Сміттєві перетворення: від відходів - до енергії

За оцінками фахівців, більше 60% міських відходів - це потенційна вторинна сировина, яку можна переробити і з вигодою реалізувати. Ще близько 30% - це органічні відходи, які можна перетворити на компост.

 

Однак для будь-якого міста і населеного пункту проблема видалення або знешкодження твердих побутових відходів (ТПВ) завжди є в першу чергу проблемою екологічної. Вельми важливо, щоб процеси утилізації ТПВ не порушували екологічну безпеку міста, нормальне функціонування міського господарства з точки зору суспільної санітарії та гігієни, а також умови життя населення в цілому.

 

Наразі основними способами поводження з ТПВ є їх термічне знищення (спалювання), поховання на спеціальних полігонах, компостування (одержання добрив) і переробка.

 

Серед цих способів зараз перше місце належить захороненню. Як відомо, переважна маса ТПВ у світі поки складається на сміттєвих звалищах, стихійних або спеціально організованих у вигляді «сміттєвих полігонів». Однак це  найнеефективний спосіб боротьби з ТПВ, так як сміттєві звалища, які займають величезні території часто родючих земель і характеризуються високою концентрацією вуглецевих матеріалів (папір, поліетилен, пластик, дерево, гума), які часто горять, забруднюючи навколишнє середовище газами. Крім того, сміттєві звалища є джерелом забруднення як поверхневих, так і підземних вод за рахунок дренажу звалищ атмосферними опадами. Отже, присутність твердо-побутових відходів у відкритих звалищах вкрай негативно впливає на навколишнє середовище і як наслідок - на людину.

Кількість полігонів мінімальна в країнах, у яких є проблеми з вільними площами (Швейцарія, Швеція, Данія, Німеччина, Японія) і вони мають найбільш високі показники екологічно та економічно спрямованої переробки ТПВ, і максимально там, де досить вивільнених земель.

 

Німеччина, Бельгія і Швеція лідери з переробки відходів. Німеччина в останні роки практично не розміщує відходів на полігонах (менше 0,5%). Тут жителі міст збирають сміття роздільно: харчові відходи в один пакет, решта - в іншій. Жителі приватних будинків ретельно сортують відходи, причому для відходів садових господарств передбачені контейнери зеленого кольору, вміст яких централізовано компостують. Жителі сплачують вартість контейнерів та вивезення сміття за фактом, а не в середньому на жителя в місяць. У рахунку на оплату враховується маса зданого сміття. Щороку жителям повідомляють про всі зміни в цінах на ці послуги.

Сортування побутових відходів поступово стало стилем життя більшості німецьких сімей. Для збору макулатури, винних пляшок, використаних батарейок, пивних і молочних пляшок використовують контейнери різного кольору. Одяг німці складають у пластикові мішки, пластикову і металеву посуд - в контейнери жовтого кольору, харчові побутові відходи - в коричневі контейнери, а інші види побутових відходів - у чорні.

 

Муніципальна влада формує спеціальні загони, які повинні стежити за чистотою. Ці так звані «сміттєві шерифи» з'являться, наприклад, якщо хтось кине на тротуар або проїжджу частину недопалок або, скажімо, банку з-під пива. «Страж чистоти» чемно вручить йому червону картку. На картоні червоного кольору надруковано перелік штрафів, які будуть стягуватися з громадян, які промахуються повз урни.

 

У Швеції широко застосовується система, так званих, «депозитів», коли в ціну продукції входить вартість її утилізації. Тому в цій країні повсюди прийнято не викидати пластикові та скляні пляшки або упаковку, а здавати у спеціальні пункти прийому, відшкодовуючи собі частину витрачених коштів. Все, що може завдати шкоди екології - вивезення сміття, його утилізація або зберігання - суворо контролюється державою. За незаконний вивіз сміття накладається величезний штраф. А на всіх підприємствах переробки вторсировини встановлені датчики з контролю за гранично допустимою концентрацією шкідливих речовин. Інформація з цих датчиків постійно надходить у державні органи нагляду за екологією.

 

Як відомо, «лідером» у світі з освіти побутових відходів на душу населення є США - понад 3 кг на добу. У США використовується пластиковий мішок у сміттєвому відрі, в урні, контейнері. Після його накопичення кінці пакета зав'язують і виносять у сміттєвий контейнер біля будинку. Спеціальні служби регулярно вивозять пакети зі сміттям на сміттєсортувальні конвеєри, де витягують з них пляшки, папір, банки та ін. Залишки відправляють на поховання.

