Обращение токсичных промышленных отходов

Основными направлениями обращения твердых промышленных (ТПО) отходов являются:

· захоронение на полигонах и свалках;

· переработка конкретных твердых отходов по заводской техно­логии;

· совместное сжигание отходов химических производств с город­ским мусором;

· пиролиз и раздельное сжигание в специальных печах;

· использование отходов химических производств как готового материала для других технологических процессов (в промыш­ленности, энергетике, сельском хозяйстве и др.).

Утилизация ТПО обычно может идти по двум направлениям: раз­деление на компоненты с последующей переработкой всех или неко­торых из них различными методами; придание ТПО нужного вида, могущего обеспечить в дальнейшем возможность утилизации.

Наиболее распространенными методами переработки являются:

- сортировка (для чего используются грохочение, гидравличес­кая классификация и воздушная сепарация);

- уменьшение размеров кусков, частиц (помол, дробление);

- увеличение размеров частиц (высокотемпературная агломера­ция, брикетирование, таблетирование, гранулирование);

- термическая обработка;

- смешение;

- обогащение (флотация, отсадка, магнитная и/или электричес­кая сепарация);

- выщелачивание (экстрагирование);

- растворение;

- кристаллизация и т. д.

Переработка ТПО по заводской технологии выступает как наибо­лее оптимальный метод их использования. При всем разнообразии способов переработки общая схема процесса и применяемого при этом оборудования может быть представлена следующим образом.

Сортировка отходов обычно применяется для отделения посторон­них включений, таких как ветошь, остатки бумажной и деревянной тары, металлических предметов и т. д.

Вторая стадия - измельчение - одна из важнейших в процессе. В результате материал приобретает размеры, которые достаточны, чтобы можно было осуществлять его дальнейшую переработку. Часто пос­ле этого дробленый материал подвергают отмывке от загрязнений, а также еще раз отделяют от посторонних примесей.

Далее высушенные дробленые отходы смешивают при необходи­мости со стабилизаторами, наполнителями и другими ингредиентами и подвергают гранулированию. Полученный гранулят часто исполь­зуют в качестве наполнителя при производстве строительных матери­алов или в дорожном строительстве.

В качестве примера на рис. 9.4 приведена схема процесса демерку­ризации (удаления ртути) некоторых отходов.

 

 

Рис. 9.4.Схема процесса демеркуризации отходов потребления и производства гальванических элементов

В последние годы широкое распространение приобретает глубоководный сброс ТПО. При этом сбросы контейнеров с указанными отходами должны производиться над глубинами не менее 2 км, на расстоянии от берега не менее 150 морских миль (1 миля примерно 1,6 км) и 20 миль от ближайшего подводного кабеля. Очевидно, что такие предосторож­ности означают только одно: указанные отходы не будут вечно захо­роненными, это, образно говоря, отложенная во времени смерть для гидробионтов и будущие, еще более острые проблемы для человече­ства. За все нужно платить...

Главным направлением в устранении или снижении вредного воз­действия на ОС токсичных отходов промышленности является их по­вторное использование в производственных циклах, то есть организа­ция малоотходных производств. Тем не менее для нейтрализации та­ких отходов часто устраивают специальные сооружения, которые могут находиться как в пределах территории самого предприятия, так и вне его. В последнем случае ПТО могут складироваться, перерабатывать­ся и нейтрализовываться централизованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации.

Полигоны устраивают двух видов: для обезвреживания одного вида отходов только захоронением или химическим способом, а также ком­плексные. Во втором случае территорию полигона разделяют на зоны приема и захоронения твердых несгораемых отходов; приема и захо­ронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не под­лежащих утилизации; захоронения особо вредных отходов; огневого уничтожения горючих отходов.

Захоронение промышленных отходов осуществляют в котлованах глубиной до 10-12 м в специальной таре, например, стальных бочках. Их размещают в котлованах и железобетонных резервуарах (особо токсичные отходы).

