Перспективы переработки мусора в Республике Казахстан.

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Введение

Основная часть

Объемы производства ТБО в Республике Казахстан

Современные технические решения по переработке твердых бытовых отходов

Обзор состояния строительства предприятий для термической утилизации отходов

Мусоросжигательные заводы в Республике Казахстан

Заключение

Список литературы

Ключевые слова: твердые бытовые отходы; экологически безопасное сжигание, экономическая оценка.

Цель работы: Поднятия проблемы переработки мусора в нашей стране, знакомство с передовыми методами переработки мусора, изменение культуры выброса мусора среди населения страны.

Основная задача: улучшение экологической ситуации в РК. Краткое содержание работы: Проведение анализа степени загрязнения регионов Казахстана, шаги для развития “eco-friendly” культуры среди населения, изучение технологий применяемых для переработки мусора в развитых странах, внедрение технологий в нашей стране, подсчет необходимых инвестиций.

Объемы производства ТБО в Республике Казахстан

На сегодняшний день в Казахстане объем накопленных твердых бытовых отходов (ТБО), по экспертным оценкам, составляет 25 млрд тонн. По итогам 3 квартала 2020 года по республике количество объектов размещения ТБО составило 3 292, из них соответствуют экологическим и санитарным нормам – 601 (18,2%). Необходимо принимать меры уже сейчас. Одной из них является переработка ТБО, но с ней дела обстоят не лучшим образом. Согласно исследованиям за 3 квартал 2020 года было переработано только 15,8% твердых отходов перерабатываются, остальные же 84,2% были отправлены на полигоны для хранения и захоронения.

Минэкологии РК подсчитало, что в 2016 году доля отсор­тированных и переработанных ТБО составляла 2%, в 2017 году – 9%, в 2018 году – 11%. В 2019 году доля отходов, прошедших через сортировочные линии и перерабатывающие компа­нии, подросла еще немного – до 14%. В целом, можно отметить положительную динамику роста доли переработанных (ТБО), но этот рост минимален.

Морфологический состав ТБО в РК

Современные технические решения по переработке твердых бытовых отходов

В данный момент существует множество способов хранения и переработки мусора, а именно:

1) Предварительная сортировка ТБО

Этот процесс предполагает разделение твердых бытовых отходов на фракции. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение крупных предметов.

Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО — одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

2) Санитарная земляная засыпка отходов на полигоне

Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов.

Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1—1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации.

Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. В этих условиях образуются самые различные газы и летучие органические вещества. Однако центральным процессом этой зоны является образование метана. Постоянно поддерживающаяся здесь температура (30-40° С) становится оптимальной для развития метанообразующих бактерий. Таким образом, свалки представляют собой наиболее крупные системы по производству биогаза из всех современных. Можно предположить, что и в перспективе роль мусорных свалок заметно не уменьшится, поэтому извлечение биогаза из них с целью его полезного использования будет оставаться актуальным. Однако возможно и существенное сокращение мусорных свалок за счет максимально возможного вторичного использования бытовых отходов путем селективного сбора составляющих его компонентов - макулатуры, стекла, металлов и т. д.

3) Сжигание ТБО

Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой — повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии.

Сжигание несортированных отходов предполагает самые низкие затраты на обработку ТБО при приеме (отсортировывается только крупногабаритный мусор) и получение товар- ных продуктов в виде тепла, черных и цветных металлов и сырья для производства строительных материалов .

Технологии сжигания ТБО подразделяются на сжигание на колосниковых решетках (самая распространенная в мире технология), сжигание во вращающихся барабанных печах и сжигание в низкотемпературной плазме с предварительным пиролизом и получением синтез газа. В настоящее время в мире эксплуатируется более 2 тыс. установок, сжигающих ТБО на механических колосниковых решетках, около 200 топок для термической переработки отходов в кипящем слое, примерно 20 барабанных печей, где сжигают ТБО, а также единичные установки с использованием пиролиза и газификации .

Обзор состояния строительства предприятий для термической утилизации отходов

В Германии, Австрии и Швейцарии в 2000 г. были приняты законы, которые запрещают складирование необработанных отходов на свалках из-за ущерба, наносимого свалками воздуху, почве, грунтовым водам, а также из-за высокого парникового эффекта. По данным Федеральной службы по надзору в сфере природопользования 8, в Японии работает около 1 900 установок термической переработки ТБО, с помощью которых утилизируется 75 % ТБО страны. В США в 2007 г. 12,5 % ТБО было подвержено термической переработке с произ- водством 48 ТВт·ч полезной энергии. В Китае за 8 лет с 2001 по 2007 г. доля термической переработки отходов выросла с 2 млн до 14 млн т в год. В 2007 г. в стране работали 66 мусо- росжигательных заводов (МСЗ). Ожидается, что это количество вырастет к 2012 г. до 100. В настоящее время в мире работает более 2 500 МСЗ, утилизирующих около 200 млн т ТБО в год и вырабатывающих 130 ТВт·ч электроэнергии. Общее количество МСЗ только в Европе превышает 400.

