Мусор должен служить людям

Жизнедеятельность человека неизбежно сопряжена с загрязнением окружающей среды. Чем выше комфортность жизни и гуще население городов, тем сильнее страдают природа и сами люди от производимого ими мусора. Под мусором разумеем прежде всего твердые бытовые отходы (ТБО) и канализационные стоки (КС). За рамками рассмотрения оставляем пока промышленные отходы, в том числе отходы от работы атомных реакторов.

Уже 300 лет тому назад антисанитария на московских улицах стала настолько вопиющей, что Петр I выпустил специальный указ от 22 февраля 1709 года, предписывающий вывозить нечистоты за пределы Земляного города в дальние места с засыпанием их землей. Предусматривалось строгое наказание нерадивых, вплоть до бития кнутом и штрафа до 10 рублей. Императорский указ положил начало целой отрасли городского хозяйства – товарищества ассенизаторов, главными действующими лицами которого стали так называемые золотари, перевозившие нечистоты в специальных бочках за пределы города.

А первая очередь непрерывной системы канализации Москвы торжественно открылась 18 июля 1898 года и обслуживала 220 крупных домовладений городского центра. Общая протяженность керамических труб этой системы составила 252,5 км, по ним сточные воды после Главной насосной станции расходом 52 тысячи кубических метров в сутки самотеком направлялись на специальные загородные поля орошения, где очищались естественным путем.

Каково же нынешнее состояние проблемы утилизации ТБО и КС?

Утилизация ТБО – актуальная проблема современности

Мусорная тема систематически обсуждается в центральных средствах массовой информации. Даже такое сугубо филологическое издание, как “Литературная газета”, в ноябре минувшего года дважды освещала проблему экологически чистой и энергетически эффективной утилизации ТБО.

Около 300 кг ТБО ежегодно производится в развитых странах в результате жизнедеятельности одного человека. Традиционная практика дорогостоящего вывоза мусора (в Норвегии стоимость вывоза одной тонны ТБО обходится в 80 долларов) на специально отведенные полигоны сопряжена с сокращением полезного землепользования, засорением вредными веществами почвы и окружающей атмосферы, а также с интенсивным размножением вредных грызунов. Мусорные полигоны, по общему признанию, представляют собой бомбы замедленного действия. А вместе с тем теплотворная способность ТБО находится в пределах 3000–14000 кДж/кг.

Термическая переработка ТБО в Европе приобретает широкий масштаб. В Швейцарии до 80% мусора эффективно сжигается с обеспечением теплом и электричеством множества населенных пунктов. В России же переработка ТБО не превышает 2%. При этом важное значение приобретает проблема очистки продуктов сгорания ТБО от вредных веществ, главным образом от фуранов и диоксинов. За последние 20 лет стоимость газоочистительных сооружений в Европе возросла в 3–4 раза, что связано с ужесточением экологических нормативов. Интересен пример подхода к утилизации ТБО в Париже: значительная доля бытового потребления электроэнергии поступает от экологически чистой термической переработки мусора.

В свете представленной информации важным концептуальным документом является “Энергетическая программа России на период до 2020 года”, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 28 августа 2003 г. № 1234-р. В этом распоряжении, в частности, отмечено, что “важным местным видом топлива... являются бытовые отходы. Необходимо создать условия для включения их в топливно-энергетический баланс и решения одновременно экономических проблем”. При этом ставится задача “преодоления отставания России в использовании возобновляемых источников энергии, сохранения запасов органического ископаемого топлива для будущих поколений”.

Утилизация ТБО традиционно осуществляется постадийно: сжигание мусора с получением продукт-газа и энергопреобразование продукт-газа в электричество и тепло с применением различных схем. Первая стадия термообработки ТБО осуществляется либо в обычной топке, либо в реакторе-газификаторе, например типа разработки Института проблем химической физики РАН, либо в плазмотроне типа разработки ГНЦ РФ “Курчатовский институт”. Сложной проблемой при утилизации ТБО является их ненормированность по составу, что приводит к существенным осложнениям термической обработки ТБО на первой стадии и дорогостоящей очистке продукт-газа от вредных веществ. Очевидно, что простое сжигание ТБО с выбросом продуктов сгорания (продукт-газа) в атмосферу равносильно по бесхозяйственности сжиганию попутного нефтяного газа при переработке нефти.

