X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
ОСНОВЫ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТВЕРДЫМИ БЫТОВЫМИ ОТХОДАМИ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В соответствии с ГОСТ 30772-2001, отходы - это остатки продуктов или дополнительный продукт, образующиеся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемые в непосредственной связи с этой деятельностью [1]. Под определенной деятельностью понимается производственная, исследовательская и другая деятельности, в том числе - потребление продукции.
В наше время человечество подошло к тому пределу, за которым дальнейшее неуправляемое образование отходов приведет к необратимым изменениям, связанным с загрязнением окружающей среды, и нарушению устойчивости биосферы. Поскольку природные механизмы не успевают обезвреживать быстро поступающие в биосферу большие массы отходов, возникает угроза значительного ухудшения состояния окружающей среды (атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод).
В России, как и во многих других странах, решение задачи эффективного управления отходами становится одним из приоритетов развития городов и целых регионов.
Поэтому проблема управления отходами приобрела глобальный характер и заняла одно из важных мест в ряду экологических и природоохранных проблем планеты.
Понятие «управление отходами» охватывает как организацию обращения с отходами (включая сбор, транспортирование, утилизацию, захоронение отходов), так и мероприятия по предотвращению и уменьшению образования отходов на основе организационных, нормативно-правовых, законодательных, экономических, образовательно-информационных и других подходов.
Система управления отходами - это комплекс мероприятий по сбору, транспортировке, переработке, вторичному использованию или утилизации мусора и контролю всего процесса. Под термином обычно понимаются отходы, являющиеся результатом человеческой деятельности.
Иерархия управления отходами основывается на принципах:
1) утилизация;
2) вторичное использование;
3) переработка, что лежит в основе классификации разрабатываемых стратегий по сокращению до минимума отходов.
При решении проблемы управления отходами следует исходить из того, что отходы жизнедеятельности человека обладают двумя принципиально различными свойствами.
С одной стороны, отходы - это источник негативного воздействия на человека и природную среду, с другой стороны - источник вторичных материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. В связи с эти для обеспечения эффективного управления отходами необходимо одновременно добиться реализации двух основных целей:
1) минимизации экологической опасности на все стадиях обращения с отходами;
2) достижения максимально возможного использования отходов в качестве альтернативного источника энергии и сырья.
Таким образом, эффективно организованная система управления отходами позволит не только свести к минимуму негативное воздействие отходов на здоровье населения и окружающую среду, но и отчасти решить проблему истощения природных ресурсов.
Однако поставленных целей нельзя достигнуть путем простого ужесточения экологических стандартов или выбором «правильных» технологий и их комбинаций. Достаточно привести определение термина «система управления отходами», чтобы понять сложность и многообразие задач, связанных с процессами распоряжения отхода [2].
Система управления отходами может быть определена как часть общей системы административного управления, которая включает в себя организационную структуру, деятельность по планированию, обязанности и ответственность, практические мероприятия, методы, процедуры, процессы и ресурсы, необходимые для формирования, внедрения, достижения, анализа и оптимизации политики в области управления отходами [3].
В развитых странах управление отходами рассматривается как сложная наука, направляющая свои усилия, прежде всего на сокращение количества образующихся отходов и их максимально возможную утилизацию.
При рассмотрении системы управления можно выделить три взаимосвязанных компонента [3]:
1) производителя (собственника отходов), который должен получить экономическую выгоду от их использования;
2) окружающую среду, устойчивость которой не должна нарушаться в результате образования отходов и обращения с ними;
3) общество, которое не должно страдать от соседства с объектами образования, переработки или размещения отходов. Схема отношений системы управления отходами с ее «потребителями» показана на рисунке1.
Таким образом, необходимо создать систему комплексного управления отходами (СКУО). Предполагается, что управление включает порядок в образовании и обращении с отходами, а также привлечение населения к участию в раздельном сборе отходов потребления.
Система КУО должна отслеживать, контролировать и управлять всеми действиями с отходами, начиная с момента их образования до момента утилизации или захоронения.
Система управления отходами должна быть построена на известных принципах иерархии приоритетов для КУО (рисунок 2), законодательно закрепленной в рамках европейского и международного права. Иерархия как способ построения и организации сложных систем показывает, как и в какой последовательности действовать. В соответствии с общепринятой иерархией КУО установлены основные направления решения проблемы управления отходами и их приоритетность:
На самой вершине иерархии приоритетов - предотвращение или уменьшение производства отходов и их опасности.
Уменьшение количества и опасных свойств образующихся отходов существенно упрощает их утилизацию. Первичное сокращение отходов достигается путем совершенствования технологий производства и переориентации производителей и потребителей на действия, приводящие к образованию меньшего количества отходов (проектирование продукции с расчетом утилизации, использование предметов многоразового (длительного) пользования, отказ от излишней упаковки и др.).
