Процес компостирования

1.1 Наиболее простым и дешевым методом утилизации ТБО является полевое компостирование. Его целесообразно использовать в городах с населением свыше 50 тыс. жителей. Правильно организованное полевое компостирование обеспечивает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязнения ТБО. Технология полевого компостирования позволяет производить совместное обезвреживаение и переработку ТБО с обезвоженным осадком сточных вод (в соотношении 3:7), получаемый при этом компост содержит больше азота и фосфора.

Существует две принципиальные схемы полевого компостирования:

- с предварительным дроблением ТБО;

- без предварительного дробления.

1.2 При использовании схемы с предварительным дроблением ТБО для измельчения отходов используют специальные дробилки.

Во втором случае (без предварительного дробления) измельчение происходит за счет многократного перелопачивания компостируемого материала. Неизмельченные фракции отделяют на контрольном грохоте.

Установки полевого компостирования, оснащенные дробилками для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства. ТБО измельчают молотковыми дробилками или небольшими биотермическими барабанами (частота вращения барабана 3,5 мин^–1). Барабан обеспечивает достаточное измельчение ТБО за 800–1200 оборотов (4–6 ч). После такой обработки 60–70 % материала проходит через сито обечайки барабана с отверстиями диаметром 38 мм.

Сооружения и оборудование полевого компостирования должны обеспечить прием и предварительную подготовку ТБО, биотермическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. ТБО разгружают в приемный буфер или на выровненную площадку. Бульдозером, грейферным краном или специальным оборудованием формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.

Высота штабелей зависит от метода аэрации материала и при использовании принудительной аэрации может превышать 2,5 м. Ширина штабеля поверху не менее 2 м, длина – 10–50 м, угол заложения откосов равен 45°. Между штабелями оставляют проезды шириной 3–6 м.

1.3 Для предотвращения развеивания бумаги, выплода мух, устранения запаха поверхность штабеля покрывают изолирующим слоем торфа, зрелого компоста или земли толщиной 20 см. Выделяющееся под влиянием жизнедеятельности термофильных микроорганизмов тепло приводит к «саморазогреванию» компостируемого материала. При этом наружные слои материала в штабеле служат теплоизоляторами и сами разогреваются меньше, в связи с чем для надежного обезвреживания всей массы материала штабеля необходимо перелопачивать. Кроме того, перелопачивание способствует лучшей аэрации всей массы компостируемого материала. Продолжительность обезвреживания ТБО на площадках компостирования составляет 1 - 6 мес. в зависимости от используемого оборудования, принятой технологии и сезона закладки штабелей.

При весенне-летней закладке недробленых ТБО температура в шатбеле компостируемого материала через 5 дней поднимается до 60–70 °С и удерживается на таком уровне две-три недели, затем снижается до 40–50 °С. В течение следующих 3–4 мес. температура в шатбеле уменьшается до 30–35 °С.

Перелопачивание способствует активизации процесса компостирования, через 4–6 дней после перелопачивания температура на несколько дней снова повышается до 60–65 °С.

При осенне-зимней закладке температура в течение первого месяца поднимается только в отдельных очагах, а затем, по мере саморазогрева (1,5–2 мес.) температура штабеля достигает 50 – 60 °С и остается на таком уровне в течение двух недель. Затем в течение 2 – 3 месяцев температура в штабеле удерживается на уровне 20 – 30 °С, а с наступлением лета повышается до 30 – 40 °С.

В процессе компостирования активно снижается влажность материала, поэтому для ускорения биотермического процесса помимо перелопачивания и принудительной аэрации необходимо производить увлажнение материала.

Принципиальные схемы сооружений полевого компостировния ТБО приведены на рис. 2.5.

На рис. 2.5, а, б, в, г представлены схемы с предварительным измельчением ТБО, а на рис. 2.5, д обработка перенесена в конец технологической линии. На рис. 2.5, а, б, в ТБО разгружают в приемные бункера, оснащенные пластинчатым питателем, на рис. 2.5, г – в траншеи с последующим извлечением их грейферным краном. На рис. 2.5, а, б, г – измельчение ТБО осуществляют в дробилке с вертикальным валом, на рис. 2.5, в - в горизонтальном вращающемся биобарабане.

На рис. 2.5, а измельченные ТБО смешиваются с обезвоженным осадком сточных вод и затем направляются в штабеля, где они находятся в течение нескольких месяцев. За время компостирование материал несколько раз перелопачивается.

