Твердых коммунальных отходов

Наименование компонентов	Содержание в общей массе, %	Плотность, кг/м3	Влажность, %
артон, бумага	25 - 30	50 - 70	25 - 30
Пищевые отходы	30 - 38	450 - 550	70 - 92
Дерево	1,5 - 3,0	220	15 - 25
Металл	2,2 - 3,8	220	3
Кость	0,5 - 2,0	360 - 520	20 - 30
Кожа, резина	2,0 - 4,0	220 - 250	15 - 35
Текстиль	4,0 - 7,0	160 - 180	20 - 40
Стекло	5,0 - 8,0	1200	1 - 2
Камни	1,0 - 3,0	1500	2,0
Пластмасса	2,0 - 5,0	30 - 100	2 - 5
Прочие	1,0 - 2,0	–	–
Отсев мельче 16 мм	7,0 - 13	770	15 - 25
Примечания. 1. Основная масса ТКО (95 – 98 %) имеет размер менее 0,25 м. 2. Средняя плотность в местах сбора составляет около 200 кг/ м3. 3. Средняя влажность – 52 %.

На объектах захоронения ТКО должен предусматриваться комплекс мероприятий по предотвращению загрязнения окружающей среды отходами, продуктами их взаимодействия или разложения, в период эксплуатации этих объектов и после их вывода из эксплуатации.

Проектируемая вместимость полигона рассчитывается для обоснования требуемой площади участка складирования отходов. Вместимость полигона Е_т на расчетный срок определяется по формуле

Е_т =

где У₁ и У₂ – удельные годовые нормы накопления ТКО на первый и последний годы эксплуатации в м³/чел. год; Н₁ и Н₂ – количество обслуживаемого полигоном населения на первый и последний годы эксплуатации, чел; Т – расчетный срок эксплуатации полигона, лет; К₁ – коэффициент, учитывающий уплотнение отходов в процессе эксплуатации на весь расчетный срок эксплуатации; К₂ – коэффициент, учитывающий объем изолирующих слоев грунта (промежуточных и окончательных). Для предварительных расчетов необходимо принимать К₁ = 4,5; К₂ = 1,15.

При хранении ТКО самовозгораются, дымят, при гниении их выделяются вредные и ядовитые вещества. При разложении ТКО в массе образуется значительное количество метана, который не только загрязняет атмосферу, но и может создавать взрыво- и пожароопасную обстановку в местах захоронения отходов. В составе газов, выделяющихся в процессе гниения ТКО, содержатся: поливинилхлорид – до 48, дихлорметан – 106; дихлоранфторметан – 35; толуол – 236; этилбензол – 20; ксилол – 20; циклогексан – 43; сернистые соединения – до 633 и более 20 других веществ с концентрацией от 3 до 14 мг/м³.

Наличие в ТКО тяжелых металлов, обладающих высокой токсичностью, представляет особую опасность для окружающей среды. В одном килограмме ТКО содержатся (в мг): мышьяк до 6; свинец – 3 000; кадмий – 50; хром – 2 810; медь – 1 000; марганец – 200; никель – 189; ртуть – 15; цинк – 4 000. Следовательно, в килограмме ТКО может содержаться от 285 до 11 260 мг различных тяжелых металлов, которые со свалок под воздействием влаги попадают в почву и грунтовые воды.

Свалки являются весьма существенным источником возникновения болезнетворных микроорганизмов, С помощью многочисленных обитателей свалок (птиц, животных, насекомых) они разносятся в населенные пункты, создавая опасность появления эпидемий инфекционных заболеваний, в том числе и птичьего гриппа.

Таким образом, складирование и захоронение отходов на полигонах является дорогостоящим и небезопасным мероприятием, не разрешающим проблему защиты окружающей среды от загрязнения. Поэтому проектирование и эксплуатация объектов захоронения ТКО регламентируется ТКП 17.11-02-2009 «Охрана окружающей среды и природопользование. Отходы. Обращение с коммунальными отходами. Объекты захоронения твердых коммунальных отходов. Правила проектирования и эксплуатации».

В настоящее время наиболее перспективным направлением борьбы с накоплением ТКО является их обезвреживание. Обезвреживание ТКО представляет собой деятельность, направленную на обработку, сжигание или уничтожение их иным способом, в том числе приводящую к уменьшению объема ТКО и/или ликвидации их опасных свойств (за исключением деятельности по захоронению ТКО), не связанной с их использованием.

Обезвреживание отходов может осуществляться только в случае отсутствия объектов по их использованию или при экономической нецелесообразности такого использования.

Обезвреживание можно производить механическими, термическими, физико-химическими, биологическими и комбинированными методами (рис. 7.15).

В любом случае предварительными стадиями обезвреживания является механическая обработка отходов – сортировка, сепарация, измельчение или прессование.

Для переработки твердых отходов применяются такие процессы, как дробление и измельчение, классификация и сорти­ровка, обогащение в тяжелых средах, отсадка, магнитная и электри­ческая сепарация, сушка и грануляция, термические процессы, твер­дофазная экстракция и т. д.

