Сжигание мусора позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, а также выработать дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электричества или отопления.
Изготовление из бытовых отходов гранулированного топлива
   Полученное в результате переработки топливо, в отличие от бытовых отходов, может дольше храниться и транспортироваться, практически не содержит металла, обладает меньшей влажностью и зольностью. Благодаря наличию в составе гранулированного топлива бумаги и картона оно обладает большой теплотворной способностью (около 3000 ккал/кг).
   При изготовлении гранулированного топлива бытовые отходы измельчают и сепарируют (рис. 52). В процессе переработки применяются грохоты и пневматические сепараторы, а полученные таким способом органические вещества применяются впоследствии для компостирования.
   Рис. 52. Схема получения гранулированного топлива: а – схема производства компоста; б – схема разделения ТБО (метод Трисок); в – схема получения гранулированного топлива (метод Комбисок): 1 – прием ТБО; 2 – биотермический барабан; 3 – перфорированная обечайка; 4 – мусоросжигательное отделение; 5 – сепаратор балласта; 6 – молотковая дробилка для компоста; 7 – дозревание компоста; 8 – дробилка для грубого измельчения; 9 – пневматический сепаратор; 10 – электромагнитный сепаратор; 11 – циклон; 12 – барабанный грохот; 13 – сортировочный барабан; 14 – пресс-гранулятор.
 
   Бытовые отходы, поступающие на завод, измельчают до размера 200 мм. Затем они поступают в грохот и там разделяются на 2 составляющие. Из более крупной части получают бумажную массу и топливо, из мелкой – черный металл и стекло.
   После дробления бытовые отходы направляются в пневматический сепаратор, где происходит отделение легких фракций. Более тяжелые фракции (после извлечения металлолома) направляют на компостирование. Легкие фракции (бумага, пластмассовая пленка и др.) в разделительном барабане смачиваются водой, что приводит к тому, что размокшая бумага становится непрочной и, разорванная лопастями барабана, выходит из его отверстий. Пленка в результате смачивания не теряет своей прочности.
   Из бумажной массы затем получают низкосортную оберточную бумагу.
   Полученное таким методом дорогостоящее гранулированное топливо обладает высокой зольностью и себестоимостью.
Сжигание бытовых отходов в шлаковом расплаве
   Печи, расплавляющие ископаемую руду, могут также служить и для сжигания бытовых отходов. При сжигании в шлаковом расплаве начинается полное разложение вредных соединений, окисление горючих компонентов и происходит небольшое количество выброса пыли.
   Вредные вещества, образующиеся при обычном мусоросжигании, нейтрализуются в эффективных газоочистных устройствах. Но для нейтрализации диоксинов и фуранов высокой температуры горения уже не достаточно.
   При сжигании в шлаковом расплаве 1 т бытовых отходов потребляется:
   – кислород – 400 м3;
   – уголь – 200 кг;
   – природный газ – 100 м3.
   При повышении температуры увеличивается испарение тугоплавких компонентов, которые при обычном способе сжигания бытовых отходов находятся в твердом состоянии. Для их нейтрализации нужны эффективные очистные сооружения.
   При сжигании в шлаковом расплаве выделяется небольшое количество пыли, которая поглощает испаряемую ртуть. Вследствие ртуть выбрасывается в атмосферу.
   Метод сжигания бытовых отходов в шлаковом расплаве требует огромных материальных затрат, обладает большой энергоемкостью и не до конца обеспечивает экологическую безопасность.
Плазменная газификация
   Метод плазменной газификации бытовых отходов отличается использованием сверхвысоких температур (2000–3200 °C). В процессе газификации бытовые отходы разжижаются и доходят до плазменного состояния.
   При переработке мусора (рис. 53) образуется высококалорийный синтез-газ, который используется для производства энергии в виде пара или горячей воды. Образовавшийся шлак применяется для строительных нужд (например, для строительства дорог).
   Рис. 53. Схема плазменного способа переработки бытовых отходов: 1 – печь; 2 – циклон; 3 – теплообменники; 4 – компрессор; 5 – рессивер; 6 – электрогенератор; 7 – газотурбинный двигатель; 8 – скруббер; 9 – дымосос; 10 – дымовая труба; 11 – выход жидкого шлака; 12 – выход жидкого металла.
 
