Утилизация промышленных и бытовых отходов

В природе сырье, как правило, находится в наименее раствори­мой и активной форме: металлы — в виде оксидов, фтор — в виде фос­фатов. В отходах производства содержатся тяжелые металлы, фтор и другие элементы в активной форме. Они губительно воздействуют на все живое.

Многие вещества и материалы, которые относят к отходам, на самом деле таковыми не являются. В большинстве случаев они могут служить сырьем для других производств. Д.И. Менделеев отмечал: «В химии нет отходов, а есть лишь неиспользуемое сырье».

Последнее десятилетие развитые страны экспортируют опасные технологии в развивающиеся страны. Объемы отходов растут в не­сколько раз бьтстрее, чем объемы производства.

Начиная с 60-х годов отходы производства, не подлежащие ути­лизации или вторичной переработке, стали организованно складиро­вать или использовать технологии захоронения. Часто это происходи­ло стихийно и негласно. Примером может служить дамнинг - затоп­ление в морях и океанах вредных химических и радиоактивных отхо­дов.

Отходы делятся:

- по фазовому состоянию: на твердые, жидкие, газообразные и энергетические {тепло, шум, вибрация, ЭМП, радиация);

- отходы производства и потребления;

- используемые и неиспользуемые вторичные материальные ре­сурсы в народном хозяйстве;

- по санитарно-гигиеническим признакам; на инертные; слабо токсичные растворимые в воде и летучие; токсичные растворимые в воде и летучие; содержащие масло; органические; хозяйственно-бытовой мусор.

Индекс опасности вещества (К) в отходах определяется по формуле:

 

 

 

 

где ПДК - предельно допустимая концентрация вещества в почве, мг/кг;

5 - растворимость вещества в воде;

С - содержание вещества в общей массе отходов, мг. Рассчитав К, для каждого вещества, входящего в отходы, находят суммарный индекс опасное 1 и отходов по формуле:

 

 

Большинство твердых отходов вывозятся на неконтролируемые свалки. Отходы на них разлагаются, часто загораются, вредные ве­щества вымываются дождем, попадают в грунтовые воды и загрязня­ют водоемы.

Современный уровень развития техники пока не позволяет ути­лизировать все отходы. Поэтому создаются полигоны - места цен­трализованного сбора, обезвреживания и захоронения отходов. Бы­вают полигоны предприятий, городские, региональные полигоны.

Переработка отходов на полигонах - это использование физико-химических методов; сжигание с утилизацией теплоты; демеркуриза­ция ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов; прокачива­ние формовочной смеси и т.д.

Устройство полигонов и порядок захоронения на них отходов регламентируется соответствующими нормами и правилами и зависит от типа и класса токсичности отходов. Отходы, не подлежащие переработке, подвергаются захоронению на полигонах. Токсичные твер­дые отходы I класса опасное! и после частичного обеззараживания хоронят в герметичных колодцах. При складировании отходов вы­полняется гидроизоляция для исключения загрязнения грунтовых вод.

Полигоны должны иметь санитарно-защитные зоны. Они огора­живаются проволочным ограждением и не должны располагаться ближе 3 км от населенных пунктов и открытых водоемы. Полигоны размещают яа площадках, где исключено загрязнение ОС: с подветренной стороны к населенным пунктам, ниже мест водозабора питье­вой воды и т.д.

 

Твердые бытовые отходы

При переработке ТБО необходимо:

- проводить раздельный сбор и сортировку;

- уменьшать энергоемкость переработки;

- уменьшать вредное воздействие на ОС;

- обеспечивать необходимую чистоту конечных продуктов.

В Швеции применяют пневматический транспорт для удаления мусора из мусоропроводов по горизонтальным подземным каналам до станции, обслуживающей несколько зданий (микрорайон). На этих станциях после прессования мусор перегружается в мусоровозы. В Москве такая система функционирует в Чертаново и на Ленинском проспекте.