Для дробления и измельчения твердых отходов на минеральной ос­нове (отходы горнодобычи, шлаки, штейны, фосфогипс, пиритные и колчеданные огарки и др.) применяют машины, в которых ис­пользуют способы измельчения, основанные на раздавливании, рас­калывании, размалывании, истирании и ударе.

Рис. 7.15 Классификация методов очистки сточных вод

Измельчение твердых отходов на органической основе (резинотка­невые, из полимерных материалов, древесные и др.) осуществляется в машинах, принцип действия которых основан на распиливании, резании и ударе.

Для разделения твердых материалов на фракции по крупности используют такие способы, как просеивание или грохочение через сита и решета. Для гидравли­ческой классификации применяют спиральные классификаторы и гидроциклоны, для воздушной классификации – воздушно-про­ходные сепараторы.

Для сепарирования и обогащения твердых материалов исполь­зуют следующие методы: гравитационный, флотационный, маг­нитный, электрический и др.

Термические методы могут реализовываться в процессах сжигания или пиролиза. При этом извлекаются вторичные материальные ресурсы (ВМР) и генерируются тепловая или электрическая энергия.

Сжиганию подвергают полимерные материалы (пластмассы, смолы, резину), органичес­кие вещества с температурой плавления более 30-40°С, текстиль­ные отходы и др. Теплота сгорания горючих отходов составляет 11000-20 000 кДж/кг. Для их сжигания требуется избыток воздуха – от 40 до 100% от теоретического количества (по стехиометрической реакции). При сжигании органических отходов могут образовываться следующие газообразные продукты: СО₂, N₂, NO_x, Н₂О, HF, НСl, HBr, SО₂ и др. Минеральные вещества остаются в золе. Целесообразно проводить дожигание газов с получением новых продуктов, которые можно использовать в производственном цикле в качестве сырья или промежуточных продуктов. Выделяющуюся теплоту также целесообразно использовать.

Некоторые органические отходы (содержащие, например, цел­люлозу, резину, полимеры) можно подвергать пиролизу. Пиролиз относится к прогрессивным способам переработки пластмассовых отходов. Он протекает при 500-1000°С в бескислородной (обеднен­ной кислородом) атмосфере, что препятствует возгоранию полиме­ров. Количество и состав продуктов пиролиза зависят от исходных веществ и технологического режима переработки. В среднем про­дукты разложения отходов содержат 30% воды, 25% газов, 15% смолы, 30% кокса. Из отходов полиэтилена при пиролизе в псевдоожиженном слое при 740°С получают до 25% этилена, 16% метана, 12% бензола и 10% пропилена.

Установка для термического разложения полимерных отходов состоит из тарельчатого или шнекового питателя, печи разложения с воздуходувкой, ректификационной колонны и холодильника.

В зависимости от свойств производственных отходов выбирают ту или иную конструкцию печи сжигания, но все они должны отве­чать следующим основным требованиям:

• обеспечивать хорошее перемешивание твердых отходов в про­цессе горения для лучшего проникновения кислорода воздуха в массу отходов и возможно более полного процесса окисления органичес­кой части твердых отходов;

• сохранять и поддерживать достаточно высокие температуры, гарантирующие полное сгорание органических составляющих твердых отходов, надежное воспламенение и устойчивое горение твер­дых отходов;

• обеспечивать полное обезвреживание минеральной части про­мышленных отходов от органических веществ;

• сочетать простоту конструкции с удобством обслуживания.

Сжигание производственных твердых отходов можно прово­дить в печах различной конструкции. До середины 70-х гг. XX в. в основном использовались камерные, барабанные и много­подовые печи. В последние годы их вытесняют печи с псевдоожиженным слоем.

Наиболее наглядно особенности термического метода перера­ботки химических отходов проявляются при сжигании пластмасс.

Большинство пластмасс имеют более высокую скорость горения и требуют в 4-5 раз больше воздуха, чем прочие твердые отходы. При их сжигании развивается высокая температура, что затрудняет работу печей. При горении полиолефинов и полистирола наблю­дается сильное дымообразование. При термическом разложении полиуретанов и полиамидов образуются ток­сические вещества. Следовательно, при сжигании пластмасс не исклю­чена возможность вторичного загрязнения окружающей среды, поэтому требуются дополнительные устройства для очистки от­ходящих газов. Особенно это относится к поливинилхлориду и огнестойким сортам пластмасс, содержащим галогены. В то же время признано, что пока в твердых отходах содержание полимерных материалов не превышает 10% масс., их можно сжигать со всеми прочими отхода­ми без применения специальных печей.

ТКП 17.11-03-2009 «Правила эксплуатации объектов обезвреживания коммунальных отходов» устанавливает НДВ загрязняющих веществ в атмосферный воздух при сжигании отходов, содержащих органические вещества (табл. 7.11).

Таблица 7.11. Нормативы допустимых выбросов загрязняющих веществ