МСЗ уже давно перестали быть только предприятиями по переработке отходов, основное их назначение – производство электрической и тепловой энергии, в том числе и возобновляемой.

В Европе увеличивается количество отходов, направленных на сжигание с получением и без получения энергии, так, в период с 1995 по 2010 г. производство энергии в результате сжигания ТБО увеличилось вдвое [5].

В Европе, Китае и США существуют государственные программы поддержки сжигания и утилизации ТБО, Так, например, в Китае тепло и электроэнергия, выработанные из био-массы или ТБО, покупаются государством почти в 2 раза дороже, чем выработанные из обычного органического топлива. В этой стране принят ряд постановлений, поощряющих инвестирование средств именно в область мусоросжигания, которая рассматривается как перспективная в рамках развития отрасли санитарной очистки больших городов; установлены такие льготы, как компенсация государством налога на добавленную стоимость в случае приобретения оборудования для МСЗ, приоритетные коммерческие кредиты, компенсация государством 2 % от установленного ссудного процента, гарантированная субсидия на продаваемую таким предприятием электроэнергию.

Мусоросжигательные заводы в Республике Казахстан

По стране очень низкая доля переработки отходов - порядка 15%, тогда как в европейских странах этот показатель в два раза больше. Согласно концепции «зеленой экономики», мы должны довести этот показатель до 40% к 2030 году. Однако сегодня тарифы на вывоз мусора в Казахстане низкие и не учитывают затраты на переработку и утилизацию ТБО. Поэтому частным инвесторам идти в эту отрасль невыгодно. Эта технология может заинтересовать частных инвесторов, потому что в результате сжигания мусора производится энергия и продается в общую электрическую сеть

Между тем Казахстан входя в состав СССР имел уже полувековой опыт строительства и эксплуатации МСЗ. Первый не только в Москве, но и в России мусоросжигательный завод ГУП «Спецзавод № 2» был пущен в эксплуатацию в 1975 г. Проект завода был разработан Всесоюзным теплотехни- ческим институтом (ныне ОАО «ВТИ») по отечественной технологии, частично с использованием чехословацкого оборудования – механической решетки фирмы ЧКД-Дукла (Чехия).

К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Мусоросжигательными заводами (МСЗ) выбрасываются в газообразном виде хлористый и фтористый водород, сернистый газ, а также твердые частицы различных металлов: свинца, цинка, железа, марганца, сурьмы, кобальта, меди, никеля, серебра, кадмия, хрома, олова, ртути и др. В качестве контраргумента отметим, что, во-первых, выбросы и вред, наносимый окружающей среде свалками и полигонами, не меньше, а зачастую и больше из-за бесконтрольности и отсутствия систем очистки на свалках и полигонах. Во-вторых, разработанные в XXI в. технологии очистки воздуха и воды, применяемые на современных МСЗ, позволяют достичь значений вредных примесей, в разы ниже предельно допустимых концентраций (ПДК). Результаты измерений, выполненных Всероссийским теплотехническим институтом на действующих московских предприятиях, также показывают соответствие принятым в ЕС нормативам по всем регламентируемым значениям.

Технология ИТ СО РАН

В ИТ СО РАН совместно с ООО «Огневая технология» и ВНИПИЭТ разработана концепция совместного решения экологических и теплоэнергетических проблем утилизации городских ТБО, в которой обосновывается создание комплексных районных тепловых станций (КРТС) [9; 10]. В отличие от разработок ВТИ, нами предлагается решение проблемы с утилизацией ТБО для средних городов. Главным назначением КРТС должна быть не выработка электроэнергии, а производство тепловой энергии и горячей воды для централизованного теплоснабжения. Основным принципом технологии новых тепловых станций является использование двух видов базового топлива: твердые бытовые отходы и горючие производственные отходы, подвозимые ежедневно, и природное топливо.

В разработанной полной технологической схеме предусматривается применение российского оборудования для сжигания отходов, паровых котлов-утилизаторов и тепловых насосов, использующих тепло уходящих газов с целью повышения общего коэффициента полезного действия КРТС. Предусматривается также применение высокоэффективных газоочистных устройств. В основу создания комплексных районных тепловых станций заложены новые принципы, технологические схемы, конструкции оборудования, которые могут быть реализованы на предприятиях России. Конкретный состав и типы оборудования КРТС зависят от места расположения станций, количества отходов, типа природного топлива и задач по энергоснабжению городов и районов.

КРТС предназначена для переработки и обезвреживания промышленного и бытового мусора города (или района города) с населением примерно 100 тыс. чел. Производительность ее – не менее 40 тыс. т/год, в том числе 30 тыс. т ТБО и 10 тыс. т производственных отходов.

На КРТС подлежат переработке все виды городских ТБО: образующиеся в жилых и общественных зданиях; отходы от уборки улиц; от санитарной обрезки деревьев и кустарников и т. д., все виды промышленных нетоксичных и токсичных отходов всех классов опасности, за исключением радиоактивных и содержащих ртуть, свинец, мышьяк, селен. Система утилизации тепла на заводе позволяет использовать наряду с высокопотенциальным теплом дымовых газов и низкопотенциальное тепло, выделяющееся при конденсации влаги, содержащейся в дымовых газах, и снимаемое системой охлаждения газоочистного и технологического оборудования.

