Отходы производства и их утилизация. Вывоз и утилизация промышленных отходов
Сбор, утилизация и переработка отходов производства и потребления – проблема, которая остро волнует современное общество.
На сегодняшний день в каждом государстве работает достаточно большое количество предприятий. В результате их деятельности образуется множество отходов, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду. Если еще десятки лет назад обработка и утилизация отходов производства и потребления осуществлялась не на должном уровне, то сейчас внедряются новые технологии, используется современное оборудование. Это позволило минимизировать загрязнение окружающей среды.
Вывоз и утилизация отходов производства на предприятии занимает далеко не последнее место среди остальных направлений. В действующем законодательстве Российской Федерации закреплено, что крупные предприятия, которые занимаются производством товаров и услуг обязаны самостоятельно решать вопросы утилизации отходов. Утилизация твердых и жидких отходов производства требует особого контроля. В данном случае мы имеем ввиду химические вещества и различного рода остатки сырья, полиэтилен, бракованный товар и т.д.
Цены на вывоз и утилизацию отходов производства
Получить расчёт стоимости сбора и утилизации отходов производства БЕСПЛАТНО
Современный мир не стоит на месте. Каждый год увеличиваются объёмы производства, продолжается рост населения и расширение городов. Вместе с этим назрела проблема утилизации мусора. На земле специальные свалки для отходов жизнедеятельности присутствуют в ограниченном количестве. При этом поступающие на них объёмы превышают их вместимость, поэтому мусорные горы увеличиваются с каждым днём. Необработанные кучи отходов негативно влияют на экологическое состояние планеты. Именно поэтому возникла потребность в создании качественных мусороперерабатывающих заводов. На этих объектах необходимо применять только современные методы переработки отходов и их утилизации. Стоит отметить, что генерируемый человечеством мусор относится к различным группам опасности. Чтобы переработка отходов была эффективной, для каждого отдельного вида необходимо подобрать свой метод утилизации. Но прежде требуется их рассортировка.
Отходы бытовые
К этому числу относятся остатки продукции, связанные с жизнедеятельностью людей. Это могут быть пластиковые, бумажные, пищевые и другие подобные отходы, которые были выброшены из учреждений и домов населения. Мусор, от которого мы привыкли избавляться, встречается на каждом шагу. Многим отбросам приписывается пятая и четвёртая степень опасности.
Переработка бытовых отходов из пластика не должна обходиться без механического воздействия, т. е. измельчения. Далее, их в обязательном порядке обрабатывают химическими растворами. Нередко после такой процедуры изготавливаются новые полимерные вещества, которые используются вторично для создания новой продукции. Такие бытовые отходы, как бумага или пищевой мусор можно подвергнуть компостированию и последующему перегниванию. Впоследствии полученный состав подойдёт для применения в сельскохозяйственном деле.
Биологический тлен
Биологическими видами в природе являются человек и животные. Эти две группы также генерируют большой объём отходов. Много подобного сора приходит от ветеринарных клиник, санитарно-гигиенических организаций, учреждений общественного питания и подобным предприятий. Переработка отходов биологического характера сводится к их сжиганию. Вещества жидкой консистенции перевозят на специальном транспорте. Сжигание также применяют по отношению к отходам органического происхождения.
Промышленные отходы
Этот вид отходов образуется в результате функционирования производства и технологической деятельности. Сюда относится весь строительный мусор. Он появляется в процессе монтажных, облицовочных, отделочных и других работ. Например, к этой категории мусора относятся лакокрасочные остатки, теплоизоляционные вещества, древесина и другой производственный «хлам». Переработка промышленных отходов нередко заключается в сжигании. Деревянные остатки подходят для получения определённого количества энергии.
Радиоактивный мусор
К таким отходам относятся растворы и газы, которые не подходят для использования. В первую очередь – это биологические материалы и объекты, содержащие радиоактивные компоненты в большом количестве (выше допустимой нормы). Степень опасности зависит от уровня радиации в таких отбросах. Подобный мусор утилизируют путём захоронения, некоторый просто сжигают. Подобный способ переработки относится и к следующей группе остатков деятельности.
Медицинские отходы
В этом списке находятся все вещества, которые производят медицинские учреждения. Примерно 80% отходов – простой бытовой мусор. Он неопасный. Зато оставшиеся 20% способны так или иначе причинить ущерб здоровью. В России утилизация и переработка отходов радиоактивного и медицинского характера имеет множество запретов и условностей. Также в стране тщательно прописаны необходимые условия обращения с этой группой мусора, способы их захоронения или сжигания. Были созданы специальные могильники для жидких и твёрдых радиоактивных компонентов. Если необходимо избавиться от медицинского мусора, его складывают в особые пакеты и поджигают. Но этот метод, к сожалению, также небезопасен, особенно если препараты относятся к первой или второй группе опасности.
Разделение на классы
Все отходы делятся в зависимости от своего агрегатного состояния. Так, они бывают твёрдыми, жидкими или газообразными. Кроме того, весь мусор классифицируется по степени опасности. Всего есть четыре класса. Мусор, относящийся к первой степени опасности, несёт наиболее сильную угрозу планете и живым организмам, в том числе человеку. Эти отходы способны испортить экологическую систему, что повлечёт за собой катастрофу. К ним относятся следующие вещества: ртуть, полоний, соли свинца, плутоний и т. д.