Технологическая схема компостирования в две стадии представлена на рис. 2.5,б. В течение первых десяти дней биотермический процесс происходит в закрытом помещении, разделенном подпорными продольными стенками на отсеки. Компостируемый материал каждые два дня перегружают специальной подвижной установкой из одного отсека в другой. Для активизации биотермического процесса через отверстия, расположенные в основании отсеков, производят принудительную аэрацию компостируемого материала.

Из закрытых отсеков компостируемый материал после грохочения перегружают на открытую площадку, где он дозревает в штабелях в течение 2 – 3 мес.

Схема, изображенная на рис. 2.5, в, отличается от остальных тем, что в качестве дробилки в ней используют биобарабан.

В схеме, показанной на рис. 2.5, г, используют двойное грохочение материала. Измельченный в дробилке материал при первичном грохочении разделяют на две фракции: крупную, направляемую на сжигание, и мелкую, направляемую на компостирование. Компостирование осуществляют в лотке, расположенном на открытой площадке. Лоток разделен продольными стенками на секции и оснащен установкой для перегрузки компостируемого материала в соседние секции. Зрелый компост подвергают повторному (контрольному) грохочению, после чего отправляют потребителю.

1.4 При отсутствии дробилки для ТБО может быть применена схема, изображенная на рис. 2.5, д, в которой грохочение, дробление и магнитная сепарация происходят в конце технологического цикла.

Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны. Современные полигоны ТБО – это комплексные природоохранные сооружения, предназначенные для обезвреживания и захоронения отходов. Полигоны должны обеспечивать защиту от загрязнения отходами атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствовать распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

Рис

1 – приемный бункер с пластинчатым питателем; 2 – дробилка для ТБО; 3 – подвесной электромагнитный сепаратор; 4 – подача осадков сточных вод; 5 – смеситель; 6 – штабеля; 7 – грейферный кран; 8 – закрытое помещение для первой стадии компостирования; 9 – подвижная установка для перелопачивания и перегрузки компоста; 10 – продольные подпорные стенки; 11 – аэраторы; 12 – контрольный грохот для компостера; 13 – биобарабан; 14 – первичный грохот для дробленных ТБО; 15 – цилиндрический контрольный грохот; 16 – дробилка для компоста.

Рис

2.

2.1 Полигоны строят по проектам в соответствии со СНиП. Схема конструктивных элементов полигона представлена на рис. 2.6.

Дно полигона оборудуется противофильтрационным экраном – подложкой. Он состоит из глины и других водонепроницаемых слоев (битумогрунт, латекс) и предотвращает попадание фильтрата в грунтовые воды. Фильтрат – жидкость, содержащаяся в отходах, она стекает вниз, на дно полигона, и может просачиваться через его борта. Фильтрат – минерализованная жидкость, содержащая вредные вещества. Собирается фильтрат с помощью дренажных труб и отводится в резервуар для обезвреживания. Ежедневно в конце рабочего дня отходы покрываются специальным материалом и слоями грунта, а затем уплотняются катками. После заполнения секции полигона отходы покрываются верхним перекрытием.

Продуктом анаэробного разложения органических отходов является биогаз, представляющий собой в основном смесь метана и углекислого газа. Система сбора биогаза состоит из нескольких рядов вертикальных колодцев или горизонтальных траншей. Последние заполнены песком или щебнем и перфорированными трубами.

Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка должны быть полностью механизированы.

2.2 Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести показателям вредности:

1. Органолептический показатель вредностихарактеризует изменение запаха, привкуса и пищевой ценности фитотест-растений на прилегающих участках действующего полигона и территорий закрытого полигона, а также запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха грунтовых и поверхностных вод.

2. Общесанитарный показатель отражает процессы изменения биологической активности и показателей самоочищения почвы прилегающих участков.

3. Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель характеризует процесс миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территории рекультивированных полигонов в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания и фуража (в товарную массу).

4. Миграционно-водный показатель вредности выявляет процессы миграции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и подземные воды.

5. Миграционно-воздушный показатель отражает процессы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениями и газами.

6. Санитарно-токсикологический показатель суммарно характеризует эффект влияния факторов, действующих в комплексе.

Недостатком такого способа утилизации отходов является то, что наряду с образующимся в толще полигона фильтратом, являющимся основным загрязнителем природной среды, в атмосферу попадают токсичные газы, которые не только загрязняют воздушное пространство вблизи полигона, но и отрицательно влияет на озоновый слой земли. Кроме того, при захоронении на полигонах теряются все ценные вещества и компоненты ТБО.

