Проблема твердых бытовых отходов. ТБО в Московском регионе - (реферат)

Макрокомпонентами СГ являются метан (СН4) и диоксид углерода (СО2) их соотношение может меняться от 40-70% до 30-60% соответственно. В существенно меньших концентрациях, на уровне первых процентов присутствуют как правило - азот (N2), кислород (О2), водород (Н2). В качестве микропримесей в состав СГ могут входят десятки различных органических соединений. Состав биогаза обуславливает ряд его специфических свойств. Прежде всего СГ горюч, его средняя калорийность составляет примерно 5500 Ккал на м3. В определенных концентрациях он токсичен. Конкретные показатели токсичности определяются наличием ряда микропримесей, таких, например как сероводород (Н2S). Обычно СГ обладает резким неприятным запахом. Также СГ, относится к числу так называемых парниковых газов, что придает ему глобальную значимость и делает его объектом пристального внимания мирового сообщества.

    Масштабы газообразования

Глобальная эмиссия СГ является важным параметром для расчета прогнозных моделей изменения климата Земли в целом. Также на оценках потоков свалочного метана строятся национальные стратегии природоохранной деятельности в некоторых развитых странах. Так, например, в США вступил в силу закон о необходимости оборудования всех без исключения полигонов страны системами добычи и обезвреживания биогаза, после того как американскими исследователями было показано, что свалки являются основным антропогенным источником метана в США. Первые глобальные оценки потока свалочного метана начали проводиться в прошлом десятилетии. Так, в одной из первых наиболее авторитетных работ 1987 года было показано, что глобальная эмиссия свалочного СН4 составляет 30-70 млн. т в год, или 6-18% от его общепланетарного потока. При этом отмечалось, что данная величина превышает массу метана выделяемого угольными шахтами. На основании роста объемов образования ТБО в развивающихся странах делался прогноз о том, что в следующем столетии свалки будут основным глобальным источником метана. В середине девяностых годов оценка глобальной эмиссии свалочного метана проводилась экспертной группой Межправительственной комиссии по изменению климата (IPCC), была получена величина равная 40 млн. т/год. Практически она подтвердила правильность прежних оценок, и окончательно поставила свалочный метан в реестр основных источников парниковых газов планеты. Интересно отметить, что существенный вклад в глобальную эмиссию производит Россия. По тем же оценкам IPCC свалки России ежегодно выбрасывают в атмосферу 1, 1 млн. т, что составляет примерно 2. 5% от планетарного потока.

    Виды негативного влияния СГ

Свободное распространение СГ в окружающей среде вызывает ряд негативных эффектов как локального, так и глобального масштабов, обусловленных его специфическими свойствами. При накоплении СГ могут формироваться взрыво- пожароопасные условия в зданиях и сооружениях, расположенных вблизи захоронений ТБО. Такие ситуации регулярно возникают в случае нелегального захоронения ТБО в зонах жилой застройки. Например, в Москве, десятки объектов были построены в последнее десятилетие в зонах распространения так называемых насыпных грунтов, которые в большинстве случаев были представлены массами газогенерирующих ТБО. Только разработка специальных защитных мероприятий позволила ввести указанные объекты в строй. Вместе с тем известны случаи взрывов зданий из-за накопления СГ в их техподпольях. Ряд серьезных инцидентов такого рода, сопровождавшихся человеческими жертвами, имел место, в частности, в США и Англии. Частые пожары на полигонах также в основном являются последствием стихийного, бесконтрольного распространения СГ. Накопление СГ в замкнутых пространствах также опасно с токсикологической точки зрения. Известно довольно много случаев отравлений при техническом обслуживании заглубленных инженерных коммуникаций, которые сопровождались смертельными исходами. К сожалению, открытая статистика таких инцидентов отсутствует. Высока вероятность того, что причиной несчастий было накопление СГ, источником которого являлись старые насыпные грунты. СГ также оказывает гибельное воздействие на растительный покров. Так, причиной подавления растительного покрова, которое регулярно наблюдается вокруг свалочных тел, является накопление СГ в поровом пространстве почвенного покрова, вызывающее асфиксию корневой системы. Свободное распространение СГ приводит также к загрязнению атмосферы прилежащих территорий, токсичными и дурно пахнущими соединениями. И наконец как уже отмечалось СГ является парниковым газом, который усиливает эффект изменения климата Земли в целом. Приведенный перечень негативных явлений, обусловленных СГ, убедительно свидетельствует о необходимости борьбы с его эмиссиями. В большинстве развитых стран существуют специальные законы, обязывающие владельцев полигонов предотвращать стихийное распространение СГ. Основным методом, обеспечивающим решение этой задачи, является технология экстракции и утилизации СГ.

