Технологии и проблемы переработки твердых отходов в современных условиях

По сути, процесс переработки вторичного сырья – то же обогащение: он включает в себя последовательно различные стадии дробления, измельчения и сепарации. Выбирая верную последовательность и аппаратное наполнение процесса можно получить эффективную технологию переработки любого вторичного сырья.

По данным экспертов ООН от 12 до 20% всей вырабатываемой энергии человечество тратит на разрушение твердых материалов. Рециклинг твердых отходов эффективен только тогда, когда суммарный расход энергии на производство вторичного сырья и изделий из него существенно меньше, чем при переработке природного сырья. Достижение этой цели позволяет использовать при переработке отходов оборудования малой энергоемкости. Таким образом, рециклинг отходов является важным элементом не только ресурсосбережения, но и элементом глобального энергосбережения.

Уникальные машины для дробления, используемые на современных перерабатывающих заводах, отличаются экономными затратами электроэнергии, а в ряде случаев позволяют получать дробленый продукт заданной формы или сохранять тонкую структуру перерабатываемого материала.

Вибрационные дробилки, благодаря сочетанию усилий раздавливания и наложению эффекта вибрации позволяют разрушать материал, который даже прочнее, чем материал самой дробилки, например ферросплавы, и, благодаря отсутствию в конструкции жестких кинематических связей, допускают переработку таких трудно дробимых материалов, как отходы железобетона.

Учитывая все более увеличивающееся разнообразие бытовых и промышленных отходов по их качественному составу, становится очевидна необходимость комплексного решения проблем переработки отходов. Разработчики решают широкий спектр задач – от создания оборудования до разработки концепций обращения с отходами и проектирования комплексных мусороперерабатывающих предприятий.

Говоря о процессах получения и переработки вторичного сырья, прежде всего, следует определить основные источники его поступления. Во-первых, это коммунальные отходы жилого фонда, как правило, собирающиеся смешанно. В городах таких отходов образуется порядка 400 кг на каждого жителя ежегодно. Во-вторых, коммунальные отходы коммерческих организаций, представляющие собой более концентрированное вторичное сырье. Эти отходы могут собираться как смешанно, так и направляться по видам сырья в точки сбора.

Следующий источник вторичного сырья – крупнотоннажные отходы производства. Им следует уделять особое внимание, так как даже одно крупное производство-поставщик отхода может стать образующим для создания на базе его сырья вторичной переработки. Например, деревообрабатывающий комбинат.

В повторное использование потенциально могут быть вовлечены 30-40% от всех образующихся отходов. В странах Евросоюза использование этого потенциала достигает 70-80 относительных %, а в индустриально развитых странах постсоветского пространства – Россия, Украина, Казахстан – всего 3-4%.

Типичная схема обращения с отходами в наших населенных пунктах – складирование на полигонах или на несанкционированных свалках.

Мощнейшее негативное воздействие на окружающую среду, связанное со складированием отходов, и ужесточение контроля за соблюдением норм природоохранного законодательства создали сегодня ситуацию, в которой вынужденно закрываются свалки и необустроенные полигоны, не выделяется новых площадей под складирование. Это происходит как с бытовыми, так и с промышленными отходами. В этой ситуации муниципалитеты и крупные «производители» отходов вынуждены искать пути к организации переработки отходов и уменьшения захораниваемых объемов. Кроме того, как говорилось ранее, отдельные виды отходов представляют собой ценное вторичное сырье, переработка которого является рентабельной.

На Западе проблема решается следующим образом. В основе концепции обращения с отходами лежит раздельный сбор, после чего каждый вид отходов без проблем перерабатывается на специализированных мощностях. Переработка бытовых отходов направлена на удовлетворение требования Директивы ЕС: с июля 2005 г. все биоразлагаемые отходы должны перед захоронением быть обезврежены (любым методом). Большую роль в этой схеме играет законодательное и экономическое стимулирование переработки отходов.

При решении проблем обращения с отходами, как на местном, так и на региональном уровне приходится считаться со сложившейся в регионе инфраструктурой и общими характерными для стран РФ условиями, как:

• -    отсутствие организованного раздельного сбора отходов;

• -    огромные территории, обуславливающие, с одной стороны, высокую стоимость транспортировки, с другой – наличие свободных площадей для складирования;

• -    ограниченная возможность финансирования.

