WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ В.Г.Петров, А.А.Чечина ЛИНИИ СОРТИРОВКИ МУСОРА ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ Ижевск

2005 УДК: 628.492:620.4 Российская Академия Наук Уральское отделение Институт прикладной механики Авторы выражают признательность Бикбулатову И.И. за помощь в издании книги В.Г.Петров, А.А.Чечина Линии сортировки мусора. Перспективы применения В работе рассмотрены перспективы использования способа сор тировки твердых бытовых отходов (ТБО) с применением ручной сор тировки с транспортерной ленты. Сделаны экономические оценки ис пользования таких линий по сортировке мусора. Проведены расчеты влияния сортировки на теплотехнические характеристики остатка ТБО и агрохимические показатели компостов из получаемого после сортировки субстрата ТБО. Предложены методы приготовления сме шанных компостов с субстратом ТБО и способ контроля тяжелых ме таллов в таких компостах.

112 с., 37 табл., 16 рис., список литературы 37 источников Одобрено к изданию редакционно-издательским советом Института прикладной механики УрО РАН Издательство Института ISBN прикладной механики УрО РАН, 2005 г.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

Принятые обозначения и сокращения Введение 1.Твердые бытовые отходы (ТБО).

Общие сведения 1.1.Условия образования и количество ТБО 1.2. Характеристика ТБО 1.3.Методы переработки, обезвреживания и утилизации ТБО 2. Линия для сортировки ТБО (ЛСМ) 2.1.Сортировка мусора, как составная часть решения проблемы ТБО 2.2.ЛСМ, производительностью до 1000 м.куб. ТБО в смену 2.2.1.Основные технологические решения 2.2.2. Краткое описание технологического процесса 2.2.3. Характеристика ТБО и готовой продукции 2.2.4. Вопросы обеспечения безопасности при сортировке ТБО 3. Некоторые экономические оценки ЛСМ 3.1.Затраты на строительство ЛСМ 3.2 Экономические показатели ЛСМ 3.3. Оценка рентабельности ЛСМ 4. Зависимость свойств мусора от сортировки на ЛСМ 4.1. Влияние сортировки на теплотехнические характеристики ТБО 4.2. Влияние сортировки на агрохимические показатели компоста из субстрата ТБО 5. Получение смешанных компостов с субстратом ТБО 5.1. Получение компостов с осадками сточных вод (ОСВ) 5.2. Получение компостов с донными отложениями водоемов 5.3. Получение компостов с отходами животноводства Заключение Список использованной литературы ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ТБО – твердые бытовые отходы;

ЛСМ – линия сортировки мусора ОСВ – осадки сточных вод;

МСЗ – мусоросжигательный завод;

ТМ – тяжелые металлы;

ПХБ – полихлорированные бифенилы;

ПХДД – полихлорированные дибензо-п-диоксины;

ПБДД – полибромированные дибензо-п-диоксины;

ПХДФ – полихлорированные дибензофураны;

ПБДФ – полибромированные дибензофураны;

РФлА- рентгено-флуоресцентный анализ ВВЕДЕНИЕ Решение проблемы ТБО в последнее время стало важной проблемой муниципальных образований. Про стое депонирование бытовых отходов на вновь строя щихся полигонах ТБО нельзя в существующих усло виях признать удовлетворительным решением по сле дующим причинам. Как правило, отсутствуют при годные для полигонов ТБО территории вблизи горо дов, т.к. они являются зонами отдыха, либо представ ляют интерес для дачного строительства и т.п. По этой причине полигоны переносятся на значительные рас стояния в несколько десятков и даже сотен километ ров, что ведет к значительному увеличению транс портных расходов и к снижению контроля воздейст вия таких полигонов на состояние окружающей среды.

В связи с этим актуальной является задача полной или частичной переработки ТБО с выделением из них вто ричных ресурсов, что ведет к снижению количества ТБО, направляемого на полигоны, и имеет положи тельный экономический и экологический эффект.

Одним из способов решения проблемы ТБО для городов с численностью населения до 1 млн. жителей, а также небольших городов является создание ЛСМ, которые могут быть совмещены с мусороперегрузоч ными станциями или выполнять функции таковых.

Основной проблемой реализации данного метода яв ляется низкая развитость сети предприятий по пере работке вторичного сырья, что ведет к увеличению срока окупаемости ЛСМ и снижению инвестиционной привлекательности для данного производства.

Тем не менее, ЛСМ имеют существенные пре имущества перед другими методами решения пробле мы ТБО, такими как сжигание, за счет существенного снижения капитальных затрат на строительство уста новки по сортировке ТБО, низкого уровня воздействия производства на окружающую среду. В настоящее время ЛСМ применяются самостоятельно, либо в комплексе с другими способами обработки ТБО как за рубежом, так и в некоторых городах РФ. В данной ра боте проведен анализ возможности использования ЛСМ на примере г.Ижевска. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании и строительстве ЛСМ, а также при разработке регио нальных и муниципальных программ обращения с ТБО.

1. Твердые бытовые отходы (ТБО).

Общие сведения 1.1. Условия образования и количество ТБО ТБО или «твердыми муниципальные отходами» (Municipal Solid Waste) называются отходы, вывозом, захоронением и обезвреживанием которых традици онно занимаются городские власти. Однако в настоя щее время в развитых странах значительное количест во ТБО собирается не городскими коммунальными службами, а частными предприятиями, которые также имеют дело с промышленными отходами.

ТБО имеют различное происхождение и, кроме от ходов, производимых населением, включают также отходы, производимые торговыми предприятиями, различными учреждениями, муниципальными служ бами и проч. Часть отходов может относиться к опас ным (например ртутные лампы, никель-кадмиевые ба тареи и т.п.). Все эти отходы объединяет одно – ответ ственность за их утилизацию ложится на городские власти [1]. В табл.1 приведено количество ТБО, обра зующихся в различных странах и России по данным [2].

Таблица Производство ТБО в различных странах и России [2] Страна Всего в год, На душу насе тонн ления в день, кг США (1988) 180 млн. 1, США (1995) 200 млн. 1, США (2000) 216 млн. 2, СССР (1989) 57 млн. 0, Россия (1991) 26 млн. 0, Западная Европа 123,3 млн. Великобритания 18 млн. 0, Количество муниципальных отходов в России уве личивается, а их состав, особенно в крупных городах приближается к составу ТБО в западных странах. По данным [3] в 2000 г. в России производство ТБО при близилось к 0,5 кг на душу населения в день. Как уже отмечалось, в Удмуртии образуется около 2,0 млн.м ТБО [4], что соответствует 0,25-0,3 кг на душу населе ния в день.

1.2. Характеристика ТБО Состав и объем ТБО чрезвычайно разнообразны и зависят не только от страны и местности, но и от вре мени года и многих других факторов. Бумага и картон составляют наиболее значимую часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России – это органические (пищевые) отходы;

металл, стекло и пластик составляют по 7-9% от общего коли чества отходов. Примерно по 4% приходится на дере во, текстиль, резину и т.п. [2]. В табл.2 представлены состав ТБО в США и России [2] и в г.Ижевске [5]. В табл.3 приведен химический состав для ТБО [6] в РФ и для г. Ижевска [5].

Таблица 2.

Состав ТБО в США, России [2] и г.Ижевске [5].

Компоненты ТБО Содержание, % США Россия г.Ижевск (1990 г.) Бумага и картон 40,0 20-36 17,5-20, Стекло 7,0 5-7 3- Металлы 8,5 2-3 3,5- Пластик 8,0 3-5 2,5- Текстиль 2,1 3-6 5,5-8, Резина и кожа 2,5 1,5-2,5 1,5- Древесина 3,6 1-4 1-2, Пищевые отходы 7,4 20-38 35,5- Другие 20,9 10-35,5 10- компоненты Таблица 3.

Химический состав ТБО в РФ и для г.Ижевска, % сухой смеси [5] Показатель Пределы изменения для климатиче ской зоны РФ и для г. Ижевска (1990) Средней Южной Северной г. Ижев ска Органическое 56-72 56-80 55-60 64,5 вещество 67, Зольность 28-44 20-44 40-45 33- Общий азот 0,9-1,9 1,2-1,7 1,2-1,6 0,6-0, Кальций не 2,0-3,0 4,0-4,7 2,1-4, опред.

Углерод 30,0-35,0 28,0- 28,0-30,0 18- 39, Фосфор не 0,5-0,8 0,5-0,8 0,4-0, опред.

Общий калий не 0,5-1,2 0,5-1,1 0,4-0, опред.

Сера 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0, рН не 5,0-6,0 5,0-6,0 5,0-6, опред.

Влажность, % 40-50 40-70 43-58 40- общей массы Плотность, 0,18-0,25 0,19 т/ м3 0, Из табл.2 видно, что ТБО г.Ижевска содержат боль шее количество металлов по сравнению с ТБО для других регионов России. Это, вероятно, связано с ха рактером производств в г.Ижевске, и как следствие, большим объемом промышленных отходов, попадаю щих на полигон ТБО.

Из табл.2 видно, что городские ТБО содержат такие компоненты как стекло, бумага, пластмассы, резину, черные и цветные металлы, органические отходы.

Можно также упомянуть отходы бытовой химии.

Можно охарактеризовать эти компоненты следующим образом [1]:

- Стекло: осколки оконного стекла, бутылки для напитков одноразового и многократного использова ния и др.;

- Бумага: упаковка, газеты, офисная бумага и др., - Металлы: черные металлы (железо, сталь);

тяже лые металлы и цветные металлы (свинец, кадмий, хром, ртуть, кобальт, алюминий, олово, медь, никель, латунь) поступают с отходами различной технических приборов и устройств, алюминиевыми банками и др.;

- Резина: автопокрышки и др.;

- Органические отходы: пищевые отходы, дерево, листья и др.;

- Пластмассы: полипропилен (используется для электротехнических изделий);

полиэтилен (использу ется для большого ассортимента различных изделий:

посуда, пакеты, игрушки, пленки и т.п.);

поливинил хлорид (пробки от бутылок, кредитные карточки, иг рушки, аудио-видео кассеты, линолеум);

полистирен (пластиковая посуда, упаковочные материалы);

поли этилентерефталат (пластиковые бутылки);

поликарбо нат (для автомобилей, в электронном оборудовании, в строительных материалах).

1.3.Методы переработки, обезвреживания и утилизации ТБО Соотношение различных методов обезвреживания и переработки ТБО в различных странах по данным [2,6,7,8] приведено в табл.4.

Таблица Соотношение различных методов обезвреживания и переработки ТБО Страна % от общего накопления ТБО Складирование Сжигание Компостирование Другие на полигонах методы Россия 97,0 2,7 0,7 Австрия 58,0 22,0 18,0 2, Бельгия 44,0 47,0 9,0 Великобритания 88,5 10,0 1,4 0, Венгрия 92,0 8,0 - Италия 67,0 18,0 10,0 5, Дания 17,5 80,0 0,5 2, Канада 80,0 19,0 1,0 Нидерланды 44,0 40,0 15,0 1, США 85,0 14,0 0,1 0, Франция 46,4 41,0 12,0 0, ФРГ 61,0 34,0 5,0 Чехия + Слова- 89,5 8,0 2,5 кия Швейцария 4,0 80,0 10,0 6, Швеция 34,0 56,0 9,9 0, Япония 27,0 70,0 0,3 2, Вторичной переработке (в т.ч. переработке в ком пост) подвергается незначительное количество ТБО (в соотношении от общего объема). Так по данным [2,9] вторичной переработке и использованию в США под вергается 13,1% всех ТБО, в ФРГ - около 15%, в РФ – лишь 1,3% [2,7].

Захоронение: Захоронение на полигонах продол жает оставаться необходимым для отходов, не под дающихся вторичной переработке, несгораемых или сгораемых с выделением токсичных веществ. Совре менные «санитарные» полигоны, отвечающие всем требованиям, не являются просто свалками: они пред ставляют собой сложнейшие инженерные сооружения, оборудованные системами борьбы с загрязнениями воды и воздуха, использующие образующийся в про цессе гниения мусора газ для производства тепла и электроэнергии [2].

Главные негативные воздействия скоплений мусора – это воздействие через воздух и воду. Воздействие на воздух происходит за счет ферментации (гниения) ТБО, в результате чего образуются вредные и дурно пахнущие газы. Воздействие на воды, в первую оче редь подземные воды, осуществляется за счет обра зующегося и накапливающегося в ТБО фильтрата, об ладающего токсичными свойствами [10].

В настоящее время в США действует закон, со гласно которому специальный полигон для захороне ния ТБО оборудуется следующим образом. Дно и стенки захоронения могут быть однослойными, но слой этот обязательно должен быть композитным и состоять из нескольких материалов с различными изо лирующими свойствами. Наружная часть композитно го слоя состоит из специально уплотненной глины, ко торая не должна пропускать воду быстрее, чем 1.10- см/с. Его толщина должна быть не менее 60 см. Внут ри захоронение должно быть выложено пленкой высо коплотного полиэтилена. Пленка эта располагается наклонно, так что фильтрат из ТБО стекает в углубле ния дна и отсасывается оттуда насосами, после чего происходит его обезвреживание [11].

После окончания заполнения захоронение закры вают покрытием, устроенным сходным с покрытием дна и стенок образом, а на покрытие насыпают землю, где высаживают деревья, разбивают парк и делают другие культурные обустройства. Система удаления фильтрата продолжает функционировать и в течение 30 лет происходит санитарное наблюдение за состоя нием подземных вод вокруг захоронения.

Однако использование таких полигонов в США выявил ряд недостатков с точки зрения охраны окру жающей среды. Фильтрат даже в условиях такой за щиты от его попадания, просачивается в подземные воды, загрязняя их. Еще один подход, принятый в США включает непрерывное пропускание откачи ваемого фильтрата через слой ТБО (которые для этого метода предварительно измельчаются). При этом про исходит значительное ускорение процессов выщела чивания и ферментации, что приводит к увеличению количества образующегося в отходах свалочного газа.

Несмотря на то, что стоимость захоронения ТБО на таких полигонах относительно невелика (от 20 до долларов за тонну ТБО для США), с точки зрения за щиты окружающей среды наиболее благоприятная стратегия избавления от мусора – это уменьшение его количества за счет меньшего первоначального произ водства и повторного использования, либо переработ ки мусора уже произведенного [11].

В РФ лишь незначительный процент от общего ко личество свалок удовлетворяет вышеописанным тре бованиям. В Удмуртии по такому подходу создан но вый полигон ТБО на Нылгинском тракте [4].

Сжигание: Сжигание ТБО позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, привлекательность для птиц и грызунов, а также получить дополнительную энергию, которую можно использовать для получения электри чества и отопления [2].