   В процессе газификации происходит окисление бытовых отходов в шлаковом расплаве. Бытовые отходы перерабатываются в шахтной печи. Размер бытового мусора должен быть не больше 40 см, что обеспечивает непрерывность загрузки.
   Под воздействием высоких температур происходит разрушение органических компонентов. Неорганические компоненты в процессе плазменной газификации расплавляются. Все летучие вредные вещества удаляются из выделяющихся газов с помощью газоочистных устройств. Образующийся синтез-газ применяется для производства тепла и электроэнергии.
   Перед началом процесса плазменной газификации бытовой мусор должен пройти определенную подготовку:
   – бытовые отходы необходимо предварительно просушить, для чего нужно дополнительное оборудование;
   – бытовой мусор необходимо раздробить до размеров 20–40 см.
   Для полного сгорания бытовых отходов (при условии уменьшения образования диоксинов, фуранов и других вредных веществ) нужна многоуровневая система сгорания с периодическим нагревом и охлаждением дымовых газов, которые необходимо предварительно очистить от окислов фтора и хлора.
   Метод плазменной газификации, также как и сжигание в шлаковом расплаве, очень энергоемкий. Это дорогостоящий метод утилизации бытовых отходов, который не обеспечивает экологическую безопасность.

Пиролиз

   Этот метод считается намного безопаснее сжигания. Пиролиз представляет собой процесс разложения органических соединений под действием высоких температур при отсутствии или недостатке кислорода. В процессе пиролиза (рис. 54) получается газообразное вещество, которое впоследствии используется в энергетике или других отраслях промышленности. Это трудоемкий процесс. Трудности возникают при хранении и транспортировке полученного продукта, а также при регулировании самого процесса.
   Рис. 54. Оборудование для пиролиза: 1 – приемная воронка; 2 – затвор; 3 – конденсатор жидких продуктов; 4 – заслонки; 5 – вентилятор; 6 – газоанализатор; 7 – дымосос; 8 – система газоочистки; 9 – сопло подогретого воздуха; 10 – воздухоподогреватель; 11 – водяная ванна; 12 – швельшахта.
 
   Во время процесса пиролиза происходит необратимое химическое изменение составляющих бытовых отходов, в результате чего образуются различные химические соединения. По сравнению с сжиганием мусора во время пиролиза значительно сокращаются выбросы в атмосферу, а следовательно и уменьшается ее загрязнение.
   При термическом разложении бытовых отходов происходят следующие процессы:
   – сушка;
   – сухая перегонка;
   – газификация;
   – горение остатков.
   Количество образовавшихся газообразных, твердых и жидких веществ зависит от начального состава бытовых отходов и от условий, при которых происходит процесс пиролиза.
   Процесс пиролиза может протекать с различным температурным уровнем:
   – низкотемпературный пиролиз (450–500 °C). Выход газа при таком пиролизе минимален, а количество смол, масел и твердого остатка максимально;
   – среднетемпературный пиролиз (500–800 °C). Количество получаемого газа увеличивается, а количество смол и масел уменьшается;
   – высокотемпературный пиролиз (свыше 900 °C). Выход газа максимален, выход смол минимален.
   На заводах по пиролизу бытовых отходов при температуре 1000 °C утилизируются практически все материальные и энергетические компоненты. Однако технологический процесс при этом очень трудоемкий.
   Пиролиз обеспечивает преобразование исходной массы бытовых отходов. Увеличивая температуру, можно увеличить скорость реакции. В слишком высоких температурах нет необходимости, так как при температуре свыше 1000 °C начинается плавление шлаков, что может привести к поломке техники.
   Главным элементом пиролизной установки является реактор, который состоит из шахтной печи и швельшахты. Смешивание пиролизных и дымовых газов позволяет избежать система эвакуации газов. В верхнюю часть реактора поступают бытовые отходы, которые спускаются через швельшахту в нижнюю часть реактора. Полученные продукты поступают в конденсатор, где из них выделяется влага и смола. Дымовые газы, пройдя через систему газоочистки, выводятся в атмосферу.
   В процессе пиролиза происходит высокоэффективное обезвреживание бытовых отходов, которые впоследствии используют в качестве топлива и сырья для химической промышленности и народного хозяйства.

