Характеристика твердых бытовых отходов
Твердые бытовые отходы образуются при разнообразной деятельности людей в условиях проживания и учреждений. В городах и поселках городского типа России ежегодно образуется около 130 млн. м3 (26 млн. т) ТБО, а всего по республикам СНГ 55 млн. т. Исходя из сложившегося среднего ежегодного прироста, ожидают, что к 2005 году их объем в России возрастет до 190 млн. м3 (38 млн. т).
ТБО являются крупнотоннажными отходами, представляющими собой гетерогенную смесь различных по физическому состоянию, крупности и свойствам органических и неорганических компонентов сложного морфологического состава. Состав ТБО зависит от многих факторов: временных (в том числе по сезонам года), социально-экономических и ряда других факторов.
В основном в состав ТБО входят непригодные к дальнейшему использованию предметы и материалы. Особую группу в составе ТБО составляют крупногабаритные предметы. К ним относятся вышедшие из строя бытовые приборы, старая мебель, обрезки деревьев и элементы строительных конструкций. Таким образом, уже на стадии сбора ТБО представляют собой несортированные смешанные отходы.
Совершенствование системы обращения с отходами невозможно без проведения регулярных исследований их характеристик. Для этих целей определяется морфологический, фракционный и химический состав ТБО.
Например, усредненный морфологический состав ТБО г. Тулы, представляющий собой количественное присутствие отдельных компонентов, приведен в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Усредненный морфологический состав ТБО
| Компоненты | Содержание, массовая доля, % |
| Бумага, картон | 33-40 |
| Пищевые отходы | 27-33 |
| Дерево, листья | 1,5-5 |
| Металл черный | 2,5 - 3,6 |
| Металл цветной | 0,4 - 0,6 |
| Кости | 0,5 - 0,9 |
| Кожа, резина | 0,8 - 1,3 |
| Текстиль | 4,6 - 6,5 |
| Стекло | 2,7 - 4,3 |
| Камни, керамика | 0,7-1,0 |
| Полимерные материалы | 4,6 - 6,0 |
| Отсев менее 15 мм | 8,8-11,2 |
С переходом на централизованное теплоснабжение в крупных городах резко сократилось (практически до нуля) содержание в ТБО угля и шлака. Некоторые изменения норм накопления и состава ТБО наблюдаются в России после 1992-1994 года. В этот период практически приостановился рост нормы накопления ТБО, что связано с несколько снизившимся уровнем жизни населения, особенно в небольших городах. Совершенно изменился состав пищевых отходов в крупных городах, что связано с изменением качества продуктов питания. Если до 1991 года основную массу пищевых отходов составляли картофель, капуста и их очистки (до 70 %), и только 10 % составляли отходы и очистки фруктов (причем только летом и осенью), то теперь, в связи со значительным улучшением условий хранения картофеля, резко сократилось содержание картофельных очисток, и при этом резко возросло содержание очисток фруктов, причем, в основном, таких высококалорийных, как апельсины и бананы. Эта закономерность теперь наблюдается во все сезоны года. Значительно выросло содержание в ТБО цветных металлов за счет появления алюминиевых банок из-под пива и воды. После 1992 года резко возросло содержание пластмассовых упаковочных материалов, в том числе бутылок из-под воды. При этом общее соотношение содержания легкоразлагаемой органики (пищевых отходов) к общей массе ТБО практически не изменилось.
В конце XX века в составе ТБО появились компоненты, представляющие серьезную опасность как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Это связано с тем, что отходы современного города содержат значительное количество разнообразных токсичных веществ и материалов. Обычные ТБО городов России содержат более 100 наименований токсичных соединений, и среди них - красители, пестициды, ртуть и ее соединения, свинец и его соли, кадмий, мышьяковистые соединения, формальдегид и др. Особое место среди твердых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, так как они практически не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время (десятки лет) находиться в объектах окружающей среды. ТБО часто содержат и другие, не менее токсичные изделия. Так, значительные количества полихлорбифенилов поступают в бытовые отходы с отработавшими свой срок трансформаторами и конденсаторами. Свинец, ртуть и никель попадают в ТБО с непригодными к употреблению аккумуляторами, лампами и батарейками.
