Для раскрытия сути подхода приведем некоторые статистические данные. В России в год образуется более 55–60 миллионов тонн твердых коммунальных отходов (ТКО). В настоящее время треть мощностей по их захоронению не соответствуют санитарным требованиям, при этом возможности их расширения серьезно ограничены. Уровень переработки ТКО в России составляет 5–7%, в то время как в странах Европейского союза в среднем перерабатывается до 60% ТКО. В России более 90% мусора направляется на полигоны и несанкционированные свалки, не оборудованные средствами специальной защиты почв, вод и прилегающих территорий от загрязнения. Эти свалки занимают значительную территорию - около 4 миллионов га (пара средних Европейских стран!). Ежегодно под них выделяется 400 000 га земли.
В то же время каждый в отдельности продукт, попавший на свалку, является ценным сырьем. При размещении на полигонах это ценное сырье безвозвратно пропадает, и вместо пользы создаются проблемы. Основными видами сырья и материалов являются: бумага, стекло, металлы, пластик и пр. На эти компоненты приходится более 40% ТКО, т. е. около 15 миллионов тонн ежегодно. Основные проблемы возникают как раз из-за наличия в этой смеси органики.
Не лучше обстоит ситуация со сточными водами. В России в течение года образуется 100 млн. тонн осадков сточных вод с влажностью 98%. При отсутствии экономически дешёвой системы утилизации осадков, и невозможности увеличения тарифа на водоотведение, иловые площадки на водоканалах переполнены. По экспертным оценкам количество осадков на иловых площадках составляет 130 миллионов тонн. Выбросы парниковых газов от коммунально-бытовых и промышленных сточных вод и оксида азота от фекальных стоков в последнее десятилетие увеличились на 82%. Сложившаяся ситуация представляет серьёзную угрозу загрязнения окружающей̆ среды.
Существует ли на сегодняшний день эффективная технология выделения и переработки органических составляющих из бытовых отходов и биологического ила из сточных вод, позволяющая преобразовывать их в полезный продукт для реализации? Выше было сказано, что основные проблемы возникают из-за наличия органики. Поэтому рассмотрим органическую составляющую, поскольку переработка бумаги, пластмассы, стекла, металла являются традиционными и представлены многими технологиями.
Основным способом переработки органики является компостирование – наиболее перспективная технология с точки зрения решения экологических проблем, но пока ее применение сильно отстает от прочих технологий. Так, в Германии 20 лет развивается проект «биоконтейнер», когда пищевые отходы собираются и перерабатываются в биогаз, почву, удобрения. Сумма инвестиций в проект достигла уже 4 миллиардов евро. Недостатком и не решенной проблемой «биоконтейнерного» проекта является постоянный и стойкий неприятный запах, исходящий от биоконтейнеров. В США эту проблему решают сбором пищевых отходов специальными автомашинами, объезжающими районы по графику, которые после каждого рейса тщательно моют на пунктах приема. Но это не носит масштабного характера.
Наиболее простой и дешевый способ переработки органики - аэробное компостирование на открытых площадках. Недостатком технологии является длительное «созревание» компоста — 3–4 месяца даже в климате Европы. В России - из-за холодного климата - технология компостирования на открытых площадках не приемлема. Ускорение созревания компоста осуществляется в технологии анаэробного термического компостирования в заводских условиях. Но она требует значительно более крупных инвестиций и больших эксплуатационных затрат.
Практика показала, что по сравнению со складированием экономическая выгода компостирования составляет 1–4 евро/тонна ТКО, а по сравнению со сжиганием - 12–25 евро/тонна. Полевое аэробное компостирование дешевле, но анаэробное термическое компостирование в условиях завода дает меньше выбросов парникового газа СО2. Переход от складирования ТКО к «заводскому» анаэробному термическому компостированию обеспечит экономическую выгоду 2–5 евро/тонна, а по сравнению со сжиганием — экономия составляет 13–29 евро/тонна.
Второй способ ускорения компостирования опирается на применение БИОПРЕПАРАТОВ. Биопрепараты представляют собой сухой набор выделенных селекцией микробов, ферментов (энзимов) и нутриентов общим действием которых является ускорение компостного процесса. Культуры микробов активны при температурах окружающего воздуха от + 20 °C до + 45 °C . Если температура окружающего воздуха опускается ниже + 20 °С, то рост бактерий замедляется вплоть до полной остановки и перехода в режим спячки при температуре близкой к + 10 °С и ниже.
В активной фазе процесса компостирования культуры микробов обильно вырабатывают тепло, повышая температуру компоста до 60 °C. Это обеспечивает гибель патогенных микробов и снижает жизнеспособность семян сорняков, которые встречаются в органических отходах.
