Лекция 16 Обращение с отходами.
Защита земель (почв)
Утилизация отходов
Почва - поверхностный слой (в среднем толщиной всего 20 см) земной коры (литосферы) , несущий на себе растительный покров суши и обладаю-
щий плодородием.
На Земле суша занята:
пашнями - 10%, лесами -28%, лугами и пастбищами - 17%, остальное -45%.
Нарушение верхних слоев земной коры происходит:
- при добыче полезных ископаемых и их обогащении;
- захоронении бытовых и промышленных отходов;
- проведение военных учений и испытаний и т. п.
Почвенный покров существенно загрязняется - осадками в зонах рассеива-ния различных выбросов в атмосферу;
Пахотные земли - при внесении удобрений и применении пестицидов.
В России ежегодно образуется отходов :
- 0,270 млрд. т газообразных,
- 60 млрд. т сточных вод,
- 7 млрд. т твердых, из них только бытовых, вывозимых на свалки и
полигоны - 0,130 млрд. т, под складирование которых занято 250
тыс. га земельных угодий, на учтенных свалках накоплено 65 млрд. т
твердых отходов.
Значительное накопление отходов связано с добычей 1 полезных ископае-
1мых. 0 Например, на некоторых шахтах добыча 1 тыс. т угля сопровождается
подъемом из шахты до 800 т породы.
В России в 2000 г. образовалось 132,5млн. т токсичных отходов, из которых
95% дает промышленность, остальные 5% распределяются почти поровну между сельским хозяйством (3,7 млн т) и ЖКХ (3,2 млн т) 1.
В 1997 г. машиностроительные предприятия выбросили в атмосферу более
600 тыс. т 1загрязняющих веществ. Улов их составил всего 45,8%, что
значительно ниже среднего по промышленности России - 80,2%.
Отходы машиностроительных производств содержат:
- металлолом, включающий заменяемое оборудование, стружки, опилки и
т. п. (до 75% всех образующихся отходов),
На 1 т металла отходы составляют 260 кг. (например, достигают 60%
при листовой штамповке).
- бумагу, древесину, минеральные масла, резину, пластмассы, шлам.
Для решения вопроса с утилизацией отходов важную роль имеют ресурсо-
сберегающие технологии, при которых отходы сведены к минимуму и пе-
рерабатываются в реальные вторичные материальные ресурсы.
Сведение отходов к минимуму связано с разработкой и внедрением мало-
отходной или безотходной технологии.
Малоотходная технология является промежуточной ступенью к безхот-
ходной технологии.
Одним из важнейших шагов в этом направлении В МАШИНОСТРОЕНИИ является увеличение КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАЛЛА (КИМ).
Так, при металлообработке литья и проката часто теряется в стружке
до 60-70% металла. Поэтому весьма перспективны новые технологии в ли-
тейном и прокатном производстве.
Например, применение в литейном производстве БЫСТРО ТВЕРДЕЮЩИХ формовочных смесей позволяет довести КИМ до 95-98%, значительно сократить пылевыделение.
В прокатном производстве применение деталепрокатных станов для
изготовления зубьев, винтов и других профилей позволяет в ряде случаев
отказаться от дальнейшей металлообработки резанием и сэкономить 10-35%
металла.
Порошковая металлургия позволяет создавать уникальные по составу,
структуре и свойствам материалы и изделия, которые снижают потери ма-
териала на 5-7% и увеличения КИМ в 2-3 раза.
Для уменьшения УГАРА металла и образования ОКАЛИНЫ при его пламенном нагреве весьма эффективен нагрев заготовок в защитной безокислительной среде, или контактный и индукционный нагрев, нагрев в нейтральной среде токами высокой частоты.
Подход, при котором исключаются или уменьшаются отходы производства, должен быть ПРИОРИТЕТНЫМ по сравнению с технической политикой, направленной на переработку, обезвреживание или захоронение отходов.
Однако, большую роль играют в РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИИ возможность ПОВТОРНОГО (вторичного) использования отходов в качестве сырья.
Наиболее распространенным видом ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ являются металл, шлак и зола, мукулатура и др.
Так, при переплавке 1 т металлолома загрязнение атмосферного воздуха уменьшается на 86%, использование воды - на 76%, объем твердых отходов
сокращается на 57%; при производстве картона или бумаги из мукулатуры загрязнение атмосферы уменьшается на 37%, воды - на 25-44%.
Для возможности рационального использования МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТХОДОВ в качестве ВТОРИЧНОГО сырья необходимо их классифицировать, предъявить требования к качеству, сбору хранению и сдаче на переработку.
