Инновационная концепция обращения с отходами

Инновационная концепция обращения с отходами муниципальных образований в рамках реализации
генеральных схем санитарной очистки территорий
А.В. Фоминых, директор
ООО «Газэнергомаш-проект»
О.В. Титова, к.т.н.,
доцент кафедры ЭП АлтГТУ БТИ
Инновационная концепция обращения с отходами муниципальных образований в рамках реализации генеральных схем санитарной очистки
территорий
На сегодня следует четко понимать, что проблема обращения с отходами не менее важна для государства, чем другие ключевые аспекты
хозяйственной деятельности, определяющие благополучное развитие нации, и включает в себя: не только экономию не возобновляемых в
природе ресурсов, снижение себестоимости производства целевых продуктов с использованием процессов рециклинга, уменьшение
антропогенной нагрузки на окружающую среду, но и, пожалуй, самое важное – здоровье будущих поколений.
Таким образом, значение факторов влияния сферы обращения с отходами не менее важно, чем прочие стратегические вопросы безопасности
государства.
Создание современной системы обращения с отходами на территориях поселений, муниципальных образований и регионов стало сегодня
актуальной государственной задачей. Вопросы экологической безопасности страны перестают быть локальными или территориальными, т.к.
темпы роста объемов образования отходов опережают темпы роста населения, а существующие методы и способы обращения с отходами не
способствуют улучшению комфортности проживания человека.
Ключевым документом, обеспечивающим создание оптимальной системы обращения с отходами, является Генеральная схема очистки
территорий, необходимость разработки, которой отмечена в различных нормативных документах.
Генеральная схема санитарной очистки территории определяет:
- очередность мероприятий;
- объемы работ по всем видам очистки и уборки;
- системы и методы сбора, удаления, обезвреживания и переработки отходов;
- необходимое количество уборочных машин, механизмов, оборудования и инвентаря;
- целесообразность проектирования, строительства, реконструкции или расширения существующих объектов системы санитарной очистки;
- основные параметры и размещение объектов системы санитарной очистки;
- прогнозные капиталовложения на строительство и приобретение технических средств.
Разработка проекта Генеральной схемы санитарной очистки территории позволит определить не только масштаб и количество мероприятий
в рамках реализации задачи, но и ресурсный баланс территории, и, как следствие, вовлечение средств частного капитала на реализацию
программ.
Очевидно, что практика внедрения таких многоплановых мероприятий в условиях специфичности районированных территорий будет иметь
наибольшую эффективность при производственном моделировании рассматриваемой системы на примере отдельно вычлененной
административной единицы. Тем самым будет осуществляться отработка одного из элементов системы -Технологической схемы обращения
с отходами на основе основополагающих принципов Генеральной схемой санитарной очистки территории.
Следует заметить, что твердые бытовые отходы (ТБО), образующиеся в результате жизнедеятельности людей и удаляемые на свалки
(полигоны захоронения), представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава (черные и цветные металлы,
макулатуросодержащие и текстильные компоненты, стеклобой, пластмасса, пищевая часть, камни, кости, резина и пр.).
При этом основная масса твердых бытовых отходов в настоящее время вывозится на полигоны, на которых отходы, в лучшем случае,
утрамбовываются бульдозерами и присыпаются землей. Дожди и паводковые воды вымывают вредные вещества, происходит их унос в реки
и подземные воды, следствием является отравление территорий. Кроме того, образуемый ядовитый осадочный фильтрат проникает в почву.
Поэтому полигоны захоронения, помимо отчуждения больших количеств земли, экологически опасны и, кроме того, предопределяют
потерю ценных компонентов ТБО.
Вместе с отходами, вывозимыми на свалку, на каждые 100 000, жителей в землю закапывается в год порядка 2 000 тонн металла, 10 000 тонн
бумаги и картона, 3 000 тонн пластика, 1 500 тонн стекла, 1 500 тонн текстиля.
Уменьшить поток отходов на полигоны и на несанкционированные свалки можно тремя основными способами:
- организацией раздельного сбора отходов;
- организацией отбора ликвидных материалов на станциях сорти-ровки и перегруза;
- строительством заводов по утилизации отходов с использованием экологически безопасных технологий.
