Тест к главе 5

 

№	Вопрос	Код	Варианты ответа
1.	Наличие какого вещества определяет биохимические превращения органических веществ при хранении отходов?	1.1. 1.2. 1.3.	Кислород Метан Углекислый газ
2.	При соблюдении каких условий разложения отходы превращаются в углекислый газ и биомассу микроорганизмов?	2.1.   2.2. 2.3.	Анаэробные (бескислородные) условия разложения Процесс гидролиза биополимеров Аэробные (кислородные) условия разложения
3.	Какие продукты разложения отходов способствуют быстрому закислению почв?	3.1. 3.2.   3.3.	Органические кислоты Образование микроорганизмов и выделение CO2 Биогаз
4.	Каким принципом  необходимо руководствоваться при выборе хранилища для подземного захоронения отходов?	4.1.     4.2.   4.3.	Захоронение должно осуществляться на различных глубинах и гидродинамических зонах литосферы Захоронение должно осуществляться с учетом мощности зоны аэрации, фильтрационных свойств пород и интенсивности геологических процессов Захоронение должно осуществляться с учетом наземно-подземных инженерных сооружений и компонентов геологической среды
5.	При подземном захоронении токсичных отходов какие хранилища предпочтительнее?	5.1.   5.2.     5.3.	Неглубокие – в зоне аэрации и активного водообмена Средне-глубокие – ниже зоны активного водообмена, в пределах пластовых температур 50-700С Глубокие – на глубине свыше 2000 метров
6.	Какие требования предъявляются к размещению хранилищ взрывоопасных отходов?	6.1.     6.2.     6.3.	Аналогичные общим защитным требованиям для хранения промышленных отходов Необходимо применение специальной тары для предохранения всех видов инициирующих воздействий Необходимо предохранение от нежелательных химических реакций путем низких температур и флегматизации
7.	Как разрешено использовать и располагать наземные полигоны для хранения промышленных отходов?	7.1.   7.2.   7.3.	В пределах селитебных и рекреационных зон населенных пунктов В виде временных промежуточных пунктах на пути в хранилища В виде стационарных полигонов вблизи месторождений пресных подземных вод и их водо-охранных зон

 

6. РАЗРАБОТКА МАЛООТХОДНЫХ И БЕЗОТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МЕТОДОВ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Важность экономного и рационального использования природных ресурсов не требует обоснований. В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов требует принятия межотраслевых решений.

Вторичные материалы и ресурсы (BMP) – отходы производства и потребления, которые на данном этапе развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами. К BMP не относятся возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.

Побочные продукты и отходы - возможное сырье для других производств. Побочные продукты могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования. Отходы - нежелательные, но неизбежные продукты.

Для предотвращения загрязнения воды и воздуха в процессе хранения и переработки отходов в ряде индустриально развитых стран (США) хранилища (свалки) строятся на специально подготовленных полигонах, дно которых выстилается изолирующим материалом, а сами отходы накапливаются до высоты 30-50м. Сверху хранилище (свалка) также закрывается изолирующими материалами. В таком сооружении (саркофаге) процессы разложения отходов могут продолжаться столетия.

Поскольку они идут медленно, существенного урона окружающей среде не наносится, но сейчас необходимо искать альтернативу традиционным свалкам.

Условия свалки сегодня успешно имитируются в лабораторных цилиндрических реакторах. В этих условиях разложение отходов осуществляется за несколько сотен дней. Экспериментальный анализ процессов разложения позволяет лучше понять физические, химические и биохимические закономерности.

В США предложена технология захоронения отходов на свалках, выполненных как громадные биореакторы. Внутри, в толще свалки, за счет циркуляции фильтрационной жидкости, повышается влажность и значительно ускоряется процесс деградации отходов. Специальные меры – подщелачивание (известкование) предусматриваются для предотвращения закисления среды. Таким образом примерно через 10 лет, объем свалки уменьшается и ее территория может использоваться для новых захоронений отходов. При этом осуществляется сбор и утилизация биогаза.

