О принципиальной непригодности технологий мусоросжигания для России

Еще в 1960-х годах Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского поставил чёткий диагноз бесперспективности огневых методов переработки бытовых отходов из-за их чрезмерной цены. Россия богаче СССР, увы, не стала

Игорь Мазурин, Вера Понуровская, Сергей Колотухин, 1 ноября 2018, 23:34 — REGNUM  

Специально для ИА REGNUM авторами предоставлена статья сотрудников Национального исследовательского университета «МЭИ» профессора И. М. Мазурина, инженера-эколога В. В. Понуровской и заведующего учебной лабораторией кафедры теоретических основ теплотехники С. П. Колотухина «Системный анализ задачи переработки твёрдых бытовых отходов», опубликованная в журнале «Вестник Российской академии естественных наук». №5. 2018. С.76−84.

* * *

Статья посвящена исследованию проблемы выбора оптимальной технологии переработки твёрдых бытовых отходов. На основе методики системного анализа сделан вывод о принципиальной непригодности технологии сжигания бытовых отходов для условий России и перспективности использования технологии анаэробного брожения при условии соблюдения технологических регламентов по СНИП-2.01.28−85, разработанных в 1985 году для решения этой задачи.

* * *

Задача переработки бытового мусора на сегодняшний день стала проблемой для крупных городов по нескольким причинам. Среди них можно выделить как традиционные, столетней давности, так и новые, связанные с техническим прогрессом.

Традиционные причины связаны с ограниченностью площадей для захоронения отходов вблизи городов при постоянно увеличивающемся объёме мусора.

Новые причины имеют множество направлений. От сугубо технических до социальных. Здесь и новые полимеры, и химические вещества, используемые для различных целей, новые виды бытовых отходов, связанные с широким распространением компьютеров и автомобилей, а также новые знания о токсинах, образующихся при сжигании бытовых отходов, и новые виды налогов.

Существующие сегодня решения задачи переработки бытовых отходов имеют два основных направления:

1) либо захоронение мусора на полигонах, что требует наличия значительных площадей бросовой земли недалеко от города;

2) либо переработка методом сжигания с использованием внешнего источника тепловой энергии с последующим использованием её для обогрева теплиц или генерации электроэнергии в турбинном цикле.

В обоих случаях целесообразно производить предварительную обработку мусора с целью извлечения из него ценных компонентов для повторного использования.

В мире для большинства городов-миллионников первый метод практически исчерпан. В России пока есть исключения, хотя понятие бросовых земель и в России сегодня исчезло. Теперь всякая земля имеет цену, и немалую. В Европе и Японии проблема земли для полигонов возникла раньше, ещё в начале прошлого века. По этой причине первые мусоросжигающие заводы появились в Европе в начале прошлого века.

За прошедший век состав мусора существенно изменился. В нём появились полимеры, аккумуляторы разного исполнения, древесно-стружечные плиты, фенол-формальдегидные и эпоксидные смолы, синтетические ткани, ароматические углеводороды, хлорсодержащие пластики и резины. В итоге сжигание бытовых отходов как один из высокотемпературных способов переработки мусора постепенно стало небезопасным для окружающей среды и для человека. Возникла необходимость в тщательной сортировке бытового мусора и очистке дымовых газов после его сжигания, а также в поиске новых методов переработки отходов разного вида. Возникло понятие трудноудаляемых отходов. Но если сортировка мусора с выделением ценных составляющих для повторного применения является необходимым элементом любого вида переработки отходов, то очистка дымовых газов является необходимым элементом всех высокотемпературных процессов, к которым относятся сжигание мусора, пиролиз, плазменная обработка и контакт мусора с расплавами в печах Ванюкова.

Диоксины, фураны и бенз (а)пирены образуются при неполном окислении ароматических углеводородов, а также при неуправляемой рекомбинации фрагментов разрушенных молекул органических соединений. На очереди проблема металлоорганических соединений, которые пока практически не изучены. Токсические свойства диоксинов были открыты в середине 50-х годов прошлого века. На сегодняшний день относительно хорошо изучены только хлорсодержащие диоксины. Фтор‑ и бромсодержащие диоксины ещё ждут своих исследователей. Допустимый уровень содержания диоксинов и фуранов в выбросных газах, получаемых после сжигания бытовых отходов, перед выбросом в атмосферу в разных странах находится в диапазоне от 10-9 до 10-12 г/м3. После разбавления в окружающем воздухе концентрация диоксинов должна уменьшиться на 2−3 порядка и достичь значений нано‑ и пикограммов (10-11-10-14 г/м3) в атмосферном воздухе на высоте 1,5−2 метра от земной поверхности. При таких концентрациях проблемой является не только технология очистки отходящих газов и высота заводской трубы, но и точное определение количества диоксинов в воздухе, почве и воде. Для этого используется метод хромато-масс-спектрометрии, требующий наличия уникального и дорогого аналитического оборудования, а также квалифицированных специалистов для выполнения анализа.