Ко второму классу относятся остатки, способные вызвать экологический сбой, который не сможет восстановиться в течение продолжительного периода (около 30 лет). Это хлор, различные фосфаты, мышьяк, селен и другие вещества. К третьей группе опасности принадлежат те отходы, после воздействия которых система сможет восстановиться за десять лет. Но только в том случае, если мусор больше не будет оказывать влияние на заражённый объект. Среди них выделяют хром, цинк, этиловый спирт и так далее.
Малоопасным отходам – сульфатам, хлоридам и симазину – присвоен четвёртый класс. Но это не значит, что они практически не влияют на человека и экосистему. При устранении источника организм или природа смогут восстановиться только через три года. Существует мусор пятого класса. Это означает, что отходы совершенно безопасны для экологии.
Важность переработки мусора
Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов:
- Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов).
- Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.
- В некоторых случаях предметы, выполнившие своё предназначение, оказываются источником веществ. При этом они более дешёвые, чем природные материалы.
Подробней об утилизации
Утилизация – это изменение отходных материалов до полного исчезновения или видоизменения структуры, чтобы не было возможности использовать их повторно. Но это слово может носить и другой смысл. Например, часто оно употребляется в переносном значении.
Сегодня большое количество отходов применяется повторно в разных целях. Весь мусор, который сегодня утилизируют, делится на две основные группы:
- Твёрдые бытовые отходы (стекло, бумага, пластик, пищевые отходы).
- Производственные отходы (биологические, медицинские, радиоактивные, строительные отбросы, а также мусор транспортного комплекса).
Провести утилизацию можно одним из нескольких способов, которые также поделены на группы. Например, к основным методам относят термическую обработку, компостирование, являющееся естественным методом разложения, и захоронение мусора на специальных полигонах. Некоторые эти способы переработки отходов позволяют получить вторичное сырьё.
Вторичные материалы
Обычно все отходы, которые остаются после производства и деятельности человека, именуют «вторсырьем». Но это представление не совсем верное. Дело в том, что не все отбросы целесообразно использовать вторично или отправлять на другие нужды. Есть и такая группа мусора, которая применяется вторично только лишь в качестве источника энергии (после специальной обработки), поэтому также не причисляется к вторичному сырью. Те вещества, что после переработки выдают энергию, именуются «вторичным энергетическим сырьём».
К этой группе можно отнести только те материалы, которые после определённого воздействия могут стать пригодными в народном хозяйстве. Наглядным примером является жестяная банка из-под консервов. Она уже не может использоваться для хранения пищевых продуктов, но после переплавки из неё изготавливают новую ёмкость для пищи или другие металлические предметы. Становится очевидным: вторичным сырьём называются предметы, которые после использования по прямому назначению являются ресурсами, что пригодятся для дальнейшего применения. Чтобы получить новое изделие или сырьё, необходима переработка мусора. Сегодня для этого используется несколько способов, которые описаны ниже.
Естественная переработка
Ещё в XX веке в большинстве случаев переработка бытовых отходов проводилась путём компостирования. В специально вырытые котлованы сбрасывался мусор, в частности органический, и присыпался землёй. Со временем отходы разлагались, сгнивали и использовались в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Но сравнительно недавно такой метод был немного модифицирован. Учёные разработали герметичные установки для подогрева компостированного мусора. Органические остатки в этом случае начинают быстрей разлагаться, отчего образуется метан, который является биогазом. Именно его начали использовать для создания биотоплива.
Появились специализированные компании, которые строят мобильные станции для переработки отходов. Их применяют в маленьких посёлках или в фермерском хозяйстве. Было подсчитано, что подобные станции крупного размера, предназначенные для городов, содержать невыгодно. Чтобы получить разлагающийся продукт, нужно достаточно много времени, а образовавшиеся удобрения всё равно остаются неиспользованными, и их также нужно как-то утилизировать. Помимо этого, есть другие отбросы, которые некуда девать, поэтому они будут накапливаться. Например, это пластик, строительные остатки, полиэтилен и прочее. А создать специализированный завод, где проводилась бы переработка твёрдых бытовых отходов, для властей экономически невыгодно.
Термическая утилизация
Под термической переработкой подразумевается сжигание твёрдого бытового мусора. Процесс применяется для сокращения количества органических веществ и их обезвреживания. Далее, полученные остатки подвергаются захоронению или утилизации. После горения мусор значительно сокращается в объёме, все бактерии истребляются, а полученная энергия способна генерировать электроэнергию или обогревать воду для отопительной системы. Подобные заводы обычно устраивают неподалёку от крупных городских свалок, чтобы переработка твёрдых отходов проходила конвейером. Там же неподалёку находятся полигоны, предназначенные для захоронения переработанных остатков.
Можно отметить, что сжигание отходов делится на прямое и пиролизное. При первом способе можно получить лишь тепловую энергию. Одновременно пиролизное сжигание создаёт возможность добыть жидкостное и газовое топливо. Но независимо от способа термической утилизации, в атмосферу во время горения выделяются губительные вещества. Это вредит нашей экологии. Некоторые устанавливают фильтры. Их цель – задерживать твёрдые летучие вещества. Но как показывает практика, даже они не способны остановить загрязнение.