В европейских странах, где дефицит свободной территории весьма велик, цена на энергию высока, а экологические стандарты строги, приняты законы о значительном сокращении и предотвращении поступления органических отходов на свалки. При этом органическое вещество отходов рассматривается как дополнительный энергетический ресурс. После предварительной сортировки – металл, стекло, пластик, текстиль, бумага, пищевые отходы, дальнейшая утилизация разлагаемых отходов идет в компактных биотехнологических установках. В подобных установках образуется активная биохимическая среда, позволяющая ускорить общий процесс разложения во много раз. В Германии построено около 2000 биогазовых  установок различной мощности, в которых разлагаются органические отходы и специально выращенная биомасса культурных растений одновременно.

Развитие технологии производства биогаза из отходов зависит от прогрессивных биотехнологий, и инвестиции в эту науку в развитых странах растут опережающими темпами.

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1. Охарактеризуйте необходимость разработки и применения малоотходных безотходных технологий?

2. Дайте понятие вторичных материалов и ресурсов.

3. Какие отходы не относятся к вторичным материалам и ресурсам (ВМР)?

4. Что такое побочные продукты и отходы. Укажите возможность их использования в производстве?

5. Охарактеризуйте возможности технологии захоронения отходов на свалках?

6. Приведите от альтернативы существующим свалкам.

7. Что собой представляют биореакторы. Как в них осуществляются технологические процессы захоронения отходов?

8. Как решается проблемы захоронения отходов в европейских странах. Приведите примеры.

 

6.1. Критерии классификации вторичных материалов и ресурсов (BMP)

1. По отраслям промышленности или по происхождению отходов.

2. По технологическим процессам.

3. По видам ресурсов.

4. По степени и возможности использования.

5. По агрегатному состоянию.

 

В зависимости от возможности использования BMP подразделяются на:

1. реально возможные к использованию ВМР, т.е. существуют эффективные условия переработки и использования;

2. потенциально возможные к использованию BMP, использование которых пока экономически и технически нецелесообразно.

По источникам своего происхождения существующие BMP подразделяются на:

 

1.  Отходы промышленного производства и строительства - остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве сырья, вспомогательных материалов или готовой продукции;

2.  Отходы сферы потребления:

а) отходы средств производства, потерявшие непригодность для дальнейшего использования;

б) отходы предметов потребления, т.е. изделия непригодные для использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье;

в)  твердые бытовые отходы, образующиеся у населения в процессе жизнедеятельности и вряд ли имеющие пригодность.

3.  Отходы сферы обращения, т.е. материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки, складирования и погрузки-разгрузки.

Кроме этого BMP могут быть использованы в местах своего образования или в других отраслях хозяйства.

 

6.2. Классификация малоотходных и безотходных технологий (МБТ)

Малоотходные и безотходные технологии (МБТ), как правило, ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных ископаемых, материалов, сырья, полуфабрикатов в отраслях пищевой промышленности.

Существует несколько основных направлений по осуществлению МБТ:

1. создание и внедрение процессов комплексной переработки сырья без
образования отходов;

2. переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции;

3. выпуск новых видов продукции с учетом требований ее повторного
использования;

4. применение    замкнутых    систем    промышленного   водоснабжения   с  использованием осадков очистных сооружений;

5. организация безотходных территориально-промышленных комплексов и экономических регионов.

При этом необходимо соблюдать ряд условий:

1. самоочевидное использование всех компонентов того или иного сырья, которые обычно не находят применения вследствие отсутствия необходимых производственных условий и навыков обработки, и причисляются к отходам;

2. взаимосвязь с экологической обстановкой, в которой реализуются проекты (выбросы в атмосферу, водоемы, почву, отчуждение пахотных или пригодных для других целей земель под захоронение или складирование);

3. возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, ранее не
использовавшихся;

4. применение одной или минимума прогрессивных операций в общей
технологической    цепи    приводит    к    необходимости    переводить    всю технологическую систему на новый уровень;

5. возможность     получения     новых     материалов     с     необходимыми характеристиками;

6. улучшение условий труда за счет сокращения процессов, сопровождаемых выделением вредных газов и пыли. Устранение вредных компонентов в качестве промежуточных продуктов и катализаторов.