Таблица 1. Нормативы на содержание диоксинов в трёх средах и пищевых продуктах [1, 10].

Среда

Единицыизмерения

США

ФРГ

Италия

1988

Нидер-ланды

СССР

1988, 1991

РФ

2015

Воздух населённых мест

пг/м3

0.02

-

0.04

12

2,12

-

0,5

Воздух рабочих помещений

пг/м3

0,13

-

0.12

-

-

-

Вода питьевая и для хозяйств. объектов

пг/л

0.013

0.01

0.05

-

0.26

20

Почва городская

нг/кг

1000

50

-

-

-

50

Почва сельхозугодий

нг/кг

27

<5

10

10

-

-

5

Донные отложения

нг/кг

-

-

-

-

9

-

Пищевые продукты

нг/кг

0,0001

-

-

-

0.36

-

Молоко в пересчёте на жир

нг/кг

-

1,4

-

0,1

-

5,2

Рыба в пересчёте на жир

нг/кг

-

-

-

-

-

88

Важным условием образования диоксинов является наличие молекул галогенов (хлора, фтора, брома и йода) в выбросных газах при рекомбинации диссоциированных осколков молекул углеводородов. По этой причине наличие хлор‑ и фторсодержащих пластиков в бытовых отходах при их сжигании недопустимо. Недопустимо также наличие в бытовых отходах мышьяка, свинца, цинка, ртути, кадмия, таллия и других легкоплавких металлов, если используется высокотемпературное сжигание бытовых отходов.

Надо заметить, что сжигание может быть и при невысокой температуре. Если использовать катализаторы, то можно выполнить процесс каталитического окисления, открытый два века назад английским учёным Хемфри Дэви. В качестве катализатора он использовал платину. Важно и то, что при каталитическом окислении осуществляется полное превращение углеводородов в углекислоту и воду, а температура процесса находится в диапазоне от 500 до 700 оС, то есть ниже границы образования окислов азота. Позже оказалось, что, кроме платины, можно использовать и менее дорогие металлы и их соли. Но самым важным преимуществом процесса каталитического окисления является полное окисление углеводородов, что принципиально недостижимо при пламенном горении. Но процесс полного окисления гораздо медленнее, в сравнении с пламенным горением или плазменной обработкой. При высоких температурах и малых временах экспозиции процесс сжигания в большей степени является процессом диссоциации молекул с образованием ионизированных осколков, нежели процессом окисления углеводородов. Об этом свидетельствует остаточное количество кислорода в отходящих газах мусоросжигающих заводов, количество которого не ниже 10%, если судить по техническим данным этих заводов.

В общем подходе к анализу применимости конкретной технологии для решения задачи переработки бытовых отходов не вызывает сомнений конституционный приоритет по обеспечению безопасности человека, как живущего в непосредственной близости с заводом, так и работающего на заводе. Гарантии безопасности обеспечиваются санитарными нормативами по содержанию в выбросных газах опасных примесей супертоксинов, окислов азота и серы и других газов, а также пыли и шлаков, опасных для человека. Важно отметить особенность задачи, состоящую в том, что наиболее опасные компоненты отходящих газов имеют большие молекулярные массы (больше 200 а.е.м) и высокие температуры кипения. Это означает, что их летучесть незначительна и они очень быстро окажутся в почве в ближнем окружении от заводской трубы. По этой причине срок эксплуатации мусоросжигающих заводов невелик из-за быстрого превышения нормативов по загрязнению почв вблизи завода, а также из-за сложностей с защитой персонала заводов и жителей близлежащих районов от вредного воздействия диоксинов и фуранов. Кроме того, нерешённой проблемой является рекультивация почвы сельхозугодий от загрязнения диоксинами. Эту технологию ещё предстоит создать. А сегодня рекультивацию от диоксинов выполняют методом выемки загрязнённой почвы на глубину 10−30 см и замены её на новую, незагрязнённую. Это обстоятельство в значительной мере сужает диапазон применимости технологии сжигания мусора.

При подробном рассмотрении нормативов следует заметить довольно широкий диапазон ограничений по концентрациям супертоксинов. Европейские нормативы наиболее либеральны и допускают высокие концентрации диоксинов в почвах и воздухе, а американские нормативы жёстко регламентируют их наличие в трёх средах. Россия в основном ориентируется на Европу, хотя европейские нормативы отслеживают загрязнения диоксинами почвы Европы, произошедшее во время Второй мировой войны, когда ещё не были известны токсические свойства диоксинов и их не считали ядами аккумулятивного действия до середины 50-х годов прошлого века. Последствия этого незнания проявились именно в послевоенное время в виде болезней, которые раньше были неизвестны. Тогда и открылась вся картина токсического и генетического воздействия предельно малых, на уровне 10-10-10-12 г/кг, концентраций диоксинов и фуранов на организм человека. Такой уровень содержания диоксинов поначалу в мире могли измерить в единичных лабораториях, и трудно было поверить, что диоксины на границе обнаружения могут оказывать такое влияние на организм человека. Подтверждение этих выводов человечество увидало во Вьетнаме в период американской агрессии 1965−1971 годов. Пострадало более 3 млн человек, в том числе и со стороны интервентов, хотя всего было выброшено в атмосферу за пять лет войны около 170 кг диоксинов на площади около 300 тыс. км2. В интернете на эту тему достаточно много информации. Есть подробные публикации и книжного формата [2].

