Рекуперация и утилизация твердых отходов

 

Рекуперация - это процесс отсортировки и переработки отходов производства и потребления, представляющих собой вторичные материальные ресурсы.

В процессе распределения и обработки промышленных отходов используется стандартная их классификация, которая преследует цель наиболее эффективного использования отходов в качестве вторичного сырья. Например, металлолом и отходы черных и цветных металлов по физическим признакам подразделяются на классы, а по химическому составу - на группы, марки и сорта. Безотходная и малоотходная технологии предусматривают:

1) комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов;

2) создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

3) переработку отходов производства и потребления продукции без нарушения экологического равновесия;

4) использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;

5) создание в перспективе безотходных производственных комплексов.

По ориентировочным данным, использование промышленных отходов в США составляют свыше 1 млрд. т, в странах Европейского экономического сообщества - более 400 млн. т, в Японии - 260 млн. т в год, в России в начале 90-х годов объем использования вторичных ресурсов в среднем за 5 лет возрос на 3,5 млн. т, в частности, в черной металлургии образование лома и отходов металлов на 1 т выплавляемой стали достигает 650 кг. Эти цифры свидетельствуют об особой важности проведения мероприятий по рациональному использованию металлических и других отходов.

Основой комплексного использования сырья и вместе с тем защиты окружающей природной среды от загрязнения является рекуперация, т.е. улавливание и переработка сырья. Разработка и внедрение новейших технологий, новых способов получения товарной продукции из вторичных материальных ресурсов позволяет значительно уменьшить антропогенные воздействия на природную среду. Остановимся на некоторых примерах внедрения новых технологий и методов переработки крупнообъемных отходов.

Твердыми отходами в черной металлургии являются шлаки: сталеплавильные, доменные, ферросплавные. Более 75% ежегодного выхода доменных шлаков (около 50 млн. т в год) используются для производства строительных материалов, шлакопемзы, шлаковаты, различных гранулированных шлаков для покрытия дорог. Из доменных шлаков получают стеклокристаллические материалы с высокими физико-механическими свойствами, эффективно используемыми в строительстве. Строительный материал, получивший название сигран, успешно применяемый вместо гранита и мрамора, разработан и внедрен на основе доменного шлака.

Ежегодный выход золошлаковых отходов от всех видов твердого топлива составляет более 100 млн. т. Зола в отвалах тепловых электростанций, образующаяся при сжигании твердого топлива, успешно используется в промышленности строительных материалов. Такие золы ТЭС получили широкое применение в дорожном строительстве и как заполнители бетонов. Они используются для изготовления золокерамзита, для теплоизоляционных засыпок, в качестве добавок к цементу, для производства глиняного и силикатного кирпича. Как сырье зола в нашей стране используется крайне мало, в Германии например, ее потребление составляет 76%, во Франции - 62%.

К новейшим ресурсосберегающим технологиям относится порошковая металлургия, которая способствует созданию материалов с высокими качествами, причем уменьшает потери сырья и в несколько раз увеличивает коэффициент использования металла. Внедрение этой технологии позволило получить в подшипниковой промышленности ежегодную экономию до 70 тыс. т порошка качественной легированной стали. Только при такой прогрессивной технологии можно получить уникальные пористые (для многократной фильтрации газов, очистки жидкостей), антифрикционные (для выпуска, в частности, надежных в эксплуатации подшипников скольжения, которые не нужно смазывать), тугоплавкие и другие материалы. Изготовленные из них детали увеличивают ресурс работы машин, позволяют снижать вес конструкций, создавать новые образцы техники, успешно действующей при очень большой или низкой температурах, сверхвысоких нагрузках, в агрессивной среде и т.д. Новый способ переработки автомобильных шин также способствует уменьшению антропогенной нагрузки на окружающую среду. Известно, что в мире накоплено большое количество отработанных шин автомобилей. Только в США их выбрасывается ежегодно более 200 млн. шт. Путем переработки из отработанных шин извлекают металл, получают нефтепродукты и кокс. Нефтепродукты используются для изготовления резиновых изделий, а кокс - для получения сажи или активного угля. Новый способ окраски автомобилей в электростатическом поле дал возможность сократить потери краски и уменьшить загрязнение атмосферы.

Утилизация и обезвреживание твердых отходов.  Не все промышленные отходы находят применение. Часть из них собирают специализированные организации по сбору и утилизации (Главвтормет, Главвторсырье) и передают на переработку, но многие мало- и крупнотоннажные отходы, не нашедшие применения, складывают или захороняют на специально отведенных полигонах.

Обезвреживание твердых промышленных и бытовых отходов, включая утилизацию осадков, шламов и скопов очистных сооружений, является одной из сложных задач.

Обработка промышленных твердых отходов должна преимущественно проводиться в местах их образования. Это позволяет получить существенную экономию средств за счет сокращения затрат на погрузочно-разгрузочные операции, высвобождения транспорта, сокращения безвозвратных потерь при перевалке и транспортировке отходов.

Первичная обработка металлоотходов включает: сортировку - разделение лома и отходов по видам металла; разделку - очистку от неметаллических изделий; механическую обработку и сортировку с помощью разрезки, рубки, брикетирования на прессовом оборудовании. Для утилизации вторичных металлов на предприятиях с большим количеством металлоотходов (более 50 т в месяц) организуются специализированные участки или цехи для сортировки, брикетирования и пакетирования. Брикетирование производится механическим уплотнением на специальных прессах. Прессование таких отходов, как спиралеобразная стружка, полученная после холодной обработки металла, проводится после ее отжига. Эффективность этого способа в том, что нет необходимости в подготовительных операциях, таких, как размельчение, обезжиривание, отбор неметаллических материалов.

