• Напечатать
• Спросить
• Отправить другу
• Поделиться
  • Facebook
  • Twitter
• Подписаться на новости

Тверді відходи та джерела їх утворення

Тверді відходи в залежності від місця їх утворення поділяють на дві категорії:

• промислові;
• побутові, або відходи міського господарства.

Тверді промислові відходи

Відходи, що утворюються в процесі видобування корисних копалин, їх збагачення у виробничих процесах називаються промисловими.

До твердих промислових відходів відносять:

• відходи металу, дерева, пластмас, резини та інших матеріалів,
• осади стічних вод після їх обробки,
• шлами пилу в системах мокрого очищення газів,
• промислове сміття.

Джерела утворення твердих промислових відходів

Основна маса твердих промислових відходів утворюється на підприємствах:

• гірничої промисловості (шлаки, відвали та ін.);
• чорної та кольорової металургії (шлаки, шлами, відходи металу, колошниковий пил та ін.);
• металообробна промисловість (металева стружка, браковані вироби, лом, тощо);
• лісової та деревообробної промисловості (лісозаготівельні відходи, відходи деревини при виготовленні меблів, паркету, дверей, вікон та інших дерев’яних виробів, відходи клеїв, формальдегідних смол, лакофарбових матеріалів та ін.);
• енергетики (шлаки, попіл, жужелиця, які утворюються на теплових електростанціях);
• хімічної та суміжних галузей промисловості (фосфогіпс, галіт, недогарок, шлами, шлаки, скло, цементний пил, гума, пластмаси та ін.);
• харчової промисловості (кості, шерсть та ін.);
• легкої промисловості (шматки тканини, шкіри, гуми, пластмаси та ін.).

До твердих промислових відходів належать також:

• осади стічних вод;
• шлами пилу в системах мокрого очищення газів;
• промислове сміття.

Екологічні аспекти проблеми утворення твердих промислових відходів та шляхи її вирішення

Проблеми з накопиченням та утилізацією твердих промислових відходів виникають і потребують свого вирішення в кожній цивілізованій країні. Не являється виключенням і Україна.

На сьогоднішній день в нашій державі накопичено 25 млрд. тон твердих промислових відходів. Які займають площу 1600 км2 або рівну п’ятій частині площі Чернівецької області.

Інвентаризація та статистична звітність за останні 10 років свідчить, що на підприємствах України щороку утворюється 1 млрд. твердих промислових відходів. Із них 100 млн. тон токсичних, а 2,5-3,5 млн. тонн високотоксичних, які за європейськими стандартами відносяться до першого класу небезпеки. Кількість підприємств, на яких фіксують токсичні відходи перевищує 2500. Загальний обсяг накопичення токсичних відходів становить 4,5 млрд. тонн, а поточні витрати на їх утримання становлять щорічно більше 25% від вартості виробленої продукції.

За обсягами утворення домінують токсичні відходи, які містять важкі метали (хром, свинець, нікель, кадмій, ртуть). Переважно це відходи підприємств чорної і кольорової металургії, хімічної промисловості, машинобудування (гальванічні виробництва), гірничо-хімічні комбінати та інші.

Окрему групу твердих токсичних відходів становлять непридатні до використання та заборонені до застосування хімічні засоби захисту рослин. За даними офіційної статистики, кількість цих відходів, накопичених в Україні, становить близько 13500 тонн. Вони зосереджені по всій території України, нерідко знаходяться у непристосованих приміщеннях, а подекуди просто неба.

В нашій державі нараховується близько 300 накопичувачів твердих токсичних відходів, які побудовані без належного технічного захисту і стали джерелом екологічної небезпеки регіонального масштабу. Не вистачає обладнаних сховищ для зберігання токсичних відходів і установок для їх знешкодження та регенерації.

В Україні на сьогоднішній день неподолану розриву між прогресуючим накопиченням твердих токсичних відходів і заходами з їх утилізації та знешкодження загрожує поглибленням екологічної кризи.

