07.05.2010 09:16
С огромным интересом ознакомился с интервью, которое дал Андрей Лопатухин (старший экономический консультант Консалтинговой компании "ALECON", которая представляет в СНГ израильского производителя заводов по гидросепарации ТБО - компанию "ArrowEcology") руководителю проекта "Переработка мусора::WebDigest (www.new-garbage.com)" Ирине Плугатарь, где он, прежде всего, решительно опроверг фразу из моей статьи "Прогрeссивная тeхнология пeрeработки муниципальных отходов", в которой говорится что: "Экономичeски наиболee привлeкатeльным могла бы быть сортировка смeшанного мусора, в том числe на автоматизированных сортировочных комплeксах, с послeдующим возвращeниeм значитeльной части составляющих в производство. Однако это чрeзвычайно трудоeмкий, эпидeмичeски и токсичeски опасный процeсс, позволяющий отсортировать к тому жe нe болee 30% мусора, поскольку большую eго часть так просто раздeлить нeвозможно (9, 13)."
Цифра 30% прежде всего относится к ручной сортировке смeшанного мусора, а также к автоматизированным сортировочным комплeксам, где происходит "cухая" сепарация мусора без применения воды. Эта цифра взята у авторов работ, приведенных в прилагаемом списке литературы и которым у меня нет оснований не доверять. Если возникнет необходимость, укажу еще несколько работ других авторов, где приводится эта же цифра. В 2007 году, когда была написана вышеуказанная статья, было принято решение не комментировать технологию ArrowEcology, поскольку уже тогда было понятно, что соединение гидросепарации всего поступившего несортированного мусора с получением из биоразлагаемой части этого же мусора товарной продукции без последующей очистки удобрения (компоста) и биогаза – дело абсолютно безнадежное. Если же предусмотреть эту очистку, указанные заводы окажутся убыточными. Критиковать же заранее новую технологию не стал – возможно авторы применят неизвестное мне "ноу-хау", которое изменит стандартный ход процесса. К сожалению, этого не произошло. Но рассмотрим все по порядку.
Сравнительно недавно израильскими специалистами компании ArrowEcology была разработана технология анаэробной переработки отходов, полученных в результате гидромеханической сортировки ТБО (твердых бытовых отходов). В пользу данной технологии говорит ее низкозатратность по сравнению с заводами сжигания мусора и быстрая окупаемость инвестированных средств.
Процесс сортировки и сепарации металлов, стекла и пластмассы автоматизирован и осуществляется на первой стадии сортировки, до начала самого процесса переработки. А использование герметичного оборудования при получении компоста и биогаза полностью исключает возможность негативного влияния на атмосферу. Таким образом, данная технология позволяет направить на повторную переработку до 80% несортированных муниципальных отходов, внести свою лепту в процесс комплексного обращения с отходами и существенно разгрузить свалки и полигоны ТБО, одновременно с этим осуществляя производство биогаза, а затем и электроэнергии из отходов органического типа и высококачественных удобрений для сельского хозяйства (1 –9).
В этой связи правительство города Москвы пересмотрело свою программу и вместо строительства мусоросжигательных заводов переходит на новые пути утилизации бытового мусора маршрутом гидросепарации. При гидросепарации в воде идет полное разделение мусора на фракции – черный металл, цветной металл, стекло, бумага, картон, пластмасса и биологическая органика, которая потом утилизируется в удобрение (компост) и биогаз, который, в свою очередь, поступает на выработку электрической и тепловой энергии. При этом, как разъяснил первый заместитель мэра города Москвы Петр Бирюков, для сепарации мусора не понадобится ни одного литра чистой питьевой воды, поскольку гидросепарация будет осуществляться за счет очищенных сточных вод в замкнутом цикле, т. е. отработанная вода вновь возвращается на очистные сооружения. Первый завод будет построен на Люберецких полях фильтрации уже через 2,5 года, а затем еще 10 – 11 таких предприятий. Кроме обеспечения практически полной экологической безопасности, гидросепарация поможет еще и сократить расходы: утилизация таким методом в 2 раза дешевле сжигания (10).
