RECYCLING OF MATERIALS FROM HOUSEHOLD SOLID WASTE AND SEWAGE SLUDGE

Cover Page

Abstract


At the present stage of world development the policy of many countries including The Russian Federation aims at extensive use of resources while the cost of these resources constantly rises. Nowadays it is absolutely necessary to develop resource-saving and low-waste technologies in all branches of industry. These technologies make it possible to get high-grade raw materials and supplies from household and industry waste. Subsequently they become useful for less expensive production of consumer goods and technical purpose products.


Full Text

Многие компоненты твердых бытовых отходов и осадков сточных вод могут быть переработаны в полезные продукты путем рециклирования. Оно заключается в повторном использовании материалов для производства новых изделий или продуктов. Эффективность вторичного использования определяется прежде всего материалом, из которого изготовлено изделие. В ближайшем будущем более экономичными будут изделия из рециклированных материалов. Согласно международному стандарту МКС 01.040.13, рециклинг (рециклирование, рециклизация) это процесс возвращения отходов, сбросов и выбросов в процессы техногенеза. Проблемы, связанные с рециклированием материалов с целью их повторного использования, чрезвычайно сложны прежде всего в технологическом аспекте. Для успешной работы схем рециклинга необходимо наличие концентрированных фракций отходов. Предварительно нужно осуществить сортировку отходов у источника их образования, а также раздельный сбор отдельных фракций отходов. Меньше сложностей со сбором и последующим рециклингом материалов возникает с отходами промышленного и коммерческого секторов. Отходы этих предприятий более однородны по составу. Твердые бытовые отходы сложно подвергать рециклингу, так как их сбор и сортировка более трудоемки. Для увеличения степени рециклирования материалов из отходов и осадков сточных вод необходимо использовать также экономические меры, в частности повышение налогов на полигонное депонирование и сжигание. Рециркуляция твердых отходов (переработка с целью получения вторичного сырья) может быть рентабельной при следующих условиях: стоимость исходного сырья высока из-за дефицита материала или его отдаленности от места производства; стоимость полигонного депонирования или сжигания выше стоимости рециклинга (переработки). Материальный поток веществ, проходящих рециклинг, можно проиллюстрировать в виде схемы, приведенной на рис. 1. Наиболее часто для рециклирования используются стекло, макулатуру, черные и цветные металлы, а также пластмассы. Стекло обычно перерабатывают путём измельчения и переплавки (желательно, чтобы исходное стекло было одного цвета). Стеклянный бой низкого качества после измельчения используется в качестве наполнителя для строительных материалов. В: изделия сталь алюминий пластмассы шины стекло С: потребление А: производство V: исходные материалы D: образование отходов R: рециклированные материалы F: сбор отходов F1: рециклинг F2: утилизация (энергия) F3: размещение Рис. 1. Схема рециклинга отходов Стальные и алюминиевые банки переплавляются с целью получения соответствующего металла. При этом выплавка алюминия из баночек для напитков требует только 5 % от энергии, необходимой для изготовления того же количества алюминия из руды. Бумажные отходы различного типа уже многие десятки лет применяются для изготовления пумпы – сырья для бумаги. Из смешанных или низкокачественных бумажных отходов изготавливают обёрточную бумагу и картон. Бумажные отходы могут использоваться в строительстве для производства теплоизоляционных материалов и в сельском хозяйстве. Переработка пластмасс является дорогим и сложным процессом. Из некоторых видов полимерных материалов, например полиэтилена, полипропилена, полистирола, полиэтилентерефталата, можно получать высококачественный пластик тех же свойств. Другие полимерные материалы, например поливинилхлорид, после переработки могут быть использованы в качестве добавок в строительные материалы. В процессе переработки селективных материалов, содержащихся в отходах, экономится энергия и первичное сырье в значительных количествах (табл. 1 и 2). Как видно из табл. 1, экономия энергии особенно значительна при использовании в качестве вторичных ресурсов пластмасс (97 %), алюминия (95 %), стали (74 %) и бумаги (70 %). Однако, несмотря на значительные материальные и энергетические ресурсные сбережения, в России до сих пор безвозвратно теряется 9 млн т макулатуры, 1,5 млн т черных и цветных металлов, 2 млн т полимерных материалов, 10 млн т пищевых отходов, Экономия энергии при переработке отходов Таблица 1 Материал Экономия энергии, % Материал Экономия энергии, % Пластмасса 97 Бумага 70 Алюминий 95 Стекло 25 Сталь 74 Материальная экономия первичного сырья от использования 1 т вторичного сырья Таблица 2 Вторичное сырье Продукция и процессы, в которых используется вторичное сырье Сэкономленное первичное сырье Экономия первичного сырья от использования 1 т вторичного сырья Макулатура Картон, бумага Древесина 3,5 м3 Материалы текстильные вторичные Нетканые материалы, войлок, ткани, пряжа, бумага Хлопковое, шерстяное, льняное волокно 0,68 т Сырье полимерное вторичное Литьевые, прессованные, формованные изделия, пленка, трубы и пр. Первичное полимерное сырье 0,7 т Шины изношенные Регенерат, резиновая крошка, сжигание Синтетический каучук, условное топливо 0,3 т0,9 т Стеклобой Стеклотара Производство пористых заполнителей Сода кальцинированная Топливо условное Песок кварцевый 0,25 т0,011 т1,2 т 0,5 млн т стекла. Вместо рециркуляции и возвращения в производственный процесс вторичные материалы поступают на захоронение. Отходы, подлежащие рециклированию, теоретически включают в себя почти все потребительские товары. Более половины всех отходов можно эффективно перерабатывать. Однако достижение такой эффективности требует осторожности в обращении с отходами. Бумага, например, быстро теряет своё качество, будучи смешана с органическими отходами. Стекло и металл в большей степени конкурируют на рынке с продукцией из первичного сырья. Органические