Если предотвратить образование отходов не представляется возможным, то отходы должны повторно использоваться и (или) перерабатываться в целях производства новых материалов, сырья и продуктов. При этом принцип минимального ущерба для окружающей среды должен быть сохранен: если отходы переходят в категорию вторичного сырья, то такое сырье не должно представлять опасность для окружающей среды.
Для сведения к минимуму экологической опасности отходов применяют методы обезвреживания либо обеспечивают невозможность вторичного использования отдельных компонентов отходов.
Отходы, которые не подлежат повторному использованию и переработке (включая компостирование), могут быть использованы в качестве вторичных энергетических ресурсов. Сжигание отходов позволяет не только максимально уменьшить их объем, термически обезвредить опасные компоненты, но и эффективно производить утилизацию тепловой энергии [4].
Только после того, как исчерпаны методы использования отходов в качестве ресурса при производстве вторичных материалов и энергии, остатки отходов вывозятся для размещения на полигоне с соблюдением всех природоохранных мер. Условием максимального уменьшения потоков отходов, направляемых на полигоны, должен стать изначальный раздельный сбор отходов или фактическое изъятие ресурсно-ценных фракций из смешанного мусора. Важно производить разделение отходов как можно ближе к источнику их образования путем разделения потоков отходов с различным содержанием полезных компонентов.
В мировой практике существует 2 варианта подхода к вторичному использованию отходов [2]:
1) отходы рассматриваются в нормативных документах как равноценно хорошие для смешанного твердого мусора.
2) отходы рассматриваются в качестве ресурсов, устанавливая минимальные целевые показатели по переработке отходов.
Европейская комиссия определила несколько специфичных потоков отходов, которым следует уделить особое внимание в целях снижения их общего экологического влияния. Соответственно были приняты директивы по следующим направлениям:
1) упаковочные отходы;
2) отработавшие автомобили;
3) отработавшие батарейки, аккумуляторы и другие источники тока;
4) отработавшее электрическое и электронное оборудование.
Специфика управления отходами в крупных городах России
Совершенствование муниципальных систем управления отходами признается сегодня главной задачей в области охраны окружающей среды. Все большее внимание уделяется оптимизации городских систем управления отходами по критериям экологической опасности и ресурсосбережения. Благодаря такому подходу обеспечивается улучшение состояния окружающей среды городских территорий и снижение удельных затрат на санитарную очистку города.
В мегаполисах с населением в миллион и более человек городскими властями создаются системы управления отходами, которые относятся к системам муниципального менеджмента в области жизнеобеспечения города [5].
Муниципальная система управления отходами рассматривается как градообразующая функциональная система, связанная со всеми сторонами жизнедеятельности города. При разработке таких систем необходимо учитывать различные аспекты деятельности, как органов власти, так и хозяйствующих субъектов: экологические, ресурсосберегающие, экономические, технические, финансовые, правовые, социальные, организационные и политические.
Как отмечено выше, для решения задач эффективного управления отходами городов первостепенное значение придается созданию систем управления, построенных на принципах общепринятой иерархии приоритетов КУО. Полнота реализации установленного порядка действий с отходами в различных городах определяется конкретными местными условиями.
Учитывая сложность и многоаспектность рассматриваемой проблемы, целесообразно в начале построения КУО разработать концепцию управления отходами применительно к данному городу.
Современные тенденции, характерные для развитых стран, связаны с тем, что организационные и социальные аспекты концепции КУО подразумевают предотвращение полной и бесконтрольной передачи решения проблемы в руки лишь профильных отделов городской администрации. Предполагается участие в этой работе общественных организаций, населения, выборных органов, привлечение к решению проблемы менеджеров природоохранной деятельности, а не только инженерных работников.
Экономический аспект управления ТБО основывается на принципе «загрязнитель платит». Суть принципа заключается в том, что производитель отходов несет за них ответственность в течении всего их «жизненного цикла», оплачивая утилизацию (захоронение) и экологические платежи за негативное воздействие на природную среду.
Формирование муниципальной концепции управления отходами, ориентированной в первую очередь на санитарную очистку города от бытовых и промышленных отходов, должно включать ряд обязательных этапов. К их числу относятся [6]:
1) анализ существующего положения с управлением отходами;
2) разработка организационных мероприятий;
3) разработка технических мероприятий;
4) разработка схемы финансирования создания и эксплуатации системы управления отходами.
Кроме того, концепция должна предусматривать использование следующих основных методов управления: организационно-управленческих, нормативно-правовых, экономических, социальных, технических и информационных.
Важно отметить, что наибольшую проблему для властей и служб городского хозяйства представляют ТБО, так как они являются конечными отходами любой деятельности человека и образуются всюду по городу (в жилом и нежилом секторах), а их количество непрерывно возрастает.
Для наиболее эффективного поэтапного решения проблемы управления ТБО муниципальных образований с позиций экологической безопасности и ресурсосбережения. Генеральное стратегическое направление решения проблемы заключается в постепенном (поэтапном) вовлечении ТБО в переработку с наименьшими затратами и без негативного экологического воздействия.
