Текст книги "Отходы России в начале XXI века. Обзор, анализ, прогнозы"

Хранение и захоронение отходов

Огромное количество возникающих в стране отходов невозможно в настоящее время рационально использовать. Часть из них передерживаются в местах временного содержания, а большая часть сразу отправляется на свалки и оборудованные мусорные полигоны. Что касается накопленных отходов, то эти данные сильно отличаются в разных литературных источниках. Например, по данным

Росприроднадзора на начало 2013 года Российской Федерации было накоплено отходов более 32,5 млрд. т. [18]. В работах [1] и [28] эта цифра определена в 44,8 млрд.т. Данные об объёмах образования, использования и обезвреживания, хранения и захоронения отходов за 2010–2012 годы представлены Росприроднадзором, осуществляющим сбор и обработку статистической информации по форме 2-тп (отходы).

Рис. 3. Изменение масс образующихся отходов (А), а также захороненных и хранящихся отходов (Б) в РФ по годам

На рисунке 3 показаны официальные данные изменений масс образующихся отходов (А), а также захороненных и хранящихся отходов (Б) в РФ по годам наблюдений. В таблице 17 хранящиеся и захороненные отходы учтены по видам хозяйственной деятельности.

Из анализа этих материалов видно, что с 2010 года количество хранящихся и захороненных отходов резко увеличилось примерно с 2 млрд.т. до 3 млрд. т. В 2013 году их доля достигла почти 60 %. Причём большая их часть приходится на добычу полезных ископаемых.

По оценкам специалистов на начало 21-го века [1] в России количество используемых отходов составляет примерно 1 % от общей массы произведённых, остальные – хранятся или захораниваются в природных средах. По данным этого источника накопленная масса отходов оценивается в ≈ 100 миллиардов тонн и находится в виде отвалов, свалок и полигонов на площади примерно 300 тысяч гектаров земли. По оценкам Минприроды (Форма № 2-ТП (отходы) [28] в нашей стране на начало 2003 года накоплено 44,8 млрд.т. отходов, около 60 % которых перерабатываются и только около 1,2 млрд. т ежегодно вывозятся на свалки и полигоны.

Захоронение и изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах совершается в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую природную среду.

Таблица 17

Общая масса отходов, переданных по годам на хранение и захоронение в млн. т. и по видам хозяйственной деятельности

Захоронение промышленных и бытовых отходов на полигонах и мусорных свалках является самым распространенным в настоящее время способом по их обезвреживанию. Цивилизованные захоронения и обезвреживания мусорных экскретов в настоящее время проводятся на мусорных полигонах (полигонах ТБО). Полигоны твёрдых отходов – комплексы природоохранительных сооружений, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов [27].

Более широко мусорные полигоны можно определить как природоохранные сооружения для централизованного сбора,

обезвреживания, захоронения (хранения) токсичных и нетоксичных отходов промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учреждений. Захоронение отходов (не только твёрдых бытовых) должно обеспечивать защиту от загрязнения атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод, препятствующее распространению болезнетворных микроорганизмов и других объектов, опасных для живых организмов.

При обращении с ТБО необходимо учитывать, что они содержат ценные утильные компоненты. В следующей таблице представлен ориентировочный морфологический и физико-химический состав ТБО городов России, расположенных в разных климатических зонах.

Сооружение и эксплуатация мусорного полигона довольно трудоёмко и требует больших затрат. Размер участка размещения полигона устанавливают, исходя из условия продолжительности его эксплуатации в течение не менее 15 – 20 лет. По форме в плане наиболее благоприятны земельные участки, близкие к квадрату, и позволяющие устраивать захоронение с наибольшей высотой складирования отходов. Необходимая площадь для отвода земельного участка определяется исходя из проектной вместимости полигона и проектной высоты складирования отходов.

