Проблемы утилизации бытовых отходов в Республике Тыва

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛЯРНАЯ АКАДЕМИЯ»

Факультет экологии и природопользования

Кафедра природопользования

Проблемы утилизации бытовых отходов в Республике Тыва

Выпускная квалификационная работа

Специальность 020802.65 «Природопользование»

Исполнитель:

Куулар Айвар Валентинович

Санкт-Петербург

г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Проблема управления твёрдыми бытовыми отходами

.1 Управление твёрдыми бытовыми отходами в России и за рубежом

.2 Нормы образования твердых бытовых отходов в России и странах Европейского Союза

.3 Морфологический состав твердых бытовых отходов

Глава 2. Изменение качества окружающей среды при различных методах удаления твердых бытовых отходов

.1 Изменение качества окружающей среды при захоронении ТБО на полигонах (на свалках)

.2 Изменение качества окружающей среды при сжигании твёрдых бытовых отходов

.3 Изменение качества окружающей среды при биотермической переработке твёрдых бытовых отходов

Глава 3. Управление твёрдыми бытовыми отходами в Республике Тыва

.1 Система сбора и транспортировки ТБО

.2 Основные объекты захоронения отходов

.3 Современное состояние мест складирования отходов

.4 Пути решения проблемы управления твёрдыми бытовыми отходами в Республике Тыва

Заключение

Список литературы

утилизация отходы свалка

ВВЕДЕНИЕ

Проблема управления твёрдыми бытовыми отходами (ТБО) в последние десятилетия является глобальной экологической проблемой. Ежегодно на планете образуются миллионы тонн ТБО, во вторичный оборот включается не более 4% (Витковская, 2012).

По оценкам (Шубов, Федоров, Залепухин, 1998) подавляющее количество ТБО вывозят на свалки (полигоны): в СНГ - 97%, в США - 73%, в Великобритании - 90%, в Германии - 70%, в Швейцарии - 25%, в Японии - около 30%. Методом термической обработки (сжигание) в европейских странах перерабатывают 20-25% объема городских отходов, в Японии - около 65%, в США - около 15%. Как альтернатива сжиганию развивались биотермические методы переработки ТБО, из которых наиболее распространено компостирование (биотермическое разложение органической части ТБО микроорганизмами). В различных странах с получением компоста перерабатывается не более 5% ТБО.

В России образовавшиеся отходы в основном вывозятся на полигоны (свалки). Частично они попадают в места неорганизованного хранения (около 10%). Наконец, еще около 6% просто оседает на территории города и промышленных предприятий. Санитарное состояние большинства крупных городов России нельзя назвать удовлетворительным (Игнатович, Рыбальский, 1998).

Обязательным элементом жизнеобеспечения и одной из важнейших экологических проблем территорий населенных пунктов является их санитарная очистка от твердых бытовых отходов - ТБО (коммунальных отходов). В настоящее время на территории РФ каждый городской житель ежегодно производит от 200 до 400 кг ТБО, представляющих серьезную санитарно-эпидемиологическую угрозу. За последние годы объем ТБО резко увеличился. Большое количество отходов создает экономические и технические проблемы их сбора, хранения, переработки, захоронения и транспортировки (Короткин, 2008).

К твердым бытовым отходам (ТБО) относятся:

отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, торговых, зрелищных, спортивных и других предприятиях (включая отходы от текущего ремонта квартир);

отходы от отопительных устройств местного отопления, смет, листовой опад;

крупногабаритные отходы.

Построение системы управления и переработки ТБО в РФ обладает рядом особенностей, связанных с общей низкой экологической культурой населения, экономическим кризисом, низкоэффективной практикой организации природоохранной деятельности и коммунального обслуживания территорий в сфере управления отходами. ТБО субъектов РФ имеют отличительные особенности по составу и свойствам, структуре образования и динамике изменения параметров (Короткин, 2008).

Цель работы: провести анализ системы управления ТБО в Республике Тыва. В ходе выполнения работы, для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

рассмотреть общемировую проблему управления твердыми бытовыми отходами;

дать оценку изменения качества окружающей среды при различных методах обезвреживания твёрдых бытовых отходов;

провести анализ систем управления твёрдыми бытовыми отходами в Республике Тыва;

рассмотреть пути решения проблемы управления твёрдыми бытовыми отходами в Республике Тыва.

При написании дипломной работы были использованы литературные данные и интернет - ресурсы.

ГЛАВА 1. Проблема управления твёрдыми бытовыми отходами

.1 Управление твёрдыми бытовыми отходами в России и за рубежом

Важным компонентом стратегии УР является решение проблемы управления твердыми бытовыми отходами (ТБО) (Витковская, 2012).

В 2007 году в мире было образовано порядка 1 млрд. т твердых бытовых отходов, из которых 25% приходится на долю США, являющихся абсолютным мировым лидером по производству ТБО. Среди крупнейших производителей ТБО также находятся такие страны, как Китай, Япония, Бразилия, Индия и Франция. Россия также входит в десятку лидеров (<#"362" src="doc_zip1.jpg" />

Рис.1. Способы обезвреживания ТБО в разных странах, % (Лебедев и др., 2005; Венцюис и др., 2007; Municipal Waste, 2010)

Мировой опыт обращения с отходами использует так называемую иерархию отходов, представленную в Рамочной директиве по отходам Евросоюза (рис.2) (Мелкумов, 2011).