Оптимизированная система комплексного управления ТБО муниципальных образований уже на этапе ресурсосбережения позволяет снизить количество отходов на 35-40 % (по массе).
Экологический и социальный аспекты решения проблемы связаны с улучшением состояния окружающей среды городских территорий и образованием новых рабочих мест.
Процесс переработки ТБО в России осложняется тем, что не выполняется предварительная сортировка отходов, не существует налаженной системы транспортировки отходов к местам их переработки, технологии переработки отходов не безопасны для здоровья человека и окружающей среды. Для упрощения процесса переработки следует уделить внимание сортировке мусора еще во время его сбора [8].
Предпочтение следует отдать пофракционному сбору, ибо система раздельного покомпонентного сбора имеет существенные недостатки:
1) неудобство для населения, повышенный дискомфорт (5-6 емкостей для покомпонентного сбора, в случае пофракционного сбора необходимо всего две емкости);
2) громоздкость системы (требуется спецтранспорт для каждого вида вторресурсов);
3) повышенные эксплуатационные затраты.
Целевое назначение сепарации ТБО вытекает из определения этого процесса. Сепарация ТБО, аналогично обогащению других сырьевых материалов, представляет собой совокупность процессов первичной обработки сырья в целях извлечения ценных компонентов, удаления опасных и балластных компонентов, выделения фракций отходов (полупродуктов), оптимальных по составу для переработки тем или иным методом.
Область применения ручной сортировки ограничивается до сортировкой вторичных ресурсов и крупнокусковых фракций ТБО, в остальных случаях применяется механизированная сортировка (в условиях заводской практики).
Основное преимущество сепарации ТБО как техногенного сырья заключается в том, что она имеет прямое природоохранное значение, поскольку выход «хвостов» сепарации всегда меньше массы исходного сырья, а состав отходов для последующих переделов переработки оптимизируется с точки зрения гомогенизации. Способности к горению, снижения содержания опасных и балластных компонентов и др., что повышает экологическую безопасность промышленной переработки ТБО. Применение сепарации ТБО перед термо- и биообработкой отходов позволяет удалить металлические компоненты, отработавшие электробатарейки и аккумуляторы, некоторые виды синтетических материалов, что уменьшает выбросы ртути и мышьяка на 70-75%, свинца - на 40%, при этом эффективность сжигания и ферментации ТБО повышается, а состав продуктов и отходов переработки улучшается. Экономическая эффективность первичной сортировки как подготовительной операции в процессе комплексной переработки ТБО связана с тем, что, перераспределяя материальные потоки отходов (в частности, за счет выделения полупродуктов - горючей и биоразлагаемой фракций), сортировка в 1,5-2 раза сокращает потребность в дорогостоящем термическом и биотермическом оборудовании. В то же время капитальные затраты на саму сортировку не превышают 10-15 % затрат на термо- и биообработку. При сепарации ТБО в качестве среды разделения преимущественно используют воздух («сухие процессы»), значительно реже - воду («мокрые процессы»). Наиболее приемлемы «сухие способы» сортировки. Их преимущества - отсутствие воды и загрязненных сточных вод, отсутствие резкого неприятного запаха, рентабельность транспортирования выделенных фракций отходов (полупродуктов) на дальние расстояния.
Низкие технологические и экономические показатели сортировки ТБО в России объясняются не недостатками процесса, а непрофессионализмом людей, которые этим занимаются. Эффективность сортировки (особенно ручной) во многом зависит от организации работы на стадии сбора и транспортирования ТБО.
До настоящего времени не существует единого мнения относительно того, какая из технологий переработки ТБО является наиболее рациональной. Так, существенное развитие в мире получила технология раздельного сбора ресурсноценных фракций ТБО: стекла, макулатуры, полимерных и металлических бутылок и банок, пищевых отходов. Рассортированные отходы из контейнеров легко подвергаются переработке.
В составе ТБО можно выделить следующие виды отходов:
вторичные материальные ресурсы;
биоразлагаемые (органические) отходы;
неперерабатываемые отходы.
С точки зрения рентабельности переработки наиболее выгодной является первая группа ТБО.
Среди вторичных материальных ресурсов можно выделить четыре группы:
1) высоколиквидные - промышленные отходы, образующиеся в виде побочной продукции: лом черных и цветных металлов, высококачественные марки макулатуры, чистые производственные текстильные, полимерные отходы, отходы стеклобоя и др.;
2) среднеликвидные - макулатура, содержащая картон, смешанная макулатура, полимеры с посторонними включениями, отходы потребления в виде изделий и др.;
3) низколиквидные - влагопрочные отходы бумаги и картона, смеси полимеров, пух в текстильной промышленности, сильнозагрязненные отходы стеклобоя и др.;
4) неликвидные - ламинированная бумага, многослойная полимерная упаковка, картонно бумажная упаковка из-под мяса, птицы, рыбы, упаковка из-под токсичной продукции и др.
