Состав, свойства и объем твердых бытовых отходов

Морфологический состав. В состав ТБО входят следующие компоненты: бумага, картон 20—30%, пищевые отходы 28—45%, дерево 1, 5—4%, металл черный 1, 5—4, 5%, металл цветной 0, 2—0, 3%, текстиль 4—7%, кости 0, 5—2%, стекло 3—8%, кожа, резина, обувь 1—4%, камни, фаянс 1—3%, пластмасса 1, 5-5%, смет (< 15 мм) 7-18%, прочее 1-3%.

Процентные соотношения морфологического состава ТБО весьма условны, так как на соотношение составляющих оказывают влияние степень благоустройства жилого фонда, сезоны года, климатические и другие условия. В составе ТБО постоянно увеличивается содержание бумаги, пластмасс, фольги, различного рода банок, полиэтиленовых пленок и других упаковок. Особенно велики сезонные колебания пищевых отходов — с 28% весной до 45%,
и более летом и осенью.

В состав пищевых отходов входят картофельные очистки, отходы ово­щей, фруктов, хлеба и хлебопродуктов, мясные и рыбные отходы, яичная скорлупа и др. Они содержат крахмал, жиры, белки, углеводы, клетчатку, витамины. Влажность пищевых, отходов колеблется от 60—70% весной до 80—85% летом и осенью. Влажность пищевых отходов ресторанов, столовых и других предприятий питания достигает 95%. Балластные примеси пищевых отходов представлены костями, боем стекла и фаянса, металли­ческими крышками и банками.

В целях сохранности и возможности использования пищевых отходов их
следует хранить летом при t > 6—7° С не более 10 часов, зимой при той же
температуре/до 30 часов.

Емкости для хранения пищевых отходов необходимо мыть 2% раствором кальцинированной соды или раствором хлорной извести, содержащей 2% ак­тивного хлора, и затем полоскать чистой водой.

Фракционный состав. Основная масса ТБО представлена фракциями до мм" (80—" 90%) и только менее 2% (балластные примеси) представлены фракциями более 350 мм.

Фракционный и морфоло­-
гический состав ТБО взаимосвязан: чем больше в ТБО пищевых отходов,
имеющих в основном размеры/менее 50 мм, тем больше в их составе мелких
фракций и наоборот, при увеличении в составе ТБО различных упаковок
(картон, дерево, пластмасса, бутыли и др.), имеющих размеры более 150 мм,
значительную долю в массе отходов будут составлять крупные фракции. В
различные сезоны года фракционный состав меняется.

Химический состав. Усредненные данные химического состава ТБО по климатическим зонам приведены в табл. Украина относится к средней климатической зоне, за исключением Южного берега Крыма, который отно­сится к южной. Как видно из результатов, приведенных в этой таблице, по содержанию таких элементов, как азот, фосфор, калий и кальций, ТБО могут быть отнесены к веществам, из которых можно получать ценные удобрения.

Химический состав ТБО в различных климатических зонах, % от сухой массы

Физические свойства ТБО: плотность, связность и сцепление. Плотность ТБО городов Украины составляет в среднем 0, 19—0, 23 т/м³. Плотность ТБО I колеблется в зависимости от благоустройства жилого фонда и сезонов года. I Для благоустроенного жилого фонда плотность ТБО в весенне-летний сезон составляет 0, 18—0, 22 т/м³, в осенне-зимний сезон 0, 2—0, 25 т/м³, для небла­гоустроенного жилого фонда с печным отоплением 0, 3—0, 6 т/м³. Чем больше бумаги и различных пластмассовых упаковок, тем меньше плотность ТБО. С увеличением влажности плотность ТБО повышается. В будущем плотность ТБО больших городов за счет увеличения количества различных упаковок \ снизится до величины, близкой 0, 1 т/м³. В крупных городах Европы и Америки плотность ТБО близка к этому показателю.

