скачать книгу бесплатно
Утилизация и переработка отходов
Юрий Степанович Почанин
В книге описан европейский опыт организации управления сбором и переработкой промышленных и бытовых отходов. Приведена классификация отходов в России. Рассмотрены основные методы, применяемые при обезвреживании и утилизации отходов, в том числе термические, физические, химические, физико-химические, биологические, комбинированные и окисление суперкритической водой. Описаны основные технологии утилизации, в том числе рециклинг, регенерация и рекуперация промышленных, бытовых, сельскохозяйственных, медицинских и радиоактивных отходов. Дана структура открытых и закрытых полигонов для захоронения и обработки промышленных и бытовых отходов. Рассмотрены технологические схемы работы мусороперерабатывающих и мусоросжигательных заводов в России. Описан ряд инновационных технологий по переработке углеводородсодержащих отходов.
Юрий Почанин
Утилизация и переработка отходов
Введение
Cтремительный рост населения на нашей планете влечет за собой повышенное потребление товаров, а значит, пропорционально увеличивается массовая доля отходов. Повседневное образование многотоннажного количества отходов и мусора в мире, их повсеместное распространение является наиболее важной и актуальной экологической проблемой современности. Согласно результатам исследования, проведенного Всемирным банком, к 2050 году объем мусора на планете составит 3.4 млрд тонн. В связи с увеличением масштабов и динамики твердых бытовых и производственных отходов происходит загрязнение биосферы, оказывается негативное влияние на здоровье человека, животных, природную среду.
Образование мусора (отходов) в разных странах мира происходит по-разному, рис.В.1.
Рис. В.1.Образование мусора (отходов) в разных странах
Образование отходов (усредненные данные) в Европе по видам представлены на рис.В.2.
Рис.В.2. Образование отходов в Европе по видам
По данным Всемирного банка морфологический состав отходов стран мира представлен на рис. В.3.
Рис.В.3. Морфологический состав отходов стран мира
Сегодня в мире в среднем производится 0,74 кг отходов на душу населения в день, при этом в разных странах уровень образования отходов колеблется в пределах – от 0,11 до 4,54 кг, а в России в среднем производится от 0,8 – 1,3 кг.
Сейчас в России идёт реформа системы управления отходами. Согласно федеральным планам, к 2030 году количество очищенных отходов в стране должно вырасти с 3% до 97%, утилизированных—с 1% до 86%. В рамках идущей реформы системы обращения с отходами с 1 января 2019, согласно распоряжению правительства N 1589-р, запрещено захоранивать без предварительной сортировки 42 вида отходов, включая бумажные, стеклянные отходы, шины, а также различную полиэтиленовую тару. Также планируется в разы увеличить количество комплексов по обезвреживанию отходов, производственно-технических комплексов и мусоросортировочных комплексов ТКО.
Утилизация отходов – это полная ликвидация или повторное использование отходов для различных целей. Непременным условием ее осуществления является безопасность. В конечном результате получают энергию, материалы, сырье или топливо.
В странах Запада уже давно налажен процесс утилизации мусора, причем не только того, что производится на собственной территории, но и утиля из других государств. В результате экономятся средства на закупку сырья для изготовления новой продукции
Глава 1. Европейский опыт
переработки промышленных и бытовых отходов
1.1. Система управления отходами в ЕС
Основой системы управления отходами в ЕС служит Концепция управления отходами и провозглашенные в ней следующие принципы устойчивого развития в области обращения с отходами.
1.Соблюдение иерархии обращения с отходами (приоритетности). Приоритеты по обращению с отходами расставляются следующим образом: предотвращение, минимизация, вторичное использование, использование материального потенциала, использование энергетического потенциала, захоронение.
2.Принцип предосторожности. Там, где существует угроза серьезного или необратимого ущерба для окружающей среды (ОС) или здоровья человека, отсутствие всеобъемлющих научных доказательств не должно быть причиной отказа от реализации экономически эффективных мероприятий по предотвращению деградации ОС.
3.Принцип близости. Отходы должны перерабатываться и обезвреживаться как можно ближе от мест их образования. Это сокращает время, энергию, вероятность аварий, финансовые затраты, воздействие на ОС от транспортирования. Иначе отрицательное влияние перечисленных выше факторов может перевесить преимущества от рециклинга, компостирования и других методов обращения с отходами.