 

Японія займає друге місце у світі за побутовими відходами на душу населення - понад 2 кг сміття на добу. Територія Японії занадто мала, щоб використовувати її під сміттєві полігони. Тому на сьогоднішній день Японія прагне звести показник поховань до нуля. Тут переробляється все, що можна переробити. Закон про Рециклювання упаковок і банок діє в Японії з 1995 р. Відповідно до нього, кожен житель Японії зобов'язаний сортувати і викидати упаковки суворо у відведені для певного матеріалу контейнери. Обов'язкова переробка відходів наступних видів: всіх типів склотари, пластикових пляшок, банок, коробок, паперових і пластикових упаковок. Відповідно до чинного законодавства утилізація сміття в Японії - це злагоджений процес, в якому успішно співпрацюють три учасники: споживачі, підприємці та державні структури. Щорічно на прибирання сміття витрачається близько 2 тис. доларів на одного мешканця. Тому Японія вважається однією з найбільш «чистих» країн у світі.

Існує ряд способів зберігання і переробки твердих побутових відходів, а саме: попередня сортування, санітарна земляна засипка, спалювання, біотермічні компостування, низькотемпературний піроліз, високотемпературний піроліз.

Цей технологічний процес передбачає поділ твердих побутових відходів на фракції на сміттєпереробних заводах вручну або за допомогою автоматизованих конвеєрів. Сюди входить процес зменшення розмірів сміттєвих компонентів шляхом їх подрібнення і просіювання, а також витяг більш-менш великих металевих предметів, наприклад консервних банок. Відбір їх як найбільш цінної вторинної сировини передує подальшої утилізації ТПВ (наприклад, спалюванню). Оскільки сортування ТПВ - одна із складових частин утилізації сміття, то є спеціальні заводи для вирішення цього завдання, тобто виділення зі сміття фракцій різних речовин: металів, пластмас, скла, кісток, паперу та інших матеріалів з метою подальшої їх роздільній переробки.

Такий технологічний підхід до знешкодження твердих побутових відходів пов'язаний з отриманням біогазу та подальшим використанням його в якості палива. З цією метою побутове сміття засипають за певною технологією шаром грунту товщиною 0,6-0,8 м в ущільненому вигляді. Біогазові полігони забезпечені вентиляційними трубами, газодувками і ємностями для збору біогазу. Наявність в товщах сміття на звалищах пористості і органічних компонентів створить передумови для активного розвитку мікробіологічних процесів.

Це широко поширений спосіб знищення твердих побутових відходів, який широко застосовується з кінця XIX в. Складність безпосередньої утилізації ТПВ обумовлена, з одного боку, їх виключною багатокомпонентністю, з іншого - підвищеними санітарними вимогами до процесу їх переробки. У зв'язку з цим спалювання досі залишається найбільш поширеним способом первинної обробки побутових відходів. Спалювання побутового сміття, крім зниження обсягу і маси, дозволяє отримувати додаткові енергетичні ресурси, які можуть бути використані для централізованого опалення та виробництва електроенергії. До числа недоліків цього способу належить виділення в атмосферу шкідливих речовин, а також знищення цінних органічних і інших компонентів, які у складі побутового сміття.

Цей спосіб утилізації твердих побутових відходів заснований на природних, але прискорених реакціях трансформації сміття при доступі кисню у вигляді гарячого повітря при температурі близько 60С. Біомаса ТПВ в результаті цих реакцій у биотермической установці (барабані) перетворюється на компост. Однак для реалізації цієї технологічної схеми вихідний сміття повинен бути очищений від великогабаритних предметів, а також металів, скла, кераміки, пластмаси, гуми. Отримана фракція сміття завантажується в біотермічні барабани, де витримується протягом 2 діб. з метою отримання товарного продукту. Після цього компостований сміття знову очищується від чорних і кольорових металів, подрібнюється і потім складається для подальшого використання як компосту у сільському господарстві або біопалива в паливній енергетиці. Біотермічні компостування зазвичай проводиться на заводах по механічній переробці побутових відходів і є складовою частиною технологічного ланцюга цих заводів.

Органічна фракція ТПВ, отримана в результаті сортування, а також відходи ферм і очисних споруд можуть бути піддані анаеробній переробці з отриманням метану і компосту, придатного для сільськогосподарських і садівничих робіт. Переробка органіки відбувається в реакторах, де бактерії, що виробляють метан, переробляють органічну субстанцію в біогаз і гумус. Субстанція витримується в реакторі при певній температурі 15-20 днів. Завод зазвичай складається з двох або більше паралельних ліній. Біореактори стаціонарні і розташовані вертикально. Кінцевий продукт, гумус, повністю перероблений, стабілізовано і придатний для ландшафтних робіт, садівництва та сільського господарства. Метан може бути використаний для виробництва тепла та електроенергії.