Глава 5. Утилизация отходов потребления

Любая хозяйственная деятельность связана с воздействием на окружающую природную среду. С одной стороны, это связано с тем, что для производства товаров и услуг необходимы природные ресурсы, потенциал которых за последнее время существенно уменьшился. С другой стороны, каждый хозяйствующий субъект эксплуатирует земельные территории, загрязняет окружающую природную среду газообразными выбросами и жидкими стоками, при этом количество твердых отходов, образующихся как при производстве продукции, так и при ее потреблении неуклонно растет.

Одной из проблем современных городов была и остается проблема твердых бытовых отходов (ТБО). Сложившаяся практика показывает, что ни один из существующих в настоящее время способов решения данной проблемы не лишен недостатков. В связи с этим основные усилия ученых направлены на совершенствование уже существующих методов в направлении увеличения их экологической безопасности и повышения их экономической эффективности.

5.1. Характеристика твердых бытовых отходов

Твердые бытовые отходы образуются при разнообразной деятельности людей в условиях проживания и учреждений. В городах и поселках городского типа России ежегодно образуется около 130 млн. м³ (26 млн. т) ТБО, а всего по республикам СНГ 55 млн. т. Исходя из сложившегося среднего ежегодного прироста, ожида­ют, что к 2005 году их объем в России возрастет до 190 млн. м³ (38 млн. т).

ТБО являются крупнотоннажными отходами, представляющими собой гетерогенную смесь различных по физическому состоянию, крупности и свойствам органических и неорганических компонентов сложного морфологического состава. Состав ТБО зависит от многих факторов: временных (в том числе по сезонам года), социально-экономических и ряда других факторов.

В основном в состав ТБО входят непригодные к дальнейшему использованию предметы и материалы. Особую группу в составе ТБО составляют крупногабаритные предметы. К ним относятся вышедшие из строя бытовые приборы, старая мебель, обрезки деревьев и элементы строительных конструкций. Таким образом, уже на стадии сбора ТБО представляют собой несортированные смешанные отходы.

Совершенствование системы обращения с отходами невозможно без проведения регулярных исследований их характеристик. Для этих целей определяется морфологический, фракционный и химический состав ТБО.

Например, усредненный морфологический состав ТБО г. Тулы, представляющий собой количественное присутствие отдельных компонентов, приведен в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Усредненный морфологический состав ТБО

Компоненты	Содержание, массовая доля, %
Бумага, картон	33-40
Пищевые отходы	27-33
Дерево, листья	1,5-5
Металл черный	2,5 - 3,6
Металл цветной	0,4 - 0,6
Кости	0,5 - 0,9
Кожа, резина	0,8 - 1,3
Текстиль	4,6 - 6,5
Стекло	2,7 - 4,3
Камни, керамика	0,7-1,0
Полимерные материалы	4,6 - 6,0
Отсев менее 15 мм	8,8-11,2

С переходом на централизованное теплоснабжение в крупных горо­дах резко сократилось (практически до нуля) содержание в ТБО угля и шлака. Некоторые изменения норм накопления и состава ТБО наблюдаются в России после 1992-1994 года. В этот период практически приостановился рост нормы накопления ТБО, что связано с несколько снизившимся уровнем жизни населения, особенно в небольших городах. Совершенно изменился состав пищевых отходов в крупных городах, что связано с изменением качества продуктов питания. Если до 1991 года основную массу пищевых отходов составляли картофель, капуста и их очистки (до 70 %), и только 10 % составляли отходы и очистки фруктов (причем только летом и осенью), то теперь, в связи со значительным улучшением условий хранения картофеля, резко сократилось содержание картофельных очисток, и при этом резко возросло содержание очисток фруктов, причем, в основ­ном, таких высококалорийных, как апельсины и бананы. Эта закономер­ность теперь наблюдается во все сезоны года. Значительно выросло содержание в ТБО цветных металлов за счет появления алюминиевых банок из-под пива и воды. После 1992 года резко возросло содержание пластмассовых упаковочных материалов, в том числе бутылок из-под воды. При этом общее соотношение содержания легкоразлагаемой органики (пище­вых отходов) к общей массе ТБО практически не изменилось.