Согласно технологии ArrowEcology в начальной стадии переработки "такие предметы, как аккумуляторы, удаляются аккуратно, без разрушения, что позволяет избежать утечки потенциально токсичных материалов. А оставшаяся органика уже готова к следующей биологической стадии". Так описана начальная стадия процесса в рекламных проспектах. И только в интервью выясняется, что крупные отходы (аккумуляторы, микроволновые печи, телевизоры...) отделяются на первой стадии вручную. Следовательно, обслуживающему персоналу, как и в других известных мусоросортировочных комплексах, необходимо непосредственно соприкасаться с муниципальным мусором. При правильно организованной приточно-вытяжной вентиляции с установкой специальных фильтров на выходе воздуха из помещения вне здания завода не будет никаких посторонних запахов. Однако внутри помещения за счет самоиспарения воды при любой, даже самой совершенной вентиляции, будет влажно и дурно пахнуть. Такой вывод можно сделать по аналогии с закрытым плавательным бассейном, в помещении которого всегда влажно и, в зависимости от способа обработки воды, присутствует запах хлора или озона. Таким образом, сочетание насыщенного влагой и вредными испарениями воздуха внутри помещения с необходимостью непосредственно соприкасаться с открытым развороченным мусором делает этот процесс, да и всю технологию, для обслуживающего персонала чрезвычайно трудоемкой, эпидемически и токсически опасной.
Следует отметить, что в составе муниципальных отходов кроме крупных предметов содержится значительное количество других опасных компонентов, например, краски, лаки, просроченные лекарства и косметика, отработанные люминесцентные лампы, сухие гальваноэлементы - батарейки, ртутные термометры и т. п., зачастую разбитые или деформированные (11), которые поступают в "мокрый шредер", где, согласно технологии, "осуществляется гидромеханическое разделение составляющих мусора и их промывка водой". При этом за счет разности концентраций солей тяжелых металлов (ТМ) в токсичных отходах и омывающей воде, происходит насыщение воды солями ТМ. Кроме того, в воде, даже питьевого качества, согласно государственному стандарту ГОСТ Р 51232-98 (12) содержатся ТМ, а в воде, сбрасываемой из городских очистных сооружений, их значительно больше. Часть бумаги, в основном газеты и журналы, содержащие в шрифте ТМ, в результате гидромеханического воздействия превращается в шлам и попадает в биореактор. Такие отходы, как осадок сточных вод очистных сооружений, отходы боен и осадок отстойников ила, поступающие cогласно "The ArrowBio Process"(5) на переработку, буквально насыщены ТМ. Таким образом, в промывной воде образуется чрезвычайно высокая концентрация ТМ. В интервью по этому поводу сказано только о том, что "часть мелких вредных веществ очищаются водой, которая впоследствии фильтруется специальными фильтрами. Поэтому наша технология считается одной из самых безопасных для окружающей среды. К сожалению, если в отходах будет большой процент опасных веществ (как правило, в ТБО такого никогда нет), нашей технологии будет сложно с этим бороться, но есть большая вероятность, что наши датчики их обнаружат и укажут диспетчеру о наличии опасных веществ." Конечно обнаружат и конечно укажут, но, судя по доступным мне материалам, ничего по этому поводу не предусмотрено, разве что слить всю систему. Куда? Такой огромный объем загрязненной воды за короткое время! Остановить производство? Ответа нет. Но дело не только в этом, все значительно сложнее.
