Присутствие в составе твердых коммунальных отходов (ТКО) более 30% пищевых отходов приводит к возникновению серьезных проблем при их захоронении на полигонов. Это неприятные запахи, обилие грызунов и птиц, рост количества полигонного фильтрата и его токсичности, выделение метана (парниковый газ), способствующего повышению пожарной опасности полигонов.
Возникновение пожара на полигоне является экологической катастрофой. В воздух выделяются сотни высокотоксичных веществ, огонь быстро проникает в толщу полигона и потушить пожар не удается неделями.
Эти проблемы потребовали разработки в нашей стране «мусорной реформы», направленной на сортировку ТКО и сокращение их захоронения на полигонах. Экологически безопасная переработка ТКО возможна, но требует достаточно высоких инвестиционных затрат.
Основной способ утилизации органической фракции ТКО, включая пищевые отходы,-компостирование с получением технического грунта. В результате получается вторичный продукт с низкой стоимостью, составляющей 40-50 руб./куб. м. И такая переработка не покрывает производственных затрат и требует дотаций. В настоящей статье рассмотрим способ повышения рентабельности такой переработки за счет объединения ТКО с промышленными отходами.
Содержание
Этапы экологически безопасной утилизации ТКО
Для того, чтобы переработка твердых коммунальных отходов не представляла опасности для окружающей среды необходимо выполнить следующие обязательные стадии.
Сортировка
Эта стадия необходима для выделения вторичного сырья, пригодного для вторичной переработки, а также выделения токсичных отходов, которые должны специально утилизироваться на специализированных предприятиях.
Из смешанных ТКО удается выделить не более 12-15% вторсырья. Его реализация не может покрыть всех затрат на переработку ТКО. Часть вторичных ресурсов (бумаги, пластика и др.), загрязненных пищевыми отходами не принимаются на переработку. Решить проблему может раздельный сбор коммунальных отходов (отдельно вторсырье и отдельно пищевые отходы и упаковка, загрязненная пищевыми отходами). Однако это потребует кардинально изменить всю систему сбора ТКО.
Измельчение
Эта стадия необходима для усреднения остатков после сортировки и подготовки к сепарации органической фракции ТКО. Дробильная техника оборудуется магнитными сепараторами для улавливания черных металлов и сепараторами с вихревыми токами для удаления цветных металлов. При возможности дробилки обдувают потоком воздуха для частичного удаления пластиковых пленок и подсушки продукта.
Отделение органической фракции (грохочение) и ее компостирование
Измельченные ТКО подвергаются рассеву на фракции. Органические составляющие полностью сосредоточены в мелкой фракции с размерами менее 70-80 мм. Кроме пищевых отходов и других органических составляющих в этой фракции присутствуют измельченные стекло и пластики, мелкие камни, обрывки тканей, в том числе синтетических. Это не позволяет использовать получаемую после компостирования продукцию в качестве сельскохозяйственного компоста.
В результате компостирования будет получаться продукция в виде технического грунта. Он может использоваться для пересыпки слоев ТКО на полигонах, однако стоимость такого грунта невысока и не превышает 40-50 руб./куб. м.
Для компостирования органической фракции ТКО возможны различные технологии. Подробно они описаны в статье «Компостирование органических отходов». Наиболее дешевым вариантом является компостирование в буртах с высотой не более 1,5 м и шириной до 2,5 м (иначе не обеспечивается поступление кислорода в центральные слои буртов). Длина буртов не ограничена. Компостирование в этом случае занимает 1-3 года.
При ворошении буртов время компостирования снижается до 0,5-1 года, однако возрастают затраты на компостирование. Расходы увеличиваются на 25-30% при редком ворошении и на 50-80% при интенсивном ворошении. Технологии с интенсивной аэрацией снижают сроки компостирования до 4-10 суток, но затраты резко возрастают.
Как увеличить рентабельность переработки ТКО
Крупная фракция от рассева ТКО, так называемые «хвосты», обычно направляются на захоронение. Это требует затрат на вывоз и размещение их на полигоне. В то же время эта фракция имеет достаточно высокий энергетический потенциал, благодаря наличию загрязненных пластиков, бумаги, древесины.
После отсева крупных частиц стекла и камней, которые могут использоваться в дорожном строительстве или для создания фундаментов для производственного оборудования, эта фракция может использоваться в качестве альтернативных топлив для цементных заводов. Таким образом, осуществляется полностью безотходная переработка ТКО.