    Экстракция и утилизация СГ.

Производство биогаза из различных городских отходов давно налажено почти в разных странах. К развитию данной отрасли приступили и в Московском регионе. В 66 государствах мира твердые и другие отходы используются для производства биогаза, позволяющего сократить потребление ископаемого топлива и оздоровить биосферу. Например, в США в 1998 г. вступил в силу закон “О биозащите среды”, обязавший оборудовать все без исключения “отходные” полигоны страны системами добычи и обезвреживания биогаза. Закон был принят после того, как американские ученые доказали, что свалки являются основным рукотворным источником метана. Накопление метаносодержащих веществ может привести к взрывам и пожарам в зданиях и сооружениях, расположенных вблизи захоронений ТБО либо построенных на так называемых насыпных грунтах, состоящих в своем большинстве из газосодержащих отходов. На таких грунтах в Москве в последнее десятилетие были сооружены десятки зданий.

    Экстракция СГ.

Для экстракции СГ на полигонах обычно используется следующая принципиальная схема: сеть вертикальных газодренажных скважин соединяют линиями газопроводов, в которых компрессорная установка создает разрежение необходимое для транспортировки СГ до места использования. Установки по сбору и утилизации монтируются на специально подготовленной площадке за пределами свалочного тела. Оценка газопродуктивности существующей толщи ТБО проводится в ходе предварительных полевых газо-геохимических исследований. Сооружение газодренажной системы может осуществляться как целиком на всей территории полигона ТБО после окончания его эксплуатации, так и на отдельных участках полигона в соответствии с очередностью их загрузки. При этом надо учитывать, что для добычи СГ пригодны свалочные тела мощностью не менее 10 м. Желательно также, что бы территория полигона ТБО, на которой намечается строительство системы сбора СГ, была рекультивирована, т. е. перекрыта слоем грунта мощностью не менее 30 - 40 см.

    Утилизация СГ

В мировой практике известны следующие способы утилизации СГ: факельное сжигание, обеспечивающее устранение неприятных запахов и снижение пожароопасности на территории полигона ТБО, при этом энергетический потенциал СГ не используется в хозяйственных целях; прямое сжигание СГ для производства тепловой энергии;

использование СГ в качестве топлива для газовых двигателей с целью получения электроэнергии и тепла; использование СГ в качестве топлива для газовых турбин с целью получения электрической и тепловой энергии; доведение содержания метана в СГ (обогащение) до 94 -95% с последующим его использованием в газовых сетях общего назначения.