Вследствие всех этих факторов, ТБО современного города обостряют санитарно-эпидемиологическую обстановку как самих населенных пунктов, так и близлежащих районов, и отрицательно сказываются на состоянии их атмосферы, гидросферы и литосферы.
Одной из характеристик ТБО является их фракционный состав -содержание массы компонентов, проходящих через сита с ячейками различного размера. Данные о фракционном составе ТБО представлены в таблице 5.2.
Химический состав ТБО, представленный в табл. 5.3, позволяет определить содержание химических веществ, составляющих компоненты отходов для различных климатических зон России.
В конце XX века наблюдается изменение физических свойств ТБО. Это связано в основном с изменением их морфологического состава. Увеличение содержания в составе отходов бумаги, картона, полимерных материалов привело к существенному снижению плотности отходов (0,15 -0,20 т/м3) и увеличению их теплоемкости (до 1500 - 2000 ккал/кг). Влажность (в зависимости от климатического пояса и времени года) обычно колеблется в пределах от 40 до 58 % .
Таблица 5.2. Ориентировочный фракционный состав ТБО,
массовая доля, %
| Компонент | Размер фракций, мм | ||||
| более 250 | 150-250 | 100-150 | 50-100 | менее 50 | |
| Пищевые отходы | - | 0-1 | 2-10 | 7-12,6 | 17-21 |
| Картон, бумага | 3-8 | 8-10 | 9-11 | 7-8 | 2-5 |
| Дерево | 0,5 | 0-0,5 | 0-0,5 | 0,5 | 0-0,5 |
| Металл | - | 0,1 | 0,5-1 | 0,8-1,6 | 0,3-0,5 |
| Текстиль | 0,2-1,3 | 1-1,5 | 0,5-1 | 0,3-0,8 | 0-0,6 |
| Кости | - | - | - | 0,3-0,5 | 0,5-0,9 |
| Стекло | - | 0-0,3 | 0,3-1 | 1 -2 | 1-1,6 |
| Кожа, резина | - | 0-1 | 0,5-2 | 0,5-1,5 | - |
| Камни, штукатурка | - | - | 0,2- 1 | 0,5-1,8 | 0,5-2 |
| Пластмасса | 0-0,2 | 0,5-1 | 1-2,2 | 1-2,5 | 0,2-0,5 |
| Прочее | 0-0,3 | 0,2-0,6 | 0-0,5 | 0-0,4 | 0-0,5 |
| Отсев (менее 15 мм) | - | - | - | - | 4-6 |
| Всего | 7,0 | 13,3 | 22,1 | 25,3 | 32,3 |
Таблица 5.3. Химический состав твердых бытовых отходов,
массовая доля сухой массы, %
| Показатель | Предел изменения для климатической зоны | ||
| средней | южной | северной | |
| Органическое вещество | 56-72 | 56-80 | 55-60 |
| Зольность | 28-44 | 20-44 | 40-45 |
| Общий азот | 0,9-1,9 | 1,2-2,7 | 1,2-1,6 |
| Кальций | 2-3 | 4-5,7 | 2,1-4,8 |
| Углерод | 30-35 | 28-39 | 28-30 |
| Фосфор | 0,5-0,8 | 0,5-0,8 | 0,4-0,5 |
| Общий калий | 0,5-1 | 0,5-1,1 | 0,4-0,5 |
| Сера | 0,2-0,3 | 0,2-0,3 | 0,2-0,3 |
| рН | 5-6,5 | 5-6,.5 | 5-6,5 |
| Влажность, % общей массы | 40-50 | 40-70 | 43-48 |
В качестве особых свойств ТБО можно выделить структурную связанность компонентов отходов, которая обусловлена наличием волокнистых фракций и влажных липких компонентов. За счет этого свойства они обладают склонностью к сводообразованию и могут налипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 70 градусов. ТБО обладают также слеживаемостью, т.е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия.
Состав и свойства ТБО имеют определяющее значение при решении вопросов их сбора, удаления, складирования (захоронения, изоляции), обезвреживания и заводской переработки (утилизации).
Выбор оптимальной схемы обращения с ТБО представляет собой наиболее ответственный этап в разработке общей концепции решения проблемы. При осуществлении выбора необходимо учитывать тот факт, что предприятие, организующее размещение, обезвреживание или переработку этих отходов, может быть источником загрязнения окружающей среды токсичными соединениями.