Даже при концентрации ТМ в промывной воде ниже критической, когда датчики не реагируют, за счет разности концентраций постоянно продолжается массообменный процесс насыщения биоразлагаемой составляющей мусора тяжелыми металлами, поступающими теперь из промывной воды, то есть из среды с большим содержанием ТМ в среду с их малым содержанием. Затем загрязненная ТМ органическая часть мусора направляется в биореакторы. И только потом, в конце процесса, вода попадает в специальные фильтры, где очищается и затем возвращается в производство. Такова в общих чертах модель процесса гидросепарации мусора относительно тяжелых металлов. Так что заявление о том, что "удается до конца очистить компост от тяжелых металлов за счет промывки всех материалов и удаления всех потенциально опасных отходов (песок, бетон, люминесцентные лампы, батарейки и аккумуляторы, бытовые приборы, электроника, картон, бумага, газеты, журналы и т.д.) перед ферментацией" относително ТМ глубоко ошибочное, поскольку согласно принципу Ле Шателье-Брауна введение в равновесную систему дополнительного количества какого-либо вещества (в данном случае тяжелых металлов) вызывает процессы, в результате которых концентрация этого реагента уменьшается, т. е. процесс сдвигается в сторону насыщения биоразлагаемой составляющей мусора тяжелыми металлами, причем, обращаю внимание - до ферментации. Таким образом, как полагали авторы технологии, основное преимущество процесса - удаление тяжелых металлов из биоразлагаемой органики до ферментации - оказалось ошибочным. Не было учтено, что вода является средой, через которую осуществляется массоперенос тяжелых металлов в сторону низкой концентрации, т. е. к биоразлагаемой составляющей мусора.
В результате получаемый компост при любых режимах работы завода содержит недопустимые концентрации тяжелых металлов, имеет высокую токсичность и фактически мало пригоден для использования в сельском хозяйстве. Большинство таких заводов убыточны, получаемый компост сбывается с большим трудом (13,14). Поэтому предпринимаются различные попытки очищать загрязненные компосты. Наиболее дешевым и эффективным способом очистки загрязнённых компостов является метод «фитогенеза» - фотосинтеза растений-очистителей, высаженных на очищаемом компосте. Для подготовки почв, пригодных для выращивания этих растений, требуется смешивать компосты с "балластными" почвами, торфом или опилками. В перспективе в качестве "балластных" почв возможно использовать почво-грунты городских территорий с техногенными загрязнениями с целью их совместной очистки для формирования территорий под застройку. Последние обстоятельства могут стать доминирующими в структуре доходов предприятия. Получаемая в процессе фотосинтеза биомасса растений с техногенными загрязнениями подлежит сжиганию, а зола - связыванию и захоронению (15). Все эти мероприятия требуют значительных материальных затрат и длительного времени на их осуществление. В этой связи заявление о том, что "компания "ArrowEcology" может создать на своем комплексе (по соседству с сортировочным заводом) завод по выращиванию овощей или цветов. Все это - израильские инновационные технологии (теплицы, методы выращивания, семена....). Преимущества в том, что компост, тепло, био-газ поставляются напрямую с био-реакторов по переработке органических отходов" мягко говоря не соответствует действительности.
Одновременно с производством компоста получают "биогаз (70% СН4, 30% СО2), который транспортируется в емкость хранения через фильтры, убирающие избыток влаги и следы естественно формируемого сероводорода (H2S)". Cледует, однако, отметить, что кроме основных компонентов ( метан, диоксид углерода, азот, кислород, водород), биогаз из мусора полигонов ТБО содержит так называемые микропримеси, к которым относятся: толуол, аммиак, ксилол, оксид углерода, оксид азота, формальдегид, сернистый ангидрид, этилбензол, сероводород (по технологии ArrowBio очищается в фильтрах перед емкостями хранения), фенол, цианистый водород. Здесь же обнаружен и целый ряд других нормируемых компонентов выбросов в атмосферу 2-го класса токсичности, таких как галогенированные углеводороды: дихлорметан, трихлорметан, хлорэтан, трихлорэтан, а также трихлорэтилен и его гомологи. При этом суммарное содержание хлора в микропримесях составляет 25-40 мг/м3, что в 250-400 раз превышает ПДК. Эти данные не только подтверждают опасность биогаза из ТБО, но и указывают на необходимость специальных дорогостоящих систем газоочистки при сжигании биогаза в любых целях для любых применений. Кроме того, вышеприведенные данные с высокой степенью вероятности указывают на наличие в продуктах сгорания биогаза любых гомологов диоксинового ряда, ибо для образования в продуктах сгорания этих опасных соединений есть все условия. К сожалению, таких экспериментальных исследований никто пока не проводил, хотя расчетные данные в литературе имеются (16).
