Технологии переработки твердых бытовых отходов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Сибирский федеральный университет

О. А. Власов

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ  
ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Учебное пособие

Красноярск 
СФУ 
2019

УДК 628.4.032(07)+628.477(07)
ББК 38.941.4я73
В581

Р е ц е н з е н т ы: 
Ю. В. Горохов, доктор технических наук, профессор кафедры  
«Обработка металлов давлением» Сибирского федерального университета;
А. В. Прошкин, доктор технических наук, профессор, начальник 
углеродных и футеровочных материалов ООО «РУСАЛ ИТЦ»

Власов, О. А. 
В581 
 
Технологии переработки твердых бытовых отходов : учеб. 
пособие / О. А. Власов. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2019. – 
244 c.
ISBN 978-5-7638-4183-1

Рассмотрены теплофизические свойства твердых коммунальных отходов, 
нормативно-правовое законодательство в области управления и обращения 
с отходами. Представлены современные термические методы переработки 
ТКО, а также указаны технологии переработки для получения полезных продуктов. 
Предназначено для студентов, обучающихся по дисциплине Б1.В.ОД.3 
«Технология переработки и комплексной утилизации твердых бытовых отходов», а также для работников жилищно-коммунальных служб, административно-управленческого аппарата для ознакомления с существующими способами 
утилизации бытовых отходов.

Электронный вариант издания см.: 
УДК 628.4.032(07)+628.477(07)

http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 38.941.4я73

ISBN 978-5-7638-4183-1 
© Сибирский федеральный
университет, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ................................................................................................6

1. Нормативно-правовая база в области управления  
и обращения с отходами .......................................................................7
1.1. Требования к строительству и эксплуатации предприятий ........... 12
1.2. Требования к объектам размещения и обращения с отходами ...... 14
1.3. Управление отходами в странах Европейского союза .................... 24

2. Теплофизические свойства  
твердых коммунальных отходов ..................................................... 35
2.1. Физические свойства твердых коммунальных отходов ................. 35
2.2. Структура твердых коммунальных отходов  
как нетрадиционного энергоносителя .............................................. 39

3. Нормы образования и накопления отходов ................................... 42
3.1. Определение массы, объема и норм накопления отходов .............. 43

4. Организация сбора и удаление  
твердых коммунальных отходов ..................................................... 49
4.1. Системы сбора и удаления бытовых отходов .................................. 51
4.2. Расчет количества оборудования и необходимой  
техники с выбором системы сбора и удаления отходов ................. 60

4.3. Технологические комплексы для захоронения,  
переработки и утилизации бытовых отходов .................................. 67
4.4. Особенности сбора и переработки вторичного сырья .................... 68
4.5. Переработка вторичного сырья  
и рынок продукции на его основе..................................................... 71

5. Раздельный сбор мусора .................................................................... 75

6.  Сортировка твердых бытовых отходов.......................................... 79
6.1. Ручная и механическая переработка  
твердых коммунальных отходов ....................................................... 79
6.2. Оборудование для разборки и переработки 
твердых коммунальных отходов ....................................................... 81
6.3. Способы механической переработки мусора .................................. 85
6.4. Анализ схем сортировки  
твердых коммунальных отходов ....................................................... 93

Оглавление

7. Проектирование, эксплуатация и рекультивация полигонов  
твердых коммунальных отходов ................................................... 108
7.1. Биогаз ................................................................................................ 114
7.2. Фильтрат ........................................................................................... 117
7.3. Дренажная система .......................................................................... 121
7.4. Документы, регламентирующие правила проектирования,  
эксплуатации и рекультивации полигонов  
твердых коммунальных отходов ..................................................... 125
7.5. Компостирование твердых коммунальных отходов ..................... 128

8. Образование вредных соединений при переработке  
твердых коммунальных отходов ................................................... 132
8.1. Механическое сепарирование ......................................................... 132
8.2. Образование диоксинов при термической утилизации  
твердых коммунальных отходов ..................................................... 137
8.3. Превращения тяжелых металлов при термической  
утилизации твердых коммунальных отходов ................................ 139

9. Термические методы переработки твердых бытовых отходов 142
9.1. Слоевое сжигание твердых коммунальных отходов  
на механической переталкивающей колосниковой решетке ....... 150
9.2. Сжигание твердых коммунальных отходов  
в вихревом кипящем слое ................................................................ 156
9.3. Сжигание твердых коммунальных отходов  
в топке с неподвижным подом ........................................................ 158
9.4. Пиролиз твердых коммунальных отходов ..................................... 160
9.5. Газификация твердых коммунальных отходов .............................. 166
9.6. Плазменная газификация твердых коммунальных отходов ......... 169
9.7. Газификация твердых коммунальных отходов  
в печи шлакового расплава  ............................................................. 174
9.8. Влияние кислорода на технико-экономические  
показатели печи шлакового расплава ............................................. 187
9.9. Теплофизический анализ работы печей шлакового  
расплава при переработке твердых коммунальных отходов  ....... 194

