Управлението на отпадъците включва- събирането, извозването и изхвърлянето на твърдите материали, които са изпълнили своята цел или вече не са полезни. Неправилното изхвърляне на твърдите битови отпадъци може да създаде нехигиенични условия и тези условия от своя страна могат да доведат до замърсяване на околната среда и до появата на болести, пренасяни от вектори, т.е. болести, разпространявани от гризачи и насекоми. Задачите на управлението на твърдите битови отпадъци представляват сложни технически предизвикателства. Те също така представляват голямо разнообразие от административни, икономически и социални задължения, които трябва да бъдат направени и решени.
Исторически контекст
Ранно изхвърляне на отпадъци
В древните градове отпадъците били изхвърляни на ненатоварените улици и пътища, където биват оставени да се натрупват. Едва в 320 г. пр.н.е. в Атина е създаден първият известен закон, забраняващ тази практика. По това време системата за изхвърляне на отпадъците започва да се развива в Гърция и в гръцко доминираните градове на Източното Средиземноморие. В древен Рим собственици на имоти са отговорни за почистването на улиците, на които живеят. Организираното събиране на отпадъци обаче се свързва само със спонсорирани от държавата събития като паради. Методите за изхвърляне са много сурови, включващи открити ями, разположени точно извън стените на града. С нарастването на популациите се полагат усилия да се транспортират отпадъци по-далеч от градовете.
След падането на Рим събирането на отпадъците и общинската санитария започват да намаляват през средните векове. Близо до края на 14-ти век на почиващите се е давало задачата да изхвърлят отпадъците в сметища извън градските стени. Но това не е така в по-малките градове, където повечето хора все още изхвърлят отпадъци си по улиците. Едва през 1714 г. всеки град в Англия е трябвало да има официален чиновник. Към края на 18-ти век в Америка, в Бостън, Ню Йорк и Филаделфия са започнали събирането на боклука.
Развитие на управлението на отпадъците
Технологичният подход към управлението на твърдите битови отпадъци започва да се развива през втората половина на XIX век. Водонепроницаемите контейнери за боклук са били въведени за пръв път в Съединените щати и е започнало използването на по-здрави превозни средства за събиране и транспортиране на отпадъци. Значително развитие на практиките за третиране и унищожаване на твърди отпадъци бе отбелязано с изграждането на първия инсинератор за отпадъци в Англия през 1874 г. В началото на 20-ти век 15% от големите американски градове изгарят отпадъците. Дори тогава обаче повечето от най-големите градове все още използват примитивни методи за изхвърляне, като например открит дъмпинг на сушата или във вода.
Технологичният напредък продължава през първата половина на 20-ти век – разработването на машини за събиране на отпадъци, уплътнителни камиони и пневматични системи за събиране на отпадъците. До средата на века обаче става ясно, че откритият дъмпинг и неправилното изгаряне на твърди отпадъци причиняват проблеми със замърсяването и застрашават общественото здраве. В резултат на това биват разработени санитарни депа за замяна на практиката с откритите сметища и намаляване на зависимостта от изгарянето на отпадъци. В много страни отпадъците са разделени на две категории, опасни и безопасни, и са разработени отделни разпоредби за тяхното унищожаване. Депата са проектирани и експлоатирани по начин, който минимизира рисковете за общественото здраве и околната среда. Новите пещи за изгаряне на отпадъци са проектирани да възстановяват топлинната енергия от отпадъците и са снабдени с обширни устройства за контрол на замърсяването на въздуха, за да отговарят на строги стандарти за качество на въздуха. Съвременните инсталации за управление на твърдите битови отпадъци в повечето развити страни сега наблягат на рециклирането и намаляването на отпадъците при източника, а не на изгарянето и изхвърлянето им.
Характеристики на отпадъците
Състав и свойства
Източниците на отпадъци включват жилищни, търговски, институционални и промишлени дейности. Определени видове отпадъци, които причиняват непосредствена опасност за експонирани лица или среди, се класифицират като опасни. Всички неопасни отпадъци от общество, които изискват събиране и транспортиране до място за преработка или депониране, се наричат отпадъци или твърди битови отпадъци (MSW). Отпадъкът е предимно разградим хранителни отпадъци; боклукът е предимно сух материал като стъкло, хартия, плат или дърво. Боклукът е силно смилаем или разложим, докато отпадъците не са такива.
Строителните и разрушителните отпадъци са значителен компонент на общите количества твърди отпадъци (около 20% в Съединените щати), въпреки че не се считат за част от потока на битовите отпадъци. Тъй като обаче отпадъците от C & D са инертни и безопасни, те обикновено се изхвърлят в общински санитарни депа .