Выбор земельного участка для захоронения ТПО должен произво­диться с соблюдением норм Санитарных правил о порядке накопле­ния, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных про­мышленных отходов и нормативного документа «Полигоны по обезврежива­нию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию». В этих случаях отвод земельного уча­стка подлежит обязательному согласованию с органами государственного экологического контроля и органами санитарно-эпидемиологи­ческого надзора.

Земельные участки, выбранные для полигонов, должны отвечать следующим требованиям: размещаться с подветренной стороны по отношению к населенным пунктам и зонам отдыха; находиться ниже мест водозаборов питьевой воды, рыбоводных хозяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы; состоять из слабофильтрующих грунтов (глины, суглинков, сланцев и т. п.); залегание грунто­вых вод при их наибольшем подъеме должно быть не менее 2 м от ниж­него уровня захороняемых отходов.

Запрещается размещать полигоны по обезвреживанию и захоро­нению ТПО в заболоченных местах, на территориях зеленых зон горо­дов, на землях, занятых лесами или предназначенных для лесоразве­дения, в зонах санитарной охраны курортов, в зоне питания подзем­ных источников питьевой воды, в зонах активного карста, в зонах оползней, селевых потоков, снежных лавин и т. п.

Вокруг полигона устраивают санитарно-защитную зону (СЗЗ), от­деляющую их от населенных пунктов и открытых водоемов, объектов, используемых в культурно-оздоровительных целях. Величина СЗЗ ус­танавливается с учетом конкретных местных условий, но не может быть менее 3000 м. Участки захоронения ТПО должны размещаться не бли­же чем в 200 м от сельскохозяйственных угодий, автомобильных и же­лезных дорог, а также не ближе чем в 50 м от границ леса и лесопоса­док, не предназначенных для использования в рекреационных (для восстановления здоровья) целях.

Размещение ТПО под землей является пока одним из наиболее перспективных способов избавления от тех из них, которые не могут быть утилизированы или полностью уничтожены путем сжигания, а при накоплении их на земной поверхности представляют реальную опасность для биосферы. Подземное размещение промышленных от­ходов должно производиться при соблюдении ограничений, относя­щихся к выбору места для создания подземных и заглубленных храни­лищ (первая группа) и к их проектированию, строительству и эксплу­атации (вторая группа).

Первая группа ограничений. Подземное размещение высокотоксич­ных промышленных отходов первого и второго классов может осуще­ствляться только в геологических формациях, создающих природный барьер для выноса подземными водами размещаемых веществ и про­дуктов их взаимодействия с окружающим массивом в биосферу. Реги­он их размещения не должен быть сейсмоопасен.

Приемлемыми формациями для размещения жидких промышлен­ных отходов являются массивы горных пород, представленные пори­стыми замкнутыми коллекторами.

Малотоксичные промышленные отходы могут размещаться и в иных геологических формациях, если по этим формациям или через них не происходит миграция подземных вод и если нет опасности на­рушения их водонепроницаемости под влиянием природных катак­лизмов (землетрясения), или техногенных процессов при добыче по­лезного ископаемого с образованием такой миграции.

Вторая группа ограничений. Для создания подземных и заглублен­ных хранилищ малотоксичных промышленных отходов могут исполь­зоваться выработанные пространства, вокруг которых по завершении эксплуатации хранилищ образуются водопроводящие каналы, если воды, проникшие в хранилища через эти каналы, после контакта с от­ходами остаются в нем и не мигрируют в водоносные горизонты. Под­земные хранилища для высокотоксичных отходов могут эксплуатиро­ваться только после того, как в них будут сооружены и опробованы средства изоляции выработанных пространств, позволяющие при не­обходимости оперативно и навечно отделить размещенные отходы от биосферы.

Подземное захоронение токсичных отходов получило широкое распространение в странах Западной Европы, территории которых уже давно плотно заселены, а в их недрах в результате добычи различных полезных ис­копаемых образованы различные пустоты.