4.Принцип "загрязнитель платит". Загрязнитель должен нести все расходы, связанные с проведением мероприятий по обеспечению надлежащего качества ОС. Другими словами, стоимость этих мероприятий должна отражаться в стоимости товаров и услуг, которые загрязняют ОС (при производстве и/ или потреблении).
5.Принцип ответственности производителя. Данный принцип базируется на принципе "загрязнитель платит" и устанавливает физическую и финансовую ответственность производителя за весь жизненный цикл товара и его упаковки даже после окончания их использования потребителем. Таким образом, бремя (в т.ч. финансовое) переработки и утилизации продукции перекладывается на производителя, что мотивирует его разрабатывать менее опасные для ОС продукты, которые могут быть подвергнуты разборке, повторному использованию и рециклингу.
Законодательные рамки устанавливаются двумя директивами ЕС: директивой по отходам и директивой по опасным отходам. Приняты также директивы, регулирующие обращение с отдельными видами отходов: упаковкой, отработанными маслами, отходами очистных сооружений, батареями, вышедшими из употребления транспортными средствами, отходами электроники, а также директивы по захоронению и сжиганию отходов. Директивы ЕС устанавливают целевые показатели по обращению с отходами, которые должны быть достигнуты странами – членами ЕС, и прописывают требования по созданию в странах условий достижения целей.
Страны – члены ЕС дорабатывают или разрабатывают национальное законодательство, чтобы обеспечить выполнение целей и требований директив ЕС. Так, в соответствии с директивой по отходам члены ЕС обязаны обеспечить прекращение несанкционированного размещения отходов в ОС, а также гарантировать, что переработка и санкционированное размещение производятся наиболее безопасными для ОС методами. Страны должны обладать сетью объектов по переработке и размещению отходов. Они должны создать орган управления, ответственный за обращение с отходами, который отвечает за анализ ситуации в области обращения с отходами, разработку и реализацию планов по управлению отходами, определение необходимости строительства объектов по переработке и размещению отходов, установку требований к обращению с отходами и т.д. Все производители или собственники отходов должны обращаться с отходами способами, определенными созданным органом управления и под его контролем.
Региональные и муниципальные власти разрабатывают детальные планы по управлению отходами согласно требованиям национального законодательства (созданного в соответствии с директивами ЕС). Муниципальные планы содержат конкретные цели, методы, процедуры по обращению с различными видами отходов.
На общеевропейском и национальном уровнях уже реализован ряд мер и проектов, направленных на минимизацию отходов и предотвращение их образования. Эти меры и проекты позволяют оценить потенциал некоторых инструментов-политических, информационных и экономических, которые могут быть использованы в данной области. Эти инструменты, во-первых, стимулируют сокращение образования отходов, а во-вторых, способствуют более широкому применению наиболее предпочтительных технологий обращения с отходами (например, вторичная переработка).
Нормативные правовые инструменты. В рамках экологического права процессы образования, учета, переработки и утилизации отходов регулируются в ЕС целым рядом документов, которые можно разделить на две большие группы:
–программные (программы действий-Action Programmes), имеют рамочный характер, определяют основные цели в соответствующей области для стран-членов ЕС на среднесрочную и/или долгосрочную перспективу (как правило, от 3 до 5 лет, могут охватывать период и до 10 лет);
–нормативные (договоры, директивы, правила, нормативы и т.п.), как правило, обязательны для исполнения странами – членами ЕС. Они могут носить как рамочный характер (например, рамочная директива по отходам), так и касаться решения конкретных задач (например, регулирование допустимых норм выбросов от мусоросжигательных заводов, технологии конечной утилизации отходов на полигонах и т.д.).
В рамочной директиве по отходам дано определение понятиям "отходы" и "утилизация", а также установлена иерархия управления отходами, рекомендованная к использованию всеми странами-членами ЕС:
–предотвращение образования либо уменьшение количества отходов, а также снижение их токсичности;
–восстановление полезных качеств отходов, в т.ч. вторичная переработка, повторное использование или использование отходов в качестве источников энергии;
–безопасная окончательная утилизация как последняя возможная альтернатива.