Однако сжигание ТБО также является одним из наиболее сложных и опасных (с точки зрения риска загрязнения атмосферы такими веществами, как поли хлорированные бифенилы (ПХБ), полихлорированные и полибромированные диоксины и дибензофураны (ПХДД, ПБДД, ПХДФ, ПБДФ) и тяжелые металлы.

Даже получение за счет сжигания дополнительной электроэнергии не представляется с этой точки зрения достаточно привлекательным [2, 12-15].

Ситуацию не изменило появление в начале 80-х го дов прошлого века мусоросжигательных заводов (МСЗ) «нового поколения», снабженных высокотех нологичными устройствами очистки выбросов. МСЗ были встречены негативно населением из-за боязни диоксинов и других загрязнителей воздуха, а также из за нерешенности проблем с захоронением токсичной золы, образующейся при сжигании ТБО. В странах с развитым экологическим законодательством до поло вины капитальных расходов на строительство МСЗ уходит на установку воздухоочистительных систем.

До 1/3 эксплуатационных расходов МСЗ уходит на плату за захоронение золы, образующейся при сжига нии мусора, которое представляет из себя гораздо бо лее экологически опасное вещество, чем ТБО сами по себе [2, 12].

В настоящий момент с точки зрения возможности образования ПХДД/Ф разработана следующая Евро пейская норма для МСЗ:

В горячей зоне газы должны находиться при тем пературе не ниже 8500С в течение не менее 2 секунд (правило 2 секунд) и при содержании кислорода не ниже 6% масс. Содержание диоксинов в отходящих газах МСЗ в единицах I-TEQ не должно превышать 0, нг/нм3.

Стоимость сжигания ТБО в настоящее время в раз витых странах превышает в 2, а иногда и в 3 раза, чем захоронения на специальных полигонах [2,12].

В РФ строительство МСЗ предполагалось в не скольких городах [13], в т.ч. 6 МСЗ в Москве. Однако при этом предполагается использовать устаревшие технологии без глубокой очистки отходящих газов.

Также на их строительство требуются значительные капитальные затраты – около 100-150 млн. долларов.

Вследствие этого во многих регионах строительство МСЗ приостановлено [14].

Компостирование: Компостирование – это тех нология переработки отходов, основанная на их есте ственном биоразложении. Наиболее широко компо стирование применяется для переработки отходов ор ганического – прежде всего растительного происхож дения. Существуют технологии компостирования пи щевых отходов, а также неразделенного потока ТБО.

Конечным продуктом компостирования является ком пост, который может найти различное применение в городском и сельском хозяйстве.

Компостирование, применяемое в России, напри мер в Санкт-Петербурге, представляет из себя процесс сбраживания в биореакторах всего объема ТБО. Та кой компост представляет из себя достаточно опасный продукт и находит лишь ограниченное применение. В Западных странах такой компост применяют только для покрытия свалок [2]. Находит применение в Рос сии также технология получения вермикомпостов [16].

Вторичная переработка: Многие компоненты ТБО могут быть переработаны в полезные продукты.

Из ТБО может быть выделено следующее вторичное сырье:

- Бумага: газеты, картон, высококачественная бума га, смешанная бумага;

- Алюминий;

- Стекло: прозрачное, зеленое, коричневое;

- Ферромагнитные металлы;

- Пластик;

- Аккумуляторы и бытовые батарейки.

Существует некоторые подходы для вторичной пе реработки ТБО. Это например раздельный сбор мусо ра, активно применяемый в Западных странах, меха низированная и ручная сепарация неразделенных ТБО [17-19]. В настоящее время в РФ это направление ос ложнено тем, что отсутствует широкая сеть экономи чески эффективных предприятий по переработке вто ричного сырья.

При составлении муниципальных программ [20,21] по решению проблемы ТБО необходимо использовать комплексный подход [2], который бы учитывал имею щиеся и перспективные возможности в регионе по пе реработке вторичных ресурсов. На основании этого может быть заложен тот или иной метод решения про блемы с ТБО.

2. Линия для сортировки ТБО (ЛСМ) 2.1. Сортировка мусора, как составная часть решения проблемы ТБО Как отмечается в работе [22], сортировка ТБО яв ляется определенной проблемой. Состав ТБО неодно роден. В них находятся различные фракции, которые представляют интерес для использования в качестве вторичного сырья. С другой стороны извлечь их ка ким-либо механическим устройством достаточно сложно, т.к. они находятся в общей массе мусора.

Сложность сортировки ТБО, приводит к тому, что для крупных городов рассматриваются варианты исполь зования ТБО в качестве топлива. Однако следует учесть, что в этом случае происходит загрязнение ат мосферы аэрозолями ТМ, а также при этом могут об разовываться ПХДД/Ф и другие токсичные органиче ские соединения [12-14]. Предполагаемая в работе [22] многоуровневая очистка отходящих газов МСЗ значи тельно увеличивает стоимость произведенной элек троэнергии. Даже в случае создания МСЗ предвари тельная сортировка мусора является важным техноло гическим элементом, позволяющим извлечь вторич ные ресурсы и снизить воздействие на окружающую среду МСЗ. Если для крупных мегаполисов с числен ностью населения свыше 1 млн. человек, создание МСЗ может рассматриваться как один из вариантов решения проблемы ТБО, из-за относительно более вы сокой стоимости земли для организации полигонов ТБО и высоких транспортных расходов по вывозу му сора, то для городов с численностью населения тыс.- 1 млн. жителей, а тем более с меньшей числен ностью более эффективными могут оказаться другие способы решения этой проблемы.

Для сортировки ТБО могут использоваться 2 воз можных подхода:

- сортировка мусора в месте сбора, т.е. в каждой квартире и собирать различные фракции раздельно;

- сортировать всю массу бытового мусора, пере мешанного в мусоропроводах или общих контейнерах централизовано на специальных предприятиях с по мощью различных механизированных линий и уст ройств.

Следует отметить, что в многоэтажных домах (где 6 и более этажей), оборудованных мусоропроводами, осуществлять сортировку по первому пути практиче ски невозможно. Трудно также организовать раздель ный сбор в условиях существующих жилых помеще ний, и решить вопрос своевременного вывоза разде ленных фракций [22]. Для комплексной сортировки мусора можно говорить только о механизированной линии на специальных предприятиях.

Опыт применения различных механизированных устройств для сортировки ТБО показал, что их ис пользование имеет очень низкую экономическую эф фективность. Например, процент извлечения черного металла с использованием магнитной сепарации ока зался очень низким. Устройства по выделению бумаги и тряпья постоянно забивались этими фракциями и выходили из строя, что требовало постоянного наблю дения за ними технического персонала. В цехе по ме ханизированной сортировке ТБО создаются вредные, неблагоприятные для здоровья людей антисанитарные условия. При этом осуществляется лишь частичная сортировка ТБО. По этой причине такие линии были демонтированы, например, в Москве [22].

Из сделанного анализа видно, что несмотря на ак туальность данной проблемы, решение ее вызывает определенные сложности. Поэтому целесообразно рассмотреть метод сортировки ТБО, который включал бы в себя преимущества обоих подходов, при этом, по возможности, исключал бы их негативные моменты. В качестве такого подхода можно рассмотреть ручную сортировку перемешанных или частично перемешан ных ТБО с транспортерной ленты.

Преимуществом такого метода является то, что для разделения фракций ТБО используются возмож ности человека – участника технологического процес са, эффективная замена которого механизмами при сложном составе сортируемого мусора в настоящее время, по-видимому, не представляется возможной.

Не используются сложные механические устройства для разделения фракций. Основным механизирован ным устройством является транспортерная лента. При этом работники могут быть оснащены дополнитель ными вспомогательными устройствами – мини грабли, нож-секач и пр.

К недостаткам метода можно отнести необходи мость использования ручного труда, соответственно более высокие требования к технике безопасности.

Неполное извлечение различных фракций ТБО (извле чение мелких составляющих фракций в этом методе также нецелесообразно).

Из приведенного анализа преимуществ и недос татков предлагаемого метода видно, что такой подход вряд ли возможен при большом объеме ТБО, т.к. для сортировки потребуются значительные людские ре сурсы. При высоком уровне заработной платы эконо мическая эффективность метода также окажется дос таточно низкой. Поэтому такой метод может оказаться экономически мало эффективным для крупных горо дов. В то же время для городов с численностью насе ления до 1 млн. человек он может быть приемлем.

Существующие подходы к организации сортировки ТБО таким способом показывают, что подобные ли нии, как правило, создаются на мусороперегрузочных станциях [23,24].

В дальнейшем будет обсуждаться возможность строительства такой линии по сортировке мусора (ЛСМ) для г.Ижевска. Очевидно, что одним из важных экономических факторов функционирования линии сортировки будет возможность использования извле ченного вторичного сырья. В табл.5 приведен пере чень вторичных ресурсов и ориентировочная закупоч ная стоимость их предприятием АО «Вторресурсы», г.Ижевск. Эта стоимость вторичных ресурсов в даль нейшем будет рассматриваться при оценке экономи ческой эффективности линии сортировки ТБО.

2.2.ЛСМ, производительностью до 1000 м.куб. ТБО в смену Нами разрабатывалось техническое задание на проектирование ЛСМ для г.Ижевска с использованием ручного разделения фракций мусора с транспортерной ленты, производительностью до 1000 м.куб. ТБО в смену [25]. Такая производительность охватывает при близительно 1/3 всех образующихся ТБО в городе.

Предварительно было проведено изучение фракцион ного состава мусора г.Ижевска на старом полигоне ТБО по Сарапульскому тракту. Результаты изучения приведены в табл.6. Такой подход был признан пер спективным и с органами местного самоуправления г.Ижевска согласовывалось строительство такой сор тировочной линии. Рассматривалось строительство опытной линии небольшой производительности на территории АО «Вторресурсы» г.Ижевск.

Таблица Закупочные цены Удмуртского производственно заготовительного АО «Вторресурсы», г.Ижевск, 1997 г. на вторичное сырье Наименование вторичного Стоимость, долларов сырья США/ тонну Бумага 25, Текстиль: х.б. 67, Текстиль: ватин, шерсть, 17, полушерсть, шелк Стеклобой 5, Авторезина без 5, металлокорда Лом цветных металлов:

Алюминий 167, Свинец 50, Бронза 167, Латунь 167, Медь 500, Лом черных металлов:

Чер. мет. 10, Чугун 8, Таблица Соотношение между основными фракциями ТБО г.Ижевска (исследования проводились в феврале 1995 г.

МП «Спецавтохозяйство» г.Ижевск и ИПМ УрО РАН) Наименование Кол-во Объем Масса % фракции контейне- фракции, фракции, масс.

м ров, шт. т.

1-я машина Бумага 2,5 1,90 0,40 14, Пластик 1,5 1,20 0,08 2, Стекло 0,5 0,40 0,16 5, Металл 0,5 0,40 0,10 3, Текстиль 1,0 0,75 0,16 5, Для захороне- 12,0 9,00 1,90 67, ния или компо стирования Всего: 18,0 13,65 2,80 2-я машина Бумага 2,0 1,50 0,32 11, Пластик 1,5 1,20 0,08 3, Стекло 0,75 0,60 0,24 8, Металл 0,75 0,60 0,16 5, Текстиль 1,0 0,75 0,16 5, Для захороне- 11,0 8,30 1,75 64, ния или компо стирования Всего: 17,0 12,95 2,71 По результатам испытаний, затем, предполагалось построить ЛСМ большей производительности на но вом полигоне ТБО по Нылгинскому тракту или со вместить ее с мусороперегрузочной станцией по Ныл гинскому тракту (см. рис.1).

В данной главе будет сделано описание техноло гии сортировки ТБО с использованием ручного разде ления фракций с транспортерной ленты, подготовлен ной нами в техническом задании на проектировании линии, производительностью 1000 м.куб. в смену для г.Ижевска.

2.2.1.Основные технологические решения Сортировка ТБО по фракциям осуществляется по фракциям с транспортерной ленты [23,24,26]. Исполь зуется ленточный транспортер желобчатого типа, т.к.

использование плоских лент приводит к рассыпанию ТБО и трудностям при обслуживании [22]. Предпола гается работа транспортера в режиме периодической остановки. Скорость движения транспортерной ленты должна соответствовать производительности линии в 125 м.куб. ТБО в час, что при ее длине 25-30 м. и ши рине ленты 1-1,5 м. составляет примерно 3-4 м/мин.

Автоматическая остановка транспортера происходит через каждые 2-3 м. В момент остановки движения транспортерной ленты происходит разборка ТБО.

Время остановки должно быть достаточным для из влечения фракций ТБО и определяется на основании опытных данных. Запуск транспортера также осуще ствляется автоматически.

Транспортер оборудуется рабочими местами с контейнерами для отбора различных фракций ТБО.

Работники, осуществляющие сортировку ТБО, обес печиваются личным инструментом, облегчающим ра боту с мусором. В качестве такого инструмента могут использоваться мини-грабли, нож-секач, щипцы, пор тативное магнитное устройство для определения маг нитной восприимчивости металлов и пр. Особое вни мание должно быть уделено вопросам обеспечения техники безопасности работ, что будет обсуждаться далее. Схема такого метода сортировки ТБО приведе на на рис.2.

Отобранные фракции складируются на специаль но оборудованных площадках для хранения вторич ных ресурсов, откуда затем вывозятся автотранспор том потребителям. Некоторые фракции могут прессо ваться для уменьшения объема, например макулатура, металлы, пластик, ветошь. Для этого должно исполь зоваться специальное прессовальное оборудование.

Такие фракции, как макулатура, ветошь, а также ме таллы должны размещаться во влагозащищенных хра нилищах.

2.2.2. Краткое описание технологического процесса ТБО привозятся к линии сортировки специализи рованным транспортом. Выгрузка ТБО происходит с эстакады в приемный бункер без шиберного устройст ва *. К нижней части бункера подведен наклонный ленточный транспортер, на который попадает ТБО из бункера. С этого транспортера мусор подается на го ризонтальный ленточный транспортер, расположен ный на высоте 1,5-2 м над уровнем пола.

-------------------- * Примечание: могут использоваться также другие методы подачи ТБО на линию сортировки с помощью различных устройств и механизмов.

Рис.1. Схема расположения для г.Ижевска: 1- полигона ТБО;

2- мусороперегрузочной станции;

3- АО «Вторресурсы» Рис.2 Схема ЛСМ: А- зона приема ТБО и отбора крупных фрагментов фракций;

В- зона сортировки мусора;

С- зона удаления остатка ТБО после сортировки.

1- приемный бункер ТБО;

2- наклонный транспортер для подачи ТБО для сортировки;

3- горизонтальный транспортер;

4- контейнеры для отсортированных фракций ТБО;

5-вытяжная вентиляция;

6- специальное освещение зоны сортировки ТБО;

7- оборудованные рабочие места;

8- бункер для остатка ТБО после сортировки;

9- наклонный транспортер;

10- бункер накопитель остатка ТБО после сортировки.