Переработка бытовых отходов в анаэробных условиях

   Посредством переработки бытовых отходов в анаэробных условиях получают горючий газ и органическое удобрение. Выпуская 8000 т бытовых отходов в год, завод обслуживает около 25 тыс. человек.
   Бытовые отходы сваливают в приемный бункер, оттуда они через питатель поступают в дробилку. Проходя через ленточный конвейер, измельченные бытовые отходы очищаются от черного металла. Очищенная масса поступает на несколько суток в метантенк, в котором происходит сбраживание органического вещества. Из тонны бытовых отходов выделяется около 170 кг (130 м3) газа, который содержит:
   – метан (65 %);
   – органическое удобрение (410 кг, влажность 30 %);
   – металлолом (50 кг);
   – крупный отсев (250 кг);
   – газовые потери и фильтрат (120 кг).
   Вместе с бытовыми отходами завод перерабатывает сельскохозяйственные отходы и отходы пищевой промышленности.

Брикетирование бытовых отходов

   Новый метод в решении проблемы утилизации бытовых отходов – это их брикетирование (рис. 55). Брикетирование давно применяется в промышленности и сельском хозяйстве. Оно представляет собой простейшую и экономичную форму упаковки.
   Рис. 55. Оборудование для брикетирования бытовых отходов: 1 – загрузочный бункер-накопитель; 2 – панель управления процессом брикетирования; 3 – непрерывная подача материала с дозатором и транспортным шнеком; 4 – гидравлическое управление для поддержания плотности брикета при смене материала; 5 – камера прессования с двумя компрессорами и сенсорами, контролирующими все параметры для оптимального режима прессования; 6 – компактная конструкция для достижения максимальной стабильности.
 
   В процессе переработки происходит уплотнение бытовых отходов, что приводит к уменьшению их объема. Это, в свою очередь, экономит средства, выделяемые для хранения и транспортировки мусора.
   Основным материалом для брикетирования служит бумажное и тряпичное сырье. Технология работы с ним не представляет особой сложности, так как оно гомогенно по составу. Некоторые затруднения возникают при брикетировании коммунальных отходов из-за их неоднородности. Осложняет работу наличие песка, стекла и камня, а также присутствие кислот, растворителей и лаков.
   Решение проблемы утилизации бытовых отходов должно сводиться к 3 основным принципам: экономичность, технологичность и экологичность.
   Технология брикетирования заключается в следующем: бытовые отходы без предварительной сортировки поступают на специальный пресс, где начинается их уплотнение и автоматическая обвязка проволокой. Брикет имеет форму параллелепипеда размером примерно 1100 х 1100 х 2000 мм и весом около 2500 кг.
   При поступлении на полигон брикеты обычно складываются рядами по 5 блоков высотой 5,5 м и засыпаются 20-сантиметровым слоем земли. Плотность бытовых отходов в брикетах высокая, провалы или серьезные деформации не наблюдаются. Прессовочные станции могут располагаться и на полигонах, и в пределах города.
   Преимущества брикетирования бытовых отходов:
   – в несколько раз увеличивается время эксплуатации свалки. При использовании метода брикетирования на одной и той же территории можно разместить на 120 % больше бытовых отходов, чем в обычных условиях;
   – в брикетах бытовых отходов отсутствует влажность и кислород. Вследствие этого образуется малое количество биогаза (например, метана) и других неприятных и вредных запахов;
   – значительно уменьшается количество слоя грунта, необходимого для укладки. Его требуется в 10 раз меньше, чем на обычных свалках;
   – исчезает проблема разброса ветром бытовых отходов (например, бумаги и пластика);
   – практически полностью устраняется опасность возгорания мусора;
   – благодаря высокой плотности брикетов количество провалов на свалках уменьшается;
   – работы, проводимые на свалке, становится легче контролировать;
   – вследствие уменьшения площади свалки сокращается количество нелегальных завозов или сборов мусора;
   – упрощается транспортировка, так как полученные брикеты успешно можно перевозить на обычных грузовиках, что повышает эффективность работы и сокращает количество необходимой техники;
   – возможно брикетирование объемных отходов (мебель, матрацы, двери, бочки и др.);
   – брикеты (рис. 56) можно использовать как удобрение и топливо.
   Рис. 56. Брикеты.
 