Таблица 18

Усреднённые характеристики просачивающихся вод из свалок городского бытового мусора через 6–8 лет после закладки на хранение [31]

Возможный ущерб, наносимый окружающей среде от функционирования полигонов, обусловлен образованием фильтрата и биогаза в толще свалочного тела. Фильтрат, проникая в породы зоны аэрации и грунтовые воды, загрязняет их. Стекающие с полигона поверхностные воды на рельеф местности загрязняют почвы. С поверхностным и грунтовым стоком фильтрат поступает в водные объекты. В результате биохимических процессов в свалочных грунтах образуется биогаз, который при выходе на поверхность, проникает в атмосферный воздух, что нередко приводит к возгоранию отходов на свалках и полигонах. Пожары на них способствуют дополнительному отравлению атмосферного воздуха.

Чтобы избавиться от вредных воздействий дно и стенки захоронения изолируются от грунта полимерными плёночными материалами. Они могут быть однослойными, но слой этот обязательно должен быть композитным, то есть сформированным из нескольких материалов с разными изолирующими свойствами. Наружная часть композитного слоя состоит из специально уплотненной глины, которая не должна пропускать воду быстрее 10-6 см/с, и её толщина не должна быть менее 60 см [27].

Внутри захоронение выложено плёнкой из пластика, чаще всего – высокоплотного полиэтилена, также строго определенной толщины. Плёнка эта расположена наклонно, так чтобы образующийся фильтрат стекал в углубления дна захоронения.

По мере заполнения свалки мусором фильтрат отсасывается оттуда специальной системой, после чего проходит его обезвреживание.

Необходимо отметить, что строгие требования к сооружению мусорных полигонов и благоустроенных свалок в нашей стране не выполняются в полном объёме и поэтому их экологическая эффективность довольно низка. По оценкам работы [3] основная масса отходов вывозится из городов и поселков городского типа на свалки и полигоны, занимавшие к началу третьего тысячелетия в стране свыше 40 тыс. га земли. Кроме того, около 50 тыс. га составляла площадь закрытых (заполненных) свалок и полигонов. Дополнительно ежегодно для захоронения ТБО отчуждается около 1 тыс. га.

Считается, что из всего количества полигонов только около 8 % отвечают санитарным требованиям, большинство полигонов представляют значительную эпидемиологическую опасность, нарушают природный ландшафт и являются источником загрязнения почвы, подземных и грунтовых вод, атмосферного воздуха. Следует отметить, что, несмотря на опасность для окружающей среды, многие из уже переполненных и формально закрытых полигонов продолжают принимать значительные объёмы мусора, что обеспечивает их владельцам получение высоких доходов за счёт здоровья местных жителей.

Несанкционированные скопления отходов (мусорные свалки)

Рост численности населения в городах и развитие промышленности тесно связаны с увеличением количества образующихся бытовых и промышленных отходов, которые при неправильном сборе,

несвоевременном удалении, неудовлетворительном обезвреживании и неправильном захоронении ухудшают экологическую обстановку и наносят экологический ущерб окружающей среде. Они вызывают загрязнение атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод. Санитарная очистка городов от отходов производства и потребления служит важным элементом жизнеобеспечения населения. Известно более 20 методов обезвреживания и утилизации твёрдых бытовых отходов (ТБО).

Типичная несанкционированная свалка

По каждому из них существуют способы их обезвреживания и переработки [29]. Наибольшее распространение получили такие методы, как захоронение отходов на оборудованных мусорных полигонах, термические и биотермические методы обезвреживания. Выбор оптимального метода и технологии обезвреживания и переработки ТБО базируется, в первую очередь, на недопущении негативного воздействия отходов на окружающую среду, ухудшения здоровья человека, обострения социальных аспектов развития общества, повышении экономической эффективности процессов обезвреживания отходов и рационального использования земельных ресурсов.

Захоронение отходов производства и потребления на свалках и полигонах – это наиболее широко практикуемый способ обезвреживания и утилизации ТБО, но, к сожалению, он порождает массу экологических и санитарно-гигиенических проблем. Несмотря на это захоронение ТБО ещё долгое время будет оставаться наиболее распространённым методом их обезвреживания и утилизации.

