По данным Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации объем использования и обезвреживания отходов производства и потребления в нашей стране за обзорный период 2003-2013 гг. не превышает 40% от общего объема их образования.
Использование отходов потребления в качестве сырья для новой продукции в России – это катастрофически малые объемы, если сравнивать со странами Западной Европы, ЮВА и Японии. Под постоянным воздействием со стороны экспертного экологического и промышленного сообщества в последнее время наметился сдвиг данной ситуации с мертвой точки и планомерное изменение действующего природоохранного законодательства, направленное на увеличение процента использования отходов производства и потребления и более широкое применения вторичных сырьевых ресурсов.
Последняя редакция (ред. от 29.12.2014) Федерального закона от 24.06.1998 N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» устанавливает следующие понятия и термины:
Отходы производства и потребления — вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удаления или подлежат удалению в соответствии с настоящим Федеральным законом;
Утилизация отходов — использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая повторное применение отходов, в том числе повторное применение отходов по прямому назначению (рециклинг), их возврат в производственный цикл после соответствующей подготовки (регенерация), а также извлечение полезных компонентов для их повторного применения (рекуперация);
Обезвреживание отходов — уменьшение массы отходов, изменение их состава, физических и химических свойств (включая сжигание и (или) обеззараживание на специализированных установках) в целях снижения негативного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду.
Обработка отходов — предварительная подготовка отходов к дальнейшей утилизации, включая их сортировку, разборку, очистку.
Твердые коммунальные отходы — отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твердым коммунальным отходам также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами;
При этом направления государственной политики в области обращения с отходами являются приоритетными в следующей последовательности:
- максимальное использование исходных сырья и материалов;
- предотвращение образования отходов;
- сокращение образования отходов и снижение класса опасности отходов в источниках их образования;
- обработка отходов;
- утилизация отходов;
- обезвреживание отходов.
Сегодня, средняя величина переработки (выборки вторичных ресурсов) твердых коммунальных отходов (ТКО) в настоящее время составляет 20-25%, при этом считается принципиально достижимой глубина переработки 40-50%. Оставшаяся часть 70-80% ТКО представляет собой в основном мелкую фракцию, пищевые отходы и другие виды отходов, не поддающих классификации и выборке с целью дальнейшего использования.
В настоящее время наиболее широко применяются три способа переработки «хвостов», каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки, но не один из них не может самостоятельно реализовать принцип «нулевого сброса».:
- Размещение на полигоне. Размещение отходов на специализированных полигонах требует отвод земли на длительный срок и последующую дорогостоящую рекультивацию территории при возврате земли в хозяйственный оборот ;
- Компостирование. Технология компостирования в современных условиях не позволяет получить продукцию, удовлетворяющую санитарным и экологическим требованиям, так как компост, полученный из ТКО крупных городов, содержит тяжелые металлы. Применение этого компоста в парниках сопряжено с образованием дополнительных отходов;
- термическая обработка или сжигание. Термические методы (сжигание) связаны с образованием зольных остатков (до 50%) и остатков от очистки выделяющихся в процессе горения отходов ТКО газов.
Наиболее перспективным направлением использование отходов потребления (например, ТКО) может стать интеграционная минерально-матричная технолгия (ИММ-технология). ИММ-технологии переработки промышленных отходов позволяют формировать безопасные для окружающей среды искусственные грунты, которые при соответствующей корректировке их состава могут быть использованы как строительные материалы (типа укрепленных грунтов) и в виде рекультивационных смесей и гидроизоляционных материалов. Эти технологии обеспечивают возвратную стоимость — стоимость произведенных на их основе материалов, то есть могут быть доходными. Из вязкопластичных и твердых отходов можно получать не только строительные материалы, но и брикетируемое твердое топливо и удобрения.
Рекультивационные смеси
На очистных сооружениях, использующих биологическую очистку сточных вод, образуется большое количество осадка (кека), золы от сжигания кека. Для складирования этих отходов требуются специальные условия: глиняные или иные экраны для предотвращения попадания экотоксикантов в окружающую среду. Кроме того, требуется организация санитарно-защитных зон, отвод загрязненных ливневых стоков, мониторинг состояния окружающей среды и т. д. Все это создает значительные проблемы как экологического, так и технического характера и требует больших материальных затрат.