По сторонам горизонтального транспортера име ются рабочие места. Рабочие места оборудованы кон тейнерами для сбора фракций ТБО, сидением, специ альными приспособлениями для облегчения работы по разборке мусора (см. п.2.1). К каждому рабочему мес ту подведена вытяжная вентиляция и освещение, с ис пользованием ламп дневного света. Также может быть организован обогрев рабочих мест для создания ком фортной температуры для рабочих в холодное время года.

Рабочие места в начале транспортерной ленты предназначены для извлечения из ТБО крупных со ставляющих: бумаги (картона), ветоши и пр. Бумага (картон), ветошь, извлеченные из ТБО помещается в контейнер, после наполнения которого, слегка уплот няется и перевязывается металлической проволокой или капроновой нитью. Масса тюков, не должна пре вышать 40 кг. Полученные таким образом тюки с ма кулатурой и ветошью направляются для прессования.

После прессования, бумага и ветошь направляются на склад вторсырья. Обвязочный материал для получения тюков является возвратным.

Другие рабочие места предназначены для извле чения из ТБО черных и цветных металлов. Для этого они оснащаются контейнерами и портативным уст ройством для контроля магнитной восприимчивости металла. В задачу рабочего должно входить извлече ние из ТБО металлических составляющих, контроль их магнитной восприимчивости и размещение их в контейнеры для черных и цветных металлов. При этом не ставится задача удаления из ТБО мелких металли ческих фрагментов. Заполненные контейнеры направ ляются на прессование металла. Спрессованный ме талл направляется на склад вторсырья, где черный и цветной металл хранится раздельно. Алюминиевые банки и изделия из алюминия выбираются отдельно и складируются, не смешиваясь с другими металлами.

На рабочих местах для выделения пластмассовых составляющих может быть предусмотрено их разделе ние на термопластичные и термореактивные по соот ветствующим признакам. К термопластичным пласт массам относятся пластиковые бутыли, полиэтилено вые пакеты и пр. К термореактивным – корпуса при боров, игрушки и пр. Термопластичные пластмассы могут быть спрессованы и направлены на склад втор сырья. Термореактивные пластмассы хранятся россы пью, при этом производится измельчение крупных фрагментов.

Стекло из ТБО сортируется на цветное и бесцвет ное и собирается раздельно. Стеклобой на площадке для вторресурсов хранится россыпью. При этом цвет ной и бесцветный стеклобой не смешиваются.

Некоторые рабочие места могут быть резервными и предназначены для привлечения дополнительных рабочих для увеличения производительности линии по сортировке ТБО. Кроме этого, сортировка ТБО может осуществляться и не со специально оборудованных рабочих мест. Также может быть поставлена задача удаления из ТБО, по возможности, отработанных элементов питания электроприборов, ртутных ламп и других компонентов, содержащих токсичные вещест ва. Такая работа может проводится для снижения со держания токсичных примесей в остатке ТБО после сортировки, который может использоваться для полу чения компостов.

Мусор, после сортировки, направляется в бункер накопитель. После этого вывозится к месту захороне ния или компостирования.

Линия не предусмотрена для разборки смерзших ся ТБО. Смерзшиеся ТБО направляются на захороне ние без разборки, либо выдерживаются определенное время при положительной температуре в специальном бункере-накопителе. Контроль качества выбираемого вторичного сырья на наличие загрязнителей осущест вляется визуально работниками, участвующими в сор тировке ТБО. Фракции с повышенным содержанием загрязнений направляются на захоронение. Приемле мое содержание загрязнений в отбираемых фракциях определяется потребителями вторсырья.

Вывоз отобранных фракций на склад вторичного сырья осуществляется вспомогательным автотранс портом. Склад хранения макулатуры, ветоши, метал лов представляет из себя не отапливаемое закрытое хранилище ангарного типа. Пластмасса, резина, стек лобой хранятся на открытых площадках, огороженных забором. Потребителям на переработку вторсырье вы возится с этого склада. Для определения количества вывозимого вторичного сырья склад оснащается авто мобильными весами. Склад обслуживается погрузчи ками для загрузки, как спрессованных фракций, так и фракций, хранящихся россыпью. Должен быть также организован сбор и обезвреживание ливневых стоков с открытых площадок хранения вторсырья. Схема воз можной организации ЛСМ приведена на рис.3.

Иллюстрация технологического подхода обраще ния с ТБО с использованием ЛСМ приведена на рис. Фотографии подготовлены Механическим заводом «Спецтранс» г.С.Петербург с действующей ЛСМ и опубликованы на Интернет-сайте [23].

Рис.3. Схема возможной организации производства по сорти ровке ТБО: 1- здание ЛСМ c технологическим оборудовани ем;

2- закрытый склад вторичного сырья;

3- прессовальное оборудование для вторсырья;

4- открытый склад вторичного сырья;

5- автомобильные весы;

6- сборник стоков ЛСМ.

A B Рис.4. Линия сортировки ТБО, изготовленная Механи ческим заводом «Спецтранс», г.С.Петербург [23]: A размещается на мусороперегрузочной станции;

B- ме сто выгрузки ТБО на ЛСМ.

C D Рис.4 (продолжение): C- общий вид ЛСМ: наклонный, подающий транспортер и горизонтальный транспортер с рабочими местами;

D- сортировка ТБО рабочими.

E Рис.4 (продолжение): E- контейнеры для сбора сортируемых фракций ТБО.

F G Рис.4. (продолжение): F- остаток мусора после сорти ровки накапливается в контейнере;

G- контейнер с ос татком мусора вывозится на полигон ТБО или для компостирования.

2.2.3. Характеристика ТБО и готовой продукции ТБО: Плотность ТБО г.Ижевска меняется по се зонам года от 0,19 т/м3 летом до 0,21 т/м3 осенью и зимой, что связано с увеличением влажности отходов.

Общая влажность ТБО меняется от 40% летом до 55% осенью, что связано с увеличением осенью отходов фруктов, овощей, увеличением влажности ТБО, вы званной применением системы сбора отходов в откры тые контейнеры [5].

Отходы цветного металла представлены, в основ ном, алюминиевыми банками, аэрозольными баллон чиками и пр. Пластмассы представлены, в основном, полиэтиленовыми пакетами, игрушками, деталями бы товой техники и пластиковыми бутылками. Крупные отходы составляют ориентировочно 5-6% от массы ТБО и представлены картонной упаковкой, деревом, резиной [5].

Готовая продукция: представляет из себя сле дующие материалы:

- вторичное сырье для целлюлозно-бумажной промышленности – макулатура. Прессуется в тюки, стянутые металлической проволокой или лентой. Мас са тюков определяется возможностями прессовально го оборудования;

- вторичное сырье для текстильной промышлен ности – ветошь. Также прессуется в тюки, стянутые металлической проволокой или лентой;

- вторичное сырье для металлургии – металлолом черных и цветных металлов, прессуется в виде кубов;

- вторичное сырье для стекольной промышленно сти – стеклобой цветной и бесцветный, хранится в ви де россыпи;

- вторичное пластмассовое сырье – термопла стичные и термореактивные пластмассы. Часть сырья прессуется в тюки. Часть хранится россыпью;

- вторичное резиновое сырье – часть прессуется в тюки;

часть- хранится россыпью;

- материал для получения компоста или захороне ния (субстрат ТБО) – смесь пищевых, строительных отходов и мелких составляющих других фракций. Вы возится на полигоны ТБО либо на компостные пло щадки или другие устройства для получения компо ста. Так как крупные составляющие ТБО извлекаются при сортировке, дополнительного измельчения мате риала для компостирования не требуется.

Особые требования к готовой продукции:

- бумага (картон), извлекается из ТБО, если влаж ность ее составляет не более 50-60%, а уровень загряз нений – не более 20%. [22]. Если показатели не соот ветствуют этим требованиям, то эта фракция не сор тируется из общего объема ТБО. Влажность и уровень загрязнений оцениваются рабочими визуально при сортировке ТБО, а также контролируются выборочно с отбором проб на складе хранения вторсырья;

- если субстрат ТБО после сортировки предпола гается использовать для получения компоста, то со держание токсичных примесей в нем должно удовле творять требованиям для такого компоста, в зависимо сти от целей его дальнейшего использования. Для это го должен применяться контроль за содержанием ток сичных примесей в получаемом компосте. Должно быть исключено попадание промышленных отходов в ТБО. Также при сортировке ТБО может быть постав лена дополнительная задача для рабочих по извлече нию из общей массы ТБО таких компонентов, как от работанные ртутные лампы, отработанные батареи электропитания и т.п., в которых содержатся токсич ные вещества. Эти компоненты, извлекаемые при сор тировке из ТБО, направляются на полигон промыш ленных отходов.

Производительность ЛСМ в 1000 м3 ТБО в сме ну для г.Ижевска по получению вторичного сырья приведена в табл.7. Оценка производительности ЛСМ осуществлялась на основании наших данных (см.

табл.6), а также по данным работы [5].

2.2.4. Вопросы обеспечения безопасности при сортировке ТБО Поскольку при сортировке ТБО используется ручной труд, необходимо предусмотреть меры по обеспечению безопасности для рабочих и персонала линии сортировки.

Наиболее опасным моментом является возмож ный контакт человека с движущейся транспортерной лентой, в результате чего могут быть получены раз личные производственные травмы. Для исключения этого предусматривается осуществлять сортировку ТБО только в момент остановки транспортерной лен ты. Лента может запускаться автоматически с подачей предупредительного светового или звукового сигнала.

Или включаться в соответствии с принципом «все го товы», для этого к каждому рабочему месту должны быть подведены сигнальные кнопки. Линия запускает ся, когда получены сигналы со всех рабочих мест. Ос тановка ленты производится автоматически через 2- м. (см. п.2.2.1.). Кроме этого, необходимо также пре дусмотреть возможность аварийной остановки лен точного транспортера (в т.ч. с каждого рабочего мес та).

Таблица Производительность линии сортировки ТБО по вторичному сырью Производительность в смену 1000 м По сортируемым ТБО По вторичному сырью:

до 20 т.

- бумаге (картону):

до 10 т.

- текстилю:

до 5 т.

- пластмассе: до 1 т.

- термопластичной - термореактивной до 5 т.

- металлам: до 1 т.

- черному - цветному до 10 т.

- стеклобою: до 10 т.

- бесцветному - цветному до 1 т.

- резине:

Субстрату (несортируемому 150 т.

остатку) ТБО При сортировке мусора у рабочего используются руки. Так как в ТБО могут находится различные ко лющие, режущие предметы, а также токсичные веще ства, рабочие должны быть обеспечены плотными ма терчатыми и резиновыми перчатками для защиты рук.

Для упрощения сортировки ТБО рабочим могут выда ваться дополнительные предметы, которые исключают непосредственный контакт человека с ТБО: мини грабли;

нож-секач;

щипцы.

Зрение рабочего также является важным услови ем осуществления технологического процесса сорти ровки. Поэтому рабочее место должно быть хорошо освещено.

От ТБО исходят вредные и неприятные запахи, связанные с ферментацией органических веществ.

Для исключения воздействия этих запахов на орга низм человека, рабочее место должно быть оснащено вытяжной вентиляцией. Рабочим также могут выда ваться индивидуальное защитные средства органов дыхания. Может быть также предусмотрена дезодора ция и санитарная обработка рабочих помещений ли нии сортировки ТБО, для снижения негативного воз действия производства.

Рабочая одежда также должна исключать воз можный непосредственный контакт человека с ТБО.

Обувь должна быть прорезиненной. Поверх одежды должен быть одет прорезиненный фартук. В холодное время года рабочие должны быть обеспечены теплой одеждой.

Для ЛСМ должна быть предусмотрена бытовка для кратковременного отдыха во время рабочей смены и приема горячей пищи. Могут быть предусмотрены душевые кабины, медицинский пункт и т.п.

Из-за наличия в ТБО пожароопасных фракций:

макулатура, текстиль, пластик;

линия по сортировке ТБО, а также склад вторсырья должны быть обеспече ны средствами пожаротушения.

При сортировке ТБО используются различные механические устройства, такие как ленточные транс портеры, погрузчики, прессы. Поэтому рабочие долж ны соблюдать правила техники безопасности при ра боте с этими механизмами и устройствами.

3. Некоторые экономические оценки ЛСМ 3.1.Затраты на строительство ЛСМ В табл.8 приведен перечень затрат на строитель ство ЛСМ «под ключ» по сортировке ТБО г.Ижевска, производительностью 1000 м3/смену. Расчет затрат сделан специалистами Механического завода «Спец транс», г.С.Петербург. Вид линии сортировки ТБО, выпускаемой на этом предприятии приведен на рис.4.

В табл.8 сделана оценка удельных капиталовложений на тонну ТБО, исходя из годовой производительности линии по сортировке ТБО. Расчет на 200 рабочих дней в году сделан для работы ЛСМ только в теплое время года, расчет на 365 рабочих дней – для кругло годичной работы ЛСМ.

Для сравнения, в табл.9 приведены капитальные затраты на строительство современных МСЗ «под ключ» в некоторых странах, а также удельные капи таловложения на тонну ТБО. Из табл.8,9 видно, что стоимость строительства ЛСМ и современного МСЗ различаются в 70-400 раз, а удельные капиталовло жения на 1 тонну ТБО – в 15-70 раз.

Следует отметить, что стоимость строительства ЛСМ в каждом конкретном случае может различать ся, т.е. она может быть несколько выше или ниже, приведенной в табл.8. Это зависит от возможностей заказчика, наличия вспомогательного оборудования и помещений;

или необходимости дополнительного создания производственной инфраструктуры, увели чения перечня удобств для работы персонала и пр.

Следует отметить, что линии сортировки ТБО изго тавливаются также другими производителями, на пример в Московской области, Нижегородской об ласти.

Таблица Стоимость строительства «под ключ» и удельные капитало вложения ЛСМ, производительностью 1000 м3 ТБО/смену для г.Ижевска (Механический завод «Спецтранс», г.С.-Петербург;

ИПМ УрО РАН) № Наименование Стоимость, п/п тыс. долл. США Основная технологическая линия:

питающий конвейер + рабочий кон- 193, вейер на 15-20 рабочих мест + пресс для прессования субстрата ТБО Транспортные мусоровозы с 2 82, контейнерами (для вывоза субстра та ТБО)- 2 шт.

Ангар 24 Х 3 86, Контейнеры 0,75-0,8 м3, 20 шт.

4 3, Фронтальный погрузчик 5 86, Пресс для вторсырья 6 24, Склад вторичного сырья: ангар + 7 103, огороженная площадка + автомо бильные весы Проектирование и согласование 8 86, проекта Итого: 665, Удельные капиталовложения, (1 смена в сутки, 200 раб.дней: произв. 40 16,6 долл./т.ТБО тыс. т/год ) Удельные капиталовложения, (1 смена в сутки, 365 раб.дней: произв. 73 9,1 долл./т. ТБО тыс. т/год ) Из-за относительной простоты предлагаемых ре шений и использования, в основном, стандартного оборудования, заинтересованная сторона может так же подготовить и реализовать собственный проект линии сортировки ТБО. Однако указанные произво дители имеют определенный опыт в создании и экс плуатации подобных линий сортировки, что, при их привлечении к созданию ЛСМ, приведет к снижению затрат при пуско-наладочных работах.