В конце XX века в составе ТБО появились компоненты, представляющие серьезную опасность как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Это связано с тем, что отходы современного города содержат значительное количество разнообразных токсичных веществ и материалов. Обычные ТБО городов России содержат более 100 наименований токсичных соединений, и среди них - красители, пестициды, ртуть и ее соединения, свинец и его соли, кадмий, мышьяковистые соединения, формальдегид и др. Особое место среди твердых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, так как они практически не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время (десятки лет) находиться в объектах окружающей среды. ТБО часто содержат и другие, не менее токсичные изделия. Так, значительные количе­ства полихлорбифенилов поступают в бытовые отходы с отработавшими свой срок трансформаторами и конденсаторами. Свинец, ртуть и никель попадают в ТБО с непригодными к употреблению аккумуляторами, лампами и батарейками.

Вследствие всех этих факторов, ТБО современного города обостряют санитарно-эпидемиологическую обстановку как самих населенных пунктов, так и близлежащих районов, и отрицательно сказываются на состоянии их атмосферы, гидросферы и литосферы.

Одной из характеристик ТБО является их фракционный состав -содержание массы компонентов, проходящих через сита с ячейками различного размера. Данные о фракционном составе ТБО представлены в таблице 5.2.

Химический состав ТБО, представленный в табл. 5.3, позволяет определить содержание химических веществ, составляющих компоненты отходов для различных климатических зон России.

В конце XX века наблюдается изменение физических свойств ТБО. Это связано в основном с изменением их морфологического состава. Увеличение содержания в составе отходов бумаги, картона, полимерных материалов привело к существенному снижению плотности отходов (0,15 -0,20 т/м³) и увеличению их теплоемкости (до 1500 - 2000 ккал/кг). Влажность (в зависимости от климатического пояса и времени года) обычно колеблется в пределах от 40 до 58 % .

Таблица 5.2. Ориентировочный фракционный состав ТБО,

массовая доля, %

Компонент	Размер фракций, мм
	более 250	150-250	100-150	50-100	менее 50
Пищевые отходы	-	0-1	2-10	7-12,6	17-21
Картон, бумага	3-8	8-10	9-11	7-8	2-5
Дерево	0,5	0-0,5	0-0,5	0,5	0-0,5
Металл	-	0,1	0,5-1	0,8-1,6	0,3-0,5
Текстиль	0,2-1,3	1-1,5	0,5-1	0,3-0,8	0-0,6
Кости	-	-	-	0,3-0,5	0,5-0,9
Стекло	-	0-0,3	0,3-1	1 -2	1-1,6
Кожа, резина	-	0-1	0,5-2	0,5-1,5	-
Камни, штукатурка	-	-	0,2- 1	0,5-1,8	0,5-2
Пластмасса	0-0,2	0,5-1	1-2,2	1-2,5	0,2-0,5
Прочее	0-0,3	0,2-0,6	0-0,5	0-0,4	0-0,5
Отсев (менее 15 мм)	-	-	-	-	4-6
Всего	7,0	13,3	22,1	25,3	32,3

Таблица 5.3. Химический состав твердых бытовых отходов,

массовая доля сухой массы, %

Показатель	Предел изменения для климатической зоны
	средней	южной	северной
Органическое вещество	56-72	56-80	55-60
Зольность	28-44	20-44	40-45
Общий азот	0,9-1,9	1,2-2,7	1,2-1,6
Кальций	2-3	4-5,7	2,1-4,8
Углерод	30-35	28-39	28-30
Фосфор	0,5-0,8	0,5-0,8	0,4-0,5
Общий калий	0,5-1	0,5-1,1	0,4-0,5
Сера	0,2-0,3	0,2-0,3	0,2-0,3
рН	5-6,5	5-6,.5	5-6,5
Влажность, % общей массы	40-50	40-70	43-48

В качестве особых свойств ТБО можно выделить структурную связанность компонентов отходов, которая обусловлена наличием волокнистых фракций и влажных липких компонентов. За счет этого свойства они обладают склонностью к сводообразованию и могут налипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 70 градусов. ТБО обладают также слеживаемостью, т.е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия.

Состав и свойства ТБО имеют определяющее значение при решении вопросов их сбора, удаления, складирования (захоронения, изоляции), обезвреживания и заводской переработки (утилизации).

Выбор оптимальной схемы обращения с ТБО представляет собой наиболее ответственный этап в разработке общей концепции решения проблемы. При осуществлении выбора необходимо учитывать тот факт, что предприятие, организующее размещение, обезвреживание или переработку этих отходов, может быть источником загрязнения окружающей среды токсичными соединениями.