Многостороннее и глубокое освоение безотходных производств – долговременное и кропотливое дело, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов. Полностью безотходное производство далекая перспектива, но необходимо уже сейчас решать эту задачу, как на общеэкономическом уровне, так и в отдельных хозяйственных отраслях.

 

6.3. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)

 

ТЭК – один из крупнейших загрязнителей окружающей среды твердыми, жидкими и пылевидными отходами, т.к. сам процесс производства тепловой или электрической энергии подразумевает сжигание органического топлива с неизбежным образованием токсичных компонентов. Кроме этого с отходами добычи и обогащения топлива теряется большое его количество.

Существует классификация на основе литологического состава отходов добычи и обогащения углей:

· Глинистые (>50 % глин);

· Песчаные (>40 % песчаника и кварцита);

· Карбонатные (>20 % карбонатов).

Кроме этого отходы различаются по физико-химическим и теплофизическим свойствам, по характеристике органического вещества и др.

Породы вскрыши, отличающиеся высоким содержанием минеральных веществ, могут быть использованы для энергетических целей после предварительного обогащения с получением кондиционного по зольности продукта. Породы вскрыши могут применяться как закладочный материал для рекультивации земель, а шахтные – для закладки шахтного пространства. Возможно применение даже без селективной обработки слагающих литологических разностей как сырья для производства пористых заполнителей, для легких бетонов, керамических материалов, при строительстве дамб и других сооружений, кислотостойких мастик, в строительстве домов и дамб, в фильтровальных установках.

Шахтные породы часто содержат большое число микроэлементов, необходимых для питания растений, поэтому могут применяться в качестве удобрений почв, разбалансировка которых происходит в результате интенсификации и химизации сельского хозяйства.

Отходы углеобогащения, содержащие большое количество горючей массы, могут быть подвергнуты дополнительному обогащению с получением кондиционного по зольности твердого топлива или непосредственно использованы для сжигания и газификации. Возможно сжигание высокозольных отходов углеобогащения в пылеватом состоянии на электростанциях, в том числе на крупных, при этом уменьшаются выбросы SO₂ и NO₂ в окружающую среду. В некоторых зарубежных странах нашли применение плазменные печи для переплавки легированных отходов и восстановительной плавки. Для этой цели разработаны и используются разнообразные генераторы плазмы и дуговые плазменные горелки разной мощности, где возможно восстановление руд отходами углеобогащения и выработка некоторого количества электроэнергии за счет отходящих газов.

В результате гравитационной сепарации некоторых углей можно определить высокозольные фракции, в которых содержатся ряд микроэлементов (Ag, As, Cd, Mn, Mo, Ni, Pb и другие) в 1.3 – 1.4 раза выше, чем в исходных углях. Большая часть микроэлементов может быть извлечена из продуктов термической обработки или обогащения твердого горючего.

С помощью биологических методов можно извлекать из углей и части угольных отходов пиритную и органическую серу, различные металлы (Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Al, Cd) золу, кислород- и азотсодержащие соединения. Очистка угля может осуществляться за 6 суток и на 93 % при применении термофильных бактерий и за 18 суток при использовании мезофильных бактерий.

В связи с грядущим в ближайшие десятилетия истощением запасов угля, нефти, природного газа возникла потребность поиска менее дорогих источников, но технологически более простых в переработке и использование. Важнейшим, в связи с этим, источником для восполнения энергобаланса, производства чистых энергосистем и многих, остро необходимых стране продуктов становятся горючие сланцы. Из сланцев можно получить: мазут, автомобильный бензин.

6.4. Химический комплекс

 

Из всех видов минерального сырья особое место занимают агрохимические фосфорсодержащие руды, от которых в значительной мере зависит плодородие почв, а с учетом истощения богатого фосфором сырья важнейшей проблемой является эффективное использование полезных компонентов недр и руды.

