Введение
На сегодняшний день, в РФ и Китае большая часть ТБО вывозится на полигоны и несанкционированные свалки. В РФ, около 90 % всех образующихся ТБО отправляются на полигоны, и лишь оставшаяся часть поступает на термическую и биотермическую переработку.
Однако необходимо помнить о том, что ТБО – это потенциальный источник энергии, тепла и электричества. К тому же, ТБО – это источник вторичного сырья.
К сравнению, в индустриально развитых странах ЕС, таких как Австрия, Швеция, Дания, Германия, Нидерланды, Люксембург, Бельгия, на полигоны для захоронения отправляют не более 20 % ТБО [7].
В этой связи РФ и Китаю необходимо разрабатывать и внедрять в практику такие технологии по обращению с ТБО, которые позволят максимально использовать энергетический потенциал ТБО, извлекать вторичное сырье и снизить воздействие на ОС и здоровье человека. Одной из таких технологий успешно зарекомендовавшей себя на отечественном рынке является технология термического обезвреживания ТБО на колосниковых решетках используемая на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром» (г. Москва).
Целью данной работы является анализ технико-экономических и экологических аспектов технологии по термическому обезвреживанию ТБО на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром», и возможность ее применения в Китае.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Оценить современную ситуацию обращения с твердыми бытовыми отходами в РФ и Китае (выявить общие закономерности);
- Провести сравнительный анализ морфологического и физико-химического состава ТБО в РФ и Китае;
- (На основании данных предоставленных сотрудниками ГУП «Экотехпром») провести технико-экономический и экологический анализ технологии по термическому обезвреживанию ТБО, применяемой на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром» в г. Москве, и рассмотреть возможность ее использования в Китае.
Материалы и методы решения задач
При написании данной статьи был использован сравнительно-сопоставительный анализ морфологического состава ТБО в РФ и Китае (на основе данных, приведенных российскими и китайскими специалистами в области обращения с ТБО), технико-экономических и экологических показателей технологии по термическому обезвреживанию применяемой на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром» (г. Москва).
Подобный сравнительный технико-экономический и экологический анализ методов по обезвреживанию отходов был проведен в работах Гонопольского А.М., Малышевского А.Ф., Хабирова В.В., Вайсмана Я.И., Любарской М.А., Шубова Л.Я., Иванова А.В., Запорожского Д.Г., Олейника А.В., Ставровского М.Е., Витковской С. Е., Женихова Ю. Н., зарубежных таких, как Yuwen Ni, Haijun Zhang, Su Fan, Xueping Zhang, Qing Zhang, Jiping Chen и других авторов.
Результаты
Образование ТБО в Китае и РФ
Стремительный рост численности населения, повышение эффективности разных отраслей промышленности, а также увеличение потребительского рынка в РФ и Китае привели к значительному росту объемов образующихся твердых бытовых отходов (далее ТБО).
Ежегодно наблюдается рост объемов образования ТБО в Китае на 7 % [7], в РФ на 3% в странах ЕС не более чем на 2 % [8].
Нужно отметить, что в 2010 году количество образовавшихся ТБО в Китае приближалось к 200 млн. тонн, что составляет 26,5% от общего объема образующихся ТБО в мире [6], в РФ ежегодно образуется более 48 млн. тонн ТБО.
К 2025 году в Российской Федерации ожидается рост объемов образования ТБО до 70 млн. тонн/год.
Большая часть ТБО образуется у городского населения. Каждый житель урбанизированных территорий Китая, в среднем, за год образует около 250 кг ТБО [9]. В Российской Федерации образуется свыше 400 кг ТБО на чел/в год [6]. В США – 760 кг ТБО на чел/в год [8].
Лидером по объему образовавшихся ТБО в Китае является провинция Гуандун – 19,6 млн тонн ТБО в год [9]. К сравнению, в Московском регионе (г. Москва и МО), образуется около 12 тонн ТБО в год [2].
Морфологический состав ТБО в РФ и Китае
Морфологический состав ТБО в урбанизированных регионах Китая [10] (западная часть Китая) и РФ представлен на рис. 1.
Рис. 1. Морфологический состав ТБО
в урбанизированных регионах Китая и РФ
Из рис. 1. можно сказать, что ТБО, как в Китае так и в РФ, состоят преимущественно из органической фракции. Необходимо помнить, что органическая фракция обладает очень большой влажностью, до 60-80% [10]. Это необходимо учитывать при дальнейшей переработке ТБО.
Обоснование внедрения технологий по термическому обезвреживанию ТБО в Китае
В мировой практике широко применяются следующие технологии по обезвреживанию отходов: захоронение отходов на полигонах, термическое и биотермическое обезвреживание отходов.