Если говорить о технологии переработки отходов медицинского характера, в России уже установлено несколько специальных печей. Они оборудованы приборами газоочистки. Кроме этого, в стране появились микроволновая, паротепловая обработки и автоклавирование. Всё это является альтернативными методами сжигания медицинского и другого подходящего мусора. Остатки, содержащие ртуть, обрабатываются особым термохимическим или гидрометаллургическим способами.
Плазменная утилизация
Этот метод на данный момент является наиболее современным способом утилизации. Его действие проходит в два этапа:
- Отходы измельчаются и сдавливаются под прессом. Если есть необходимость, мусор просушивается, чтобы добиться гранулированной структуры.
- Полученные вещества отправляются в реактор. Там плазменный поток передаёт им столько энергии, чтобы они приобрели газообразное состояние.
Избежать возгорания получается при помощи специального окислителя. Полученный газ по составу схож с обычным природным, но он содержит меньше энергии. Готовый продукт закупоривают в ёмкости и отправляют для последующего использования. Такой газ подходит для турбин, котлов, дизель-генераторов.
Подобная переработка отходов производства и бытового мусора уже некоторое время применяется в Канаде и США. В этих странах остатки жизнедеятельности человека эффективно утилизируются, а конечный продукт используется на благо в качестве топлива. На западе уже готовятся внедрить эту технологию в ещё большем масштабе. Но поскольку подобное оборудование достаточно дорогостоящее, его не могут приобрести страны СНГ.
Возможно ли решить проблему утилизации отходов?
Конечно, чтобы переработка твёрдых отходов и опасного для здоровья мусора проходила на высшем уровне, требуется немало финансовых вложений. Также в этом должны быть заинтересованы политические круги. Но на данный момент нам приходится обходиться устаревшей техникой для утилизации. По мнению властей, существующие заводы справляются с проблемой, поэтому нет надобности их реконструировать и переоборудовать. Толчком к этому может послужить лишь экологическая катастрофа.
Хотя проблема имеет обширные масштабы, всё же решить или сократить её размеры возможно. Ситуация требует комплексного подхода со стороны общества и властей. Хорошо, если каждый подумает о том, что может предпринять лично он. Самое простое, что может сделать человек, это начать сортировать тот мусор, который генерирует он. Ведь тот, кто выбрасывает отходы, знает, где у него пластик, бумага, стекло или пищевые продукты. Если в привычку войдёт сортировать остатки жизнедеятельности, то такой мусор станет проще и быстрей перерабатывать.
Человеку необходимо регулярно напоминать о важности правильной утилизации отходов, их сортировке и бережном отношении к природным ресурсам, которыми владеет он. Если же власти не будут принимать меры, проводить мотивирующие кампании, простого энтузиазма окажется недостаточно. Поэтому проблема утилизации мусора так и останется в нашей стране на «первобытном» уровне.
Промышленные отходы отличаются от бытовых. Часто в процессе производства образуются вещества, принадлежащие к первым классам опасности. Это означает, что при попадании таких соединений в природную среду они приведут к уничтожению всего живого и невозвратному нарушению равновесия экосистемы. Поэтому эти отходы важно правильно утилизировать.
Промышленные отходы – это вещества, материалы и изделия, образовавшиеся на разных этапах производственного процесса и непригодные к последующему использованию для получения продукции на предприятии.
Отходы, полученные на производстве после разных видов воздействий на исходное сырье, могут различаться по агрегатному состоянию и быть твердыми, газообразными или жидкими.
Установлено, что в современных условиях функционирования промышленных предприятий доля образующихся отходов составляет 0,1 часть от количества всех используемых в производственных процессах сырьевых ресурсов.
Классификация отходов производства
Классификация промышленного мусора подразумевает его разделение на следующие виды:
- Отходы возвратные. Такие вещества и материалы могут оставаться на производстве с целью дальнейшего использования в рабочих процессах, отличающихся от тех, в результате которых они образовались. От них не требуют высокого качества. Часто эти отходы применяются как расходный материал. Например, отработки машинного масла используют для смазывания компонентов технических устройств наименее важного назначения.
- Вторсырье. В данную группу входит утиль, который не может быть вовлечен в действующий процесс производства, однако является ценным сырьем для иных отраслей промышленности.
- Невозвратные потери. Это отходы, переработку и использование которых осуществлять невозможно и нецелесообразно, потому они признаются невозвратно утраченными. Их вывозят с предприятия, складируют, в особых случаях подвергают обезвреживанию и последующему захоронению на специально отведенных для этого территориях.
Кроме того, промышленный мусор, как и отходы потребления, подразделяется на классы опасности от – наиболее вредного до – практически безопасного.
В процессе деятельности предприятий в качестве утильсырья и потерь образуются:
- материалы из металла;
- пластиковые компоненты;
- золошлаковые накопления;
- кожаные, резиновые, стеклянные изделия;
- остатки древесины и меха;
- макулатура (возможно вам будет интересно почитать про );
- строительные и текстильные материалы;
- остатки биологического происхождения;
- компоненты удобрений;
- нефтесодержащие смеси, а также радиоактивные элементы, ртуть, соединения свинца, мышьяка, сурьмы и т.д.
Всё перечисленное – лишь небольшая часть отходов промышленных предприятий, некоторые из которых способны привести к экологической катастрофе.
Характеристики промышленных отходов
Судьба произведенного предприятиями мусора зависит от его характеристик:
- источника образования, т.е. отрасли промышленности;
- стадии производственного процесса, на которой он был получен;
- влияния на организм человека и состояние экологии;
- количественных показателей (массы, объема и т.д.);
- пригодности к переработке;
- возможных подходящих методов утилизации.