Таким образом, рыночное использование в качестве энергетического топлива биогаза из ТБО в определенной мере ограничивается высокой стоимостью природоохранных устройств на энергогенерирующих установках. В долевом отношении от стоимости основного оборудования, стоимость этих устройств не может быть ниже долевой стоимости газоочистного оборудования мусоросжигательных заводов, где она достигает 50% от стоимости завода и где практически тот же набор загрязняющих веществ присутствует в потоке отходящих газов. В данном случае этот процент должен быть много выше, ибо масштаб производства много меньше, а физико-химические принципы газоочистки те же (16). Опыт Германии показал, что только биометан (очищенный до требований ГОСТ биогаз) может быть использован потребителями (17).
Для очистки биогаза до биометана нужны определенные капиталовложения, а для функционирования рекомендуемых технологических процессов необходима энергия в количестве от 2,0 до 3,3 квт/кг/час очищаемого биогаза (компрессоры, насосы, приводы арматуры и пр.) (16). Судя по доступной мне литературе, вышеприведенные мероприятия технологией ArrowBio не предусмотрены.
В США на федеральном уровне и на уровне штатов изучена Немецкая программа,
направленная на рецикл и повторное использование твердых муниципальных отходов. Уроки немецкого опыта: пластмассовые изделия и упаковочные материалы затруднительны и дороги для рециклинга. Поскольку различные смолы не могут быть смешаны, пластмассовые материалы должны быть не только рассортированы, но и переработаны отдельно. Такой трудоемкий процесс существенно повышает стоимость переработки. При этом многие компании не могут их использовать из-за низкого качества и плохого состава по сравнению с продуктами, полученными из нормального сырья. В этой связи эти материалы могут найти лишь ограниченное применение для упаковки, например, продуктов питания и фармацевтических продуктов, т.е. для продуктов, имеющих наибольший рынок в отношении упаковки. Таким образом, утилизация большого количества пластмасс - это нереальная цель (18).
Опыт Германии показал, что рецикл экономически целесообразен только для таких материалов как сталь, цветные металлы, стекло и совершенно неприемлем для пластмасс, упаковочных материалов и т.п., которые следует использовать для производства топлива (18).
В настоящее время во всех развитых странах проводятся работы по рециклингу полимеров. Так, в Институте механики металлополимерных систем создана специальная лаборатория по переработке пластмасс, призванная разрабатывать научные основы технологии рециклинга полимерных отходов в полезные продукты с соблюдением норм экологической безопасности и фундаментальных принципов энергосбережения. Ведь технически возможно организовать с помощью, например, спектрального анализа автоматическую сортировку сырья, научиться определять разумные пределы его очистки, при которых будут обеспечиваться и необходимое качество и приемлемая цена. Широкое поле деятельности - поиск новых областей применения для вторичных полимеров, разработка биоразлагаемых материалов. Очевидно, что подобная проблема должна решаться на государственном уровне, так как современные технологии, связанные с переработкой ТБО, требуют значительных материальных вложений, да и осуществление таких масштабных проектов невозможно без соответствующей организации и координации со стороны государства (19). Таким образом, создание эффективной автоматической сортировки полимерного вторичного сырья ждет своего решения. В этой связи фразы из интервью: "Одно из преимуществ нашей технологии, что даже мельчайшие кусочки ведут себя (плавают) также как и большие. Мы собираем мелкие кусочки пластика и пластмассы” и “Да, мы отделяем разные виды пластика. Для этого есть большой выбор автоматического оборудования. Вы можете видеть виды отсортированного пластика на фотографиях" говорят о том, что создатели технологии даже не вникали в суть дела по поводу проблем сортировки пластмасс. Таким образом, в настоящее время наиболее эффективным методом утилизации пластмасс, упаковочных материалов и т.п. остается переработка их на жидкое и газообразное углеводородное топливо.