Чаще всего используются различные комбинации этих трех способов. Опыт показывает, что в любом случае все способы сокращения объема
отходов более эффективны, если осуществлять их предварительную сортировку на станциях перегруза. Места размещения данных объектов
(в черте города, на окраине, другое) их количество и функциональное назначение (перегруз, подпрессовка) подбираются исходя из
специфики местных условий: топографические характеристики; численность и плотность населения; количество полигонов, их удаленность
от объектов образования отходов и пр.
Технологическая схема санитарной очистки территории
Организация процессов обращения с отходами предполагает системный подход к проблеме, которая не может быть решена только
строительством утилизирующих заводов ТБО. Комплекс мер в этом направлении предполагает организацию работ в единой системе - от
места образования отходов до завода.
В качестве одной из составляющих такой системы обращения с отходами предполагается - размещение станции временного хранения и
перегруза отходов в границах поселения.
Достоинства предлагаемого подхода заключаются в следующем:
- отходы перерабатываются в течение суток;
- сокращается транспортное плечо (мусоровозы доставляют отходы на ближайшую станцию перегруза);
- сокращается время на сбор отходов;
- не требуются большегрузные и малоэффективные мусоровозы, не обладающие достаточной маневренностью при обслуживании
внутриквартальных площадок сбора отходов;
- затраты на сбор и вывоз отходов сокращаются, как минимум вдвое, вследствие сокращения транспортного плеча и времени сбора;
- на станции перегруза производится отбор ликвидных вторичных ресурсов;
- отобранные вторичные материалы реализуются коммерческим предприятиям непосредственно в черте города;
- неликвидная часть отходов - «хвосты», прессуется на специальном оборудовании и вывозится пресс-контейнером на утилизирующий завод
ТБО (твердые бытовые отходы) или полигон;
- вместимость пресс контейнера составляет 80-110м3 и позволяет заменить 3-4 обычных мусоровоза, что дополнительно сокращает затраты
на транспортировку;
- строительные и крупногабаритные отходы собираются в отдель-ные специальные контейнеры на площадке, отводимой на станции
перегруза, и подвергаются отдельной переработке. Далее неорганическая составляющая измельчается и используется в качестве
наполнителей при строительстве дорог, планировании территорий и т.п. Таким образом, отходы, не подверженные гниению, не вывозятся на
полигоны, что, в свою очередь, способствует продлению их срока службы. Кроме того, сокращается нагрузка на транспортные магистрали
города и, собственно, затраты на транспортирование;
- при условии хорошей организации процессов, не востребованная часть отходов - «хвосты», может составлять около 25% от всего объема
образования.
Следовательно, на утилизирующий завод ТБО или полигон для захоронения поступают уже частично отсортированные отходы, основная
масса которых - органического происхождения, что позволяет их использовать для дальнейшей переработки с использованием различных
технологических решений (газификация, анаэробное сбраживание, компостирование, ремедиация и пр.).
В качестве одного из рассматриваемых путей решения проблемы конечной фазы утилизации ТБО предлагается технология
высокотемпературной переработки (газификации) твердого органического сырья (отходы органического происхождения), с производством
энергетических ресурсов, отвечающих требованиям ГОСТ (моторные и печное топливо, тепловая и электрическая энергия, строительные
материалы, полный спектр продуктов синтеза нефти и т.п.). Процессы газификации сырья органического происхождения достаточно хорошо
изучены и апробированы в промышленном масштабе в рамках различных агрегатных конструкций и задач.
Описание технологического процесса 3-х этапной схемы сбора
В настоящее время доминирует так называемая «одноэтапная» схема сбора и вывоза ТБО (контейнер – полигон ТБО), являющаяся
экономически затратной и не эффективной.
Основные недостатки «одноэтапной» схемы:
- традиционное использование в качестве накопителей контейнеров открытого типа: часть отходов просыпается при погрузке; разносится
ветром; растаскивается собаками; способствует образованию условий антисанитарии; не удовлетворяет эстетическим параметрам
населенных пунктов;
- неэффективное использование мусоровозов (большое транспорт-ное плечо, в том числе: холостой ход, низкая загрузка по весу, большой
расход ГСМ);
- сбор отходов и их транспортирование на полигон осуществляется одним и тем же спецтранспортом, что обуславливает ускоренный износ
техники и не обеспечивает санитарных требований содержания населенных мест;
- большое количество времени затрачивается на сбор отходов в связи с большим плечом пробега и количеством маршрутов;
- вывоз крупногабаритных отходов затруднен.
