От сухой массы

Физические свойства ТБО: плотность, связность и сцепление. Плотность ТБО городов Украины составляет в среднем 0,19—0,23 т/м³. Плотность ТБО колеблется в зависимости от благоустройства жилого фонда и сезонов года. Для благоустроенного жилого фонда плотность ТБО в весенне-летний сезон составляет 0,18—0,22 т/м³, в осенне-зимний сезон 0,2—0,25 т/м³, для небла­гоустроенного жилого фонда с печным отоплением 0,3—0,6 т/м³. Чем больше бумаги и различных пластмассовых упаковок, тем меньше плотность ТБО. С увеличением влажности плотность ТБО повышается. В будущем плотность ТБО больших городов за счет увеличения количества различных упаковок снизится до величины, близкой 0,1 т/м³. В крупных городах Европы и Аме­рики плотность ТБО близка к этому показателю.

Связность и сцепление. Бумага и картон, текстиль и пластмассовые плен­ки формируют структуру ТБО и придают им механическую связность. Лип­кие и влажные компоненты обеспечивают сцепление. Эти свойства ТБО спо­собствуют сводообразованию и зависанию на стенках бункеров и прутьях решеток. Так, через решетку 30x30 см ТБО самостоятельно не проваливают­ся, и для их проталкивания требуются дополнительные усилия. На стенках бункеров с углами 65—70° происходит налипание и зависание ТБО. При дли­тельном хранении ТБО слеживаются, самоуплотняются и теряют сыпучесть.

Компрессионные свойства. Для уменьшения общего объема ТБО при пе­ревозке и складировании на полигонах важно знать их компрессионные свой­ства, т.е. влияние давления на степень уплотнения.

При послойном уплотнении на полигонах при удельном давлении, рав­ном 0,1 МПа, объем рыхлого ТБО, выгруженного из мусоровоза, уменьшает­ся в 3—4 раза.

При прессовании ТБО в мусоровозе при удельном давлении, равном 0,1 МПа, их объем уменьшается в 1,5—3 раза.

При повышении удельного давления до 0,3—0,5 МПа происходит полом­ка различного рода упаковок, прессование бумаги и пленок, начинается выдав-

314 Экология города

ливание влаги. Объем ТБО в зависимости от состава и влажности может быть уменьшен как минимум в 5 раз от первоначального, полученного при сборе ТБО в контейнерах. Плотность ТБО при этом может достигать величины, равной 0,8 т/м³и более.

При повышении удельного давления до 10—20 МПа отжимается 80—90% всей влаги, содержащейся в ТБО при сборе. При этом объем ТБО снижается еще в 2—2,5 раза, а плотность повышается в 1,3—1,7 раза. Спрессованные таким образом ТБО на какое-то время стабилизируются, так как содержания влаги в ТБО недостаточно для активной жизнедеятельности микроорганиз­мов, а доступ кислорода из-за высокой плотности затруднен. При дальней­шем повышении удельного давления до 60 МПа происходит почти полное отжатие влаги, но объем практически уже не изменяется. Микробиологичес­кая жизнь в таком материале замедляется.

Абразивные и коррозионные свойства (от лат. abrasio — соскабливание и corrosio — разъедание). Соскабливание трущихся поверхностей происходит за счет балластных фракций (металл, бой стекла, фаянса, кости и др.). В связи с этим ТБО обладают абразивностью и могут истирать соприкасаю­щиеся с ними взаимоперемещающиеся поверхности. При контакте с метал­лами ТБО оказывают корродирующее воздействие, что связано с их высо­кой влажностью, наличием в фильтрате растворов различных солей и кис­лой средой (рН=5—6,5).

Теплотехнические свойства. Наличие в ТБО большого количества органи­ческих веществ обуславливает их теплотворную способность. Удельная теп­лоемкость ТБО определяется по формуле:

^Судтво ^{= 21}>⁹ ' ^{w + 2000}' Д^ж/^кг • Фад-. гае ^w~ влажность ТБО, %.

Удельная теплоемкость основных компонентов ТБО (в Дж/кг • град.) следу­ющая: вода — 4190; дерево, картон, бумага — 2000—2500; стекло, камни — 800-1000; железо - 400; алюминий - 860.

Теплотворная способность ТБО также зависит от их плотности. Так, при изменении плотности от 0,2 т/м³ до 0,5 т/м³ теплотворная способность ТБО снижается с 2000 до 940 ккал/кг.

