• Сегодня: Пятница, Декабрь 15, 2017

Переработка отходов: российский опыт

Аннотация

В России перерабатывается лишь малая часть твердых бытовых отходов. Основная их масса скапливается на полигонах. Председатель технико-экономического Совета Общественной приемной Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии по Ленинградской области и г. Санкт-Петербургу М.А. Пильцер рассказал об отечественной инновационной технологии переработки, которая должна сделать утилизацию отходов рентабельной и экономически привлекательной. Также он затронул проблемы отходов животноводства и городских канализационных стоков, для решения которых уже создана серия экспериментальных установок.


Одна из самых острых проблем в сфере инженерных решений – утилизация бытовых и производственных отходов. На переработку отправляется лишь малая их часть, поэтому на сегодняшний день в России тысячи тонн мусора скапливается на специальных полигонах, а еще больше – вывозится на несанкционированные свалки.

Технико-экономический Совет Общественной приемной Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии по Ленинградской области и г. Санкт-Петербургу обеспокоен этой проблемой. Его специалисты разработали ряд инженерных и технических решений, позволяющих сделать уничтожение и переработку отходов предприятием, выгодным для отечественного бизнеса, и параллельно значительно снижающих их вредное воздействие на окружающую среду.

Проблема ТБО

Вывоз и ликвидация твердых бытовых отходов (ТБО) на сегодняшний день является проблемой номер один для городской среды в России. ТБО представляют собой крайне нестабильную, неконтролируемую смесь бумаги, картона, пищевых остатков, пластмассы, резины, стекла, строительного мусора, металлов, батареек и других материалов. Сложности в первую очередь связаны с отсутствием рациональной инженерной инфраструктуры, которая бы позволила уничтожать и перерабатывать мусор без вреда для окружающей среды: предварительная сортировка ТБО практически не проводится, механическая сортировка технически сложна и пока не находит широкого применения, прямая переработка или сжигание огромных количеств отходов технически весьма проблематична и экологически опасна.

Возьмем для примера Московскую область. Там находится два крупных мусоросжигательных завода с пропускной способностью до 350 000 тонн каждый. Фильтры этих заводов давно выработали свой ресурс, но замена их не представляется возможной, так как цена одного такого фильтра в зависимости от типа составляет от 15% до 50% от стоимости самого завода. В итоге предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе превышает норму во много раз.

Из-за того что отсутствует рациональная переработка, ТБО скапливаются на полигонах: на сегодняшний день это порядка 10 млрд тонн отходов. На одной только территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области организовано 16 официальных полигонов, четыре из них – в черте города. А несанкционированных свалок насчитывается около полутора тысяч. При этом система вывоза мусора также не идеальна. В России нет специального транспорта, который мог бы эффективно доставлять мусор на места хранения и переработки. На Западе все мусоровозы оборудованы прессами, что позволяет за один рейс загрузить в машину от 10 до 15 тонн. Отечественный транспорт – это преимущественно «Камазы» и «Зилы», которые при том же объеме везут всего 0,5 – 1 тонну.

В общественной и политической среде в последнее время постоянно возникают дискуссии о необходимости раздельного сбора. Но в большинстве случаев их участники не знают досконально, что это такое. В Европе традиция предварительной сортировки отходов складывалась и оптимизировалась десятилетиями. Сейчас каждый тип собранных отходов сразу отправляется на свой полигон, где его ждет утилизация. В России для реализации этой идеи нужно будет в добавление к десяткам и сотням тысяч существующих полигонов организовать еще сотню тысяч свалок для отсортированного мусора. Это сведет положительный эффект к нулю.

Эксперты Технико-экономического Совета Общественной приемной Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии по Ленинградской области и г. Санкт-Петербургу считают, что для России выгодней сохранить прежний способ утилизации отходов, дополнив ее сортировкой и переработкой мусора непосредственно на полигоне. Это должно сэкономить миллиарды рублей, так как исключит необходимость раздельной транспортировки отходов, освоения новых территорий и так далее.

Сброс мусора на полигоне ТБО

Авторская разработка: комплекс на базе термопечей быстрого пиролиза и вихревого высокотемпературного горения

Новая экологически безопасная и низкозатратная технология переработки ТБО была разработана Технико-экономическим советом Общественной приемной Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии по Ленинградской области и г. Санкт-Петербургу. Ключевой находкой стала технология высокотемпературного быстрого пиролиза с энергетическим КПД до 98%. Она позволяет перерабатывать материалы с малым содержанием горючих составляющих (с зольностью до 60%) или с высокой влажностью (до 65%). В процессе сжигания достигается температура выше 1250 ºС, отходящие пиролизные газы улавливаются и возвращаются в зону высоких температур для дожигания. Это исключает образование токсичных отходов в дымовых газах. Нагнетаемый воздух, направленный вдоль дна безколосниковой термопечи, выносит золу в зону высокотемпературного горения, где происходит ее дожиг, – зольный остаток составляет менее 1%. Как отмечалось выше, для России оптимальным решением вопроса переработки и утилизации ТБО является сортировка отходов непосредственно на полигоне. Поэтому при проектировании нового комплекса было предусмотрено его оборудование линией сортировки. Конвейер шириной 1 метр и длиной не менее 10 метров рассчитан на 6–12 рабочих мест. Также устанавливается магнитная ловушка для автоматической выборки металлов. Предполагается, что специальная установка будет мыть отсортированный пластик и превращать его в гранулы, которые можно реализовать повторно. Для целлюлозных отходов будет смонтирован блок по производству туалетной бумаги. Пищевые отходы и так называемые «хвосты» (то, что не пошло на вторичную переработку) после сортировки будут поступать в мусоросжигательную камеру. На территории партнерской Беларуси примерно в 20 населенных пунктах уже прошли проверку новые сортировочные заводы. Технико-экономический совет предлагает данное оборудование в лизинг под 10% годовых. Таким образом, частным предпринимателям, которые захотят присоединиться к нашей инициативе, надо будет заплатить всего 20% от стоимости завода, причем впоследствии эти средства можно будет вернуть через Комитет малого бизнеса.