Несанкционированные свалки в этой связи являются наихудшим вариантом избавления от мусора.

О том, что не только сами мусорные полигоны и свалки, но и проживание возле них является опасным для здоровья людей, подтверждают исследования специалистов всего мира. Угрозу несут выделяющиеся жидкие и газообразные яды и продукты распада от них [44].

При гниении оставшегося в земле мусора образуется множество токсичных веществ (Таблица 19), в том числе опасный газ радон, который трудно обнаружить, так как он не имеет цвета и запаха.

Этот газ ядовит и радиоактивен. Разносясь по воздуху, продукты распада радона попадают в лёгкие человека и других живых организмов вместе с кислородом и задерживаются в них. Радон вызывает микроожоги в лёгочной ткани, а повышенная концентрация газа в воздухе может привести к раку. Наиболее уязвимы для радона самые «нежные» и важные для организма клетки – половые, кроветворные и иммунные. Помимо радона, свалка выделяет сероводород, аммиак, метан, а также канцерогенные вещества – диоксины.

Таблица 19

Предельно допустимые концентрации основных загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферный воздух на полигонах ТБО[44]

Серьёзной проблемой, которая может возникнуть при разложении отходов, является загрязнение грунтовых вод, что может ухудшить состояние питьевой воды. Дождевая вода, просачиваясь сквозь твёрдые бытовые отходы, захоронённые на свалке, растворяет в себе токсические вещества, присутствующие в мусоре. Это могут быть соли железа, свинца, цинка и других металлов из ржавеющих консервных банок, разряженных батареек, аккумуляторов, разнообразных бытовых электроприборов. В химических реакциях свалочных тел участвуют токсичные пестициды, моющие средства, растворители, красители и другие ядовитые химические вещества. Огромную опасность представляют содержащие ртуть осколки отработанных люминесцентных ламп.

Мелкие свалки и свалочные пятна

Интересно отметить, что в сельских населённых пунктах с числом жителей не более 600–800 человек накопление отходов практически не происходит [41–44]. Они как бы «самоликвидируются» непосредственно на месте образования, а незначительная не утилизируемая их часть рассеивается в окружающей среде. На самом деле относительно рыхлая органическая часть отходов под воздействием ветра, солнечной радиации, перепадов температуры и осадков становится доступной организмам флоры и фауны и включается в естественные круговороты веществ и элементов.

В более крупных сёлах процесс накопления отходов становиться более массовым и значимым, и в каждом посёлке с населением более тысячи человек уже наблюдается наличие от 3 до 7 стихийно сложившихся несанкционированных свалок [41], либо одно заметное и увеличивающееся скопление мусорных экскретов. Заметные скопления мусорных экскретов таких образований слёживаются и уплотняются, а выделяющийся токсичный инфильтрат убивает локальную микро– и макрофлору.

Ситуация усугубляется тем, что часть свалок расположена на особо охраняемых природных территориях (водоохранные зоны рек, национальные парки, заповедники) и в поясах санитарной охраны водозаборов.

Типичная несанкционированная («дикая») свалка в небольших населённых пунктах

Наиболее крупные несанкционированные объекты скопления отходов, расположены, как правило, в районных центрах с числом жителей свыше 5 тысяч чел. Нагрузка на центральные районные свалки усиливается со стороны малых сельских населённых пунктов. Они стараются вывезти свои отходы на свалку райцентра.

Негативная ситуация с отходами сложилась и в агропромышленном комплексе. Существующие навозо– и пометохранилища были заполнены в начале 90-х годов прошлого века, а строительство новых не произведено. Финансовый дефицит аграрных предприятий из-за дороговизны солярки и бензина стал причиной прекращения вывоза сельскохозяйственных отходов на отведённые для этих целей растениеводческие угодья. В результате, размещение животноводческих отходов осуществляется стихийно и приводит к ещё более негативным последствиям, чем складирование твёрдых бытовых отходов.