Санитарно-бактериологические свойства. ТБО содержат большое коли­чество влажных органических веществ, которые, разлагаясь, выделяют гни­лостные запахи и фильтрат. При высыхании продукты неполного разложе­ния образуют насыщенную загрязнителями и микроорганизмами (от 300 до 15 млрд на 1 г сухого вещества) пыль. В результате происходит интенсив­ное загрязнение воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод. Разносчи­ками патогенных микроорганизмов являются мухи, крысы, птицы, бездом­ные собаки и кошки.

В среде ТБО наряду с сапрофитными развиваются патогенные бактерии — носители различных заболеваний. Кроме патогенных микроорганизмов, ТБО содержат яйца гельминтов (глистов). При складировании ТБО часть патогенных микроорганизмов погибает уже через несколько дней, тогда как

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов

другие их виды могут существовать в таких условиях в течение нескольких лет. Яйца гельминтов сохраняют свою жизнестойкость в течение многих лет. С пылью или фильтратом они выносятся за пределы складирования ТБО и являются источниками загрязнения вод и почвенного покрова.

Микроорганизмы, обнаруживаемые в ТБО, являются возбудителями ге­патита, туберкулеза, дизентерии, аскаридоза, респираторных, аллергических, кожных и других заболеваний.

Обеззараживание ТБО осуществляется следующими методами: сжигание органики на мусоросжигающих заводах, обработка дезинфицирующими ра­створами, биологическое обеззараживание в аэробных (компостирование) и в анаэробных (захоронение на полигонах) условиях, глубокое прессование с полным отжатием фильтрата, капсулирование измельченного ТБО различ­ными отвердителями.

Биологическое обеззараживание ТБО при захоронении их на полигонах осуществляется следующим образом. ТБО перекрываются слоем земли, что прекращает доступ кислорода. В анаэробных условиях (при отсутствии кис­лорода) развиваются анаэробные бактерии, разлагающие органические вещества и убивающие патогенную микрофлору. Процесс разложения орга­ники очень длителен и требует больших площадей для складирования ТБО. При этом возможна утилизация органических веществ в виде биогаза, со­держащего до 55—60% метана.

Биологическое обеззараживание ТБО при компостировании осуществля­ется следующим образом. При наличии влаги и кислорода в среде ТБО раз­виваются аэробные бактерии. Сначала развивается группа мезофильных аэроб­ных бактерий, которые расщепляют некоторые органические соединения. При этом выделяется энергия, которая разогревает ТБО до 20—35° С. После пер­воначального разогрева в среде ТБО начинает активно развиваться группа термофильных аэробных бактерий, которые способны расщеплять более ус­тойчивые органические соединения. Выделяющаяся при этом энергия разо­гревает ТБО до 60° С и более. Такая температура губительна для патогенных микроорганизмов (табл. 8.3).

Таблица 8.3. Влияние температуры на гибель патогенных микроорганизмов

316 Экология города

По действующим в Украине санитарным нормам для определения бакте­риального загрязнения ТБО пользуются титрами (титр — содержание чего-либо в единице объема) микроорганизмов, определяемых по специальной методике. В качестве тест-объекта используют "коли-титр", т.е. количество клеток кишечной палочки, которые свидетельствуют о развитии другой более опасной патогенной микрофлоры. В странах Европейского сообщества в ка­честве титра используют фекальный стафилококк.

В табл. 8.4 приведены данные аэробного обеззараживания в процессе компостирования.

Таблица 8.4. Эффект аэробного обеззараживания в процессе компостирования

Объемы ТБО. Ежегодно на нашей планете образуется несколько миллиар­дов кубических метров ТБО. Количество ТБО, образующихся в различных стра­нах мира на душу населения, составляет сотни килограммов в год и колеблют­ся от 200—300 кг в странах Скандинавии, до 500—700 кг в США и Канаде. Последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция к росту количества ТБО, приходящегося на душу населения, особенно в крупных городах.

Нормы накопления — это количество ТБО, образующихся на расчетную единицу (человек для жилого фонда; одно место в гостинице; 1 м² торговой площади для магазинов и складов; одно посадочное место в столовых, кафе, ресторанах, кинотеатрах; одного ребенка в яслях и детсадах; одного учащего­ся в школах, училищах, институтах и т.д.). К ТБО, входящих в норму накоп­ления от населения и удаляемых специальным автотранспортом, относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, включая отходы от текущего ремонта помещений, отходы от отопительных устройств, смет, опав­шие листья, собираемые с улиц и дворовых территорий, и крупные предметы домашнего обихода.

Нормы накопления ТБО образуются из двух источников: жилых зданий и общественных учреждений (предприятий общественного питания, учебных, зрелищных учреждений, гостиниц, детских садов, парикмахерских и др.).