отходы могут быть использованы как удобрения после их очистки от неорганических соединений. Как правило, чем ближе расположен источники отходов, тем меньше им требуется сортировка, а чем чище отходы, тем стоят они дороже. Вторичное использование потребительских товаров выгодно, например стеклянные бутылки предназначены для 30-кратного использования, хотя такие бутылки в 1,5 раза тяжелее пластиковых. Алюминий, стекло и сталь требуют более тщательного отбора при переработке, но зато спектр их применения более широк. Количество энергии и сырья, сберегаемое в процессе переработки селективных материалов, огромно. Алюминий – наиболее энергоёмкий из всех материалов, находящихся в эксплуатации, и во многих случаях энергоресурсы являются решающим фактором размещения его производства. Производство алюминия из лома потребляет лишь 5 % энергии, требуемой на его производство из бокситов. Одна тонна переработанного алюминия сберегает 4 т бокситов, 700 кг кокса и снижает вредные выбросы на 35 кг. В 70-е гг. ХХ столетия 15-20 % мощностей на стекольных заводах работали на переработку стекольного боя. В настоящее время с использованием новых технологий стекольные заводы работают в основном на вторсырье. Каждая переработанная тонна стеклянного боя сберегает 1,2 т первичного сырья. Недавнее ужесточение норм выбросов в Японии, Швеции, США и Западной Германии привело к большому спросу на стеклянный бой из-за того, что его использование в производстве стекла снижает уровень загрязнений. В табл. 3 отражена экологическая сторона данной проблемы и, в частности, изменение характеристик производства при увеличении количества применяемого стеклобоя на 1000 т стеклотары. В последнее время с развитием компьютерных технологий увеличился рынок потребления бумаги, естественно увеличилось количество макулатуры. В настоящее время в некоторых странах запрещено выбрасывать бумагу. Многие бумагопроизводители, в частности финские компании, импортируют много бумажных отходов. Постройка фабрики по переработке макулатуры стоит лишь 50-80 % от стоимости обычной бумажной фабрики. Только в США около 200 фабрик работают на вторичном сырье. Использование макулатуры позволяет сохранить в год около 400 000 га лесов и одновременно сократить количество потребляемой энергии и воды, т.е. значительно снизить уровень загрязнений. В табл. 4 приведены сведения Таблица 3 Изменение характеристик производства при увеличении количества применяемого стеклобоя на 1000 т стеклотары Источник влияния Изменение характеристик при % использования боя Степень изменения воздействияна окружающую среду, % 15 60 Отходы горных разработок, т 104 22 -79 Количество веществ, загрязняющих атмосферу, т 13,9 12 -14 Расход воды (за вычетом сброса), тыс. л 756 378 -50 Расход энергии, кДж 17038•106 17671•106 +3 Расход первичного сырья (шихты), т 1100 500 -54 Количество отходов, образующихся после потребления, т 1000 450 -55 Степень воздействие на окружающую среду процессов изготовления бумаги из целлюлозы и облагороженной макулатуры (на 1000 т) Таблица 4 Факторы воздействия Значения показателей при использовании в качестве сырья Сокращение степени воздействияна окружающую среду, % целлюлозы облагороженной макулатуры Расход первичного сырья, т 0 1100 100 Расход технологической воды, м3 178600 152000 15 Расход энергии, кДж 25122 9540 62 Масса веществ, загрязняющих атмосферу, т 49 20 59 по уменьшению влияния на окружающую среду при изготовлении бумаги из макулатуры. Бумага бывает разного качества в зависимости от состава волокон и цвета. После многих циклов переработки волокна изнашиваются и из них нельзя получить бумагу высокого качества, но они остаются по-прежнему ценным сырьём для бумажной промышленности. Во многих развивающихся странах в целях экономии материала делают бумагу более низкого качества, чем предусмотрено мировым стандартом. Чем лучше бумага используется, чем чище она поступает на переработку, тем большее число раз её можно переработать в дальнейшем. Высокий уровень переработки бумаги примечателен ещё и тем, что большая часть бумаги экспортируется в качестве упаковки. Вполне достижим 50процентный уровень переработки этого материала. Политика многих стран, и в частности Российской Федерации на данном этапе развития, направлена на экстенсивное использование ресурсов, стоимость которых постоянно повышается. В настоящее время необходимо развивать ресурсосберегающие малоотходные технологии во всех отраслях промышленности. Необходимо внедрять технологии, позволяющие извлекать из отходов производства и потребления полноценные виды сырья и материалов. В дальнейшем они становятся пригодными для более экономичного производства товаров народного потребления и продукции технического назначения. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Тематическая стратегия по предотвращению образования и рециклингу отходов. Комиссия ЕС Брюссель 27.05.2003 [Текст] // Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информ. / ВИНИТИ. − 2005. − № 3. − С. 3−63. Мирный, А.Н. Концепции обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации [Текст] / А.Н. Мирный, Л.С. Скворцов // Экология и промышленность России. − 2002. − № 4. − С. 41−43. Мечев, В.В. Высокоэкономичная технология переработки бытовых отходов [Текст] / В.В. Мечев // Экология и промышленность России. − 2000. − № 5. − С. 8−12. Соломин, И.А. Выбор оптимальной технологии переработки ТБО [Текст] / И.А. Соломин, В.Н. Башкин // Экология и промышленность России. − 2005. − № 9. − С. 42−45. Любарская, М.А. Стратегическое управление процессом обращения твердых отходов в регионе [Текст] / М.А. Любарская // Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информ. / ВИНИТИ. − 2005. − № 19. − С. 50−54. Юдин, А.Г. О международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» [Текст] / А.Г. Юдин // Ресурсосберегающие технологии: экспрессинформ. / ВИНИТИ. − 2005. − № 17. − С. 12−43. Бабушкин, Д.А. Технологические процессы современных методов переработки ТБО / Д.А. Бабушкин, О.В. Бондарь // Ресурсосберегающие технологии: экспрессинформ [Текст] / ВИНИТИ. − 2005. − № 17. − С. 43−46. © Губанов Л.Н., Зверева А.Ю., Зверева В.И., 2013

