Отходы промышленных предприятий и методы их утилизации и переработки на примере предприятий строительного комплекса

Проблема утилизации строительных отходов остро стоит во всем цивилизованном мире. По данным международной организации RILEM в странах ЕС, США и Японии к 2000 г. ежегодный объем только бетонного лома должен составить более 360 млн. т. Начиная с 70-х годов во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов. По сведениям из иностранных источников энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, приготавливаемого на вторичном щебне, снижается на 25 %.

В бывшем СССР внимание к этому  вопросу было привлечено в конце 70-х годов. Тогда считалось, что утилизация имеющихся отходов позволила бы вовлечь в хозяйственный оборот около 40 млн. т. бетонного лома и около 1,2 млн. т. металла. Однако реальных мер для решения проблемы принято не было.

При сносе панельных домов первого периода индустриального домостроения, при производстве строительно-монтажных и сопутствующих работ образуется значительное количество строительных отходов, большая часть которых вывозится на полигоны и свалки, в том числе, несанкционированные, что отрицательно влияет на экологическую ситуацию в Московском регионе.

В то же время, отходы строительного  производства представляют собой вторичное  сырье, использование которого после  переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь может снизить затраты на новое строительство объектов в городе и одновременно позволяет уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.

 В настоящее время в г.Москве  ежегодно образуется около 1500 тыс.тн. строительных отходов. Только 70-80 тыс.тн. перерабатывается в щебень, остальные вывозятся на полигоны, либо скапливаются на десятках несанкционированных свалок.

 Переработка строительных отходов  осуществляется, в основном, на дробильно  - сортировочных установках.

Зарубежный опыт переработки  строительных отходов

В мировой практике применяются  два основных принципа организации переработки тяжелых строительных отходов и некондиционной продукции стройиндустрии:

• переработка образовавшихся отходов на месте их возникновения (на стройплощадке);
• переработка отходов на специальных комплексах.

Первый вариант не позволяет применять высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее получение чистого и фракционированного продукта. Кроме этого, оно требует особых мер экологической защиты близлежащих жилых домов, исключает возможность непрерывной работы дробильной установки.

Второй вариант предусматривает дополнительные транспортные расходы на доставку отходов к месту переработки, которые компенсируются эффективной работой дробильно-сортировочного комплекса большой мощности, возможностью более глубокой переработки, отбором всех посторонних включений, возможностью организации постоянной логистики и маркетинга, относительно простым решением экологических проблем.

Например, в Германии в каждой земле  существуют крупные перерабатывающие комплексы (см. рис.). Только в Берлине (где снос построенных во времена  ГДР панельных пятиэтажек даже не планируется) их более 20.

Общий вид стационарного  завода по переработке любых отходов строительства фирмы “Цеппелин - Бёринген” производительностью 600000 м³ в год под Мюнхеном

1 - приемный бункер и дробилка, пульт управления, магнитный сепаратор  металла (цена за переработку  отходов составляет от 7 до 15 USD за тонну), 2 - рассев, отделение асфальта, земли, неметаллических включений, 3 - рассев по фракциям

Как правило, комплекс состоит  из нескольких участков.

Участок приема отходов, где осуществляется их складирование, предварительная сортировка и разделка негабаритных плит или обломков до размеров, которые способна пропустить дробилка. Этот участок обычно обслуживают экскаваторы с гидрокусачками.

Участок подготовленного  материала, где работают фронтальные погрузчики с емкостью ковша 4 - 5 м³ способные обеспечить непрерывную работу высокопроизводительной дробилки.

Перерабатывающая установка, включающая приемный бункер, дробильный агрегат, магнитный сепаратор и сортировочный узел. На крупных перерабатывающих предприятиях в состав установки входят также дробилка вторичного дробления, более полный набор грохотов, система воздушной сепарации легких частиц (остатки утеплителя, обоев, линолеума и др.), а иногда и установка для мойки вторичного щебня.

Склад готовой продукции может быть укомплектован поворотными конвейерами, отсыпающими щебень разных фракций в конические отвалы, или автоматизированными силосными складами, где в силосах хранится щебень, распределяемый по фракциям и но прочности, откуда он автоматически отгружается заказчику в заданном процентном соотношении.

