивных отходов (РАО), к которым необходимо отнести не только отработанное ядерное топливо и источники излучения, но и жидкие радиоактивные отходы, элементы ядерных устройств, например реакторы ядерных энергетических установок подлодок.

В настоящее время разработаны надежные способы переработки РАО в новые ядерные элементы и надежные способы захоронения, в частности концентрирование и остекления отходов. Тем не менее проблема РАО остается острой и не решенной полностью.

Основным генеральным направлением в утилизации отходов должно стать полное использование в качестве вторичного сырья.