Эти задачи решают:
ГОСТ 2787-75 "Металлы черные вторичные. Общие технические требования";
ГОСТ 1639-78 "Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие требова-
ния".
Металлолом при первичной обработке подлежит:
- сортировке, заключающейся в разделении лома и отходов по видам ме-
талла, производится вручную или на механизированных столах и линиях;
- разделке, состоящей в удалении неметаллических включений;
- механической обработке, включающей рубку, резку, пакетирование и
брикетирование на прессах.
Подготовленный соответствующим образом металлолом поступает для ВТОРИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
Использование 1 т подготовленного лома черных металлов позволяет сэкономить
свыше 1,8 т руды, агломерата и окатышей, 0,5 т кокса,45 кг флюса, около 100 м 3 газа.
При использовании металлолома по сравнению с выплавкой стали из руды экономится
до 74% энергии, снижается расход воды почти в 2 раза, количество веществ, загрязняющих атмосферу, уменьшается почти в 7 раз.
Доля вторичных цветных металлов составляет в России от 18% (свинец)
до 30% (медь), а в странах ЕЭС еще выше - от 35% (алюминий, медь цинк)
до 50% (свинец).
Важнейшим ресурсом свинца является отработанные аккумуляторы.
Сухие батарейки дают до 50% всех отходов ртути, в развитых странах
организован их сбор (в Австралии собирается до 80% проданных батареек).
Высока среди ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ доля ШЛАКОВ И ЗОЛЫ, образующихся при выплавке металла и сжигании твердого топлива.
Выход металлургического шлака при выплавке 1 т металла составляет:
чугуна - до 1 т, меди - до 30 т, никеля - до 150 т.
На предприятиях черной металлургии России ежегодно образуется около 79 млн. т шлаков, а в отвалах их содержится 500 млн. т.
В цветной металлургии ежегодно образуется до 19 млн. т шлаков.
Шлак металлургический
- представляет отвердевшее камневидное или стекловидное вещество, со
держащее 35-47% оксида кремния, 30-50% оксида кальция, оксиды алюми-
ния, магния, марганца, железа;
- является ценным сырьем для изготовления цемента, легких железобетонных конструкций, теплоизоляционных строительных материалов (шлаковая пемза, минераловатные изделия), щебня для отсыпки оснований дорог и других целей.
Топливный шлак образуется вместе с ЗОЛОЙ при сжигании твердых топ-
лив и содержит оксиды кремния (19-65%) алюминия (3-39%) и несгоревшие
частицы топлива (7-23%).
За СУТКИ работы теплоэлектростанции мощностью 1 млн кВт сжигается 10.000 т угля и выделяется 1000 т шлака и золы.
Ежегодно для захоронения такого количества шлаков при высоте захо-
ронения 8 м требуется более 1 га площадей.
Основная область применения топливных шлаков и золы является производство строительных материалов :
- самостоятельно - теплоизолируюшщая засыпка, автодороги, минеральные
удобрения (в измельченном и гранулированном виде);
- компонент для производства - цемента, газобетона, керамзитобетона,
зольного гравия, глиняного и силикатного кирпича, керамической плитки.
.
Правовые основы обращения с отходами определяет 3 Федеральный закон "Об отходах производства и потребления" N 89-ФЗ от 01.01.2001 г.
Закон преследует 2 цели:
- предотвращение вредного воздействия отходов на здоровье человека и
окружающкю среду,
- вовлечение отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных
источников сырья.
Отходы производства и потребления - остатки сырья, материалов, полу-
фабрикатов, ИЗДЕЛИЙ или продуктов, образовавшиеся в процессе произ-
водства или потребления, а также товары, утратившие свои потребитель-
ские свойства.
Вторичные материальные ресурсы (ВМР) - это отходы производства и
потребления, которые могут быть использованы в качестве СЫРЬЯ для вы-
пуска полезной продукции.
Промышленные отходы подразделяются
* по агрегатному состоянию на:
- ТВЕРДЫЕ (строительный мусор, пустая горная порода, шлак, зола, ме-
таллы, пластмассы, резина и т. п.);
- ПАСТООБРАЗНЫЕ (шламы очистных сооружений сточных вод, краски, смолы, загущенные нефтепродукты);
- ЖИДКИЕ (смазочно-охлаждающие жидкости, растворители, отходы гальванопроизводства и т. п.),.