Комплекс по переработке рассчитан на автономную работу без подключения к стационарным сетям: в процессе сжигания будет вырабатываться электроэнергия и тепло, мощности завода (от 1,5 до 4 МВт в зависимости от сырья) будет достаточно для самообеспечения комплекса. Излишки энергии можно направить на производство сопутствующих переработке товаров, например топочного масла, которое используется в работе котельных практически по всей стране. Выбор оборудования для утилизации тепла при сжигании синтез-газа не ограничивается паровым или водяным котлом. Возможно также применение паровинтовых турбин или энергетических дизелей.

Новая разработка является комбинатом контейнерного типа, что обеспечит не только простоту его развертывания, но и даст возможность перемещать его между полигонами по мере необходимости.

Такой комплекс должен стать полностью экономически самостоятельным и рентабельным, его окупаемость должна занять от 3 до 4 лет за счет реализации выработанной электроэнергии, тепла и топочного масла. Для сравнения, окупаемость атомной электростанции – 20–30 лет. Малые ГЭС окупаются в среднем за 7 лет, но их себестоимость очень высока. По соотношению стоимости одного мегаватта выработанной энергии к затратам на организацию всего комплекса завод является выгодным предприятием, под которое банки будут готовы обеспечить кредитование.

Оборудование и запуск аналогичного предприятия на Западе стоит порядка 40–60 млн долларов. Стоимость российской разработки должна составить 20% от этой суммы, то есть около 10 млн долларов. По расчетам разработчиков, затраты должны окупиться в течение 5 лет.

Столь значительного снижения цены удалось добиться за счет сочетания различных технологичных режимов высокотемпературного высокоскоростного пиролиза, в результате чего происходит рециркуляция газов с выгоранием вредных веществ. Организация вихревого движения потока в реакторе обеспечивает крайне низкий вынос пылевых частиц, что дает возможность сократить капитальные затраты на газоочистное и энергетическое оборудование. В процессе пиролиза происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в бескислородной среде, что дает минимальное количество окислов азота в дымовых газах. А сжигание в две стадии позволяет резко уменьшить образование диоксинов.

Комплекс очистительных сооружений

Проблемы животноводства и городских стоков

В Европе уже более 10 лет действуют нормы, запрещающие вывоз отходов животноводства без переработки их в высокотехнологичное удобрение, так как в противном случае они в большей степени засоряют землю и загрязняют сточные и грунтовые воды, чем удобряют почву. Но в России данная система пока не отлажена, и в первую очередь, из-за дефицита доступных технических решений для фермерских хозяйств.

Под отходы животноводства на сегодняшний день в России отведено порядка 4 млн гектаров земли. Лишь в редких случаях эти отходы отправляются на переработку.

Эксперты Технико-экономического совета разработали и уже опробовали установку для утилизации биологических отходов фермерских хозяйств. Так же как и представленный мусоросжигательный завод, данный комбинат является предприятием контейнерного типа. Результатом цикла переработки являются метанол, чистая вода и суперудобрения. Несколько таких экспериментальных комплексов уже были установлены на территории Ленинградской области. Сейчас технологию адаптируют для серийного производства установок различной мощности в зависимости от потребностей животноводческого хозяйства.

Третий тип отходов, который буквально уничтожает все живое, – это канализационные стоки. Сейчас большинство крупных городов России укомплектованы современными очистными сооружениями, но стоимость очистки одного кубического метра канализационных стоков составляет от 3000 до 8000 евро. Для малых городов такой подход не рентабелен. Поэтому в населенных пунктах, где проживает до 2000 человек, до сих пор эксплуатируются системы, установленные в 50–60-х годах. Это бетонные емкости, куда направляются все нечистоты. Оттуда они уходят в ручьи, реки и заливы без всякой фильтрации. Только в Ленинградской области порядка 200 городов оснащены канализацией такого типа.

Для того чтобы организовать в этих городах адекватную систему отвода и очистки канализационных стоков, придется тарифы ЖКХ увеличить минимум в 10 раз. Ни население, ни региональный бюджет взять на себя такое бремя не могут. Для решения этого вопроса Технико-экономический совет начал работу над опытной контейнерной установкой, которая сделает очистку намного дешевле.

С большинством новшеств специалисты смогут познакомиться на VIII Международном форуме «Зеленая экономика», который пройдет с 18 по 20 мая 2015 года в Константиновском дворце в Санкт-Петербурге. А пока все инновации в арсенале Технико-экономического совета Общественной приемной Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии по Ленинградской области и г. Санкт-Петербургу проходят стадию отладки. В ближайшее время в распоряжении его экспертов должны появиться данные первых тестовых запусков комплексов переработки ТБО и результаты внедрения очистных систем для животноводческой отрасли и городской инфраструктуры в Ленинградской области.

Если эксперименты в этом новом направлении, пока не знающем аналогов в России, завершатся успешно, то в ближайшем будущем переработка отходов наконец станет рентабельным делом, привлекательным для государства и частного бизнеса.

Михаил Пильцер

Председатель Технико-экономического совета Общественной приемной Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и экологии по Ленинградской области и г. Санкт-Петербургу Академик РИА, к.т.н.