Таблица Капитальные затраты на строительство современных МСЗ [22] Установленная Стоимость Удельные Год пуска в производитель- предприятия капитало Страна, го- эксплуатацию ность, «под ключ», вложения, род тыс. т/год млн. долл./т.

долл.США ТБО Нидерланды, г.Вистер 1993 720 300 США, Штат Сев. 1992 150 92 Каролина, г.Шарлотта Канада, 1993 600 223 г.Монреаль ФРГ, 1987 600 280 г.Карнап ФРГ, г. Бонн 1991 210 150 Пуэрто-Рико 1991 300 82 Средние значения для 1993 200 89,8 США Оценка ко миссии Кон- - 500 200 гресса США Россия, - 262,8 50 190, Сибирь 3.2 Экономические показатели ЛСМ Прибыль производства: Прибыль работы ЛСМ определяется из разницы между произведенной стои мостью и затратами на ее производство в соответствии с формулой:

П = ПрiСтi З (1), i где П – прибыль производства, Пр i – количество отсортированной i-ой фракции в тоннах, Ст i – заку почная стоимость 1 тонны i-ой фракции, З - затраты на сортировку ТБО. Здесь и в дальнейшем все значения экономических показателей будут нормироваться на одну рабочую смену.

Затраты: Затраты на производство вторичного сырья ЛСМ складываются, в основном, из следующих компонентов:

З = Зп + Тр + Эр (2), где Зп – расходы на заработную плату, Тр- транс портные расходы по перевозке вторичного сырья по требителю, Эр- эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием ЛСМ: расходы на электроэнергию, отопление, канализацию и пр.

Транспортные расходы: Транспортные расхо ды по перевозке i-ой отсортированной фракции ТБО от ЛСМ до потребителя могут быть оценены из фор мулы:

Прi Tpi = К ТР,i Pi Д i (3), Гi где Р- стоимость перевозки i-ой фракции транс портной единицей на расстояние в 1 км., Д – длина пу ти для транспортировки i-ой от ЛСМ до потребителя в км., Г- грузоподъемность транспортной единицы, ко эффициент КТР, i в формуле (3) относится к необходи мости возврата транспортной единицы от потребителя к ЛСМ, он может изменяться от 1 до 2, что будет об суждаться далее.

Общие транспортные расходы при сортировке ТБО, с учетом сокращения объема мусора, вывозимо го на полигон ТБО после сортировки, могут быть оце нены из выражения:

М Tp = Tpi 2 Pм Д м (4), Гм i где Рм – стоимость перевозки мусора транспорт ной единицей на расстояние в 1 км., Дм- расстояние от ЛСМ до полигона ТБО, М- величина, на которую уменьшилось количество мусора в результате сорти ровки, Гм – грузоподъемность транспортной единицы по перевозке субстрата ТБО, коэффициент «2» в фор муле (4) означает, что спецтранспорт по вывозу мусо ра возвращается с полигона ТБО на ЛСМ порожним.

При анализе формулы (4) видно, что затраты на заработную плату и эксплуатационные расходы могут быть приняты примерно равными при любом разме щении ЛСМ относительно потребителей вторичного сырья и полигона ТБО, в случае если не требуются дополнительные расходы на создание производствен ной инфраструктуры, не относящейся непосредствен но к ЛСМ. Транспортные же расходы зависят от места расположения ЛСМ относительно потребителей вто ричного сырья и полигона ТБО. Из формулы (4) вид но, что транспортные расходы являются минимальны ми при размещении ЛСМ непосредственно у потреби теля вторичного сырья. Максимальными транспорт ные расходы будут в случае размещения ЛСМ на по лигоне ТБО. Так как потребителей вторичного сырья может быть несколько, то оптимальным вариантом является промежуточное расположение ЛСМ. По скольку потребители вторсырья, как правило, распола гаются в городах, а ЛСМ по санитарно-гигиеническим показателям не могут находится в пределах города, то для сокращения транспортных расходов ЛСМ целесо образно размещать незначительно удаленными от чер ты города. Опыт создания таких ЛСМ показывает, что оптимальным является их размещение на мусоропе регрузочных станциях крупных городов (см п.2). В этом случае совмещаются 2 операции по обработке ТБО: перегрузка и сортировка мусора. Для небольших городов, не имеющих специальных мусоропе регрузочных станций, ЛСМ важно размещать незна чительно удаленными от потребителя вторичных ре сурсов. Для этих городов ЛСМ могут также использо ваться в качестве мусороперегрузочных станций, что даст дополнительный экономический эффект по обра ботке ТБО.

В общем случае коэффициенты КТР, i, равны 2, что означает необходимость возврата порожнего автомо биля на ЛСМ после доставки вторичного сырья потре бителю. Однако КТР, i могут быть меньше 2 в случае, если транспорт снова используется хозяйствующим субъектом, обслуживающим ЛСМ, после разгрузки вторсырья у потребителя. В качестве одного из вари антов можно рассмотреть использование территории, на которой расположена ЛСМ и ее производственная инфраструктура для организации склада оптовой тор говли изделий из вторичного сырья. В этом случае транспорт после доставки вторичного сырья потреби телю (производителю изделий из вторичного сырья) используется для перевозки в обратном направлении изделий из вторичного сырья. В этом случае КТР, i мо жет быть снижен до значений близких к 1, что увели чит рентабельность перевозок. Схема такого подхода изображена на рис.5. Из схемы видно, что в такой ор ганизации перевозок возможны взаиморасчетные схе мы между хозяйствующим субъектом, обслуживаю щим ЛСМ, и потребителями вторсырья- производите лями изделий из вторсырья. Как отмечалось выше, размещать ЛСМ целесообразно вблизи городов, что также является удобным для использования предло женной схемы транспортировок.

Окупаемость: Период окупаемости ЛСМ опре деляется из выражения:

ССТ Ок = (5), П где Ок - период окупаемости ЛСМ, ССТ – стои мость строительства ЛСМ (см. п.3.1).

3.3. Оценка рентабельности ЛСМ Проведем анализ рентабельности создания ЛСМ для г.Ижевска, производительностью 1000 м3/ смену.

На рис.1 приведена схема расположения полигона ТБО, мусороперегрузочной станции и АО «Вторре сурсы», которое будет рассматриваться нами в каче стве потребителя вторичного сырья, получаемого при сортировке ТБО на ЛСМ.

Для расчета сделаем предположение, что экс плуатационные расходы и расходы на заработную плату приблизительно равны (т.е. Эр Зп в формуле (2)). Предполагаем, что на ЛСМ работает 20 рабочих со средней заработной платой в 300 долл./месяц. Та ким образом, сумма Эр + Зп будет составлять около 400 долл./смену. Расстояние между мусоросортиро вочной станцией и АО «Вторресурсы» составляет приблизительно 5 км. (см. рис.1). Расстояние между мусороперегрузочной станцией и полигоном ТБО на Нылгинском тракте составляет около 35 км. Таким образом, расстояние от полигона ТБО до АО «Втор ресурсы» примерно равно 40 км. Если предположить, что потребителем всего вторичного сырья, получае мого при сортировке ТБО будет АО «Вторресурсы», а ЛСМ будет располагаться между ним и полигоном ТБО, при этом транспорт в обратном направлении от АО «Вторресурсы» до ЛСМ движется порожним, то можно записать следующие равенства:

Эр Зп = 200 долл./смену Д 1 = Д 2 =... = Д i = Д (6) Д + Д м = 40 км КТР, i = Примем, что вторичные ресурсы вывозятся с ЛСМ потребителю грузовыми автомобилями типа ГАЗ, ЗИЛ, грузоподъемностью 3 тонны с расходом топлива в 30 литров бензина А-76 на 100 км. пробега, а остатки мусора вывозятся на полигон ТБО спецав томобилями КАМАЗ, перевозящими 40 м3 ТБО с рас ходом в 35 литров дизельного топлива на 100 км.

Также будем считать, что АО «Вторресурсы» прини мает вторичное сырье по закупочным ценам, приве денным в табл.5. Экономические показатели, связан ные с извлечением пластмассы из ТБО, в расчетах не учитывались, т.к. АО «Вторресурсы» не специализи руется на закупке этого вида вторичного сырья.

На основании сделанных предположений, в табл.10 и на рис.6 приведена оценка рентабельности ЛСМ в зависимости от возможного места расположе ния ЛСМ между полигоном ТБО и возможным по требителем вторичного сырья. Как отмечалось выше, наибольшая прибыль может быть получена при рас положении ЛСМ непосредственно у потребителя вто ричных ресурсов. Наименьшая прибыль – при распо ложении ЛСМ на полигоне ТБО. Из-за необходимо сти размещения ЛСМ в некотором удалении от го родской черты, целесообразно ее размещение на му соросортировочной станции. В этом случае ЛМС удалена из города и достаточно близко расположена к потребителю вторресурсов.

В табл.10 для оценки рентабельности ЛСМ ис пользуется значение суммы произведенной стоимо сти различных фракций. Однако, из табл.1 видно, что закупочная стоимость различных фракций вторре сурсов различна. Поэтому различной является также рентабельность перевозки той или иной фракции.

Кроме этого, следует учитывать, что потребите ЛСМ * ТБО с территории ТБО на полигон захоронения города или на компостирование Склад вторичного Склад изделий из Оптово-розничная сырья * вторичного сырья * торговля изделиями из вторичного сырья Транспортировка Транспортировка вторичного сырья изделий из потребителю вторичного сырья Производитель готовой продукции из вторичного сырья (потребитель вторсырья) *Примечание: Принадлежат одному хозяйствующему субъекту, расположены недалеко друг от друга.

Рис.5. Одна из возможных схем снижения транспортных расходов при перевозке вторичного сырья от ЛСМ потребителям вторресурсов.

П, долл./смену 0 5 10 20 30 Д, км Ок, лет 200 р.д.

365 р.д.

0 5 10 20 30 Д, км Рис.6. Прибыль производства вторичных ресурсов (П) на ЛСМ, производительностью 1000 м3/смену, и окупаемость производства (Ок) при 200 и 365 рабочих днях в году в зави симости от длины пути транспортировки вторсырья (Д) для г.Ижевска лей вторичного сырья может быть несколько и они могут располагаться на значительном удалении от ЛСМ. В табл.11 и на рис.7 приведены значения при были, получаемой для каждой отдельной отсортиро ванной фракции в зависимости от длины пути при транспортировки вторичных ресурсов от ЛСМ по требителю (до 100 км.).

Таблица Рентабельность работы ЛСМ по различным видам вторсырья в зависимости от расстояния между ЛСМ и потребителем для г. Ижевска Расст. Прибыль, долл./смену от ЛСМ до потреби Бумага Тек- Стекло- Черный Цветной теля, стиль бой метал- металло Д, км лолом лом 0 449,4 174,7 49,4 37,4 148, 10 428,5 164,4 28,5 32,1 147, 20 407,6 154,1 7,6 26,8 146, 30 386,7 143,8 - 13,3 21,5 145, 40 365,8 133,5 - 34,2 16,2 144, 50 344,9 123,2 - 55,1 10,9 144, 60 324,0 112,9 - 76,0 5,6 143, 70 303,1 102,6 - 96,9 0,3 142, 80 282,2 92,3 - 117,8 - 5,0 141, 90 261,3 82,0 - 138,7 - 10,3 140, 100 240,4 71,7 - 159,6 - 15,6 139, П, долл/смену Бумага Текстиль Стекло 100 Чер. мет.

Цв. Мет.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 - - Д, км Рис.7. Рентабельность работы ЛСМ по различным видам вторсырья в зависимости от расстояния между ЛСМ и потребителем для г. Ижевска Для оценки рентабельности транспортировки фракции введем коэффициент – Li, равный отноше нию произведенной стоимости фракции к транспорт ным расходам по ее перевозке к потребителю:

Прi Cтi Стi Г i Li = = (7) 2 Pi Д i Tpi Очевидно, что чем выше коэффициент Li, тем рентабельнее транспортировка вторичных ресурсов.

При значениях Li < 1, перевозка становится полно стью убыточной: произведенная стоимость извлечен ной фракции не может покрыть транспортных расхо дов. Критическое расстояние, при котором транс портные расходы становятся равными произведенной стоимости отсортированной фракции, может быть определено при значении Li = 1 :

Стi Г i Д i* = (8) 2 Pi * Расстояние большее, чем Д i для транспортиров ки отдельной фракции приводит к убыточности ее перевозок. Из формулы (8) видно, что Д i* зависит от закупочной стоимости вторичного сырья и техниче ских характеристик транспортного средства, на кото ром это вторсырье перевозится. В табл.12 приведены * значения Д i для отдельных видов вторичных ресур сов, а также величины коэффициента Li для транспор тировки различных фракций вторичных ресурсов на 100 км.

Таблица Зависимость коэффициента Li для различных видов вторичного сырья, получаемого при сортировке ТБО от расстояния между ЛСМ и потребителем и значения Д i* для каждой фракции Значения Бумага Тек- Стекло- Черный Цветной стиль бой метал- Метал лолом лолом Li:

Д, км 5 48,0 38,4 9,6 19,2 321, 10 24,0 19,2 4,8 9,6 160, 20 12,0 9,6 2,4 4,8 80, 30 8,0 6,4 1,6 3,2 53, 40 6,0 4,8 1,2 2,4 40, 50 4,8 3,8 1,9 32, 1, 60 4,0 3,2 0,8 1,6 26, 70 3,4 2,7 0,7 1,4 22, 80 3,0 2,4 0,6 1,2 20, 90 2,7 2,1 0,5 1,1 17, 100 2,4 1,9 0,5 16, 1, Д*, км 240,4 192,3 48,1 96,2 1605, Из табл.12 видно, что наименьшими значениями * Д i характеризуются стеклобой и черный металлолом.

Для этих видов вторичных ресурсов потребители должны быть незначительно удалены от ЛСМ, менее, чем на 50-100 км. Для макулатуры и текстиля потре бители сырья могут быть удалены от ЛСМ более, чем на 100-150 км. Наиболее рентабельной является транспортировка металлолома цветных металлов. В этом случае потребитель может находится на рас стоянии более 1000 км.

На основании проведенной оценки экономиче ских показателей ЛСМ для г.Ижевска, производи тельностью 1000 м3 ТБО в смену, можно сделать вы вод, что ЛСМ является рентабельной и может оку питься за 3-5 лет при реализации вторичного сырья.

Предпочтительным является размещение ЛСМ на му сороперегрузочной станции.