При оценке способов захоронения промышленных отходов следу­ет учитывать важное в экономическом отношении обстоятельство. Если современный технический уровень не позволяет немедленно ути­лизировать те или иные отходы, то в будущем, по мере развития науки и техники, указанные отходы могут быть переработаны в полезные компоненты. Поэтому наряду с традиционно рассматриваемым дли­тельным захоронением промышленных отходов представляется акту­альным временное хранение перспективных (с точки зрения утилиза­ции) отходов производства в заглубленных и подземных хранилищах естественного и искусственного происхождения. Для этих целей мож­но использовать существующее выработанное пространство рудников, шахт, карьеров, подземные полости нефтяных и газовых месторожде­ний, карстовые полости.

Для сбора сведений о местах складирования, хранения и захоро­нения отходов производства и потребления проводится их инвентари­зация. Объектами инвентаризации являются санкционированные и несанкционированные места размещения отходов: полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных и бытовых отходов, шламонакопители, хвостохранилища, отвалы, терриконы, шлакозолоотвалы ТЭС и т. п. При этом особое внимание обращается на потенци­ально опасные в экологическом отношении места и объекты разме­щения отходов: в затопляемых поймах, на размываемых берегах, в оползневых, лавиноопасных и паводковых зонах; близкие к границам водоохранных зон, находящиеся в переполненном или аварийном со­стоянии, с прорывоопасными дамбами и т. п.

Новые технологии обращения отходов. Применение традиционных технологий переработки сырья, в ре­зультате которых образуются разнообразные отходы, предусматрива­ющих последующие очистку отходящих газов и сточных вод и утили­зацию твердых отходов, крайне неэффективно не только с точки зре­ния экологии, но и экономики. Очистные сооружения очень дороги, их работа требует огромных затрат энергии и реагентов. На некоторых производствах последние достигают 20-40% суммарных капиталов­ложений, а расходы на обезвреживание и переработку отходов состав­ляют 8-10% стоимости производимой продукции.

Отсюда вытекает необходимость реализации принципиально но­вого подхода к развитию промышленных производств. Этот подход, получивший не совсем правильное название «безотходная технология», основой которого является цикличность материальных потоков, под­сказан самой природой (вспомните: «природа знает лучше»). Действи­тельно, в природных условиях отходы жизнедеятельности одних орга­низмов используются другими, и в целом осуществляется биохими­ческий круговорот веществ.

Идея многократного, циклического, экономного использования материальных ресурсов активно реализуется во многих развитых стра­нах. Так, в США, ФРГ и Японии степень повторного использования таких экологически опасных металлов, как свинец, медь, никель, алю­миний, цинк, достигла 65, 40 и 40% соответственно. В этом отноше­нии показатели Беларуси много скромнее. Нерационально ис­пользуются в нашей стране лесные богатства. Из доставленных на предприятия 1000 кубометров древесины мы получаем лишь 37,3 т бумаги, в то время как в Швеции из такого же количества получают 129 т, в США - 137 т, а в Финляндии - 164 т.

Повторное использование материальных ресурсов исключитель­но важно с точки зрения сохранения или продления времени использования запасов важнейших руд (исчерпаемых ресурсов). Для их ко­личественной оценки используют индексы исчерпания ресурсов, кото­рые характеризуют расходование имеющихся мировых запасов руд с учетом ежегодного прироста темпов их использования. Подсчитано, например, что если запасы металлов возрастут даже в 10 раз, то обес­печенность сырьем увеличится всего в 2,5-3 раза. Если же рецирку­ляция металлов достигнет 50%, тогда обеспеченность важнейшими ме­таллами возрастает в 3-3,5 раза, а при 95-98%-ной рециркуляции — в 5-7 раз. Именно поэтому экологи считают, что важнейшим резер­вом сырья является вторичное использование материальных ресурсов. Следовательно, для рационального развития экономики, определяю­щего, в свою очередь, устойчивое развитие любой страны, необходи­мы планомерное, целенаправленное повышение роли вторичных ре­сурсов и организация технологического круговорота веществ.

Детализируем упомянутую нами выше (гл. 1) концепцию безотходного производства. Ниже приводятся основные положения этой важной экологической концепции.