Связность и сцепление. Бумага и картон, текстиль и пластмассовые пленки формируют структуру ТБО и придают им механическую связность. Липкие и влажные компоненты обеспечивают сцепление. Эти свойства ТБО способствуют сводообразованию и зависанию на стенках бункеров и прутьях
решеток. Так, через решетку 30x30 см ТБО самостоятельно не проваливают­ся, и для их проталкивания требуются дополнительные усилия. На стенках бункеров с углами 65—70° происходит налипание и зависание ТБО. При длительном хранении ТБО слеживаются, самоуплотняются и теряют сыпучесть,

Компрессионные свойства. Для уменьшения общего объема ТБО при перевозке и складировании на полигонах важно знать их компрессионные свой­ства, т.е. влияние давления на степень уплотнения.

При послойном уплотнении на полигонах при удельном давлении, рав­ном 0, 1 МПа, объем рыхлого ТБО, выгруженного из мусоровоза, уменьшает­ся в 3—4 раза.

При прессовании ТБО в мусоровозе при удельном давлении, равном 0, 1 МПа, их объем уменьшается в 1, 5—3 раза.

При повышении удельного давления до 0, 3—0, 5 МПа происходит поломка различного рода упаковок, прессование бумаги и пленок, начинается выдавливание влаги. Объем ТБО в зависимости от состава и влажности может быть уменьшен как минимум в 5 раз от первоначального, полученного при сборе ТБО в контейнерах. Плотность ТБО при этом может достигать величины, равной 0, 8 т/м³ и более.

При повышении удельного давления до 10—20 МПа отжимается 80—90% всей влаги, содержащейся в ТБО при сборе. При этом объем ТБО снижается еще в 2—2, 5 раза, а плотность повышается в 1, 3—1, 7 раза. Спрессованные таким образом ТБО на какое-то время стабилизируются, так как содержания влаги в ТБО недостаточно для активной жизнедеятельности микроорганиз­мов, а доступ кислорода из-за высокой плотности затруднен. При дальней­шем повышении удельного давления до 60 МПа происходит почти полное отжатие влаги, но объем практически уже не изменяется. Микробиологичес­кая жизнь в таком материале замедляется.

Абразивные и коррозионные свойства (от лат. abrasio — соскабливание и corrosio — разъедание). Соскабливание трущихся поверхностей происходит за счет балластных фракций (металл, бой стекла, фаянса, кости и др.). В связи с этим ТБО обладают абразивностью и могут истирать соприкасаю­щиеся с ними взаимоперемещающиеся поверхности. При контакте с метал­лами ТБО оказывают корродирующее воздействие, что связано с их высо­кой влажностью, наличием в фильтрате растворов различных солей и кис­лой средой (рН=5—6, 5).

Теплотехнические свойства. Наличие в ТБО большого количества органических веществ обуславливает их теплотворную способность. Удельная теп­лоемкость ТБО определяется по формуле:

^СудТБо = 21, 9 • W + 2000, Дж/кг • град., где W— влажность ТБО, %.

Удельная теплоемкость основных компонентов ТБО (в Дж/кг • град.) следу­ющая: вода — 4190; дерево, картон, бумага — 2000—2500; стекло, камни — 800—1000; железо — 400; алюминий — 860.

Теплотворная способность ТБО также зависит от их плотности. Так, при изменении плотности от 0, 2 т/м³ до 0, 5 т/м³ теплотворная способность ТБО снижается с 2000 до 940 ккал/кг.

Санитарно-бактериологические свойства. ТБО содержат большое коли­чество влажных органических веществ, которые, разлагаясь, выделяют гни­лостные запахи и фильтрат. При высыхании продукты неполного разложе­ния образуют насыщенную загрязнителями и микроорганизмами (от 300 до 15 млрд на 1 г сухого вещества) пыль. В результате происходит интенсив­ное загрязнение воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод. Разносчи­ками патогенных микроорганизмов являются мухи, крысы, птицы, бездом­ные собаки и кошки.

В среде ТБО наряду с сапрофитными развиваются патогенные бактерии — носители различных заболеваний. Кроме патогенных микроорганизмов, ТБО содержат яйца гельминтов (глистов). При складировании ТБО часть патогенных микроорганизмов погибает уже через несколько дней, тогда как другие их виды могут, существовать в таких условиях в течение нескольких лет. Яйца гельминтов сохраняют свою жизнестойкость в течение многихлет. С пылью или фильтратом они выносятся за пределы складирования ТБО и являются источниками загрязнения вод и почвенного покрова.