Результаты многочисленных обследований, проводившихся в непосредственной близости от крупных животноводческих ферм, показывают возникновение вблизи от них локальных несанкционированных свалок. Подобные свалки в форме «экологически неблагополучных свалочных пятен» представляют собой загрязнённые сельскохозяйственными отходами (в основном – навозом) ареалы, площадью около 2–3 га. Одновременно, на территорию свалок навоза население и предприятия вывозят бытовой и строительный мусор, отходы кровельных материалов, металлолом и т. п.

Скопившиеся в течение 10–15 лет массы таких разнотипных отходов, подвергаются процессам уплотнения и природного компостирования (минерализации). К сожалению, их невозможно использовать в качестве удобрения из-за наличия в них несвойственных для природной экосистемы техногенных составляющих. Подобные «мусорные пятна» из-за скапливающегося вблизи ферм и не вывозящегося навоза выводят из обращения всё больше плодородных земель и превращают окрестные земли в новую разновидность свалок.

Выявление и ликвидация свалок мусора

Отмечается [6], что Росприроднадзором, совместно с администрациями субъектов Федерации была значительно усилена работа по предотвращению, выявлению и ликвидации несанкционированных свалок твёрдых бытовых отходов на территориях субъектов Российской Федерации. Появление этих свалок обусловлено, прежде всего, допущенными ранее просчётами в территориальном планировании. В настоящее время в Российской Федерации менее 400 предприятий по сортировке и утилизации ТБО. Уровень переработки ТБО не превышает 5 %.

В 2011 году, по сведениям Росприроднадзора выявлено 23 041 мест несанкционированного размещения ТБО, ликвидировано 14 155 шт. В процессе этой деятельности выявлено 17870 нарушений природоохранного законодательства. Возбуждено 2 188 дел об административных правонарушениях, наложено штрафов 1533 (на 26,2 млн. руб.), из них взыскано 70 % (12,6 млн. руб.). Предъявлено исков по 114 ущербам окружающей среде, (на сумму около 30,6 млн. руб.), взыскано из них – 67 (на 3,2 млн. руб.).

Рисунок 4. Выявленные и ликвидированные мест несанкционированного размещения ТБО на территории федеральных округов, шт.[6]

Поручением Министра природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 08.08.2011 № 01–15/54-пр Федеральной службе по надзору в сфере природопользования и ее территориальным органам были определены дополнительные обязанности по организации и координации деятельности, направленной на предотвращение, выявление и ликвидацию несанкционированных свалок твердых бытовых отходов (ТБО) на территориях субъектов РФ.

В рамках реализации требований приказа Росприроднадзора от 28.04.2014 № 255 «Об утверждении Плана деятельности Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по реализации мер ограничительного, предупредительного и профилактического характера периодически в 2014, 2015,2016 годах запланированы очистительные работы.

Служба Росприроднадзора реализует комплекс мер ограничительного, предупредительного и профилактического характера, направленных на ликвидацию последствий несанкционированного размещения отходов производства и потребления на территории Российской Федерации [72]

Отмечается, что всего с момента начала исполнения поручения в 2011 г. до марта 2015 г. было выявлено 112852 незаконных свалок ТБО на общей площади порядка 46 тыс. га. В результате всего комплекса мероприятий на территории Российской Федерации ликвидировано 81449 свалок на площади свыше 31 тыс. га.

Всего выявлено 78375 случаев нарушения природоохранного законодательства, возбуждено 5117 дел об административных правонарушениях. Взыскано 2619 штрафов на сумму почти 34 млн. руб.

Росприроднадзором и природоохранными органами субъектов Российской Федерации передано в суд 852 дела об административных правонарушениях, а также в иные органы 617 материалов, содержащих сведения о местах несанкционированного размещения отходов [73].