Директива предписывает странам-членам ЕС запретить несанкционированное складирование, захоронение и утилизацию отходов. Для обращения с отходами предполагается создание международной сети специализированных предприятий с использованием эффективных и безопасных технологий переработки и утилизации отходов. Эти предприятия могут иметь разную форму собственности, в т.ч. принадлежать частным владельцам, но все они должны получить разрешение на обращение с отходами у соответствующих национальных или международных организаций. Также директива предполагает создание национальных планов по управлению отходами в странах-членах ЕС.
Директива по интегрированному предотвращению загрязнений и контролю над ними устанавливает перечень экологических требований для промышленных предприятий, которые предприятия должны выполнять, чтобы получить разрешение на свою деятельность.
Страны, члены ЕС, обязуются предпринять необходимые меры для того, чтобы через соответствующие компетентные органы власти могли гарантировать, что в ходе работы предприятия:
а) предпринимают все необходимые предупредительные меры по предотвращению загрязнения окружающей среды, в частности, путем применения лучших существующих технологий;
б) не производят значительного загрязнения окружающей среды;
в) предотвращают образование отходов в соответствии с рамочной директивой по отходам;
г) перерабатывают отходы или, если это невозможно по техническим или экономическим причинам, утилизируют с минимальным ущербом для окружающей среды.
Главной целью директивы по сжиганию отходов является "предотвращение или ограничение негативного влияния на окружающую среду, оказываемого, в частности, вредными выбросами в атмосферу, почву, поверхностные и грунтовые воды, которые также могут нанести вред здоровью людей и которые образуются в процессе сжигания отходов". Для достижения этой цели директивой устанавливаются предельно допустимые нормы выбросов для мусоросжигательных заводов и когенерационных установок, кроме:
а) установок, использующих в качестве топлива остатки растений, древесные отходы деревообрабатывающей и лесной промышленности (за исключением тех отходов, которые могут содержать тяжелые металлы и другие опасные составляющие), пробку, радиоактивные отходы, останки животных и отходы горнодобывающей и нефтедобывающей промышленности;
б) экспериментальных и пробных вариантов соответствующих установок с объемом сжигаемых отходов не более 50 т/год.
В директиве приводятся определения таких понятий, как "отходы", "опасные отходы", "смешанные муниципальные отходы", "мусоросжигательный завод", "когенерационная установка", "номинальная мощность" и ряда других технических терминов, используемых при описании процесса сжигания отходов.
В директиве также определяются:
–порядок получения разрешений на строительство и эксплуатацию мусоросжигательных и когенерационных установок;
–процесс транспортировки к ним отходов;
–требования к эксплуатации установок;
–процедуры утилизации воды, используемой для очистки отходящих газов;
–обращение с остатками сжигания отходов;
–процедуры контроля и мониторинга;
–порядок предоставления общественности информации о функционировании таких установок;
–действия в случае сбоев в функционировании таких установок;
–санкции в случае нарушения условий директивы.
Директива по захоронению отходов определяет меры и процедуры предотвращения и/или минимизации негативного влияния на окружающую среду и снижения риска для здоровья человека, возникающего при захоронении отходов. В соответствии с директивой страны-члены ЕС должны предпринять ряд мер по обработке отходов перед их захоронением, разделению и отдельной переработке опасных и безопасных отходов, по осуществлению контроля над полигонами в ходе их эксплуатации и после закрытия. Данные действия осуществляются на основе принципа "загрязнитель платит".
В директиве также определяются:
–требования к различным видам отходов, поступающих на полигоны;
–классификация полигонов в зависимости от захораниваемых отходов;
–порядок обращения с опасными отходами;
–условия технической эксплуатации полигонов;
–порядок получения разрешений на открытие новых полигонов.
В ЕС принят также ряд директив, которые регулируют порядок обращения с отдельными видами отходов (опасные отходы, отработанные масла, иловые осадки, батареи и аккумуляторы, отходы упаковки, транспортные средства и др.), а также устанавливают процедуры обращения с отходами (сжигание муниципальных отходов, транспортировка отходов, требования к портовым пунктам приема отходов от морских грузовых перевозок и др.).