Значительное упрощение процесса утилизации ТБО достигается при использовании однородных по составу отходов типа биомассы. По оценкам экспертов, в России для энергетических целей можно ежегодно использовать 800 млн. тонн древесной биомассы, 250 млн. тонн отходов лесной, бумажной и деревоперерабатывающей промышленности. Большой интерес представляет возможность естественной биоутилизации ТБО однородного состава при умеренной температуре (не выше 54^о Цельсия) процесса получения продукт-газа. Для подобных случаев специалистами авиационно-космической промышленности и МГТУ им. Н.Э. Баумана разработано прорывное инновационное решение, предусматривающее сжигание биогаза при его давлении даже ниже атмосферного с высокой эффективностью по энергетике и экологии. Причем одним из элементов решения является успешно испытанное при сжигании попутного нефтяного газа теплогенераторное устройство нового поколения с тепловой мощностью до 1 мВт.

Однако представленные высокотехнологические разработки находятся на уровне лабораторных или опытно-промышленных испытаний опытных образцов и нуждаются в значительном финансовом сопровождении для их внедрения в широкую практику утилизации ТБО. Вместе с тем мусор из Москвы продолжают вывозить на полигоны, расположенные в Московской области, причем только 5 из них являются официально разрешенными, а 81 – несанкционированными. Руководство Московской области сугубо негативно реагирует на сложившуюся обстановку, – территория Подмосковья не должна быть мегаполисной мусорной свалкой. Такой настрой позитивно воспринимается населением. В частности, практикующий юрист Андрей Петров достаточно успешно ведет дело против администрации г. Орехово-Зуево по иску жителей одной из деревень района, вблизи которой устроена нелегальная мусорная свалка площадью 10 гектаров. Число подобных исков, по мнению экспертов, будет множится, в том числе не исключены в ближайшем будущем судебные претензии к руководству Москвы. Попытки решить проблему за счет закупок за рубежом мусоросжигательных заводов не облегчает острого положения дел, так как простое сжигание мусора без эффективного по экологии и энергетике использования получаемого при этом продукт-газа – бездарно!

Вместе с тем в Москве накоплен значительный научно-практический задел по эффективной утилизации канализационных стоков (КС).

Научный подход к эффективной утилизации КС

В феврале нынешнего года исполнилось 300 лет с момента опубликования карательного указа Петра I в связи с безобразным состоянием московских улиц и прилегающих к ним речушек, а летом прошлого года минуло 110 лет с торжественного открытия (при участии городского головы князя Голицына и высших церковных иерархов) непрерывной закрытой канализации сточных вод в Москве.

А ныне у меня в руках уникальное издание объемом почти 50 печатных листов мелованной бумаги “Канализация Москвы: десять лет в новом веке”, 2008 год. Юбилейная книга сдержанно и достойно отражает динамику непрерывной и успешной модернизации крупнейшей в мире централизованной системы канализации. Внедрение передовых технологий в содружестве с крупнейшими учеными МГУ им. М.В. Ломоносова и Института биохимии им. А.Н. Баха – таков повседневный подход специалистов Государственного унитарного предприятия “Мосводоканал”. Такой подход, ставший устоявшейся традицией еще с начала прошлого века, приводит к заметным результатам положительного использования достижений фундаментальной и прикладной науки в практике очищения питьевой воды и канализационных стоков.

От длительного естественного очищения на полях орошения к интенсивному биологическому облагораживанию сточных вод с помощью специально культивируемых микроорганизмов в среде активного ила – таковы главные этапы исторического становления школы отечественной канализации, у истоков которой в начале 20 века стояла целая когорта русских специалистов, включая профессора С.Н. Строганова, продолжившего дело своих коллег уже в советское время, вплоть до конца 30-х годов.

Стоим на мостках с работником Курьяновского очистного сооружения (КОС). Под нами волнуется быстрый поток активного ила, насыщенного микроорганизмами (назовем его биоактиватор). Биоактиватор торопится к слиянию со сточными водами, предварительно освобожденными от крупных механических включений и песка, а также насыщенными воздухом от нагнетателей. Органика сточных вод преобразуется и облагораживается биоактиватором подобно процессу, происходящему в естественных потоках рек, но с гораздо большими скоростями за счет более высокой концентрации разнообразных микроорганизмов в иле, его повышенной температуры и более высокой насыщенности сточной воды кислородом.

Я слушаю рассказ об особом характере биоактиватора. Он, мол, как любое живое существо, растет, взрослеет, размножается, иногда болеет, но более того – не выносит к себе равнодушного отношения... Работники до сих пор чутко реагируют на его состояние и запросы. Ведь химический состав канализационных стоков меняется по времени, в частности при повышении содержания в КС фосфора нужно подпускать к стокам биостимулятор молодого возраста и, напротив, при превышении над фосфором азота нужен более зрелый “партнер”. Не удовлетворишь в нужный момент требуемые запросы – получишь в итоге заниженный уровень очистки КС.