По данным китайских специалистов в области охраны окружающей среды, в Китае, в 2009 году, функционировало 567 объектов по обращению с ТБО, из них 447 полигонов ТБО, на которые складировалось 80 % всех ТБО, оставшаяся часть отходов отправлялась на мусоросжигательные и мусороперерабатывающие заводы [10].
По словам профессора Шубова Л.Я., основным решением проблемы обращения с ТБО в мировой практике, является постепенный переход от захоронения ТБО на полигонах к промышленной переработке (термическому и биотермическому обезвреживанию) [5].
На сегодняшний день, технологии по термическому обезвреживанию ТБО активно используются во Франции, Германии, Дании, Швеции, Нидерландах и Японии [8].
Необходимо отметить, что в Китае в период с 2003 по 2009 наблюдается увеличение количества заводов по термическому обезвреживанию ТБО (с 47 до 93 шт.) [6]. Такое увеличение числа заводов по термическому обезвреживанию ТБО можно объяснить тем, что при термической переработке сокращается объем отходов, уменьшается их класс опасности (при многоступенчатой очистки дымовых газов) и снижается нагрузка на полигоны ТБО [1].
В российских и китайских условиях, из-за повышенной влажности (50 и 70 % соответственно) и отсутствия предварительной сортировки ТБО, приоритет отдается технологиям слоевого сжигания на колосниковых решетках [6].
Выбор той или иной технологии по термическому обезвреживанию ТБО зависит, во-первых, от морфологического и физико-химического состава отходов. Например, теплотворная способность китайских ТБО – 950 ккал/кг, российских – 1100 ккал/кг. К сравнению, в индустриально развитых странах ЕС теплотворная способность ТБО составляет в среднем 3100 ккал/кг. Следовательно, температура в топке котла при термическом обезвреживании ТБО в индустриально развитых странах может быть ниже, чем в Китае или РФ.
Во-вторых, от технико-экономических и экологических показателей.
Анализ технико-экономического и экологического воздействия технологии по термическому обезвреживанию ТБО, применяемой на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром» в г. Москве.
Спецзавод № 2 – впервые начал работу в 1975 году и успешно проработал 20 лет. В связи с увеличением мощностей, на Спецзаводе № 2 в 2000 году произошла реконструкция. В настоящее время мощность по приему ТБО составляет 130 тыс. тонн в год. Поставщик технологического оборудования компания « КНИМ» (Франция).
Технологический процесс выглядит следующим образом: твердые бытовые отходы из приемного бункера для отходов грейферным краном подаются в котлоагрегат где при температуре 850-900 °С отходы сжигаются на колосниковых решетках [5].
Технико-экономические показатели технологии технологии по термическому обезвреживанию ТБО, применяемой на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром» представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Технико-экономические показатели технологии технологии по термическому обезвреживанию ТБО, применяемой на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром»
Продолжение таблицы 1
| Показатели | До реконструкции | После реконструкции |
| Мощность | 72 тыс. тонн/год | 130 тыс. тонн/год |
| Площадь территории завода |
2,1 га |
|
| Количество вырабатываемой электроэнергии | — | 19,47•10⁶ кВт•час/год |
| Количество извлекаемого металлолома | 0,92 тыс. тонн/год | 1,95 тыс. тонн/год |
| Использование золошлаковых отходов | захоронение | Изготовление строительного материала 18 тыс. тонн/год |
| Ежегодная экономия земельных площадей полигонов ТБО | 2,0 га | 3,5 га |
Рассмотрим экологические показатели технологии по термическому обезвреживанию ТБО, применяемой на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром».
Концентрация ЗВ в дымовых газах на протяжении всего процесса по термическому обезвреживанию представлена на рис.3.
Рис.3. Концентрация ЗВ
в дымовых газах до и после многоступенчатой очистки в мг/нм³
Нужно отметить, что при сжигании ТБО, все летучие ЗВ попадают в дымовые газы [2]. Рассмотрим более подробно технологию очистки дымовых газов на Спецзаводе №2 ГУП «Экотехпром».
По данным, предоставленным сотрудниками ГУП «Экотехпром» дымовые газы, образующиеся при термическом обезвреживании ТБО, содержат в себе: SO2, NOx, CO, пыль (летучая зола), тяжелые металлы, HCL, HF а также диоксины и фураны [6].
Очистка дымовых газов осуществляется в абсорбере и рукавном фильтре. В абсорбере происходит нейтрализация кислых газов (HCL, HF, SO2) путем впрыскивания известкового молока в реактор.
Процесс нейтрализации кислых газов (HCL, HF, SO2) в абсорбере выглядит следующим образом:
Образующиеся продукты газоочистки (летучая зола, кальциевые соли, активированный уголь с адсорбированными на нем частичками тяжелых металлов) подвергаются грануляции с использованием в качестве вяжущего извести-пушонки или цемента и воды. Образующийся полуфабрикат в виде гранул транспортируется на места обезвреживания или захоронения.