Значение фосфора в природе крайне важно. Минеральный фосфор входит в состав костной ткани позвоночных и наружных скелетов ракообразных и моллюсков. Фосфор присутствует в мягких тканях растений и животных. Фосфорсодержащие органические соединения обеспечивает превращение химической энергии в механическую энергию мышечных тканей. Этот элемент входит в состав нуклеиновых кислот, регулирующих наследственность и развитие организмов.

Производство фосфорных минеральных удобрений – главная сфера применения фосфатного сырья. Более полная выемка попутных полезных компонентов из фосфоритов и апатитов путем флотации, т.е. использовании различной плотности материалов относительно плотности воды.

Одним из важнейших попутных компонентов апатитовых руд является нефелин

Еще один минерал, имеющий большое значение и содержащийся в апатитовых рудах - сфен. В состав данного соединения входит титан (CaTiSiO₄(O,OH,F)), а диоксид титана - важный компонент при производстве лакокрасочных изделий. Перспективность сфена как сырья связана с большими запасами этого минерала в нашей стране (главным образом в Хибинах) и, с учетом комплексной переработки апатитовых руд и низкой себестоимостью содержащегося в них оксида титана (TiO₂).

В настоящее время существуют различные технологические системы и способы переработки сфенового концентрата: хлорная; азотнокислая; сернокислая; спекание с поваренной солью, кремнефторидом, сульфатом аммония. Однако наиболее приемлемой является сернокислая технология, когда как другие методы очень сложны и не получили промышленного развития.

Оптимально сфеновый концентрат разлагается при использовании 50 – 55 %-ой серной кислоты с расходом 1.5 т на 1 т концентрата и протекании процесса в течение 20 – 30 часов и в температурных условиях 130° С. В результате получается 1 т товарного ТiО₂ на каждые 4 т сфенового концентрата и 6 т серной кислоты.

В нашей стране и за рубежом проводятся работы по получению из горючих сланцев битумов, масляных антисептиков для древесины, ядохимикатов, серы, гипосульфита, бензола, лаков, клеев, дубителей, шлаковой ваты, матов для строительной индустрии, портландцемента и многого другого.

В химической промышленности также используются отходы производства диметилтереоргалата для синтеза алкидных полимеров. Отходы катализаторов производства мономеров используется в строительных лакокрасочных пигментах. Отходы гидроксилсодержащих соединений от производства ксилита идут на изгототовление простых и сложных олигоэфиров – компонентов лакокрасочных материалов, отходы производства меланина – ПАВ-диспергаторов. Катализаторы алкинирования бензола изготавливаются из аллюминесодержащих отходов кабельной промышленности. Отходы производства капролактама - компоненты смазочных материалов или пластифицирующие добавки к бетонным смесям. Из катализаторов нефтепереработки выделяются металлические компоненты: сульфат молибдена (Мо(SО₄)₃), оксида ванадия (VO₅), тригидрит оксида алюминия, никелево-молибденовый концентрат и др. Возможно использование кислых гудронов для выработки из воды аммонийных солей, пригодных для использования, как в пресной воде, так и в морской. Кислые гудроны можно применять совместно с нефтяными шлаками в дорожном и коммунальном строительстве.

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1. Изложите критерии классификации вторичных материалов и ресурсов (ВМР)?

2. Приведите условия возможного использования ВМР?

3. Дайте классификацию ВМР по происхождению?

4. Приведите основные положения малоотходных и безотходных технологий (МБТ)?

5. Перечислите основные направления осуществления малоотходных и безотходных технологий?

6. Какие условия необходимо соблюдать по осуществлению МБТ?

7. Дайте характеристику топливно-энергетическому комплексу (ТЭК).

8. Приведите классификацию отходов топлива по составу.

9. Изложите основные различия отходов по физико-химическим свойствам.

10.Дайте общую характеристику химическому комплексу?

11.Охарактеризуйте фосфор как основной химический элемент плодородия.

12.Перечислите технологические системы и способы переработки химического сырья?