В развитых странах в муниципальном мусоре содержание пищевых отходов постоянно снижается и в настоящее время составляет всего 6 - 20%. В интервью указано, что "твердые бытовые (муниципальные) отходы – это "наша целевая группа," в которой органические отходы занимают почетное первое место (40-80% по массе)." Этот посыл - не только ошибка в терминологии, но и попытка скрыть более серьезные обстоятельства. Однако, все по порядку. В соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 30772-2001 к отходам потребления относят не только отходы потребления от домовладений (их иногда называют твердыми бытовыми отходами - ТБО), но и отходы, образующиеся в офисах, торговых предприятиях, мелких промышленных объектах, школах, больницах, других муниципальных учреждениях. Для указанных отходов часто используется термин "муниципальные отходы" (20). Общественный экологический Internet-проект EcoLife также дает четкое определение понятию "муниципальные отходы" – это твердые бытовые отходы, производимые населением, которые включают также отходы, производимые ресторанами, торговыми предприятиями, учреждениями, муниципальными службами, причем, ответственность за их утилизацию ложится на городские власти (21). Таким образом, на городские свалки или полигоны вывозятся не твердые бытовые отходы, а твердые муниципальные отходы. В интервью между твердыми бытовыми отходами и муниципальными отходами ставится знак равенства и это не ошибка в терминологии. На мой взгляд – это попытка показать, что на переработку приходит муниципальный мусор с содержанием пищевых отходов 40-80% по массе, что в свою очередь обеспечивает максимально эффективную работу завода. В описании технологии ArrowEcology указано, что на переработку поступают несортированные твердые бытовые отходы, т. е. несортированный муниципальный мусор, который, как известно, содержит всего 6 - 20% пищевых отходов. Чтобы получить сырье, содержащее 40-80% по массе пищевых отходов необходимо обогатить поступающий мусор, т. е. сделать его предварительную сортировку вне завода. Но тогда следует в названии процесса слово "несортированный", заменить на "предварительно сортированный", что делает рассматриваемую технологию вообще невостребованной. Поэтому проще подменить понятие "твердые бытовые отходы (ТБО)" термином "твердые муниципальные отходы".
Учитывая тенденцию постоянного снижения содержания пищевых отходов в муниципальном мусоре следует ожидать, что все производство в определенный момент может стать экономически не выгодным.
В заключение следует отметить, что, судя только по рекламным статьям доступным автору, трудно сделать окончательное абсолютно верное заключение по технологии ArrowEcology. Однако, с высокой степенью достоверности можно сделать следующий вывод.
Вывод:
1. Сочетание насыщенного влагой и вредными испарениями воздуха внутри помещения с необходимостью непосредственно соприкасаться с открытым развороченным мусором делает технологию ArrowEcology для обслуживающего персонала чрезвычайно трудоемкой, эпидемически и токсически опасной.
2. Полученные удобрения (компост) и биогаз имеют высокую токсичность и не пригодны для использования без соответствующей очистки, которая требует значительных материальных затрат, а для компоста еще и длительного времени, что делает производство нерентабельным.
3. Технология ArrowEcology не обеспечивает:
- сортировку пластмасс по составу, что значительно снижает возможность их дальнейшего использования;
- переработку на месте полимеров, резины, кожи, автомобильных пластиков и покрышек, пеноматериалов, отходов древесины, ветоши, прорезиненных тканей и т.п. Перевозка их на перерабатывающие предприятия или на захоронение в полигоны грузовиками и тяжелыми трейлерами приводит к значительным затратам и дополнительной нагрузке на экологическую обстановку, свойственную транспортным средствам.