Утилизация промышленных отходов
Под утилизацией отходов в контексте данной статьи будем подразумевать их уничтожение.
Осуществление вывоза и утилизации каждого вида производственного мусора происходит согласно установленной гигиенической классификации, принятым нормативам и законодательным актам.
Рассмотрим основные методы и некоторые нюансы ликвидации отходов промышленности, непригодных для переработки, в зависимости от их вида:
- Инертный мусор. Его складирование производят совместно с ТБО. Также такой промышленный мусор может использоваться для засыпки оврагов и ям, сооружения гаражных площадок и т.д.
- Мусор, быстро разлагающийся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Складируется на свалки и полигоны с ТБО.
- Малотоксичные, плохо растворимые в воде отходы. Для данной группы составлен список материалов, согласно которому их утилизацию можно производить на полигонах совместно с ТБО. В этот перечень включены: текстиль, техническая резина, полимеры, электрическая изоляция, асбестоцементные, графитовые, абразивные материалы и пр.
- Нефтемаслоподобные смеси. Сжигаются с ТБО.
- Соединения, обладающие повышенной токсичностью и мало загрязняющие атмосферу. Вывозятся на специально оборудованные полигоны.
- Высокотоксичные отходы производств. Определенным образом обезвреживаются, после чего осуществляют их захоронение с соблюдением особенных требований безопасности.
Таким образом, можно выделить два основных метода ликвидации производственных отходов:
- захоронение;
- сжигание.
Наиболее распространена сегодня утилизация промышленных отходов методом захоронения. Этот способ реализуется на специальных земельных участках, называемых полигонами. Обычно рядом с ними располагаются предприятия, обеспечивающие обезвреживание небезопасного мусора. В процессе применяются методы термической и физико-химической обработки отходов, результатом которой может являться полностью или частично обезвреженный мусор. Захоронение осуществляется в специальные котлованы, вся отведенная под них территория ограждается колючей проволокой.
К месторасположению полигонов предъявляется ряд требований: участки нельзя располагать на территории добычи полезных ископаемых, в горных окрестностях, на месте болот, вблизи с подземными источниками питьевой воды, в зеленых городских зонах и т.д.
Сжигание подразумевает уменьшение изначального объема промышленных отходов на 85% и более. Процесс осуществляется на мусоросжигательном заводе, где установлены высокотемпературные печи разных конструкционных решений. Современный термический способ утилизации мусора – пиролиз, суть которого заключается в сжигании материалов в анаэробных условиях. С целью уничтожения вредных компонентов применяются окислительный и сухой пиролиз.
Утилизация жидких промышленных отходов, не являющихся чрезвычайно токсичными для среды, осуществляется путем прохождения стоков через очистные сооружения предприятия. Процесс предполагает механическую, биологическую, физико-химическую стадии, а также дезинфекцию очищенных стоков.
Перечисленные методы ликвидации и захоронения позволяют снизить негативное воздействие на природу и организм человека отходов производства, однако не решают проблему полностью.
О современном полигоне промышленных нерадиоактивных отходов, об использующихся на нем технологиях рассказывают в следующем видеоролике.
Особенности утилизации опасных отходов производства
Существующие технологии по переработке в настоящее время не применяются для опасных промышленных отходов (1-3 классов). Их утилизация производится особенными способами с применением специальных технических средств. В число основных методов, применяемых для ликвидации и обезвреживания опасных отходов, входят: цементирование, заключение вещества в стекло (и другие типы фиксации), воздействие микроволновым излучением, сжигание и стерилизация в условиях высокого давления, а также захоронение на тщательно оборудованном полигоне.
Популярным способом утилизации опасных жидкостей является их захоронение. Отработки в жидком виде закачиваются в специальные скважины, состоящие из труб: внешней, защитной и для непосредственной закачки.
Кроме того, для ликвидации вредных жидкостей применяются особые методы сжигания, например, в распыленном виде и над слоем.
Деятельность по утилизации опасных веществ требует от работников высокого профессионализма, хороших знаний технологий процесса и использующегося оборудования.
Важно! Неправильная и несанкционированная ликвидация отработок производства может привести не только к масштабной экологической проблеме, но и к уголовной ответственности руководящих предприятием лиц.
Переработка отходов производства
Методы переработки промышленных отходов:
- механический – измельчение и сепарация;
- биохимический – обезвреживание отработок путем применения особых видов микроорганизмов и дальнейшее использование в качестве вторсырья;
- диффузионный – включает в себя сушку, кристаллизацию, дистилляцию;
- химический – изменяет свойства исходного вещества;
- термический – переработка мусора (например, автошин и покрышек) в топливо путем сжигания сырья в пиролизных установках;
- гидродинамический – включает ряд способов: отстаивание, фильтрацию, разделение смеси в центрифугах и т.д.
Перечисленные методы подразумевают получение из утильсырья новых полезных для различных отраслей жизнедеятельности продуктов. В качестве примера приведем процесс переработки металлургических шлаков, т.к. это один из основных компонентов общей массы образующихся промышленных отходов.
Обычная технология преобразования шлаков состоит из:
- предварительной разборки и сортировки;
- измельчения в дробильных установках;
- выделения металла;
- контрольной сортировки;
- транспортировки продукта к потребителю.