Рис. 2. Международная «иерархия отходов» (Мелкумов, 2011)

В РФ промышленной переработке подвергается порядка 3%, остальное вывозится на свалки и полигоны-захоронения с отчуждением земель в пригородной зоне. Значительное количество ТБО попадает на несанкционированные свалки, количество которых постоянно растет. Поэтому ТБО представляют собой источник загрязнения окружающей среды, способствуя распространению опасных веществ. Вместе с тем ТБО содержат в своем составе ценные компоненты, которые могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов. Основная масса ТБО и промышленных отходов образуется в городах и поселках городского типа. Кроме того, в России накоплено около 90 млрд.т отходов добычи и переработки полезных ископаемых (Сметанин, 2003).

С учетом того факта, что 98% потребляемых природных ресурсов превращается в отходы, переработка отходов становится первоочередной мировой задачей (Юсфин., Залетин., 1997).

Приоритеты в решении задач в области обращения с отходами выделяются в такой последовательности (Абрамов, Юдин, 1999):

снижение количества отходов;

снижение содержания опасных веществ в отходах;

максимально возможная утилизация, вторичное использование, рециклинг и компостирование компонентов отходов;

экологически чистая переработка с утилизацией избыточного тепла (в случае термического обезвреживания отходов;

экологически чистое удаление (захоронение) оставшейся части отходов. (Аленькин, Кузнецов, 2001).

Однако, несмотря на то, что в последние десятилетия проблема отходов является одной из основных экологических проблем, занимая в системе городского хозяйства главное место по затратам и инвестициям после сектора водоснабжения и канализации (Абрамов, Юдин,1999), ни в одной стране она не решена окончательно (Витковская, 2012).

Важным условием сохранения экосистем в устойчивом состоянии является изыскание возможностей уменьшения негативного воздействия отходов на окружающую среду и повышения степени их использования как сырьевого ресурса. Один из путей частичной рециклизации органических отходов - использование их для поддержания плодородия почв. Возврат переработанных твердых бытовых отходов в сельскохозяйственные и городские земли является одним из активных элементов замыкания круговорота веществ (Витковская, 2006).

При выборе метода обращения с отходами необходимо учитывать не только себестоимость переработки ТБО, уровень давления на окружающую среду при использовании того или иного метода, экономическую выгоду от вторичной переработки материалов, но и возможности и экологическую целесообразность возврата органических и минеральных веществ в биологический круговорот. Если исходить из положения, что человечество является неотъемлемой частью живой природы на Земле, то биологические циклы, связанные с жизнедеятельностью человека, следует рассматривать с тех же позиций, что и биологические циклы всех других живых организмов. Для того чтобы жить, человечество должно соблюдать законы функционирования биосферы (Витковская, 2012).

.2 Нормы образования твердых бытовых отходов в России и странах Европейского Союза

Нормы накопления ТБО складываются из двух источников:

жилых зданий;

учреждений и предприятий общественного назначения (общественного питания, учебных, зрелищных, гостиниц, детских садов и др.).

На нормы накопления и состав ТБО влияют такие факторы, как степень благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа, водопровода, канализации, системы отопления), этажность, вид топлива при местном отоплении, развитие общественного питания, культура торговли и, что не менее важно, образ жизни и степень благосостояния населения и климатические условия. В неблагоустроенных жилых домах (с местным отоплением на твердом топливе) в ТБО попадает зола, что резко увеличивает норму накопления ТБО (<#"191" src="doc_zip3.jpg" />

Рис. 3. Динамика роста производства ТБО населением, кг/год на человека

По средним объёмам образования ТБО на 1 человека РФ пока существенно отстаёт от США, Канады и других стран (рис 4) (<#"319" src="doc_zip4.jpg" />

Рис. 4. Средний объем ТБО на 1 человека в год по странам мира, 2010

В Российской Федерации очень сложно найти точные и современные данные количества образующихся отходов на душу населения, так как их официальный учет ведется очень плохо.

В официальных ежегодных Государственных докладах «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации» содержатся лишь данные об общем количестве образовавшихся отходов производства и потребления (например, 3,9 млрд. т за 2007 г.) и о процентном распределении отходов по классам их опасности, так к 1-3 классам опасности относится 0,3% всех образующихся в стране отходов, к четвертому - 7,1%, к пятому - 92,6% (рис.5). Однако, из представленных данных точно не ясно, сколько процентов от общего количества образующихся отходов приходится на ТБО.