Целесообразность применения того или иного способа утилизации СГ зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТБО и определяется наличием платежеспособного потребителя энергоносителей, полученных на основе использования СГ. В большинстве развитых стран этот процесс стимулируется государством с помощью специальных законов. Так, во многих странах ЕЭС и США существуют законы, обязывающие потребителей покупать альтернативную энергию. Мало того, нормативно определена стоимость такого вида энергии, которая как правило в 2 - 2. 5 раза выше стоимости энергии произведенной на основе традиционных энергоносителей (природный газ, нефтепродукты и пр. ) В России подобная нормативно-правовая база отсутствует, что, естественно, сдерживает широкое распространение биогазовых технологий. Следствием этого являются большие трудности, связанные со сбытом энергии полученной из СГ. Такое положение сдерживает широкое распространение технологии в России. В сложившихся условиях использование СГ для удовлетворения нужд полигона ТБО или локального потребителя является наиболее реалистичным. Но и у нас в стране проводились специальные исследования, показавшие, что стоимость добычи 1 кубометра биометана составляет около 0, 18 руб. , производства 1 кВт/ч электроэнергии – 0, 25 руб. Рассматривалось два варианта утилизации газа: производство электроэнергии и подача “сырого” метана потребителю. Одновременно проводилась классификация существующих российских свалок. Несколько сотен из них пригодны для производства биогаза.

    Сжигание.

Мусоросжигание – это наиболее сложный и “высокотехнологичный” вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки ТБО (с получением т. н. топлива, извлеченного из отходов). При разделении из ТБО стараются удалить крупные объекты, металлы (как магнитные так и немагнитные) и дополнительно его измельчить. Для того, чтобы уменьшить вредные выбросы из отходов, также извлекают батарейки и аккумуляторы, пластик, листья. Сжигание неразделенного потока отходов в настоящее время считается чрезвычайно опасным. Таким образом, мусоросжигание может быть только одним из компонентов комлексной программы утилизации. Сжигание 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 электричества или отопления. Для так называемых установок массового сжигания (производительностью от 100 до 3000 тонн в сутки) капитальные затраты в США колеблются от 80 до 100 тыс. долларов на единицу мощности (тонна сжигаемых отходов в день). В эту цену не входит цена устройств подготовки отходов. Эксплуатационные расходы составляют около 20 долларов за тонну ТБО. При выборе вариантов утилизации ТБО следует также иметь в виду, что время, необходимое на проектирование и постройку МСЗ в США, в среднем занимает 5-8 лет. Еще в начале 90-х гг. на территории России работало до 7 мусоросжигательных заводов (МСЗ), расположенных во Владивостоке, Сочи, Пятигорске, Мурманске и Москве. Основным назначением сжигания является уменьшение объема ТБО перед вывозом на полигон захоронения. Вывоз золы и шлака составлял до 30% от массы сжигаемых отходов. В настоящее время работают мусоросжигательные заводы в Москве и Мурманске. Основная часть заводов была оснащена импортным оборудованием. Лишь завод во Владимире был оборудован тремя котлоагрегатами отечественного производства. Существенным недостатком технологического цикла всех действовавших МСЗ было отсутствие очистки выбрасываемых в атмосферу газов и золы, содержащих тяжелые металлы и диоксины, неулавливаемые в электрофильтрах.

В мировой и отечественной практике используют три метода термического обезвреживания и утилизации ТБО: слоевое сжигание исходных - неподготовленных отходов в топках мусоросжигательных котлов; слоевое или камерное сжигание специально подготовленных (обогащенных) отходов(освобожденных от балластных составляющих и имеющих относительно стабильный фракционный состав) в топках энергетических котлов или в цементных печах; пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

МСЗ работает круглосуточно, без выходных дней. Тепло используют в городской системе теплоснабжения. Продукты сжигания и возможности их использования.

Зола, образующаяся при сжигании мусора может служить наполнителем для строительных конструкций только при тщательном разделении потока отходов и очень жестком контроле за тем, что попадает в печь. Продукты переработки неразделенного потока отходов в лучшем случае бесполезны, а чаще всего заметно опаснее исходного материала. Серьезные проблемы возникают также с захоронением золы от мусоросжигания, которая по весу составляет до 30% от исходного веса отходов и которая в силу своих физических и химических свойств не может быть захоронена на обычных свалках. Для безопасного захоронения золы применяются специальные хранилища с контролем и очисткой стоков. В выбросах мусоросжигательных заводов содержится большое количество загрязняющих веществ, таких как полиароматические углеводороды и диоксины, которые образуются при низкой температуре горения (из-за высокой влажности) и несортированности ТБО, содержащих хлорсодержащие компоненты.