В деревообрабатывающем производстве отходы используют для изготовления товаров культурно-бытового назначения, которые производятся в основном методом прессования. Современный уровень технологии пока не позволяет утилизировать все отходы промышленных производств. Возникает необходимость обезвреживания их, складирования на специальных полигонах или захоронения в грунтах.

Самые простые и распространенные сооружения для обезвреживания отходов - специальные полигоны, где происходит сваливание и анаэробное саморазложение отходов в течение многих лет. На этих полигонах в процессе разложения появляются токсичные газы и фильтраты. Образование таких газов, как метан, сероводород, свободный водород ведет к загрязнениям вод и воздуха, создает взрывоопасные смеси. Поэтому подготовке подобных полигонов должна предшествовать специальная гидроизоляция (естественная или искусственная). Вместе с тем, среди неутилизируемых отходов имеются исключительно токсичные, которые не могут быть обезврежены существующими методами. Обработку таких отходов осуществляют на полигонах, соответствующих требованиям действующих в стране санитарных норм и правил (СНиП) и предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленности, НИИ и других учреждений. В перечень материалов, подлежащих приему на спецполигоны, включены: ртутьсодержащие и мышьяксодержащие твердые отходы и шламы; отходы, содержащие свинец, цинк, олово, никель, кадмий, висмут, кобальт, сурьму и их соединения; цианосодержащие сточные воды; органические горючие, в том числе твердые смолы, отходы пластмасс, оргстекла, остатки лакокрасочных материалов, загрязненные опилки, деревянная тара; жидкие нефтепродукты, не подлежащие регенерации; масла; загрязненные бензин, керосин, нефть, мазут; растворители, эмали, краски, лаки, смолы. Жидкие токсичные отходы отправляются на полигон только после обезвоживания на предприятиях, отходы гальваники предварительно нейтрализуют и упаривают в котлованах, после чего засыпают двухметровым слоем кембрийской глины. Полигон представляет собой крупное предприятие, включающее мониторинговую и физико-химическую лаборатории для анализа состава поступающих отходов и постоянного отбора проб воды.

В число наиболее первостепенных проблем, связанных с захоронениями отходов, входят: 1) вымывание веществ и загрязнение грунтовых вод; 2) образование метана; 3) просадка грунта.

* Микрометр (мкм) - одна тысячная миллиметра (10-3 мм); нанометр - одна миллионная миллиметра (10-6 мм); ангстрем () - одна десятая нанометра (10-7 мм).

* Относительную влажность обычно измеряют, сравнивая температуру на двух термометрах - с влажным и сухим шариком; этот прибор называется психрометром. При одинаковом показании обоих термометров относительная влажность равна 100%; если же “влажный” термометр показывает меньше, чем “сухой”, то относительная влажность менее 100% . В экологических исследованиях часто пользуются еще и гигрографом - прибором для измерения относительной влажности, позволяющим вести непрерывную запись.

* Удельная теплоемкость - величина, показывающая, сколько необходимо затратить тепла для нагревания 1 г воды на 10С или 1 кг воды на 1 К (Кельвин).

* В разных литературных источниках эти данные составляют от 96,5 до 97,2%, незначительные отклонения встречаются и по данным объемов вод, составляющих гидросферу, например, в списке литературных работ см. Г.В.Стадницкого      и др.

* МГГ (1957-1958) - Международный геофизический год, когда было привлечено внимание к отдаленному антарктическому континенту. Одним из важнейших документов МГГ стал международный договор, ратифицированный в 1959г. шестью государствами, который провозгласил Антарктиду немилитаризованной зоной, сохраняемой для научных исследований 90 лет.

* Самая высокая среднегодовая температура воздуха на Земле составляет 310С в Лу, в Сомали, а самая низкая -55,60С на станции Восток в Антарктиде. Самая высокая температура воздуха, 580 и 57,80С, отмечена в Мексике, в Сан-Луис-Потоси (11 авг. 1933г.) и в Северной Африке, в Ливии, в Эль-Азизии (близ г. Триполи). Полюсом холода считается станция Оймякон в Якутии, где зарегистрирована температура воздуха -77,80С (1938 г.). На станции Восток, в Антарктиде, в 1982 г. была зафиксирована температура -89,20С, но этот результат не засчитан рекордным, так как станция Восток расположена на высоте 3480 м над уровнем моря, в отличие от метеорологических исследований на уровне моря, при которых самая низкая температура отмечена в Оймяконе.

* По комплексному индексу Бодмана, учитывающему и температуру, и ветер.

* Доктор географических наук К.С.Лосев приводит также и другие оценки массы воды озер: 7,5×1020 г и 1,76×1020 г.

* Основы инженерной эргономики и название дисциплины «Инженерная эргономика» были впервые разработаны и внедрены А.Е.Аствацатуровым в 1985г. (см. А.Е.Аствацатуров. Инженерная эргономика. – Ростов н/Д. 1985 //Инженерная эргономика машин. – Ростов н/Д. 1987 // Основы инженерной эргономики.- Ростов н/Д. 1991).

* Последствия, связанные с человеческими жертвами и экологическими поражениями, подробно публиковались в печати.

* Характерным примером такой техники может служить устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, а. с. 570558 (Аствацатуров А.Е., Чайка И.Г.), повысившее эффективность прототина – патент США № 3520105, кл. 55–191, 1968.