Повсеместно в выявлении и ликвидации незаконных свалок принимают участие сотрудники соответствующих федеральных органов, подразделений областных администраций и органов местного самоуправления.

Однако этих эпизодических акций оказывается не достаточным. Тысячи тонн мусора, по-прежнему находящихся на неучтённых несанкционированных свалках, продолжают загрязнять населенные пункты, лесные массивы, берега водоёмов и обочины дорог. Нужны кардинальные решения и меры.

Очевидно, что тариф на захоронение мусора должен быть на порядок выше, чем на его утилизацию. Это, по нашему мнению, должно стать стимулом для перехода на утилизацию твёрдых бытовых отходов. Кроме того, необходимо законодательно установить "запрет на захоронение отходов без предварительной сортировки.

Для поддержания чистоты территорий и водных объектов необходимо повсеместно устанавливать мусорные контейнеры. Это, конечно, дорого, но жить в грязи и продуктах собственных выделений не цивилизовано и, в конечном счёте, дороже.

3. Жидкие и полужидкие отходы

Жидкие и полужидкие выбросы и сбросы составляют заметную долю отходов хозяйственной деятельности человека. Они характеризуются долей α твёрдого вещества в отходящем объёме. Как было установлено в предыдущем разделе, жидкие отходы содержат менее 1 % твёрдого вещества, то есть характеризуются α ≤ 0,01.

Полужидкие содержат от 3 % до 25 % твёрдых материалов (0,25 ≥ α ≥ 0,03) [2]. Наибольшее количество жидких и полужидких выбросов и сбросов приходится на сточные воды, в состав которых включают бытовые, промышленные и атмосферные.

Образование и сброс сточных вод

Промышленные сточные воды загрязнены различными производственными отходами, для удаления которых с территории населённых пунктов и предприятий промышленности оборудуются специальные канализационные системы.

Помимо жидких и полужидких отходов, образующихся в результате деятельности населения и предприятий, к сточным водам относятся также воды, образование которых стало следствием выпадения различных атмосферных осадков на территории объектов промышленности и населённых пунктов.

Различные органические вещества, содержащиеся в стоках, при попадании в водоёмы начинают разлагаться, вызывая ухудшение санитарного состояния как самих водоёмов, так и окружающего воздуха, а также становятся источниками распространения болезнетворных бактерий.

Классификация сточных вод включает основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений [32]:

• Бытовые, или хозяйственно-фекальные отходы – это выбросы и сбросы, к которым относят сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений (туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т. п.).

Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для сброса таких стоков действуют специальные правила приёма сточных вод в городскую канализацию.

Промышленные или производственные стоки включают в себя жидкие и полужидкие отходы, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов. Например, при промывании сырья и продукции, охлаждении оборудования и т. д., а также жидкости, откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых.

Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться вредные и отравляющие вещества (азот аммонийный, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т. п.). В сточных водах содержатся, кроме того, отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья.

∙Атмосферные сточные воды – это жидкости, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зелёных насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе, в основном, загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки. Поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнённости сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей и выражается в отношении массы к единице объёма (г/м³ или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объём воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

Биологические загрязнения сточных вод включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей опасных инфекций (паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т. п.). Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов и скотобоен. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоёмы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

Сточные воды предприятий промышленности и населённых пунктов являются основным источником загрязнения водоёмов.

Сточные воды, загрязнённые органическими и биогенными веществами, а также опасными химическими соединениями или радиоактивными продуктами, являются разновидностью так называемых мусорных экскретов. Часто они сбрасываются в близлежащие водные объекты, приводя к их загрязнению, захламлению или отравлению. В совокупности они оказывают значительное негативное воздействие на водные ресурсы страны. Главной причиной высокой антропогенной нагрузки на водные объекты является неспособность обеспечить достаточный уровень очистки всего объёма сточных вод, поступающих в очистные сооружения из-за их недостаточной мощности или неэффективного их использования.