Микроорганизмы, обнаруживаемые в ТБО, являются возбудителями ге­патита, туберкулеза, дизентерии, аскаридоза, респираторных, аллергических, кожных и других заболеваний..

Обеззараживание ТБО осуществляется следующими методами: сжигание органики на мусоросжигающих заводах, обработка дезинфицирующими ра­створами, биологическое обеззараживание в аэробных (компостирование) и в анаэробных (захоронение на полигонах) условиях, глубокое прессование с полным отжатием фильтрата, капсулирование измельченного ТБО различ­ными отвердителями.

Биологическое обеззараживание ТБО при захоронении их на полигонах осуществляется следующим образом. ТБО перекрываются слоем земли, что прекращает доступ кислорода. В анаэробных условиях (при отсутствии кис­лорода) развиваются анаэробные бактерии, разлагающие органические вещества и убивающие патогенную микрофлору. Процесс разложения орга­ники очень длителен и требует больших площадей для складирования ТБО. При этом возможна утилизация органических веществ в виде биогаза, со­держащего до 55—60% метана.

Биологическое обеззараживание ТБО при компостировании осуществля­ется следующим образом. При наличии влаги и кислорода в среде ТБО раз­виваются аэробные бактерии. Сначала развивается группа мезофилъных аэроб­ных бактерий, которые расщепляют некоторые органические соединения. При этом выделяется энергия, которая разогревает ТБО до 20—35° С. После пер­воначального разогрева в среде ТБО начинает активно развиваться группа термофильных аэробных бактерий, которые способны расщеплять более ус­тойчивые органические соединения. Выделяющаяся при этом энергия разо­гревает ТБО до 60° С и более. Такая температура губительна для патогенных микроорганизмов.

По действующим в Украине санитарным нормам для определения бактериального загрязнения ТБО пользуются титрами (титр — содержание чего-либо в единице объема) микроорганизмов, определяемых по специальной методике. В качестве тест-объекта используют " коли-титр", т.е. количество клеток кишечной палочки, которые свидетельствуют о развитии другой более опасной патогенной микрофлоры.

Объемы ТБО. Ежегодно на нашей планете образуется несколько миллиар­дов кубических метров ТБО. Количество ТБО, образующихся в различных стра­нах мира на душу населения, составляет сотни килограммов в год и колеблют­ся от 200—300 кг в странах Скандинавии, до 500—700 кг в США и Канаде. Последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция к росту количества ТБО, приходящегося на душу населения, особенно в крупных городах.

Нормы накопления — это количество ТБ.6, образующихся на расчетную
единицу(человек для жилого фонда; одно место в гостинице; 1 м² торговой
площади для магазинов и складов; одно посадочное место в столовых, кафе,
ресторанах, кинотеатрах; одного ребенка в яслях и детсадах; одного учащегося в школах, училищах, институтах и т.д.). К ТБО, входящих в норму накоп­ление от населения и удаляемых специальным автотранспортом, относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, включая отходы от текущего ремонта помещений, отходы от отопительных устройств, смет, опавшие листья, собираемые с улиц и дворовых территорий, и крупные предметы
домашнего обихода.

Нормы накопления ТБО образуются из двух источников: жилых зданий и общественных учреждений (предприятий общественного питания, учебных, зрелищных учреждений, гостиниц, детских садов, парикмахерских и др.).

На нормы накопления и состав ТБО влияют: степень благоустройства жи­лого фонда (наличие водопровода, канализации, газа, мусоропроводов, систе­мы отопления), этажность, развитие общественного питания, культура торгов­ли, степень благосостояния населения, климатические условия (различная про­должительность отопительного сезона), потребление овощей и фруктов.

Для крупных городов нормы накопления выше, чем для средних и малых. Сугубо ориентировочные нормы накопления ТБО приведены в таблице.

Уточнение норм накопления ТБО, образующихся/в условиях того или иного города, производится /на специально выбранных контрольных участ­ках. В городах с населением до 300 тыс. чел. контрольный участок охватывает 2% жителей, в городах с населением до 500 тыс. чел. — 1%, в городах с населением более 500 тыс. чел. — 0, 5%. Из культурно-бытовых объектов вы­бирают не менее двух наиболее характерных. Нормы накопления определя­ются по сезонам года.

Нормы накопления ТБО для городов