Таблица 1. Показатели по ТБО в 2008 году в ЕС (Евростат, 2010)

СтранаКоличество собранных отходов, кг/год на человекаСпособ переработки ТБО, %ПолигоныСжиганиеПереработкаКомпости-рование27 стран ЕС52440202317Австрия6013272940Бельгия4935363525Болгария467100000Великобритания56555102312Венгрия453749152Германия5811354817Греция453770212Дания8024542417Ирландия733623323Испания5755791420Италия56144111134Кипр770870130Латвия33193061Литва40796031Люксембург70119362520Мальта69697030Нидерланды6221393227Польша32087194Португалия477651998Румыния38299010Словакия328831035Словения 459661312Финляндия5225017258Франция54336321815Чехия306831322Швеция5153493513Эстония515750188

Рис. 5. Распределение объема образовавшихся отходов по классам опасности (Государственных докладах , 2007)

В литературе (Венцюлис и др., 2007; Масленников, 2007) встречаются разные данные об удельном образовании ТБО в России, цифры варьируют от 200 до 260 кг/год. Несмотря на то, что эти данные чрезвычайно неточны и приближенны, можно сделать вывод о том, что количество ТБО на душу населения в России достаточно мало, по сравнению со странами ЕС, не говоря уже о США.

Нормы накопления ТБО вводятся в действие на основании решения местных органов власти, уточнение норм целесообразно проводить каждые 5 лет. Норма накопления ТБО по массе возрастает в пределах 0,3…0,5 % в год, а по объему - 0,5… 1,5% в год (<#"19" src="doc_zip6.jpg" />/год (290 кг/год) на человека, а расчет с учетом сведений о реально собранном в домохозяйствах количестве отходов и о зарегистрированной численности населения города дал количество, достаточно близкое к норме - 1,41 /год (Венцюлис и др., 2007).

.3 Морфологический состав твёрдых бытовых отходов

По имеющимся данным (Черп, Винниченко, 2002) все отходы разделяются по своему морфологическому составу на следующие категории:

твёрдые бытовые отходы;

древесные отходы;

строительные отходы;

отходы лечебно-профилактических учреждений;

отходы потребления автотранспортных средств;

отходы садово-дачных массивов;

крупногабаритные отходы.

Данное разделение отходов на категории не соответствует точно классификаторам отходов, однако позволяет сгруппировать их по схожести подхода при удалении с территории города (Черп, Виниченко,2002).

Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые - считаются отбросами. Отходы могут быть самыми различными (Сёмин, 2006)

Морфологический состав ТБО жилого фона и предприятий существенно различается. Жилой фонд образует на 17-24 % больше пищевых отходов, чем общественные и торговые предприятия. При этом жилой фонд утилизирует значительно меньше бумаги и картона (на 9-13 %), а также пластмасс (на 4-7 %), чем торговые фирмы и объекты АПК. Все это следует иметь в виду для правильной сортировки отходов с целью последующей его переработки и повторного использования (пищевые отходы можно использовать в виде корма некоторых видов сельскохозяйственных животных) (Гринин, 2002).

В зависимости от климатической зоны различается процентный состав некоторых видов ТБО. Так в средней полосе России (в том числе Москва и Московская область) пищевых отходов образуется меньше, чем в южной полосе на 9-10 %. ТБО из бумаги и картона в средней полосе больше на 9-14 % , чем одноименных отходов в южной полосе страны и на 4-10 % больше, чем в северной. Также в средней полосе по статистике примерно на 1% больше пластмассовых отходов, чем в северной и южной полосах. Процентные соотношения остальных видов ТБО различаются незначительно. В таблице 2 представлены данные по морфологическому составу твёрдых бытовых отходов для жилого и торгового фонда России, а так же климатических зон России (Систер, Мирный, Скворцов, 2001).

Таблица 2. Морфологический состав ТБО для разных климатических зон России, собираемого в жилом фонде, общественных и торговых предприятий городов и регионов России по массе, % (Систер, Мирный, Скворцов, 2001)

КомпонентКлиматическая зонаФондюжнаяСевернаяжилойторговыйПищевые отходы40…4932…3930…4013…16Бумага, картон22…3026…3536…3945…52Дерево1…22…51…23…5Чёрный металлолом2…33…43…43…4Цветной металлолом0,5…1,50,5…1,50,5…1,51…4Текстиль3…54…63…53…5Кости1…21…21…21…2Стекло2…34…62…32…3Камни, штукатурка11…30,5…12…3Кожа, резина12…30,5…11…2Пластмасса3…63…44…58…12Прочее3…41…21…22…3Отсев (менее 15 мм)6…84…65…75…7

От морфологического состава ТБО существенно зависит выбор метода их утилизации.

ГЛАВА 2. Изменение качества окружающей среды при различных методах удаления твердых бытовых отходов

.1 Изменение качества окружающей среды при захоронении ТБО на полигонах (свалках)

Свалки являются источником загрязнения окружающей среды такими опаснейшими ксенобиотиками, как хлорорганические соединения, в том числе диоксины, дибензофураны, бифенилы, полициклические ароматические углеводороды и другие продукты разложения свалочных масс (Амосов и др., 2000).

Площадь, занятая полигонами на территории РФ, в настоящее время превышает 40 тыс. га и ежегодно увеличивается на 2,5-4% (Харитонова, Корнилаев, 2005).

В зону воздействия тела полигона (свалки) попадает геологическая среда, подземные воды, воздушная среда, а также поверхностные воды, донные отложения, почвенный и растительный покров прилегающих территорий. Складирование и захоронение отходов приводит к концентрированию химических веществ в окружающей среде и формированию мелкоконтурных полиэлементных геохимических аномалий (Витковская, 2006).