4. Зависимость свойств мусора от сортировки на ЛСМ В результате сортировки происходит изменение свойств получаемого субстрата ТБО, что может ска заться при их утилизации различными способами, а также при захоронении на специализированном поли гоне.

Для изучения зависимости свойств ТБО от сте пени их сортировки нами использовались данные ис следований, проведенных Академией коммунального хозяйства (АКХ им. К.Д.Памфилова), г.Москва, для ТБО г.Ижевска [5]. В этих исследованиях были опре делены средние значения морфологического состава, также теплотехнические параметры ТБО г.Ижевска и агрохимические показатели компоста из ТБО в лет ний, осенний и зимний период времени. Методика оп ределения средних значений различных параметров ТБО приведена в работе [5]. Нами в качестве исход ных данных были взяты результаты этих исследова ний и проведена оценка свойств ТБО при различной степени извлечения отдельных фракций (в % масс.), которые могут использоваться в качестве вторичного сырья. Перечень рассматриваемых сортируемых и не сортируемых фракций в ТБО на ЛСМ приведен в табл.13. Следует также разделить работу ЛСМ по сте пени извлечения сортируемых фракций. В табл. приведено разделение работы ЛСМ по степени извле чения сортируемых фракций и общая характеристика такой работы. В табл.15-17 приведены результаты расчета средних значений морфологического состава ТБО г.Ижевска при различной степени извлечения сортируемых фракций. Нужно отметить, что приве денная в табл.15-17 и далее, степень извлечения фрак Таблица Разделение фракций ТБО для ЛСМ Вид фракций для ЛСМ Наименование фракций Сортируемые Бумага (картон), черный металлолом, цвет ной металлолом, резина, кожа, текстиль, стекло, пластмасса Пищевые отходы, садовые отходы, дерево*, Несортируемые кости животных*, строительный мусор, камни*, отсев фракций, менее 16 мм Таблица Разделение работы ЛСМ по степени извлечения сортируемых фракций Степень из- Извлечение влечения сор- фракции, Примечание тируемой % от исходно фракции го содержания Возможные причины: низкое исход Низкая ное содержание фракции в ТБО;

вы < 40 % сокая производительность ЛСМ при относительно низком числе рабочих;

отсутствует экономическая заинтере сованность в извлечении фракции;

по техническим причинам и др.

Наиболее Определяется по результатам сорти 40-60 % вероятная ровки ТБО Возможные причины: имеется эко Высокая номическая заинтересованность в из > 60% влечении фракции;

требуется специ альное улучшение характеристик субстрата ТБО для получения компо стов и др.

*Примечание: эти фракции могут дополнительно извлекаться из ТБО при необходимости улучшения агрохимических характеристик суб страта ТБО для получения компостов ций в 100%, не имеет практического значения и пока зывает лишь возможное предельное значение рассмат риваемых параметров субстрата ТБО, которое можно получить при сортировке. Очевидно, что степень из влечения отдельных сортируемых фракций при работе ЛСМ будет различной, однако для удобства расчета параметров субстрата ТБО в табл.15-17 и далее, пред полагали, что она одинакова.

Таблица Средний расчетный морфологический состав ТБО г.Ижевска в летний период (% масс.), в зависимости от степени извле чения сортируемых фракций Фракция Степень извлечения сортируемых фракций, % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Бумага 20,4 18,1 15,2 11,6 6,7 Пищевые 35,6 39,6 44,4 50,4 58,4 69, отходы Садовые 2,9 3,2 3,6 4,1 4,8 5, отходы Дерево 0,9 1,0 1,1 1,3 1,5 1, Черный 4,3 3,8 3,2 2,4 1,5 металлолом Цветной 1,6 1,4 1,2 0,8 0,5 металлолом Кости 1,9 2,1 2,4 2,7 3,1 3, животных Резина, кожа 1,8 1,6 1,4 1,0 0,7 Текстиль 8,7 7,8 6,5 5,0 2,8 Стекло 6,8 6,0 5,1 3,8 2,3 Строительный 1,4 1,6 1,7 2,0 2,3 2, мусор, камни Пластмасса 5,3 4,6 3,9 3,1 1,8 Отсев фракций, 8,3 9,2 10,3 11,8 13,6 16, менее 16 мм Таблица Средний расчетный морфологический состав ТБО г.Ижевска в осенний период (% масс.), в зависимости от степени извле чения сортируемых фракций Степень извлечения сортируемых фракций, Фракция % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Бумага 17,6 15,3 12,5 9,2 5,1 Пищевые 41,1 44,5 48,7 53,8 59,8 67, отходы Садовые 8,1 8,8 9,6 10,6 11,8 13, отходы Дерево 2,2 2,4 2,6 2,9 3,2 3, Черный 3,6 3,1 2,6 1,8 1,0 металлолом Цветной 0,7 0,6 0,5 0,4 0,2 металлолом Кости 1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1, животных Резина, кожа 1,4 1,2 0,9 0,7 0,4 Текстиль 7,0 6,1 5,0 3,7 2,0 Стекло 2,8 2,4 2,0 1,4 0,9 Строитель ный мусор, 0,8 0,9 0,9 1,0 1,2 1, камни Пластмасса 6,1 5,3 4,4 3,1 1,8 Отсев фракций, 7,7 8,3 9,1 10,1 11,2 12, менее 16 мм Таблица Средний расчетный морфологический состав ТБО г.Ижевска в зимний период (% масс.), в зависимости от степени извле чения сортируемых фракций Степень извлечения сортируемых фракций, Фракция % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Бумага 20,0 17,4 14,3 10,6 6,0 Пищевые 44,8 48,9 53,6 59,7 67,0 76, отходы Садовые 0 0 0 0 0 отходы Дерево 1,7 1,8 2,0 2,3 2,5 2, Черный 3,0 2,6 2,2 1,6 0,9 металлолом Цветной 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 металлолом Кости 2,5 2,7 3,0 3,3 3,7 4, животных Резина, кожа 3,0 2,6 2,2 1,6 0,9 Текстиль 5,5 4,8 3,9 2,9 1,6 Стекло 5,6 4,9 4,1 2,9 1,6 Строитель ный мусор, 1,6 1,7 1,9 2,1 2,4 2, камни Пластмасса 3,6 3,2 2,6 1,8 1,0 Отсев фракций, 8,2 8,9 9,8 10,9 12,2 13, менее 16 мм 4.1. Влияние сортировки на теплотехнические характеристики ТБО Для расчета теплотехнических характеристики и других свойств мусора предполагается, что рабочую массу ТБО составляют следующие компоненты [5]:

CP+ НР + ОР +SP + NP + + AP + W = 100 (%) (9), где CP, НР, ОР, SP, NP- содержание углерода, водо рода, кислорода, серы, азота (% масс.) в рабочей массе ТБО;

AР – зольность рабочей массы ТБО (% масс.);

W влажность ТБО (% масс.). Влажность и зольность яв ляются балластом рабочей массы ТБО.

Состав сухой массы ТБО может быть рассчитан по формуле:

CС+ НС + ОС +SС + NС + AС = 100 (%) (10), где CС, НС, ОС, SС, NС- содержание углерода, во дорода, кислорода, серы, азота (% масс.) в сухой массе ТБО;

AС – зольность сухой массы ТБО (% масс.).

Следующие составляющие являются компонен тами горючей массы ТБО:

CГ+ НГ + ОГ +SГ + NГ = 100 (%) (11), где CГ, НГ, ОГ, SГ, NГ – содержание углерода, во дорода, кислорода, серы, азота (% масс.) в горючей массе ТБО.

Зная морфологический состав ТБО и содержание отдельных элементов в них, можно определить содер жание компонентов всей массы рассматриваемых от ходов. В дальнейшем, отношение того или иного эле мента к общей массе ТБО будет помечаться индексом «общ», отношение элемента к отдельной фракции ТБО – индексом «i».

Удельная низшая теплота сгорания ТБО на рабо чую массу определяется из разницы теплоты, выде ляющейся при сгорании горючих компонентов ТБО и теплоты необходимой для испарения воды, образую щейся при сгорании топлива и влаги, содержащейся в ТБО. Удельная низшая теплота сгорания может быть рассчитана из формулы Менделеева [27]:

Qнр = 4.18 [ 81 Cобщ + 300 Н общ - 26 ( Ообщ Sобщ ) р р р р р – 6 (9 Н общ +Wобщ)], кДж/кг (12), р р где Cобщ, Н общ, Ообщ, Sобщ - общее содержание угле р р рода, водорода, кислорода, и серы в ТБО на рабочую массу (в % масс.). Wобщ – общая влажность ТБО.

Общее содержание различных химических эле ментов на рабочую массу ТБО определяется по фор мулам:

Cобщ = 0,01 Cip xi ;

H общ = 0,01 H ip xi р р i i = 0,01 Oi xi ;

Sобщ = 0,01 Sip xi р p р O (13) общ i i N общ = 0,01 N ip xi р i где хi – содержание отдельных фракций в ТБО (в р р р р р % масс);

Ci, H i, Oi, Si, N i - содержание химических элементов в каждой из рассматриваемых фракций на рабочую массу ТБО.

Содержание элементов в различных фракциях ТБО определяется по формулам:

100 Wi Aiр 100 Wi Aiр Ci = C ( Hi = H ( р Г р Г );

);

i i 100 100 Wi Aiр Г 100 Wi A р Si = S ( Oi = Oi ( р Г р i ) ;

(14) );

i Г 100 Wi Ai р Ni = Ni ( р ), где CiГ, H iГ, OiГ, SiГ, N iГ - содержание химических элементов на горючую массу отдельных фракций p ТБО, Wi – влажность отдельных фракций ТБО;

Ai зольность отдельных фракций ТБО на рабочую массу.

В табл.18 приведены значения CiГ, H iГ, OiГ, SiГ, N iГ для различных фракций ТБО по данным [5].

Общая влажность и зольность на рабочую массу ТБО определяется по формулам:

Wобщ = 0,01 Wi xi (15) i Aобщ = 0,01 Aip xi р (16) i Общая зольность на сухую массу ТБО определя ется по формуле:

Aобщ = Aобщ ( c p ) (17) 100 Wобщ Таблица Г Г Г Г Г Содержание элементов C, H, O, S, N (% масс.) i i i i i в горючей массе ТБО [5].

Наименование Содержание элементов, % масс фракции СГ НГ ОГ SГ NГ Бумага 46,2 6,2 47,1 0,2 0, Пищевые отходы 53,6 7,7 34,1 0,6 4, Садовые отходы 51,0 6,1 42,6 0,1 0, Дерево 51,0 6,1 42,6 0,1 0, Резина, кожа 77,9 6,0 15,1 0,7 0, Текстиль 56,1 6,8 32,2 0,1 4, Пластмасса 67,7 9,3 21,5 0,4 1, Отсев фракций, менее 16 мм 46,4 6,3 47,0 0,3 р Кроме Qн, рассчитывалась также удельная низ c шая теплота сгорания на сухую массу ТБО ( Qн ) с уче том содержания элементов в сухом веществе и отсут ствия влажности в ТБО [27]:

C C c Qн = 4.18 [ 81 Cобщ + 246 H общ -26 ( Ообщ Sобщ )], кДж/кг C C (18) В табл. 19-21 приведены значения содержания р элементов в ТБО - Cобщ, Н общ, Ообщ, Sобщ, N общ ;

удельные р р р р низшие теплоты сгорания на рабочую и сухую массу ТБО;

влажность, зольность в ТБО г.Ижевска в зависи мости от степени извлечения сортируемых фракций из ТБО для различных времен года. На рис.8 приведены зависимости низшей теплоты сгорания на рабочую р c ( Qн ) и сухую ( Qн ) массу ТБО от степени извлечения сортируемых фракций из мусора. На рис.9 приведены зависимости влажности и зольности от степени извле чения сортируемых фракций из ТБО.

Из сделанных расчетов свойств ТБО в зависимо сти от степени извлечения сортируемых фракций, ко торые могут использоваться в качестве вторичного сырья видно, что содержание органического вещества и общая влажность ТБО в зависимости от степени из влечения фракций возрастают. При сортировке удельная теплота сгорания ТБО на рабочую массу снижается, за счет увеличения общей влажности, при этом удельная теплота сгорания на сухую массу ТБО несколько возрастает.

Из сделанного анализа свойств ТБО в зависимо сти от степени извлечения отдельных фракций, кото рые могут рассматриваться в качестве вторичного сы рья, можно сделать вывод, что при сортировке ТБО ценность использования мусора в качестве топлива снижается. Удельная низшая теплота сгорания ТБО на рабочую массу после сортировки в зависимости от времени года меньше низшей теплоты сгорания ка менного угля в 6-10 раз. Одновременно увеличивается ценность использования их в качестве материала для получения компостов за счет увеличения содержания органического вещества и общей влажности отходов, ускоряющей процессы ферментации ТБО. За счет уве личения доли влажных фракций при сортировке, так же увеличивается общая плотность ТБО, что может снизить удельную площадь компостных площадок или полигонов ТБО для размещения 1 м3 отходов.

Таблица Свойства ТБО г.Ижевска для летнего периода в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций. Расчет сделан по среднему составу ТБО (см. табл.15).

Степень извлечения сортируемых фракций, Свойства ТБО % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Содержание углерода, 20,4 20,1 19,2 18,6 17,4 15, Cобщ, % масс р Содержание водорода 2,7 2,7 2,6 2,5 2,4 2, H общ, % масс р Содержание кислорода 14,4 14,2 13,6 13,3 12,5 11, Oобщ, % масс р Содержание серы 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0, S общ, % масс р Содержание азота 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0, N общ, % масс р Влажность, Wобщ, %. 40,1 42,6 45,7 48,4 52,6 59, Зольность, Aобщ, % масс.

p 21,5 19,4 17,8 16,1 14,0 10, Зольность, Aобщ, % масс.

c 35,3 34,2 34,0 31,3 29,7 26, Удельная теп лота сгорания, 7273,6 7024,8 6671,3 6345,7 5799,8 5059, Qнр, кДж/кг раб. массы Удельная теп лота сгорания, 14085,4 14132,0 14494,2 14680,6 15051,8 16343, c Qн, кДж/кг. сух.

массы Таблица Свойства ТБО г.Ижевска для осеннего периода в зависимо сти от степени извлечения сортируемых фракций. Расчет сделан по среднему составу ТБО (см. табл.16).