* по опасности на:
- НЕТОКСИЧНЫЕ (неопасные, нейтральные для окружающей среды и человека),
- ТОКСИЧНЫЕ, которые в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные ве-
щества. Классификация и общие требования безопасности" и
Санитарными правилами СН _____-85 "Порядок накопления,
транспортироовки, обезвреживания и захоронения токсичных
промышленных отходов" подразделяются на 4 класса:
I - чрезвычайно опасные (наличие в отходах ртути, хромовокислого калия,
оксида мышьяка, бенз(а)пирена, хрома(VI)...);
II - высокоопасные (хлористая медь и никель, азотнокислый свинец,
трехоксидная сурьма....);
III - умеренно опасные (сернокислая медь, оксид свинца,
щавелевокислая медь, четвреххлористый углерод...);
IV - малоопасные (хлорид кальция, диоксид марганца...).
Нетоксичные ПО используются
- на засыпке оврагов,
- в качестве изолирующего материала на свалках бытовых отходов,
- при строительстве дорог и дамб.
Часть токсичных ПО, слаборастворимых в воде III и IV классов опасности,
допускается для совместного складирования и сжигания с твердыми
бытовыми отходами при условии соблюдения санитарно-гигиенических норм.
Основная номенклатура ТОКСИЧНЫХ ПО должна подвергаться обработке
на специальном региональном ПОЛИГОНЕ.
ПОЛИГОН 0 в соответствии со СНиП 2.01.28-85 является природоохрани-
тельным объектом, включающим:
- ЗАВОД по обезвреживанию и утилизации токсичных ПО,
- гараж специализированного автотранспорта,
- участок ЗАХОРОНЕНИЯ неутилизируемых токсических отходов;
- сооружения ОЧИСТКИ поверхностных вод, хозяйственно-бытовой канализации и дренажа.
По статистике Европы до 80% токсичных ПО имеют ОРГАНИЧЕСКОЕ происхождение.
Наиболее распространенные методы обезвреживания токсичных ПО:
- для отходов органического происхождения - СЖИГАНИЕ при высоких температурах 900 - 1100 о С, позволяющее обезвредить большую часть токсичных отходов и довести объем несгоревших остатков до 10% первона-
чального объема;
- для неорганических веществ - ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА в несколько стадий, которая приводит к образованию безвредных нерастворимых в воде соединений.
Твердые отходы ПОДГОТАВЛИВАЮТ к переработке следующими методами:
- измельчение (дробление, помол);
- сортировка (грохочение, гидравлическая и воздушная классификация);
- гранулирование (таблетирование, брикетирование, спекание);
- обогащение (сепарация-гравитационная, пенная, магнитная, электрическая);
- выделения (выщелачивание, растворение, кристаллизация).
Твердые бытовые отходы (ТБО) подвергаются СЖИГАНИЮ на мусоросжигательных заводах, которые обеспечивают сжигание всего 70-75% составляющих ТБО.
Несгоревшие остатки захоранивают или обезвреживают.
Образующийся при сжигании шлак, зола и нерастворимые соли кальция из реактора для очистки дымовых газов перерабатываются в строительные ма
териалы. На этих заводах производится извлечение металлолома.
Утилизция вырабатываемого тепла (30 т пара в час) может не только
обеспечивать потребности самого завода в ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ энергии, но и передавать их излишки в городские сети.
Недостаток мусоросжигательных заводов:
-трудность очистки от примесей отходящих в атмосферу газов, что тре-
бует установки второй и третьей ступеней газоочистки.
В Москве уже функционируют 3 завода и строятся еще 4.
Мусороперерабатывающие заводы работают по технологии аэробного биотермического компостирования, при которой ТБО обезвреживаются и превращаются в компост - органическое удобрение.
Поступающий мусор на транспортере проходит под электромагнитным се-
паратором, отделяющем железосодержащие элементы.
На постах ручного отбора с ленты конвейера отбирается бумага, кар-
тон, текстиль, полимерная пленка, пластиковые бутылки, стекло, цветной
металл, которые прессуются или складируются в качестве вторсырья.
Остатки поступают в барабан (диаметр 4 м, длина 36 или 60 м), где за
2 суток при температуре 50-60 о С происходит биотермическое разложение органического вещества под действием жизнедеятельности сапрфитных аэробных МИКРООРГАНИЗМОВ с выделением тепла.
Далее компостируемый материал поступает на сито (грохот), где разде-
ляется на 2 потока: балласт и просеянный компост.
Компост направляется в дробилку, вторичный грохот, а затем на вто-
ричное дозревание.
Балласт подлежит использованию или захоронению на полигоне.
.
Участки захоронения отходов на ПОЛИГОНАХ (особенно организуемых в виде СВАЛОК ТБО) должны прежде всего решить проблему ЗАГРЯЗНЕНИЯ грунтовых вод ФИЛЬТРАТОМ, который представляет собой воду с растворенными загрязнителями (остатки разлагающейся органики, красители, химикаты, металлы: железо, ртуть свинец, цинк и др.).
