Навигация:
Главная → Все категории → Строительная экология

Экологизация отходов производства и потребления


Экологизация отходов производства и потребления

Обезвреживание и утилизация отходов производства и потребления. Защита городской среды от бытовых отходов (БО) состоит в их сборе, транспортировке, переработки или складировании. Все эти операции оцениваются соответствующими показателями. Повышение уровня комфортности жилья приводит к увеличению бытовых отходов на всех стадиях деятельности человека, в том числе и в строительстве. Это увеличение составляет примерно 1...3% в год на каждого жителя. На объем БО и последующие операции влияют климат, характер застройки, уровень промышленного развития, торговля, сфера услуг и другие условия. Необходимо отметить, что в населенных пунктах (городах, поселках) России ежегодно образуется около 120... 140 млн м3 отходов. Для обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) известно более 20 методов, по каждому из которых имеется 5... 10 разновидностей технологий, технологических схем, типов сооружений. По своему принципу и конечной цели методы обезвреживания и переработки делятся: на ликвидационные — решает санитарно-гигиенические задачи; утилизационные — решает задачи экономики и использования отходов как вторичных ресурсов. По технологическому принципу методы могут быть биологические, термические, химические и механические. Наиболее распространенными методами в России и за рубежом являются: складирование на полигонах (ликвидационный биолого-механический); сжигание (ликвидационный термический); компостирование (утилизационный биологический). Эти методы обезвреживания и утилизации позволяют соблюдать нормативы по охране окружающей среды. При обращении с отходами производства и потребления, согласно ст. 51 Закона РФ «Об охране окружающей среды», запрещается: - сброс отходов производства и потребления, в том числе радиоактивных отходов, в поверхностные и подземные водные объекты, на водосборные площади, в недра и на почву; - размещение опасных и радиоактивных отходов на территориях, прилегающих к городским и сельским поселениям; размещение опасных и радиоактивных отходов в лесопарковых, курортных, лечебно-оздоровительных, рекреационных зонах, на путях миграции животных, вблизи нерестилищ и иных местах; - захоронение опасных и радиоактивных отходов на водосборных площадях подземных водных объектов, используемых в качестве источников водоснабжения. При строительстве заводов механизированной переработки ТБО одним из экономических показателей является наличие гарантированных потребителей компоста (органического удобрения или топлива) в радиусе до 20 км. При строительстве завода по сжиганию ТБО с утилизацией тепловой энергии является гарантированное (круглосуточное и круглогодичное) потребление тепловой энергии. При строительстве полигонов складирования ТБО важнейшими условиями являются следующие: - наличие свободного участка с основанием на водоупорных грунтах; - уровень грунтовых вод ниже 3 м от поверхности площадки; наличие грунта или инертных отходов для изоляции ТБО; - получение разрешения на высоту складирования (свыше 20 м); - размещение полигона на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО. При выборе участка под полигон складирования ТБО должна быть проведена не только геологическая оценка территории, но и экономическая вариантность проработки полигона. Для каждого варианта подбирают земельный участок и устанавливают транспортные затраты по вывозу отходов, сроки действия полигона, обоснованные на обеспечение потребителей компоста. Наиболее распространенными методами обработки и захоронения БО являются следующие. Закрытые свалки — метод, позволяющий обрабатывать большие объемы БО при относительно малом воздействии на окружающую среду. При этом методе исключаются попадание фильтра в подземные горизонты, горение и пожары, однако отсутствует утилизация продуктов БО. Открытые свалки — неконтролируемый сброс отходов, без уплотнения, изоляции, чаще всего «диким» способом. Самый неэффективный, но вместе с тем самый распространенный метод. Отходами завалены все проезжие дороги поселков, опушки лесов, поляны и овраги. Организованные полигоны отходов— это более современный метод захоронения отходов, но рассчитан на длительное отторжение площадей, поэтому его нельзя признать перспективным. Данный метод вмещает достоинства закрытой свалки, но при этом утилизирует так называемый биогаз — метан (55... 60%), образующийся в теле полигона вследствие анаэробной биодеструкции органических веществ. С каждой тонны БО образуется до 200 м3 газа, отводимого системой горизонтальных дырчатых труб в газгольдер и затем используемого в топливных или энергетических установках. Отечественного опыта не имеется. Отходы при таком методе не включаются в круговороты вещества и энергии и, следовательно, ведут к дополнительной антропогенной нагрузке на окружающую природную среду, к снижению ее экологической устойчивости; Прессование — это разделение отходов на твердые и жидкие компоненты с последующей их переработкой давлением 80 МПа. Получаемые при таких параметрах обработки твердые отходы имеют объемную массу около 1000 кг/м3 и могут найти применение в строительстве. Компостирование — это биохимический процесс обезвреживания отходов. Его достоинства заключаются в наиболее сокращенном сроке (до 6 сут) переработки отходов и получении биотоплива и компоста, используемого в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Технологический процесс осуществляется во вращающихся барабанах диаметром 3... 