В процессе используются такие виды оборудования, как просеиватели, дробилки, магнитные сепараторы, конвейерные ленты для сортировки сырья вручную.
Переработанный шлак металлургических производств применяется для строительства дорог, сельского хозяйства, получения стройматериалов и т.д.
Основные цели переработки промышленных отходов заключаются в снижении уровня их негативного воздействия на экологию, в сокращении площадей, отведенных под складирование отработок, и, безусловно, в получении прибыли от производства и продажи новой продукции.
Переработка промышленных отходов направлена на защиту экологии и здоровья людей, а также на сбережение зачастую невозобновляемых природных ресурсов. Но некоторые руководители предприятий не желают тратить денег ни на утилизацию, ни на переработку мусора, что приводит к плачевным последствиям. Для улучшения ситуации нужно менять сознание людей.
Содержание статьи
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКА, удаление бесполезных либо вредных материалов, образующихся в ходе промышленного производства. Отходы вырабатываются практически на каждой стадии промышленного технологического процесса. Степень опасности промышленных отходов изменяется от таких безвредных материалов, как песок, и до диоксинов, являющихся одними из самых токсичных веществ. Удаление вредных отходов, угрожающих как здоровью человека, так и состоянию окружающей среды, – неотложная задача мирового масштаба. Хотя вредные отходы составляют только примерно 15% всех промышленных отходов, крайняя степень наносимого некоторыми из них вреда требует, чтобы они удалялись правильно и тщательно.
ПЕРЕРАБОТКА НЕРАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
Проблема переработки вредных отходов считается самой крупной экологической проблемой века. Удаление вредных отходов – серьезная проблема в развитых, равно как и во многих развивающихся странах. В масштабе всей Земли ежегодно производится более 600 млн. т вредных промышленных отходов. Захоронение на свалках все еще считается наиболее экономичным методом удаления вредных промышленных отходов. Однако в некоторых случаях используются более эффективные методы, например термообработка и утилизация.
Свалка.
Влияние свалок на окружающую среду должно быть сведено к минимуму путем правильных расположения, устройства, функционирования, обращения с фильтратами и постоянного замера параметров таких объектов. Правила устройства свалок требуют наличия подкладки, системы сбора фильтрата, системы регулирования стоков, винилового покрытия и организации постоянного замера параметров. Каждая заполненная свалка должна иметь специальное верхнее покрытие, засыпанное слоем земли.
Термообработка.
Сжигание органических отходов может резко уменьшить вероятность загрязнения грунтовых вод; кроме того, вырабатываемая при этом энергия может быть ценным побочным продуктом. Среди недостатков сжигания – возможность загрязнения воздуха, эксплуатационные трудности и стоимость процесса.
Главная экологическая проблема при термическом уничтожении опасных отходов – возможные выбросы веществ-загрязнителей воздуха. Для уменьшения выброса загрязнителей используются устройства для улавливания и нейтрализации вредных продуктов сгорания, а также других вредных веществ. Сжигание некоторых отходов, особенно тех, которые содержат хлорорганические соединения, в частности полихлорированные дифенилы (PCB), сопровождается выбросом в атмосферу высокотоксичных тетрахлордибензо-n -диоксина (TCDD) и полихлорированных дибензофуранов (PCDF). Однако высокоэффективное оборудование для термообработки и его правильная эксплуатация позволяют резко уменьшить образование соединений TCDD и PCDF; сжигание при высоких температурах с интенсивным перемешиванием существенно уменьшает выбросы диоксина и дибензофуранов.
Технологии термообработки.
Основные виды термообработки отходов – сжигание и пиролиз. В обоих процессах используются высокие температуры как главное средство изменения химического, физического или биологического характера либо состава вредных отходов. Процесс сжигания осуществляется в присутствии достаточного количества кислорода. Побочными продуктами сжигания являются в основном вода, углекислый газ и зола; негорючие материалы, в том числе кислоты, оксиды металлов и другие неорганические соединения, собираются в золе или уносятся дымовым газом.
Пиролиз – это горение в обедненной кислородом среде. Из молекул органических отходов в результате пиролиза образуются менее сложные частицы, молекулы простых органических соединений и зола; продукты пиролиза могут использоваться как сырье для химических производств и топливо.
Существует несколько технологий термообработки, способных обезвреживать ядовитые отходы. Высокотемпературные процессы проводятся во вращающихся мусоросжигательных печах, печах для обжига клинкера, печах с подачей жидких отходов, судовых и мобильных печах. Низкотемпературные процессы осуществляются в топках с псевдоожиженным слоем, многотопочных печах, реакторах с расплавом солей и установках с окислением влажным воздухом. В табл. 1 приводятся рабочие параметры различных технологий термообработки.
Таблица 1. РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕРМООБРАБОТКИ | ||
Тип печи | Диапазон температур, °С | Диапазон времен обработки |
Вращающаяся | 816–1650 | Жидкости и газы: секунды Твердые материалы: часы |
Для обжига клинкера | 1370 | 15 с |
С подачей жидких отходов | 980–1650 | 0,1–2 с |
Судовая | 980–1650 | 0,1–2 с |
С псевдоожиженным слоем | 760–980 | От секунд до часов |
Многотопочная | 760–980 | 0,25–1,5 ч |
Реактор с расплавом солей | 816–980 | 0,75 с |
С окислением влажным воздухом | 150–260 | 10–30 мин |
Удаление PCB.