На нормы накопления и состав ТБО влияют: степень благоустройства жи­лого фонда (наличие водопровода, канализации, газа, мусоропроводов, систе­мы отопления), этажность, развитие общественного питания, культура торгов­ли, степень благосостояния населения, климатические условия (различная про­должительность отопительного сезона), потребление овощей и фруктов.

Для крупных городов нормы накопления выше, чем для средних и малых. Сугубо ориентировочные нормы накопления ТБО приведены в табл. 8.5.

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 317

Уточнение норм накопления ТБО, образующихся в условиях того или иного города, производится на специально выбранных контрольных участ­ках. В городах с населением до 300 тыс. чел. контрольный участок охватывает 2% жителей, в городах с населением до 500 тыс. чел. — 1%, в городах с населением более 500 тыс. чел. — 0,5%. Из культурно-бытовых объектов вы­бирают не менее двух наиболее характерных. Нормы накопления определя­ются по сезонам года. Замеры проводятся в течение 7 дней и оформляются специальными актами, которые утверждаются горисполкомами как эталон нормы накопления ТБО на последующие 5 лет.

Таблица 8.5. Нормы накопления ТБОдля городов

318 Экология города

8.2. Сбор, удаление и утилизация ТБО

Валовый сбор. Сбор ТБО без разделения на отдельные составляющие называется валовым сбором.

Планово-регулярная организация сбора и удаления ТБО предусматрива­ет вывоз отходов из домовладений с установленной периодичностью. Перио­дичность удаления ТБО устанавливается санитарными службами исходя из местных условий в соответствии с действующими правилами содержания тер­ритории населенных мест.

Тип и емкость применяемых мусоросборников зависит от количества накапливающихся отходов, типа и этажности застройки, способа погрузки и выгрузки ТБО. В малоэтажной застройке все ТБО собирают в мусоросборни­ки. Затем вручную или механизированно загружают в кузов мусоровоза. Для многоэтажных или группы малоэтажных домов устанавливают стандартный контейнер на колесиках, отходы из которого механизированным способом выгружают в мусоровоз. В местах большого скопления ТБО устанавливают съемные контейнеры-кузова.

В малоэтажной застройке для валового сбора ТБО используются бачки емкостью 70 дм³, 110—120 дм³ и 210—220 дм³. В индивидуальной застройке применяются бачки меньшей емкости, например, по 35 дм³. К приходу мусо­ровоза бачки выставляются населением к проезжей части.

Бачки изготавливают из листовой стали, алюминия, пластмасс. Наи­более предпочтительными являются бачки из пластмасс. Масса и стоимость таких бачков сравнительно невысока, срок службы в 2—3 раза больше сталь­ных и составляет 5—6 лет. Пластмассовые бачки удобны в эксплуатации, имеют хороший внешний вид. Влажные отходы к их стенкам не прилипа­ют и не примерзают, чем облегчается их мойка и дезинфекция. При ис­пользовании пластмассовых сборников необходимо соблюдать противо­пожарные меры.

В ряде стран используют сборники одноразового пользования — бумаж­ные, картонные или пластмассовые, что исключает операцию перегрузки и минимизирует контакт обслуживающего персонала с отходами. Емкость одноразовых сборников колеблется в пределах 70—200 дм³. Такие сборники устанавливаются на специальные контейнеры определенных размеров, со­ответствующих загрузочному устройству мусоровозов.

В зданиях повышенной этажности устраиваются мусоропроводы различ­ной конструкции. Обычно они состоят из вертикального ствола, отводов с приемными устройствами, камер для сбора ТБО и вентиляционного канала. Ствол мусоропровода представляет собой трубу диаметром 400—600 мм, из­готовленную из асбоцемента, бетона или стали с гладкой внутренней поверх­ностью. Стальные трубы должны иметь вибропоглощающее покрытие на внут­ренней поверхности. Загрузочные клапаны должны предотвращать поступле­ние газов из мусоропровода при закрытом положении, а также обеспечивать

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 319

защиту от шума. Вход в мусоросборную камеру, располагаемую, как правило, в подвале или на первом этаже здания, изолируется от входа в жилище. Кла­паны изготавливают из листовой стали, покрытой антикоррозионной крас­кой. Камера оборудуется водопроводом и канализацией. Ревизионные отвер­стия для чистки, дезинфекции и дезодорации ствола мусоропроводов обычно устраивают в верхней его части.

В последние годы разработаны другие способы удаления ТБО. Для крупнопанельных многоэтажных зданий применяют конструкции блоков, включающие элементы мусоропровода. В ряде случаев применяют систе­му, при которой ТБО по коридорам на тележках доставляют к подъем­ным устройствам, подающих их к камерам-мусоросборникам. Такие сис­темы удаления отходов создаются в медицинских учреждениях, гостини­цах, общежитиях.