Однако в России в последние годы прослеживается тенденция уменьшения загрязнённости пресноводных объектов сточными водами. Как следует из рисунка 68, заимствованного из Государственного доклада «О состоянии и об охране окружающей среды Российской федерации в 2011 году» [6], в нашей стране наблюдается монотонное снижение сбрасываемых загрязнённых вод в период с 2005 г. по 2011 год. Резкий провал количества сточных вод в период с 2008 по 2010 годы может быть объяснён уменьшением промышленного производства в после кризисное время.

Основной объём загрязнённых сточных вод, сброшенных водопользователями, относится к разделам ОКВЭД «Производство и распределение электроэнергии, газа и воды” (55 %) и “Обрабатывающие производства» (19,3 %).

В таблице 20 приводятся данные об объёмах сточных вод России в 2010–2012 годах. Отмечается уменьшение объёмов сточных вод, как общих, так и загрязнённых.

Таблице 20

Объёмы стоков в РФ, млн. м³/год по годам

Данные об объёмах сточных вод, сброшенных без очистки в период 2010–2012 годов, приводятся на Рисунке 31, заимствованном из Государственного доклада [7] – «О состоянии и об охране окружающей среды Российской федерации в 2012 году». Данные о сбросах сточных вод производствами разных хозяйственных направлений приведены в Таблице 26 из того же источника.

Что касается нормативно очищенных сточных вод, то их объёмы уменьшились с 2036 млн. м³ в 2009 году, до 2002 млн. м³ в 2010 году. Данные о сбросе загрязняющих веществ со сточными водами приведены в Таблице 27 из работы [6].

Анализ представленных выше материалов позволяет сделать вывод о том, что одним из существенных факторов антропогенной нагрузки на поверхностные водные объекты

Российской Федерации является неспособность обеспечить достаточный уровень очистки всего объёма образующихся сточных вод, что является следствием недостаточной мощности очистных сооружений и их низкой эффективности.

Очистные сооружения

Очистка и утилизация сточных вод из канализационных систем населённых пунктов проводится в специальных очистных сооружениях, в которых из стоков удаляются вещества в следующих фракциях или состояниях:

– взвешенные;

– коллоидные;

– растворённые;

– осевший в первичных отстойниках осадок;

– активный ил, появившийся в результате биологической очистки.

Кроме того, в данных сооружениях производятся обработка и обеззараживание сточных вод, позволяющие выполнить в дальнейшем их утилизацию.

Биологическая очистка сточных вод является наиболее эффективным методом удаления различных загрязнений из бытовых стоков.

Промышленные сточные воды могут использоваться в технологическом процессе повторно после того, как была произведена их соответствующая очистка. Поэтому многие предприятия оборудуют системы либо оборотного водоснабжения, либо замкнутого водоснабжения и канализации, исключающие сбрасывание стоков в водоёмы.

Существенное значение имеют также технологии безотходной переработки материалов и сырья, особенно это касается предприятий горной, целлюлозно-бумажной и химической промышленности.

Кроме того, довольно эффективными являются физико-химическая очистка стоков (фильтрация, коагуляция, отстаивание и т. п.), используемые в отдельности или совмещаемые с биологической очисткой. Используются также флокулянты для очистки сточных вод и методы их дополнительной обработки (ионообмен, сорбция, гиперфильтрация, удаление фосфатов и азотистых веществ).

Эти методы способны обеспечить довольно качественную очистку стоков, после чего они могут быть спущены в водоёмы или использованы в системе оборотного водоснабжения предприятий.

Следует также заметить, что сточные воды, в которых присутствует значительное количество веществ, содержащих фосфор, калий, азот, кальций и др. (в основном такие стоки имеют бытовое происхождение) представляют собой довольно ценные удобрения для различных сельскохозяйственных культур и применяются для удобрения в сельском хозяйстве.

Следует помнить, что от качества очистки сточных вод зависит чистота воды в водоёмах, а также общая экологическая ситуация в стране.