При сжигании твердых бытовых отходов на мусоросжигательных заводах образуются различные виды остатков, из которых наиболее важным является шлак, составляющий 20-30 % от общей массы отходов.

Зольный остаток собирается в паровых котлах. Для очистки дымовых газов в сухой или полусухой скруббер обычно впрыскиваются такие реагенты, как NaHC 0³ или Са(ОН)² . Летучая зола собирается отдельно на электростатическом фильтре или вместе с продуктами реакции и излишками реагента на тканевом фильтре. Может также применяться дополнительная мокрая очистка дымовых газов. В данной статье летучая зола рассматривается как твердый остаток, извлекаемый при очистке дымовых газов без добавления иных веществ. Контролируемый остаток (air pollution control residue - ARC residue) представляет собой остаток, получаемый после очистки дымовых газов и содержащий также продукты реакции и некоторое количество использованного реагента, не вступившего в реакцию. Оба типа зольных отходов содержат соединения тяжелых металлов, из которых основными являются медь, свинец и цинк (табл. 1). Концентрация свинца и цинка в летучей золе и в контролируемом сухом остатке обычно бывает выше, чем в шлаке.

На практике отходы от сжигания мусора обычно применяют в строительстве или вывозят для захоронения. Преимущество их использования в качестве вторичных ресурсов заключается в уменьшении площадей захоранивания на полигоне, а также в том, что получаемый в результате материал может заменить природное сырье (песок, гравий и т.п.). Введение запрета на поверхностное захоронение отходов или повышение налогов для его осуществления может стимулировать вторичное использование таких остатков. На рис. 2 приведены данные о росте общей стоимости захоронения опасных отходов во Фландрии в период 1989-2000 гг. Общая стоимость захоронения увеличилась за этот период более чем в 4 раза, что объясняется как ростом расценок, так и увеличением налогов на захоронение.

 
Нормативные требования и обращение с отходами во Фландрии (Бельгия)

Во Фландрии (население 5,95 млн чел.) 67 % твердых бытовых отходов в 2001 г. собиралось раздельно. В 1999 г. на 11 мусоросжигательных заводах было сожжено около 900 тыс. т твердых отходов, в результате чего образовалось 200 тыс. т шлака и 35 тыс. т экологически контролируемого остатка и летучей золы. В 2001 г. образовалось уже 258 тыс. т шлака.

Рециклинг

В соответствии с европейским законодательством правительство Фландрии разработало перечень опасных отходов. Шлак в этот перечень не входит и поэтому с юридической точки зрения может рассматриваться как допустимый к использованию в строительстве при условии, что это отвечает определенным требованиям. По неорганическим составляющим (например, соединениям тяжелых металлов) предельно допустимые нормы их выщелачивания из дисперсных материалов во Фландрии (табл. 2) определялись на колонках в соответствии с тестом NEN 7343. Эти нормативы действуют в отношении твердых гранулированных материалов плотностью 1 550 кг/м³ , которые планируется использовать в массе при высоте слоя 0,7 м. В других условиях полученные при лабораторном анализе результаты тестов на выщелачивание следует пересчитывать для получения величин выхода элементов и сравнивать с ПДК для грунтов.

Если гранулированные материалы соответствуют этим предельно допустимым значениям, их можно использовать в качестве агрегатных заполнителей для получения монолитных конструкций. Дисперсные материалы, не соответствующие допустимым значениям по выщелачиванию для использования к качестве гранулятов, могут перерабатываться в монолит ные конструкции при условии, что величины выноса, рассчитанные на основе результатов лабораторных тестов NEN 7345 на диффузию, соответствуют предельно допустимым значениям выхода компонентов для грунтов. Кроме соответствия экологическим требованиям физические свойства материала должны соответствовать техническим требованиям (по гранулометрическому составу, прочности и т.п.). При соответствии нормативам по выщелачиванию, а также строительным нормативам при использовании зольных остатков может не потребоваться их изоляция от контакта с водой.

На практике во Фландрии прямое использование шлаков мусоросжигательных заводов в качестве вторичного материала невозможно, поскольку наблюдается превышение ПДК выщелачивания по меди, а иногда по свинцу и цинку. Кроме того, гранулометрический состав шлака не соответствует требованиям, предъявляемым в Бельгии к строительным материалам, идущим на государственные строительные работы. Таким образом, шлак мусоросжигательных заводов приходится подвергать предварительной обработке перед его использованием или вывозить для захоронения на полигон.

В отличие от Нидерландов и Германии, во Фландрии такая обработка шлака, как отделение железа с помощью магнитов, отделение цветных металлов, просеивание и дробление частиц, размер которых превышает 40 мм, не является стандартной практикой. Здесь работают 2 основных завода по обработке шлака. На одном из них имеется система мокрого просеивания с пропускной способностью 165 тыс. т в год, а на другом - система сухого просеивания производительностью 300 тыс. т в год. Мокрая обработка шлака имеет ряд преимуществ по сравнению с сухой с точки зрения обеспечения качества получаемого на выходе материала: легкая органическая фракция плавает на поверхности промывочной емкости и легко удаляется, растворимые соли легко вымываются, промывка дает возможность получить визуально контролируемый чистый конечный продукт, а высокая эффективность фильтрования обеспечивает получение высококачественного гранулята.