Значительный объем ТБО составляют пригодные для вторичного использования металлы, бумага и картон, пластики. Потенциал переработки ТБО очень высокий, а действительный процент переработки отходов очень низкий. Основная сложность на пути к переработке ТБО - отсутствие системы раздельного сбора мусора.
Структуру рынка по обращению с твердыми бытовыми отходами можно представить в виде взаимосвязанных групп:
1) Поставщики отходов - это население и/или предприятия, образующие отходы; компании-перевозчики, осуществляющие вывоз мусора; пункты сбора отходов и/или полигоны; компании-сортировщики.
Переработчики отходов - это мусороперерабатывающие заводы, производители конечной продукции из вторсырья; независимые переработчики.
Потребители отходов - это производители конечной продукции из вторсырья.
Достаточно распространенным способом обезвреживания отходов во всем мире является мусоросжигание. Этот способ широко используется в странах с умеренным климатом и небольшим количеством ветреных дней в году, к которым можно отнести и Россию.
Во многих европейских странах термическое обезвреживание - один из основных способов утилизации отходов, так как законы запрещают вывоз мусора на полигоны с содержанием органических веществ более 5%.
Именно поэтому в последние годы в странах ЕС, США и Японии прослеживается общая тенденция к расширению строительства новых и реконструкции существующих мусоросжигательных заводов с выработкой тепловой и (или) электрической энергии, то есть электростанций на альтернативном топливе - ТБО. Однако если эти заводы не оснащены мощной системой газоочистки, то происходит серьезное загрязнение атмосферы [9].
Для переработки твердых бытовых отходов применяют термические методы, так как ТБО содержат до 80% органических веществ.
Термическая переработка отходов — это совокупность процессов теплового (огневого) воздействия на отходы для уменьшения их массы и объема, обезвреживания, а также получения энергоносителей (в виде газа, пара, органической жидкости, твердого углеродистого остатка) и инертных материалов (с возможной утилизацией). Важные преимущества современных методов термической переработки - это снижение объема отходов в 10 раз, эффективное обезвреживание отходов (уничтожение патогенной микрофлоры), попутное использование энергетического потенциала органических отходов. На практике применяют различные процессы термической переработки отходов - сжигание, газификацию, пиролиз, гидрогенизацию, плазменную обработку, а также комбинацию этих процессов. Из различных методов термической переработки ТБО наиболее распространено сжигание - слоевое (при температуре 900-1000°С) и реже - в кипящем слое (при 850-950°С). Перспективно применение плазменных технологий, при которых обеспечивается температура выше температуры плавления шлака, что позволяет получить безвредный остеклованный продукт. Основные преимущества сжигания как процесса термической переработки ТБО - высокий уровень апробированности технологий (в ведущих странах ЕС сжиганию подвергается около 30% ТБО), серийно выпускаемое оборудование, высокий гарантийный срок эксплуатации (надежность традиционных систем сжигания подтверждена многолетней практикой эксплуатации многочисленных заводов, в том числе весьма крупных), высокий уровень автоматизации. Основная тенденция развития мусоросжигания - переход от прямого сжигания ТБО к оптимизированному сжиганию выделенной из ТБО горючей (топливной) фракции и переход от сжигания как процесса ликвидации ТБО к сжиганию как процессу, обеспечивающему дополнительно получение тепловой и электрической энергии. При энергетическом использовании отходы можно рассматривать как нетрадиционное топливо. В то же время сжигание следует оценивать, прежде всего как метод переработки отходов, а не способ производства энергии, то есть приоритетными считать условия, оптимальные для снижения экологической опасности технологии, а не для достижения максимально возможного производства энергии [10].
Необходимо учитывать, что сжигание всей образующейся массы неподготовленных, несортированных ТБО представляет собой самый затратный и экологически опасный вариант технологического решения. Отметим основные недостатки сжигания ТБО (которые не всегда учитываются), присущие самой технологии:
большой объем обедненных кислородом отходящих газов (5 - 6 тыс. м3/т сжигаемых отходов, содержание кислорода - не более 8%, плотность - в 1,5 раза выше плотности воздуха);
никакая газоочистка этот недостаток исправить не может;
образование парниковых газов, создающих (в соответствии с официальной версией) так называемый «парниковый эффект»; исправить ситуацию газоочистка не может;
образование в процессе сжигания весьма токсичных соединений (диоксинов, фуранов, хлоридов и бромидов металлов и др.), загрязняющих дымовые газы, что требует применения весьма дорогостоящей газоочистки (для снижения концентрации вредных веществ до установленных норм; «нулевые» выбросы пока не достигаются, что закономерно приводит к накоплению вредных веществ в окружающей среде).
Заслуживает внимания и такой способ переработки ТБО, как пиролиз - вывоз мусора на полигоны, складирование отходов в котлованы. Термический метод разложения отходов при недостатке или отсутствии кислорода, в ходе которого сложные вещества расщепляются на более простые с образованием трех видов продуктов: газа, смолы и твердых углеродсодержащих соединений (пирокарбона) [11].