В большинстве испытаний, по которым оценивались различные конструкции отходосжигательных печей, сжигались материалы, загрязненные полихлорированными дифенилами (PCB). В случае жидкостей, содержащих более 0,05% PCB, сжигание в настоящее время является единственным приемлемым методом их удаления.
Утилизация отходов.
Под утилизацией подразумевается переработка промышленных отходов в полезные сырьевые материалы и энергию. Например, теплота, выделяющаяся при сжигании опасных отходов, может быть использована для создания пара, приводящего в движение генератор электроэнергии, а свинец, извлеченный из отслуживших автомобильных аккумуляторов, – в производстве новых аккумуляторов. Значительное снижение издержек производства и расхода энергии может быть достигнуто путем утилизационной переработки таких материалов, как лом металлов (в частности, железа, стали, алюминия, меди, свинца и магния), макулатура, древесные отходы, стеклобой и пластмассовые отходы. На свалках, существующих в течение ряда лет, образуются большие количества метана по мере того, как сброшенные в них органические материалы разлагаются; на многих свалках теперь проводится отбор метана, который используется как топливо для отопления и приготовления пищи.
Теоретически путем утилизационной переработки можно было бы удалять все вредные промышленные отходы. На самом деле, однако, понадобятся десятилетия для того, чтобы только приблизиться к реализации этой цели, поскольку в проектах большинства заводов не предусматривается утилизация отходов и нет отлаженных процессов переработки. Тем не менее некоторые химические предприятия уже перерабатывают часть своих вредных отходов.
Комплексные системы переработки отходов.
Комплексные системы переработки промышленных отходов объединяют в себе несколько упомянутых выше технологий.
Горючие органические жидкие отходы сжигаются в печи, топочная камера которой имеет вместимость около 28 м 3 и обеспечивает время сгорания примерно 2 с при 1370° С. После двухступенчатой скрубберной системы очистки вода из скрубберов подается на очиститель сточных вод для нейтрализации.
Очень мелкие частицы твердых неорганических веществ удаляются из газообразных продуктов сгорания электростатическим осаждением. Вода из отстойника также подается на очиститель сточных вод.
Твердые химически активные материалы, которые не сгорают и не растворяются в воде, упаковываются в стальные бочки и отправляются на свалку. На свалке они покрываются большой массой полужидких отходов, образующихся в очистителе сточных вод.
Свалка обычно состоит из трех примыкающих друг к другу двухгектарных котлованов (выемок) с плоским дном, имеющим наклон 1%. На дно укладывают слой песка, а на откосы – специально отобранную непроницаемую глину. Дно и откосы полученной таким образом выемки застилаются армированным изолирующим покрытием на основе синтетического каучука (типа гипалона). Поверх этого покрытия насыпается слой гравия и песка, а затем настилается аналогичное изолирующее покрытие. Слой гравия и песка между двумя покрытиями служит в качестве системы обнаружения протечек, а также помогает предотвратить накопление жидкостей на нижнем покрытии. Верхнее покрытие засыпается 30-см слоем гравия, накрываемым полипропиленовой пленкой тайпар. Засыпка фильтрует полужидкие отходы, сбрасываемые позднее, обеспечивая тем самым свободный сток фильтрата в отстойник. Позже фильтрат перекачивается в установку химической нейтрализации сточных вод для обработки. Заполненная отходами свалочная выемка закрывается непроницаемым уплотненным 60-см слоем глины. Верхний 30-см слой почвы, засеянный травой для предотвращения эрозии, завершает укрытие свалки. Во время заполнения выемки, а также после ее укрытия с помощью контрольных скважин ведется наблюдение за грунтовыми водами на предмет попадания в них загрязняющих веществ.
Очиститель сточных вод обрабатывает отходы и одновременно превращает их в полужидкую массу для сброса. Предусматриваются как биологическая, так и механическая обработка жидких отходов. Поступающие в очиститель сточные воды нейтрализуются известью; кроме того, в них добавляется электролит, чтобы ускорить осаждение взвешенных твердых частиц. Очищенная от твердых частиц жидкость подается в аэротенки, где микроорганизмы и порошкообразный активированный уголь удаляют органические материалы, не подвергшиеся осаждению на предыдущей стадии очистки. Микроорганизмы разрушают вредные органические вещества, превращая их в углекислый газ, воду и разнообразные органические соединения. Эта смесь очищается посредством оседания взвешенных в ней частиц. Часть образующихся полужидких отходов повторно направляется в аэротенки, а остаток освобождается от воды пропусканием через сгуститель и фильтр. Фильтровальный осадок подается на вершину отходосжигательной печи, содержащей пять топок. Поднимающиеся горячие газы испаряют влагу из поступающей в верхнюю топку полужидкой массы. В средних, более горячих топках подвергаются пиролизу биомасса и органические материалы, адсорбированные на активированном угле; в нижних, самых горячих топках загрязненный порошкообразный уголь регенерируется в присутствии водяного пара для повторного использования в аэротенках.
Описанная выше система может работать как с вредными промышленными отходами, требующими обработки и очистки, так и с отходами, которые не нуждаются в таких операциях. Первичная полужидкая масса после освобождения от воды путем фильтрации сбрасывается на свалку. Фильтрат со свалки подается в очиститель сточных вод для обработки. В конечном итоге очищенные сточные воды, содержащие некоторое количество загрязняющих веществ, сбрасываются в открытый водный бассейн.
УДАЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
Ежегодное производство продуктов деления одними только атомными электростанциями по уровню радиоактивности примерно вдвое больше суммарного количества делящихся веществ во всех океанах Земли. Если все радиоактивные отходы с атомных электростанций удалять растворением в воде, то потребовалось бы 7,8 Ч 10 20 л воды в год, чтобы растворить продукты деления только из атомных реакторов.
Источники радиоактивных отходов.
В целях правильной обработки радиоактивные отходы обычно подразделяются на отходы низкого, высокого и промежуточного уровней радиоактивности.
Отходы низкого уровня радиоактивности.
Создается много низкорадиоактивных отходов, подлежащих удалению, на заводах по переработке урановой руды, в исследовательских лабораториях, в системах охлаждения и промывки атомных реакторов, в больницах, отходосжигательных печах и системах вентиляции зданий. Загрязнение этого типа обычно является легким, однако объем загрязненных отходов весьма велик.
Отходы высокого уровня радиоактивности.
Высокорадиоактивные отходы представляют собой использованное («отработавшее») топливо из ядерных реакторов, а также агрессивные жидкости, остающиеся после переработки такого топлива с целью извлечения плутония и урана. Объем высокорадиоактивных отходов относительно мал, но большая их часть остается радиоактивной в течение долгого времени.
Отходы промежуточного уровня радиоактивности.
К этой категории относятся разнообразные типы отходов, не попадающие ни в одну из двух категорий, отмеченных выше. Она включает конструктивные узлы реакторов, материалы, сильно загрязненное оборудование и стоки.
Характеристики радиоактивных отходов.
Физическое состояние.
Выбрасываемые отходы могут быть газами или частицами, взвешенными в воздухе в форме аэрозолей. Твердые частицы выбрасываются в виде пыли или дыма; жидкие частицы обычно образуют туман. Воздушные потоки, переносящие эти аэрозоли или газы, подлежат очистке перед выбросом в атмосферу.
Твердые радиоактивные отходы могут возникать в результате добычи и переработки радиоактивных руд, производства ядерных топлив, деятельности лабораторий и механической обработки материалов на заводах по производству топлив. Физические и химические процессы очистки воздуха и обработки жидкостей дают полужидкие отходы и концентраты. Радиоактивное загрязнение оборудования и рабочих тел происходит при всех указанных типах работ, и загрязненные материалы должны быть переработаны или удалены.
Радиация и распад.
Радиация, существующая на свалках радиоактивных отходов, вызывается распадом атомов радиоактивных веществ, присутствующих в отходах. Столкновение продукта распада с атомом в воздухе, теле человека или материале приводит к выбиванию электрона, так что образуется положительно заряженный атом. Выбитый электрон может присоединиться к другому атому, зарядив его отрицательно. Заряженные таким образом атомы, называемые ионами, могут нарушить равновесие в тканях тела и вызвать разрушение клеток.
Радиоактивные изотопы некоторых элементов имеют период полураспада, измеряющийся лишь секундами. С другой стороны, изотоп углерода 14 C, широко используемый в биологических исследованиях, имеет период полураспада 5568 лет.
Безусловно, инженеры, занимающиеся переработкой радиоактивных отходов, должны обеспечить защиту для сотен будущих поколений и составить подробное описание мест и методов переработки долгоживущих отходов.
Продукты деления реакторных топлив.
В любом реакторном топливе образуются сотни продуктов деления, и их периоды полураспада имеют значения от секунд до тысяч лет. При удалении таких отходов особое внимание надо уделять долгоживущим продуктам деления, в частности изотопу стронция 90 Sr и изотопу цезия 137 Cs, которые опасны для живых тканей.
Методы удаления и переработки.
Газообразные отходы.
Поскольку радиоактивные материалы в воздухе и газах крайне опасны, для очистки несущего их воздушного потока нужно использовать высокоэффективную систему. Предельную осторожность следует проявлять при удалении загрязненного очистителя и извлекаемых из него материалов. Загрязняющие атмосферу газы могут представлять собой, например, изотоп аргона 41 Ar в выходящем из атомных реакторов воздушном потоке или коррозионно-активные газы, содержащие пары кислот, которые образуются в процессах извлечения металлов, используемых в производстве ядерных топлив. Инертные газы, в частности аргон, обычно выбрасываются через дымовые трубы большой высоты и рассеиваются в атмосфере.
Для обработки растворимых или химически активных газов, содержащих радиоактивные элементы или соединения, можно применять газоабсорбционные методы, в том числе насадочные колонны, твердые абсорбенты и реакции типа «твердое вещество – газ». Радиоактивные частицы или аэрозоли можно удалять с помощью обычного оборудования для воздухо- и газоочистки. Очищенный газ может выпускаться в атмосферу, однако извлеченные из него материалы становятся жидкими или твердыми отходами, которые подлежат удалению другими методами.
Жидкие отходы.
Радиоактивные вещества, растворенные в воде или других жидкостях, можно удалить методами химического осаждения. Так, радиоактивный стронций быстро удаляется путем добавления нерадиоактивного стронция в качестве носителя либо путем добавления бария и свинца. Низкорадиоактивные отходы, содержащие коллоидные и взвешенные частицы твердых материалов, можно очистить обычными методами водоочистки, используя коагулянты, глину и полиэлектролиты. Фильтрование потока жидкости повышает степень очистки.