About the authors

L. N GUBANOV

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Author for correspondence.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

доктор технических наук, заведующий кафедрой экологии и природопользования

A. Yu ZVEREVA

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

ассистент кафедры экологии и природопользования

V. I ZVEREVA

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

кандидат химических наук, профессор кафедры экологии и природопользования

References

  1. Тематическая стратегия по предотвращению образования и рециклингу отходов. Комиссия ЕС Брюссель 27.05.2003 [Текст] // Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информ. / ВИНИТИ. − 2005. − № 3. − С. 3−63
  2. Мирный, А.Н. Концепции обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации [Текст] / А.Н. Мирный, Л.С. Скворцов // Экология и промышленность России. − 2002. − № 4. − С. 41−43
  3. Мечев, В.В. Высокоэкономичная технология переработки бытовых отходов [Текст] / В.В. Мечев // Экология и промышленность России. − 2000. − № 5. − С. 8−12
  4. Соломин, И.А. Выбор оптимальной технологии переработки ТБО [Текст] / И.А. Соломин, В.Н. Башкин // Экология и промышленность России. − 2005. − № 9. − С. 42−45
  5. Любарская, М.А. Стратегическое управление процессом обращения твердых отходов в регионе [Текст] / М.А. Любарская // Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информ. / ВИНИТИ. − 2005. − № 19. − С. 50−54
  6. Юдин, А.Г. О международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» [Текст] / А.Г. Юдин // Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информ. / ВИНИТИ. − 2005. − № 17. − С. 12−43
  7. Бабушкин, Д.А. Технологические процессы современных методов переработки ТБО / Д.А. Бабушкин, О.В. Бондарь // Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информ [Текст] / ВИНИТИ. − 2005. − № 17. − С. 43−46

Statistics

Views

Abstract - 40

PDF (Russian) - 11

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2013 GUBANOV L.N., ZVEREVA A.Y., ZVEREVA V.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies