Переработка и обезвреживание бытовых и производственных отходов

В настоящее время и по масштабам накопления, и по степени негативного воздействия на окружающую среду экологической проблемой века становятся опасные отходы. Поэтому их сбор, удаление, детоксикация, переработка и утилизация – одна из основных задач инженерной защиты окружающей природной сре­ды. Важнейшей проблемой является защита среды обитания и от обычных, т.е. нетоксичных, отходов. На урбанизированных территориях размещение отходов уже сейчас выходит на первое место по своей значимости среди экологических проблем. Решение этого вопроса регламентируется Законом РФ «Об охране окру­жающей природной среды».

В отечественной и мировой практике наибольшее распростра­нение получили следующие методы переработки твердых быто­вых отходов (ТБО):

строительство полигонов для захоронения и частичной переработки;

компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);

сжигание отходов на мусоросжигающих заводах;

ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков и др.);

пиролиз (высокотемпературный нагрев без доступа воздуха) ТБО при температуре 1700 °С;

предварительная механизированная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов.

По оценке ряда специалистов, на нынешней стадии развития производства, которое в целом характеризуется преобладанием ресурсопотребляющих технологий и огромным накоплением отходов, наиболее приемлемым методом следует признать строительство полигонов для организованного и санкционированного хранения отходов и частичной их переработки (в основном методом прямого сжигания). Конструктивные схемы допускают высоту таких полигонов до 60 м и послойное их загружение с помощью бульдозеров, для чего устраивают пологий внешний откос. При определенных условиях (инертность, слабая токсич­ность) совместно с твердыми бытовыми могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов для исключения попадания загрязняющих ве­ществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов составляет 50–100 лет.

Одним из перспективных методов переработки твердых бытовых пищевых отходов является их компостирование с аэробным окислением органического вещества. Полученный компост используют в сельском хозяйстве, а некомпостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, в которых термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты, например в смолу.

Другой, менее распространенный метод переработки твердых бытовых отходов – сжигание их на мусоросжигающих заводах. На сегодняшний день в России работает небольшое число мусоросжигающих заводов (в Москве – два, Владивостоке, Сочи, Пятигорске, Мурманске и др.). На этих заводах спекание отходов происходит при t = 800... 850 °С. Вторая стадия газовой очистки отсутствует, поэтому в золе отработанных отходов отмечается повышенная концентрация диоксидов (0,9 мкг/кг и более).

С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг золы.

На некоторых зарубежных мусоросжигающих заводах реализуется более экологичная двухстадийная очистка газов, регла­ментирующая очистку более десяти вредных компонентов, вклю­чая дибензодиоксин и дибензофураны (на отечественных заво­дах — четыре компонента). Режим сжигания предусматривает разложение отходов, в том числе образующихся из пластмасс диоксинов, при температуре 900—1000 °С. До сжигания в обяза­тельном порядке (в США, например, это регламентируется зако­ном) производится предварительная сортировка твердых отходов, что на порядок снижает содержание вредных веществ в газах и шлаках.

Процесс ферментации заключается в добавлении в животно­водческие стоки ферментов (специальных белковых веществ — биологических катализаторов), ускоряющих процесс сбраживания отходов. В результате протекания биохимических реакций выделя­ется большое количество газа, состоящего в основном из метана (2/3 общего объема) и диоксида углерода. Выделяемый метан мо­жет быть использован для производства или бытовых нужд как горючее.

На заводах по пиролизу ТБО при температуре 1700 °С прак­тически утилизируются все материальные и энергетические ком­поненты, что резко снижает загрязнение окружающей среды. Од­нако технологический процесс очень трудоемок (по существу, за­вод по пиролизу — это доменная печь).

Высокая температура в зоне пиролиза обеспечивает разруше­ние практически всех сложных ядовитых соединений и превраще­ние их в простые горючие или инертные соединения. Пиролиз широко применяется и для переработки производственного мусо­ра органического происхождения (древесины, резины, бумаги, ветоши и т.д.).

К новейшим отечественным разработкам относится техноло­гия комплексной переработки ТБО. Технология предусматривает предварительную механизированную сортировку ТБО (извлечение черных и цветных металлов, выделение части балластных компонентов — стеклобоя, бытовых электробатареек, выделение текстильных компонентов для последующего их ис­пользования или ликвидации). После этого осуществляется тер­мообработка обогащенной и подсушенной фракции мусора при температуре до 1000 °С. Обогащенные шлаки перерабатываются и сжигаются в камни строительного назначения. Предусматривается двухстадийная современная газоочистка.

Токсичные твердые промышленные отходы обезвреживают на специальных полигонах и сооружениях. Для предотвращения загряз­нения почв и подземных вод отходы подвергают отверждению цементом, жидким стеклом, битумом, обработке полимерными вяжущими и т.д.

Выбор земельных участков для захоронения производится с соблюдением Санитарных правил о порядке накопления, транс­портировки, обезвреживания и захоронения токсичных промыш­ленных отходов и СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезврежива­нию и захоронению токсичных промышленных отходов». Поли­гоны запрещено размещать в сильно заболоченных местах, на территориях зеленых зон городов, в зонах санитарной охраны курортов, в зоне питания подземных источников питьевой воды, в зонах активного карста, оползней, селевых потоков, снежных лавин.

В стратегическом плане, по мнению многих ученых и специа­листов, проблема отходов должна решаться на месте их образо­вания путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий (РВТ), обеспечивающих минимизацию промышленных выбро­сов и отходов.

Очень сложной и пока еще нерешенной проблемой является обезвреживание и захоронение радиоактивных и диоксинсодержащих отходов. Общепризнанно, что избавление человечества от этих отходов — одна из самых острых экологических проблем.

Наиболее разработанными методами утилизации муниципаль­ных радиоактивных отходов, т.е. отходов, не связанных с деятель­ностью АЭС и военно-промышленного комплекса, являются це­ментирование, остекловывание, битуминирование, сжигание в керамических камерах и последующее перемещение продуктов переработки в специальные хранилища («могильники»).

На специальных комбинатах и пунктах захоронения радиоак­тивные отходы сжимают до минимальных размеров в прессовоч­ной камере. Полученные брикеты помещают в пластиковые боч­ки, заливают цементным раствором и отправляют в хранилища, врытые в землю на 5—10 м. По другой технологии их сжигают, превращают в пепел (золу), упаковывают в бочки, цементируют и отправляют в хранилища.

Для утилизации жидких радиоактивных отходов используют методы остекловывания, битуминирования и др. При остекловывании при температуре 1250–1600 °С образуются гранулированные стекла, которые также заковывают в цемент и бочки, а затем отправляют в хранилища. Однако, по мнению многих специалистов, долговечность бочек-контейнеров сомнительна.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) считает предпочтительным захоронение радиоактивных отходов в твердом и отвержденном виде, однако не исключает возможности захоронения и жидких отходов путем перевода их в геологические формации. Разработан метод захоронения особо опасных радиоактивных отходов в подземные емкости различных геологических формаций (массивы каменной соли, скальных грунтов и др.) на глубину не менее 600 м. Однако этот метод не является экологи­чески безопасным, и ученые ищут другие, более приемлемые и надежные способы.

Активная борьба с другими весьма опасными диоксинсодержащими отходами ведется в США, Японии, странах Западной Европы. По данным печати, в этих странах запрещено использо­вание нескольких десятков диоксинсодержащих веществ, а также низкотемпературное сжигание мусора. Изменяются технологии, например производства бумаги, внедряется повсеместный строжайший контроль за содержанием диоксинов в промышленной продукции, отходах и продуктах.

Для борьбы с диоксинсодержащими отходами в нашей стране важное значение имело принятие летом 1993 г. проекта первого этапа Федеральной программы «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов». В настоящее время в Российской Федерации разработаны и внедрены технологии очистки воды от диоксинов сорбцией на гранулированных активных углях.

Проблема борьбы с диоксинами осложняется отсутствием в достаточном количестве современной аналитической аппаратуры, малым числом специальных лабораторий, недостаточной обученностью персонала, высокой стоимостью приборов зарубежных фирм и т.д.

Дата добавления: 2015-07-15