В этих условиях эффективность предлагаемых схем определяется решением следующих задач:

• -    расхода первичного сырья;

• -    расхода энергоресурсов при переработке вторичного сырья;

• -    экологического ущерба и отчуждаемых территорий за счет уменьшения захоронения отходов.

Для крупных населенных пунктов можно рекомендовать схему, исходя из смешанного сбора ТКО, сложившегося в РФ, и которая предусматривает:

• -    сбор неразделенных отходов;

• -    их ручную сортировку с выборкой деловых фракций (вторичного сырья);

• -    механизированную сортировку отходов на компостируемую, и некомпостируемую фракции;

• -    биологическое обеззараживание фракций ТКО с высоким содержанием органики;

• -    производство почвогрунтов на базе полученного компоста;

• -    разделение некомпостируемой (т.н. «балластной») фракции на горючие и негорючие - инертные фракции;

• -    складирование на полигоне – только негорючей фракции, представляющей собой, в основном, смесь стеклянного и керамического боя, остатков песка и земли;

• -    термическое уничтожение горючей фракции. В зависимости от частной ситуации балластная фракция может целиком захораниваться на полигоне.

В крупном городе с большой дальностью перевозки целесообразно организовывать мусороперегрузочные станции, где мусор уплотняется перед дальнейшей транспортировкой. Объем отходов при этом сокращается в 4-5 раз, соответственно снижаются транспортные расходы. Отходы, подлежащие сортировке, уплотнять не следует. Поэтому целесообразно организовывать ручной отбор вторичного сырья на станции перегруза, где непосредственно после сортировочного конвейера уже «хвосты» сортировки прессуются и вывозятся.

Предварительное выделение деловых фракций из ТБО населением целесообразно стимулировать через организацию сбора вторичного сырья на специализированных пунктах.

Механическая сортировка отходов требуется для более рационального обезвреживания с экономией материальных и энергетических ресурсов. Например, отделение инертных негорючих материалов с их прямым захоронением позволит снизить затраты ~ на 20%. При эксплуатационных затратах на сжигание 40 $/т это достаточно ощутимая экономия.

Механическая сортировка отходов с их обезвреживанием может быть организована только на централизованном мусороперерабатывающем предприятии.

Важным элементом общей концепции сбора и переработки твердых отходов является проблема крупногабаритных бытовых отходов (КГО) - старой мебели, крупной бытовой техники, демонтированных окон и дверей. Первоочередной задачей переработки КГО является даже не вовлечение во вторичную переработку, что, конечно, очень важно, а решение проблемы его дробления, чтобы уменьшить объем складируемого на полигонах материала. Разборку и переработку крупногабаритов с выделением вторичных металлов и компактированием захораниваемой части целесообразно организовывать в составе станции перегруза.

Схемы «сжигание», «компостирование» могут быть выполнены как с предварительной ручной сортировкой, так и без.

Кроме перечисленных стандартных решений переработка ТКО может быть осуществлена с использованием альтернативных решений, в зависимости от инфраструктуры и местных особенностей. Например, образующаяся при механической сортировке горючая фракция ТКО может быть направлена на цементный или металлургический завод для использования в качестве дополнительного твердого топлива в агломерационных машинах, цементных печах и т.п.

Переработку вторичного сырья рационально осуществлять на отдельных предприятиях, и не привязывать к мусороперерабатывающему комплексу. В этом случае, во-первых, легче обеспечить производство стабильным количеством сырья, во-вторых, эта деятельность, безусловно, является прибыльной, и может быть интересна для частного бизнеса.

Например: РТИ, пластики, макулатура, отходы деревообработки.

Так, при переработке отходов резинотехнических изделий (преимущественно, автомобильные покрышки) может быть получен целый спектр ценных продуктов для использования в качестве:

• -    резиновая крошка, в зависимости от крупности: как сырьевая добавка в различные РТИ с сохранением их качества; как сырье для производства матов, подкладок под рельсы, кровельных и гидроизоляционных материалов; как добавка в асфальтовые покрытия, увеличивающая срок службы покрытия в 2 раза; как сорбент и т.д.;

• -    регенерат резины: как сырье для производства различных резинотехнических изделий;

• -    продукты пиролиза резины: технический углерод (содержание С – 85%); мягчители для регенерации резины, пластификаторы, пленкообразующие растворители и т.д.