Грунты свалок обладают аномальными геофизическими характеристиками, а также неоднородными фильтрационными свойствами и плохой водоотдачей.

В толще свалки формируется техногенный водоносный горизонт. Как правило, уровни техногенного горизонта заметно превышают уровни нижележащих водоносных горизонтов, что связанно с наличием в подошве свалки слабопроницаемого слоя, образовавшегося вследствие скопления тонкодисперсных фракций грунтов, и значительным инфильтрационным питанием по площадки свалки. Инфильтрационное питание - основа баланса техногенного горизонта, достигающего 60% суммы атмосферных осадков (Сметанин, 2003).

Основным фактором, определяющим негативное воздействие полигонов захоронения ТБО, является инфильтрация в пределах площади складирования отходов филтьтрата, выделяющейся из свалочного тела в процессе складирования, уплотнения и разложения отходов. На протяжении жизненного цикла полигона ТБО фильтрат является постоянным источником загрязнения подземных вод (Харитонова, Корнилаев, 2005).

Фильтрат и биогаз образуется в анаэробной зоне свалки, мощность которой может достигать 10 м и более за счет протекания процессов деполимеризации, сбраживания, гумификации органического вещества, сульфатредукции и других процессов. В итоге получается уникальный по своей токсичности раствор с минерализацией до нескольких десятков грамм на 1 л, с содержанием ионов аммония и хлора, других макрокомпонентов до нескольких грамм на 1 л, высокими концентрациями тяжелых металлов (цинк, свинец, никель, хром, кадмий и др.). Основные органические соединения фильтрата - это соединения смешанных рядов, ароматические, ациклические карбонильные соединения всех классов опасности (Сметанин,2003). В табл. 3 предоставлен типичный состав фильтрата для полигонов ТБО.

Таблица 3. Типичный состав фильтрата полигонов ТБО (Сметанин, 2003)

ПоказателиСодержание, мг/лПДК, мг/лСтепень превышения ПДК1. Мутность3302314,32. ХПК (мг О2/л)16943056,53. БПК (мг О2/л)14506,0241,64. Хлориды12783503,65. Сульфаты9565001,96. Фенолы4,20,00142007. Нефтепродукты2560,3853,38. Азот аммония6251,0625,09. Железо100,330,310. Свинец0,170,0117,011. Хром VI0,210,054,212. Никель1,160,0258,013. Бор22,00,544,0

Биогаз образуется в результате жизнедеятельности метанобразующих бактерий и сопровождается выделением теплоты, поддерживающей в толще отходов сравнительно невысокую (30-40° С) температуру. В результате внутреннего разогрева отходов увеличивается проницаемость подстилающих свалку глинистых пород. Биогаз, образующийся в толще свалки, содержит компоненты, вредные для здоровья человека. При максимальном содержании их в биогазе, превышение ПДК атмосферного воздуха в нем составляет: метана - в 8500 раз, нонан - в 4, циклогексан - в 8, пропан - в 3, этан - в 10, бутан - в 7, бензол - в 4, метилбензол - в 1025, ксилол - в 35, кумол - в 2285, хлороформ - 66, хлорэтан - в 1320, дихлорэтан - в 98, тетрахлорэтан - 2367, сероводород - в 25 тыс. раз (Черп, Виниченко, 2000).

Наибольший объем образования отходов приходится на добычу полезных ископаемых - 88,7%, в т. Ч. На добычу топливно-энергетических полезных ископаемых - 58,7%. На долю обрабатывающих производств приходится 6,5% всех образующихся отходов, в т. Ч. 4,3% - на металлургическое производство и производство готовых металлических изделий. На долю сельского хозяйства, охоты, лесного хозяйства, рыболовства и рыбоводства приходится менее 1% образующихся отходов (Госдоклад, …. 2011).

В процессе эмиссии из толщи свалки на поверхность вытесняется воздух, присутствующий в верхних слоях отходов и в укрывающей их почве. В результате этого у большинства растений, растущих на поверхности свалки, задерживается рост и они могут погибнуть из-за снижения количества кислорода в корнеобитаемом слое (Сметанин, 2003).

Биогаз, проникая в подвалы, шахты, колодцы и т.д., вытесняя имевшийся там воздух, создавая опасность взрыва. Неоднократно отмечались взрывы на свалках, причиной которых был содержащийся в биогазе метан (Сметанин, 2003).

В работе (Витковская, 2012), показано, что одним из основных факторов дестабилизации геоэкологической обстановки на свалках, полигонах и прилегающих к ним территориях является процесс трансформации органической фракции ТБО и распределение продуктов трансформации по компартаментам техногенной экосистемы. Захоронение органосодержащих отходов приводит к следующим последствиям:

В теле свалки, по сравнению с естественными экосистемами в десятки раз увеличивается период полураспада органического вещества. По оценке (Панцхава и др., 1998) он составляет 30-60 лет.

Трансформация органической фракции ТБО приводит к изменению окислительно-восстановительных условий в свалочных массах, при этом увеличивается подвижность химических элементов, в том числе токсичных. Высокое содержание водорастворимых веществ в органических отходах и способность органических соединений к комплексообразованию является одной из основных причин сильного загрязнения фильтрата.

