RECYCLING OF MATERIALS FROM HOUSEHOLD SOLID WASTE AND SEWAGE SLUDGE

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

Supplementary files