Фев 29 2004

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

Опубликовано в 16:10 в категории Сбор и переработка отходов

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Ю.Е.Малюга, И.И.Смольянинов, А.С.Торосов, П.Б.Тарнопильский,

Ю.В.Харченко, А.А.Мостепанюк *

В.В.Дегтярёв, Е.Ю.Чекар

  • В.П.Шапорев, М.Г.Зинченко

  • *

    * Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации;

  • Харьковский Национальный Аграрный Университет;
  • * Национальный Политехнический Университет «ХПИ»; г. Харьков.

              Развитие промышленности и сельского хозяйства приводит к загрязнению окружающей среды, ухудшает условия жизни людей, особенно в крупных городах. Среднегодовой выход твёрдых бытовых отходов (ТБО) на одного городского жителя в высокоразвитых странах составляет 300-700 кг.

    Ежегодно в Европе накапливается более 2 млрд. т. отходов, в отдельности на Украине 350 млн. т, из них 30 млн. т. только ТБО. Помимо указанных выше отходов необходимо обратить внимание на огромное накопление активного и стабилизированного ила, осадка сточных вод (ОСВ). Так, возле Киева скопилось ОСВ около 7 млн. т, а возле Днепровского бассейна зарезервировано в пределах 50-55 млн. т [1]

              Как свидетельствуют социологические исследования, самым актуальнейшим вопросом для большинства людей является здоровье детей, благополучие семьи и состояние окружающей среды. Последний вопрос был рассмотрен во время парламентских чтений в январе 2003 года [1]. За годы независимости Украины принят Лесной, Водный, Земельный кодексы и немало отдельных законов об охране окружающей среды. Однако кардинальных изменений в экологической ситуации так и не произошло. Уровень техногенной нагрузки на окружающую среду остаётся очень высоким. Вывозимый на полигоны бытовой мусор по своей структуре содержит в себе 38 % пищевых отходов, которые можно

    использовать в качестве вторичного сырья [2].

    Известно, что в естественных условиях в процессе разложения и гниения органики ТБО, а также биомассы отходов лесной, сельскохозяйственной и пищевой промышленности происходит глобальное загрязнение свалочными (парниковыми) газами. Свалочные газы в основном состоят из 50 % метана, 45 % углекислого газа, а также в меньших концентрациях оксидов азота, сероводорода, индола, скатола метилмеркаптана и др. Единица массы метана усиливает парниковый эффект по сравнению с единицей массы углекислого газа в 21 раз. Темпы деградации атмосферного озонового экрана увеличиваются и сейчас он, в целом по планете, стал тоньше на 3-5 %, а количество озоновых аномалий над Европой возросло с 4 до 41 [3].

              Происходит интенсивное загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами Сr, Сd, Al, Cu, Zn, Pb, Co, Hg и др., а также минерализованными азотом в форме NO3-, NO2-, NH4+. Загрязнение азотсодержащими ингредиентами, тяжёлыми металлами грунтовых вод, выброс в атмосферу парниковых газов имеет прямую связь с политикой обращения отходами – это закрытые и действующие полигоны, мусоросжигательные заводы ( капитальные затраты на строительство одного завода мощностью 200-300 тыс. м3/год составляют около 20-30 млн. долларов США) [4].

              Переработка ТБО и ОСВ компостированием (вермикомпостирование, ферментативное, бактериальное) заключает в себе: длительный процесс по времени от 60 до 170 дней, трудоёмкость многооперационного цикла, что в итоге - создаётся ценное органо-минеральное удобрение (ОМУ). Полученное ОМУ можно использовать исключительно под создание лесопарковых зон, в питомниках, лесосеменных плантациях и в некоторых случаях под сельскохозяйственные растения. Такое разделение по применению ОМУ, в основном, зависит от содержания в нём тяжёлых металлов с превышением предельно-допустимых концентраций (ПДК) и возможного присутствия патогенной микрофлоры и других паразитов [1,5].