Разложение органических отходов сопровождается развитием патогенной микрофлоры. Известно, (Алборов, Степанов, 2002) что ТБО могут являться источником инфекционного заражения (бактериальная эмиссия).

На степень загрязнения окружающей среды влияют концентрация загрязняющих веществ и продолжительность эксплуатации свалки. Наибольшее отрицательное влияние на окружающую среду оказывает свалка после 3-4 лет от начала эксплуатации и в первые 15-20 лет после закрытия (Кузнецов, Градов, 2005).

Кроме того, в результате захоронения ТБО на свалках безвозвратно теряется огромная масса ценных веществ и компонентов, содержащих в них, в том числе солей азота, фосфора, калия и кальция, являющихся основой органических и минеральных удобрений (Сметанин, 2003).

Таким образом, захоронение твёрдых бытовых отходов на полигонах (свалках) нельзя рассматривать как перспективный метод обезвреживания отходов (Витковская, 2012).

Чтобы снизить влияние полигонов на окружающую среду проектирование, строительство и эксплуатация полигонов ТБО регламентируется нормативными документами. Конструктивные решения оснований полигонов зависят от климатических и гидрогеологических условий. Для предотвращения проникновения свалочного фильтрата в подземные воды предусматривается устройство (Харитонова, Корнилаев, 2005):

противофильтрационного экрана в основании полигона из водоупорных материалов - естественных (глины, суглинки) и искусственные (пленочные покрытия, продуктов отходов нефтехимической промышленности, использование слабопроницаемых почвенных экранов, покрытых геомембраной);

системой дренажа и сбора фильтрата в основании полигона;

системой дренажа для отвода поверхностного стока с прилегающих территорий;

системой откачки и очистки свалочного фильтрата (Харитонова, Корнилаев, 2005).

.2 Изменение качества окружающей среды при сжигании твёрдых бытовых отходов

В настоящее время уровень сжигания бытовых отходов в отдельных странах различен. Так, из общих объемов бытовых отходов доля сжигания колеблется в таких странах, как Австрия, Италия, Франция, Германия, от 20 до 40%; Бельгия, Швеция - 48-50%; Япония - 70%; Дания, Швейцария 80%; Англия и США - 10%. В России сжиганию подвергаются около 2% ТБО, а в Москве - около 10%. В мире работает более 1000 мусоросжигательных заводов (<#"justify">МеталлТБО млг/кгДымовые газы, % от содержания в ТБОРтуть2-495Кадмий1-1075-90Мышьяк0,2-475Цинк1000-200027-40Свинец400-120030-35Никель15-8510Хром50-25010Медь400-60010

Все применяемые способы отчистки отходящих газов отличаются высокой стоимостью, конструктивной сложностью, требуют применения материалов, стойких к коррозии (Сметанин, 2003).

Отсутствуют системы, полностью улавливающие диоксин и ртуть. Поэтому в мировой практике наметилась тенденция отказа от сжигания ТБО. Так закрыты заводы в Финляндии, Японии, США (<#"300" src="doc_zip10.jpg" />

Рис. 6. Система продуктов сжигания твердых бытовых отходов

В работе (Витковская, 2012) обобщены последствия термического обезвреживания ТБО:

Образование твердых отходов сжигания (шлак, летучая зола). При сжигании 1 т ТБО образуется 25-50 кг летучей золы и 0,25-0,4 т шлаков, концентрации тяжелых металлов в которых может в десятки раз превосходить концентрации в исходных ТБО и в сотни раз - концентрации в литосфере. Эти отходы требуют нейтрализации и утилизации.

Если при сжигании объем ТБО сокращается на 90%, то масса - на 60-75%. Очевидно, что сокращение массы отходов происходит за счет выбросов газообразных продуктов в атмосферу. Таким образом, при сжигании 1 т ТБО должно выбрасываться от 0,6 до 0,75 т отходящих газов.

Около 30% массы ТБО составляет углерод, входящий в состав органических соединений. При их сжигании 98,9% углерода превращается в окислы углерода. То есть, при сжигании 1 т ТБО в атмосферу выбрасывается 0,3 т углерода (в основном в виде СО2).

Сжигание органосодержащих веществ приводит к синтезу особо опасных экотоксикантов - полихлорированных дибензо-n-диоксинов (ПХДД), дибензофуранов (ПХДФ), бифенилов (ПХБ) и полиароматических углеводородов (ПАУ). Эти вещества поступают в окружающую среду с выбросами МСЗ, твердыми отходами сжигания и сточными водами.

Даже при самых современных системах газоочистки часть летучих ТМ выбрасывается в атмосферу. МСЗ могут быть источником поступления в окружающую среду Hg, Zn, Сd, Sb, а также значительных количеств Аs и Sn.

Вокруг МСЗ (даже полностью удовлетворяющих нормам ЕС) создается зона загрязнения диоксинами в радиусе до 1,5 км, а при многолетней работе МСЗ до 30 км.

При сжигании безвозвратно теряются ценные компоненты ТБО.

2.3 Изменение качества окружающей среды при биотермической переработке твёрдых бытовых отходов

Метод механизированного биологического компостирования в мировой практике начали применять в двадцатые годы, когда была доказана возможность обезвреживания ТБО за 20-30 суток в аэробных условиях. Разработанные в тридцатые годы биотермические барабаны превратили аэробное биотермическое компостирование в широко применяемую промышленную технологию обезвреживания и переработки ТБО (Сметанин, 2003).