Дальнейшее использование «одноэтапной» схемы с неизбежным ростом объема отходов будет создавать для территории все более сложные
проблемы их сбора, транспортирования и утилизации, как в части экономики этого процесса, так и в части его организации, увеличению
антропогенной нагрузки на окружающую среду и соблюдению вопросов эстетики.
Предлагается поэтапный перевод существующей системы утилизации ТБО на 2-х и 3-х ступенчатую схему.
Двухступенчатая схема – это: бункер-накопитель – перегрузочная станция – полигон. При 2-х ступенчатой схеме отходы вывозятся
мусоровозами и мультилифтами (спецоборудование для транспортирования контейнеров типа К-6, К-12 и т.п.) внутри своей зоны на
ближайшую станцию перегруза, где подвергаются прессованию в специальных пресс-контейнерах, с последующим вывозом на полигон
ТБО.
В 3-х этапной схеме в цепочку бункер накопитель - перегрузочная станция-полигон добавляется ещё одно звено - линия сортировки,
организуемая на станции перегруза. На сортировочной линии осуществляется отделение ценного вторичного сырья в соответствии с
конъюнктурой рынка и маркетинговой политикой предприятия: бумага, ПЭТ-бутылка, стекло, пластик, чёрные и цветные металлы и т.п.
Оставшийся мусор, не имеющий коммерческой ценности, уплотняется в пресс-компакторах и в уменьшенном в 4-5 раз объеме вывозится за
пределы города (завод, полигон).
Двух- и трехступенчатая схема утилизации ТБО с успехом используется во многих городах РФ: Москва, С.Петербург, Пермь, Ярославль,
Королев, Кострома и т.д.
Технологическая схема сбора и вывоза коммунальных отходов в черте города, как первая часть единой схемы, предполагает использование
высокотехнологичного оборудования 4-го поколения, а также комплекс мер, направленных на сокращение затрат при обращении с отходами
в коммунальном хозяйстве с использованием трехэтапной схемы. (Рисунок 1 - Технологическая схема 3-х этапной системы сбора и вывоза
отходов).
Совершенно очевидно, что часть вторичных ресурсов возможно отби-рать по месту их образования (жилые районы, магазины и т.п.) и
реализовать, напрямую, компаниям переработчикам. Мотивацией для отбора ликвидных компонентов может служить сокращение (или
исключение) затрат жителей на оплату транспортировки отходов.
Результатом предлагаемого подхода является: сокращение времени на сбор и вывоз отходов; сокращении плеча пробега мусоровозами,
отбор вторичных ликвидных материалов; сокращение бюджетных дотаций муниципального образования.
При этом решаются задачи государственной важности:
- снижение антропогенной нагрузки на природные объекты за счет уменьшения объемов мусорных свалок;
- уменьшение затрат на мероприятия по обезвреживанию отходов и возврат в производство вторичного сырья, позволяющий экономить
ценные природные ресурсы;
- обеспечение эффективного учета движения отходов на территории города (региона);
- выстраивание системы цивилизованного обращения с отходами производства и потребления;
- вовлечение в процессы общей Системы обращения с отходами большего числа отходообразователей и хозяйствующих субъектов,
осуществляющих деятельность в сфере обращения с отходами;
- определение ресурсного баланса поселения (региона) и прогнозирование мероприятий природопользования и ресурсосбережения.
Станция перегруза и подпрессовки
Станция перегруза и подпрессовки представляет собой открытую автомобильную эстакаду, размещаемую на огороженной бетонной
площадке, оборудованную пресс-контейнером, и предназначенную для уменьшения объемов вывозимого мусора при прессовании, как
минимум в 3-5 раза. Таким образом сокращаются затраты на транспортировку отходов. Сортировка на таких станциях не предполагается в
силу мест размещения с малым объемом образующихся отходов (в малонаселенных и удаленных районах) и, как следствие, низкой
эффективности организации пунктов сортировки.
В том числе, использование данного оборудования, при соответствующих технических решениях, позволит проводить мероприятия по
ликвидации несанкционированных свалок, связанных, как правило, со значительными финансовыми затратами и низкой эффективностью
при традиционном способе.
При сборе отходов от первичных накопителей (контейнеры), в черте населенного пункта, применяются многофункциональные мусоровозы с
задней загрузкой, позволяющие обрабатывать различные типы данного оборудования, а также обеспечивающие возможность фронтальной
погрузки из мест несанкционированного размещения отходов. После их разгрузки на площадке перегруза и последующего прессования в
пресс-контейнеры, используются большегрузные автомобили со специальным оборудованием, типа мультилифт.