Степень извлечения сортируемых фракций, Свойства ТБО % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Содержание углерода, 16,8 16,3 15,5 14,4 13,2 11, Cобщ, % масс р Содержание водорода 2,1 2,1 2,0 1,9 1,8 1, H общ, % масс р Содержание кислорода 11,4 11,0 10,6 10,1 9,4 8, Oобщ, % масс р Содержание серы 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0, S общ, % масс р Содержание азота 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0, N общ, % масс р Влажность, Wобщ, %. 53,6 56,5 58,8 61,7 65,1 69, Зольность, Aобщ, % масс.

p 15,1 13,1 12,2 11,0 9,7 8, Зольность, Aобщ, % масс.

c 31,9 30,2 29,8 28,8 28,1 26, Удельная теп лота сгорания, 5404,7 5291,4 4883,5 4388,0 3796,0 3033, Qнр, кДж/кг раб. массы Удельная теп лота сгорания, 15079,1 15421,8 15484,6 15593,9 15602,1 15703, c Qн, кДж/кг. сух.

массы Таблица Свойства ТБО г.Ижевска для зимнего периода в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций. Расчет сделан по среднему составу ТБО (см. табл.17).

Свойства ТБО Степень извлечения сортируемых фракций, % от ис ходн.

0 20 40 60 80 Содержание углерода, 17,7 17,1 16,2 15,2 13,9 12, Cобщ, % масс р Содержание водорода 2,5 2,2 2,1 2,0 1,9 1, H общ, % масс р Содержание кислорода 12,4 12,0 11,4 10,7 9,9 8, Oобщ, % масс р Содержание серы 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0, S общ, % масс р Содержание азота 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0, N общ, % масс р Влажность, Wобщ, %. 50,4 52,8 55,5 58,9 62,9 68, Зольность, Aобщ, % масс.

p 16,2 15,1 14,0 12,4 10,6 8, Зольность, Aобщ, % масс.

c 32,8 32,1 31,6 30,2 28,7 26, Удельная теп лота сгорания, 5832,0 5519,3 5116,3 4643,1 4059,6 3341, Qнр, кДж/кг раб. массы Удельная теп лота сгорания, 14346,5 14535,0 14625,4 14933,9 15242,4 15821, c Qн, кДж/кг. сух.

массы Qнр, кДж/кг Лето 4000 Осень Зима 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

c Qн, кДж/кг Лето Осень Зима 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Рис.8 Зависимость удельной низшей теплоты сгорания р c на рабочую ( Qн ) и сухую ( Qн ) массу ТБО от степени извлечения сортируемых фракций.

Wобщ, %.

Лето 55 Осень Зима 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

p Aобщ, % масс.

15 Лето Осень 10 Зима 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Рис.9 приведены зависимости влажности и зольности от степени извлечения сортируемых фракций из ТБО.

При уменьшении значений теплоты сгорания ТБО снижается риск самовозгорания ТБО на полигонах за хоронения. Возгорание полигонов, свалок ТБО, см.

рис.10, является причиной загрязнения атмосферы и других объектов окружающей среды ПХДД/Ф, ПХБ и другими токсичными веществами [13,14]. Из табл.19 р 21 и рис.8 видно, что значение Qн в летний период, когда наибольшая вероятность возгораний полигонов ТБО, после сортировки снижается на 20-30% и при ближается к значениям Qнр для несортированных ТБО в осенне-зимний период.

4.2. Влияние сортировки на агрохимические показатели компоста из субстрата ТБО Для расчета агрохимических показателей компо ста из субстрата ТБО, полученного на ЛСМ, все фрак ции мусора можно разделить на 3 группы (см.

табл.22) [5]:

- В первую группу отнесены фракции, биологиче ски легко разлагаемые и легко перерабатываемые ме ханически в процессе ускоренного биотермического обезвреживания;

- Вторая группа включает органические части, не подвергающиеся изменению в процессе ускоренного обезвреживания, которые в процессе дозревания ком поста или при внесении его в почву будут разлагаться;

- Третья группа – балластные составляющие, не подвергающиеся разложению под воздействием мик робов.

В табл.23 и на рис.11 приведены соотношения между различными группами фракций в зависимости от степени выделения сортируемых фракций из ТБО.

А В Рис.10. Примеры возгорания полигонов, свалок ТБО:

А- открытое возгорание свалки ТБО вблизи дачного поселка (Московская обл.);

В- места скрытого горения мусора на свалке ТБО, определенные методом тепловой аэросъемки (Ленинградская обл.).

Таблица Разделение фракций ТБО на группы для оценки агрохимиче ских показателей компоста Группа Наименование фракций, Характеристика группы фракций входящих в группу фракций для получения компоста Бумага, пищевые отходы, Биологически легко разла I группа садовые отходы, отсев гаемые и механически легко фракций размером менее перерабатываемые фракции 16 мм II группа Дерево, кости животных, Фракции, медленно разла текстиль гающиеся при компостиро вании Черный металлолом, Фракции, не подвергающие III группа цветной металлолом, ся разложению под воздей стекло, строительные от- ствием микробов ходы, камни, пластмасса Таблица Соотношение между различными группами фракций ТБО г.Ижевска (% масс.) в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций в разное время года Группа фрак- Степень извлечение сортируемых фракций, ций ТБО % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Летний период:

I группа 67,2 70,1 73,5 77,9 83,5 91, II группа 11,5 10,9 10,0 9,0 7,4 5, III группа 21,3 19,0 16,5 13,1 9,1 2, Осенний период:

I группа 74,5 76,9 79,9 83,7 87,9 93, II группа 10,2 9,6 8,8 7,9 6,7 5, III группа 15,3 13,5 11,3 8,4 5,4 1, Зимний период:

I группа 73,0 75,2 77,7 81,2 85,2 90, II группа 9,7 9,3 8,9 8,5 7,8 7, III группа 17,3 15,5 13,4 10,3 7,0 2, I группа 85 Лето 80 Осень 75 Зима 0 20 40 60 80 II группа Лето Осень 6 Зима 0 20 40 60 80 III группа Лето Осень 10 Зима 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Рис.11 Содержание разных групп фракций ТБО в зависимо сти от степени выделения сортируемых фракций Из табл.23 и рис.11 видно, что при увеличении степени извлечения отдельных фракций, которые мо гут рассматриваться в качестве вторичного сырья, до ля фракций 1 группы возрастает по отношению к доле фракций 2 и 3-й группы. Химические показатели цен ных питательных элементов для растений в компосте определяются во фракциях первых двух групп, а влаж ность – во всех фракциях ТБО.

Агрохимические показатели (на абсолютно сухое вещество) определяются из выражения:

общ = 0,01 ic xi c (19), i где общ - общий агрохимический показатель для c ТБО (% масс.) на абсолютно сухое вещество;

ic - агро химические показатели отдельных фракций ТБО (% масс.) на абсолютно сухое вещество.

Значения агрохимических показателей для рабо чей массы ТБО могут быть получены из выражения:

100 Wобщ общ = общ ( p p ) (20) Содержание органического вещества на сухую массу ТБО определяется по формуле (21):

Сорг = 100 Aобщ c (22) В табл.24 приведены значения агрохимических показателей для фракций, относящихся к I и II группе.

В табл. 25-27 и рис.12 приведены зависимости агро химические показателей компоста из ТБО и содержа ния органического вещества от степени извлечения отдельных фракций, рассматриваемых в качестве вто ричного сырья, при сортировке на ЛСМ в разное вре мя года.

Из табл.25-27 и рис.12 видно, что при увеличении степени извлечения отдельных фракций, рассматри ваемых в качестве вторичного сырья, происходит улучшение агрохимических показателей в компосте из субстрата ТБО, при этом также увеличивается доля фракций, относящихся к первой группе, что ускоряет процессы биологического разложения мусора, а также увеличивается доля органического вещества. Таким образом, при использовании ЛСМ для обработки ТБО способ утилизации остатков мусора после сортировки методом компостирования представляется наиболее целесообразным. На рис.13 изображена схема воз можной организации компостной площадки для мусо ра после выделения вторичного сырья на ЛСМ.

Таблица Агрохимические показатели фракций - ( % масс.) для c i абсолютно сухого вещества Агрохимические показатели Наименование Азот об- Фосфор Калий Кальций фракций ТБО щий P2O5 K2O CaO 2,98.10-3 2,41.10-3 1,49.10-3 8,01.10- Бумага 2,60.10-2 6,03.10-3 2,02.10-2 3,02.10- Пищевые отходы 1,90.10-3 9,43.10-4 2,83.10-3 8,49.10- Садовые отходы 2,74.10-3 1,37.10-3 2,33.10-3 8,14.10- Дерево 2,67.10-2 1,51.10-1 5,06.10-3 4,00.10- Кости животных 1,01.10-2 2,01.10-3 1,02.10-3 1,97.10- Текстиль 9,93.10-3 6,48.10-3 3,97.10-3 7,51.10- Отсев фракций, менее 16 мм Таблица Агрохимические показатели ТБО г.Ижевска (% масс.) в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций в летний период.

Агрохимические Степень извлечение сортируемых фракций, показатели ТБО % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Азот на р. массу 0,52 0,52 0,58 0,63 0,69 0, общий на с. массу 0,87 0,90 1,09 1,22 1,45 1, Фосфор на р. массу 0,38 0,40 0,45 0,50 0,56 0, на с. массу P2O5 0,63 0,70 0,85 0,96 1,17 1, Калий на р. массу 0,30 0,32 0,35 0,40 0,45 0, на с. массу K2O 0,50 0,56 0,67 0,77 0,95 1, Кальций на р. массу 1,44 1,55 1,74 1,94 2,20 2, на с. массу CaO 2,41 2,71 3,28 3,77 4,64 6, Содержание органического вещества, 62,7 66,1 66,0 68,7 70,3 73, Сорг, % сух. массы Таблица Агрохимические показатели ТБО г.Ижевска (% масс.) в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций в осенний период.

Агрохимические Степень извлечение сортируемых фракций, показатели ТБО % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Азот на р. массу 0,39 0,41 0,43 0,46 0,49 0, общий на с. массу 0,86 0,95 1,06 1,20 1,40 1, Фосфор на р. массу 0,23 0,30 0,30 0,32 0,35 0, на с. массу P2O5 0,51 0,69 0,73 0,84 1,02 1, Калий на р. массу 0,23 0,24 0,26 0,28 0,31 0, на с. массу K2O 0,50 0,56 0,63 0,74 0,89 1, Кальций на р. массу 0,96 1,11 1,20 1,29 1,44 1, на с. массу CaO 2,12 2,55 2,91 3,39 4,13 5, Содержание органического вещества, 64,5 69,8 70,2 71,2 71,9 73, Сорг, % сух. массы Таблица Агрохимические показатели ТБО г.Ижевска (% масс.) в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций в зимний период.

Агрохимические Степень извлечение сортируемых фракций, показатели ТБО % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Азот на р. массу 0,47 0,50 0,53 0,56 0,61 0, общий на с. массу 0,96 1,06 1,18 1,38 1,65 2, Фосфор на р. массу 0,40 0,43 0,46 0,50 0,55 0, на с. массу P2O5 0,81 0,90 1,04 1,22 1,48 1, Калий на р. массу 0,26 0,28 0,30 0,33 0,36 0, на с. массу K2O 0,53 0,59 0,68 0,80 0,98 1, Кальций на р. массу 1,47 1,58 1,72 1,87 2,07 2, на с. массу CaO 2,98 3,35 3,87 4,57 5,59 7, Содержание органического вещества, 67,2 67,9 68,4 69,8 71,3 74, Сорг, % сух. массы Азот, общий, % на сух. массу 2, 1,5 Лето Осень 1 Зима 0, 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Фосфор, P2O5, % на сух. массу 2, 1,5 Лето Осень Зима 0, 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Рис.12. Агрохимические показатели компоста из ТБО в зависимости от степени извлечения сортируемых фракций Калий, K2O % на сух. массу 1, 1, Лето 0, Осень 0,6 Зима 0, 0, 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Сорг, % сух. массы 70 Лето 68 Осень Зима 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Рис.12. (продолжение) 5.Получение смешанных компостов с субстратом ТБО Как отмечалось в п.4.2, после извлечения отдель ных фракций из ТБО при сортировке, которые могут использоваться в качестве вторичного сырья: бумаги (картона), черный металлолома, цветной металлолома, резины, текстиля, стекла, пластмассы;

наиболее при емлемым способом утилизации ТБО является его ком постирование. Это связано с улучшением агрохимиче ских показателей получаемого субстрата ТБО по срав нению с исходным мусором, увеличивается содержа ние органического вещества, увеличивается доля фракций ТБО, относящихся к I группе (см. п.4.2), уве личение общей влажности ТБО. Однако следует отме тить, что при утилизации ТБО с помощью метода компостирования особое внимание следует уделить содержанию в них тяжелых металлов (ТМ). Их нали чие может затруднить использование таких компо стов в качестве органического удобрения для сельско хозяйственных культур пищевого назначения. В то же время, для использования под декоративно-цветочные, лесные и парковые насаждения, для технических культур, благоустройства внутренней территории го родов, для отсыпки верхнего слоя свалок и полигонов ТБО, применение такого компоста вполне обосновано.

Одновременно с этим можно рассмотреть полу чение смешанных компостов с различными видами городских и сельскохозяйственных отходов при кон троле содержания токсичных примесей в них, таких, например, как ТМ. Компосты, в основном, состоят из нескольких компонентов, неодинаково устойчивых к разложению микроорганизмами. Одни из них (ТБО, торф и т.п.) играют роль поглотителя влаги, без ком постирования слабо разлагается, другие (ОСВ, навоз ная жижа и т.п.) содержит достаточное количество легкораспадающихся органических соединений [28].

Смешение этих компонентов приводит к увеличению скорости разложения органических веществ при ком постировании.

Для приготовления смешанных компостов с ТБО могут использоваться способы компостирования в штабелях: послойное и очаговое. Схема таких спосо бов получения компоста изображена на рис.14. Очаго вое компостирование целесообразно для районов с низкими зимними температурами, когда возможно промерзание штабеля [28].

5.1. Получение компостов с осадками сточных вод (ОСВ) Основной проблемой утилизации ОСВ городских очистных сооружений крупных промышленных цен тров является наличие в них ТМ. ОСВ содержат, как правило, значительно большее количество ТМ, чем ТБО. В табл.28 приведено содержание ТМ в ОСВ г.Ижевска [29,30] и в компосте из ТБО для крупных промышленных городов РФ [6,22]. В связи с высоким содержанием ТМ в ОСВ в разных странах, в т.ч. и в РФ, разрабатывались нормативные документы по со держанию ТМ в компостах из ОСВ. Нормы на содер жание ТМ в компостах из ОСВ для разных стран и РФ приведены в табл.29.

Из табл.28,29 следует, что ТБО, из-за меньших уровней загрязнения ТМ, чем в ОСВ и принятых норм для компостов из ОСВ, может рассматриваться в каче стве разбавителя ОСВ в получаемых компостах для доведения содержания ТМ до требуемых норматив Рис.14. Схема способов компостирования субстрата ТБО с другими компонентами:

А- послойное компостирование;

В- очаговое компостирование Таблица Содержание некоторых ТМ в ОСВ г.Ижевска [29,30] и в компосте из ТБО крупных промышленных городов РФ [6,22] Содержание, мг/кг. сух. в-ва ОСВ Металл Результаты Результаты ТБО исследований исследований 1990-1991 гг. 2001 г.