Учитывая стабильность диоксинов и долгое время жизни в почве до разложения (около 100 лет), серьёзную опасность для человека представляет возможность накопления диоксинов в почве сельхозугодий. В этом случае диоксины могут попасть в организм человека по пищевой цепочке через молоко, куриные яйца или мясо травоядных домашних животных. В этом варианте развития событий пока ещё нет возможности контролировать загрязнённость диоксинами всех пищевых продуктов, поскольку пока нет простых и надёжных методов оперативного контроля содержания диоксинов в пищевых продуктах. Но имеющиеся данные о последствиях загрязнения диоксинами рыбной и молочной продукции свидетельствуют о значительном увеличении онкологических заболеваний среди людей, потребляющих эти продукты [6].

В отношении технического исполнения задачи переработки бытовых отходов в рамках медицинских нормативов следует отметить, что до настоящего времени в России нет единой концепции в отношении требований к установкам по уничтожению мусора. Есть только справочник НДТ (наиболее доступных технологий) неизвестного автора, выпущенный подразделением Минприроды для рекламы мусоросжигающих заводов зарубежного исполнения, но без анализа последствий их применения. Есть общие пожелания в отношении необходимости наличия передовых технологий, а также необходимости соблюдения безопасности этих технологий в отношении человека и окружающей среды. Но реклама «передовых технологий» не исключает вопроса по их применимости в условиях России, которая не имеет проблем с ограниченностью территории, как Япония или Швейцария. При этом, имея на два порядка большую территорию, Россия имеет почти на порядок меньшие, чем в Швейцарии, доходы у населения, которому придётся оплачивать услугу по переработке мусора. Здесь неизбежно возникает решение о приобретении завода «попроще и подешевле», что практически сводится к покупке завода с устаревшей и непригодной для применения даже в Европе технологии. Учитывая токсические свойства диоксинов и их возможности по депопуляции населения даже на сверхмалых концентрациях, такой завод нам могут отдать и бесплатно только за то, что он будет работать на территории России рядом с Москвой. Тем более что война России объявлена уже официально, хотя и в форме экономических санкций.

Исследования по проблеме переработки мусора в России велись с довоенного времени, и не без успеха. Для этого были созданы действующие установки. Они были аттестованы как действительно безопасные для окружающей среды и не нагруженные дорогими и энергоёмкими процессами очистки дымовых газов. В основе была технология анаэробного брожения, а пламенные методы использовались лишь для незначительной части мусора, для которой этот метод был обоснован. Пищевые отходы принципиально не сжигали, поскольку в их составе есть поваренная соль, содержащая хлор. По этой причине этот вид отходов можно перерабатывать лишь в компост при температурах не выше 100 оС. В 70-е годы прошлого века успешно работал в Ленинграде завод по переработке бытовых отходов производительностью 700 тыс. тонн в год. Но это было сделано ещё до перестройки, когда привлекательность покупки зарубежных заводов для чиновников была нулевой и получить дилерскую премию от зарубежного продавца оборудования было принципиально невозможно. Разработка технологий, как и проектирование заводов, выполнялись по заказу на основе технического задания (ТЗ) специалистами из соответствующих отраслей. Сегодня наблюдается иной подход. По справочнику НДТ, не привлекая специалистов для разработки ТЗ, за рубежом можно выбрать завод по переработке мусора по сходной цене. Вся процедура происходит в коммерческом варианте. Эту процедуру выполняют с использованием бюджетных средств и частных вложений при голословном утверждении, что в России ничего путного сделать не могут. НИИ и опытные заводы, работающие по темам переработки бытовых отходов, без госзаказа быстро прекратили своё существование. О последствиях такого подхода говорить не приходится. Три московских мусоросжигающих завода, купленные за рубежом, являются прекрасной иллюстрацией такого решения. Только за один 2009 год в атмосферу Москвы и прилегающего Подмосковья, по официальному сообщению министра экологии РФ Юрия Трутнева, было выброшено диоксинов не менее 161 грамма, что на три порядка больше годового выброса всех 66 мусоросжигающих заводов Германии (0,5 грамма).

В 1992 году в Переяславле-Залесском были изготовлены несколько установок ЭЧУТО, разработанных в ЭНИН им. Г. М. Кржижановского для переработки медицинских отходов. Они и сегодня работают и выполняют свои функции там, где в них есть потребность. Но они не пригодны для всех типов мусора. Причина в том, что принципиально невозможно создать недорогую, но универсальную установку по быстрой переработке строительного мусора, медицинских отходов и отходов из столовой или от автосервиса.