Обычно комплексы оборудованы автомобильными весами для взвешивания поступающего материала и отпускаемой продукции.

В качестве первичных дробильных агрегатов  чаще всего используют щековые дробилки, а также роторные агрегаты ударно-отражательного действия, причем последние часто не требуют установки дробилки второй ступени.

Работающие за рубежом комплексы  не только выполняют важную экологическую и экономическую задачи государственного значения, но также являются высокорентабельными предприятиями. Их доходы складываются из платы за приемку материала на переработку (поставщик экономит транспортные расходы на доставку к месту свалки и плату за свалку) и доходов от продажи вторичного щебня, который дешевле природного и ему обеспечен сбыт. Производительность комплексов в зависимости от их комплектации и загрузки составляет 100-800 тыс. т в год.

Проблема утилизации стройотходов в городском хозяйстве Москвы

В Москве проблема утилизации некондиционных железобетонных конструкций, скапливавшихся на территории заводов ЖБИ наиболее остро встала в 70-х годах. Только на предприятиях системы Моспромстройматериалы при годовом выпуске 6,5 млн. м³ сборного железобетона объем некондиции достигал до 60—70 тыс. м³ в год. Для утилизации недостаточно было применять серийные или даже усиленные традиционные дробильные установки, поскольку переработке подлежали в основном крупногабаритные изделия размером до 6,0х3,0 м (панели наружных и внутренних стен, перекрытий, лестничные марши, плотики и др.), либо длиной до 24 м (балки, фермы, колонны, сваи, опоры освещения, трубы и др.).

Перед CKTБ АО “Моспромстройматериалы” была поставлена задача создания не имеющего аналога в мировой практике оборудования, которое позволило бы без предварительной разделки перерабатывать такие изделия. После проведения большого объема опытно-конструкторских работ специалистами СКТБ были разработаны несколько вариантов установок, основанных на едином принципе. На специальную колосниковую решетку укладывается изделие, подлежащее утилизации. Мощный рычажный гидропресс с ножом на всю ширину железобетонного изделия шириной 1—3 м (в зависимости от прочности бетона) разрушает бетон и продавливает его через эту решетку. При этом высвобождается арматура, которая остается на колосниковой решетке. Последовательными повторными циклами работы ножа стационарного пресса по мере передвижения колосниковой решетки с изделиями (в других вариантах - подвижного пресса по отношению к стационарной колосниковой решетке) перерабатывается вся панель. После агрегата конструкции СКТБ куски бетона размерами до 200 мм проходят через вторичную щековую дробилку малой мощности для додрабливания и получения щебня, который можно использовать в дорожном строительстве и для изготовления низкомарочных бетонов.

Учитывая положительный опыт московской стройиндустрии. Госстрой СССР в 1984 г. принял решение о серийном выпуске подобных машин, но, к сожалению, оно не было реализовано. СКТБ также не получило возможности продолжить их усовершенствование, разработать более производительную установку, отвечающую требованиям переработки не только некондиции заводов ЖБИ, но и больших объемов строительных отходов, продуктов сноса домов и сооружений. В последующие годы наша страна все больше отставала от темпов развития этой отрасли на Западе.

Только в 1995 г. интерес к этой проблеме снова был пробужден в связи с острой необходимостью сноса физически и морально устаревшего жилого фонда — пятиэтажных домов первого периода индустриального строительства.

Разработанная московским правительством программа реконструкции и сноса пятиэтажек предусматривает на первом этапе снос домов, не подлежащих реконструкции. Общий объем строительных отходов в Москве в 1997 г. по данным ГП “Промотходы” составил 415,6 тыс. т бетона и железобетона, 38,1 тыс. т. кирпича, 154,1 тыс. т. асфальта.

Ни в Москве, ни в других городах  России не выделяется достаточно средств  для постройки перерабатывающих комплексов. Хотя их создние запланировано. Кроме того, никак не решается задача утилизации других видов стройотходов, кроме кирпича и железобетона — стеклобой, линолеум, битумные покрытия, пластмассы, санстройкерамика, древесина, пластмассы, пакетирования высвобождаемой стальной арматуры и др.