Растворимые радиоактивные отходы можно обрабатывать ионообменными смолами, анионными либо катионными, или посредством полной деминерализации. Необходима предварительная очистка жидких отходов перед вводом их в ионообменник с целью удаления всех частиц, которые могли бы покрыть слой смолы. Можно также использовать абсорбционные свойства глины для извлечения радиоактивных катионов из жидких отходов, сливаемых в почву. Удаление отработавших смол и глин – проблема удаления твердых отходов (см. ниже ). Обычно отработавшие смолы сжигаются для концентрирования радиоактивных материалов в золе или же подвергаются захоронению. Загрязненные глины можно отвердить путем обжига.
Выпаривание – наиболее эффективный способ разделения радиоактивных отходов на две фракции: высокорадиоактивную густую массу и незагрязненную жидкость. С этой целью использовались перегонные кубы, паровое сжатие и испарители взрывного вскипания. Сообщалось о достижении коэффициентов очистки выше 10 6 .
Процессы биохимической обработки имеют ограниченное применение, поскольку большинство радиоактивных материалов – неорганические вещества. Микроорганизмы могут концентрировать только те радиоактивные вещества, которыми они питаются.
Оседание радиоактивных материалов на металлических деталях канализационной сети зданий может представлять опасность для рабочего персонала лабораторий и больниц. Для очистки таких сетей, загрязненных низкоактивными радиоизотопами, обычно используются кислотные или щелочные растворы.
Сбрасывание низкорадиоактивных жидких отходов в окружающую среду вошло в практику радиоизотопных лабораторий. Высокорадиоактивные жидкие отходы надо хранить в течение многих лет, а возможно, и веков. Контейнеры с отходами хранятся под землей, чтобы предотвратить вскипание жидкости в результате выделения тепла при распаде содержащихся в них радиоактивных веществ.
Захоронение жидких отходов низкого и промежуточного уровней радиоактивности в землю возможно при определенных климатических и геологических условиях. Жидкие отходы до сих пор сливались в землю через специальные колодцы, канавы и земляные отстойники. Много продуктов деления адсорбируется на почвах. В настоящее время исследуется возможность захоронения высокорадиоактивных жидких отходов в естественных и искусственных подземных пустотах, в подземных либо подводных полостях гранита, мерзлой глине или соляных шахтах и куполах.
Твердые отходы.
Такие отходы могут удаляться путем захоронения, сжигания или переплавки (в случае металлических отходов). Места захоронения для удаления загрязненных твердых отходов и лома имеются в различных регионах США и России, а также во Франции, Германии, Бельгии, Швеции и других странах. Захоронение производится в котлованах или пустотах с покрытием землей либо бетоном. На выбор места захоронения влияют рельеф местности, геологическое строение пластов, почвенные, гидрологические и метеорологические характеристики и возможности доставки.
Лабораторные работы могут породить большие количества сжигаемых загрязненных отходов, среди которых фильтровальная бумага, абсорбирующие материалы, одежда, перчатки, тряпки, деревянные предметы. Объем таких твердых отходов может быть уменьшен путем сжигания, причем зола и летучие радиоактивные вещества удаляются по отдельности. Сжигание горючих отходов будет использоваться и впредь как важный метод удаления.
Переработка урановой руды и другие процессы в атомной промышленности ведут к появлению больших количеств загрязненного чугунного и стального оборудования. Такие материалы могут быть вновь использованы: при переплавке уран уносится со шлаком и уже не представляет опасности для здоровья.
Специалисты компании разработали предложения для таких предприятий:
- тепловых, атомных, гидроэлектростанций, понижающих и повышающих подстанций;
- металлургических комбинатов и предприятий химической промышленности;
- нефтеперерабатывающих комплексов;
- цементных и бетонных заводов;
- очистных сооружений;
- производителей товаров народного потребления и других субъектов бизнеса.
Грамотная утилизация отходов промышленных предприятий имеет огромное значение для народного хозяйства и экологии в целом из-за содержания в них большого количества токсичных, инертных или даже радиоактивных веществ.
Технологии переработки
Компания «Эковик» принимает на переработку практически любые типы производственного мусора. В зависимости от его состава и вида применяются различные технологии обезвреживания.
- Термическая обработка подходит для утилизации твердых отходов. Высокие температуры изменяют физико-химические свойства веществ, а в процессе выделяется большое количество энергии, которую можно использовать.
- Биологический метод переработки заключается в применении специальных бактерий для нейтрализации токсичных остатков. Утилизация промышленного мусора таким способом позволяет получить вторсырье для дальнейшего использования в производстве.
- Химическая обработка позволяет добиться тех же результатов с помощью реактивов. Такая технология может применяться для остатков фармацевтического производства, а также утилизации жидких отходов.
- Метод захоронения чаще всего используется для радиоактивных и особо опасных веществ с длительным периодом полураспада. Специальные герметичные контейнеры защищают окружающую среду от вредного воздействия.
С помощью ручной сортировки и последующего прессования проводят утилизацию оборудования и техники. Металлические составляющие дробятся и переплавляются на вторсырье, а полимерные остатки перерабатываются в гранулят и используются для получения топлива.