   Метод брикетирования можно совмещать с другими способами утилизации бытовых отходов (например, с методом сжигания). Полигоны приобретают чистый и ухоженный вид, что не вызывает отрицательного отношения к ним жителей близлежащих населенных пунктов. В будущем полигон, при условии захоронения на нем брикетов, может использоваться как парк, спортивная площадка и т. д.

Гидролиз

   Больше половины бытовых отходов приходится на бумагу и пищевые отходы, в которых содержится огромное количество целлюлозы. Посредством гидролиза из целлюлозы можно получить этиловый спирт (этанол).
   Бытовые отходы предварительно измельчаются и поступают в сепаратор, где происходит их разделение на легкие и тяжелые фракции. Легкая часть, состоящая преимущественно из целлюлозы, еще раз измельчается и поступает в реактор, где и происходит гидролиз.
   Гидролиз проводят при высокой температуре, что способствует увеличению выхода этилового спирта, а также значительно ускоряет весь процесс. В процессе гидролиза образуются сахара, которые сбраживаются, и получается раствор этилового спирта. Впоследствии он очищается и дополнительно перегоняется в 95 %-ный спирт.
   Во время гидролиза наблюдаются 2 реакции:
   – целлюлоза преобразуется в сахар;
   – сахар под воздействием кислоты распадается.
   Нужные для гидролиза температуру и концентрацию кислоты определяют с помощью расчетов, от которых зависит выход сахара.

Сплав бытовых отходов в канализацию

   Сплав бытовых отходов в канализацию в основном используют как метод транспортировки мусора. При транспортировке гидравлическим способом бытовые отходы не нуждаются в предварительном измельчении. Поступив на место сбора, отходы перегружаются на специальный автотранспорт. Этот метод применяется для группы домов. Для этого в квартирах устанавливают специальную раковину, куда жильцы сбрасывают бытовые отходы и смывают их водой. Вода с отходами со всего обслуживаемого района поступает в мусоросборник, где происходит накопление бытовых отходов в специальной камере, вода же уходит в канализацию. Бытовые отходы, собранные таким способом, несколько раз в неделю вывозятся машинами.
   Сплав отходов в канализацию применяют как метод не только транспортирования, но и переработки. В этом случае перед подачей в канализацию бытовые отходы измельчаются. Для этого предназначены различные дробилки (рис. 57). Затем вместе со сточными водами отходы поступают на очистные сооружения, где их и перерабатывают.
   Рис. 57. Измельчитель бытовых отходов.
 
   При условии надежной системы канализации это очень быстрый и гигиеничный метод утилизации бытовых отходов. При его использовании исключается необходимость сбора и хранения бытовых отходов.
   Сплав бытовых отходов в канализацию – не идеальный метод их утилизации. Потребность в воде и электроэнергии при таком способе ликвидации отходов постоянно увеличивается. В дробилки должны попадать только органические отходы, поэтому требуется большое число очистных сооружений. Нежелательно поступление в дробилки стекла и металла.

