Лекция 12. Обезвреживание и утилизация твердых отходов

План лекции

1.Основные виды отходов: бытовые, промышленные, сельскохозяйственные, строительные, производственного потребления.

2.Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве.

3.Классификация отходов.

4. Размещение отходов.

5. Переработка отходов на месте складирования.

6. Переработка отходов пластических масс.

7. Сжигание отходов.

8. Обезвреживание и захоронение радиоактивных отходов.

9.Утилизация и ликвидация осадков сточных вод

Урбанизация городов, приведшая к образованию крупнейших мегаполисов, и постепенно возрастающая хозяйственная деятельность человека создают одну из острейших проблем ХХ1 века – проблему защиты окружающей среды от негативного воздействия отходов производства и потребления. Практически во все времена своего существования человек стремился как можно быстрее и дешевле избавиться от отходов, ссыпая их в ближайшие овраги или в понижения рельефа, не задумываясь при этом о последствиях.

Большинство городов мира практически построены на свалках. Дальнейший рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства нередко приводят к нарушению экологической обстановки, особенно в крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована на ограниченной территории и где сосредоточена значительная часть населения. Как показывает практика, в таких городах происходит наиболее интенсивное накопление отходов, а неправильное и несвоевременное удаление их и обезвреживание приводят к экологическому кризису. Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные» свалки являются наиболее серьезными источниками загрязнения атмосферного воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод.

Известно, что за всю историю существования человечество научилось использовать в среднем 2-5% исходного сырья. Остальная масса вещества превращается в отходы. В России ежегодно образуется 5-7 млрд т отходов производства и потребления. Под их складирование выведено из оборота более 1 млн га плодородных земель. Ежегодная прибавка токсичных отходов составляет 50 млн.т. Таких отходов накоплено свыше 1000 млн.т. Так, различными отвалами в Свердловской области занято до 5% территории, что привело к необходимости в разработке губернаторской и федеральной программ по переработке техногенных отходов, которые содержат значительное количество полезных компонентов. Бытовыми отходами по данным различных источников занято до 20% территории Московской области.

С целью охраны окружающей среды, а также утилизации содержащихся в отходах ценных компонентов разрабатывают и внедряют различные промышленные технологии обезвреживания и переработки отходов, включая методы термического и биологического обезвреживания и другие технологические приемы их переработки.

Учитывая все возрастающие требования к защите окружающей среды необходим поиск новых рациональных путей снижения экологического ущерба, наносимого природной среде повседневной жизнедеятельностью человека.

Отходы – не используемые непосредственно в местах их образования продукты производства, быта, транспорта и др., которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье или полупродукты в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации и захоронению. Неиспользуемые отходы считаются отбросами.

По данным международной организации «ВейстТэк» к отходам производства и потребления относятся: промышленные, муниципальные, медицинские, биологические, сельскохозяйственные, органические, техногенные образования, отходы строительства и сноса, транспортного комплекса, топливно-энергетического комплекса, отходы с низким уровнем радиоактивности, лом черных и цветных металлов, электронный и электротехнический лом, шламы, сточные воды, иловые осадки, воздушные выбросы и др.

Классификация отходов проводится по ряду признаков. Наиболее общим является деление по форме материального субстрата, в которой они находятся. По этому признаку отходы разделяют на вещественные и энергетические. К последним относятся механические колебания и волны, электромагнитные поля.

Отходы в вещественной форме различают по:

агрегатному состоянию – газообразные жидкие, твердые и условно твердые (пастообразные);

химическому составу – органические и неорганические;

генезису (происхождению) – бытовые и производственные (промышленные, сельскохозяйственные, промысловые);

возможности применения – вторичные материальные ресурсы, которые используются или пригодны к эффективному употреблению на данном этапе развития науки и техники; отбросы, которые не могут быть использованы на данном этапе развития науки и техники;

токсичному действию – первый класс (чрезвычайно опасные вещества), второй (высокоопасные), третий (умеренно опасные) и четвертый (малоопасные);

способные к самостоятельному горению – горючие и негорючие.

Возможны и другие признаки деления отходов.

В области государственного управления при обращении с отходами для учета, контроля, нормирования и т.д. МПР России разработан Федеральный классификационный каталог, который зарегистрирован в Минюсте России в 2003 году. Для формализации видов отходов, удобства передачи информации, ее сбора и обработки введена кодовая система Каталога отходов. Последний содержит перечень их видов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: происхождению, агрегатному состоянию, химическому составу, экологической опасности.

Таким образом, отходы могут быть бытовыми, промышленными, сельскохозяйственными, строительными и т.д., а также производственного потребления.

Бытовые (коммунальные) твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образовавшиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества.

Отходы производства (промышленные) – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнения и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

В странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются захоронению, 33% сжиганию, а 7% компостированию, свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке.

Отходы производственного потребления – непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и прочее.

Значительное количество отходов может возникать и на стадии перевозки продукции, в первую очередь на железнодорожном транспорте. Большинство отходов содержится в твердом состоянии. Твердые отходы промышленных предприятий весьма разнообразны как по своему составу и свойствам, так и по характеру воздействия на окружающую среду. Они содержат, как правило, активные вещества, которые, попадая в почву, подземные воды и в атмосферу, вызывают негативные в экологическом отношении последствия. Конечно, отходы можно было бы перевезти на предприятия и переработать, но транспортировка их очень дорогое удовольствие (на уровне 10-50 руб/т). Поэтому разрабатываются технологии по их переработке на месте складирования.

Все отходы в той или иной степени воздействуют на окружающую среду, вызывая в ней ряд изменений, которые в ряде случаев приводят к состоянию экологического бедствия или чрезвычайной экологической ситуации (экологический кризис). В таблице приведены признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия (согласно закона РФ «Об охране окружающей природной среды).

Таблица

Признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия

По степени воздействия на окружающую среду промышленные отходы, как было показано выше, различаются по классам токсичности и степени опасности. Класс токсичности таких отходов определяется в каждом конкретном случае расчетным путем в соответствии с нормативным документом «Предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах, обуславливающее отнесение этих отходов к категории токсичности» № 3170-84. – М.: Минздрав СССР, 1985. Основой расчета является сравнение растворимости и содержания опасных веществ в отходах с их ПДК в почве.

Для определения класса токсичности рассчитывается индекс токсичности данного компонента по формуле:

К_i = ПДК_i /(S + Cв)_i,

где: ПДК_i – предельно допустимая концентрация в почве i-того токсичного вещества, содержащегося в отходе;

S – коэффициент, отражающий растворимость его в воде (величина безразмерная);

Св – содержание данного компонента в общей массе отходов, т/т;

i – порядковый номер данного компонента.

Величину К_i округляют до первого десятичного знака после запятой.

Рассчитав К_i для отдельных компонентов отходов, выбирают 1-3 ведущих компонента, имеющих минимальное значение, причем К₁< К₂< К₃. Кроме того, должно выполняться условие: 2 К_i > К₃. Затем находят суммарный индекс токсичности (К_z) по формуле:

n

К_z = (1 / n²) å K_i.

i=1

где n – число значимых токсичных компонентов в отходе. Причем n ≤ 3.

С помощью суммарного индекса токсичности по таблице («Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами».- М.: Минздрав СССР, 1987, № 4266-87) определяется класс опасности отходов производства.

Таблица