Способы утилизации пищевых отходов. Компостирование биологических отходов - проблемы и поиски решений

2. Профилактика  и контроль воздействия диоксинов

     Надлежащее  сжигание загрязненных материалов является наилучшим доступным методом  профилактики и контроля воздействия  диоксинов. С помощью этого метода можно также уничтожать отработанные масла на основе ПХБ. В процессе сжигания требуются высокие температуры – свыше 850°С. Для уничтожения больших количеств загрязненных материалов необходимы еще более высокие температуры – 1000° и выше.

     Наилучшим путем предотвращения или снижения уровня воздействия диоксинов на людей является принятие мер, ориентированных на источник, например, строгий контроль промышленных процессов для максимально возможного снижения уровня выделяемых диоксинов. Это является обязанностью национальных правительств, однако, признавая важность такого подхода, Комиссия "Кодекс Алиментариус" приняла в 2001 году Кодекс практики по мерам, ориентированным на источник, для уменьшения загрязнения пищевых продуктов химикатами (CAC/RCP 49-2001) и в 2006 году – Кодекс практики для предотвращения и снижения уровня загрязнения пищевых продуктов и кормов диоксинами и диоксиноподобными ПХБ (CAC/RCP 62-2006). [3, с. 90]

     Более 90% случаев воздействия диоксинов на людей происходит через пищевые продукты, главным образом, через мясные и молочные продукты, рыбу и моллюсков. Следовательно, решающее значение имеет защита пищевых продуктов. Один из подходов, как уже указывалось выше, включает принятие ориентированных на источник мер для уменьшения выбросов диоксина. Необходимо не допускать вторичного загрязнения пищевых продуктов в пищевой цепи. Решающее значение для производства безопасных пищевых продуктов имеют надлежащие средства управления и практика во время первичного производства, обработки, распределения и продажи.

     Необходимы  системы мониторинга за загрязнением пищевых продуктов, не допускающие  превышение приемлемых уровней. Национальные правительства должны контролировать безопасность пищевых продуктов  и принимать меры для охраны здоровья населения. В случае подозрения на загрязнение  страны должны иметь планы действий в чрезвычайных обстоятельствах  для выявления, задержания и утилизации загрязненных кормов и пищевых продуктов. Население, подвергшееся воздействию, необходимо обследовать с точки  зрения уровня воздействия (например, измерить уровень загрязнителей  в крови или материнском молоке) и его последствий (например, установить клиническое наблюдение для выявления  признаков плохого состояния  здоровья).

     Что необходимо для выявления и измерения  уровня диоксинов в окружающей среде и пищевых продуктах?

     Для проведения количественного химического  анализа диоксинов необходимы современные методы, доступные только в ограниченном числе лабораторий в мире. В основном, они находятся в промышленно развитых странах. Стоимость таких анализов очень высока и зависит от типа образца – от более 1700 долларов США за анализ одной биологической пробы до нескольких тысяч долларов США за проведение всесторонней оценки выбросов из мусоросжигательной установки.

     Разрабатывается все большее число методов  биологического скрининга (на основе клеток или антител). Использование таких  методов для исследований образцов пищевых продуктов пока еще не в достаточной степени легализировано. Тем не менее, такие методы скрининга  позволят проводить большее число  анализов по более низкой стоимости. В случае позитивного скрининг-теста для подтверждения результатов необходимо проводить более сложные химические анализы.

     Деятельность  ВОЗ, связанная с диоксинами

     Уменьшение  воздействия диоксина является важной целью общественного здравоохранения, направленной на уменьшение бремени болезней и устойчивое развитие. С целью разработки руководства по допустимым уровням воздействия ВОЗ провела ряд совещаний экспертов для определения приемлемого уровня поступления диоксинов в организм человека на протяжении всей его жизни без вредных последствий для здоровья.