Несмотря на сложность задачи, её решение необходимо постоянно обновлять под новые реалии, как по причине интенсивно увеличивающейся массы бытовых отходов и исчерпания запасов бросовых земель, так и по причине появления новых знаний об отрицательном влиянии продуктов термической переработки мусора на организм человека. При этом надо использовать и отечественный опыт проектирования таких предприятий, и очень важный вывод о том, что без разделения бытового мусора на фракции решение задачи его переработки будет либо безумно дорогим, либо опасным для человека из-за токсичных примесей в дымовых газах. Цена переработки мусора в Швейцарии (56 рублей за 1 кг) подтверждает первую часть вывода о цене услуги, а количество выбросов диоксинов от трёх МСЗ в Москве по 2009 году подтверждает вторую часть этого вывода о неприемлемости технологии сжигания для переработки любых видов мусора.

Таблица 2. Карта решений по задаче выбора технологии переработки мусора.

Факторы*

Технологии переработки мусора

Полигон по СНИП 2.01.28−85Полигон без контроляСжигание при 1200оС с дожигом и очисткойСжигание в расплаве с очисткой дым. газовПлазменное сжигание с очисткой дым. газов Каталитическ. окисление в присутствии катализатора
Опасность по диоксинам

-

ооо

о

о

о

-

Цена услуги

о

о

ооо

ооо

ооо

оо

Капитальные вложения

о

о

ооо

ооо

ооо

оо

Зависимость от импорта

-

-

ооо

-

-

Потеря отечеств. рынка оборудования

-

-

ооо

-

-

-

Утрата земель сельхозназнач.

-

оо

ооо

оо

оо

-

Количество рабочих мест

оо

о

ооо

оо

оо

оо

Производит. процесса

о

о

ооо

ооо

ооо

ооо

Необходимость сортировки

о

-

ооо

ооо

ооо

о

Необходимость. доп. полигона

-

-

ооо

ооо

ооо

о

Ежедневный контроль

о

-

ооо

ооо

ооо

о

Рекультивация земли

-

ооо

ооо

ооо

ооо

-

Рекультивация объекта обязат.

ооо

ооо

оо

-

-

о

* Величина и важность фактора обозначена количеством значков «о».

При подробном рассмотрении задачи выбора оптимальной технологии, невольно приходится обращаться к системному анализу этой многофакторной задачи, поскольку не менее трёх основных факторов в этой задаче на слуху, а при более подробном рассмотрении их наберётся более десяти, что обеспечит рассмотрение не менее полусотни сочетаний различных реальных ситуаций, требующих, по крайней мере, простой оценки. В карте решений (см. Таблицу 2) рассмотрим эти факторы и расположим их по оси ординат. На первом месте триумвират из конституционного приоритета по гарантии безопасности человека, доступной цены услуги для потребителя и уровня капитальных вложений для инвестора. По оси абсцисс можно рассмотреть три базовых способа переработки бытовых отходов:

1) анаэробное брожение на полигоне;

2) сжигание бытовых отходов с дожигом и очисткой отходящих газов;

3) высокотемпературная плазменная переработка с последующей очисткой отходящих газов.

Уже при анализе девяти сочетаний высвечивается анаэробное брожение на полигоне, как наиболее выгодное вложение средств в решение задачи, но при условии соблюдения технологии и соответствующем контроле.

Расширим диапазон рассмотрения реальных факторов. По видам технологии переработки отходов добавим в карту решений, представленную в Таблице 2, каталитическое окисление и сжигание в расплаве в печах Ванюкова, а также рассмотрим анаэробное брожение на неуправляемом полигоне, что имело место в 90-е годы прошлого века.

По второй оси добавим такие важные факторы, как:

1. зависимость от импортных комплектующих и расходных материалов;

2. опасность утраты отечественного рынка мусороперабатывающего оборудования;

3. утрата земель сельскохозяйственного назначения на 100 лет в размере 8 тыс. га от одного мусоросжигающего завода из-за загрязнения диоксинами шлейфа размером 16×5 км ;

4. количество новых рабочих мест на созданных предприятиях;

5. производительность процесса переработки отходов по принятой технологии;

6. необходимость в сортировке с выделением опасных для сжигания отходов ;

7. необходимость в дополнительном полигоне для размещения шлаков и золы;

8. необходимость в ежедневном постоянном оперативном контроле отходящих газов на объекте;

9. необходимость рекультивации почвы от диоксинов, после прекращения эксплуатации объекта для сельхозугодий, расположенных рядом с предприятием;

10. необходимость рекультивации самого объекта после прекращения эксплуатации.