Утилизация бытовых отходов в сельской местности и на приусадебном участке

   У каждого городского или сельского жителя на приусадебном участке образуются бытовые отходы. К ним относятся ветки фруктовых деревьев и кустарников, ненужная пленка и полиэтилен, опавшие листья, выполотые сорняки, ботва, пищевые отходы.
   Система утилизации бытовых отходов в сельской местности, как правило, отсутствует. Это часто связано с низкой плотностью населения. Нет ее и в дачных кооперативах, садовых товариществах и т. д. Обычно владельцы приусадебных участков сами заботятся об утилизации бытовых отходов. Большинство бытовых отходов, образующихся в сельской местности и на приусадебном участке, могут быть утилизированы без негативных последствий для окружающей среды.

Сбор и сортировка бытовых отходов

   На приусадебном участке сбор, сортировку и переработку бытовых отходов можно осуществлять в любое время года. Но в зимний период проводить утилизацию будет затруднительно. Лучше это делать осенью, когда собран основной урожай и заканчивается листопад.
   В это время обрезаются больные и отмершие ветки кустарников и плодовых деревьев. Нерационально сжигать или выбрасывать ветки на свалку. Обрезанные ветки в дальнейшем сортируются на крупные и мелкие. Они пригодятся весной.
   На приусадебных участках после строительства дома и прилагающихся к нему построек обязательно остаются бытовые отходы. В основном это стружка, опилки, куски рубероида, шифера, битый кирпич, цемент, шлак, известка, бутовый камень, битум, щебень, части труб, проволока. Все это может быть использовано.
   На приусадебном участке, равно как и в сельской местности, практически любые бытовые отходы могут пригодиться. Важно лишь правильно их отсортировать. После отбора предметов, которые могут использоваться в хозяйстве, остается еще очень много мусора, нуждающегося в дальнейшей утилизации. Владельцы приусадебных участков решают эту проблему по-разному. Большинство из них либо сжигают оставшиеся бытовые отходы, либо относят их на свалку.

Переработка и использование бытовых отходов

   Крупные и крепкие ветки весной можно использовать для подпорок помидор, огурцов, тыкв, патиссонов и т. д. Больные (пораженные мучнистой росой или другими заболеваниями) ветки необходимо сжигать. Мелкие ветки, листву и другие отходы растений нужно измельчить.
   Для того чтобы закрыть теплолюбивые кусты на зиму (особенно кусты роз), можно собрать опавшую хвою из близлежащих лесов. Для этого также можно использовать мелкие ветки, затем нужно покрыть кусты полиэтиленовой пленкой и небольшими кирпичами. Необходимо делать это осторожно, чтобы не сломать и не повредить кусты. Хорошим средством, оберегающим кусты малины от развития сорняков, является стружка и опилки. Для этого их нужно насыпать толстым слоем на почву под кусты.
   Битый кирпич, камень и трубы можно применить для укрепления дорожки. Рубероидом можно обернуть деревянные столбы при их закапывании в почву, а также его используют для изоляции стволов плодовых деревьев в зимний период. Ненужный цемент можно использовать как удобрение, это очень эффективное средство. Так же используют известь и доломит. Чтобы садовая лавка была более долговечной, ее ножки можно сделать из асбестоцементной трубы. Проволоку применяют в качестве каркаса для постройки теплицы.
   Ненужные на первый взгляд предметы также можно использовать во время декорирования участка (рис. 58).
   Рис. 58. Пример декорирования участка.
 
