Классификация отходов

2. Использование отходов в качестве  сырья при производстве строительных  материалов:

как пористые заполнители бетона, строительной керамики, кладочных растворов (пустая горная порода, галечник, песок);

как сырье для производства белого цемента, строительной извести и  стекла (породы, содержащие мел СаСО₃), портландцемента (глинистые сланцы), керамзита (пластичные глины), силикатного и строительного кирпича (золошлаковые отходы тепловых электростанций и металлургических заводов) и т. д. Промышленность строительных материалов – единственная отрасль, в значительных масштабах использующая многотоннажные отходы производства.

3. Вторичное использование отходов  в качестве исходного сырья,  поскольку некоторые отходы по  своим свойствам близки к природному  сырью для получения определенного  вещества или сырья для получения  новых видов продукции.

 В первом случае реализуется принцип  малоотходной или безотходной технологии производства (рис. 2), например производство графита из графитовых руд и образующейся при этом графитовой копоти.

 
  Во втором случае таким образом можно, например, получать серную кислоту: при обогащении угля с целью снижения в нем содержания серы образуется серный колчедан FeS₂ (например, в «хвостах» обогащения Подмосковного угольного бассейна его запасы достигают 60 млн т); термическая обработка серного колчедана совместно с другим крупнотоннажным отходом – сульфатом железа FeSO₄ – позволяет получить диоксид серы:

FeSO₄ + 3FeS₂ + 8О₂ = 7SO₂ + 2Fe2O₃,

и в дальнейшем – серную кислоту.

Это направление использования  отходов применимо при переработке  таких промышленных отходов потребления, как черный и цветной металлолом. При переработке черного металлолома  можно сэкономить до 75% электроэнергии, необходимой для получения стали  из железной руды. Повторное получение  алюминия из лома экономит до 90% электроэнергии, необходимой для его выплавки из руды. Попутно уменьшается загрязнение  атмосферы и количество добываемого  первичного сырья, а следовательно  и количество пустой рудной породы.

4. Использование отходов в сельском  хозяйстве в качестве удобрения  или средства мелиорации. Например, разработаны технологические процессы  получения из фосфогипса (крупнотоннажный  отход некоторых химических производств,  содержащий в %: гипс – 80–90, фосфорную кислоту – 0,5–0,6, глину  – 5–6) ценного химического удобрения  – сульфата аммония (NH₄)₂SО₄, а также извести для химической мелиорации солонцовых почв. Известковые мелиоранты (поглотители) кислых почв получают также из золошлаковых отходов металлургии, отходов бумажной, кожевенной и других отраслей производства.

Применение отходов промышленности в сельском хозяйстве имеет свои сложности. Это связано с тем, что в них в зависимости  от исходного сырья могут находиться тяжелые металлы, мышьяк, фтор, селен  и другие вредные элементы.

5. Использование в качестве топлива  в промышленности и быту отходов  лесной и деревообрабатывающей  отраслей промышленности, некоторых  отходов сельского хозяйства.

Утилизация промышленных отходов

Отходы, которые не используются (или  не подлежат использованию), направляются на захоронение на полигоны-свалки.

Полигон для хранения твердых промышленных отходов представляет собой обычно заглубленный примерно на 10 м и огражденный  насыпью во избежание попадания  ливневых и талых вод земельный  участок площадью от нескольких до десятков гектаров. Для предотвращения загрязнения грунтовых вод дно  хранилища покрывают противофильтрационным  экраном (несколько слоев полимерной пленки). Для контроля работы этого  экрана и качества грунтовых вод  в районе полигона бурят скважины с целью отбора проб воды на химический анализ. Полигон, как правило, огораживают  полосами из деревьев и кустарников. Твердые отходы после их обезвоживания  на заводских очистных сооружениях  засыпают в хранилище самосвалами  со специальной эстакады или с  гребня ограждающей насыпи. После  заполнения хранилища на выровненной  поверхности устанавливают противофильтрационный  экран и засыпают его слоем  песчаного и почвенно-растительного  местного грунта. На этом в основном заканчивается рекультивация хранилища  твердых нетоксичных промышленных отходов.