При рассмотрении сетки решения на 78 сочетаний (по шести технологиям и тринадцати факторам) невольно возникает вопрос о наличии каких преимуществ сжигания бытовых отходов вообще идёт речь? Ни по безопасности для человека, ни по цене услуги, ни по зависимости от импорта процесс сжигания бытовых отходов не является лидером. Его единственное преимущество в скорости переработки бытовых отходов, но при этом завод будут делать за рубежом, а не в России. Мало того, что мы теряем рынок мусороперерабатывающего оборудования и рабочие места на существующих заводах, которые производят аналогичное оборудование, мы ещё платим двойную-тройную цену за довольно простое оборудование, которое можно производить в России. Но если платёжная способность населения на порядок ниже цены услуги, то кто этой услугой будет пользоваться и кто даст деньги на строительство заведомо неокупаемого завода? При отсутствии потребителя мусоросжигающий завод останется без мусора, неплатёжеспособное население будет мусор выбрасывать куда придётся, а инвестор никогда не вернёт вложенные деньги.

В варианте с работающим мусоросжигательном заводом за полный срок его эксплуатации, то есть за 25 лет непрерывной работы с производительностью 700 тыс. тонн в год и с заявленными выбросами диоксинов 0,36 г/год, уже через 12−15 лет появятся первые иски от владельцев прилегающих земельных участков и сельскохозяйственных предприятий о сверхнормативных (даже по отечественным нормативам) загрязнениях почвы. Через 15−20 лет к закрытию завода из оборота придётся выводить 8000 га, оказавшихся в шлейфе от заводской трубы. Стоимость земли в Подмосковье сегодня, по данным портала zakonometr.ru, от 428 до 6870 тыс. руб. за гектар, хотя купить сегодня можно небольшой, но сильно загрязнённый участок сельхозугодий и за 12 000 рублей за 1 га.

Минимальный убыток от загрязнённой диоксинами 8000 га земли сельхозугодий в Московской области от одного завода составит 3,4 млрд рублей (не учитывая потерянную прибыль предприятий и пр. — прим. ИА REGNUM ) при ориентировочной цене завода 18 млрд рублей. Максимальный убыток по земле может достичь 50 млрд рублей и будет зависеть от расположения конкретного участка и исходного качества земли, загубленной на 100 лет.

* * *

Не меньший интерес представляет рассмотрение самой идеи использования сжигания мусора в европейской оценке перспектив этой технологии.

В конце прошлого века в Европе был бум на строительство МСЗ, и норматив ЕС 2000/76 на допустимую концентрацию диоксинов в газообразных продуктах сжигания перед выбросом их в атмосферу был 0,1 нг/м3, что в 5000 раз выше санитарного норматива 0,02 пг/м3. Однако, для достижения санитарного норматива необходимо было разбавить загрязнённый воздух чистым воздухом. Для этого требуется 25 млн кубометров воздуха, чтобы снизить концентрацию диоксинов, получаемых при сжигании одной тонны бытовых отходов, с 0,1 нг/м3 до безопасных для человека 0,02 пг/м3. Сегодня сжигается в мире 250 млн тонн мусора, и для операции разбавления диоксинов в выбросных газах до безопасной концентрации надо 6×1015 м3 воздуха ежегодно. При том, что на земле воздуха всего 4×1018 м3. Вывод прост. Сжигание мусора совершенно неприемлемо в том виде и на тех заводах, что нам предлагают в справочнике по НДТ. И этот вывод полностью согласуется с основными рекомендациями, которые представлены в Коммюнике Европейской комиссии «Роль преобразования отходов в энергию в циркулярной экономике» СОМ (2017) 34 (final). Из текста этого документа следует, что

«государствам-членам рекомендовано постепенно сворачивать государственное финансирование на получение энергии из смешанных отходов».

В отношении МСЗ рекомендовано

«введение моратория на новые объекты и вывод из эксплуатации более старых и менее эффективных объектов. Больше внимания следует уделять таким объектам, как анаэробное разложение биоразлагаемых отходов, когда переработка материалов сочетается с получением энергии».

Таким образом, в 2017 году Евросоюз признал в официальном документе стратегическую ошибку в выборе технологии переработки мусора, сделанную 30 лет назад, поскольку существующие данные по результатам её применения крайне неудовлетворительны и опасны для населения Европы.

Подтверждение исключительной опасности мусоросжигающих заводов для населения близлежащих районов было опубликовано в 2012 году в статье испанских исследователей [5], которые с 1997 по 2006 год выполняли экологические исследования с целью изучения смертности населения от 33 видов рака. Они оценили риск смерти от рака в пятикилометровой зоне вокруг мусоросжигающих установок, проанализировали влияние категорий промышленной деятельности и провели индивидуальный анализ в радиусе 50 км от каждой установки. Выводы исследователей подтвердили гипотезу об увеличении риска смертности от рака в городах вблизи мусоросжигающих установок. Особо отмечен рост частоты встречаемости опухолей плевры, желудка, печени, почек, лёгких, лейкемии и т. д.

Аналогичные данные по заболеваемости населения онкологическими заболеваниями в пределах 1 км от муниципальных МСЗ приведены в британском журнале рака в апреле 2000 года [6]. Речь идёт о первичном раке печени, подтверждённом в 55% случаев. По этой причине можно считать, что выводы Евросоюза по поводу отсутствия перспектив у способа сжигания мусора, сделанные в 2017 году, имеют все основания. Возможно, что и в России тоже с пониманием отнесутся к результатам медицинских исследований.