   Пустые бутылки и резиновые шины применяют в качестве отделки клумб. Бутылками и ветками можно украсить садовую беседку. Если предварительно измельчить стекло, его можно насыпать в фундаментные котлованы.
   Нельзя сжигать на приусадебном участке старую полимерную пленку, некоторые виды которой не горят, а только плавятся. В этом случае образуются ядовитые вещества (супертоксиканты, галоидированные диоксины, диоксиноподобные вещества).

Роль региональных и национальных властей

   Региональные и национальные власти создают для утилизации отходов необходимые условия в законодательной, информационной и экономической сфере. При этом создаются законы, требующие от местных властей организацию программ по сбору вторсырья (иногда определенных видов).
   Учреждения и предприятия также обязаны собирать отдельно офисную бумагу и другие виды отходов, что предусмотрено законом.
   Предприятиям по утилизации отходов (полигонов, свалок и др.) закон запрещает принимать определенные виды отходов (например, листья и ветки).
   На организацию программ по раздельному сбору бытовых отходов (планирование программы, маркетинговые исследования, приобретение необходимого оборудования (транспорт, контейнеры)) местным властям и общественным организациям выделяются соответствующие гранты. Также региональные власти могут ввести специальный налог на каждую тонну бытовых отходов, вывозимую на свалку.
   Законы устанавливают особые правила обращения с некоторыми опасными отходами. Другая важная задача региональных властей – поддержка экономической состоятельности программ сбора бытовых отходов путем развития рынков для реализации собранных материалов. Иногда исполнение законов о сборе бытовых отходов может оказаться весьма дорогостоящим для местных властей.
   Даже в странах с развитой рыночной экономикой государство является крупнейшим потребителем товаров и услуг. Поэтому распространенный путь поощрения ресурсосберегающих технологий – ориентация государственных закупок на соответствующие продукты.
   Эта политика проводится на национальном, региональном и местном уровнях.
   Государство должно разработать принципы управления бытовыми отходами:
   – бытовые отходы состоят из различных компонентов, следовательно, к ним должны применяться различные подходы;
   – все технологии и мероприятия, в том числе сокращение количества отходов, вторичная переработка и компостирование, захоронение на полигонах и мусоросжигание, должны использоваться для утилизации тех или иных компонентов бытовых отходов. Они должны разрабатываться в комплексе и дополнять друг друга;
   – систему утилизации бытовых отходов нужно разрабатывать, учитывая конкретные проблемы определенного региона. Базироваться она должна на местных ресурсах. Опыт в утилизации бытовых отходов должен постепенно приобретаться в процессе разработки и осуществления небольших программ;
   – комплексный подход к переработке отходов должен основываться на стратегическом долговременном планировании. Нужно быть готовым к возможным изменениям в составе и количестве бытовых отходов и доступности технологий утилизации;
   – необходимым элементом любой программы по решению проблемы утилизации бытовых отходов является участие городских властей, а также всех групп населения.
   Только комбинация нескольких взаимодополняющих программ и мероприятий, а не одна технология (пусть даже самая современная), может способствовать эффективному решению проблемы утилизации твердых бытовых отходов.
   Можно с уверенностью сказать, что не существует единого универсального метода утилизации бытовых отходов, удовлетворяющего современным требованиям экономики и ресурсосбережения. К сожалению, в России недостаточно разработана централизованная государственная система учета, сбора и использования вторичных ресурсов. При переходе к рыночной системе хозяйствования не были созданы условия, которые стимулировали бы утилизацию.
   В России сегодня нужно заниматься экологическим воспитанием и просвещением, чтобы прежде всего изменить отношение самих людей к охране окружающей среды, к проблеме утилизации отходов. Кроме того, необходима соответствующая законодательная база, способствующая изменению подходов к вопросам переработки мусора, а также применению современных технологий.

Приложения

Полезные советы

   Многие не придают значение правильному хранению инструмента или организации рабочего пространства. Однако большая часть бытовых травм связана ни с чем иным, как с работой неисправным инструментом, притом в спешке и в неподходящих условиях.