В России из учтенных статистикой (в 1997 г.) 1112 мест организованного захоронения  промышленных отходов, занимающих территорию в 14,5 тыс. га, 935 мест (84%) отвечало действующим  нормативам захоронения отходов.

Особое внимание мониторинг окружающей среды уделяет токсичным отходам  производства.

Токсичные промышленные отходы должны помещать в герметичные металлические  контейнеры (особо вредные – в  кубы из отвердевшего жидкого стекла) и захоранивать в толще глины. Иногда в качестве полигонов для  хранения таких отходов используют пустые геологические выработки (брошенные угольные шахты, соляные копи или специально созданные полости).

Однако по-прежнему существует практика вывоза промышленных отходов, в том  числе токсичных, в места неорганизованного  складирования, что представляет особую опасность для окружающей среды. Количество отходов на несанкционированных  свалках постоянно растет. Главные  причины этого – переполненность  существующих полигонов захоронения  токсичных отходов и отсутствие финансирования нового строительства. Кроме того, при строительстве  новых объектов обезвреживания и  захоронения отходов возникает  серьезная проблема – нахождение баланса между интересами граждан, проживающих вблизи территории предполагаемого  строительства данного объекта, и решением экологических проблем  региона в целом.

Переработка промышленных отходов  должна предшествовать их захоронению  на полигонах-свалках для обеспечения  экологической безопасности при  их хранении, уменьшения первоначальных объемов.

Суть термической технологии заключается  в обработке отходов высокотемпературным  теплоносителем, в частности продуктами сгорания топлива, СВЧ-нагревом и др. Высокотемпературная обработка  происходит в окислительном или  восстановительном режиме с подачей  воздуха, кислорода, водорода или других газов. Этот способ обладает определенной универсальностью, позволяя обезвреживать  неорганические и органические соединения. Главный недостаток термической  технологии – большая энергоемкость  на единицу перерабатываемых отходов.

Разновидностью термического метода является плазменный, при котором  высокие температуры (выше 3000 К) позволяют  обезвреживать широкий спектр токсичных и особотоксичных веществ, среди них различные отравляющие вещества (в том числе боевые), пестициды, диоксины и др.

Еще одним перспективным направлением термической технологии является пиролиз  – разложение отходов под действием  высокой температуры без доступа  воздуха. Преимущества этой технологии – возможность получения газа для технологических и бытовых  целей, а в ряде случаев новых  продуктов (масла, смолы), пригодных  к использованию; резкое сокращение затрат на систему очистки отходящих  газов за счет снижения их объемов (в 3–4 раза); достаточная экологическая  чистота и безопасность; низкое энергопотребление  на единицу объема перерабатываемого  вещества, особенно в случае применения СВЧ-нагрева.

В результате физико-химической технологии переработки некоторые отходы используются как сырье для получения полезного  продукта.

В промышленно развитых странах  эту технологию применяют для  переработки:

отходов резинотехнической промышленности (автомобильные покрышки, резиновые  шланги и рукава и др.) в резиновую  крошку, используемую в дорожном строительстве (например, шумопоглощающий «шепчущий  асфальт», которым покрыты многие автомагистрали Австрии);

широко используемых полимерных материалов (новая отрасль промышленности по переработке такого вида отходов  обеспечивает их 100%-ю переработку  в сырье для повторного использования);

определенных видов промышленных отходов в удобрения, строительные материалы.

При переработке каждого вида отходов  этим методом приходится разрабатывать  индивидуальную технологию. В связи  с этим с точки зрения экологизации промышленного производства при  создании нового материала, находящего широкое применение, желательно одновременно разрабатывать и технологию его утилизации.