Проблема состоит в том, что в большинстве отходов содержится фосфор, хлор и сера. Сера и фосфор в окисленной форме летучие и наносят вред окружающей среде. Хлор активно реагирует с органическими продуктами пиролиза с образованием стойких ядовитых соединений (например, диоксины).
Улавливание этих соединений из дыма - процесс не из дешевых и имеющий свои сложности. Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. А невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.
Шины и полимеры представляют собой ценное сырье, в результате их переработки методом низкотемпературного пиролиза (до 500°С) получаются жидкие фракции углеводородов (синтетическая нефть), углеродистый остаток (технический углерод), металлокорд и горючий газ. В то же время, если сжечь 1 т шин, то в атмосферу выделится 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.
Преимущества пиролизных установок:
1) Достигаются практически полная утилизация материально-энергетических ресурсов ТБО и энергоавтономность всего технологического цикла.
Поскольку термическое разложение происходит без доступа воздуха, нет условий для образования таких токсичных соединений, как диоксин, фуран, бензапирен и др.
Замкнутость схемы, компактность оборудования и экологическая чистота определяют возможность размещения такого предприятия в черте любого города.
Учитывая, что минеральная составляющая ТБО — экологически чистый и после термообработки шлак - может использоваться для дорожных работ, такую технологию можно отнести к категории полностью безотходных.
5) Эти установки позволяют получать прибыль за счет реализации произведенной продукции (пар, электроэнергия) в отличие от действующих сегодня производств, где эксплуатационные затраты значительно превосходят доход от реализации, а рентабельность предприятий основывается на платежах населения за переработку мусора.
Для пиролизных установок нет необходимости строить капитальные сооружения и высокие дымовые трубы. Установки могут монтироваться под навесом или в ангарах легкого типа на бетонном основании.
Отходы, включая содержащуюся в них биомассу, следует считать приоритетным возобновляемым источником энергии. Поэтому наряду со сжиганием мусора актуальным стал метод обезвреживания бытового мусора путем биологической переработки с получением компоста и биотоплива. К сожалению, в России этот метод не так широко используется, как хотелось бы.
Компостирование - это технология переработки органической части ТБО путем разложения. В результате компостирования получается полезный для почв продукт - компост, способный повысить плодородие почв.
Технология компостирования включает следующие этапы переработки органической части отходов [12]:
вывоз мусора на специально оборудованные участки;
увлажнение отходов;
принудительная активация массы ТБО двуокисью углерода;
механизированная аэробная переработка отходов в компост.
Сегодня большое внимание уделяется переработке пищевых отходов, отходов полеводства, остатков растительности, отходов садоводства, ТБО приусадебных участков методом компостирования. Сначала выполняется вывоз твердых бытовых отходов (вывоз ТБО) на специальные участки, а затем осуществляется компостирование одним из двух способов:
1) микробиологическая технология утилизации ТБО основана на распаде органической части ТБО и превращения ее в гумус;
вермикомпостирование - переработка органической части отходов в гумус с использованием почвенных червей.
Несмотря на значительную пользу от данного способа переработки отходов, он является нерентабельным. Затраты на транспортировку и переработку отходов превышаю доходы от реализации компоста. Для развития компостирования необходима финансовая поддержка со стороны государства.
В нашей стране согласно различным источникам самым дешевым и наиболее распространенным остается способ ликвидации отходов - вывоз мусора и захоронение отходов на полигонах. Однако подавляющее большинство свалок и полигонов, как правило, не отвечают природоохранным требованиям, что приводит к необратимым процессам локального экологического загрязнения.
В России большинство свалок и полигонов ТБО переполнены. Полигоны ТБО представляют собой хранилища отходов различного генезиса и состава. На многих полигонах происходит совместное захоронение бытовых, промышленных, строительных отходов и даже иловых осадков. С созданием полигонов ТБО связан целый комплекс серьезных экологических проблем. Прежде всего, в районе расположения полигонов нарушается природный ландшафт, все компоненты окружающей среды (подземные и поверхностные воды, почвы, растительность, донные отложения, атмосферный воздух) вблизи полигонов испытывают различные негативные воздействия. Кроме этого, из хозяйственного оборота изымаются немалые земельные площади. В ряде случаев негативное воздействие на окружающую среду приводит к ее деградации, а иногда и к перестройке экосистемы [13].
Большинство полигонов ТБО организованно вблизи населенных пунктов и водных артерий без учета геолого-гидрогеологического строения участка и особенностей инженерно-геологических условий, а также без проведения инженерных мероприятий по обустройству котлованов для приема отходов.