10. Использование технологий и отходов переработки  
твердых коммунальных отходов в печах шлакового  
расплава для получения полезных продуктов .......................... 202
10.1. Получение полезных продуктов из отходящих газов печей  
шлакового расплава ....................................................................... 202

Оглавление

10.2. Использование шлаков от сжигания  
твердых коммунальных отходов  в шлаковом расплаве ............. 206
10.3. Реконструкция существующих ТЭЦ, ТЭС и ГРЭС  
с целью сжигания углей и твердых коммунальных отходов  
для получения тепла и электроэнергии ....................................... 215

Заключение ............................................................................................. 220
Библиографический список ................................................................ 221
Термины и определения ...................................................................... 233

ПРЕДИСЛОВИЕ

Последние десятилетия XX и начало XXI в. ознамено вались обострением экологических проблем: колебаниями климатических условий, загрязнением атмосферы пылью от работы предприятий различного профиля, огромными свалками на земле и в океанах. Во многих 
случаях есть ряд соединений, от которых мы не можем отказаться, например, двуокиси углерода, являющейся продуктом жизнедеятельности 
человека, животных и насекомых, а также от работы тепловых машин 
и механизмов, тепловых станций и т. п. Как показывают исследования, 
количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу Земли, ежегодно возрастает, что выступает следствием деятельности человека. 
Аналогичные процессы наблюдаются во всех сферах, в том числе и при 
накоплении бытового мусора, который является продуктом жизнедеятельности человека. И, как многое другое, его количество превысило 
нормы накопления в разных странах. К ним относится и Россия, где 
в современных условиях развития общества используется захоронение 
бытовых отходов на свалках. Многие были созданы более 50 лет назад стихийно, без проведения проектно-изыскательских работ, поэтому 
давно должны быть закрыты. Открытие новых полигонов затруднено 
ввиду тех условий, которые к ним предъявляются, а также значительной 
удаленностью от городов, поселков и населенных пунктов. Такие условия особенно характерны для Европейской России. В настоящее время 
в ряде стран ЕС, Израиле, Японии, США и других успешно применяются технологии разборки мусора с последующей его переработкой и термической переработкой с получением тепла и электроэнергии.
В пособии рассмотрены основные принципы этих технологий, их 
плюсы и возможные условия применения в России. 

1.  НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА В ОБЛАСТИ 
УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ

Современное экологическое право базируется на основном положении Конституции, где сказано, что гражданин Российской Федерации 
имеет право на благоприятную окружающую среду. Однако необходимо 
отметить, что с этим правом у каждого гражданина появляются обязанности сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться 
к природным богатствам.
Государственную политику в области обращения с отходами определяют четыре закона:
ФЗ «Об охране окружающей природной среды» (от 19.12.1991);
ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» 
(от 19.04.1991) [3];
ФЗ «Об экологической экспертизе» (от 19.07.1995);
ФЗ «Об отходах производства и потребления» (от 10.06.1998).
В соответствии с этими законами и тенденциями развития мировой практики стратегия управления отходами базируется на решении 
следующих основных задач:
• минимизация количества образующихся отходов;
• максимально возможное вовлечение отходов в хозяйственный 
оборот и их материально-энергетическая утилизация как техногенного 
сырья;
• изыскание экологически безопасных методов переработки отходов с наименьшими экономическими затратами;
• минимизация затрат на санитарную очистку города;
• постепенный переход от полигонного захоронения ТКО к их 
промышленной переработке.
Комплексное управление ТКО (твердых коммунальных отходов) 
включает в себя организацию их сбора, удаления (транспортировки), 
переработки и захоронения, а также реализацию мероприятий по уменьшению количества отходов, направляемых на переработку и захоронение.
Исходя из гетерогенного состава муниципальных отходов схемы 
управления ТКО на всех стадиях обращения с отходами [1] (включая 

