Лекция 12. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ И УТИЛИЗАЦИЯ

ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

План лекции

1. Основные виды отходов: бытовые, промышленные, сельскохозяйственные, строительные, производственного потребления.

2. Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве.

3. Классификация отходов.

4. Основные технологические принципы утилизации, обезвреживания и захоронения отходов.

Урбанизация городов, приведшая к образованию крупнейших мегаполисов, и постепенно возрастающая хозяйственная деятельность человека создают одну из острейших проблем ХХI века – проблему защиты окружающей среды от негативного воздействия отходов производства и потребления. Практически во все времена своего существования человек стремился как можно быстрее и дешевле избавиться от отходов, ссыпая их в ближайшие овраги или в понижения рельефа, не задумываясь при этом о последствиях.

Большинство городов мира практически построены на свалках. Дальнейший рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства нередко приводят к нарушению экологической обстановки, особенно в крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована на ограниченной территории и где сосредоточена значительная часть населения. Как показывает практика, в таких городах происходит наиболее интенсивное накопление отходов, а неправильное и несвоевременное удаление их и обезвреживание нередко приводят к экологическому кризису. Возникающие вокруг городов, плохо организованные, а порой и просто «стихийные» свалки являются наиболее серьезными источниками загрязнения атмосферного воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод.

Известно, что за всю историю существования человечество научилось использовать в среднем 2-5% исходного сырья. Остальная масса вещества превращается в отходы. В России ежегодно образуется 5-7 млрд т отходов производства и потребления. Под их складирование выведено из оборота более 1 млн га плодородных земель. Ежегодная прибавка токсичных отходов составляет 50 млн т. Таких отходов накоплено свыше 1000 млн т. Так, различными отвалами в Свердловской области занято до 5% территории, что привело к необходимости в разработке губернаторской и федеральной программ по переработке техногенных отходов, которые содержат значительное количество полезных компонентов. Бытовыми отходами по данным различных источников занято до 20% территории Московской области.

С целью охраны окружающей среды, а также утилизации содержащихся в отходах ценных компонентов разрабатывают и внедряют различные промышленные технологии обезвреживания и переработки отходов, включая методы термического и биологического обезвреживания и другие технологические приемы их переработки.

Учитывая все возрастающие требования к защите окружающей среды необходим поиск новых рациональных путей снижения экологического ущерба, наносимого природной среде повседневной жизнедеятельностью человека. Остановимся на понятии «отходы» и на их классификации.

В соответствии с законом Российской Федерации «Об отходах…», «отходы производства и потребления – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства». Это определение содержит некоторые неточности, в частности, не перечислены все возможные группы веществ, которые относятся к отходам. Более точное определение дано В.Л.Лотошем в работе [8]: «отходы производства и потребления – некондиционные остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе производства и потребления товарной продукции, или товарная продукция, полностью или частично утратившая свои потребительские свойства в процессе использования или хранения, или нецелевые продукты производства, образовавшиеся попутно с товарной продукцией, которые при наличии определенных социально-эколого-экономических условий могут быть использованы в качестве сырья, материалов, полуфабрикатов».

По данным международной организации «ВейстТэк», к отходам производства и потребления относятся: промышленные, муниципальные, медицинские, биологические, сельскохозяйственные, органические, техногенные образования, отходы строительства и сноса, транспортного, топливно-энергетического комплексов, отходы с низким уровнем радиоактивности, лом черных и цветных металлов, электронный и электротехнический лом, шламы, сточные воды, иловые осадки, воздушные выбросы и др.

Классификация отходов проводится по ряду признаков. Наиболее общим является деление по форме материального субстрата, в которой они находятся.

По этому признаку отходы разделяют на вещественные и энергетические. К последним относятся механические колебания и волны, электромагнитные поля.

Отходы в вещественной форме различают по:

агрегатному состоянию – газообразные жидкие, твердые и условно твердые (пастообразные);

химическому составу – органические и неорганические;

генезису (происхождению) –бытовые и производственные (промышленные, сельскохозяйственные, промысловые);

возможности применения –вторичные материальные ресурсы, которые пригодны к эффективному использованию на данном этапе развития науки и техники; отбросы, которые не могут быть полезны на данном этапе развития науки;

токсичному действию –первый класс (чрезвычайно опасные вещества), второй (высокоопасные), третий (умеренно опасные) и четвертый (малоопасные);

способные к самостоятельному горению –горючие и негорючие.

Возможны и другие признаки деления отходов.

В области государственного управления при обращении с отходами для учета, контроля, нормирования МПР России разработан Федеральный классификационный каталог, который зарегистрирован в Минюсте России в 2003 году. Для формализации видов отходов, удобства передачи информации, ее сбора и обработки введена кодовая система Каталога отходов, содержащий перечень их видов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: происхождению, агрегатному состоянию, химическому составу, экологической опасности.

Таким образом, отходы могут быть бытовыми, промышленными, сельскохозяйственными, строительными и т.д.

Бытовые (коммунальные)твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образовавшиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей.

Отходы производства (промышленные)– остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства, а также образующиеся в процессе производства попутные вещества, не находящие применения [10]. В странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются захоронению, 33% – сжиганию, а 7% – компостированию, свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке.

Отходы производственного потребления– непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке, машины, инструменты и пр.

Классификация отходов по агрегатному состоянию и опасности воздействия на окружающую среду приведена на схеме 13.

Схема 13

Как видно из приведенной выше схемы, все отходы в той или иной степени воздействуют на окружающую среду, вызывая в ней изменения, которые в ряде случаев приводят к состоянию экологического бедствия или чрезвычайной экологической ситуации или экологического кризиса.

По степени воздействия на окружающую среду промышленные отходы, как было показано выше, различаются по классам токсичности и степени опасности. Класс токсичности таких отходов определяется в каждом конкретном случае расчетным путем в соответствии с нормативным документом «Предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах, обуславливающее отнесение этих отходов к категории токсичности» № 3170-84. – М.: Минздрав СССР, 1985. Основой расчета является сравнение растворимости и содержания опасных веществ в отходах с их ПДК в почве.

Для определения класса токсичности рассчитывается индекс токсичности данного компонента по формуле:

(5)

где: ПДК_i – предельно допустимая концентрация в почве i-того токсичного вещества, содержащегося в отходе;

S_i – коэффициент, отражающий растворимость его в воде (величина безразмерная);

Св – содержание данного компонента в общей массе отходов, т/т;

i – порядковый номер данного компонента.

Величину К_i округляют до первого десятичного знака после запятой.

Рассчитав К_i для отдельных компонентов отходов, выбирают 1-3 ведущих компонента, имеющих минимальное значение, причем К₁< К₂< К₃. Кроме того, должно выполняться условие: 2 К_i > К₃. Затем находят суммарный индекс токсичности (К_z ) по формуле:

(6)

где n – число значимых токсичных компонентов в отходе. Причем n ≤ 3.

С помощью суммарного индекса токсичности по таблице 4 («Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами».- М.: Минздрав СССР, 1987, № 4266-87) определяется класс опасности отходов производства.

Таблица 4