Следует учесть, что в теле полигона под воздействием внешних и внутренних факторов происходят био- и геохимические реакции с выделением тепла и образованием новых веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях. Жидкие и твердые вещества, находящиеся в растворенной и взвешенной формах, выделяются в виде фильтрата, превосходящего количество газообразных веществ, выбрасываемых в атмосферу, помимо фильтрата, из тела свалки в атмосферу постоянно поступает свалочный газ, состоящий из метана, аммиака и пр., являющийся источником постоянных пожаров на свалках, которые, в свою очередь, вторично загрязняют атмосферу. Кроме того, метан -это парниковый газ, способствующий разрушению озонового слоя. Фильтрат и биогаз являются основными загрязнителями окружающей среды. В течение длительного времени происходит постоянный вынос веществ за границы полигона и образование ореолов загрязнения, размеры и характер которых зависят от устойчивости геологической среды к техногенному воздействию, определяемой комплексом присущих ей природных условий. Вывоз мусора на полигоны без дальнейшей переработки отходов представляет опасность для окружающей среды [14].
В результате несоответствия гигиеническим требованиям полигонов по захоронению твердых бытовых отходов (включая пищевые), а также неудовлетворительной организации плановой санитарной очистки территорий населенных мест в районе захоронения отходов формируется микробиологическое загрязнение почвы.
В Европе в отличие от нашей страны, распространены технологии переработки отходов, из которых может быть получено вторичное сырье или компост.
Лидером по переработке бытовых отходов выступает Германия. Сжигается отходов больше всего в Швеции и Швейцарии. При этом в энергетических целях среди европейских стран наименьшие показатели наблюдаются в Дании, в Бельгии и Люксембурге [15].
В России система сортировки отходов населением практически не действует. В населенных пунктах в многоэтажных жилых зданиях (более 5 этажей) предусмотрены мусоропроводы. Для приема бытовых отходов традиционно используют передвижные и стационарные контейнеры. Для контейнеров оборудуют заасфальтированные или забетонированные площадки на открытом воздухе.
Таким образом, основная сложность на пути к переработке ТБО -отсутствие в нашей стране, в том числе и в г.Далматово, системы раздельного сбора мусора, являющейся неизбежным условием для их глубокой переработки. Для успешного управления отходами следует учитывать опыт, механизмы и технологии зарубежных стран. Немаловажное значение имеет и просветительская работа с населением.
Зарубежные аналитики считают, что решение проблемы переработки ТБО зависит от следующих взаимосвязанных аспектов. Во-первых, объемы образования отходов на душу населения постоянно растут; во-вторых, отходы становятся все более опасными для человека и окружающей среды за счет постоянного изменения их состава; в-третьих, население начинает негативно относится к свалкам; в-четвертых, нормы обращения с ТБО постоянно ужесточаются и законодательно регламентируются; в пятых, усложняется управление отходами: цена переработки постоянно растет, поэтому сбор и переработка ТБО нуждаются в значительных материальных вложениях; в-шестых, появляются новые технологии переработки ТБО [6].
По мнению зарубежных исследователей, проблема переработки ТБО требует комплексного подхода в ее решении. Так, в 1980-е гг. начали строить мусоросжигающие заводы, но такой способ утилизации потребовал значительных затрат. К тому же при сжигании мусора образуется токсичная зола, которая более опасна, чем сами отходы, и требуются дополнительные расходы на переработку [9].
Экономическая сторона вопроса связана с тем, что за переработку отходов население должно платить. В странах Северной Америки и Европы рециклинг ТБО осуществляется с учетом всех экологических требований и обходится более 100 долларов за тонну. Следует отметить, что введение платы за переработку мусора имеет различные последствия. Создание специализированных предприятий, которые будут отвечать за сортировку, переработку и утилизацию мусора, в таком случае наиболее целесообразно.
Высокая цена за обработку отходов, которую платят компании и предприятия, создает возможность эффективного управления этим процессом. Так, во многих развитых странах размер выплат напрямую зависит от количества образованного мусора. Таким образом, чтобы платить меньше, компании начинают сокращать количество отходов, организуют сбор и переработку вторресурсов и вторсырья. Вместе с тем слишком высокая плата за утилизацию мусора приводит к появлению незаконных свалок [16] .
В основе системы комплексного управления отходами лежит следующий принцип: продукт становится мусором лишь тогда, когда он смешивается с другими продуктами в мусорной корзине. Поэтому сортировка бытовых отходов на отдельные фракции основной этап в комплексе мер, направленных на минимизацию образования ТБО.
Существует два варианта реализации данного этапа:
1.Создание мусоросортирующих предприятий. По оценкам зарубежных специалистов, этот процесс осложняется тем, что некоторые материалы (строительное и бутылочное стекло, упаковка, изготовленная одновременно из пластика и бумаги) трудно поддаются сепарации. Конечно, можно добиться качественного фракционного разделения ТБО, но при этом потребуются высокие трудовые и материальные затраты.
2.Сортировка мусора населением в источнике его образования. Данный вариант считается более приемлемым, так как:
уменьшаются суммарные издержки, которые накладываются на общество;
происходит минимизация расходов городского бюджета;
непосредственное участие в сортировке отходов населения создает стимул для сокращения ТБО.