    Экологическая безопасность и перспективы МСЗ.

Экологические воздействия МСЗ в основном связаны с загрязнением воздуха, в первую очередь – мелкодисперсной пылью, оксидами серы и азота, фуранами и диоксинами. В России мусоросжигательные заводы серийно не производятся. Говоря о социально- экономических аспектах мусоросжигания, следует отметить, что обычно строительство и эксплуатации МСЗ не по карману городскому бюджету и должно производиться в кредит либо частными компаниями. Во многих случаях компания, владеющая МСЗ, стремится подписать договор с городом, в котором будет предусмотрена обязательная поставка определенного количества и состава ТБО в сутки. Такие условия делают фактически невозможным осуществление программ вторичной переработки или компостирования или другие значительные изменения в методах утилизации. Поэтому строительство МСЗ требует очень тщательной координации с другими аспектами программы управления ТБО и к этому варианту надо обращаться только после того, как другие программы уже спланированы. Функционирование МСЗ, приносящее огромный экологический вред, в то же время не может кардинально решить проблему уничтожения отходов. Сжигание - это примитивный и совершенно бесперспективный способ уменьшения объема отходов при резком повышении их токсических свойств. При сжигании 3 тонн твердых бытовых отходов (ТБО) образуется около 1 тонны токсичной золы, которую придется захоранивать на специализированных полигонах для токсичных отходов. Опыта безопасного создания и эксплуатации подобого рода объектов в России нет. МСЗ признаны в Европе основным источником загрязнения окружающей среды диоксинами - одним из самых опасных ядов. Но самое главное, сжигание - это примитивный и бесперспективный способ борьбы с мусором, ведь уменьшение объема отходов сопровождается резким повышением их токсичности: при сжигании 3 т твердых бытовых отходов (ТБО) образуется около 1 т токсичной золы, захоронение которой требует создания специальных полигонов и обходится уже значительно дороже. В США намерены ввести более строгие нормы на выбросы загрязняющих веществ, что вызвано не прихотью, а заботой о здоровье и жизни людей. По расчетам Агентства по охране окружающей среды, после их введения будет остановлено более тысячи установок по сжиганию ТБО. После ужесточения подобных норм в Голландии было закрыто 4 из 12 МСЗ. На модернизацию оставшихся заводов потратили более миллиарда долларов. Именно МСЗ, по заключению специалистов, являются основными источниками суперядов - диоксинов. Установлено, что не существует столь малой дозы диоксинов, которая была бы безопасной. Как раз диоксиновая опасность и служит причиной закрытия большинства МСЗ. Так, один из голландских МСЗ был закрыт после того, как выяснилось, что в радиусе 30 миль коровье молоко оказалось загрязненным диоксинами до такой степени, что его продажа и потребление были запрещены. Решения о закрытии МСЗ принимались в последние годы во Франции, Польше, Англии и других странах. Французские власти в 1998г. постановили закрыть три мусоросжигательных завода (МСЗ). Решение было принято после того, как в молоке коров, пасущихся на расположенных неподалеку пастбищах, были обнаружены высокие уровни диоксинов. Исследования, проведенные в начале этого года, касались влияния на окружающую среду выбросов трех МСЗ, расположенных у границы с Бельгией, в районе г. Лилль. Выяснилось, что в молоке пасущихся на расстоянии от 250 м до 1 км от заводов коров, содержание диоксинов в три раза превышает максимально допустимый уровень. Министр окружающей среды Франции Доминик Войнет указала на необходимость принятия срочных мер по снижению выбросов остальных французских МСЗ. Их деятельность немедленно должна быть приведена в соответствие с существующими стандартами безопасности.

    Рециклинг (утилизация, вторичное использование).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10