Недавно к этим документам добавилась Директива «О снижении воздействия на окружающую среду предметов из пластмассы», которая предусматривает с 2021 года отказ от использования десятка видов одноразового пластика – посуды и приборов, скатертей, ватных палочек, трубочек для коктейлей и др. Одна из причин такого решения – высокий уровень загрязнения пластиком Мирового океана. По данным информационного бюллетеня Европейской комиссии, пластмасса составляет более 80% морского мусора, и около половины из него – это одноразовый пластик.
Кроме того, в последнее время в Литве, Чехии, Грузии, Молдове и в других странах Европы и Азии были введены запреты или ограничено использование одноразовых пакетов, что также должно позитивно повлиять на ситуацию с отходами.
Кроме нормативных документов (директив), Европейская комиссия регулярно выпускает коммюнике, или сообщения (Communication), которые содержат обобщенные положения директив в той или иной области, а также планируемый порядок применения этих директив и ожидаемые результаты. Такие сообщения являются программными документами и определяют основные направления национальной политики стран-членов ЕС в различных областях.
Одним из самых распространенных инструментов минимизации образования твердых бытовых отходов является схема "Платишь столько, сколько выбрасываешь". Эта схема применяется при работе как с домашними хозяйствами, так и с другими производителями твердых бытовых отходов. Она предусматривает оплату услуг компаний, занимающихся вывозом и утилизацией отходов, в соответствии с весом отходов.
Следующим весьма распространенным инструментом являются различные налоги на захоронение, утилизацию и/или транспортировку отходов. В этом случае налоги имеют фиксированную ставку. В Европе такой налог введен в 10 странах. Самый высокий – в трех скандинавских странах и Голландии-от 20 до 50 евро за тонну; в других странах он составляет от 5 до 20 евро за тонну. Кроме того, в Дании, Норвегии и Голландии существует налог на сжигание отходов.
Вышеуказанные инструменты могут быть эффективными при условии, что в стране или регионе, где они применяются, существуют альтернативные способы и технологии переработки и утилизации отходов, соотносимые или более выгодные по стоимости с обычным захоронением отходов на полигонах.
Еще один инструмент экономического стимулирования сокращения отходов-возмещение/снижение ставки налогов на захоронение и/или вывоз отходов на сумму, затраченную домашним хозяйством или иным хозяйствующим субъектом на переработку/минимизацию отходов у источника (например, компостирование с использованием специальной установки).
Относительно новым понятием в сфере обращения с отходами стали-товарные сертификаты или товарные экологические разрешения (Tradable environmental permits). Этот инструмент пришел из практики экологической политики и представляет собой разрешение на определенное количество (квоты) тех или иных видов отходов. Если тот или иной потребитель производит меньшее количество отходов, он может продать свою квоту другим потребителям.
В настоящее время такие сертификаты нашли широкое применение только в Великобритании, в основном, при работе с отходами упаковки и биоразлагаемыми отходами. Такие сертификаты обычно признаются экономически эффективным средством для использования в экологических проектах. Кроме того, это удобный инструмент для компаний при выполнении ими своих обязательств в рамках принятой на себя ответственности производителей по сокращению отходов.
Большой вклад в процесс минимизации отходов могут сделать планы по предотвращению образования отходов (Waste prevention plans). Страны-члены ЕС реализуют в настоящее время ряд проектов и программ по разработке подобных планов в различных областях экономики. Такие планы могут быть составлены как для целых отраслей, так и для отдельных производств. Обычно они разрабатываются в рамках различных систем экологического менеджмента (например, схема экологического менеджмента и аудита EMAS). Преимуществом таких планов является то, что они позволяют определить наиболее экономически эффективные пути предотвращения образования отходов; однако для их успешного выполнения требуется поддержка соответствующих органов власти.
Технологические методы минимизации и предотвращения образования отходов разрабатываются исходя из требований соответствующих нормативно-правовых документов, а также в соответствии с возможностями отраслевых технологических процессов. Как правило, они предполагают:
–уменьшение количества упаковки;
–снижение содержания вредных веществ в конечном продукте;
–удлинение срока жизни продукта;
–изменение дизайна продукта на более экологичный (использование экологически чистых материалов; создание продуктов с максимальными возможностями повторного использования и вторичной переработки и т.п.).