Рассмотрим подробнее альтернативные способы.

Прежде всего надо отметить прогресс и в успешных попытках совершенствования технологии сжигания отходов, о чём свидетельствуют данные, представленные в таблице 3, которые опубликованы фирмой Mitsubisнi, использующей гибридный мешотчатый фильтр с каталитическими свойствами [8]. Судя по приведённым данным, фирма Mitsubisнi Heady Industries Group задачу очистки дымовых газов успешно решила до безопасного уровня содержания диоксинов при выбросе дымовых газов в атмосферу.

Таблица 3. Уровень выбросов дымовых газов по [8] в сравнении с нормами ЕС 2000/76.

Перечень опасных примесей в дымовых газах перед их выбросом в атмосферу

Европейские нормативы 2000/76/ЕС для дымовых газов перед выбросом в атмосферу

Концентрации примесей в дымовых газах установки Мitzubisi Wtt PlantA (288 т/день х 3 единицы)

Диоксины нг-TEQ/м3

0,1

0,00011

Пыль мг/м3

10

3

HCl мг/м3

10

2

SOx мг/м3

50

4

NOx мг/м3

200

110

При бесспорно хороших результатах по содержанию диоксинов в дымовых газах содержание NOx довольно значительно, если учесть тот факт, что процесс сжигания идёт при очень больших удельных расходах воздуха, который на выходе становится дымовыми газами. Высокие температуры (1200−1300оС) в камере сжигания неизбежно дают значительные концентрации окислов азота NOx, которые не столь ядовиты, как диоксины, но ничего хорошего для живущих рядом не обещают. Они тоже ядовиты и опасны для людей.

* * *

Анаэробное брожение на полигонах как альтернатива более интересно по многим причинам. При подробном рассмотрении скандальных ситуаций, которые очень ярко проявились на примере полигона «Кучино», надо отдать должное уникальному перечню нарушений, создавших впечатление полной непригодности этого способа переработки бытовых отходов. Практически любая технология из-за нарушения регламента может превратиться в свою противоположность. Именно это и произошло с Кучинским полигоном. Полное отсутствие контроля в течение 13 лет. Начиная с 1991 года и по 2004 год некому было контролировать работу полигонов, поскольку Санэпидемнадзор лишили надзорных функций в угоду выполнения запретов на фреоны по Монреальскому протоколу, а те структуры, которые получили эти функции, были заняты закрытием заводов, производящих фреоны, а также совместно с ЮНИДО внедрением озонобезопасных технологий с использованием небезопасных для человека заменителей фреонов. Им было не до проблем переработки мусора. За этот период не только Кучинский полигон, но и множество других полигонов стали дымить и создавать невыносимые условия для соседних жилых домов. Очень быстро полигоны стали вообще неуправляемыми, поскольку был нарушен необходимый уровень соотношения между количеством насыпного грунта и мусора, размещаемого в теле полигона.

Решение проблемы управления по надёжной и безопасной работе полигонов находится в простом выполнении регламента эксплуатации полигонов, изложенном в СНИПе 2.01.28−85, выпущенном тридцать три года назад. Надо только его выполнять, помня о необходимых соотношениях для безопасной эксплуатации полигона:

1) послойная засыпка мусора грунтом равного объёма;

2) не более трёх слоёв над поверхностью земли.

Кроме того, необходимо контролировать температуру всей массы мусора.

Когда в Московской области приняли решение сократить количество полигонов с 24 до 10, они стали расти вверх и утратили управляемость по температуре. Результат не замедлил сказаться. Но теперь возникла проблема ликвидации неуправляемого полигона ценой в несколько миллиардов рублей, за которые нам обещают сжигать свалочный газ в факеле. Решение ещё более опасное, чем просто выброс свалочного газа из неуправляемого полигона, поскольку будут неизбежно образовываться супертоксины, для чего созданы все условия.

Для надёжности работы и гарантии от повторения проблем с неуправляемым нагревом тела полигона его можно оснастить холодильной машиной или более простой системой охлаждения тела полигона в летний период. Уровень затрат при этом невелик, поскольку можно использовать серийное отечественное оборудование. Но кто-то должен заявить, что это необходимо делать и поручить выполнение работ тому, кто это умеет делать.

Наиболее серьёзной проблемой переработки бытовых отходов является отсутствие грамотного технического задания (ТЗ). Его должны были разработать специалисты из Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Панфилова, либо из любого другого НИИ энергетического направления совместно с санитарными врачами и химиками-машиностроителями. Но с 1991 года их принципиально исключили из участия в этих работах, отдав тем самым отечественный рынок зарубежным исполнителям. Сегодня этот рынок оценивается в €25−30 млрд. Для России как страны с рыночной системой хозяйствования такая потеря довольно чувствительна, и в будущем неизбежно придётся решать задачу возврата отечественного рынка, что аналогично проблеме возврата рынка бытовых и промышленных холодильников, а также и кондиционеров. Эти рынки были утрачены в аналогичных условиях после ратификации Монреальского протокола с участием Минприроды и ЮНИДО, действующей в России и в качестве представителя ООН, контролирующего выполнение международных природоохранных обязательств, а также официально заявленного в качестве коммерческого партнёра Минприроды.