Ефективне вирішення всього комплексу питань, пов’язаних з ліквідацією чи обмеженням негативного впливу твердих токсичних відходів на навколишнє природне середовище та здоров’я людини можливе тільки на основі реалізації законів України "Про відходи" та "Про загальнодержавну програму поводження з токсичними відходами". Якими передбачається:

• послідовне скорочення обсягів накопичення твердих токсичних відходів шляхом утилізації, знешкодження та видалення;
• обмежене утворення твердих токсичних відходів шляхом реконструкції виробництва. Впровадження маловідходних технологій та процесів замкнутого циклу;
• очищення забруднених територій від твердих токсичних відходів;
• створення мережі спеціалізованих підприємств з утилізації та видалення твердих токсичних відходів;
• здійснення утилізації та видалення переважної частини непридатних та заборонених до використання хімічних засобів захисту рослин;
• будівництво цілого ряду заводів на базі типових модульних комплексів з утилізації та видаленні твердих промислових відходів;
• знешкодження небезпечних місць розміщення твердих промислових відходів в обсягах, що визначаються економічними та технологічними можливостями;
• розроблення та впровадження технологічних рішень щодо утилізації та знешкодження відходів гальванічних виробництв;
• розроблення базових технологій, проектних рішень та устаткування у сфері поводження з твердими промисловими відходами;
• розроблення та впровадження технологічного обладнання:
• установки по утилізації відходів лакофарбових матеріалів;
• установки для термохімічного знешкодження твердих промислових відходів;
• установки для переробки гальванічних шламів;
• установки по рекуперації хрому в шкіряному виробництві.

Однак вирішення цих задач знаходиться в стадії виконання, тому ми можемо говорити тільки про стабілізацію сучасних екологічних проблем в Україні.

Раціональне використання сировини та вторинна переробка твердих промислових відходів

На сучасних вітчизняних підприємствах гірничої та гірничорудної промисловості здійснюється розробка корисних копалин на 5 тис. родовищ. Однак їх добування та використання проводиться не раціонально. Застосування застарілих методів їх видобутку приводить до того, що в надрах Землі залишається 50% солей, 40% кам’яного вугілля, 25% руди металів. Лише третина одержаних корисних копалин використовується за прямим своїм призначенням, а дві третини попадають у відвали та підсипання.

Не дивлячись на те, що потенційно можуть використовуватись в якості сировини або вторинних матеріальних ресурсів у гірничо-хімічній промисловості для одержання цінних матеріалів, в будівництві для одержання штучних гальки і щебеню з подальшим їх використанням як наповнювача бетонних сумішей, в будівництві брукованих доріг, для підсипання залізничних насипів, для одержання керамічних виробів і т. д..

Більш повного використання сировинно-матеріальних ресурсів добиваються в гірничо-хімічній промисловості. Прикладами можуть служити електрохімічні виробництва, комплексне використання апатитонефелінової породи, та хімічна переробка вугілля, нафти, сланців, торфу та деревини. Якщо раніше при коксуванні вугілля єдиним продуктом був кокс, то на сучасних коксохімічних підприємствах окрім коксу одержують ароматичні вуглеводні, аміак, водень, метали та інші органічні речовини. Їх кількість становить понад 300 видів органічних сполук. Значне зменшення кількості відходів в даному виробництві знизило антропогенне навантаження на навколишнє природне середовище.

На підприємствах кольорової металургії для зниження кількості відходів використовують метод комбінування, сутність якого полягає в поєднанні основного виробництва з підприємствами сірчанокислотної промисловості, які переробляють флотаційний колчедан (хвости флотації поліметалевих сульфідних руд) та пічні вихідні гази, що містять діоксид сірки.

Великий обсяг твердих відходів утворюється і на підприємствах чорної металургії. Так, при виплавлені однієї тонни сталі утворюється 650-700 кг твердих відходів-шлаків, шламів та відходів металу. Шлаки та шлами використовуються у будівельній індустрії для виробництва будівельних матеріалів, а відходи металу направляються на повторну переплавку. Тому на сьогоднішній день потребує вирішення проблема бережливого та раціонального використання металу та виробів із нього.