              Город с населением 1 млн. человек даёт в год 6-7 тыс. тонн азота в виде отходов [6]. На Украине возле крупных городов с населением более 1 млн. жителей (таких как Киев, Харьков, Одесса, Донецк, Днепропетровск и др.) скопление только азотистых соединений на полигонах ТБО по суммарному количеству может достигать более 100 тыс. тонн в год (в перерасчете на элементарный азот), без учёта накопления потерь углерода и других питательных элементов. Как мы уже ранее отмечали, в состав  ТБО входят пищевые отходы сельскохозяйственного производства, а они в свою очередь не возвращаются на сельскохозяйственные поля (в почву); т. е. создаётся открытая система сельскохозяйственного производства, для поддержания которой необходим приток искусственных удобрений (стоимость полных удобрений содержащих в себе азот, фосфор и калий колеблется в пределах 1200-1500 грн. за тонну).

              Запатентованный нами «Способ получения органо-минеральной смеси из ТБО и в комплексе ТБО и ОСВ» [7, 8] представляет собой химический способ реутилизации органической составляющей отходов (пищевые отходы, опавшие листья, неликвидная бумага, включающие в себя клетчатку, целлюлозу, белки и пр.). Устройство, которое может перерабатывать отходы по предложенной методике (рис. 1), например 1 т/час с конечным выходом ОМУ около 1,5 т, по предварительным расчётам оценивается в 80-100 тыс. грн., а стоимость полученного удобрения может колебаться от 50 до 70 грн/т. Готовый продукт ОМУ представляет собой органо-минеральное удобрение, содержащее в пересчёте на сухое вещество: 0,8-3,0 % азота, 0,8-2,2 % калия, 0,9-3,0 % фосфора, от 6 до 12 % органического углерода, до 20-25 % кальция, микроэлементы и др.

              Разработанная технология реализуется следующим образом: ТБО подвергаются предварительной сепарации, т.е. органическая часть отходов измельчается и гомогенезируется в шнековой машине (рис. 1), а затем проходит последовательно три реактора смесителя. В первый реактор подаётся окислитель, где происходит процесс «мокрого сжигания», который продолжается от 1 до 2 часов в зависимости от количества и фракционного состава органической массы. Второй и третий реакторы-смесители предназначены для постепенного повышения рН смеси до требуемого значения. С этой целью во второй реактор добавляется вода с таким расчётом, чтобы концентрация избытка окислителя составила 15-20 %. В третьем реакторе производится нейтрализация избытка окислителя путём добавления щёлочных компонентов: гашёной извести или дефеката (известьсодержащий отход производства сахара). Целесообразно, для этой цели, использовать лёс или лёсовидный суглинок, который кроме карбонатов содержит вторичные коллоидно-дисперсные минералы типа монтморилонитов и каолинитов.

    Эти минералы обладают свойством переводить подвижные тяжёлые металлы в неподвижные формы, т. е. фиксировать их в кристаллической решётке.         В реакторах-смесителях возможно выделение сернистых соединений оксидов азота, паров окислителя, поэтому в технологической схеме предусмотрена очистка газовых выбросов в турбулентном газопромывателе(рис.1).

    После нейтрализации реакционная смесь обезвоживается на фильтр-прессе. Твёрдые фракции обрабатываются сухой известью в шнековом смесителе-грануляторе. Процесс идёт с выделением тепла, что обеспечивает дополнительную стериализацию и подсушку смеси до влажности 30 %.

              Разработанная технология даёт возможность получить ценный дополнительный продукт - ферриты тяжёлых металлов, которые являются сырьём для производства продукции электронной промышленности. С целью получения ферритов, фугат - полученный после фильтр-пресса, обрабатывается щелочным агентом и подвергается спеканию в печи.