2.2.Альтернативная региональная система управления отходами (программа «Тасис» )

Альтернативная региональная система управления отходами активно создается на территории региона Санкт-Петербурга и Ленинградской области в рамках программы «Тасис» [5].

На основании анализа, проведенного в рамках указанного проекта, выявлены главные региональные проблемы в сфере обращения с твердыми малотоксичными отходами производства и потребления. Загрязнение окружающей среды отходами - важнейшая экологическая проблема для Санкт-Петербурга и Ленинградской области, причем существующая ситуация возникла в связи с тем, что:

· отсутствует четко организованная система управления отходами в регионе;

· на его территории нет хорошо организованной системы учета и контроля за образованием отходов и их движением;

· только 27 % отходов города и менее 1 % - области перерабатываются на мусороперерабатывающих заводах, остальные отходы традиционно захораниваются на полигонах (60 %) или попадают на несанкционированные свалки (около 5-10 %);

· не организована система переработки таких отходов, как отработанные шины, холодильники, телевизоры и компьютеры, старые автомобили и др.;

· принцип «загрязнитель платит» в ряде случаев не соблюдается;

· количество отходов, поступающих из Санкт-Петербурга на территорию области, ежегодно возрастает из-за несовершенства тарифной политики и законодательной базы в регионе;

· схема сбора и материально-техническое оснащение в сфере обращения с отходами не соответствуют реальным потребностям, что приводит к низкому рециклингу отходов (только 15 % для ТБО и несколько больше для промышленных отходов);

· отсутствие единой политики города и области в сфере обращения с отходами не позволяет эффективно решать существующие проблемы и порождает конфликты.

Чтобы решить имеющиеся проблемы, внедряется принципиально новый подход, который основан не только на задачах охраны окружающей среды, но и на поиске механизма получения прибыли от крупномасштабной механизированной переработки отходов. Для этого создается специализированная отрасль обращения с отходами, в которой основным звеном являются муниципальные заводы по переработке отходов. Однако в настоящее время такие заводы не имеют экономической самостоятельности из-за несовершенной тарифной политики и неэффективной системы управления. Тем не менее постепенно осуществляется переход к инновационному типу управления, базирующемуся на нововведениях, обеспечивающих прогрессивное развитие отрасли.

На основе анализа и расчетов по образованию отходов экспертами разработан прогноз с четырьмя возможными вариантами развития ситуации в зависимости от наличия мощностей по переработке отходов. В случае если не будут увеличены мощности существующих заводов, через 2-4 года поток отходов на полигоны и несанкционированные свалки на территории Ленинградской области увеличится более чем в 2 раза. Это приведет к резкому ухудшению экологической обстановки, обострению социальных проблем, снижению конкурентоспособности региона в туристическом бизнесе.

В соответствии с наиболее прогрессивным четвертым вариантом осуществляется создание нескольких новых заводов и полигонов. При этом в конечном итоге 100 % городских и 70 % областных отходов будут перерабатываться механически, а рециклинг будет доведен до 50 %. Такая система даст возможность мусороперерабатывающей отрасли получать реальные доходы, которые должны направляться как на природоохранные цели, так и на развитие самой отрасли переработки отходов.

С другой стороны, существенно изменяется тарифная политика в регионе на основании того, что размещение отходов на полигонах влечет за собой загрязнение окружающей среды в большей степени, чем переработка их на заводах. Соответственно, плата за такое загрязнение и становится тем регулятором в системе, который стимулирует собственников отходов направлять их именно на переработку.

Но для этого требуется также внесение некоторых дополнений в законодательство двух данных субъектов РФ, чтобы поддержать и регламентировать внедрение в практику принципа «загрязнитель платит» с акцентом на переработку, а не на захоронение отходов.

Реализация предлагаемых мер возможна только на основе единой политики города и области в сфере обращения с отходами. Важно наладить эффективный учет и контроль по отходам, изменить практику решения финансовых проблем и формирования тарифов. Но основное - создание в регионе мусороперерабатывающей отрасли хозяйства, системообразующим звеном которой должен быть завод по переработке отходов. Нуждается в дальнейшем совершенствовании и организационная структура, позволяющая ликвидировать разрывы в системе управления, которые существуют в настоящее время. Главное - это то, чтобы управление отходами в Санкт-Петербурге и 60-километровой зоне Ленинградской области было единым.