Выводы и практические рекомендации
В заключении необходимо отметить, что выбор технологии по термическому обезвреживанию отходов зависит от:
— морфологического и физико-химического состава;
— наличия технологий по предварительной обработке отходов (сортировка, сушка, прессование),
— нормативно-правовых документы регулирующие деятельность по обезвреживанию отходов,
— наличия свободных земельных площадей, отводимых под объекты по обезвреживанию ТБО,
— эколого-экономической эффективности (привлекательность) той или иной технологии.
В российских и китайских условиях, среди технологий по термическому обезвреживанию ТБО, (из-за повышенной влажности, низкой теплотворной способности ТБО – 950 ккал/кг, российских – 1100 ккал/кг и отсутствия предварительной сортировки ТБО), приоритет отдается технологиям по слоевого сжигания на колосниковых решетках.
Оригинальность данной технологии заключается в том, что при отсутствии системы предварительной сортировки ТБО (извлекается только черный металлолом) выбросы ЗВ не превышают предельно допустимых концентраций. Также, необходимо отметить, что по данным д.т.н. Шубова Л.Я., технология термического обезвреживания на колосниковых решетках экономически более привлекательна, чем технология сжигания в кипящем слое, газификации и плазменной обработки.
Для решения сложившейся проблемы сформулируем следующие практические рекомендации для Китая:
— ограничить количество захораниваемых ТБО в Китае без их предварительной обработки (сортировка, прессование, сушка, термическая переработка);
— постепенно внедрять в практику такие методы утилизации отходов, которые позволят снизить воздействие на окружающую природную среду, как это делает, например ГУП «Экотехпром».
С целью расширения двухстороннего сотрудничества в области экологической безопасности, сосредоточить совместные усилия на разработке и реализации проектов по созданию инновационных кластеров отходоперерабатывающих производств.
Список литературы:
[1] Витковская С. Е. Твердые бытовые отходы: антропогенное звено биологического круговорота / С. Е. Витковская. – М. : АФИ, 2012. – 131 с.
[2] Гонопольский А.М., Матягина А.М., Киселев А.В., Осадчий С.Ю., Цыбин А.В. Эколого-экономический анализ систем обращения с отходами: Монография. – М.: ТЕИС, 2009. – 240 с., список лит. 65 наим., 34 ил..
[3] Женихов Ю. Н. Обращение с отходами производства и потребления / Ю. Н. Женихов. – Тверь: ТвГТУ, 2013. – 164 с.
[4] Мамаджанов Р.Х.; Сидоренко С.Н.; Латушкина Е.Н. Экологические аспекты термической переработки твердых бытовых отходов: российский и американский опыт // Вестник РУДН. – 2014. — Выпуск 2.
[5] Шубов Л. Я. Технология твердых бытовых отходов / Л. Я. Шубов, М. Е. Ставровский, А. В. Олейник. – М. : ИНФРА-М, 2011. – 400 с.
[6] Emissions of PCDD/Fs from municipal solid waste incinerators in China. URL: (Дата обращения 22.06.14).
[7] Green means clean: Investing in China’s Municipal Solid Waste Industry. URL: (Дата обращения 22.06.14).
[8] Industry Assessment. Summary of waste management. URL: https://www.exim.com.my/sites/default/files/industry_assessment_-_summary_of_waste_management_in_china.pdf (дата обращения 25.06.14).
[9] Municipal Solid Waste Management in China with Focus on Waste Separation. URL: (дата обращения 22.06.14).
[10] Waste Management in China: Issues and Recommendations. URL: https://siteresources.worldbank.org/INTEAPREGTOPURBDEV/Resources/China-Waste-Management1.pdf (дата обращения 01.09.14).[schema type=»book» name=»ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КИТАЕ ТЕХНОЛОГИИ ПО ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ОТХОДОВ ПРИМЕНЯЕМОЙ НА СПЕЦЗАВОДЕ №2 ГУП «ЭКОТЕХПРОМ» » description=»В мае 2014 года состоялась встреча глав государств России и Китая. Обсуждался ряд вопросов, касающихся, в том числе и развития экономических и производственных отношений между Россией и Китаем. В связи с планируемым увеличением объема двустороннего товарооборота до 100 млрд. долларов США к 2015 году и до 200 млрд. (ссылка) долларов США к 2020 году, повышением эффективности разных отраслей промышленности, а также увеличением потребительского рынка, прогнозируется рост объемов образования отходов производства и потребления. На сегодняшний день, в РФ и Китае практика обращения с отходами показывает, что большая часть отходов отправляется на полигоны для захоронения без предварительной обработки, в то время как в мировой практике активно используются методы термического и биотермического обезвреживания отходов, позволяющие снизить негативное воздействие на окружающую среду (далее ОС) и здоровье человека. » author=»Мамаджанов Роман Хасанович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-19″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)» ebook=»yes» ]