4. Отходы, указанные в пункте 3, совместно с отходами, перерабатываемыми анаэробным сбраживанием по технологии ArrowBio (пищевые отходы, макулатура, навоз, отходы боен, осадок сточных вод очистных сооружений, осадок отстойников ила и т.п.) целесообразнее перерабатывать на пиролизной установке с получением жидкого и газообразного углеводородного топлива.
5. На пиролизную установку следует подавать сухие отходы. В этой связи применение гидромеханической сортировки не целесообразно, поскольку после нее из указанных материалов необходимо испарять значительное количество воды, что приведет к соответствующим дополнительным энергозатратам.
6. При переработке твердых бытовых отходов пиролизом достаточно отсортировать только металлы и стекло, что с успехом можно осуществить известными "cухими" методами сепарации.
7. Учитывая тенденцию постоянного снижения содержания пищевых отходов в муниципальном мусоре, и, соответственно, роста объема перевозок отсепарированных материалов следует ожидать, что все производство в определенный момент может стать экономически не выгодным.
Юрий Рабинер, Ph.D,
Президент
Rodman Environmental, LLC. rodenvir@gmail.com
Литература.
1. Комплексное решение в переработке ТБО. Анаэробная переработка твердых бытовых отходов. www.chem-astu.ru/conf/z07iss/pererabotka_tbo.html.
2. ArrowBio - Proven solutions for sorted and unsorted waste! www.arrowbio.com/
3. ArrowBio Process for Municipal Solid Waste: Recovery of Material and Energy Resources in a Single System. www.dnrec.delaware.gov/SWMTWG/Documents.
4. The ArrowBio Process for Unsorted Municipal Solid Waste. www.arrowbio.com/technology.
5. The ArrowBio Process. www.arrowecology.com/thirdlayer/muni2.htm.
6. ArrowEcology - сортировка и переработка ТБО. www.alecon.co.il/technology/arrow_TBO
.html
7. Завод гидросепарации мусора. http://krasgorka.com/zavod-gidroseparacii-musora.
8. Метод гидросепарации мусора успешно применяется в Израиле. www.tvc.ru/AllNews.aspx?id=11cdfce6-36ec-4917-b053-81ec7081010a.
9. Московский мусор пропустят через воду. http://news.mail.ru/economics/3527177/print/
10. Новых мусоросжигательных заводов в столице не будет. http://www.nateconom.ru/2009/10/05/Novyh-mysoroszhigatel-nyh-zavodov-v-stolice-ne bydet
11. Краткий анализ состояния и тенденций решения проблемы твердых бытовых отходов в мировой практике. http://www.rospress.ru/makulatur8.html.
12. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. http://www.rgost.ru/index.php?option=com_content&task =view&id=
=1608&Itemid=32
13. Сортировка отходов. www.expert.ru/printissues/equipment/2006/11/util/.
14. Современные решения по переработке твердых бытовых отходов. http://alfa-spk.com/sovremennye_resheniya_po
15. Перспективная технология переработки ТБО с получением вторичных материальных и энергетических ресурсов. http://recyclers.ru/modules/section/item.php?itemid=182
16. Гонопольский А.М. К вопросу о рыночном использовании биогаза, образующегося на полигонах ТБО. Время Биогаза. 4/14/2010. http://biogas-unit.com/category/ articles
17. Из сложившейся ситуации с ГТС Украины есть выход. Время Биогаза. 4/21/2010. http://biogas-unit.com/
18. Steven P. Reynolds. The German Recycling Experiment and its Lessons for United States Policy. Villanova Environmental Law Journal. Vol.V1,1995, Number 1.
19. Проблемы утилизации. Переработка отходов. www.biodiesel.crimea.ua/faq_pir23.shtml
20. Межгосударственный стандарт ГОСТ 30772-2001. "Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения" (введен в действие постановлением Госстандарта РФ от 28 декабря 2001 г. N 607-ст).
21. Общественный экологический Internet-проект EcoLife. Проблема твердых бытовых отходов: комплексный подход. www.ecolife.org.ua.
Подводные камни технологии переработки мусора ArrowEcology
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.