Приведённая в виде Таблицы 2 карта решений выполнена по методике, изложенной в [4]. В Таблице 3 представлены данные по достигаемому уровню очистки выбросных газов мусоросжигающих заводов Европы и Японии. Несмотря на очень высокий уровень качества очистки выбросных газов, достигнутый в Японии, и не очень высокий уровень качества европейских заводов, уровень цены за переработку тонны отходов на этих заводах пока для России «не по карману» из-за относительно низкого уровня доходов населения. Именно по этой причине единственно возможным для переработки органических отходов из состава бытовых отходов остаётся пока метод анаэробного брожения, осуществляемый на полигонах по СНИП 2.01.28−85.

Этот вывод следует из результатов системного анализа задачи переработки бытового мусора. Но он не означает продолжения полного отсутствия финансирования исследований по задаче переработки бытовых отходов, что наблюдается с 1991 года. Наоборот, исследования в этой сложной задаче нельзя было прерывать, поскольку технология переработки бытовых отходов является основным элементом надёжного функционирования системы жизнеобеспечения человека наравне с водоснабжением, комфортным жильём, безопасными продуктами питания и чистым воздухом. Передача функций надзора за работой мусороперерабатывающих предприятий и права разработки рекомендаций по технологиям переработки мусора Минприроды означало не только ликвидацию контрольных функций Санэпидемнадзора и игнорирование накопленных знаний и опыта Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Панфилова и других НИИ по исполнению этих функций. Это также означает, что эпоха административных решений сложных системных задач по разработке и эксплуатации систем жизнеобеспечения, к которым относится и проблема переработки мусора, продолжится. Начало этой эпохе было положено в 1991 году, когда Минприроды стало контролировать выполнение обязательств РФ по Монреальскому и Киотскому протоколам. Но, помимо природоохранных, министерство взвалило на свои плечи медицинские и технологические проблемы, что явно не соответствовало возможностям и опыту сотрудников министерства. Как и прежде, в задаче переработки бытовых и промышленных отходов главным экспертом может быть только санитарный врач, поскольку речь идёт в первую очередь о человеке и его здоровье. И только потом рассматривается среда обитания человека и международные обязательства России по выполнению условий Монреальского и Киотского протоколов. Хотя между ними и есть связь, но конституционный приоритет человека ни в одной стране мира не отменён.

По ранжированию мировых проблем человек должен оставаться на первом месте, а с ним и санитарный врач, как главный эксперт. При этом у главного эксперта должны быть и опыт решения подобных задач, и инструментарий в виде аналитической лаборатории, и исследовательская группа для рассмотрения новых ситуаций в анализе состояния человека под воздействием новых условий. Ничего этого у Минприроды не было и нет.

В вопросах технологии и реальных технических решений по переработке отходов рекомендации на уровне справочников НДТ («наиболее доступных» технологий) также неуместны, поскольку любое техническое решение возникает на основе технического задания, которое отражает реальную ситуацию. Этот документ имеет только стандартную форму, но его содержание никогда не повторяется, поскольку условия переработки бытовых отходов всякий раз отличаются как по месту, так и по времени. Европейский опыт решения задачи переработки отходов на основе технологий сжигания оказался несостоятельным, и в прошлом году произошёл отказ ЕС от пламенной переработки в пользу технологии анаэробного брожения, то есть фактически произошёл возврат к советской стратегии 1985 года.

Такое развитие событий ещё раз подтверждает простую мысль о том, что копирование зарубежного опыта и ликвидация собственных разработок, идей и возможностей, а также научной базы неизбежно ведут к технологическому тупику и потере рынков. В отсутствие развития знаний в этой области Россия не только потеряет свои позиции на рынке мусороперерабатывающего оборудования и в научно-техническом понимании этих вопросов, но может утратить минимально необходимый уровень знаний, требующийся для составления технического задания для покупки готового зарубежного оборудования. Как раз такая ситуация сегодня наблюдается в парадоксальных рекомендациях, приведённых в справочнике НДТ, изданном Федеральной службой по надзору в сфере природопользования. Подмена результата научных исследований рекомендациями для чиновников о покупке наиболее доступных технологий не имеет практического смысла только по той причине, что реальные медицинские и технические ситуации никогда невозможно предсказать. Для таких ситуаций необходимы опытные специалисты с дипломами инженеров и санитарных врачей, которые совместно с экономистами способны найти правильное решение на основе системного анализа, позволяющего учесть многообразие различных факторов и обстоятельств. М. В. Ломоносов говорил о том, что решения следует принимать «без предуверений» и на основе реально существующей ситуации.