     На  последнем таком совещании, состоявшемся в 2001 году, Совместный экспертный комитет  ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (СЭКПД) провел усовершенствованную всестороннюю оценку риска воздействия ПХДД, ПХДФ и "диоксиноподобных" ПХБ. Эксперты заключили, что приемлемый уровень поступления может быть установлен для диоксинов, исходя из предположения о наличии пороговых величин для всех последствий воздействия, включая рак. Длительный период полураспада ПХДД, ПХДФ и "диоксиноподобных" ПХБ означает, что каждое ежедневное поглощение этих соединений оказывает незначительное или даже ничтожно малое воздействие на общее поступление. Для оценки долговременных или кратковременных рисков для здоровья, связанных с этими веществами, необходимо оценивать общее или среднее поступление через несколько месяцев, а приемлемый уровень поступления необходимо оценивать, как минимум, через один месяц. В предварительном порядке эксперты установили приемлемый уровень ежемесячного поступления в 70 пикограмм/кг в месяц. Это то количество диоксинов, которое может поступать в организм человека на протяжении всей его жизни без обнаруживаемых последствий для здоровья.

     ВОЗ в сотрудничестве с Продовольственной  и сельскохозяйственной организацией (ФАО) через совместную Комиссию ФАО/ВОЗ "Кодекс Алиментариус" разработала "Кодекс практики для предотвращения и снижения уровня загрязнения пищевых продуктов и кормов диоксинами и диоксиноподобными ПХБ". Этот документ представляет собой руководство для соответствующих национальных и региональных органов в области принятия превентивных мер. В настоящее время изучается вопрос о разработке руководства Кодекса по уровням содержания диоксинов в пищевых продуктах.

     С 1976 года ВОЗ отвечает за Программу  мониторинга и оценки загрязнения  пищевых продуктов в рамках Глобальной системы мониторинга окружающей среды. Эта программа, известная  под названием GEMS/Food, предоставляет информацию об уровнях и тенденциях загрязнителей в пищевых продуктах через сеть участвующих в ней лабораторий более чем из 70 стран мира.

     С 1987 года ВОЗ проводит периодические  исследования уровней содержания диоксинов в материнском молоке, главным образом в европейских странах. Эти исследования позволяют оценить воздействие на людей диоксинов из всех источников. Последние данные свидетельствуют о том, что за последние два десятилетия меры, введенные в ряде стран для контроля выбросов диоксина, привели к значительному уменьшению воздействия этих соединений. [8, с. 111]

     В настоящее время ВОЗ работает с Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) над  выполнением "Стокгольмской конвенции", международного соглашения об уменьшении выбросов ряда стойких органических загрязнителей (СОЗ), включая диоксины. Предусматривается принять целый ряд мер на международном уровне с целью уменьшения образования диоксинов во время сжигания и в процессах производства. В ответ на потребности Стокгольмской конвенции по СОЗ Программа ВОЗ GEMS/Food разработала новый протокол для проведения Глобального обзора уровней СОЗ в материнском молоке для достижения целей ВОЗ, ЮНЕП и их государств-членов в области здравоохранения, безопасности пищевых продуктов и охраны окружающей среды. С помощью этого протокола соответствующие национальные и региональные органы смогут собрать и исследовать репрезентативные образцы с тем, чтобы оценить нынешнее состояние фонового воздействия, а в будущем оценить эффективность мер, принятых для уменьшения воздействия.

     Диоксины присутствуют в виде сложной смеси в окружающей среде и пищевых продуктах. Для оценки потенциального риска всей смеси по отношению к этой группе загрязнителей применяется понятие токсической эквивалентности. ТХДД, самый токсичный представитель семейства, используется в качестве референс-соединения, а всем другим диоксинам присваивается токсичность по отношению к ТХДД на основе экспериментальных исследований. За последние 15 лет ВОЗ в рамках Международной программы по химической безопасности (МПХБ) установила факторы токсической эквивалентности (ФТЭ) диоксинов и родственных соединений и проводит их регулярную переоценку на консультациях экспертов. Установлены значения ВОЗ-ФТЭ, которые применяются для людей, млекопитающих, птиц и рыб. Последняя такая консультация состоялась в 2005 году с целью корректировки ФТЭ для людей и млекопитающих. Эти международные ФТЭ, разработанные для применения при оценке и управлении риском, официально приняты рядом стран и региональных органов, включая Канаду, Японию, Соединенные Штаты Америки и Европейский союз. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Компостирование биологических отходов - проблемы и  поиски решений

     Компостирование – это экзотермический процесс  биологического окисления, в котором  органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного  гумифицированного конечного продукта. Этот продукт представляет ценность для сельского хозяйства и как органическое удобрение, и как средство, улучшающее структуру почвы.

     Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют  от городского мусора, представляющего  собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов, таких как навоз, отходы растениеводства, сырой активный ил и нечистоты. В процессе компостирования удовлетворяется в основном потребность в кислороде, органические вещества переходят в более стабильную форму, выделяются диоксид углерода и вода и возрастает температура. В естественных условиях процесс биодеградации протекает медленно, на поверхности земли, при температуре окружающей среды и в основном в анаэробных условиях. Естественный процесс разложения может быть ускорен, если перерабатываемый субстрат собрать в кучи, что позволит сохранить часть теплоты, выделяющейся при ферментации, и достигнуть более высокой скорости реакции. Этот ускоренный процесс и есть процесс компостирования.

     Важными параметрами являются соотношение  углерода и азота и мультидисперсность субстрата, необходимая для нормальной аэрации. Навоз, сырой активный ил и многие растительные отходы имеют низкое отношение углерода к азоту, высокую влажность и плохо поддаются аэрации. Их необходимо смешивать с твёрдым материалом, собирающим влагу, который обеспечит дополнительный углерод и нужную для аэрации структуру смеси.

     В процессе компостирования принимает  участие множество видов бактерий – более 2000 и не менее 50 видов  грибов. Эти виды можно подразделить на группы по температурным интервалам, в которых каждая из них активна. Для психрофилов предпочтительна температура ниже 20⁰С, для мезофиллов – от 20 до 40⁰С и термофилов – свыше 40⁰С. Микроорганизмы, которые преобладают на последней стадии компостирования, являются, как правило, мезофилами. [6, с. 203]

     Ранее образование органических отходов  ограничивалось поступлениями из садового хозяйства или от производства растительного  материала. Сегодня компостирование  приобретает все большее значение в коммунальном хозяйстве. Центром  тяжести общей концепции обработки  отходов является, безусловно, компостирование  биоотходов.

     В проекте новых технических предписаний  по обработке коммунальных отходов  разделению органических отходов с  последующим компостированием придается  большое значение. Цель состоит в  том, чтобы сократить количество свалок с высоким содержанием  органики, а для этого необходимо, с одной стороны, разгрузить уже  имеющиеся свалки, и с другой, свести к возможному минимуму проблему дренажных вод. При этом отходы в  растениеводстве становятся ценным материалом в форме компоста, а  потому стало актуальным создание различных  технических устройств для компостирования. Исследователи и производственники совместными усилиями разрабатывают и реализуют различные варианты проведения этого процесса. При этом основными условиями для поиска оптимального решения является эффективность использования устройства и возможность применения получающегося в результате компоста в дальнейшем.

     Годовая переработка от 5000 до 50 000 тонн отходов  в одном устройстве для компостирования  в настоящее время убедительно  свидетельствует о том, что современные  сооружения для обработки отходов  едва ли могут быть сравнимы с используемыми ранее (например, накопителями компоста или  классической треугольной скирдой). Сегодня устройство для компостирования представляет собой сложный технический комплекс устройств, удовлетворяющий экологическим требованиям и запросам рынка.

     Перед строителями подобных сооружений и  производителями встает масса комплексных  проблем, которые должны быть разрешены  в едином аспекте. Подобная информация, учитывая современный дефицит, полезна  как для проектировщиков и  строителей сооружений по переработке  отходов, так и для руководителей  коммунальных служб и фирм по утилизации отходов.

     Проектная годовая мощность составляла 25 000 тонн.

     Рис. 1 Устройство для компостирования  биоотходов с проектной мощностью переработки 25 000 тонн биоотходов в год, дающее в процессе эксплуатации может достигать около 40 000 тонн в год

     Сообразуясь с местными требованиями и условиями  на настоящий момент это устройство перерабатывает в год около 40 000 тонн отходов. Данный опыт эксплуатации чрезвычайно ценен и позволяет сделать важные для практического применения выводы. 

     2.1 Техническое и производственное решение 

     Инвестиционные  и текущие расходы на устройства компостирования могут быть предварительно определены уже на этапе планирования и проектировки. При этом важную роль играет тот факт, что существуют два варианта реализации процесса переработки  органических отходов: большое централизованное устройство и комплекс устройств с множеством децентрализованныхподразделений.