Принятый предприятием «Водоканал Санкт-Петербурга» курс на сжигание осадков сточных вод в значительной степени решает эту проблему. Внедрение этой технологии позволяет в 8-10 раз уменьшить объем вывозимых отходов, а также устранить такую опасную в экологическом отношении составляющую отходов как органическая часть, способную к загниванию и содержащую патогенную микрофлору. Но при этом содержание соединений тяжелых металлов в золе по сравнению с кеком, естественно, увеличивается во много раз. Образующаяся от сжигания кека зола требует принятия мер по ее безопасному складированию или утилизации. В настоящее время общий объем золы сжигания, вырабатываемой «Водоканалом Санкт-Петербурга» на центральной станции аэрации «Остров Белый» составляет 50-60 т в сутки.
Для решения этой проблемы были выполнены исследования по применению ИММ-технологии для физико-химической переработки кека и золы от его сжигания с целью получения экологически безопасных укрепленных техногенных грунтов и рекультивационных смесей для планировочных земляных работ.
Получаемые материалы могут быть использованы в качестве нижних слоев оснований покрытий и гидроизоляционных экранов, а также искусственных укрепленных грунтов для планировочных работ.
Производство удобрений из органических отходов
С помощью ИММ-технологии возможно производство сельскохозяйственных удобрений из различных органических отходов. При этом могут быть использованы активные илы и кек очистных сооружений бытовых стоков, илы (осадки) прудов-отстойников, фекальные массы животноводческих ферм, органические отходы пищевой промышленности и т. д. Обязательной стадией переработки органических отходов в удобрения является их обеззараживание и упреждение процессов гниения, так как большая часть органических отходов загрязнена различными видами микроорганизмов, в том числе и патогенных. Такое обеззараживание достигается в результате щелочного гидролиза при рН>9.5 всей массы отходов. В качестве щелочного реагента наиболее предпочтительно применять кальциевую известь. В процессе щелочного гидролиза происходит «омыление» белковых и жировых соединений. Содержащаяся в отходах микрофлора при этом полностью погибает, что, собственно, и обеспечивает обеззараживание перерабатываемой массы и упреждает дальнейшие процессы гниения. Следующей стадией обязательной технологической стадией обязательной технологической переработки указанных отходов в удобрения является их обезвреживание от тяжелых металлов и других экотоксикантов. В большинстве органических отходов основными загрязнителями обычно являются соединения и комплексы на основе тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть, цинк, медь, никель, мышьяк и кадмий, а также различные виды ПАВ и полиароматических углеводородов. С помощью ИММ-технологии при производстве удобрений обезвреживание достигается за счет хемосорбционного поглощения и дальнейшего капсулирования загрязнителей в минеральной матрице, для формирования которой на стадии обезвреживания в обрабатываемые отходы вносится добавка глинистых веществ. На заключительной стадии процесса переработки отходов дополнительно вносятся наполнители (растительный грунт, торф и т. п.). Они позволяют регулировать рН получаемого продукта до рациональных значений применительно к удобряемым почвам.. Для кислых почв удобрения могут иметь рН от 7.5 до 8.5, а для щелочных уровень рН принимается близким к нейтральному.
Удобрения, полученные таким способом, содержат все «элементы жизни» — азот, фосфор, калий, кальций и микроэлементы в доступной для растений форме.
При применении ИММ-технологии достигается:
- обеззараживание ТКО при глубоком щелочном гидролизе органоминеральной массы, приводящем к уничтожению патогенной микрофлоры;
- обезвреживание ТКО в результате хемосорбционного поглощения тяжелых металлов минеральной матрицей. Тяжелые металлы являются комплексообразующими элементами и в процессе переработки связываются в создаваемом с их участием минерале и не выделяются в окружающую среду;
- утилизация всех технологических отходов МПК, без образования дополнительных отходов нуждающихся в дополнительной переработке или захоронении;
- получение продукции – строительного композита «ГУТ», применяемого для рекультивации нарушенных территорий, в качестве грунтов обратной засыпки при рекультивации карьеров нерудных материалов, планировочных работах, для отсыпки обочин дорог, в садово-парковом хозяйстве, и т.п.