Теоретически самой перспективной  технологией переработки промышленных отходов является биотехнология. Живое  вещество планеты в ходе эволюции переработало косную литосферу, гидросферу и атмосферу, превратив их в биосферу. Энергетический потенциал биоты  не сравним ни с какой технической  установкой, выполняющей ту же функцию, правда, скорость протекания биологических  процессов невелика. В лабораторных условиях осуществляются технологии извлечения из отходов Fe, Сu, Zn, Сd, Рb, Нg, Со, Аg и других металлов, в том числе радиоактивных  изотопов, некоторыми бактериями и  грибами. В промышленных условиях биотехнологию  уже используют для производства белковых продуктов из отходов лесной и деревообрабатывающей отраслей промышленности.

Биотехнологические методы должны оказаться очень полезными и  эффективными при переработке отходов  пищевой отрасли промышленности, агропромышленного комплекса, а  также коммунального хозяйства  – областях, где утилизация отходов  развита в наименьшей степени.

Бытовые отходы

Твердые бытовые отходы (ТБО) являются отходами сферы потребления, образующимися в результате бытовой  деятельности населения. Они состоят  из изделий и материалов, непригодных для дальнейшего использования в быту.

Бытовые отходы могут находиться как  в твердом, так и в жидком и  реже – в газообразном состояниях. ТБО – совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и  т.д.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Жидкие бытовые  отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения. Газообразные – выбросами различных газов.

Это отходы, которые накапливаются  в жилом фонде, учреждениях, предприятиях общественного назначения (школах, зрелищных и детских учреждениях, гостиницах, столовых и т.п.).

Норма накопления ТБО изменяется, отражая состояние снабжения  населения товарами и в тоже время она в значительной мере зависит от местных условий.

Состав и объем бытовых отходов  чрезвычайно разнообразны и зависят  не только от страны и местности, но и от времени года и от многих других факторов. Объемы бытовых отходов для некоторых стран приведены в таблице. Бумага и картон составляют наиболее значительную часть ТБО (до 40% в развитых странах). Вторая по величине категория в России – это так называемые органические, в т.ч. пищевые, отходы; металл, стекло и пластик составляют по 7-9% от общего количества отходов. Примерно по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д. Количество муниципальных отходов в России увеличивается, а их состав, особенно в крупных городах приближается к составу ТБО в западных странах с относительно большой долей бумажных отходов и пластика.

 

Таблица : Производство бытовых  отходов

 

Страна	Всего в год, тонн	На душу населения в день, кг
США (1988)	180,000,000	1.82
США (1995, прогноз 1992)	200,000,000	1.91
США (2000, прогноз)	216,000,000	2.00
СССР (1989)	57,000,000	0.23
Российская  Федерация (1991)	26,000,000	0.17
Западная  Европа	123,300,000	-
Великобритания	18,000,000	0.9

 

Примерный состав ТБО в  СССР в 1989 г.

 

 

 

 

 

 

Проблема  полного уничтожения или частичной  утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) — бытового мусора — актуальна, прежде всего, с точки зрения отрицательного воздействия на окружающую среду. Твердые  бытовые отходы это богатый источник вторичных ресурсов (в том числе  черных, цветных, редких и рассеянных металлов), а также — "бесплатный" энергоноситель, так как бытовой  мусор возобновляемое углеродсодержащее  энергетическое сырье для топливной  энергетики.

Однако  для любого города и населенного  пункта проблема удаления или обезвреживания твердых бытовых отходов всегда является в первую очередь проблемой  экологической. Весьма важно, чтобы  процессы утилизации бытовых отходов  не нарушали экологическую безопасность города, нормальное функционирование городского хозяйства с точки  зрения общественной санитарии и  гигиены, а также условия жизни  населения в целом.

Как известно, подавляющая масса  ТБО в мире пока складируется на мусорных свалках, стихийных или  специально организованных в виде "мусорных полигонов". Однако это самый неэффективный  способ борьбы с ТБО, так как мусорные свалки, занимающие огромные территории часто плодородных земель и характеризующиеся  высокой концентрацией углеродсодержащих  материалов (бумага, полиэтилен, пластик, дерево, резина), часто горят, загрязняя  окружающую среду отходящими газами. Кроме того, мусорные свалки являются источником загрязнения как поверхностных, так и подземных вод за счет дренажа свалок атмосферными осадками.