Наиболее распространены три метода аэробной ферментации:

компостирование (ферментация) в биобарабанах;

туннельное компостирование (ферментация);

компостирование (ферментация) в бассейне выдержки.

Биотермические методы могут использоваться как для получения отдельных видов продукции (компост), лом черных и цветных металлов, так и для получения полупродуктов (стабилизованная органическая фракция для использования в качестве топлива, сырья для производства спирта, строительных материалов, топливные гранулы, текстиль товарный, полимеры) (Шубов. И др., 1998; Сметанин., 2003).

Для строительства завода по механической переработки ТБО в компост необходимы следующие оптимальные условия: наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе 20-50 км и размещение завода у границы города на расстоянии до 15 - 20 км от центра сбора ТБО при численности обслуживаемого населения не менее 300 тыс. чел (Сметанин, 2003.).

Основная цель строительства завода МПБО - охрана окружающей и природной среды от загрязнения твердыми бытовыми отходами (ТБО). Получение экономической прибыли не является основной задачей, однако заводы МПБО не являются убыточными предприятиями. Прибыль предприятия складывается за счет оплаты за прием отходов, за счет реализации получаемого в процессе аэробного биотермического компостирования компоста и за счет отбора вторичного сырья (Мирный, 2000).

Компостирование - это биохимический процесс разложения органической части ТБО . При взаимодействии органических веществ с кислородом и определенным видом бактерий, всегда присутствующих в ТБО, синтезируется гумус, при этом выделяются углекислый газ, вода и тепло. Процесс ускоряется при интенсивном перемешивании компостируемого материала. При компостировании в результате саморазогрева до 60-70 °С гибнут большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов и личинки мух. Продуктом компостирования являются компост (сырой компост) (Левинский и др., 1997).

В Западной Европе в компост перерабатывается около 5 % ТБО (Беньямовский, 1994), в Турции - около 30 %. В Китае действуют компостные установки производительностью до 1000 т/сут. Расширяется применение компостирования в США: уже в 1988 г. Проектировались, строились и эксплуатировались 219 компостных установок. (Левинский и др, 1997). В Германии с 1999 по 2003 гг. производство компоста из ТБО возросло с 300 тыс. т до 2 млн. т, а количество крупных установок для компостирования - с 25 до 150 (Сапожникова, 2003).

В странах СНГ успешно эксплуатируются 10 заводов механизированной переработки твердых бытовых отходов (МПБО). В Санкт-Петербурге (2 завода), Ташкенте, Минске, Алма-Ате, Баку, Тбилиси, Могилеве, и Тольятти (Мирный А.Н., 2000). С 1971 года начал действовать Нижегородский МПЗ. В 1998 г. В Нижнем Новгороде завод по переработке ТБО сгорел. Собираются, в ближайшее время, начать строительство нового завода (Газизова, 2007).

Эксплуатируемые заводы, работающие по технологии аэробного битермического компостирования, используя комплекс технологических мероприятий, нормализуют содержание в компосте микроэлементов, в том числе содержание тяжелых металлов. Из ТБО извлекается лом черных и цветных металлов (Сметанин, 2003).

При подготовке отходов к компостированию около 25 - 30% из них не подлежат компостированию. Эти материалы сжигают на компостных заводах или подвергают пиролизу для получения тепловой энергии или пирокарбона, применяемого в металлургии, или вывозят на полигоны ТБО для захоронения. (Сметанин, 2003).

В работах (Мирный, 1995; Арзамасова, Рышкова, 1979) подробно изложены технологические основы биотермического компостирования. Биотермическое разложение органического вещества ТБО происходит в результате жизнедеятельности сапрофитных аэробных микроорганизмов. В биотермическом барабане в течение 2-3 суток компостируемый материал разогревается до 55-60 0С. На первой стадии происходит ускоренное размножение неспороносных мезофильных микроорганизмов с температурным оптимумом развития 20 -35 0С. Источником энергии для бактерий служат легкоразлагаемые органические соединения, содержащиеся в основном в пищевых отходах (углеводы, органические кислоты, белки). Происходит интенсивный распад органического вещества с выделением тепла, СО2 и Н2О. При повышении температуры до 42-50 0С начинается размножение спороносных бактерий аммонифицирующей группы, разрушающих углеводы, пектиновые вещества и др. соединения. Помимо СО2 и Н2О выделяется СН3. В дальнейшем происходит смена микрофлоры, начинают развиваться термофильные, бактериальные формы микроорганизмов. Процесс аммонификации идет еще интенсивнее. Температура массы повышается, достигая 55-60 «С. Высокая температура, а также выделяемые микроорганизмами антибиотические вещества являются факторами, губительно влияющими на болезнетворные и фитопатогенные бактерии, личинки мух и яйца гельминтов. Потери в сухом весе достигают 3-4% (CO2 и H2O). Дальнейший процесс трансформации органического вещества будет зависеть от условий применения или хранения компоста (Витковская, 2012).