Конечно, любой из путей решения проблемы отходов предполагает не посредственное участие федеральных, региональных и местных органов власти. Необходимо и создание специализированного центра по сбору и сортировке мусора, который будет осуществлять постоянный и своевременный вывоз ТБО. Очень важно, чтобы политика такого центра не отстраняла от участия в программах местное население, тогда процент его активности значительно возрастет. К примеру, в США и некоторых европейских странах используется вариант сбора мусора на обочине: жители оставляют свой мусор возле дома в специальных мешках, которые через некоторое время собирает специально предназначенная для этого машина.
Подобные программы реализуются как на добровольной, так и на обязательной основе (к примеру, в Германии). Тем не менее, очень важно добиться признания населением той или иной программы утилизации мусора. Только тогда можно ожидать активного его участия в этом комплексном процессе[15].
Ранее система управления ТБО сводилась к организации сбора отходов, их последующему транспортированию и захоронению. Однако в последние годы в связи с интенсивным развитием упаковочной индустрии и другими объективными причинами морфологический состав бытовых отходов существенно изменился, что автоматически должно было повлечь за собой изменение алгоритма этой системы. В то же время существующие подходы к управлению отходами либо рассматривают какой-то один из элементов всей системы управления отходами, либо в полной мере не учитывают экологические и экономические аспекты при обращении с ТБО.
В системе управления отходами выделяют следующие элементы (с учетом приоритетов): 1) образование отходов; 2) сбор и временное их накопление (хранение); 3) прием и сортировка; 4) перегрузка; 5) переработка и обезвреживание; 6) захоронение. Следует отметить, что эффективность принимаемых решений по каждому элементу оказывает позитивное или негативное влияние на всю систему управления ТБО[17].
Систему управления ТБО целесообразно разрабатывать в два этапа[18].
1 .Определение (уточнение) норм накопления ТБО, образующихся в жилом фонде и в организациях общественного назначения (школах, больницах и т. д.).
2.Разработка генеральной схемы очистки территории в соответствии с «Методическими рекомендациями о порядке разработки генеральных схем очистки территорий населенных пунктов Российской Федерации» (МДК 7-01.2003) на основе фактических норм накопления отходов.
Фактическая норма накопления отходов (определенная на данный период времени) является основой для разработки системы управления ТБО. С учетом тенденции к увеличению объемов накопления ТБО работа по определению норм накопления в российских городах необходима для принятия правильных управленческих технико-экономических и технико-экологических решении при создании системы управления в конкретном населенном пункте [19].
В качестве наиболее важного элемента системы, влияющего на другие элементы и являющегося основой формирования системы управления отходами, следует считать сбор и временное накопление (хранение) отходов. В зависимости от решений, принятых на этом этапе, выбираются необходимость сортировки и ее объем, технологии переработки, обезвреживания и захоронения отходов, транспортные потоки.
В целях обеспечения эффективного сбора и временного накопления (хранения) отходов используются различные виды контейнеров, наиболее распространенными из которых являются (наряду с традиционными) заглубленные контейнеры и контейнеры для раздельного сбора.
1) Заглубленные контейнеры. К отличительным особенностям этих контейнеров можно отнести следующие; большой объем, эстетичный внешний вид, возможность экономии городских территорий и эффективность при использовании в парках, скверах, на пешеходных улицах. В то же время эти контейнеры требуют обязательного наличия крышки и применения спецтехники для опустошения контейнеров, не позволяют собирать крупногабаритный мусор (КГМ), трудны в очистке (мойке). Кроме того, использование таких контейнеров связано с ограничениями по местам размещения, может приводить к «выпиранию» почвы. Зачастую извлечение отходов из таких контейнеров затруднено из-за большой массы отходов. Заглубленные контейнеры, как правило, закрываются негерметично, что приводит к образованию жидкости внутри цилиндра. И, наконец, они отличаются высокой стоимостью [20].
2) Контейнеры для раздельного сбора отходов. К отличительным особенностям этих контейнеров относятся: обеспечение предварительной сортировки отходов, привлекательный внешний вид, необходимость ограждения контейнерной площадки и обслуживания только специализированной техникой (задняя загрузка), которая должна возвращать контейнеры в исходное положение. При использовании этих контейнеров требуются значительные дополнительные усилия со стороны населения (разделение по компонентам, уменьшение размеров отходов). Кроме того, контейнеры оборудованы неудобными отверстиями для сбора отходов (в эти отверстия не входят мешки с отходами) и имеют невысокую вместимость [21].
Вышерассмотренные контейнеры решают в той или иной степени только часть вопросов, возникающих на этапе сбора и временного накопления (хранения).
В любом случае наиболее целесообразно (как с экономической, так и с экологической точек зрения) осуществлять раздельный сбор отходов именно на этапе сбора и накопления ТБО по следующим причинам:
чистые вторресурсы, собранные на этапе сбора, сразу направляют к местам дальнейшей переработки;
вторресурсы могут вывозиться с помощью практически любых транспортных средств, а не только мусоровозов;
сортировка отходов на данном этапе наиболее дешевая.