Исходя из имеющихся данных, затраты на строительство и эксплуатацию можно оценить, только ориентируясь на стоимость строительства угольных станций сравнимой мощности (400–500 млн руб.) и стоимость уже работающих аналогов КРТС за рубежом. На- пример, компания BIC 14запустила подобное предприятие в Румынии. Производительность завода – свыше 20 тыс. т ТБО/год, стоимость – 8,5 млн евро, стоимость эксплуатации – 1,5 млн евро/год.

Выводы: строительство КРТС при данных тарифах на вывоз ТБО и тепловую энергию является низкорентабельным и окупается за 20–30 лет.

Рентабельность КРТС можно повысить следующим образом: повысить тарифы на вывоз мусора, дотировать государством стоимость отпускаемого населению тепла, отработать в новосибирском Академгородке отечественные технологии экологически безопасной безот- ходной утилизации ТБО и затем экспортировать технологию и оборудование.

Увеличение тарифов на вывоз и утилизацию ТБО суммарно в 2 раза (до 400 руб./куб. м при нормах 2 куб. м чел./год) приведет к стоимости оплаты услуг за вывоз и утилизацию ТБО для 1 человека в 67 руб./мес. и к увеличению общего среднего коммунального платежа за квартиру не более чем на 5 %. При этом стоимость собственно утилизации составит 250 руб./куб. м, годовой доход за прием мусора – 40 млн руб., срок окупаемости завода уменьшится до 10 лет.

Увеличение стоимости получаемого тепла в виде государственных дотаций в 1,2–1,5 раза приведет к уменьшению сроков окупаемости завода до 7 лет.

Строительство КРТС частично можно финансировать из бюджета области. Из табл. 1 следует, что полигон ТБО ГУП «ЖКХ ННЦ СО РАН» практически заполнен, и нужно строительство нового полигона, затраты на который заложены в бюджете Новосибирской области. Распоряжением Правительства Новосибирской области от 22.07.2011 № 330-рп утверждена концепция долгосрочной целевой программы «Обращение с отходами производства и потребления в Новосибирской области на 2012–2016 годы». Общий объем финанси- рования по Программе – около 6 млрд руб., в том числе по источникам финансирования: областной бюджет – 1,2 млрд руб.; местный бюджет – 276 млн руб.; внебюджетные источники – 4,3 млрд руб.

Вывод

Существующая система управления отходами в Казахстане, ориентированная преимущественно на их захоронение, является несовершенной, ведет к загрязнению окружающего воздуха, грунтовых вод и, как следствие, к снижению качества жизни, не согласуется с принципами устойчивого развития экономики и требует коренной модернизации.

Опыт эксплуатации многочисленных зарубежных предприятий для термической переработки ТБО показывает, что современная ТЭС на ТБО является экологически безопасным предприятием. Это подтверждают и результаты исследований российских спецзаводов, проведенных в период их запуска и последующей эксплуатации. Концентрация регламентируемых веществ в газообразных продуктах сгорания ТБО не превышает принятых в ЕС нормативных значений, что обеспечивает экологически безопасную эксплуатацию та- ких предприятий. Образующиеся золошлаковые остатки могут быть переработаны в инертный продукт для последующего использования, например, в дорожном строительстве, на территории самой ТЭС.

ТЭС на ТБО является самым доступным и одним из наиболее экономически целесооб- разных возобновляемых источников энергии. По зарубежным данным средняя себестоимость получения электроэнергии на такой электростанции почти в 10 раз ниже солнечной и более чем в 2 раза ниже ветровой.

Список литературы

1. Армишева Г. Т., Коротаев В. Н., Кривошеин В. Г. Снижение экологической нагрузки при обращении с твердыми бытовыми отходами за счет использования горючих компонен- тов // Научные исследования и инновации. 2010. Т. 4, № 3.

2. Алексеенко С. В., Багрянцев Г. И. Экологические проблемы городов, связанные с необходимостью удаления и переработки твердых отходов // Очистка и обезвреживание дымовых газов из установок, сжигающих отходы и мусор: Сб. науч.-техн. ст. / Ин-т теплофи- зики СО РАН. Новосибирск, 1999. С. 11–22.

3. Тугов А. Н., Москвичев В. Ф. Повышение эффективности производства электроэнергии на базе твердых бытовых отходов // Теплоэнергетика. 2011. № 6. С. 25–31.

4. Концепция по переходу Республики Казахстан к "зеленой экономике" на 2013-2050 годы.

5. Аскарова У.Б., Мустафаева Р.М. Проблемы утилизации твердых бытовых и промышленных отходов в Казахстане // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - №2. - С.51-54.

6. Тугов А. Н. Перспективы использования твердых бытовых отходов в качестве вторич- ных энергетических ресурсов в России // Теплоэнергетика. 2013. № 9. С. 1–6.

7. Тугов А., Эскин Н., Литун Д., Фёдоров О. Не превратить планету в свалку // Наука и жизнь. 1998. № 5.

8. Egov.kz