Во-первых, ресурсы необходимо использовать в таком цикле, кото­рый включал бы не только сферу промышленного производства, но и сферу потребления. Замкнутым такой цикл может быть только на уров­не промышленного региона или территориально-производственного комплекса. Следовательно, необходимо в рамках этого региона или ком­плекса найти потребителей отходов, производимых предприятиями. Во-вторых, должно быть обязательное использование в производстве всех компонентов сырья и сведение до минимума нерациональных энерго­затрат. В-третьих, составной частью концепции безотходного производ­ства является сохранение сложившегося экологического равновесия, иначе говоря, сохранение нормального функционирования ОС, при котором оно не оказывает отрицательного воздействия на среду оби­тания человека, его здоровье. Напомним при этом, что критерием ка­чества ОС ныне являются предельно допустимые концентрации (ПДК) и рассчитанные на их основе предельно допустимые выбросы (ПДВ) и сбросы (ПДС).

Таким образом, понятие «безотходная технология» есть не только чисто технологический процесс, в широком смысле это и совокупность организационных и управленческих мероприятий, проектных и науч­но-исследовательских работ. Оно обязательно должно охватывать и сферу потребления продукции, которая после утраты своих потреби­тельских свойств (например, изношенные автопокрышки) могла бы быть возвращена в производство или, в крайнем случае, переведена в экологически безопасную форму.

Вполне очевидно, что, создание безотходных производств - дли­тельный и дорогостоящий процесс. Поэтому в качестве промежуточ­ного этапа выступает малоотходное производство, при котором его от­рицательное воздействие на природную среду не выходит за уровень, допускаемый санитарно-гигиеническими нормами. При этом если образуются неутилизируемые отходы, они направляются на длитель­ное экологически безопасное хранение или захоронение.

Известно много примеров экономии сырья, энергии в сочетании с оздоровлением ОС в случае использования вторичных материальных ресурсов. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вто­ричного сырья экономит 4 т бокситов и 0,7 т кокса, снижая одновре­менно на 35 кг выбросы крайне опасных фтористых соединений в ат­мосферу. Использование макулатуры при производстве тонны бумаги и картона экономит 4,5 м³ древесины, 200 м³ воды и в два раза снижает затраты электроэнергии. К тому же в 2-3 раза уменьшается себестои­мость продукции. Для изготовления того же количества бумаги требу­ется 15-16 взрослых деревьев. При использовании 1 млн. т макулату­ры можно сэкономить 4 млн. м³ первоклассной древесины.

О чрезвычайной перспективности использования бытовых отхо­дов свидетельствуют такие цифры. В более чем 150 млн. т ежегодно выбрасываемого в США мусора содержится около 11 млн. т железа, почти 900 тыс. т алюминия, 430 тыс. т других металлов (главным обра­зом меди), более 13 млн. т стекла, более 60 млн. т бумаги и такое коли­чество органических материалов, которое при сжигании даст тепло­вую энергию, эквивалентную 20 млн. т нефти.

Анализ шлаков обычного мусоросжигательного завода по­казал, что на свалки бытового мусора вывозится: молибдена - 8,3 т, кобальта - 11,4 т, ванадия - 12,4 т, серебра - 27,6 т, никеля - 75 т, сурьмы - 115т, олова - 244 т, фтора - 353 т, хрома - 689 т, свинца - 1573 т, меди - 2180 т, цинка - 6762 т. Это количество элементов эквивалентно ежегодно извлекаемому из довольно крупного месторождения.

Отходы можно сортировать либо непосредственно на месте их по­лучения (в домах), либо после сбора на специальных установках. В пер­вом случае необходимы совместные усилия жителей, воспитание у них «культуры чистоты»; однако этот способ весьма экономичный, так как труд «добровольный». В определенном месте устанавливаются мусор­ные контейнеры различного цвета, каждый из которых предназначен для определенного вида отходов - пластмассы, металлов, стекла, бу­маги, растительного мусора и т. д. (пример, сбор отходов в Стокгольме). Эти контейнеры опорожняются (не смешиваясь) в особые грузовики — мусоровозы и отправляются на переработку.