Технологии переработки твердых бытовых отходов

промышленную переработку) должны представлять собой комбинацию технологических операций разделения отходов на отдельные 
фракции и компоненты с последующей их переработкой оптимальным 
методом. Объединяющим процессом в схеме комплексного управления ТКО является сепарация, изменяющая качественный и количественный состав ТКО.
Первоочередной задачей в разработке схемы управления ТКО 
является организация их сбора и удаления (транспортировки). Промедление с удалением ТКО из мест образования недопустимо, так как может привести к серьезному загрязнению городов. Удаляют ТКО либо на 
полигоны захоронения, либо на специальные заводы для переработки 
и обезвреживания.
Постепенный переход от полигонного захоронения к промышленной переработке является основной тенденцией решения проблемы 
ТКО в мировой практике. Вовлечение ТКО в промышленную переработку во многом снимает противоречие между городом, где образуется 
большое количество отходов, и пригородом, где отходы должны быть 
размещены.
Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» конкретизирует право на благоприятную окружающую 
среду. Закон способствует решению задач, направленных на сохранение природной среды; предупреждение и устранение вредного влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду и здоровье 
человека; улучшение качества окружающей среды. Закон охватывает 
правовые отношения, возникающие по поводу взаимодействия общества с окружающей средой, и механизмы реализации экологических 
мероприятий; обеспечивает правовые основы экологической безопасности, природоохранной деятельности; определяет экологические основы охраны окружающей среды в интересах настоящего и будущих 
поколений; представляет требования в области охраны окружающей 
среды [2].
Основным документом, определяющим правовые основы в области обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов потребления и производства на 
здоровье человека и окружающую природную среду, а также вовлече

1.  Нормативно-правовая база в области управления и обращения с отходами

ние таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных 
источников сырья, является Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» от 24.06.1998 № 89-ФЗ [4].
Основными принципами государственной политики в области обращения с отходами являются:
• охрана здоровья человека, поддержание или восстановление 
благоприятного состояния окружающей среды и сохранение биологического разнообразия;
• научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества в целях обеспечения устойчивого развития 
общества;
• использование новейших научно-технических достижений 
в целях реализации малоотходных и безотходных технологий;
• комплексная переработка материально-сырьевых ресурсов 
в целях уменьшения количества отходов;
• использование методов экономического регулирования деятельности в области обращения с отходами в целях уменьшения количества отходов и вовлечения их в хозяйственный оборот;
• доступ в соответствии с законодательством Российской Федерации к информации в области обращения с отходами;
• участие в международном сотрудничестве Российской Федерации в области обращения с отходами.
В результате использования хозяйствующими субъектами в хозяйственно-производственной деятельности различного сырья, материалов 
и полуфабрикатов, товаров, а также иных продуктов и изделий образуются отходы, которые должны рассматриваться как объект права собственности.
1. Право собственности на отходы принадлежит собственнику сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, 
а также товаров (продукции), в результате использования которых эти 
отходы образовались.
2. Право собственности на отходы может быть приобретено другим лицом на основании договора купли-продажи, мены, дарения или 
иной сделки об отчуждении отходов. Также в соответствии с Гражданским кодексом Российской Федерации от 30 ноября 1994 года № 51-ФЗ 

Технологии переработки твердых бытовых отходов

(ч. I) собственник может в том числе и передавать свое имущество другим лицам, оставаясь собственником.
3. Собственник отходов I ̶ IV классов опасности вправе отчуждать 
эти отходы в собственность другому лицу, передавать ему, оставаясь 
собственником, право владения, пользования или распоряжения этими 
отходами, если у такого лица имеется лицензия на осуществление деятельности по использованию, обезвреживанию, транспортированию, 
размещению отходов не меньшего класса опасности.
4. В том случае, если отходы брошены собственником или иным 
образом оставлены им с целью отказаться от права собственности на 
них, лицо, в собственности, во владении либо в пользовании которого 
находится земельный участок, водоем или иной объект, где находятся 
брошенные отходы, может обратить их в свою собственность, приступив к их использованию или совершив иные действия, свидетельствующие об обращении их в собственность в соответствии с гражданским 
законодательством.
К полномочиям Российской Федерации в области обращения с отходами относятся:
• разработка и принятие федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации в области обращения с отходами;
• проведение в Российской Федерации единой государственной 
политики в области обращения с отходами;
• осуществление надзора за исполнением законодательства Российской Федерации в области обращения с отходами;
• организация и осуществление государственного контроля 
и надзора за деятельностью в области обращения с отходами на объектах, подлежащих федеральному государственному экологическому 
контролю;
• определение компетенции уполномоченных федеральных органов исполнительной власти в области обращения с отходами;
• лицензирование деятельности по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов I–IV класса 
опасности;