Утилизация бытовых отходов -- насущная задача

Твердые бытовые отходы (далее по тексту -- ТБО, сырье) -- такое же ценное сырье, как каменный уголь, нефть, руды. Только последние необходимо добывать из земли с большими трудозатратами, а первые -- лежат горами на огромных территориях.

Участок термической обработки сырья (ТБО). Вид сверху (план).

В Украине насчитывается 6,5 тысячи законных и около 35 тысяч незаконных свалок, по разным оценкам, -- от 4% до 7% территории, что можно приравнять к площади всей Дании (более 43 тысяч кв. км). И с каждым годом ситуация только ухудшается. Согласно данным Государственной службы статистики, население и предприятия ежегодно "производят" около 350 млн. тонн отходов. В среднем каждый украинец, живущий в многоквартирном доме, выбрасывает около 350 кг мусора в год, а проживающие в частном доме -- около 450 кг, по данным Национальной комиссии, осуществляющей государственное регулирование в сферах энергетики и коммунальных услуг (НКРЭКУ). По подсчетам экологов, Украина накопила около 54 млн. кубометров отходов; ежегодно мусорные полигоны пополняются примерно на 15--17 миллионов тонн. На утилизацию идет лишь десятая часть собранного мусора.

Все полигоны, отведенные под мусор, переполнены ТБО. Пожары на свалках, человеческие жертвы, вредные стоки во время осадков, загрязнения подземных и наземных водоемов грозят экологической и гуманитарной катастрофой нашей стране. К сожалению, до настоящего времени не предпринято никаких действенных шагов, кроме обсуждений и разговоров, на тему утилизации ТБО.

Неудивительно, что ученые постоянно придумывают и внедряют на практике новые способы переработки ТБО. Какие же методики применяются сегодня?

1. Захоронение отходов на полигонах: сортировка мусора, земляная засыпка.

2. Естественные методы разложения ТБО -- компостирование.

3. Термическая переработка ТБО: сжигание, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз (плазменная переработка).

В Европе в каждой стране есть специальные контейнеры для сортировки мусора. Обычно распределяют отходы на несколько основных категорий: пластик, бумага, стекло, органические отходы и металл.

Одним из лидеров переработки мусора является Швеция. Здесь перерабатывают 99% всех отходов страны. С помощью вторичного сырья отапливают дома, обеспечивают их электроэнергией. А было бы у них больше мусора -- были бы лучше обеспечены собственные энергетические потребности. Такую проблему в Швеции решили импортом мусора из других стран.

Похожая ситуация и в Германии, Швейцарии и Австрии. В странах полигоны с мусором как таковые вообще закрыты, ведь 97% отходов тоже перерабатывается. Вся цементная промышленность в этих странах работает на сжигании мусора и автопокрышек.

В Украине проблема с мусором существует из-за законодательства, ведь законы просто не обязывают его перерабатывать. Предусмотрены только два способа утилизации -- захоронение и сжигание.

Мы предлагаем для этой цели использовать технологию коксохимического производства. По этой технологии очищенный от породы каменный уголь в камерах коксовых батарей нагревается до 1200 градусов Цельсия без доступа воздуха и подвергается термическому превращению в твердый продукт, доменный кокс, и летучие вещества. Летучая фракция охлаждается, конденсат подвергается ректификации и используется в виде ценных химических продуктов. Неконденсируемая часть -- коксовый газ -- ценное топливо.

В предлагаемой нами схеме исходные ТБО подвергаются следующим операциям: первичная сортировка, разрыхление, сортировка по удалению стекла, фарфора, металла, пластика; подача очищенного сырья в сборные бункеры. Из сборных бункеров очищенное сырье подается поочередно в подвижные контейнеры. Размеры контейнеров ориентировочно 250/1000/700 мм. Верх открытый, контейнеры цельносварные, из жаропрочной стали. Сырье прессуется специальным прессом. Подвижные контейнеры после загрузки сырья накрывают жаропрочными решетками с отверстиями размерами около 10/10 мм. Решетки убирают перед разгрузкой контейнеров. Они предотвращают засорённость летучих веществ при термическом разложении сырья. По необходимости заполненные контейнеры подаются в камеры термообработки. Термокамеры -- стационарные установки, в каждой из которых размещаются два подвижных контейнера с сырьем. Термокамеры -- герметичные, из жаропрочной стали. Серия камер образует батарею. Камеры чередуются с продольными обогревательными простенками. В поперечном сечении батареи идет чередование термокамер и обогревательных простенков. Габариты термокамер обеспечивают свободный проход подвижных контейнеров с сырьем. В верхней части камер предусматривается пространство для газов, выделяющихся при терморазложении сырья. Газы удаляются через люки в сводах камер. В каждой камере одновременно размещаются два контейнера с сырьем. Камеры оборудованы с торцов дверьми. С выходной стороны под камерами установлены топочные устройства. Топливом служат природный газ или каменный уголь. В процессе термообработки сырья образуется твердый остаток -- бытовой кокс, который может использоваться как топливо или как сырье в различных отраслях промышленности. Топочные газы направляются в обогревательные простенки. При этом регулировочными пластинами (шиберами) обеспечивается необходимое распределение температур разложения сырья. Температура в простенках ближе к горелкам составляет 600--700 градусов, в зоне контейнеров на входе термокамер -- 300--350. С периодичностью 2--3 часа открываются двери одной из камер, выгружается контейнер. Он переводится в специальную герметичную камеру для охлаждения. В это время в камеру вводится новый контейнер с сырьем, проталкивая находящийся в термокамере контейнер в горячую зону. Двери камеры закрываются, выданный из камеры контейнер охлаждается водой. Затем контейнер отправляется на разгрузку и чистку.