Отметим, что в России есть примеры применения компостирования в масштабе завода. Например, в г. Тольятти Самарской области действует завод по переработке бытовых отходов (ЗПБО) методом компостирования. Объем переработки ТКО равен 400 тыс. м3 или 90 тыс. тонн в год. Завод рассчитан на обслуживание 225 тыс. человек в год. ТКО перерабатываются в товарную продукцию: компост, почвосмеси на основе компоста и вермикомпост.
Теперь поговорим о переработке иловых осадков. На наш взгляд, наиболее эффективны в настоящее время два метода:
- Компостирование осадка с получением биопочвы и органического удобрения. Здесь осадок обеззараживается, снижается влажность до 50%. Масса компоста уменьшается в 2 раза, а осадок используют как органическое удобрение для городского озеленения.
- Переработка в биогазовых комплексах для выделения биогаза для энергетических нужд и получения жидких удобрений.
С экономической точки зрения это наиболее перспективные методы.
Рассмотренные выше примеры показывают, что переработка отходов и стоков при правильной организации позволяет очистные сооружения сделать экономически рентабельным производством. Поэтому нами предлагается построить рентабельный комплекс замкнутого цикла, который будет перерабатывать ТКО и сточные воды в полезные товарные продукты с полной реализацией, производить экологические овощи и зелень. Объединение этих двух процессов целесообразно потому, что для получения вторичного сырья требуется много воды для отмывки ТКО от органики, а очистные сооружения специально предназначены для очистки воды от органики и производят много технической воды. Таким образом, цикл замыкается.
Конечно, для крупных городских комплексов использовать получающийся грунт не всегда возможно из-за наличия сложных примесей, в том числе тяжелых металлов, но для вопросов озеленения городов и других видов рекультивации этот грунт подходит. Кроме того, была практика выделения органики до свалки – собирали органические остатки в подъездах многоквартирных домов еще в СССР.
Экокомплекс замкнутого цикла предлагается для переработки стоков от поселений острова Ольхон до показателей, разрешенных для Байкальской территории, подготовки ТБО в сырье, производства экопочвы из иловых осадков и органики, полученной при отмывке ТКО. Основным продуктом будут экологически чистые овощи, выращенные на полученной экопочве. На острове совсем нет промышленности, а бытовая органика – чистое сырье.
В состав экокомплекса включены блок сбора и переработки ТКО и очистные сооружения канализации замкнутого цикла без сброса очищенных стоков в естественные водоемы. Эти очистные сооружения принимают стоки и концентрированную суспензию выгребных ям, завозимую ассенизационными машинами.
Очистные сооружения представляют комплекс, предназначенный для механической и биологической очистки сточной жидкости, последующей ее доочистки в зернистых фильтрах, биореакторах, расположенных в биовегетарии и открытых водоемах пермакультурного парка. Образующиеся осадки (сырой осадок первичных отстойников) и избыточный активный ил из сооружений биологической очистки, обрабатываются и обеззараживаются в анаэробных условиях, а затем используется в технологической цепочке экокомплекса для производства экогрунта с высоким содержанием гумуса благодаря применению вермикультуры.
Часть стоков из первичного отстойника поступает в биореактор для производства биогаза, который используется для обогрева комплекса в зимнее время. Дополнительным полезным продуктом этой части технологической цепочки очистки являются органоминеральные удобрения.
Экогрунт, в свою очередь, поступает в круглогодично работающую теплицу (биовегетарий), предназначенную для выращивания зелени, овощей и ягод. Очищенная вода проходит цикл обеззараживания в капельной форме в камере с озоном. Обеззараженная вода поступает в водоем, расположенный в биовегетарии, где происходит дальнейшая биологическая очистка водными гиацинтами (в том числе, доочистка воды выращиванием спирогиры для извлечения фосфатов из сточной воды). Из водоёма очищенная вода используется для технических нужд экокомплекса, полива растений в биовегетарии, газонов и парковых деревьев.
По предварительным расчетам, энергозатраты на обогрев экокомплекса снижаются за счет строительства энергоэффективного здания, применения энергосберегающего оборудования. Биогаз, полученный из органических отходов в биогазовой установке с ускоренным циклом, будет использован для обогрева комплекса. Дополнительным продуктом в этой части технологического процесса очитки сточных вод являются органоминеральные удобрения и частично очищенная вода, которая проходит тот же процесс доочистки для дальнейшего использования.
На наш взгляд, данный экокомплекс полностью соответствует Шестому технологическому укладу. Мы надеемся на поддержку со стороны государства, поскольку экологически ориентированный рост экономики, сохранение благоприятной окружающей среды, биоразнообразия и природных ресурсов заявлены приоритетными задачами в Основах государственной политики в области экологического развития РФ на период до 2030 года.
Игорь Огородников
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии