Комплекс инженерных решений по переработке и утилизации отходов в больших городах и экономическая эффективность таких решений

Переработка и утилизация отходов является сложной и многофакторной экологической, технологической и экономической проблемой. Особенно актуальна эта проблема в крупных городах с большой плотностью населения. Например, в Париже и Санкт-Петербурге количество собираемых отходов составляет порядка 600 кг в год на одного жителя, в Москве превышает 1 тонну.

Лишь незначительная часть твердых бытовых отходов (ТБО) большинства крупных городов перерабатывается на мусоросжигательных заводах, остальные вывозятся на полигоны (свалки), расположенные за десятки километров от городов, причем площади для этих целей практически исчерпаны. Известно также, что свалки являются источником загрязнения окружающей среды (ПДК превышаются в 1000 и более раз). Захоронение отходов на свалках требует отчуждения больших территорий и их дорогостоящего обустройства. В США на свалки вывозят 73% отходов, в Великобритании - 90%, в ФРГ - 70%, в Японии - 30%, в Швейцарии - 25%. Во всем мире идет активный поиск технологий и оборудования для переработки и утилизации отходов при соблюдении современных требований экологии, ресурсосбережения и экономической эффективности. В настоящее время в Москве промышленной переработке подвергается не более 5% собираемых твердых отходов.

Переработка и утилизация отходов резино-технических изделий (РТИ), включая автопокрышки, особенно актуальны в промышленно развитых странах. Так, например, ежегодный объем изношенных автопокрышек составляет: США - 250 млн.шт., Германия - 100 млн.шт., Россия - 50 млн.шт. и т.д. При условном усредненном весе одной автопокрышки 50 кг, суммарный вес покрышек, пришедших в негодность, по различным развитым странам составляет от 2,5 до 12 млн.тонн в год.

Основная часть изношенных автопокрышек свозится на свалки, сбрасывается в водоемы или просто выбрасывается вдоль дорог. Незначительная часть закапывается в землю, однако несовершенство методов захоронения приводит к пожарам, в том числе подземным, ухудшению окружающей экологической обстановки.

Обострение экологической ситуации ставит промышленные предприятия в сложное положение. Расходы на предупреждение загрязнения окружающей среды производственными отходами растут. Например, в США и Швеции строительство станции очистки гальваностоков обходится среднему машиностроительному заводу в 450-600 тыс. долларов, и это лишь часть его расходов на природоохранные нужды. В целом суммарные затраты предприятий обрабатывающей промышленности на экологию достигают 35% стоимости их основных производственных фондов.

Некоторые предприятия вообще не имеют оборотных систем и сбрасывают стоки после невысокой степени очистки на устаревшем оборудовании, перекладывая на город проблему переполненных отстойных сооружений. Прошедшие в них обработку сточные воды легально или самовольно сбрасываются в канализацию и далее, после городской станции поступают в отстойники, которые к настоящему времени переполнены и порождают серьезнейшую экологическую проблему.

Годовой объем промстоков для предприятия средней мощности, использующего только гальванические технологии, составляет не менее 150000 куб.м, количество аналогичных производств в стране можно оценить в несколько сотен.

АО "ВНИИЭТО" - ведущая в стране научно-производственная организация по электротермическим процессам и оборудованию - в течение ряда лет совместно с другими предприятиями и организациями занимается практическими аспектами экологической безопасности крупных городов, прежде всего, Москвы.

Нами предложено несколько инвестиционных проектов, содержащих передовые инженерные решения на основе электротехнологии, для переработки и утилизации отходов и очистки промстоков.

Высокотемпературная переработка отходов в барбатируемой шлаковой ванне

Создан принципиально новый комплекс по переработке твердых бытовых отходов с использованием электротермии (высокотемпературная переработка отходов в барбатируемой шлаковой ванне).

Высокая температура, термическая диссоциация газообразных продуктов переработки, ошлакование солей тяжелых металлов и других вредных неорганических соединений исключают образование токсичных выбросов и продуктов.

Интерес к проекту АО "ВНИИЭТО" проявил ряд промышленных предприятий и организаций Москвы и Московской области: ЗИЛ, АЗЛК, “Серп и Молот", Мосводоканал, Московский Комитет науки и технологии, префектуры города.

Среди регионов потенциальными заказчиками выступают города Воронеж, Новокузнецк, Астрахань, Краснодар, Армавир, Ярославль, Туапсе, Пенза, Волгоград, Махачкала, Ханты-Мансийск, Республика Ингушетия, некоторые коммерческие структуры, а именно АО "Экотехмаш" (г.Бийск), АО "Уралэлектротяжмаш" (г.В.Пышма), АО "Челябспецтранс" (г.Челябинск), СП "ЭПЕК" (г.Уфа), АО "Газпром" (г.Оренбург), ПО "Тулауголь", ИФКЖ (г.Сочи).

Большой интерес к предложению АО "ВНИИЭТО" по использованию электротермической технологии для переработки отходов проявило правительство провинции Хэйбэй, КНР.

Обработка автопокрышек в озоносодержащей газовой

Разработан инвестиционный проект производства по переработке изношенных автопокрышек. Предусматривается обработка автопокрышек в озоносодержащей газовой среде в совокупности с механическим воздействием на них, что исключает образование вредных выбросов и отходов.

