Утилизация твердых бытовых отходов.

Под утилизацией (от английского "utilize" - использовать) отходов понимают использование их вновь (вторичное). Закон Украины "Об отходах" определяет утилизацию так: "использование отходов как вторичных материальных или энергетических ресурсов". Под бытовыми (коммунальными) отходами понимают отходы, которые образуются в результате жизнедеятельности людей и непроизводственных организаций (кафе, учреждений и др.). Понятие "твердые бытовые отходы" разделяют с понятием "жидкие бытовые отходы" - это коммунальные стоки.

Следует отметить, что часто способы утилизации промышленных отходов проще, чем ТБО. И одна из основных причин этого - отсутствие необходимости разделения (сепарации) промышленных отходов во многих отраслях промышленности, а также высокая концентрированность (плотность) промышленных отходов.

С ТБО ситуация сложней. Хотя этих отходов образуется куда меньше, чем промышленных, их разнообразный состав препятствует прямой утилизации.

Всего имеется четыре способа утилизации ТБО:

1. Захоронение на полигонах ТБО;
2. Сжигание;
3. Пиролиз (высокотемпературное разложение);
4. Сепарация (разделение или раздельный сбор) с последующим вторичным использованием (переработкой) ценных фракций.

Этот способ утилизации ТБО состоит в оборудовании специального полигона и захоронении на нем отходов. При этом каждый слой отходов засыпается слоем почвы; образуется как бы "слоеный пирог".

У такого способа утилизации отходов (который и утилизацией то назвать нельзя) все-таки имеются некоторые положительные стороны. Например, относительно невысокая энергоемкость процесса, незначительные затраты труда и относительно невысокая стоимость оборудования полигона ТБО. Однако минусов, как экономических, так и экологических, множество. Из экологических отметим, в первую очередь, следующие. Полигоны ТБО занимают значительные территории, которые выводятся из использования на десятки лет. Пыль от полигона разносится ветром на многие километры, загрязняя все вокруг. В результате нарушения технологии эксплуатации полигона часто происходят самовозгорания (как результат повышения температуры и выделения метана в ходе микробиологических и химических процессов), которые невозможно или очень сложно потушить. Длительное горение отходов на полигоне приводит к выбросу в воздух значительных количеств вредных газов и других веществ (окислы азота, серы, угарный газ, аморфный углерод, т.е. сажа, бензапирен и т.п.), самыми опасными из которых являются полихлорированные диоксины и дибензофураны. Кроме того, на отдельных участках полигона в почву и воздух может выделяться ртуть. Жидкий фильтрат, сочащийся из "тела" полигона, содержит значительные количества растворимой органики и тяжелых металлов; при переполнении резервуара для фильтрата, разрушении оградительного вала, длительных сильных дождях в районе полигона фильтрат может попасть в грунтовые воды (как это часто и бывает) и отравить все вокруг. Одной из самых существенных проблем является большая длительность рекультивации полигона ТБО - полигон продолжает "жить" и отравлять все вокруг еще десятки лет после закрытия и прекращения захоронения отходов на нем.

Сжигание отходов - дорогостоящий и экологически грязный процесс. Сжигание происходит на мусоросжигающих заводах (МСЗ) обычно при температурах не выше 800 оС. При этом, несмотря ни на какие технологические ухищрения в воздух выбрасываются огромные количества (многие тысячи тон в год от одного крупного МСЗ) опасных и очень опасных веществ - результат совместного сжигания бумаги, пластиков, металлов, пищевых отходов и многого другого. Практически весь "букет" химических элементов, то есть почти вся таблица Менделеева, в виде газов и сажи с сорбированными на ней тяжелыми металлами оказывается в воздухе. Та же сажа переносит на огромные расстояния (сотни километров от МСЗ) и образующиеся в результате горения при относительно невысоких температурах бензапирен, диоксины и диоксиноподобные вещества. Очистить окружающую среду от этих веществ невозможно, а периоды их полураспада очень велики - десятки лет.

В результате сжигания ТБО на МСЗ образуется твердая фракция - шлак, содержащий в концентрированном виде многие минеральные вещества (в том числе и тяжелые металлы), а также вещества ароматического ряда, диоксины и им подобные. Шлак МСЗ - очень опасная смесь, как для окружающей среды, так и для человека. Его невозможно никак использовать далее и поэтому шлак захоранивают так же, как и ТБО. Однако химические, биологические и геологические процессы в шлакохранилищах идут значительно медленнее, чем на полигонах ТБО, что также создает экологическую угрозу.

Практически все виды ТБО могут утилизироваться при помощи пиролиза - высокотемпературного разложения (+1200- 1600 и более °С) без доступа кислорода. При таких температурах все компоненты ТБО превращаются в простейшие химические соединения. Продуктами такого разложения являются газообразные (водород, углекислый и угарный газы, азот, вода, кислород, сернистый ангидрид, метан), жидкие (многие соединения хлора, серная кислота, некоторые низшие углеводороды) и твердые (железо и небольшое количество его окислов, MgSiO3 и CaSiO3, CuO и Cu2O; PbO; очень немного ZnCl2; Cd (почти в следах), MgO, Mn3O4, MgCl2 в следах NaOH, KOH, Ag и Hg) вещества. Последние составляют кубовый остаток или шлак. Если предприняты технологические усилия для быстрого охлаждения отходящих паров и газов, диоксины и диоксиноподобные вещества при пиролизе не образуются.

Таким образом, пиролиз является более прогрессивным и "экологически чистым" способом утилизации ТБО, чем захоронение или сжигание. Однако и у этого способа имеются существенные "минусы". Во-первых, хотя общий объем твердой фракции (шлака) существенно меньше исходного объема ТБО, все-таки имеется необходимость его захоронения, потому что дальнейшая переработка такого шлака трудна и часто невозможна. Во-вторых, при пиролизе в воздух выбрасывается достаточно большое количество вредных веществ (например, сернистый ангидрид, серная кислота, хлор, хлористый сульфурил и фосген). И, в-третьих, для проведения пиролиза необходимы значительные количества энергии, которые не покрываются использованием, образующихся в процессе пиролиза генераторного и водяного газов, а также метана и некоторых углеводородов.

Сепарация производится на мусороперерабатывающих заводах. Предпочтительным является даже не сепарация, а раздельный сбор отходов по видам сырья (стекло, металл, бумага, пластик, пищевые отходы и т.д.), которое, как и в случае собственно сепарации, в дальнейшем подвергается переработке. Например, переплавке (стеклобой, металлы), дроблению с последующим вторичным использованием (многие пластмассы), компостированию (пищевые и некоторые другие органически отходы) и т.п.

Вместе с тем, некоторые виды ТБО не могут быть подвергнуты переработке и вторичному использованию. Такие фракции целесообразно подвергать пиролизу (если при этом не образуются вредные продукты) и (или) захоронению. При таком способе утилизации объем ТБО, направляемых на захоронение или пиролиз (без сепарации отходов) значительно ниже, а возможность загрязнения окружающей среды меньше.

Еще одним существенным "плюсом" технологии сепарации и вторичного использования является существенное снижение потребления первичных видов сырья: металлов, древесины, нефти и природного газа.

Таким образом, сепарация (или раздельный сбор) ТБО с последующим вторичным использованием сырья в комбинации с пиролизом и захоронением неутилизируемых фракций является наиболее экологически приемлемым способом обращения с бытовыми отходами.

Эдуард Березовский