На полигоне захоронения промышленных отходов
- устраивают кольцевой канал, отводящий подземные и поверхностные во-
ды;
- располагают могильник на возвышенности, значительно выше уровня
грунтовых вод;
- дно изолируют уплотненным слоем глины, на котором находится слой
щебня для отвода фильтрата и метана (который образуется при анаэроб-
ном без доступа кислорода разложением органики).
Пример: Полигон "Красный Бор" под Санкт-Петербургом, где захоронено
1,5 млн т токсичных отходов и он оказался переполнен.
В России в связи с катастрофической нехваткой полигонов промышлен-
ных отходов, оборудованных с учетом необходимых требований, практику-
ется захоронение ПО совместно с Твердыми Бытовыми Отходами.
Основное условие приема ПО на эти полигоны - соблюдение санитар-
но-гигиенических требовангий по охране атмосферного воздуха, почвы,
грунтовых и поверхностных вод.
ПО должны быть неспособны к взрыву, самовозгоранию, выделению
ядовитых газов, интенсивному пылению. Их влажность должна быть не бо-
лее 85%.
В России в 1997 г на НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ свалках было захоронено 140,5 тыс т ТОКСИЧНЫХ отходов, а из 1учтенных 0 мест организованного захоронения отходов общей площадью 14 тыс. га НЕ ОТВЕЧАЛИ действующим требованиям 15%.
Отработавшие люминисцентные лампы, содержащие ртуть, подлежат
утилизации путем сдачи их в специализированные организации, где они утилизируются в соответствии с «Правилами обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств электрических ламп, ненадлежащий сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровья граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде», утвержденными Постановление правительства РФ от 01.01.2001 г., № 000.
Демеркуризация ртутных ламп проводится тремя основными способами.
Первый представляет собой измельчение ламп, их промывку водой и обработку специальными химреагентами, которые связывают ртуть в соединения. Минус: ртуть не извлекается для дальнейшего использования, а отравленную ею воду нужно бережно хранить.
Второй способ демеркуризации – термический. Он представляет собой нагрев разрушенных ламп в герметичной камере, вакуумную дистилляцию ртутных паров и улавливание ртути в низкотемпературные ловушки, что позволяет вернуть этот ядовитый металл в производство.
Третий способ используется, в основном, для утилизации люминесцентных ламп. Он заключается в их разделении в потоке воздуха с вибрацией на стеклобой, цоколи и содержащий ртуть люминофор. Последний помещают в герметичную тару, засыпают цементом, заливают демеркуризирующим веществом, частично связывая ртуть. И в таком виде переправляют для дальнейшей переработки.
Непосредственно из почвы вредные вещества могут поступить в орга-
низ в ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ случаях и в незначительных количествах, в основном через воздух, воду, растения, контактирующие с почвой.
Поэтому ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ химического загрязнения почв (ПДК п ) установлены исходя из того, что концентрация загрязняющих химических веществ не должна вызвать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой средств и здоровье человека, а также на САМООЧИЩАЮЩУЮСЯ СПОСОБНОСТЬ почвы.
ПДК п устанвливает концентрацию химического вещества в мг на кг
почвы в пахотном слое почвы.
В зависимости от пути миграции химических веществ в сопредельные
реды существуют 4 разновидности ПДК п :
ТВ - транслокационный показатель, характеризующий переход химического
вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды
растений;
МА - миграционный воздушный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в атмосферу;
МВ - миграционный водный показатель, характеризующий переход химичес
кого вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники
ОС - общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического
вещества на самоочищающуюся способность почвы и микробиоценоз.
веществ
Нормирования безопасного содержания химических веществ в почве ус-
тановлено в ГН 2.1.7.2031-06 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» (39 веществ)
ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния»
Одним из возможных методов захоронения промышленных отходов является
их СБРОС В МОРЕ. Такому захоронению подлежат ТОЛЬКО твердые инертные отходы, которые не могут нанести ущерб окружающей среде.
Способы захоронения в море:
- путем сброса ихз резервуаров барж, перевозимых буксиром,
- с помощью трубопроводов, удаленных в море на десятки километров,
- с помощью упаковки и сброса отходов в герметичных контейнерах.
В мировой практике 80% всех захоронений в море составляют сбрасыва-
емые ГРУНТЫ, в т. ч. при дноуглубительных работах.
Основной опасностью сбросов отходов в море является ухудшение качест-ва морской воды и возможное негативное воздействие на жизнь в море.