Раздельный сбор. Раздельная, или селективная, система сбора отдельных составляющих ТБО обеспечивает получение относительно чистых вторичных ресурсов от населения и уменьшение количества вывозимых отходов. Эта система требует от населения сознательного подхода к удалению ТБО, уве­личения числа обслуживающего персонала, тары, спецтранспорта для вывоза каждого вида вторсырья. Эти дополнительные расходы вполне окупаются за счет утилизации вторичных ресурсов. В Украине селективный сбор ТБО пока не получил практического развития.

В США отбор населением утильных фракций ТБО (макулатура, тек­стиль, пластмассы, бутылки и др.) выполняется по специальным програм­мам, финансируемым и разрабатываемым штатами. Практика раздельного сбора ТБО развивается и в ряде европейских стран. Обычно в основу таких технологий положен принцип сбора населением ТБО в отдельные емкости (контейнеры или мешки) для различных видов отходов. Указанные емкости располагают как в домашних условиях, так и в подъездах или около домов. Существуют различные модификации такой технологии. Например, в Гер­мании накоплен опыт сбора ТБО в два вида ящиков — зеленые (макулату­ра, металл, стекло, полимеры, ткани) и серые (остальные отходы) с вывозом их на переработку. В последние годы в Германии раздельный сбор ТБО производится по пяти и более видам.

Один из вариантов технологии селективного сбора предполагает органи­зацию передвижных установок, включающих несколько видов контейнеров. Движение установок осуществляется по четкому графику, а население снаб­жено пакетами для отдельных составляющих ТБО. При этом осуществляется экономическое стимулирование за сданные виды вторсырья.

Сбор и удаление крупногабаритных отходов. К крупногабаритным отно­сятся отходы, по габаритам не помещающиеся в стандартные контейнеры. В крупных городах за год на каждого человека накапливается до 40 кг крупно­габаритных ТБО с удельной массой 0,2 т/м³ (табл. 8.6).

Экология города

Таблица 8. б. Ориентировочный состав крупногабаритных ТБО

Крупногабаритные отходы собирают на специальных площадках, располо­женных у жилых домов. Вывоз их производится по графику или заявке ЖЭО.

Мусоровозный транспорт. Для сбора и транспортировки ТБО применя­ются мусоровозы вместимостью от 6 до 60 м³. Для уплотнения транспортиру­емых отходов — уплотняющие устройства возвратно-поступательного дейст­вия с системой плит, в виде вращающегося барабана и шнековые. Уплотне­нием достигается снижение объема ТБО в 1,5—2 раза.

В труднодоступных местах применяются небольшие мусоровозы вмести­мостью от 1 до 6 м³. Они устраиваются:

• на самоходных шасси или мотороллерах с самосвальным кузовом от­
крытого или закрытого типа;

• с ячейками для малых мусоросборников (контейнерные мусоровозы);

• в виде контейнеров на колесиках, буксируемых тягачами.

Выпускаются также малые электромусоровозы, которые могут работать без подзарядки в течение смены. С малых мусоровозов отходы перегружают­ся в большегрузный транспорт для вывоза к местам обезвреживания.

С ростом городов места обезвреживания ТБО все более отдаляются. Уве­личивается стоимость транспортировки отходов.

Для перевозки на дальние расстояния применяют в основном автомо­бильный транспорт, реже — железнодорожный и водный (например, в Нью-Йорке). Весьма перспективным является использование сети городского элек­тротранспорта с вывозом ТБО в ночное время.

Большегрузные мусоровозы с уплотнительными устройствами, использу­емые в ряде стран, имеют полезный объем 20—50 м³ и более и могут вмещать 100—200 м³ неуплотненных ТБО. Применяют также автопоезда, состоящие из грузового автомобиля и автофургона.

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 321

Мусороперегрузочные станции (МПС). На МПС осуществляется выгрузка ТБО из малых мусоровозов, их уплотнение и последующая загрузка в боль­шегрузные транспортные средства.

Конструкция МПС зависит от производительности и типа используе­мых транспортных средств. Стационарные МПС производительностью бо­лее 100 тыс. м³/год включают эстакаду, на которую въезжает собирающий мусоровоз, и мощные уплотняющие устройства (рис. 8.1). Мусоровозы раз­гружаются в бункер-накопитель, из которого отходы поступают в уплотня­ющие устройства. Уплотняющая плита совершает возвратно-поступатель­ное движение и запрессовывает ТБО в большегрузные транспортные сред­ства для дальнейшей перевозки.