Задача такого автомобиля заключается в том, чтобы самостоятельно загрузить контейнер с запрессованными отходами и вывезти их на
утилизирующий завод или полигон захоронения. Объем вывозимых отходов в пресс-контейнере за один рейс может составлять 80÷110 м3.
Отходы строительного происхождения и крупногабаритные обрабатываются отдельно, с извлечением из них ликвидных компонентов и
транспортируются с использованием большегрузных бункеров.
Станции перегруза с функцией сортировки
Станции перегруза с функцией сортировки отходов, размещаемые в черте населенного пункта, представляют собой площадку с навесом для
весового контроля поступающих отходов, их последующей выгрузки из мусоровозов и сортировки в ангаре закрытого типа.
Известно, что в состав бытовых отходов входят, по большей части, прекрасно утилизируемые материалы, т.е. их переработка, может быть
коммерчески выгодна. Кроме того, это обеспечит непосредственную экономию натуральных (природных) ресурсов. В России в переработку
идет немногим более 5% твердых бытовых отходов, а значит 95% - на свалку. Новый подход к проблеме позволяет извлекать из
коммунальных отходов до 75% (от объема) ликвидных материалов, 25% - так называемых «хвостов», будут поступать для переработки на
мусороутилизирующий завод, входящий в состав общей системы.
На основании анализа существующего положения и в зависимости от объемов образования отходов населенный пункт разбивается на зоны,
в каждой из которых размещается перегрузочная станция с функцией сортировки отходов.
Работа мусоровозов осуществляется по короткому плечу, от контейнера до станции перегруза, отсюда экономия ГСМ и времени. Станция
оснащается оборудованием отбора вторичных материалов и оборудованием подпрессовки неликвидной части отходов - «хвостов».
Запрессованные «хвосты» также вывозятся на полигон или утилизирующий завод спецтехникой – мультилифтом.
Принцип работы станции заключается в обязательном исполнении условия - отходы перерабатываются в течение суток, запрессованная
часть «хвостов» (в закрытом контейнере) при этом не оказывает никакого влияния на окружающую среду и может вывозиться по
определенному графику, не влияя на процессы сбора и сортировки. Отсортированные вторичные материалы, складируемые на площадке
временного хранения и отгружаются потребителям непосредственно в черте города.
Основная идея организации данного производства заключается в том, что на сортировочной линии из ТБО изымаются ликвидные
материалы, в зависимости от конъюнктуры рынка вторичного сырья. Более того, как показывает практика, потребители вторичного сырья
самостоятельно вывозят его к местам переработки.
На сегодня достаточно часто встречается схема, по которой отсортированные вручную отходы на полигоне везутся обратно в город, тем
самым увеличивая транспортные затраты и нагрузку на городские магистрали. В основном такие проблемы возникают при отсутствии
целостной Системы, размежевании интересов и сфер влияния, что определяет необходимость единого управления всеми процессами
обращения с отходами – от «крыльца» до полигона. Практика показывает, что в населенных пунктах с численностью населения более 300
тыс экономически не выгодно размещать мусоросортировочные заводы в непосредственной близости от полигонов, но этот фактор
проявляется только в структуре действий Единой управляющей компании.
Мусор привычно считается одним из главных проклятий современной цивилизации, но - это и золотое дно, о чем в развитых странах знают
уже давно. Столкнувшись с дефицитом сырьевых ресурсов, европейцы (а также японцы и китайцы) стали переходить к использованию
вторичного сырья, полученного из ТБО. Ежегодно количество отходов только увеличивается - ок. 3%.
Ясно, что при таком положении вещей утилизация мусора безоговорочно является важнейшей социальной проблемой, требующей для
решения серьезных материальных вложений. Именно в таком свете государственные деятели преподносят ее обществу, отодвигая в сторону
другой аспект - коммерческую выгоду от подобной деятельности. Как утверждают специалисты, до 70% мусора можно ликвидировать с
пользой для человека и без вреда для природы.
Одним из способов утилизации отходов, обеспечивающих результативность по ряду критериев: экологическая безопасность;
технологичность процессов; полнота вовлечения отходов в переработку; экономическая эффективность, обеспечивается при внедрении
инновационной технологии высокотемпературной газификации органического сырья – отходов.