Среди конкретных организационно-технических мероприятий в этом регионе отмечают следующие:

Создание справочно-информационной системы и базы данных в сфере обращения с твердыми бытовыми и малотоксичными промышленными отходами. Эта система объединяет несколько баз данных, в том числе сведения о количестве отходов, их составе, опасности для человека отдельных фракций и всей массы в целом, о способах и местах размещения отходов в регионе, а также базы данных по технологиям переработки отходов, по вопросам законодательства и экономическим проблемам. Сведения, содержащиеся в справочно-информационной системе, служат основой как для экспертных оценок складывающейся в регионе санитарной и экологической ситуации, так и для принятия решений по управлению отходами. Система баз данных является информационным ресурсом и должна обеспечивать доступ как минимум 100 пользователям одновременно. Система обладает развитым, интуитивно понимаемым интерфейсом пользователя и разнообразной справочной поддержкой.

Графическую основу составляют как минимум семь карт, которые характеризуют образование отходов по районам города и области, а также отражают загрязненность территории отходами.

Самым первым, уже давно сделанным шагом является Декларация о совместной политике сотрудничества администрации Санкт-Петербурга и Ленинградской области в сфере охраны окружающей среды от загрязнения твердыми малотоксичными промышленными и бытовыми отходами, подписанная вице-губернаторами города и области. В декларации изложены основные принципы общей политики, направленной на сокращение образования отходов, увеличение доли рециклинга и доли отходов, переработанных механизированным способом. Осуществлять единую политику правительства города и области намерены через тарифы, систему административного управления и согласованную законодательную базу двух субъектов РФ.

Но главное - план первоочередных действий администраций Санкт-Петербурга и Ленинградской области для решения насущных проблем в сфере охраны окружающей среды от загрязнения отходами. Этот план направлен на создание единого Центра по управлению отходами в регионе, согласование изменения тарифов и внесение поправок в законодательную базу обоих субъектов РФ.

На первом этапе к проблеме подключаются все заинтересованные структуры администраций и законодательных собраний. Участники проекта разъясняют идеи единой политики и привлекают как можно больше сторонников.

Далее в администрациях устанавливаются программы справочно-информационной системы и баз данных по отходам, обучаются специалисты-пользователи для поддержания и расширения баз данных.

Разрабатывается бизнес-план реализации предлагаемых действий по осуществлению единой политики, в котором предусматривается решение задач по созданию совместной системы управления процессом обращения с отходами, по экономическому обоснованию механизма и формированию пакета инвестиционных проектов реализации единой политики.

Разработка и реализация единой концепции-плана обращения с отходами Санкт-Петербурга и Ленинградской области считается одной из актуальных задач. Определяются точные потоки отходов, производятся расчеты поступлений финансовых средств от предприятий за переработку отходов, прибыли, получаемой от реализации вторсырья, обосновывается стоимость переработки 1 т. отходов. На основе полученных данных появляется возможность рассчитать необходимые мощности заводов и полигонов, места их расположения.

Следующий шаг -- реорганизация системы управления отходами путем создания регионально-отраслевой структуры, системообразующим звеном которой является мусороперерабатывающий завод. Изменение структуры управления необходимо без увеличения штата администраций.

Для введения единых тарифов за вывоз и переработку отходов в Санкт-Петербурге и зоне области, примыкающей к нему (60 км), производятся расчетные обоснования, в том числе экономическое обоснование введения налога за переработку отходов из полимерного сырья и других массово образующихся в регионе отходов. В этой связи важна поддержка со стороны деловых кругов, занятых в переработке отходов. Большую помощь оказывают депутаты соответствующих законодательных собраний, поскольку в субъектах РФ разрабатываются и принимаются законы, позволяющие осуществить указанные меры.

Например, важно разработать обоснование и законодательный акт, обязывающий садоводческие и дачные кооперативы тоже вносить плату за уборку и переработку отходов с их территорий. Население городов так же вовлекается в процесс участия в финансировании переработки отходов (через платежи за коммунальные услуги).

Просчитав возможные поступления финансовых средств от введения налогов, администрации начинают аккумулировать финансы на особом счету для развития мусороперерабатывающей отрасли региона в целях последующего увеличения мощностей и строительства новых заводов по механизированной переработке ТБО и иных отходов и обустроенных полигонов для экологически безопасного захоронения отходов региона.