Друг вид твърди отпадъци, може би най-бързо развиващият се компонент в много развити страни, са електронните отпадъци , които включват изхвърлено компютърно оборудване, телевизори, телефони и различни други електронни устройства. През 2006 г. електронните отпадъци съставляват 5% от целия поток от отпадъци и Програмата на ООН за околната среда изчислява, че развитите страни ще утроят производството на електронни отпадъци до 2010 г. Загрижеността за този вид отпадъци ескалира. Оловото, живакът и кадмият са сред проблемите в електронните устройства и може да се наложи правителствена политика да започне да регулира тяхното рециклиране и унищожаване.
Характеристиките на отпадъците варират значително между общностите и народите. Американският отпадък обикновено е по-лек, отколкото европейските или японските отпадъци. В САЩ продуктите от хартия и картон представляват близо 40% от общото тегло на битовите отпадъци; отпадъците от храни представляват по-малко от 10%. Останалата част е смесица от дърво, стъкло, метал, пластмаса, кожа, плат и други разнообразни материали. В свободно или некомпютирано състояние MSW от този тип тежи около 120 кг на кубичен метър (200 паунда на кубичен ярд). Тези цифри варират според географското местоположение, икономическите условия, сезона на годината и много други фактори. Характеристиките на отпадъците от всяка общност трябва внимателно да бъдат проучени преди да е проектирано и построено съоръжение за третиране или обезвреждане.
Генериране и съхранение
Равнищата на генериране на отпадъци се различават значително. В Съединените щати например общинският отпадък се генерира при средна скорост от приблизително 2 килограма на човек на ден. Япония генерира около половината от тази сума, но в Канада процентът е 3 кг на човек на ден. В някои развиващи се страни (напр. Индия) средният процент може да бъде по-нисък от 0,5 кг на човек на ден. Тези данни включват отпадъци от търговски, институционални, промишлени и жилищни източници. Действителните темпове на генериране на отпадъци трябва да бъдат внимателно определени, когато общността планира проект за управление на твърдите отпадъци.
Повечето общности изискват битовите отпадъци да бъдат съхранявани в трайни, лесно почистващи се контейнери с плътно прилепнали капаци, за да се сведе до минимум заразяването на гризачи и насекоми и лошите миризми. Използват са поцинковани метални или пластмасови контейнери с капацитет около 115 литра (30-галона), въпреки че в някои общини се използват по-големи контейнери, които могат да бъдат механично повдигнати и изпразнени в камиони за събиране. Пластмасовите торбички често се използват като облицовки или като контейнери за еднократна употреба за събиране и изхвърлян на боклуците. Когато се генерират големи количества отпадъци – например в търговски центрове, хотели или жилищни сгради – контейнерите за отпадъци могат да се използват за временно съхранение до събирането и извозването на отпадъците. Някои офисни и търговски сгради използват уплътнители, за да намалят обема на отпадъците.
Събиране и извозване на отпадъци
Правилното събиране и извозване на строителни отпадъци на твърди отпадъци е важно за опазването на общественото здраве, безопасността и качеството на околната среда. Това е трудоемка дейност, представляваща около три четвърти от общите разходи за управление на твърдите отпадъци. Обществените служители обикновено се заемат със задачата на изхвърлянето на отпадъците, но понякога е по-икономично частните компании да извършват работата по договор с общината или да се свържат с частни услуги за изхвърляне на отпадъци, които да бъдат заплащани от собствениците на жилища. Един шофьор и един или два товарачи обслужват всяко превозно средство за събиране. Обикновено това са камиони с затворен тип, с уплътняване, с капацитет до 30 кубически метра (40 кубични метра). Зареждането може да се извърши отпред, отзад или отстрани. Уплътняването намалява обема на отпадъците в подемно-транспортното средство на по-малко от половината от свободния си обем.
Задачата за избор на оптимален маршрут за събиране е сложен проблем, особено за големите и гъсто населени градове. Оптималният маршрут е този, който води до най-ефективното използване на труд и оборудване и изборът на такъв маршрут изисква прилагането на компютърни анализи, които отчитат многобройните проектни променливи в голяма и сложна мрежа. Променливите включват честотата на събиране, разстоянието, вид услуга и климат. Събирането на отпадъци в селските райони може да представлява специален проблем, тъй като гъстотата на населението е ниска, което води до високи единични разходи.
Събирането на отпадъци обикновено се извършва поне веднъж седмично поради бързото разлагане на хранителните отпадъци. Количеството боклук в отпадъците на отделен дом може да бъде намалено с битови отпадъци или с изхвърляне на боклук. Наземните боклуци натрупват допълнително натоварване върху канализационните системи. Много общности понастоящем провеждат програми за разделяне и рециклиране , в които собствениците на жилища и предприятията отделят рециклируеми материали от боклука и ги поставят в отделни контейнери за събиране. Освен това някои общности имат центрове за отпадъци, където жителите могат да носят рециклируеми материали.