Рис. 8.1. Схема мусороперегрузочной станции

МПС оборудуются дробильными установками, устройствами для прессо­вания ТБО в тюки или пакеты с последующим транспортированием в специ­альных контейнерах. Для уплотнения ТБО применяются тракторы и специ­альные трамбовщики.

Дробление ТБО и удаление в канализацию. Такой метод с санитарной точки зрения имеет преимущества перед вывозной системой, так как позволяет уда­лять быстроразлагающуюся часть ТБО сразу же после образования, без на­копления и хранения.

Дробленые ТБО вместе с водой сплавляются по канализационным сетям и обезвреживаются вместе со сточными водами на очистных канализационных сооружениях. В ряде стран широко применяют сплав в канализацию дробле­ных ТБО из квартир, ресторанов, гостиниц, столовых и других объектов.

Мусородробилки устанавливают либо под кухонной мойкой, либо под специальным бункером для сбора ТБО в квартирах. Существует два типа дро­билок: порционные и непрерывного действия. Основные параметры обычно используемых квартирных дробилок: масса ~ 15 кг, производительность ~ 20 кг/ч, мощность ~ 1,2 кВт • ч. В дробилках не измельчаются тряпки, пласт­массовые изделия, металлические предметы, стеклянные бутылки.

Несмотря на то, что при сплаве отходов в канализацию требуется значи­тельное увеличение мощности очистных сооружений, этот метод считается

0-32

322 Экология города

более экономичным по сравнению с обычным способом удаления и обезвре­живания ТБО. Такой способ удаления отходов существует в одном из круп­нейших городов США — Чикаго. Все же рассмотренный вариант сбора и удаления ТБО является вспомогательным и не снимает основных проблем санитарной очистки городов от ТБО.

Утилизация отдельных составляющих ТБО. Условно основные методы обез­вреживания и переработки ТБО можно разделить на три группы: утилизаци­онные, ликвидационные и смешанные. По технологическому принципу раз­личают биологические, термические, химические, механические и смешан­ные методы. Наибольшее распространение в Украине получили следующие технологии обезвреживания и переработки ТБО: складирование на полиго­нах или свалках (ликвидационный механический), сжигание (ликвидацион­ный термический), компостирование (утилизационный биологический). Ука­занные технологии можно применять в комплексе с различными способами извлечения утильных фракций из ТБО.

Утилизация отдельных составляющих ТБО проводится путем раздельно­го сбора утильных компонентов ТБО или механизированными способами из общей массы. По существующим санитарным нормам Украины ручной сбор утильных компонентов ТБО запрещен.

Для механизированного извлечения отдельных составляющих ТБО ис­пользуют магнитную, пневматическую, электрическую и гидросепарацию. В качестве вспомогательных операций применяют дробление и грохочение от­ходов. В основном применяются сухие способы сепарации — пневматичес­кий и магнитный. Извлечение черного металлолома осуществляется магнит­ной сепарацией. Существуют подвесные, шкивные и барабанные магнитные сепараторы. При взаимодействии магнитного поля с ТБО, например, при их движении по транспортерной ленте, черный металл извлекается и затем сни­мается с магнитов.

Для извлечения из ТБО цветного металлолома (~ 90% алюминия, осталь­ное — бронза, латунь) перспективен метод электродинамической сепарации, основанный на использовании силового взаимодействия магнитного поля и вихревых токов, возникающих в электропроводном веществе. В результате в цветных металлах возникает электродвижущая сила, которая их перемещает в заданном направлении. Извлечение из ТБО цветных металлов достигает 80%.

Выделение макулатуры производится с помощью аэросепарации, при ко­торой ТБО разделяются на легкую и тяжелую фракции. В легкую фракцию переходит также полимерная пленка и текстиль. Для выделения в самостоя­тельный продукт полимерной пленки используют электросепарацию, грохоче­ние, аэросепарацию, баллистический метод. При этом используется различие в плотности компонентов и их скорости витания при свободном падении.

Для отделения текстильных компонентов используются устройства типа барабанных грохотов с захватывающими элементами (крючья, штыри вилко­вого типа).

Для извлечения стекла используется баллистический или флотацион­ный метод.

Раздел 8. Бытовые и производственные отходы. Санитарная очистка городов 323

В Украине методы комплексной сортировки ТБО с целью извлечения основных утильных компонентов на практике пока не реализованы. Из ТБО извлекают в основном черный металлолом и частично бумагу. Ос­тальные утильные фракции практически не извлекаются. При использова­нии извлеченных утильных фракций производится их мойка, санитарное обезвреживание.