Материальный баланс технологического процесса утилизации ТБО способом высокотемпературной газификации (рис. 2 - Упрощенный
материальный баланс технологического процесса
утилизации ТБО) и содержание основных товарных продуктов переработки (ТП) подтверждают высокую прибыльность данной отрасли. Это
означает необходимость скорейшей диверсификация отрасли. Для этого нужно внедрять самые разные технологии по переработке отходов,
создавая из одного и того же мусора разнообразную продукцию.
О том, что мусор станет у нас острым дефицитом, говорить преждевременно, тем более что количество отходов строго пропорционально
уровню развития экономики, а действующая нормативная база, в данной отрасли, не имеющей до сих пор юридического статуса, остается на
уровне зачаточного состояния.
Отсутствие внятной политики государства в сфере обращения с отходами, несогласованность законов природоохранного значения,
отсутствие мотивирующих инструментов и инвестиционной поддержки, не способствуют вовлечению частного капитала в данную отрасль,
а бюджеты местных уровней не в состоянии финансировать даже текущие задачи.
Главное - не останавливаться лишь на курируемых государством специализированных предприятиях, рассчитанных на одну технологию
переработки. Следует понимать, что создание крупных холдингов, контролируемых муниципалитетами, - не единственный путь решения
проблемы утилизации отходов. Производственные мощности по переработке мусора можно уже сейчас размещать на свободных площадях
действующих предприятий. Это особенно актуально в условиях финансового кризиса, т.к. позволит решать не только экономические,
экологические задачи общества, но и снизит социальную напряженность, обеспечив дополнительные рабочие места.
Предприниматели (осваивающие данную отрасль производства) считают, что необходимо понять, мусор - это не столько проблема, сколько
перспективный бизнес. При этом все отмечают, что без активного участия государства шансы, успешно начать такой бизнес - не велики. Об
этом свидетельствует как иностранный, так и отечественный опыт. Как справедливо отмечают некоторые специалисты, бытовой мусор
станет прибыльным товаром только в том случае, если его переработка станет более выгодной, чем захоронение на полигонах. В том числе,
в структуре перспективных решений, одним из эффективных путей, на наш взгляд, является объединение усилий бизнеса и власти при
создании частно-муниципальных партнерств.
В нашей стране, и особенно в Сибири, богатой природными ресурсами, первичное сырье стоит дешево. Чтобы привлечь бизнес к
переработке мусора, необходимы ощутимые налоговые послабления, государственные инвестиции и прочие мероприятия. Это возможно
лишь в том случае, если данной проблемой серьезно озаботятся на федеральном уровне. В условиях же, когда власть старательно реализует
стратегию «энергетической державы», а Сибирь все еще рассматривается как неисчерпаемая кладовая ресурсов, реализация
высокотехнологичных программ представляется занятием малоперспективным и рисковым.
Решение современных экологических проблем невозможно без применения технологий, обеспечивающих снижение уровня загрязнения
окружающей среды, а также более рационального потребления природных ресурсов. В Сибири количество запущенных проектов,
направленных на утилизацию отходов - единицы. Первый за Уралом мусороперерабатывающий комплекс был открыт в 2005 году в
Барнауле, его мощность 100 тыс. тонн ТБО в год. В 2007 году подобное предприятие мощностью 150 тыс. тонн открылось в Новосибирске и
простояло в бездействии до 2009 года, в силу тех же причин – несогласованность действий и интересов различных структур. Получается, что
скорость появления таких проектов — по одному в год. Ни количество предприятий, ни их мощности не соответствуют скорости
накопления мусора на городских свалках. Кроме того, на данных предприятиях на сегодняшний день наблюдаются финансовые проблемы,
что говорит, в первую очередь, об отсутствии четко проработанной политики государства в сфере переработки отходов, а также финансовой
государственной поддержки при реализации таких проектов.
Практика в вопросах поиска инвестиционных средств для реализации проектов в данном направлении показывает бесперспективность
действий, непробиваемость госструктур и глубокую «законсперированность» механизмов получения инвестиций из бюджета РФ. Частный
же бизнес, в силу указанных выше проблем, неохотно выступает в роли инвестора.
Тем не менее, не смотря на сложности становления и реорганизации отрасли, первые шаги, рядом частных компаний Российской
Федерации, уже сделаны. Тиражирование подобного позитивного опыта комплексного решения проблемы может стать основополагающим
фундаментом для успешной реализации инновационной концепции обращения с отходами путем реализации Генеральных схем санитарной
очистки территорий, как на муниципальном, так и региональном уровне.
24.09.2011