По другому варианту сортируют отходы на специальных установках.

По мнению многих ученых и специалистов, проблема отходов дол­жна решаться на месте их образования путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий, обеспечивающих минимизацию промвыбросов и выхода вторичных отходов.

Концепция впервые предложена еще в 60-х гг. XX в. В настоящее время в г. Запорожье (Украина) введен в строй первый в мире завод по переработке ТБО производительностью 1000-1500 т/сут. Он имеет узлы технохимической, физико-химической и биотех­нологической обработки отходов. Вторичные ресурсы найдут приме­нение в качестве биотоплива, металлолома, стройматериалов и т. д.

В развитие концепции предлагается создание экозащитных систем нового поколения - мно­гопрофильных комбинатов «Экополигон», способных перерабатывать все виды отходов данного города и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосфер­ные вещества, восстанавливается качество ОС путем санирования (оз­доровления) старых свалок и других мер. Данный вариант решения проблемы отходов, в основе которого лежит теория трофо-энергетического функционирования экосистем и круговорота веществ (т. е. отходы одних служат продуктами питания и энергии для других), по­зволяет: использовать экологически безопасные технологические про­цессы; исключить прямое сжигание органических веществ; обеспечить совместимость конечных продуктов с биосферой и включение их в круговорот веществ в природе; возместить издержки производства за счет использования вторичных ресурсов, отдельных видов промыш­ленной продукции, платы за отходы, предотвращение ущерба ОС.

 

Литература

1. Дьяконов, К.Н. Экологическое проектирование и экспертиза /Дьяконов К.Н., Дончева А.В. - Учебник – М.: Аспект – Пресс, 2006

2. Обращение с опасными отходами / Под ред. Гарина В.М., Соколовой Г.Н. - Учебное пособие – М.: ТК Велби, 2005

3. Прикладная экология / Под ред. Степановских А.С. /Учебник – М.: ЮНИТИ, 2005

4. Промышленная экология / Под ред. Денисова В.В. – учебное пособие для студентов вузов – М.: Март, 2007

5. Промышленно-транспортная экология / Под ред. Луканина В.М. – Учебник – М.: Высшая школа, 2003

6. Савенок, А.Ф. Основы экологии и рационального природопользования / Савенок А.Ф., Савенок Е.И. – учебное пособие – Мн.: Сэр-Вит, 2004

7. Радиационная экология / Под ред. Пивоварова Ю.П., Михалева В.П. – Учебное пособие – М.: Академия, 2004

8. Ясовеев, М.Г. / Экология рационального природопользования // Ясовеев М.Г., Кирвель И.И., Шершнев О.В. и др. – Мн.: Право и экономика, 2006

9. Ясовеев, М.Г. / Геоэкология Беларуси // Ясовеев М.Г., Таранчук В.Б., Антипин Е.Б. и др. – Мн.: Право и экономика, 2006

10. Ясовеев, М.Г. / Экология урбанизированных территорий // Ясовеев М.Г., Стреха Н.Л., Пацыкайлик Д.А. – Учебное пособие – Мн.: БГПУ, 2007

11. Ясовеев, М.Г. / Основы геоэкологии // Ясовеев М.Г., Шевцова Н.С. и др. – Учебное пособие – Мн.: БГПУ, 2008

12. Ясовеев, М.Г. / Геоэкологические исследования природных комплексов и геосистем // Ясовеев М.Г., Стреха Н.Л., Пацыкайлик Д.А. и др. – Учебное пособие – Мн.: БГПУ, 2008

13. Ясовеев, М.Г. / Экологический мониторинг и экологическая экспертиза // Ясовеев М.Г., Стреха Н.Л., Какарека Э.В. и др. – Учебное пособие – Мн.: БГПУ, 2009

Дополнительная

1. Дончева, А.В. Экологическое проектирование и экспертиза: практика / Дончева А.В. – Учебное пособие для студентов – М.: Аспект-Пресс, 2006