Основной метод переработки ТБО в мире - это сжигание. При низкотемпературном сжигании с отходящими газами выносятся ток­сичные соединения. В связи с этим мусоросжигательные заводы ста­новятся дополнительными источниками загрязнения. Высокотемпера­турное сжигание отходов (1100-1300°С) позволяет избежать вредных выбросов в атмосферу. Передвижные мусоросжигающие установки, смонтированные на автоприцепах или морских судах, не допускают загрязнения земной поверхности и поверхностных вод.

В настоящее время стоит проблема применения пластмасс и упа­ковочных материалов, которые при сжигании не образовывали бы токсичные вещества (диоксины) или разлагались в почве под дейст­вием естественных биологических процессов.

Устройство полигонов для захоронения ТБО. Выбирают глини­стый грунт. Устраивают котлован глубиной около 1,5 м. Отходы на­капливаются в котловане 20-25 лет. В нижних слоях отходов проис­ходит медленный бактериологический процесс с повышением темпе­ратуры до 30°С.

В течение суток отходы вывозят на одну площадку полигона и уплотняют бульдозером до высоты 2 м. На следующие сутки отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрывают изолирую­щим слоем грунта, толщиной 25 см. Из разравниваемых слоев грунта извлекают металлолом. Для сокращения площади полигон загружают многослойно до высоты 60 м. После полной загрузки и задернения поверхность полигона можно использовать для устройства парков, садов.

Допускается совместное захоронение ТБО и некоторых промыш­ленных отходов (по номенклатуре их более 10 тыс. видов).

 

Промышленные отходы

Разбавление вредных веществ а больших объемах транспорти­рующих сред •- воздухе и воде - до сих пор остается главным спосо­бом охраны окружающей среды.

Более прогрессивное направление - это использование отходов в виде вторичного сырья. Многие действующие предприятия не могут быть быстро переведены на малоотходные схемы производства, по­этому остается актуальной задача создания эффективных систем улавливании и утилизации отходов.

Предприятия тратят до 8% стоимости готовой продукции на сбор и вывоз отходов. Эти расходы можно уменьшить, если наладить пе­реработку отходов. Вторичные материальные ресурсы (ВМР) - от­ходы, которые в дальнейшем можно использовать в производстве. Они могут быть использованы в основном или вспомогательном про­изводстве. Использование ВМР - это повышение.эффективности про­изводства, уменьшение загрязнения ОС. Утилизацию отходов целесо­образно проводить в местах их образования, что снижает безвозврат­ные потери и затраты на транспортировку.

Утилизация металлических отходов. Основной способ пере­работки металлических отходов - переплавка. Последовательность операций утилизации металлических отходов:

- очистка от минеральных и органических примесей в моечносушильных установках или в печах;

- сортировка по маркам;

- разделка (резка, прессование, дробление). Используют крио­генную технологию в сочетании с дроблением. Дробление при I -600-2000°С придает хрупкость изделиям;

- сортировка измельченного металлолома (магнитные сепарато­ры, грохоты, сортировочные линии с рентгеновскими установками);

- пакетирование на прессе в холодном или горячем состоянии (600-700"С). Предприятие, на котором образуется более 50 т обрезков в месяц, организует пакетирование. Фирма «Франс Арнольд сене» (Австрия) выпускает пакетирующие прессы, принимающие в свои камеры целый автомобиль:

— транспортировка.

Энергоемкость производства алюминия из вторичного сырья в 33 раза меньше, чем из природных бокситов. Себестоимость выплавки стали из металлолома в 25 раз дешевле, чем из шихты. Шихта – это смесь агломератов или окатышей с флюсом (известь, песок), загру­жаемых в доменную печь. Флюс помогает всплыть шлакам при вы­плавке железа. При этом в 6 раз снижается загрязнение атмосферы и в 5 раз уменьшается потребность в транспортных средствах. Утилизация древесины:

- обрезки, опилки, стружка служат для изготовления древесново­локнистых шшт (ДВП), фанеры, оргалита, картона. Выпуск бумаги и картона из вторичного сырья а Великобритании со­ставляет 55%, Египте - 97% общего объема.