Такие поставки рентабельны при расстоянии до цементного завода, имеющего возможности ввода альтернативных топлив из отходов, не более 150-200 км. Если такая поставка невозможна из-за отсутствия поблизости с производственной площадки обработки ТКО цементных заводов, энергетическая фракция может быть переработана методом пиролиза с получением продукции.
Подробнее с переработкой «хвостов» от сортировки ТКО можно познакомиться на следующем видео:
При пиролизе образуются синтез-газ (используется на поддержание работы пиролизной установки), жидкое топливо (аналог котельного топлива) и пироуглерод, отличающийся высокой энергетической калорийностью. Реализация жидких топлив и пироуглерода позволяет сделать процесс переработки ТКО полностью самоокупаемым.
Производство по безотходной переработке ТКО и промышленных отходов
Объединение ТКО и промышленных отходов позволит значительно увеличить рентабельность их переработки. При этом используются промышленные отходы, которые перерабатываются с использованием компостирования и пиролиза на том же оборудовании, что и ТКО.
К таким отходам относятся отходы и неликвиды пищевого производства, осадки очистных сооружений биологической очистки, биологические отходы, сельскохозяйственные, нефтесодержащие, древесные отходы и отходы пластмасс. Стоимость утилизации таких отходов в 3-8 раз выше, чем у твердых коммунальных отходов.
Это обеспечивает высокую рентабельность такого производства без дополнительных затрат, так как используются резервы уже применяемого оборудования. Утилизация вместе с ТКО промышленных отходов 4 класса опасности не только повышает финансовую эффективность производства, но и повышает его устойчивость при изменении условий поставки отходов, особенно ТКО.
Региональный оператор может построить собственную линию сортировки и изменить правила поставки коммунальных отходов, даже полностью прекратить их поставку. В этом случае их легко можно будет заменить увеличением объема органических отходов (пищевые, биологические, осадки биологической очистки сточных вод и др.). Это не потребует изменения оборудования и разрешительной документации. Однако, необходимо учитывать ограничения со стороны природоохранного законодательства.
Обеспечение финансовой эффективности производства в условиях законодательных ограничений.
Постановление Правительства РФ от 31.12.2020 №2398 «Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду к объектам I,II,III,IV категорий» относит большую часть видов обращения с отходами к I категории, оказывающей значительное негативное воздействие на окружающую среду (НВОС).
Предприятия, отнесенные к этой категории несут очень большие дополнительные затраты, составляющие сотни миллионов рублей, на разработку и согласование комплексного разрешения (КЭР), внедрения наилучших доступных технологий, оборудования всех источников выбросов и сбросов загрязняющих веществ средствами автоматического измерения, учета и передачи контролирующим органам концентраций загрязняющих веществ.
Создание производств по безотходной переработке ТКО и промышленных отходов в настоящее время не очень интересны для региональных операторов (их итак все устраивает), но очень интересны для частных инвесторов. Они могут через своего регионального оператора получить льготный кредит от Российского экологического оператора (РЭО) на создание производства. А затем получить гарантированные поставки ТКО на созданное производство.
В отличие от крупных государственных структур частным инвесторам важно обеспечить максимальную отдачу от вложенных средств, а не достижение показателей по объемам переработки отходов. Поэтому они готовы пойти на некоторые ограничения по производительности, позволяющие избежать попадания производства в I категорию НВОС.
Для того, чтобы производство по безотходной утилизации ТКО и промышленных отходов соответствовало II категории НВОС согласно Постановления №2398 необходимо выполнить следующие условия:
- на утилизацию принимаются промышленные отходы только 4 класса опасности;
- количество утилизируемых биологических отходов не должно превышать 3 500 т/год;
- термическая переработка отходов (пиролиз) не превышает 25 200 т/год;
- производительность линии сортировки ТКО не превышает 40 000 т/год.
Последнее связано с размером санитарно-защитной зоны (СЗЗ)-500 м согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Такой же размер СЗЗ требуется для работы установки пиролиза. Увеличение производительности сортировки и утилизации ТКО потребует увеличения СЗЗ в 2 раза, что значительно затруднит нахождение подходящей производственной площадки. Также при этом возрастет количество «хвостов» ТКО, подвергаемых пиролизу. Это сократит возможность приема промышленных отходов и уменьшит финансовую эффективность.