Предавателни станции
Ако крайното местоназначение на отпадъците не е близо до общността, в която са генерирани, може да са необходими една или повече предавателни станции. Трансферната станция е централно съоръжение, където отпадъците от много превозни средства за събиране се комбинират в по-голямо превозно средство, като например трактор-ремарке. Отворените ремаркета са проектирани да транспортират около 76 кубически метра (100 кубически метра) несъставен отпадък до регионално място за преработка или депониране. Предлагат се и затворени ремаркета тип „комбактор“, но те трябва да бъдат оборудвани с ежекторни механизми. При станция за директно зареждане няколко камиона за събиране се изпразват директно в транспортното средство. При станция за разтоварване на отпадъци, отпадъците първо се изпразват в складова яма или върху платформа, а след това машината се използва за повдигане или притискане на твърдите отпадъци в транспортното средство. Големите станции за прехвърляне могат да обработват повече от 500 тона отпадъци на ден.
Третиране и изхвърляне на отпадъците
След като бъдат събрани, битови отпадъци могат да бъдат третирани, за да се намали общият обем и теглото на материала, който изисква окончателно обезвреждане. Третирането променя формата на отпадъците и улеснява работата с тях.
Изгаряне
Работа с пещта
Изгарянето е много ефективен метод за намаляване на обема и теглото на твърдите отпадъци. В съвременните инсталации за изгаряне отпадъците се изгарят в правилно проектирана пещ при много внимателно контролирани условия. Запалилата се част от отпадъците се комбинира с кислород, освобождавайки предимно въглероден диоксид, водна пара и топлина. Изгарянето може да намали обема на несъдържащите се отпадъци с повече от 90 процента, като оставят инертни остатъци от пепел, стъкло, метал и други твърди материали, наречени дънна пепел. Газовите вторични продукти на непълно изгаряне, заедно с фино раздробен материал, наречен летлива пепел, се транспортират във въздушния поток на пещта за изгаряне. Плаващата пепел включва пепели, прах и сажди. За да се отстранят летливата пепел и газообразните странични продукти преди изхвърлянето им в атмосферата, съвременните пещи за изгаряне на отпадъци трябва да бъдат оборудвани с устройства за контрол на емисиите. Такива устройства включват филтри за препариране на тъкани, скрубери с киселинни газове и електростатични утаители. Дънната пепел и летливата пепел обикновено се комбинират и изхвърлят в депо за отпадъци. Ако се установи, че пепелта съдържа токсични метали, тя трябва да се третира като опасен отпадък.
Общинските пещи за изгаряне на твърди отпадъци са предназначени да приемат и изгарят непрекъснато снабдяване с отпадъци. Една дълбока яма за складиране на отпадъци или зона за разтоварване осигурява достатъчно място за около един ден съхранение на отпадъците. Отпадъците се издигат от ямата с кран, оборудван с кофа или грапаво устройство. След това се отлага в бункер и улей над пещта и се освобождава върху зареждаща решетка или шкаф. Решетката се разклаща и премества отпадъците през пещта, позволявайки на въздуха да циркулира около изгарящия материал. моденотстрани. Уплътняването намалява обема на отпадъците в подемно-транспортното средство на по-малко от половината от свободния си обем.
Изгарянето в пещ се осъществява на два етапа: първичен и вторичен. При първично изгаряне влагата се отвежда и отпадъците се запалват и изпаряват. При вторично изгаряне останалите неизгорели газове и частици се окисляват, като се премахват миризмите и се намалява количеството летлива пепел в отработените газове.
Възстановяване на енергия
Енергийната стойност на отпадъците може да бъде до една трета от тази на въглищата, в зависимост от съдържанието на хартията, и топлината, отделена по време на изгарянето, може да бъде възстановена чрез използване на огнеупорна пещ, свързана с котел. Котлите превръщат топлината на изгаряне в пара или гореща вода, като по този начин позволяват рециклирането на енергийното съдържание на отпадъците.
Сортиране и раздробяване
Декомпозиционните материали в отпадъците се изолират от стъкло, метал и други неорганични елементи чрез операции по сортиране и разделяне. Те се извършват механично, като се използват различия в такива физични характеристики на отпадъците като размер, плътност и магнитни свойства. Раздробяването или пулверизирането намалява размера на отпадъчните изделия, което води до еднаква маса на материала. Извършва се с чукови мелници и ротационни шредери.