Хром 6000-13000 1000-3000 150- Цинк 2000-6000 1000-4000 1100- Никель 2000-5000 1000-3000 5- Медь 2000-4000 1000-2000 100- Кадмий 90-250 40-100 2- Таблица 29.

Нормы на содержание ТМ в компостах на основе ОСВ ( мг/кг сух. в-ва) для использования в сельском хозяйстве, принятые в различных странах и РФ [31-33] Металл Страна США Франция ФРГ Нидер- Швей- Швеция Россия ланды цария (ТУ-9849 018 00483470 93) Цинк 1500 3000 3000 2000 3000 3000 Медь 750 1500 1200 500 100 1500 Никель 150 100 200 50 200 100 Хром 500 200 1200 500 1000 200 Кадмий 50 15 20 10 30 15 Свинец 500 300 1200 500 1000 300 ных значений. Поэтому следует в каждом конкретном случае при приготовлении компостов оценить соот ношении между ТБО и ОСВ в исходном субстрате для необходимого разбавления.

Содержание отдельных элементов, в том числе и относящихся к ТМ, в компосте из ОСВ и ТБО может быть получено по формуле:

c K,i = 0,01x M c M,i + 0,01xO cO,i c c (23), где сК, сМ, сО – содержание элемента в соответст c c венно в компосте, ТБО и ОСВ;

x M, xO - доли содержа ния в компосте ТБО и ОСВ в % масс. на сухое вещест c c во. Сумма x M и xО соответственно равна 100%, если компост состоит только из этих компонентов. Зная со держание элементов в ТБО и ОСВ можно определить долю мусора в компосте :

C K,i CO,i xM = c 100% (24) C M,i CO,i Коэффициент разбавления мусором ОСВ для су c хого вещества компоста - D может быть определен из формулы:

x M C K,i CO,i c D= c= c (25) xO C M,i C K,i Если в получаемом компосте ТБО является разба вителем для ОСВ по содержанию ТМ (например для г.Ижевска), то минимально значение коэффициента разбавления ОСВ мусором до необходимых норм для c отдельного металла - Dmin,i, может быть получено при значении содержания металла в компосте - C K,i, рав ном принятому в нормативном документе ( N K,i ). В этом случае формулы (24,25) для отдельного элемента запишутся следующим образом:

N K,i CO,i xM = c 100% (26) C M,i CO,i N K,i CO,i Dmin,i = c (27) C M,i N K,i С учетом влажности ТБО и ОСВ коэффициент разбавления на рабочую массу компоста может быть получен из выражения:

1 0,01WO D p = Dc ( ) (28), 1 0,01WM где WM,WO - влажность соответственно ТБО и ОСВ в % масс.

Общая влажность получаемого компоста - WK может быть определена по следующей формуле:

(1 0,01WO )(1 0,01WM )(1 + D c ) WK = (1 )100% (29) 1 + D c 0,01WM 0,01D cWO Пример приготовления компоста: В качестве примера приготовления такого компоста рассмотрим случай, когда в качестве разбавителя будет использо ван субстрат ТБО г.Ижевска, полученный после из влечения отдельных компонентов (вторсырья) на ЛСМ, с высокой степенью извлечения сортируемых фракций – 60, 80% от исходного их количества. Для приготовления компоста использовались ОСВ из от стойников очистных сооружений с влажностью 95%.

В табл.30 приведены исходные агрохимические харак теристики этих компонентов компоста, полученные на основании расчетов (см.п.4.2) и по данным [28]. В табл.31 приведено содержание ТМ в ТБО и ОСВ, зна чения Dmin,i, Dmin,i и другие показатели при приготовле c p ния компоста из субстрата, полученного после сорти ровки ТБО на ЛСМ в летний период для г.Ижевска (степень извлечения отдельных компонентов – 60 и %, см. табл.25), и ОСВ муниципальных очистных со оружений с влажностью 95%. Как известно, ОСВ му ниципальных очистных сооружений представляют из себя труднофильтруемые суспензии с влажностью 95 97% [34]. Снижение влажности в ОСВ возможно за счет использования фильтров и центрифуг [35]. В дан ном случае предполагали, что для приготовления ком поста используются ОСВ, полученные в отстойниках очистных сооружений. Содержание отдельных ТМ в ТБО было принято максимальным из табл.92. Содер жание ТМ в ОСВ было принято максимальным из табл.22 для наиболее поздних исследований осадков.

Нормативные значения на ТМ для компостов из ОСВ приняты из ТУ-9849-018-00483470-93 [29]. При расче те коэффициента разбавления мусором ОСВ предпо лагали, что ТМ вносятся в ТБО различными промыш ленными и бытовыми отходами, которые не поддают ся сортировке на ЛСМ, поэтому ТМ полностью пере ходят в получаемый субстрат ТБО. В случае, если часть загрязнений ТМ может быть извлечена из ТБО в результате сортировки, то коэффициент разбавления может быть снижен.

Таблица Принятые в примере приготовления компоста из ОСВ и ТБО агрохимические характеристики исходных компонентов по данным табл.25 и [28].

Компонент Содержание Влажность, компоста Элементы в ком- элементов, % % масс посте масс на сух.

в-во Извлеч. сорт.

фракций – 60%:

Азот общий 1,22 48, Фосфор (P2O5) 0, ТБО Калий (K2O) 0, Кальций (CaO) 3, Извлеч. сорт.

фракций – 80%: 52, Азот общий 1, Фосфор (P2O5) 1, Калий (K2O) 0, Кальций (CaO) 4, Азот общий 1, ОСВ Фосфор (P2O5) 2,50 95, Калий (K2O) 0, Кальций (CaO) 5, Таблица Пример определения необходимых показателей для приготовления компоста из ТБО и ОСВ г.Ижевска при условии, что содержание в нем ТМ будет удовлетворять требованиям норматива ТУ-9849-018-00483470-93.

ТБО, ОСВ, ТУ-9849 Металл c p c c 018 ( C M,i ) ( CO,i ) Dmin,i D min,i Dmin,i max[ D min,i ] c 00483470- xM, % мг/кг. мг/кг. т.ТБО/т.ОСВ т.ТБО/т.ОСВ м3 ТБО/т.ОСВ т.ТБО/т.ОСВ сух. в-ва сух. в-ва ( N K,i ) мг/кг.

сух. в-ва Хром 200 3000 1200 1,81 0,19 0, Цинк 2000 4000 4000 - - 10,40 91, Никель 40 3000 300 10,40 1,10 5, Медь 800 2000 1500 0,71 0,08 0, Кадмий 10 100 30 3,51 0,37 1, Перед приготовлением компоста проводится оп ределение ТМ в ОСВ и ТБО ( из-за некоторых особен ностей определения ТМ в ТБО, связанных со сложным и неоднородным составом мусора, содержание ТМ может оцениваться не в каждом конкретном случае, а выборочно, или могут использоваться усредненные данные). Далее рассчитываются значение Dmin,i, Dmin,i c p для всех ТМ, являющихся загрязнителями компоста.

Из них выбирается максимальное значение коэффи циента разбавления ( max[ Dmin,i, Dmin,i ] ), которое является c p необходимым соотношением между ТБО и ОСВ в компосте, для достижения необходимого норматива на содержание ТМ. Из табл.28 видно, что максимальное загрязнение относительно норматива ТУ-9849-018 00483470-93 в ОСВ имеет никель. Поэтому выбирает ся для данного примера коэффициент разбавления му сором ОСВ таким, чтобы содержание никеля в компо сте соответствовало требованиям норматива. Очевид но, что содержание других металлов при этом будут удовлетворять этим требованиям. В табл.32 приведе ны показатели готового компоста, полученного в ре зультате такого смешивания ТБО и ОСВ.

Из приведенного примера видно, что важным ус ловием такого подхода к приготовлению компостов из ТБО и ОСВ, с контролем содержания ТМ, является необходимость экспресс-анализа ТМ в ОСВ, субстрате ТБО и компосте. Для этого может быть использован рентгено-флуоресцентный анализ ТМ (РФлА) в ис ходных компонентах компоста и в самом компосте.

РФлА позволяет быстро осуществить многокомпонен тый анализ ТМ [36]. В табл.33 приведены некоторые преимущества и недостатки этого метода по сравне нию с другими методами. Несмотря на относительно Таблица Характеристики компоста, полученного из ТБО и ОСВ для рассматриваемого примера Компост Содержание некоторых Влажность Агрохимические Qнр ТМ в компосте, мг/кг показатели компоста, % WK, % кДж/кг сух. в-ва масс Хром – 446 Азот общий – 1, Получен из субстрата Фосфор (P2O5)- 1, 71,63 2359, ТБО с извлечением Цинк- 2176 Калий (K2O)- 0, сортируемых фракций – Кальций (CaO)-3, 60% и ОСВ Никель – Медь – Получен из субстрата Азот общий – 1, Кадмий – ТБО с извлечением Фосфор (P2O5)- 1, 72,80 2256, сортируемых фракций – Калий (K2O)- 0, 80% и ОСВ Кальций (CaO)- 4, высокую погрешность определения элементов (до 10% относительных процентов) РФлА обладает высокой чувствительностью, достаточно прост и сравнительно недорог. Схема использования РФлА для приготовле ния компостов из ОСВ и ТБО приведена на рис.15.

Таблица Преимущества и недостатки РФлА при контроле содержания ТМ в ОСВ и компостах с ними Преимущества РФлА Недостатки РФлА - возможность одновременного Относительно вы анализа сокая погреш многокомпонентных систем;

ность анализа - высокая чувствительность;

элементов в ряде - компактность;

случаев, по срав - простота и сравнительно низкая нению с другими стоимость;

методами.

- возможность организации контроля ТМ в режимах близких к реальному времени;

- возможность использования в мобильном варианте;

- возможность компьютерной обработки результатов и использования электронных средств связи для принятия решений по утилизации и обезвреживанию ОСВ.

ТБО ОСВ с очистных сооружений ЛСМ РФлА ОСВ Вторичное Субстрат ТБО Расчет необходимых сырье соотношений по ТМ для смешивания ОСВ и ТБО КОМПОСТИРОВАНИЕ ОСВ с ТБО Потребителям вторичного сырья РФлА компоста Компост удовлетворят Компост не удовлетворяет требованиям по ТМ требованиям по ТМ Компост на использование Рис.15. Схема использования РФлА при получении компостов ТБО с ОСВ 5.2. Получение компостов с донными отложениями водоемов В городах Уральского региона большой пробле мой является заиливание старых водоемов-прудов донными отложениями. Поэтому регулярно произво дится их очистка и удаление определенной части ила.

Илы водоемов (сапропель) могут использоваться в ка честве удобрения, однако их утилизация в крупных промышленных городах, также как утилизация ОСВ, осложнена тем, что в донных отложениях содержатся ТМ, и илы имеют достаточно высокую влажность.

Поэтому для утилизации таких донных отложе ний может быть предложен метод компостирования с субстратом ТБО, полученном после ЛСМ. ТБО в этом случае может использоваться как разбавитель ТМ (в случае если донные отложения сильно загрязнены), а также в качестве поглотителя влаги. В табл.34 приве дены результаты изучения содержания ТМ в донных отложения Ижевского пруда [37]. Если ориентиро ваться на то, что содержание ТМ в получаемом ком посте также должно удовлетворять нормативу ТУ 9849-018-00483470-93, то из табл.34 видно, что содер жание ТМ в иловых отложениях ниже необходимых требований, как и в ТБО. Из этого следует, что нет ог раничений по смешиваемости ТБО и донных отложе ний при получении компоста, с точки зрения загряз нения ТМ. В то же время по технологическим причи нам влажность получаемого компоста может быть ог раничена некоторым пределом (например- 80%), что упрощает его транспортировку, внесение и пр. Поэто му субстрат из ТБО после ЛСМ может рассматривать ся в качестве поглотителя влаги в получаемом компо сте.

Таблица 34.

Загрязнение донных отложений Ижевского пруда не которыми ТМ [37] Содержание, мг/кг сух. в-ва Металлы Среднее Мини- Макси- (анализ мальное мальное проб в раз личных местах во доема) Медь 68,2 414,9 125, Цинк 139,5 423,5 205, Хром 82,2 621,6 143, В этом случае необходимое содержание ТБО в компосте (% масс.) и соотношение между мусором и донными отложениями (для рабочих масс исходных компонентов) можно будет получить по формулам:

W Д WK xM = p 100% W Д WM (30) W Д WK Dmin = p (31), WK WM где W Д, WK - влажность донных отложений и не обходимая предельная влажность получаемого компо ста соответственно.

Пример получения компоста: В качестве ис ходных компонентов использовались субстраты ТБО, полученные на ЛСМ при степени извлечения отдель ных компонентов 60 и 80 % от их исходного содержа ния (см. табл.30). Возможные агрохимические показа тели иловых отложений, на основании данных [28], приведены в табл.35. В табл.36 приведены значения p x M, Dmin и агрохимические показатели получаемого p компоста.

Ижевский пруд находится в черте города, поэто му организация компостных площадок вблизи выемки донных отложений невозможна. В этом случае следует осуществлять транспортировку донных отложений к месту размещения компостных площадок за чертой города. При утилизации такого компоста необходим контроль на содержание ТМ в нем.

5.3. Получение компостов с отходами животноводства Наиболее проблемной является утилизация жид ких отходов животноводческих комплексов, т.н. на возной жижи или ОСВ локальных очистных сооруже ний. Навозная жижа представляет собой, в основном, перебродившую мочу животных. В данном случае, из за отсутствия ТМ в навозной жиже, субстрат ТБО мо жет рассматриваться в качестве поглотителя влаги при приготовлении компоста. Необходимое содержание ТБО в компосте и соотношение между ТБО и навоз ной жижей можно будет определить по формулам (30,31) для получения необходимой влажности в ком посте, при этом влажность донных отложений в этих формулах заменяется на влажность навозной жижи.

Пример получения компоста: В качестве ис ходных компонентов использовались субстраты ТБО, полученные на ЛСМ при степени извлечения отдель ных компонентов 60 и 80 % от их исходного содержа ния (см. табл.25). Возможные агрохимические пока затели навозной жижи, на основании данных [28], при ведены в табл.35. В табл.36 приведены значения p x M, Dmin и агрохимические показатели получаемого p компоста.

Из-за более низкого содержания ТМ в компостах с отходами животноводства, чем в компостах с ОСВ и донными отложениями, такие компосты могут исполь зоваться в качестве органических удобрений под сель скохозяйственные культуры не только технического, но и пищевого назначения. Тем не менее, контроль ТМ в получаемых компостах также необходим. В этом случае, особое внимание при сортировке мусора сле дует уделить снижению доли фракций в получаемых субстратах ТБО, относящихся к II и III группам (см.