Этот рассказ упоителен: всё живое требует чуткости и заботы. Отдать процесс полностью на откуп автоматики – значит потерять ощущение этого загадочного преобразования, когда из дерьма рождается чистая вода объемом с пол-Москвы-реки. Автоматика, само собой, есть, но она на дискретном контроле у человека. Говорят, и корова хуже реагирует на доильный аппарат, чем на нежные руки доярки. Опытный специалист по взгляду на поток биоактиватора мгновенно оценивает его настроение и степень его ожидания. А ожидание таково: впереди (после слияния со сточными водами) – жратва, кратковременный отдых, разгул животворящих страстей...

Только при таком неравнодушном отношении людей к работе можно понять нарастающие по годам показатели, достигаемые коллективом КОС. А показатели впечатляют: около 3,2 миллиона кубических метров КС поступает в Курьяновское очистное сооружение в сутки. За менее чем двое суток происходит (что многократно меньше длительности естественной биоочистки) практически полная очистка сточных вод, в том числе от всяческих вредных бактерий, с возвратом очищенной воды в Москву-реку. В полезный оборот при этом идут и сопутствующие очистке жиры, и получаемый биогаз, и осадок с его многочисленными полезными для растений веществами...

С января нынешнего года на биогазе, выделяемом при очистке КС, работают поршневые двигатели с электрогенераторами, на 40% покрывая нужды предприятия в энергии. В ближайшее время будет внедрена первая очередь ультрафиолетового обеззараживания воды взамен процесса её хлорирования. Налаживаются деловые контакты с заинтересованными организациями по совместному производству биостимуляторов и органоминеральных удобрений для декоративных культур. Имеется целый ряд перспективных предложений по дальнейшему совершенствованию процесса очистки КС и полезному использованию получаемых сопутствующих отходов.

Курьяновское очистное сооружение находится на территории Юго-Восточного административного округа Москвы. В рамках формируемого Инновационного центра ЮВАО проводится постоянный достаточно внимательный анализ результатов положительного опыта работы КОС при курировании со стороны заместителя префекта В.Е. Тимошенко, что важно для получения обобщающих результатов применительно и к проблеме утилизации твердых бытовых отходов.

Москва может освободить Подмосковье от бремени мусорных полигонов

Выступления руководства Московской области против полигонов ТБО вынуждает искать пути эффективной по экологии и энергетике утилизации мусора. И уж если Москвой закуплены зарубежные мусоросжигательные заводы, то необходимо сосредоточить внимание на отечественном производстве энергопреобразователей продукт-газа из сжигаемого мусора, тем более что о подобных успешных разработках упоминалось в начале статьи.

С другой стороны, возможен путь биоутилизации однородных по составу ТБО, например отходов бумажного, текстильного, деревообрабатывающего производства и, в конце концов, листопадного мусора. При реализации такого пути бесценен опыт работы очистных сооружений ГУП “Мосводоканал”, в том числе и КОС. Ведь закрытая система канализации возможна не только сточных вод, но и перечисленных нормированных отходов, в том числе и листопадного мусора. В Европе руда и уголь транспортируются в основном трубами с водоносителем, а не наземным транспортом!

На мой взгляд, научно-техническое руководство городской программой утилизации ТБО могла бы возглавить кафедра Э-3 факультета “Энергомашиностроение” МГТУ им. Н.Э. Баумана, на которой около 15 лет ведется в содружестве со специалистами ГНЦ РФ ЦИАМ им. П.И. Баранова и ГНЦ РФ “Гинцветмет” научно-исследовательская работа в обсуждаемом направлении. Результатами НИР явились, в частности, сопровождение изготовления на ММПП “Салют” реактора по сжиганию ТБО и выполненные в 1996 году под эгидой ЦИАМ по заказу Центрального Банка РФ технико-экономические обоснования утилизации спецмакулатуры.

Мусор должен служить людям, в противном случае люди станут пленниками невыносимых последствий, связанных со стихийным неконтролируемым “складированием” ТБО на открытых полигонах – этих бомбах замедленного действия. Кроме того, суды будут забиты многочисленными исками со стороны жителей не только (мне думается) Подмосковья.

300 лет исполнилось карательному указу Петра I о необходимости вывоза нечистот за пределы Москвы. 111 лет тому назад часть нечистот вобрала в себя непрерывная и закрытая система канализации. Но твердые бытовые отходы по-прежнему вывозятся в Подмосковье, как бы во исполнение неотмененного императорского указа. Уникальная исполнительность, прошедшая сквозь века и поколения, так и просится в Книгу рекордов Гиннесса. А если серьезно, то Москва располагает огромными ресурсами для эффективного решения проблемы утилизации ТБО с освобождением Подмосковья от бремени мусорных полигонов.

Валерий Игнатьевич Гуров,

доктор технических наук