Продукт, получаемый в результате основного технологического процесса - аэробного биотермического компостирования, представляет собой органическое удобрение, в котором содержится не менее:

% азота;

,6% фосфора;

,3 % калия;

65% органического вещества (Мирный, 2000).

Как показывает практика, при правильной организации сбора ТБО содержание в компосте солей тяжелых металлов не превышает ПДК, но из-за отсутствия системы селективного сбора ТБО и глубокой сортировки основной продукт биотермической переработки твердых бытовых отходов - компост - загрязнен солями тяжелых металлов (Сметанин, 2003., Левинский, 1997).

Завод МПБО является экологически чистым предприятием, его выбросы в воздушный бассейн значительно ниже установленных предельно допустимых норм (Мирный, 2000).

Отсутствие широкого развития методов биотермической переработки твердых бытовых отходов связано исключительно с недостатками систем их сбора и сортировки. В развитых странах участие граждан в раздельном сборе бытовых отходов стало нормой их жизни (Сапожникова, 2003). Например, в Израиле на улицах повсеместно установлены контейнеры для сбора пластиковых бутылок и газет (Витковская, 2012).

Биотермические методы переработки позволяют превращать самую реакционно-способную часть ТБО - органосодержащие вещества в компост, использование которого позволяет возвращать в биологический круговорот органические и минеральные вещества и повышать плодородие почв. Включение переработанных отходов в биологический круговорот согласуется с общеэкологической задачей - сохранение устойчивости биосферы. Рассеивание органической фракции ТБО, при условии нормирования и контроля, безопасно для окружающей среды в отличие от сжигания или создания техногенных геохимических образований с аномально высокими концентрациями органического вещества, макро- и микроэлементов (свалки, полигоны). Для эффективного и безопасного использования биотермически переработанных ТБО для повышения плодородия почв необходимо прогнозирование изменения состояния агроэкосистем, исследование процессов распределения химических элементов по структурным компонентам агроценоза в процессе трансформации органического вещества компоста, обоснование подходов к нормированию и контролю при использовании компоста в качестве органического удобрения и мелиоранта кислых почв (Витковская, 2012).

ГЛАВА 3. Управление твёрдыми бытовыми отходами в Республике Тыва

Республика Тыва (Тува, тув. Тыва Республика) - республика в составе Российской Федерации, субъект Российской Федерации, входит в состав Сибирского федерального округа. Образована 11 октября 1944 года. Столица - город Кызыл. Ниже представлена карта республики (рис.7.) и eё административно-территориальное деление (табл. 5.).

Рис. 7. Расположение и Карта Республики Тыва

Таблица 5. Административно-территориальное деление (#"justify">№Тувинское названиеРусское названиеЦентрНаселение (2008), челТерритория, км² 1КызылГород Кызыл 110233200,372Ак-ДовуракГород Ак-Довурак 1411848,693Бай-Тайга кожуунБай-Тайгинский кожуунТээли134827922,824Барыын-Хемчик кожуунБарун-Хемчикский кожуунКызыл-Мажалык123376259,665Ч??н-Хемчик кожуунДзун-Хемчикский кожуунЧадан89996484,566Каа-Хем кожуунКаа-Хемский кожуунСарыг-Сеп1272025726,047Кызыл кожуунКызылский кожуунКаа-Хем236788526,658Монгун-Тайга кожуунМонгун-Тайгинский кожуунМугур-Аксы62494414,209?в?р кожуунОвюрский кожуунХандагайты80294522,5010Бии-Хем кожуунПий-Хемский кожуунТуран49758194,1211С?т-Х?л кожуунСут-Хольский кожуунСуг-Аксы86606691,2512Та?ды кожуунТандинский кожуунБай-Хаак134985091,7013Тере-Х?л кожуунТере-Хольский кожуунКунгуртуг183010050,0214Тес-Хем кожуунТес-Хемский кожуунСамагалтай93946687,2315Тожу кожуунТоджинский кожуунТоора-Хем612344757,4916Улуг-Хем кожуунУлуг-Хемский кожуунШагонар109375335,4017Чаа-Х?л кожуунЧаа-Хольский кожуунЧаа-Холь65212903,1018Чеди-Х?л кожуунЧеди-Хольский кожуунХову-Аксы79633706,3219Эрзин кожуунЭрзинский кожуунЭрзин852811081,45

По данным на 2011г. (Госдоклад РФ……, 2011), численность населения в Тыве составляет 309,35 тыс. чел., площадь субъекта - 16860,4 га. Более трети населения проживает в г. Кызыл. Всего в республике 5 городов и 17 районов.

Общий объем образования отходов производства и потребления составил в 2011 г., по данным Росприроднадзора, 6,10 млн. т,, что на 11,6% меньше, чем в 2010 г.. Интенсивность образования твердых бытовых отходов (ТБО) на душу населения, в 2011г. Составила 0,103 т/чел (Госдоклад РФ……, 2011).

Основным источником образования отходов, по данным субъекта, является ООО «Водопроводно-канализационные системы» (Госдоклад РФ, 2011). Доля твердых бытовых отходов составляет 0,5% в общем объеме образованных отходов производства и потребления.

На территории Республики Тыва в настоящее время имеется одно санкционированное место размещения отходов (ПБО) площадью 0,0339 тыс. га. (Госдоклад РФ 2011).