п.4.2). В частности, может быть организовано извле чение из ТБО таких фракций, как дерево, кости, кам ни, дополнительно к фракциям, приведенным в табл.13. Эти фракции не являются вторичным сырьем.

Однако их утилизация не вызывает проблем. В част ности, дерево может использоваться в качестве топли ва, кости животных при измельчении – для получения костной муки, использующейся в качестве удобрений, камни – в качестве отсыпки или наполнителя строи тельных изделий и материалов. В табл.37 и на рис. приведены соотношения между различными группами фракций в субстрате ТБО в зависимости от степени извлечения фракций в этом случае, а также агрохими ческие показатели компоста из субстрата ТБО в лет ний период для г.Ижевска. Из-за низкой рентабельно сти транспортировки жидких отходов и с учетом того, что животноводческие комплексы находятся за преде лами города, компостные площадки в данном случае следует размещать вблизи этих комплексов. При этом перевозится к компостным площадкам субстрат ТБО после ЛСМ.

Таблица Принятые в примерах приготовления компостов агро химические характеристики исходных компонентов по данным [28] Компонент Элементы в Содержание Влажность, компоста компосте элементов, % % масс. на Донные сух. в-во:

отложения Азот общий (сапропель) 2, Фосфор (P2O5) 0,18 93, Калий (K2O) Кальций (CaO) 2, % масс.

Жидкие отходы Азот общий 0, животноводства Фосфор (P2O5) 0,06 99, Калий (K2O) (навозная 0, жижа) Кальций (CaO) Таблица Показатели компостов ТБО с донными отложениями водо емов и жидкими сельскохозяйственными отходами для рас сматриваемых примеров, Компост: ТБО + Компост: ТБО + Показатели сапропель навозная жижа % извлеч. сорт. % извлеч. сорт.

фракций фракций 60 80 60 Влажность 80 80 80 WK, % p 0,413 0,476 - Dmin, т/т Dmin, м3/т p 1,88 2,16 - Dmin, т/м3, p - - 0,619 0, Dmin, м3/м p - - 2,81 3, 29,2 32,3 38,2 41, p x M, % масс Агрохимические % масс. на сух. в-во показатели Азот общий 1,64 1,81 2,21 2, Фосфор (P2O5) 0,77 0,92 1,10 1, Калий (K2O) 0,58 0,71 2,23 2, Кальций (CaO) 3,33 3,99 3,75 4, Таблица Соотношение между различными группами фракций ТБО г.Ижевска (% масс.) и агрохимические показатели компоста из ТБО в зависимости от степени извлечения сортируемых и дополнительных фракций (дерева, костей, камней) для улучшения качества компоста в летний период Наименование Степень извлечение сорт. и доп. фракций, % от исходного содержания 0 20 40 60 80 Группа фракций ТБО Соотношение между группами фракций (%):

I группа 67,2 70,7 75,3 80,6 88,8 II группа 11,5 10,4 8,6 6,9 3,6 III группа 21,3 18,9 16,1 12,5 7,6 Агрохимические показатели % масс Азот общий на раб. массу 0,52 0,52 0,59 0,66 0,69 0, на сух. массу 0,87 0,91 1,12 1,27 1,54 2, Фосфор на раб. массу 0,38 0,40 0,47 0,53 0,56 0, на сух. массу P2O5 0,63 0,71 0,87 1,00 1,25 1, Калий на раб. массу 0,30 0,32 0,37 0,42 0,45 0, на сух. массу K2O 0,50 0,56 0,69 0,80 1,01 1, Кальций на раб. массу 1,44 1,56 1,83 2,06 2,21 2, на сух. массу CaO 2,41 2,73 3,39 3,93 4,93 7, Содержание органического вещества, Сорг, % сух. массы 62,7 66,6 68,1 71,7 74,8 82, Влажность, Wобщ, %. 40,1 42,9 46,0 47,7 55,1 62, % масс.

I группа II группа 40 III группа 0 20 40 60 80 % масс. на сух. в-во 2, Азот (общ.) 1, Фосфор Калий 0, 0 20 40 60 80 Сорг, % сух. массы, Wобщ, %.

Сорг Wобщ 0 20 40 60 80 Степень извлечения сорт. фракций, % от исх. сод.

Рис.16. Соотношение между различными группами фракций ТБО г.Ижевска (% масс.) и агрохимические показатели ком поста из ТБО (Азот (общ.), Р2О5, К2О) в зависимости от сте пени извлечения сортируемых и дополнительных фракций (дерева, костей, камней) для улучшения качества компоста в летний период ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании настоящего исследования по воз можностям использования ЛСМ для обработки ТБО можно сделать следующие выводы:

1.Технология сортировки мусора с помощью ЛСМ является достаточно простым и относительно технологичным методом, не требующим существен ных затрат на строительство. Удельная стоимость пе реработки мусора на ЛСМ примерно в 15-70 раз ниже, чем для МСЗ. Из-за необходимости использования ручного труда при сортировке ТБО на ЛСМ следует особое внимание уделять мерам по технике безопас ности процесса для рабочих.

Относительно невысокая стоимость строительст ва ЛСМ и простота технологии позволяет применять данный способ сортировки ТБО для небольших горо дов, а также для городов с численностью населения до 1 млн. человек. Для городов с численностью населе ния более 1 млн. человек использование такого метода требует дополнительного изучения из-за больших объемов ТБО.

2. Из-за невысокой общей стоимости произведен ных вторичных ресурсов на ЛСМ, прибыль производ ства имеет высокую чувствительность к транспортным расходам. В частности для г.Ижевска, предприятие связанное с ЛСМ может быть полностью убыточным при необходимости транспортировки полученного на ЛСМ вторичного сырья на расстояние более 100 км.

Максимальная прибыль предприятия может быть по лучена при размещении ЛСМ вблизи потребителей вторсырья. В то же время, из-за необходимости раз мещения ЛСМ вблизи городских мусоропотоков, ко личество таких мест для размещения ЛСМ является ограниченным. Предпочтительным является размеще ние ЛСМ на мусороперегрузочных станциях. Разме щение ЛСМ на полигоне ТБО может сделать предпри ятие убыточным. Предложена возможная схема по снижению транспортных расходов.

Наиболее прибыльным является извлечение из ТБО на ЛСМ таких фракций (по степени снижения прибыльности): лом цветных металлов, бумага, тек стиль. Наименьшую рентабельность имеют выделение лома черных металлов, стеклобоя;

потребители этого вида вторичного сырья должны находится вблизи ЛСМ. Наиболее проблемной, по-видимому, является переработка выделяемой на ЛСМ пластмассы.

3. При извлечении на ЛСМ сортируемых фракций из ТБО происходит снижение удельной теплоты сго рания оставшейся части мусора на 20-30% за счет уве личения содержания влаги в несортируемых фракци ях, поэтому ценность использования такого материала в качестве топлива снижается. При этом также снижа ется риск возгорания полигонов ТБО. Для остатка ТБО после сортировки на ЛСМ в летний период, ко гда риск возгорания полигонов ТБО является наи большим, общее содержание влаги в мусоре соответ ствует содержанию влаги в несортированном мусоре в осенне-зимний период. Кроме этого, после сортировки на ЛСМ, остаток ТБО обогащается фракциями, ко то рые подвержены процессам быстрого биологического разложения, что также снижает риск самовозгорания.

4. Обогащение остатка ТБО после сортировки на ЛСМ фракциями, которые подвержены процессам бы строго биологического разложения и обезвреживания, делает этот остаток (субстрат) ТБО привлекательным для получения компостов на его основе. Показано воз растание содержания органического вещества в таком субстрате и улучшение агрохимических показателей в результате сортировки. Утилизация остатка ТБО ме тодом компостирования может производится только для субстрата ТБО, или с получением смешанных ком постов с другими видами трудноутилизируемых органических отходов, таких как ОСВ, донные отло жения водоемов, отходы животноводства. Основной проблемой использования таких компостов является наличие в них токсичных загрязнителей, таких напри мер, как ТМ. Это может затруднить использование та ких компостов в сельском хозяйстве. В то же время в городском хозяйстве для различных целей использо вание этих компостов вполне возможно. Наличие ТМ в компостах на основе субстрата ТБО требует контро ля компостов. Контроль за ТМ на всех стадиях приго товления компостов может проводиться с использова нием метода РФлА, способного осуществлять много компонентный экспресс-анализ систем, содержащих ТМ. При получении смешанных компостов, субстрат ТБО может использоваться в качестве разбавителя по ТМ (например, для компостов с ОСВ), а также в каче стве поглотителя влаги в других видах смешанных компостов.

Сделанный анализ использования ЛСМ при обра ботке ТБО, показывает, что такой способ сортировки мусора является перспективным, позволяющим ре шить проблему ТБО для сравнительно небольших го родов. Главной проблемой, связанной с рентабельно стью использования ЛСМ, является неразвитость сети предприятий по переработке вторичных ресурсов, в связи с чем основная часть прибыли производства мо жет быть поглощена транспортными расходами по доставке вторичного сырья от ЛСМ потребителю.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1.Шварц Д. Отходы, упаковка и окружающая среда. – Рига, Латвия:

Клуб защиты среды, 1995.- 68 с.

2.Черп О.М., Винниченко В.Н. Проблема твердых бытовых отхо дов: комплексный подход. – М.: Эколайн, 1996.- 48 с.

3.Tsvetkova G.// AVA Magazine, 2000.- V.2,- Iss.2,- P.18-19.

4. О состоянии окружающей природной среды Удмуртской Рес публики в 1998 г. Государственный доклад.- Ижевск: Комитет по ох ране окружающей среды УР, 1999.- 244 с.

5. Абрамов Н.Ф., Мирный А.Н. //Отчет по НИР.- М.: Академия коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова, 1990.- 30 с.

6. Методические рекомендации по проверке природоохранной дея тельности предприятий по учету, хранению, утилизации промышлен ных и твердых бытовых отходов в Удмуртской Республике. 19.11.93.

// В сб. Химическое разоружение: природа, человек, право.- Ижевск:

Детектив-информ, 1999.- С.628-641.

7. Рихванова М. // Волна, 2000.- № 2,- С.26-35.

8. Чеснокова Р.В. // Экология и промышленность России, 2001. апрель,- С.42-47.

9. Торп Б. // Волна, 2001.- № 4,- С. 6-21.

10. Грибанова Л.П., Высокинская Р.В. // Тез.докл. конф. «Экологи ческая безопасность Урала», Екатеринбург, 2002.- Екатеринбург:

«Урал-Принт», 2002.- С. 228-229.

11. Ли Д.Ф., Джонс-Ли Э. // Волна, 2000.- № 2,- С.36-40.

12. Юфит С.С. Мусоросжигательные заводы – помойка на небе. – М.: «Два Мира», 1998.- 42 с.

13. Юфит С.С. Мусоросжигатели – не решение проблемы удаления мусора // Волна, 2000.- № 2,- С.41-42.

14. Юфит С.С. Ядовитый смог над планетой.- М.: «Джеймс», 2000.- 40 с.

15. Юфит С.С. Европейские нормы для мусоросжигательных заво дов.- М.: «Джеймс», 2001.- 48 с.

16. Ильина М.В. // Тез.докл. конф. «Экологическая безопасность Урала», Екатеринбург, 2002.- Екатеринбург: «Урал-Принт», 2002. С. 231.

17. Дарулис П.В. Отходы областного города. Сбор и утилизация. – Смоленск, 2000.- 520 с.

18. Кроник В.С., Неелов И.П., Рашевский Н.Д. и др. // Экология и промышленность России, 2001.- Май,- С.35.

19. Долгих А.А., Кот В.И. // Тез.докл. конф. «Экологическая безо пасность Урала», Екатеринбург, 2002.- Екатеринбург: «Урал-Принт», 2002.- С. 229.

20.Комплексная промышленная переработка бытовых и промыш ленных отходов в г.Ижевске. Муниципальная целевая программа. – Ижевск: Администрация г.Ижевска, 1998.- 22 с.

21. Короткин Е.М. // Тез.докл. конф. «Экологическая безопасность Урала», Екатеринбург, 2002.- Екатеринбург: «Урал-Принт», 2002.- С.

231-232.

22. Пурим В.Р. Бытовые отходы. Теория горения, обезвреживание, топливо для энергетики.- М: Энергоатомиздат, 2002.- 112 с.

23. Интернет-сайты Механического завода «Спецтранс», г.С. Петербург: www.spectrans.spb.ru;

www.musor.spb.ru.

24. Завод системы ИМАБЕ по переработке твердых бытовых отхо дов с линией сортировки.- Арганда дель Рей, Испания, 1995- 19 с.

25. Петров В.Г. Линия по сортировке твердых бытовых отходов, производительностью 200 т (1000 м. куб.) в сутки. Техническое зада ние на разработку проекта опытной установки – Ижевск: ИПМ УрО РАН, 1995- 13 с.

26.Предложение на поставку оборудования системы «ИМАБЕ ИБЕРИКА» по переработке твердых бытовых отходов.- Арганда дель Рей, Испания, 1995- 21 с.

27. Матвеева И.И. Энергетическое топливо. Характеристика и кон троль качества./Справочник химика-энергетика.- М.: Энергия, 1972. Т.3,- 216 с.

28. Агрохимия. Под ред. Ягодина Б.А. – М.: Агропромиздат, 1989. 639 с.

29. Петров В.Г., Семакин В.П., Шумилова М.А. //Отчет по НИР. Ижевск: ФТИ УрО АН СССР, 1990.- 65 с.

30. Петров В.Г., Махнев Е.С., Семакин В.П. // В сб. Проблемы ме ханики и материаловедения.- Ижевск: ИПМ УрО РАН, 1994.- С.172 179.

31. Орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В. и др. Химическое загрязнение почв и их охрана. Справочник. – М.: Агропромиздат, 1991.- 303 с.

32. Трубникова Л.И. // Экология и промышленность России, 2002, октябрь.- С.34-35.

33. Петров В.Г., Трубачев А.В. Бытовые и промышленные отхо ды.- Ижевск: ИПМ УрО РАН, 2004.- 72 с.

34. Родионов А.И., Клушин В.Н. Торчешников Н.С. Техника защи ты окружающей среды. – М.: Химия, 1989.- 512 с.

35. Туровский И.С. Обработка осадка сточных вод. – М.: Стройиз дат, 1988.- 256 с.

36. Petrov V.G., Trubachev A.V. // Book of Abstracts of 30-th Int.

Symp. on Environmental Analytical Chemistry (ISEAC 30), Espoo, Finland, 2000.- PW24.

37. Справка о исследовании гидрохимического состояния донных отложений и бентоса р.Иж и Ижевского пруда.- Ижевск: Гос. комитет по экологии и природопользованию Удм. Респ., 1991.- 21 с.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.