2. Моисеев, Н.Н. Судьба цивилизации / Моисеев Н.Н. – М.: МГУ, 1995

3. Чырвоная кнiга Рэспублiкi Беларусь – Мн., 2007

4. Хван, Г.А. Промышленная экология / Хван Г.А. – Учебное пособие – Ростов-на-Дону: Феникс, 2003

 

Сведения об авторах

1. Ясовеев Марат Гумерович – заведующий кафедрой экономической географии и охраны природы БГПУ, доктор геолого-минералогических наук, профессор. Р.т. 200-91-98, м.т. 633-87-52

2. Какарека Элеонора Викторовна – преподаватель кафедры экономической географии и охраны природы БГПУ. Р.т. 200-91-98, м.т. 621-82-79

3. Шевцова Наталья Сергеевна – доцент кафедры экономической географии и охраны природы БГПУ, кандидат географических наук. Р.т. 200-91-98

4. Шершнев Олег Владимирович – доцент кафедры географии ГГУ, кандидат географических наук.

 

Содержание

 

Введение
Глава 1. Предмет промышленной экологии, исторические корни науки 1.1. Предмет промышленной экологии 1.2. Исторические корни науки 1.3. Стратегии мирового развития с учетом экологических ограничений 1.4. Цивилизационная революция XXI века
Глава 2. Экологические проблемы топливно-энергетического комплекса и пути их решения 2.1. Природное топливо 2.2. Искусственное топливо 2.3. Альтернативное углесодержащее топливо 2.4. Теплоэнергетика и ее воздействие на природную среду 2.5. Гидроэнергетика и ее воздействие на природную среду
Глава 3. Радиационная экология 3.1. Ядерная энергетика и экология 3.2. Радиационный экологический контроль 3.3. Территории повышенной радиоактивной загрязненности среды от проведения ядерных взрывов 3.4. Особенности радиоэкологического загрязнения 3.5. Ядерная энергетика и ее воздействие на природную среду
Глава 4. Альтернативная природосберегающая энергетика 4.1. Альтернативные источники энергии 4.2. Использование солнечной энергии 4.3. Энергия океанов и морей 4.4. Геотермальная энергетика 4.5. Ветроэнергетика 4.6. Биоэнергетика 4.7. Водородная энергетика 4.8. Использование альтернативных источников энергии в Беларуси
Глава 5. Транспортная экология 5.1. Структура и виды транспорта 5.2. Экологическое воздействие транспорта на природную среду и человека 5.3. Сокращение выбросов автотранспорта, работающего на углеводородном топливе 5.4. Новые виды топлива и транспорта
Глава 6. Экология горнодобывающей промышленности 6.1. Природный горно-промышленный комплекс – объект изучения горной геологии 6.2. Воздействие горного производства на окружающую среду 6.3. Охрана воздушного бассейна в горнодобывающей промышленности 6.4. Влияние горного производства на гидросферу 6.5. Охрана водного бассейна в горном производстве 6.6. Влияние горного производства на природный ландшафт 6.7. Безотходное горное производство
Глава 7. Экология основных отраслей промышленности 7.1. Источники загрязнения природной среды в промышленности 7.2. Черная и цветная металлургия 7.3. Химическая и нефтехимическая промышленность 7.4. Машиностроительная промышленность 7.5. Промышленность строительных материалов 7.6. Проблемы природопользования в сельском хозяйстве 7.7. Экологизация промышленного производства
Глава 8. Системы и методы очистки сточных вод, выбросов в атмосферу, мелиорации загрязненных почв и реабилитации природных ландшафтов 8.1. Основные пути и методы очистки сточных вод 8.2. Экологически безопасные методы очистки промстоков 8.3. Очистка выбросов в атмосферу 8.4. Реабилитация природных ландшафтов и нарушенных земель
Глава 9. Порядок обращения крупнотоннажных и опасных отходов производства и потребления 9.1. Виды отходов и масштабы их образования 9.2. Обращение отходов 9.3. Сбор, хранение и транспортировка отходов 9.4. Полигоны для размещения твердых бытовых отходов 9.5. Обращение токсичных промышленных отходов
Литература
Сведения об авторах
Содержание