Аварии на мусоросжигательных заводах в Европе
На первый взгляд, сжигание отходов кажется простым и идеальным решением проблемы утилизации огромного количества смешанных коммунальных отходов, которые мы производим каждый день. Посредством сжигания, то есть термического разложения с использованием окисления при температуре от 600 до 1600 градусов Цельсия, можно уменьшить объем твердых отходов до 90% и их вес до 70%. Этот процесс также устраняет патогенность (способность вызывать заболевания) и частично снижает токсичность, связанную с органическими соединениями. Масса неоднородных отходов просто превращается в газы и твердые остатки, такие как зола, пыль и другие остатки.
Однако при более детальном рассмотрении сжигания отходов выясняется, что этот метод утилизации не лишен недостатков и может иметь серьезные негативные экологические последствия. Некоторые из них хорошо задокументированы и научно доказаны. Вопрос воздействия сжигания отходов на окружающую среду, здоровье и общество исследован лишь в ограниченной степени, и, следовательно, можно предположить наличие множества скрытых или только теоретически описанных угроз. Многие из них могут проявиться при авариях на заводах по сжиганию отходов.
Заводы по сжиганию отходов: тогда и сейчас
На начальном этапе, в последней четверти XIX века, заводы по сжиганию отходов создавались по двум основным причинам. Первая — уменьшение объема смешанных коммунальных отходов, которые в противном случае оказались бы на свалках. Вторая — устранение вредного воздействия разлагающихся органических материалов. Эти цели нашли отражение в их проектировании и строительстве. В то время не уделялось внимание переработке, компостированию или другим экологически безопасным методам обработки и использования отходов, поэтому сжигание неотсортированных, неоднородных и необработанных смесей материалов различного происхождения часто было плохо регулируемым и несовершенным. В результате количество вредных выбросов было огромным.
В течение XX века заводы по сжиганию отходов превратились в гораздо более сложные и комплексные технологические объекты, но их суть (уменьшение объема отходов через процесс окисления при сжигании) осталась прежней. Были добавлены установки для использования энергии от отходов, сначала для тепла, а затем для производства электроэнергии. Сегодня значительная часть заводов по сжиганию отходов предназначена для оборудования, необходимого для снижения токсичных выбросов в воздух, на что обычно уходит большая часть строительного бюджета. Однако некоторые заводы по сжиганию отходов в развивающихся странах мало чем отличаются от тех, которые были созданы в Европе в конце XIX века.
Перед сжиганием отходы проходят подготовку, включая сортировку перерабатываемых и компостируемых материалов, а также скрининг для выявления потенциальных источников токсичности или других опасных материалов (взрывчатые вещества и т. д.). Тщательность и качество подготовительного процесса естественным образом зависят от конструкции и характеристик конкретного завода по сжиганию отходов, и во многих случаях этот этап полностью пропускается.
Последующий процесс сжигания может основываться на различных принципах, наиболее распространенными из которых являются такие технологии, как подвижные решетки, вращающиеся печи и кипящие слои. Большинство заводов по сжиганию отходов оснащены печами с решетками, где отходы сжигаются на решетках, через которые остатки горения падают, а в печи подается воздух. Сегодня наиболее широко используемой технологией является «подвижная решетка», которая позволяет оптимизировать перемещение отходов через камеры сгорания, способствуя лучшей эффективности и полноте сгорания. Отходы подаются в механизм сгорания через впускное отверстие с одной стороны решетки, где они перемещаются через печь в зольник с другой стороны. Сгорание обычно происходит при температурах от 750 до 1000 градусов Цельсия. Полученное тепло затем преобразуется в пар, используемый для отопления или выработки электроэнергии.
Реже используется технология «вращающейся печи». Заводы по сжиганию отходов, оснащенные этой технологией, имеют вращающийся барабан, который обеспечивает равномерное, эффективное и полное сгорание отходов при типичных температурах от 800 до 1000 градусов Цельсия, а также вторичную камеру сгорания, в которой завершаются химические реакции образующихся газов, что необходимо для устранения определенных опасных веществ. Высвобожденная тепловая энергия может снова использоваться для других целей.
Технология кипящего слоя основана на сжигании, происходящем на песчаной подушке, поддерживаемой в движении потоком горячего воздуха, поступающего снизу. Такое сжигание, происходящее при температурах от 750 до 1000 градусов Цельсия, является высокоэффективным, но не широко используется.
Особый тип завода по сжиганию отходов предназначен для опасных или медицинских отходов. Ввиду предполагаемой повышенной токсичности сжигаемых материалов эти предприятия должны быть оснащены специальными технологиями, предотвращающими выброс высокотоксичных веществ в окружающую среду, например, за счет контроля подачи кислорода и других подобных мер.
Во всех случаях сжигаемые отходы превращаются в газы и твердые остатки, свойства и количество которых зависят от состава отходов, используемой технологии сжигания и условий в конкретном заводе. Твердые остатки необходимо разделить на нижнюю золу и летучую золу из-за их различных свойств. Нижняя зола — это не польностью сожженные отходы, которые остаются на решетках или в зольниках. Это могут быть куски металла, керамики, стекла или других материалов, а также неполностью сожженная бумага.
Твердые и скоагулированные частицы, рассеянные в газах, выделяющихся при сгорании и затем улавливаемые фильтрами, называются летучей золой или также остатками очистки воздуха. Они составляют около одной десятой части твердых остатков от сгорания и характеризуются большей однородностью и особенно высокой токсичностью. Твердые остатки сгорания, особенно летучая зола из фильтров выбросов, более концентрированы по содержанию токсичных химических веществ, чем исходная масса отходов, и могут содержать тяжелые металлы, диоксины, фураны и другие опасные вещества. Если это так, этот материал должен обрабатываться как опасные отходы и храниться на специальных защищенных полигонах из-за риска выделения токсичных веществ и последующего загрязнения почвы, подземных вод и рек. Нижняя зола, несмотря на меньшую токсичность, также имеет ограниченную применимость и часто должна утилизироваться на полигонах, хотя иногда используется как добавка в строительные материалы, часто в смеси с летучей золой.