Раціональне використання металу необхідно здійснювати на підприємствах металообробної промисловості, добиваючись зниження металоємкості виробів, умілого використання металопрокату, зменшення випуску бракованих виробів, здійснення всіх мір по його максимальному використанню, дбайливого ставлення до відходів металу. Згідно державних стандартів відходи металу діляться на лом та відходи.

Ломом металів називаються зношені деталі та ті, що вийшли з вжитку, а також вироби з металу і сплавів.

Відходами металів називають промислові відходи всіх стадій переробки металу або сплаву від його виплавляння до механічної обробки, які становлять 80-85% відходів металообробних заводів.

Відходами лісової галузі являється деревина, яка не може бути використана в деревообробній промисловості та в будівництві. Використовують її, як екологічно чисте паливо.

Відходи деревообробної промисловості використовують для виготовлення товарів широкого вжитку та культурно побутового призначення, ДВП та ДСП, карболітових та каролітових плит.

Відходи шлаку та золи, які утворюються в процесі експлуатації ТЕС, запаси яких оцінюються в десятки мільйонів тонн, використовують як сировину для виробництва будівельних матеріалів.

Тверді відходи хімічної та суміжних з нею галузей промисловості складають щорічно більше 500 млн. тонн. Близько 120 видів із них включно до вторинних матеріальних ресурсів.

Зупинімось на характеристиці найбільш важливих відходів хімічної промисловості та їх використання.

При отриманні сірчаної кислоти з колчедану залишається твердий відхід - піритний недогарок. На кожну тонну сірчаної кислоти утворюється близько 0,6 тонни недогарку, що містить близько 58% заліза, до 3% міді, сульфату кальцію, невеликих кількостей срібла, золота і деяких інших цінних компонентів. Піритні недогарки з успіхом використовуються у виробництві цементу, скла, кераміки та в будівельній індустрії для одержання штучних гальки та щебеню, для регенерації металів.

Одним з можливих шляхів переробки недогарка є хлорне випалення.

При отриманні фосфорної кислоти утворюється фосфогіпс, склад фосфогіпсу (у%), отримуваного напівгідратним і дигідратним методами, в перерахунку на 100% Р2 О5 приведений нижче:

Крім перерахованих компонентів фосфогіпс містить сполуки магнію, кремнію і рідкісних металів. На 1 т фосфорної кислоти утворюється від 4,5 до 8,4 т фосфогіпсу.

Фосфогіпс використовують для отримання сірчаної кислоти і цементу, для обробки засолених ґрунтів, для виробництва будівельних матеріалів. Переробка фосфогіпсу на вказану продукцію вимагає значних матеріальних затрат на створення і експлуатацію відповідних виробництв, проте витрати в цьому випадку менші, ніж витрати на отримання тієї ж продукції з традиційної сировини, а також зберігання і транспортування фосфогіпсу.

Враховуючи масштаби відходів фосфогіпсу, що утворюються, раціональне використання його має величезне народногосподарське значення.

При отриманні концентратів фосфорної сировини утворюється значна кількість хвостів збагачення (1,7-2 т на 1 т готової продукції). Утилізація цих відходів є частиною проблеми комплексного використання сировини. Так, наприклад, з апатитової руди можна виділити нефеліновий, титаномагнієвий та інші концентрати, які служать сировиною для отримання кольорових і рідкісних металів.

Вельми важливе значення мають переробка галітових відходів, що утворюються на збагачувальних фабриках калійних комбінатів (1,8-2,6 т на 1 т хлориду калію). Складування цих відходів вимагає відчуження великих сільськогосподарських угідь, створюючи загрозу їх засолення, підвищення ступеня мінералізації підземних вод на прилеглій території. В той же час галітові відходи можна успішно застосувати для отримання хлориду натрію (харчової, технічної та кормової солі).

Собівартість цієї солі буде значно вище за звичайну. Тому до цих пір не наладжується її виробництво, а здійснюють поховання цих відходів у вироблених шурфах копалень.

Велика кількість відходів утворюється в содовій промисловості у вигляді так званої дистилятної рідини (на 1 т готової продукції близько 8 т відходів). Основними компонентами відходів содового виробництва є хлориди натрію і кальцію. Розроблено декілька варіантів утилізації дистилятної рідини з отриманням хлоридів кальцію і натрію, вапняної муки, товарного і будівельного вапна та інших матеріалів.

Цим переліком далеко не вичерпуються відходи хімічної промисловості. Не названі відходи азотної промисловості, виробництв органічного синтезу та ін. В даний час всі ці відходи все більше і більше використовуються як сировина для отримання нових продуктів. Але все ще значна частина твердих відходів хімічної промисловості не використовується на сьогоднішній день.

До твердих промислових відходів відносять і промислове сміття, щорічні обсяги накопичення якого у масштабах нашої держави досягають десятки мільйонів тонн. Поділ його на компоненти виявився економічно недоцільним. Тому на сучасному етапі розвитку вітчизняної промисловості використовують дві системи його обробки:

• переробка;
• утилізація за допомогою високотемпературного піролізного реактора.

Так, у Запоріжжі розроблена і з успіхом використовується система переробки промислового сміття в будівельні матеріали та в комбіновані добрива.

Знешкодження та захоронення твердих промислових відходів

Всі тверді промислові відходи в залежності від їх впливу на ґрунти, підземні ґрунтові води, атмосферу та здоров’я людини поділяють на чотири класи токсичності:

• I - надзвичайно небезпечні;
• II - високо небезпечні;
• III- помірно небезпечні;
• IV- мало небезпечні.

До I класу токсичності відносяться надзвичайно небезпечні тверді промислові відходи:

• мало радіоактивні;
• ртуть та її сполуки;
• миш’як та його сполуки;
• ціаніди;
• та інші надзвичайно отруйні речовини.

До II групи токсичності відносять високо небезпечні тверді промислові відходи:

• важкі метали та їх солі;
• хром та його солі;
• кадмій та його солі;
• свинець та його солі;
• відходи гальванічних виробництв;
• осад стічних вод промислових підприємств;
• шлам пилу із систем мокрого очищення газів.

До III групи токсичності відносять помірнонебезпечні тверді промислові відходи (які утворюються на підприємствах хімічної промисловості і не відносяться до перших двох груп токсичності):

• сода та дистилятна рідина;
• розчини солей;
• пластмаси та інші.

До IV групи токсичності відносять мало небезпечні тверді промислові відходи:

• деревина;
• зола;
• шлами;
• продукти збагачення мінеральної сировини.

В залежності від класу токсичності тверді промислові відходи знешкоджують та проводять їх захоронення.

Основними методами знешкодження та захоронення твердих промислових відходів являються:

• біологічне окислення;
• термічна обробка;
• складування у поверхневих сховищах;
• захоронення високотоксичних речовин та їх сполук в поверхневих шарах землі.

Біологічне окислення використовують для знешкодження та стабілізації осадів стічних вод на очисних спорудах. В результаті його застосування утворюється біогаз та органічні добрива. Біогаз використовують для одержання тепла та електроенергії, а органічні добрива в сільському господарстві.

В останній час все більше застосування для знешкодження та утилізації твердих промислових відходів знаходять термічні методи їх обробки на сміттєспалювальних заводах та полігонах. Незалежно від конструкції застосованих печей спалювання вони повинні забезпечувати:

• хороше перемішування відходів в процесі горіння для забезпечення більш повного їх згорання;
• збереження і підтримка достатньо високих температур, що забезпечить повне знешкодження токсичних компонентів.

Спалювання помірно та мало небезпечних твердих промислових відходів можна здійснювати в печах різної конструкції (камерні, барабанні, із зваженим шаром та інші), але в кожній із них повинні існувати наступні температурні зони:

• Підсушування (до 250 0С).
• Підготовка відходів до спалювання (250-6000С).
• Запалення (6000С).
• Горіння (600-9000С).
• Допалювання (11000С).
• Випалювання (1100-16000С).