При переработке шлака мокрым способом выделяются фракции черных и цветных металлов, которые могут направляться на дальнейшую переработку; фракция с размером частиц 0-0,1 мм, которая может направляться на полигон для захоронения; песчаная фракция с размером частиц 0,1-2 мм, которая может использоваться как строительный материал (например, на полигонах); фракции с размером частиц от 2 до 6 мм и от 6 до 50 мм, на которые могут быть получены сертификаты на использование в качестве материалов для строительства фундаментов. Перед использованием гранулированные материалы должны быть выдержаны для старения в течение 3 месяцев. На фракцию с размером частиц 2-6 мм выдается сертификат для использования в качестве замены таких материалов, как песок и гравий при изготовлении бетонных блоков.

Система сухого просеивания обеспечивает получение фракций с размером частиц 0-10 мм, 10-22, 22-40 и 40-80 мм помимо фракции черных и цветных металлов. На фракции с размером частиц 10-40 мм выдается сертификат на использование их в подушке под фундаментами, но только для определенных их видов.

В настоящее время значительная часть всех образующихся во Фландрии шлаков перерабатывается (в основном на предприятиях, расположенных в Валлонии). Соответствующий рынок в самой Фландрии развит еще слабо. Это может частично объясняться очень низким ПДК по меди в шлаке, установленным во Фландрии по сравнению с Валлонией и соседними странами, и тем, что возможность мокрого просеивания шлака появилась здесь относительно недавно. Ожидается, что со временем данный рынок значительно расширится. В 2001 г. 54 тыс. т шлака было экспортировано в Нидерланды и 17 тыс. т - в Германию.

Оценка жизненного цикла и анализ эффективности затрат

Последние 10-20 лет различные исследовательские группы занимались анализом воздействия сжигания отходов на окружающую среду в сравнении с другими аспектами их переработки. Наиболее распространенными методами оценки такого воздействия при организации переработки отходов являются оценка жизненного цикла (ОЖЦ) и анализ эффективности затрат (ДЭЗ). В методе ОЖЦ большее внимание уделяется экологическим аспектам, тогда как ДЭЗ ориентируется на экономические показатели. Как правило, при анализе эффективности затрат учитывается финансовая стоимость жизненного цикла и экологические затраты, которые в совокупности составляют разновидность социальных затрат. В течение последних 10 лет в Швеции неоднократно проводились исследования организации переработки отходов по методам ОЖЦ и ДЭЗ. В результате проведенных исследований выяснилось, что:

• наихудший способ обработки отходов, который представляет наибольшую экологическую и социальную опасность, - это вывоз мусора на полигон. Это объясняется выделением метана на свалках, а также низкой степенью вторичного использования ресурсов и невозможностью учета уменьшения воздействия на окружающую среду и экономии расходов;

• утилизация отходов выгоднее с экологической точки зрения, но требует больших финансовых затрат. Социальные затраты зависят от способа оценки экологического воздействия. По мнению авторов, утилизация легко регенерируемых материалов с социальной точки зрения более рентабельна, нежели сжигание;

• экологические и социальные затраты при анаэробной ферментации и компостировании ниже, чем при свалке отходов, но выше, чем при сжигании.

Сжигание отходов в Швеции

В настоящее время в Швеции сжигание - один из основных методов переработки твердых бытовых и других горючих отходов. В 2003 г. общее количество ТБО в Швеции составило 4,2 Мт (более 460 кг на человека). 31 % твердых бытовых отходов был подвергнут утилизации, 45 % - сжиганию, 10 % - биологической переработке и 14 % было вывезено на свалку. Это означает, что было сожжено около 1,9 Мт ТБО. Сверх того на муниципальных предприятиях было сожжено 1,2 Мт промышленных горючих отходов. Общая выработка энергии на этих предприятиях составила 9,3 ТВт тепловой и 0,7 ТВт электрической энергии.

По оценкам специалистов, подобное сжигание отходов дает 5 % общего выброса диоксинов в Швеции (см. таблицу). Другим таким же крупным источником диоксинов является сжигание биологического топлива и выбросы с неконтролируемых очагов возгорания на свалках.

Затраты на сжигание отходов составляют 33-55 евро/т. Это сравнимо с затратами на вывоз на полигон -40-95 евро/т (плюс налог на вывоз мусора - 40 евро/т) и компостирование - 44-110 евро/т.

Стоимость утилизации отходов различается в зависимости от материалов, но обычно составляет 280-550 евро/т.

Выводы

Сжигание мусора - эффективный способ утилизации материалов и сбережения природных ресурсов, таких, как нефть, газ, уголь и лес. Однако сжигание требует реальной утилизации энергии, например, наличия теплосетей в месте расположения мусоросжигательных предприятий;

экологическое воздействие от сжигания мусора незначительно. При надлежащем контроле над процессом сгорания и эффективной очистке дымового газа выбросы в атмосферу будут минимальны, особенно в сравнении с другим топливом, используемым в теплофикации; сжигание - более предпочтительный метод переработки отходов, нежели вывоз отходов на свалку; утилизацию мусора следует рассматривать как дополнительный, а не конкурентный метод переработки отходов.

www.newchemistry.ru