Возможен режим термической обработки сырья, при котором оставшийся углерод будет газифицироваться до состояния горючего газа, выделяться вместе с основными летучим веществами и использоваться.

Дымовые газы из обогревательных простенков батареи направляются в общий коллектор и затем в дымовую трубу или на обогрев сырья перед его подачей в сборные бункеры.

Летучие вещества из термокамер через люковые отверстия поступают в коллекторный трубопровод и затем в первичный холодильник. Охлаждаясь до 200 градусов, часть веществ конденсируется. Из холодильника газовая и жидкая фазы поступают в сепаратор. Жидкая фаза выводится в сборную емкость, а газовая фаза поступает в следующий холодильник. При этом газовая фаза охлаждается до 150 градусов и частично конденсируется. Охлажденный поток поступает в следующий сепаратор. Жидкость поступает в новую емкость, а газовая составляющая идет в следующий каскад охлаждения.

Организуется несколько последующих стадий охлаждения и выхода жидких компонентов температурного разложения сырья. Вся последовательная система холодильников и сепараторов герметична. После конечного каскада охлаждения оставшийся газ при температуре 30 градусов откачивается в газохранилища и используется как высококалорийное топливо.

В результате переработки сырья можно получить следующие органические жидкости: антрацен, бензол, толуол, ксилол и т. п. Они применяются в химической и оборонной промышленности. Каждая из выделенных жидкостей подвергается более тонкой разгонке по температурным фракциям в ректификационных колоннах. Продукты ректификации являются очень ценными веществами и могут использоваться в различных отраслях промышленности. Оборудование для охлаждения и ректификации, необходимые для указанных процессов, применяются на КХЗ.

Древесные отходы (деревья, щепа, мебель) после механической обработки могут реализовываться как дрова. Другое их применение -- производство древесного угля и летучих веществ во временно выделенной батарее. Древесный уголь пользуется повышенным спросом. Пластмассовое сырье может быть отсортировано и продано специализированным предприятиям или же отправлено на термическую переработку. Металлолом может быть сдан в металлопункты, стеклянные отходы реализуются на стеклозаводах. Твердый остаток термического разложения (бытовой кокс) может быть реализован потребителю, а может быть использован как топливо для процесса переработки.

Мы считаем, что построить завод по описанной выше технологической схеме возможно на территории коксохимического завода (например, запорожский "Запорожкокс"). Кроме этого, на территории Украины дополнительно должны быть построены 10--15 заводов сбора и предварительной переработки ТБО. На них должна производиться сортировка отходов, подготовка брикетов заданного размера прессованием. Брикеты будут транспортироваться на основной завод и перерабатываться там непосредственно в батареях термической обработки сырья.

С чего же начать? Конечно, с себя! Как говорил булгаковский герой профессор Преображенский: "Разруха не в клозетах, а в головах". Что мешает нам, рядовым гражданам, нашим обслуживающим ЖЭКам, ОСМД и ЖСК, сортировать мусор, который мы "производим" и выбрасываем?! Только на этом этапе можем сэкономить миллионы коммунальных средств, которые выделяются на аналогичные цели, и, более того, вывоз мусора станет не затратной, а доходной частью наших бюджетов. Ситуацию можно исправить, достаточно лишь приобщить к сортировке отходов население. В настоящее время контейнеры для раздельного сбора бытовых отходов и мусоровозы, которые забирают отдельно контейнеры с ресурсоценными компонентами бытовых отходов, есть только в 2% населенных пунктов Украины. И это несмотря на то, что существует Закон Украины "Про отходы", предусматривающий обязательный раздельный сбор мусора.