В качестве положительного зарубежного опыта по решению проблемы безопасной переработки бытовых отходов можно привести пример Японии, которая наиболее серьёзно относится к решению этой проблемы в силу малости территории и ограниченности природных ресурсов. Последовательность решения проблемы мусора, принятая в виде государственной программы Японии, вызывает уважение и интерес. В программе [9] предлагается следующий порядок решения проблемы переработки отходов:

1. тщательная сортировка бытовых отходов;

2. максимальное повторное использование бытовых отходов;

3. формирование экологического сознания граждан;

4. обязательное экологическое образование в школах;

5. консенсус в подходе в проблеме переработки мусора с местными жителями при условии свободного доступа каждого жителя к полной информации по состоянию атмосферы, воды и земли рядом с его жилищем;

6. предотвращение загрязнения окружающей среды на существующих заводах.

В качестве необходимой исследовательской задачи — расширение знаний по рециклингу электрики и электроники.

На основе рассмотрения карты решений по известным способам переработки мусора и оценки санитарных, экологических, экономических, маркетинговых, социальных и технических аспектов их применения для отечественных условий можно сделать следующие выводы:

1. проект покупки мусоросжигающих заводов за рубежом не найдёт частных инвесторов из-за слишком большого риска по окупаемости проекта по причине крайне низкой платёжеспособности населения России, а также высокой зависимости эксплуатации завода от поставки комплектующих и расходных материалов, неполного срока эксплуатации из-за быстрого исчерпания предела загрязнения диоксинами прилегающих земель сельхозугодий;

2. закупка и запуск в работу зарубежных МСЗ за счёт госбюджета в ближней перспективе из-за низкой платёжной способности населения потребует постоянной доплаты значительных средств из госбюджета за переработку мусора либо закрытия заводов из-за недостатка средств;

3. исключение отечественных разработчиков и изготовителей оборудования по сортировке и переработке мусора из проектов модернизации отрасли означает полную утрату отечественного рынка для этого сектора отечественной промышленности и утрату рабочих мест;

4. заявленный уровень ежегодных выбросов диоксинов для покупаемых за рубежом заводов в размере 0,36 грамма в год не обеспечивает необходимых гарантий по безопасности для населения и окружающей среды в течение всего заявляемого времени эксплуатации и приведёт к досрочному закрытию завода из-за превышения нормативов по загрязнению почв сельхозугодий, расположенных вблизи завода;

5. реальной и безопасной технологией переработки бытовых отходов, обеспеченной уровнем доходов населения, остаётся пока сортировка бытового мусора и последующее анаэробное брожение на полигонах с обязательным контролем за выполнением регламента по СНИП 2.01.28−85 со стороны Санэпидемнадзора, восстановленного в прежних надзорных функциях.

* * *

Литература

1. ГН 2.1.7.3298−15 «Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) полихлорированных дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов (в пересчёте на 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-диоксин и его аналоги) в почве населенных мест, сельскохозяйственных угодий и промышленной площадки».

2. Позднякова С.П., Румака В.С., Софронов Г.А., Умнова Н.В. Диоксины и здоровье человека. Санкт-Петербург: «Наука», 2006.

3. Перес Х.Г., Наварро П. Ф, Кастильон А., Чима Ф.М.Л., Рамис Р., Больдо Е., Абенде Г.Л. Смертность от рака в городах и окрестностях мусоросжигательных установок для рекуперации или удаления опасных отходов. Международная организация по окружающей среде. 2013, Т.51, С. 31−44.

4. Хилл П. Наука и искусство проектирования. М.: «Мир», 1973.

5. Javier Garria-Pereza, Pablo Fernandez-Navarroa, Adela Castelloa, Maria Felicitas Lopez-Cima, Rebeca Ramis, Elena Boldo, Gonzalo Lopez-Abente. Cancer mortality in towns in the vicinity of incinerators and installations for the recovery or disposal of hazardous waste. Environment International, Vol. 51, January 2013, P. 31−44.

6. Cancer incidence near municipal solid waste incinerators in Great Britain. Part 2: Histopatological and case-note review of primary liver cancer cases. British Journal of Cancer 82(5):1103−6. April 2000.

7. EU Comission Regulation (EU) №1259/2011 of 2/12/20 116. Документы Еврокомиссии.

8. https://www.mhies.co.jp/en/products/recycle/city/fluegas/index.html (описание мешотчатого фильтра фирмы Мицубиси).

9. Программа Японии по переработке отходов.

10. Фёдоров Л.А. «Диоксины как экологическая опасность: ретроспективы и перспективы». М.: ВО «Наука», 1993. Глава VIII. Обеспечение экологической безопасности.

Читайте ранее в этом сюжете: Нелегальная установка для сжигания мусора обнаружена в Новой Москве

Если Вы заметите ошибку в тексте, выделите её и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отослать информацию редактору.
×

Сброс пароля

E-mail *
Пароль *
Имя *
Фамилия
Регистрируясь, вы соглашаетесь с условиями
Положения о защите персональных данных
E-mail