Из предыдущего абзаца ясно, что использование заводов по сжиганию отходов для утилизации отходов не исключает необходимость хранения твердых отходов. Объем и вес сожженных отходов действительно меньше, чем у исходного материала, но они все равно требуют специальной обработки.
Мы уже упоминали, что при сжигании отходов большая часть превращается в газы. Около 5000 кубометров газов выделяется из каждой тонны сожженного материала. Эти газы также содержат большое количество загрязняющих веществ, которые в основном фильтруются в процессе очистки. Однако некоторые из них попадают в окружающую среду и разносятся ветром на как близлежащие, так и удаленные от завода территории, где оседают в почве и воде. Более того, газообразные выбросы заводов по сжиганию отходов способствуют глобальному изменению климата.
Заводы по сжиганию отходов и выброс токсичных веществ в окружающую среду
Очевидно, что сжигание отходов связано с производством твердых, жидких и газообразных материалов с высокой концентрацией токсичных веществ. Это также включает риск их выброса в окружающую среду, который может происходить через газы, выделяющиеся при сгорании, а также во время обработки твердых остатков сгорания и сточных вод.
Вероятно, самая обсуждаемая и противоречивая проблема, связанная с выбросом токсичных веществ с заводов по сжиганию отходов, — это полихлорированные дибензо-р-диоксины (PCDD) и дибензофураны (PCDF), известные также просто как диоксины. Эти хлорированные органические соединения обладают высокой токсичностью и способностью к биоаккумуляции, то есть они очень медленно разрушаются в организме, и их количество накапливается в течение всей жизни. И PCDD, и PCDF были классифицированы как вещества, регулируемые Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях (POP). Помимо хлорированных диоксинов, при сжигании коммунальных отходов также образуются бромированные или фторированные диоксины. Хотя PCDD/F из газообразных выбросов в современных заводах по сжиганию отходов улавливаются фильтрами, проблема других групп органических соединений в их выбросах до конца не решена. Высокие концентрации диоксинов также остаются в остатках очистки дымовых газов, где накапливаются другие проблемные стойкие органические загрязнители.
Другими проблемными веществами, которые могут выделяться при сжигании отходов, являются тяжелые металлы, которые не могут быть разрушены при сгорании. К этой группе относятся свинец, медь, ртуть, кадмий, никель, цинк и другие элементы. Их способность попадать в окружающую среду зависит от условий сжигания. Некоторые тяжелые металлы (кадмий, ртуть, хром, свинец) могут быть сами по себе высокотоксичными или образовывать опасные органические соединения. Другие (медь, никель) могут способствовать образованию диоксинов в дымовых газах. В настоящее время технология фильтров для очистки дымовых газов достаточно развита, чтобы улавливать большинство тяжелых металлов, поэтому они остаются в твердых остатках от сгорания. Единственным исключением является ртуть, которая обычно улетучивается в воздух из-за своей высокой летучести. Тяжелые металлы обычно остаются в твердых остатках сгорания, которые иногда используются при производстве бетона. В этом контексте часто возникает дискуссия о возможном долгосрочном выделении этих металлов строительного материала, что может представлять угрозу для здоровья и окружающей среды.
При сгорании также выделяются другие газы в атмосферу, включая неорганические кислые газы, такие как хлористый водород, фтористый водород, бромистый водород, оксиды серы, оксиды азота и другие, которые, среди прочего, могут вызывать респираторные проблемы. Заводы по сжиганию отходов также выбрасывают определенные количества ультратонких твердых частиц (наночастицы PM10, PM2.5 и PM1), которые могут вызывать респираторные или сердечно-сосудистые заболевания, рак, астму и другие проблемы. Эти наночастицы очень трудно улавливать фильтрами из-за их малого размера, и даже их мониторинг представляет собой сложную задачу. Настолько мелкие фильтры, как человеческие легкие, не могут их поймать, поэтому они проникают глубоко в дыхательную систему.
Аварии на заводах по сжиганию отходов
Существенную опасность, связанную с эксплуатацией заводов по сжиганию отходов, представляет возможность аварий. Учитывая характер и количество отходов, которые предназначены для сжигания и обработки на таких объектах, аварии могут иметь огромное воздействие на окружающую территорию, влияя как на здоровье жителей, так и на экологическую стабильность окружающей среды.
Наиболее распространенными проблемами в Европе за последние двадцать лет были, прежде всего, пожары и взрывы, варьирующиеся от незначительных инцидентов до весьма масштабных. Опасность этих проишествий заключается главным образом в их способности вызвать неконтролируемое и нерегулируемое сгорание отходов, что приводит к выбросу в воздух высокотоксичных веществ. По оценкам Программы ООН по окружающей среде (UNEP), неконтролируемое сжигание одной тонны отходов может выделить в воздух до 1000 микрограммов диоксинов (в пересчете на TEQ). Однако также относительно часто происходят неконтролируемые выбросы токсичных веществ в воздух из-за неправильных процессов сжигания или утечек токсичных веществ в почву и воду во время хранения или обработки отходов. Многие факторы могут стать причиной аварий: несоблюдение стандартов безопасности, дефекты оборудования, человеческие ошибки и даже непредсказуемые стечения обстоятельств. Многие аварии привлекли внимание общественности и СМИ, но можно предположить, что некоторые остались полностью незамеченными. Поэтому этот отчет не следует считать исчерпывающим.