              При анализе ОМУ на присутствие тяжёлых металлов и патогенной микрофлоры было выявлено: содержание тяжёлых металлов находилось в пределах ПДК; необнаружены инфекционные микроорганизмы и яйца гельминтов. По исследованиям воздействия ОМУ на почву и выращиваемые растения на протяжении трёхлетних испытаний в частности выявлено:

              1. Улучшение агрохимических и водно-физических свойств почвы. Результаты лабораторных анализов показали увеличение содержания в верхнем 0-20 см слое органического углерода, общего азота, подвижных нитратов и калия. Изменяется структура азотного фонда т. е. идёт накопление трудно- и негидролизируемых фракций (дальний резерв азота в почве) и необходимых растению, содержанием легкогидролизуемых фракций. Реакция почвенного раствора (рН) создаётся оптимальной , близкая к нейтральной ~ 7,0, что способствует активизации микробиологической деятельности в почве. Снижается плотность почвы улучшая её структуру.

    2. Усиливается рост надземной и подземной части выращиваемых в питомнике сеянцев (дуба обыкновенного и красного) на 20-35 %, увеличивается выход стандартного посадочного материала.  При выращивании  в  закрытом  грунте  сеянцев  сосны  обыкновенной  по

                  В

      И

       В

           

      Е3

       Е2

     Е1

      ГП

        О.О

      И

     Г1

       ТО

     Г2

      ФП1

    Р3

     Р2

    Р1

    ЩА

           

             СМ

          У1

       Р4

                  Ф

    П2

      П

           

    Смесь

            Фер

     ГТМ

     У1

    Рис 1. Схема установки рециклинга ТБО и ОСВ на промышленной основе

    Обозначения: Г1,2 – шнековые машины; Р1,2,3,4 – реакторы идеального смешения; Е1,2 – расходные емкости; Е3 – емкость гашения извести; ГП – газопромыватель; ФП1,2 – фильтрпрессы; П – печь.

    сравнению с существующими методами увеличивается прирост: надземной части на 6 %, подземной на 30 %, диаметр корневой шейки на 22 %, сухой массы корней на 35 %.

              Таким образом, использование предложенной технологии (методики переработки и устройства) позволит успешно решать социальные, финансово-экономические, экологические проблемы, что в свою очередь должно отразиться на здоровье и благополучии людей и улучшении состояния окружающей среды.

    Библиография

    1. Городній М.М. та інш. Методичні вказівки та рекомендації з  біотехнологічних методів переробки та використання органічних відходів міст. –Київ., 2003. 111 с.

    2. Власова Г.И. «Прблемы сбора, переработки и утилизации отходов».  ОЦНТЭИ. – Одесса, 2002. С. 51-63.

    3.Копач П.И. «Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов».  ОЦНТЭИ. – Одесса, 2002. С. 113-116.

    4. Гордицкий Б.А. «Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов». ОЦНТЭИ. – Одесса, 2001. С. 136-140.

    5. Весці АН БССР. Серія біол. наук. – М., 1986, № 2. С. 16-20.

    6. Victs F.G., Hagerman R.H. Factors affecting the accumulation of nitrate in  soil, water and plants. – Agriculture handbook, Washington, Д.С., 1971, V. 13, 72 p.

    7. Малюга Ю.Є., Торосов А.С., Тарнопільський П.Б. та інш. Деклараційний патент на винахід № 39402 А «Спосіб одержання суміші для підвищення родючості грунтів на основі твердих побутових відходів». Замовлено 10.07.2000. Опубліковано 15.06.2001. Бюл. № 5.

    8. Малюга Ю.Є., Корінько І.В., Торосов А.С. та інш. Деклараційний патент на винахід № 50419 А «Спосіб одержання комплексного органо-мінерального добрива на основі побутових відходів (тверді побутові відходи та осад стічних вод)». Замовлено 03.01.2002. Опубліковано 15.10.2002. Бюл. № 10.

    Ecological aspects and ways of waste utilization problem solution

    The integrated data on policy according to waste and sewage utilization is presented in the article. The new technology of waste utilization into organic-chemical fertilizer “OCF” is proposed, which is the universal ameliorator. “OCF” testing in forestry during planting of seeds shows plants grows improvement and increasing of agrochemical peculiarities of soils. The new technology will allow to solve social, finance-economic and ecologic problems.    

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.