- древесная кора применяется для изготовления лекарств и удобрений;

- из отходов древесины изготавливают композиционные мате­
риалы для самосмазывающихся подшипников скольжения.

Утилизация полимеров и резины

Отходы полимерных материалов подразделяются на:

- термопластичные - это полиэтилен, поливинил, полистирол (перерабатываются при высоком давлении и температуре). Из них изготавливают трубы, тару. Предприятия утилизируют только 10% отходов полиэтилена, а все остальное вывозится на свалки. Полиэтилен не гниет и не разлагается;

- термореактивные (перерабатываются дроблением и используются как строительный материал);

- изношенные покрышки перерабатываются в резиновую крошку, которая используется для покрытий беговых дорожек стадио­нов, шины.

Утилизация отработанных масел и СОЖ:

-регенерация масел (отстаивание, сепарирование, адсорбция),

- регенерация СОЖ (очистка от металлической стружки с помощью магнитных фильтров, от абразивных частиц - фильтрова­нием). Утилизация электролитов и травильных растворов:

- регенерация электролитов гальванического цеха, содержащих ценные металлы Сг, N1, Си, А§ (выпаривание, осаждение, ультра­фильтрация). С помощью селективных полупроницаемых мембран можно извлекать до 90% ценных металлов. Утилизация тепла

15-20% себестоимости продукции составляют затраты энергии и топлива на ее производство. Утилизации подлежит тепло отходящих дымовых газов котельных, печей литейного и кузнечного производст­ва. Утилизируемое тепло используют для подогрева воды и воздуха с помощью регенераторов и рекуператоров.

Большую перспективу имеют технологии, в которых утилизация отходов происходит параллельно с основным технологическим про­цессом. Город избавляется от мусора, а промышленное предприятие выпускает продукцию за счет ВМР

 

Утилизация осадков сточных код

На очистных сооружениях скапливается огромное количество осадков сточных вод. Рассмотрим технологический цикл обработки осадков сточных вод.

Л Уплотнение осадка. Используют гравитационный и флотационный методы в отстойниках, центробежное уплотнение.

2. Стабилизация осадка. Используют для разрушения биологически разлагаемой органики. Это предотвращает загнивание осадков при сушке на иловых площадках, при использовании в качестве сель­скохозяйственных удобрений. Применяют аэробную стабилизацию в аэротенках. Период аэробной стабилизации при I = 20°С состав­ляет около 10 суток.

3. Кондиционирование осадков. Используют для разрушения колло­идной структуры осадка органического происхождения или обез­воживания. Применяют дорогой реагентный метод кондициониро­вания с помощью хлорного железа и извести, замораживание,
электрокоагуляци я.

4. Обезвоживание осадка. Используют для получения шлака с объемной концентрацией твердой фазы до 80%. До недавнего времени сушили осадки на иловых площадках. Однако дефицит земельных участков, загрязнение ОС, низкая эффективность этого метода обусловили применение более эффективных методов: вакуум-фильтрование на фильтр-прессах, центрифугирование, вибрацион­ное фильтрование. Термическую сушку применяют для сильно-ток­сичных веществ. Однако высокая стоимость этого метода ограничивает его широкое применение.

5. Утилизация или ликвидация осадка. Осадки ликвидируют, когда утилизация невозможна или экономически нерентабельна. Приме­няют следующие способы ликвидации осадков:

- сжигание - наиболее распространенный метод ликвидации. Осадки сжигают на станциях очистки сточных вод. Они имеют высокую теплотворную способность, что позволяет поддержи­вать процесс горения без использования дополнительных ис­точников энергии;

- сброс жидких осадков в накопители;

- закачка в земляные пустоты.