Полигон был построен 30 лет назад, и срок его эксплуатации закончится в 2013 году (<#"277" src="doc_zip13.jpg" />

Рис.8. Система управления ТБО

.1 Система сбора и транспортировки ТБО

В настоящее время, на большей части территории Тывы в крупных населенных пунктах сохраняется схема сбора отходов с использованием контейнеров объемом 0.5-0.75 м3 (рис.9). В городе Кызыл вывозом отходов занимается Благоустройство, а в других городах за вывозом отходов следит ЖКХ. В сельской местности организация сбора отходов отсутствует, как и в других регионах РФ.

Рис.9. Контейнеры для сбора ТБО в г. Кызыл

Имеющиеся ныне контейнеры планируется постепенно заменены современными контейнерами емкостью 1.1 м3 (рис.10), которые опорожняются с помощью погрузчиков во фронтальной и задней части (Концепция, 2008).

«Евроконтейнер» объемом 1.1 м3 (оцинкованный)(б) «Евроконтейнер» объемом 1.1 м3 (пластмасса)Рис.10. Различные варианты евроконтейнеров (Концепция…,2008).

Число контейнеров должно определяться исходя из сложившейся ситуации и экономической целесообразности (Концепция, 2008).

В столице установлен 2281 урн для мусора объемом 20 литров, что в три раза меньше потребности (Рис.11). На автобусных остановках города размещено 103 урны, а требуется минимум 350. В городе наблюдается дефицит контейнеров для сбора отходов, что приводит к загрязнению мест сбора ТБО. Содержимое контейнеров забирают мусоровозы.

Рис.11. Урна объемом 20 литров и мусоровоз МКЗ 4701(МКЗ 4801) г.Кызыл.

В качестве альтернативы в зависимости от местных условий на центральных местах сбора отходов можно было бы установить контейнеры объемом 2.5 или 5 м3, которые также влияют на оптимизацию планирования рейсов и дополнительное облегчение дорожного движения (рис.12-13).

Рис. 12. Опорожняемый контейнер емкостью 2.5 м3 (Концепция…,2008).

Контейнер типа ГМТ объемом 240 лКонтейнеры типа ГМТ объемом 80, 120, 240 л, 1 м3Рис. 13. Различные типы контейнеров малого объема (Концепция…, 2008).

На свалки, г. Кызыла ежегодно вывозится более 35869.тонн ТБО, в составе которых находятся: бумага, картон - 20-30%; вторичных текстильных материалов - 3-4%; металлолома - 8-10%; прочих отходов - 64-49% (<#"197" src="doc_zip22.jpg" />

Рис.14. Мусоровоз и контейнер старой конструкции для сбора отходов в г.Ак-Довурак

В городе Ак-Довурак сбор и транспортировку ТБО осуществлялось ЖКХ города. Процесс происходит через ручной труд (Рис.15). Транспорт не соответствует новым стандартам (рис.16).

Недавно в г. Ак-Довурак появилась организация ООО «Эко-Прим», которая сменила ЖКХ по сбору и транспортировку ТБО. ООО «Эко-Прим» просит граждан приобрести контейнеры для мусора и заключить с ними официальный договор, ибо в противном случае гражданам придется самим вывозить отходы на свалку. В 2013 году граждане получили соответствующее извещение (Рис.17).

Для вывоза отходов необходимо использовать современные мусоровозы с подпрессовкой и задней загрузкой отходов, обладающее оптимальными эколого - экономическими характеристиками (рис. 12) (Концепция…, 2008).

Рис.15. Сбор отходов в г. Ак-Довурак

Рис.16. Современные мусоровозы

Рис.17. Договор на вывоз отходов для Жителей города Ак-Довурак

Собранные отходы продолжают вывозить на несанкционированную свалку. На рисунке 18 наглядно видно на свалке отсутствует ограждение.

Рис .18. Свалка города Ак-Довурак.

3.2 Основные объекты захоронения отходов

В настоящее время в Тыве насчитывается 158 мест захоронения и хранения отходов, в том числе (Рис.19.):

а) полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных и бытовых отходов

Такой объект на территории Республики один, это полигон в г. Кызыле, который расположен в пяти километрах южнее городской черты (Рис.19.) и в семи километрах от основного водного источника р. Енисей. Площадь 30,0 га, объем отходов 233,5 тыс. м3, а масса отходов 283,6 тыс. тонн. (Госдоклад 2009).

По данным Росприроднадзора Тувы, единственный полигон твердых бытовых отходов в городе был переполнен уже в 2008 году. Мусор на него свозят не только из Кызыла, но и из близлежащих поселков - Сукпака и Каа-Хема - это показала проведенная в 2009 году совместная проверка Росприроднадзора и прокуратуры региона. (<#"320" src="doc_zip31.jpg" />

Рис.19. Объекты размещения отходов в Тыве.

ж) несанкционированные места размещения отходов

Таких объектов на территории республики 33, площадью 408,8 га, с объемом отходов 777,7 тыс.м3. Это стихийно образовавшиеся места вывоза бытового мусора, находящиеся на меньшем расстоянии от населенных пунктов, чем официально отведенные места для вывоза мусора.