В настоящее время отсутствует  координация работ в этой области  как на московском уровне, так и на общегосударственном, хотя проблема переработки мусора, безусловно, имеет государственное значение. Необходимо преодолеть сложившееся отставание в создании и освоении выпуска необходимого оборудования, в развитии сети перерабатывающих комплексов.

Для успешной работы действующих  и создаваемых вновь комплексов необходимо создать отсутствующую  сегодня нормативную базу, строго регламентирующую обязанности строительных фирм-подрядчиков по предварительной сортировке и вывозу стройотходов на комплексы по переработке, наличие в сметах на строительные работы расходов на утилизацию отходов взамен вывоза и депонирования их на свалках, контроля за соблюдением этих нормативов со стороны городской инспекции. Для создания устойчивого рынка сбыта продукции необходимо разработать нормы на использование вторичного щебня, в частности, предусмотреть его применение в дорожном строительстве. Следует рассмотреть возможность введения налоговых льгот для подобных предприятий, деятельность которых напрямую связана с решением экологических проблем.

Отсутствие такой нормативно-законодательной  базы уже сейчас создает трудности у действующих комплексов с получением исходного материала из-за слабой заинтересованности строителей в вывозе отходов именно на перерабатывающие комплексы. Это также не способствует привлечению иностранных инвесторов, хотя интерес к этому имеется. Например, обладающая большим опытом работы в Берлине фирма “Femmann” ищет партнеров для создания совместного предприятия по сносу сооружений и переработке стройотходов, предлагая свое оборудование и технологию.

Но в строительном комплексе важно решить не только проблему переработки собственно строительных отходов, но и проблему переработки  отходов других отраслей промышленности, поскольку они являются источником дешевого и качественного сырья.

Наиболее важным и перспективным направлением решения проблемы использования вторичных продуктов промышленности является их применение в строительстве и в производстве строительных материалов.

Особенно большие объемы отходов образуются в горнообогатительной, металлургической, энергетической, машиностроительной, химической, лесной и деревообрабатывающей отраслях народного хозяйства.

В строительной индустрии накоплен значительный положительный опыт использования вторичных продуктов is производстве вяжущих материалов, плотных и пористых заполнителей для бетонов разных видов, в производстве керамических, автоклавных, теплоизоляционных и других строительных материалов и изделий. Однако он не носит системный характер.

Имеется опыт использования отходов  металлургической промышленности. Общий  объем утилизации шлаков черной металлургии составляет около 60 %, несколько лучше перерабатываются доменные шлаки — порядка 80 %. Вместе с тем, использование вторичных продуктов промышленности развивается медленно, что приводит к скоплению этих отходов. Так, например, в отвалах металлургических    предприятий Урала, Сибири и центральной части России скопилось более 450 млн. т доменных сталеплавильных шлаков.

Ежегодно в отвалы отправляется дополнительно более 30 млн. т. шлака. При этом следует учесть резкое падение объемов производства цемента — основного потребителя отхода металлургической промышленности. Производство портландцемента и 1990 г. составляло 90 млн. т, а в 1995 г. — всего лишь 37 млн. т.

С высокой эффективностью (на 30—50 %) шлаки могут быть использованы в качестве заполнителя для бетона вместо щебня, полученного из природного сырья. Удельные капитальные вложения в производство литого шлакового щебня в 2—3 раза меньше, чем щебня из горных пород, шлаковой пемзы в 1,5—2 раза меньше, чем керамзита, минераловатных изделий из огненно-жидких шлаков в 1,6 раза меньше, чем соответствующих изделий из горных пород.

В настоящее время в России слабо  внедряются результаты прежних научных разработок в части использования отходов производств в строительстве и производстве строительных материалов, практически не ведутся новые исследования. В то же время только в тепловой энергетике выход золошлаковых отходов ежегодно составляет около 90 млн. т и хотя эти вторичные продукты отличаются непостоянным химическим и минеральным составом, золошлаковые отходы могут широко использоваться для изготовления многих видов строительных материалов, в частности, портландцемента. Применение золошлаковых отходов ТЭС в бетонах и растворах дает экономию цемента до 20—30 %, использование горелых шахтных пород в производстве глиняного кирпича не только улучшает его качество, но и снижает расход топлива на обжиг.