Информационные инструменты. К таким инструментам относятся различные информационные кампании и информационные материалы (печатные, электронные, радио-, телевизионные и пр.) по вопросам минимизации отходов и предотвращения их образования. Подобные кампании и материалы для них могут быть подготовлены как органами государственной и местной власти, так и отдельными компаниями либо централизованно в рамках отдельной отрасли.
В ряде стран создаются специализированные информационные центры и консультационные службы, которые предоставляют соответствующую информационную и консультационную поддержку домашним хозяйствам, компаниям, предприятиям и учреждениям по вопросам сокращения отходов. Финансирование подобных служб осуществляется из разных источников: правительственные фонды, международные программы, средства предприятий и т.д.
1.2 Сбор и вывоз отходов
В соответствии с общеевропейским законодательством сбором, транспортировкой и переработкой отходов имеют право заниматься государственные, муниципальные и частные компании и организации, а также компании и организации смешанной формы собственности, имеющие необходимые разрешения. Независимо от вида компании, осуществляющей сбор, транспортировку и переработку, практически все схемы обращения с отходами в странах ЕС предполагают первичную сортировку отходов непосредственно в местах их образования (в домашних хозяйствах, на производстве, в офисных помещениях и т.д.).
Наиболее часто встречающиеся варианты сортировки отходов предполагают следующие варианты разделения на опасные и неопасные отходы. Опасные отходы должны собираться отдельно и доставляться на специальные пункты сбора, откуда их направляют на переработку в специализированные компании. Частные лица, как правило, осуществляют доставку опасных отходов на пункты сбора самостоятельно; для промышленных предприятий может быть организован забор непосредственно с производства.
Для отдельных видов отходов (например, батарейки) перерабатывающие компании могут организовывать пункты сбора в общественных местах, например, в супермаркетах. Для привлечения внимания населения емкости для сбора красочно оформляются; рядом с ними могут помещаться стенды с информацией об обращении с соответствующими видами отходов.
Из оставшихся неопасных отходов выделяют крупногабаритные отходы:
– бытовая и офисная техника;
– строительный мусор;
– мебель и т.д.
Эти отходы обычно вывозятся в специализированные пункты сбора, где из них удаляются опасные элементы (например, фреон из холодильников), а затем специализированные компании осуществляют их дальнейшую переработку и/или утилизацию. Еще одна схема сбора-забор таких отходов непосредственно от домашних хозяйств по определенным дням недели/месяца.
Оставшиеся отходы сортируют на следующие основные составляющие:
–бумага и/или картон;
–стекло;
–пластик;
–одежда/обувь;
–металл (упаковка, банки и пр.),
–органические отходы (пищевые отходы, отходы с садово-огородных участков, опилки и т.д.);
–остаточный мусор (те виды, которые не могут быть отнесены к вышеперечисленным, либо смешанные отходы, которые уже невозможно разделить).
Вышеприведенная схема сортировки является обобщенной. В зависимости от требований к сортировке бытовых отходов в той или иной стране и даже в том или ином регионе страны тщательность сортировки отходов может меняться. Так, например, в западных областях Дании бумагу требуется сортировать на газетную и остальную; в Германии, Дании и Финляндии стекло делится по цвету; в некоторых городах Швеции сортировке подлежат даже пищевые отходы (например, бумажные фильтры для кофеварки и сам кофе должны выбрасываться отдельно). В то же время в Германии совместно собираются целлофан, целлюлоза, пластик, жестяные и алюминиевые банки из-под напитков и пластиковая упаковка из-под молочных продуктов. В одном из регионов Финляндии жители должны сортировать мелкие неопасные бытовые отходы на органическую и биоразлагаемую составляющие и на остальные виды отходов. Эти две фракции собираются в пластиковые мешки разного цвета, затем производится автоматическая сортировка этих мешков на полигонах с помощью системы фотоэлементов, и органическая составляющая идет на компостирование, а неорганическая-на захоронение.