Перспективними напрямками термічної обробки твердих промислових відходів являються:

• Низькотемпературний піроліз;
• Високотемпературний піроліз.

Піролізні продукти з успіхом використовуються в якості сировини для виробництв органічного синтезу або палива.

Процес низькотемпературного піролізу проходить при температурах від 300 до 9000С в стаціонарних вертикальних циліндричних печах (ретортах). В якості теплоносія використовуються рідкі продукти розкладання твердих горючих матеріалів, розплави солей та інші матеріали. Використовують також нагрівання за допомогою електричної дуги та струму високої частоти.

Склад газоподібних продуктів процесу можна змінювати в широких межах залежно від складу твердих промислових відходів, температури і кількості кисню в реакційній зоні. Часто для попередження утворення вуглецю в реакційну зону вводиться водяний пар. Твердий залишок низькотемпературного піролізу використовують як наповнювач при виробництві гумотехнічних та пластмасових виробів або як сорбент.

Високотемпературний піроліз використовують для утилізації лаків, фарб, клеїв, пластмас та інших відходів, до складу яких входить хлор та його сполуки для запобігання утворення діоксину. В результаті цього процесу одержуємо: горючий газ, пірокарбон і рідку смолу.

Горючий газ використовують як альтернативне джерело теплової енергії, полікарбон – як сировину для виробництва різних полімерних матеріалів.

Одним з основних способів захоронення великотоннажних твердих відходів є їх складування в поверхневих сховищах.

Для їх створення потрібно:

• виділення землі органами місцевого самоврядування;
• проведення геолого-екологічної експертизи виділеної ділянки;
• походження на її розміщення з екологічною інспекцією та державним санітарним наглядом;
• віддалення її від населених пунктів та відкритих водоймищ;
• незатопленістю її території паводковими водами;
• низьким рівнем ґрунтових вод;
• наявності водотривкого глинистого шару;
• проектна документація на її будівництво;
• будівництво та експлуатація сховища відповідно до екологічних та санітарних вимог.

В них зберігають піритний недогарок, фосфогіпс, галітові відходи, дистилятну рідину та інші відходи.

Як правило, складовані у поверхневих сховищах відходи не відносять до категорії токсичних, але у разі неправильного їх зберігання та при наявності недоліків в конструкції можуть привести до значного забруднення ґрунту та водоймищ.

Основними типами поверхневих сховищ являється шламонакопичувачі та шламосховища.

Шламонакопичувачі – це відкриті земельні ємності, які розташовані поза територією заводів і призначені для накопичення проектної кількості шламів. Шлам подається трубопровідним транспортом або підвозяться автомашинами.

Вони можуть бути в залежності від місця утворення наступних типів:

• Балково-ярового.
• Насипні.

Після заповнення шламонакопичувача, його консервують шляхом засипання піском (товщина шару 0,6 м) та ґрунтом (товщина шару 0,5) та передаються для використання у сільському господарстві.

Шламосховища – це відкриті земельні ємності, які розташовані поза територією підприємств і призначені для накопичення шламів, які подаються трубопровідним транспортом.

За конструкцією вони бувають насипного типу. Їх розміщують на спеціально спланованих майданчиках і обгороджують валами трапецієподібної форми. Їх висота залежить від виду, властивостей та кількості осаду. Найчастіше вали роблять із ґрунту, взятого із чаші шламосховища, що дозволяє збільшити його об’єм.

Кожне шламосховище повинно мати дренажні пристрої, що збільшують міцність греблі та покращують процес зневоднення шламів. Він дозволяє також відводити забруднені стоки з сховища для знешкодження або повторного використання.

При похованні високотоксичних твердих відходів в поверхневі шари землі (шурфи, печери, свердловини і т. д.) їх заздалегідь стабілізують розчинами рідкого скла, бетону, бітуму. Отримані блоки поміщають у поверхневі шари землі. Цей спосіб використовується для захоронення малорадіоактивних відходів, ртуті та її солей, миш’яку, ціанідів, арсенідів, солей важких металів, гальванічних шламів та інших відходів, які відносяться до I і II групи небезпеки.

10.07.2011