Предлагаемые в проекте технология и оборудование АО "ВНИИЭТО" имеют существенные экологические, технические и экономические преимущества перед используемыми методами и могут обеспечить потребности Московского региона, которые составляют около 100 тыс. тонн в год.

Обработка промышленных стоков

Предложен также инвестиционный проект с использованием технологии обработки промстоков с добавками-реагентами на проток в индукционно-термическом активаторе, в котором, благодаря комплексному воздействию электромагнитных, электротермических, электромеханических и других эффектов, обеспечивается быстрое прохождение химических реакций с переходом вредных примесей из раствора в твердую фазу.

Сущность нового метода очистки - пропускание обрабатываемых стоков в смеси с добавками-реагентами через рабочий объем активатора, в котором электромагнитное вращающееся поле взаимодействует с магнитными иголками: при этом осуществляется практически мгновенное прохождение химических реакций с переходом вредных примесей из раствора в твердую фазу.

Себестоимость очистки гальваностоков снижается в среднем с 50-60 тыс.руб/куб.м для традиционных технологий до 25 тыс.руб/куб.м для новых участков с применением индукционно-термических активаторов за счет сокращения потребных производственных площадей в 3-4 раза, снижения энергопотребления в 4-5 раз, а также сокращения на 20-30% обслуживающего персонала и экономии расходных материалов.

Кроме отмеченных преимуществ, обеспечивается степень очистки воды, достаточная для использования ее в оборотном цикле. Твердые отходы не токсичны и могут быть реализованы в качестве материалов для строительной индустрии.

Новое оборудование и технологический процесс могут быть также эффективно использованы для реконструкции действующих систем очистки с частичной заменой оборудования.

Технология очистки стоков, предлагаемая АО "ВНИИЭТО" совместно с рядом литовских фирм, является базой для создания региональной промышленной экосистемы. В рамках этой системы шлам очистной станции возвращается на региональную централь для утилизации. При обработке стоков шлам практически нетоксичен и является ценным сырьем для производства строительной керамики, эмалей, пигментов, ферромагнетиков.

Экономическая эффективность

Оценка экономической эффективности принятых инженерных решений проведена на примере типовых проектов. Во всех случаях окупаемость инвестиций достигается как за счет оказания платных услуг по переработке отходов и очистке стоков, так и за счет реализации продуктов переработки отходов и шламов.

Так, при переработке ТБО реализуют строительные материалы на основе шлаков и утилизированного металла: при переработке изношенных шин - активированная резиновая крошка, прошедшая обработку в индукционном активаторе, которая может быть использована в качестве материала для изготовления вторичных РТИ без наполнителей, при очистке гальваностоков - полученный из шлама пигмент, который пользуется большим спросом на внутреннем и внешнем рынках.

Анализ бизнес-планов инвестиционных проектов показал следующее:

• для ввода завода по переработке отходов производительностью 50000 тонн в год необходимо привлечение инвестиций в виде собственного (акционерного) капитала в сумме 24 млрд.руб., срок окупаемости инвестиций составляет 33 месяца с момента начала осуществления проекта и 22 месяца с момента начала работы;
• общая емкость рынка по переработке отходов в Москве составляет не менее 1000 тыс.т/год, число вводимых заводов может составить до 20 объектов;
• для пуска завода по переработке изношенных автопокрышек производительностью 3000 тонн в год необходимо привлечение инвестиций в сумме 4,7 млрд.руб., срок окупаемости инвестиций - 36 месяцев с момента начала осуществления проекта и 25 месяцев с момента начала работы производства.

При наличии соответствующих инвестиций в эксплуатацию могут быть введены 10-12 заводов производительностью по 9000 тонн в год каждый с тремя предлагаемыми модулями по 3000 тонн.

Эффективность проекта может быть повышена, если вместо резиновой крошки будут производиться и реализовываться готовые РТИ, например, для жилищного и дорожного строительства (кровельные и тротуарные плитки, рельсовые прокладки, покрытия для спортивных площадок и т.п.). Для этого необходимо создать единый технологический цикл, охватывающий весь процесс, от загрузки автопокрышек в загрузочный бункер камеры разрушения до получения готовых резино-технических изделий после прессования резиновой крошки.

Производство по очистке промышленных стоков производительностью по 150000 куб.м в год требует инвестиций в сумме 1,58 млрд.руб., срок окупаемости инвестиций - 14 месяцев от начала реализации проекта.

Полученные результаты показывают привлекательность проекта для инвесторов и муниципальных властей, обязанных решать экологические проблемы.

Принципиальный вопрос, связанный с финансированием работ по экологической безопасности, заключается в перераспределении функций и средств между традиционными отраслевыми структурами (министерства, комитеты, отраслевые институты) и регионами.

В связи с практическим отсутствием отраслевого финансирования и увеличением прав регионов возникла необходимость в создании региональных экологических центров. Одним из таких центров в Москве предполагается сделать АО "ВНИИЭТО", в функции которого наряду с решением инженерных задач будет входить также инвестирование экологических проектов.

Попов А.Н., Гринберг Ю.М., Смоляренко В.Д., Бруман Ю.С., Росляков А.В.
АО"ВНИИЭТО"