В этой связи необходимо отметить, что современные мусоровозы обладают высоким коэффициентом уплотнения отходов, поэтому после транспортирования в них смешанных отходов можно отсортировать, как правило, не более 7% вторичного сырья.
ВЫВОДЫ
1) проблема управления отходами приобрела в настоящее время глобальный характер, а ее эффективное решение становится решающим фактором устойчивого развития общества с точки зрения экологической безопасности и сохранения природных систем;
2) управление отходами выходит за рамки чисто технологического вопроса и по своей сути представляет комплексную проблему, охватывающую все ключевые аспекты устойчивого развития - экологические, ресурсосберегающие, экономические и социальные;
в развитых странах управление отходами является неотъемлемой частью природоохранной политики и осуществляется по трем стратегическим направлениям:
- создание условий для предотвращения образования и сокращения количества отходов и их опасности для окружающей среды и здоровья человека;
- обеспечение роста объемов утилизации отходов;
- создание экологически безопасных условий на всех этапах обращения с отходами;
в странах ЕС накоплен положительный опыт реализации КУО применительно к упаковочным отходам: достигнут высокий уровень утилизации отходов (более 50% по массе), что привело к уменьшению количества отходов, размещаемых на полигонах;
качественное улучшение состояния окружающей среды городских территорий во многом зависит от правильно выбранной концепции управления ТБО, необходимым элементом которой является активное участие местных властей и всех групп населения; приоритетным вариантом жизнеобеспечения городов признается совершенствование систем управления отходами, направленное на снижение потоков захораниваемых ТБО за счет вовлечения в переработку и утилизацию ресурсно-ценных фракций;
России при формировании концепции управления и программ действий с любыми отходами следует руководствоваться принципами общепринятой иерархии приоритетов КУО с учетом местных условий и ресурсов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. ГОСТ 30772-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения.
Пупырев Е.И. Управление отходами. Экологические и ресурсосберегающие аспекты.//Твердые бытовые отходы. - 2010. - №7.- с. 12-17.
Волынкина Е.П. Комплексная система управления отходами металлургического предприятия [Текст]. / Е.П. Волынкина// Вестник РАЕН. 2006.-Т.6.-№3. с.1-10.
Коробко В.И., Бычкова В.А. Твердые бытовые отходы. М.:Юнити-Дана. 2012. с.132.
Пупырев Е.Н. Системы жизнеобеспечения городов [Текст]./ Пупырев Е.Н.- М: Наука. 2006. -125
Пупырев Е.Н. Опыты конструктивной экологии [Текст]. / Е.И. Пупырев. -М: ПРИМА-ПРЕСС, 1997. с 123.
Петруков, О.П., Шубов, А.Я., Гаев, Ф.Ф. Концепция оптимизации комплексного управления ТБО [Текст]// Твердые бытовые отходы.-2007-№9 - с. 16-24.
Мягков М.И., Алексеев Г.И., Олыпанецкий, В.А. Твердые бытовые отходы - М:Наука.1978.с.169
Лускин Г.Г. Зарубежный опыт переработки отходов [Текст]./ Г.Т. Лускин// Твердые бытовые отходы.-2011.- №5.-с.40-41.
10. Гречко А.В. Современные методы термической переработки твёрдых бытовых отходов. // Промышленная Энергетика.-2006- №9. С.23-25.
11. Фролов Д.В., Гоголь Э.В., Глебов А.Н. Анализ технологических схем пиролиза ТБО// Экология и промышленная безопасность - 2007- №2 - с. 9-11. 12. Дрейер А.А., Сачков А.Н., Никольский К.С, Маринин Ю.И., Миронов А.В. Твердые и промышленные отходы, их свойства и переработка. М.: Академия наук. 1997- 237 с.
13 Чepп, О.П., Винченко, В.Н. Проблемы твердых бытовых отходов: комплексный подход. М-: Эколайн - Ecologia. 1996.
14. Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Петров В.Ю. Управление отходами. Захоронение твердых бытовых отходов: Учебное пособие/ - Пермь: ПГТУ, 2007.
15. Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение,утилизация, переработка—М.: Фаир-Пресс, 2002.- 336 с.
16. Бобович Б.Б., Девяткин, В.В. Переработка отходов производства и потребления, М:2000г.
17. Кузнецов В.Л., Крапильская Н.М., Юдина Л.Ф. Экологические проблемы твердых бытовых отходов. Сбор. Ликвидация. Утилизация: Учебное пособие. - М.: ИПЦ МИКХиС, 2005. - 53 с
18. Короткий Е.М. Совершенствование системы управлени отходами. [Текст]./Е.М. Короткий //ТБО.-2008.- №3.-С. 14-15.
19. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду./ Санкт-Петербургский горный институт. С-Пб, 2000.-230 с.
20. Матросов А.С. Управление отходами. М.: Гароарики, 1999.- 405 с .
21. Бабанин И.В. Раздельный сбор отходов - миссия выполнима // Твердые бытовые отходы.-2007.- № 2.-с 17-21