3,5 м и длиной 20 м и требует соблюдения режимных параметров: температуры; влажности; длительности перемешивания; сушки. Пиролиз — обезвреживание отходов — происходит в условиях дефицита кислорода и при температуре 600...800 °С, что приводит к термическому разложению отходов и их обезвреживанию. Следует отметить, что отечественного опыта применения метода пиролиза отходов нет. Однако пиролиз привлекателен в случае использования образующегося тепла для выработки тепловой или электрической энергии, а также для защиты атмосферы от газов и твердых выбросов. Методы полевого компостирования ТБО целесообразно применять в городах с населением до 500 тыс. чел. как наиболее простой и дешевый метод обезвреживания и переработки отходов. Технология этого метода заключается в компостировании отходов в открытых штабелях. Применяют две принципиальные схемы полевого компостирования: с предварительным дроблением ТБО и без предварительного дробления. В первом случае для измельчения твердых отходов используют специальные дробилки, во втором — измельчение за счет многократного перелопачивания материала. Не-измельченные фракции отделяют на контрольном грохоте (устройство для механической сортировки сыпучих материалов по крупности частиц просеиванием их через колосники, решетки и сита). Установки, оснащенные дробилками для предварительного измельчения, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства. Сооружение и оборудование полевого компостирования должны обеспечить прием и предварительную подготовку отходов, биотермическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. Отходы разгружают в приемный бункер или на ровную площадку. Затем бульдозером или грейдерным краном формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования. Для повышения активности биотермического процесса наряду с перелопачиванием и принудительной аэрацией производят увлажнение материала. Зрелый компост перед отправкой потребителю направляют на грохот, где его очищают от крупных фракций. Из отходов и компоста электромагнитным сепаратором извлекают черный металлолом. Современное экономическое положение России не позволяет надеяться на улучшение положения дел с утилизацией отходов и применять какие-либо эффективные технологии. Наиболее доступным методом складирования ТБО является метод «Эколандшафт», представляющий собой совокупность современных инженерных и биоинженерных технологий. В рамках этого метода применяются различные материалы: габионные и армогрунтовые конструкции; различные геосинтетические материалы (геотекстили, геомембраны, геосетки), применяемые для дренажа, гидроизоляции, армирования грунтов; биоинженерные технологии (метод экстремального озеленения, биоматы и биотекстили из растительного волокна). Метод «Эколандшафт» позволяет эффективно решать целый ряд проблем, возникающих при создании, эксплуатации и рекультивации полигонов ТБО, в том числе: - укрепление бортов с помощью габионных конструкций; - гидроизоляция бортов и днищ с помощью пластиковых геомембран и геотекстиля; - создание дренажных и газоотводных систем; - поверхностное водоотведение с помощью нагорных канав и лотков, выполненных из матрасов Рено (плохая разновидность габионов); - очистка загрязненных вод; - рекультивация полигона. Последнее мероприятие включает в себя: засыпку глинистым грунтом, уплотнение и гидроизоляцию поверхности свалочных грунтов, проведение озеленения с использованием метода экстремального озеленения биоматами и биотекстилем, очистку прилегающих к полигону территорий. Технологические методы, основанные на сжигании отходов, реализованы достаточно широко в ряде зарубежных стран, в том числе во Франции, ФРГ, Италии и др., но они выделяют большое количество диоксинов, и их влияние распространяется на расстояние до 1 км с превышением допустимого в три раза. В США отмечено, что при сжигании 1 кг ПВХ, содержащихся в бытовых отходах, в атмосферу выбрасывается 40 мкг диоксинов. Этого количества хватит, чтобы отравить почти 2 км3 воздуха. В России также имеются мусоросжигательные заводы, но они построены без учета морфологического состава отходов и других характеристик: плотности (кг/м3), влажности (%), зольности (%). Например, стекло дает 95...97% зольности, а пищевые отходы — 5...40%. Поэтому такие заводы являются энергетически затратными и не оправдывают себя. Термический метод обезвреживания и утилизации отходов заключается в горении неподготовленных отходов в топках мусоросжигательных котлов и подготовленных отходов (освобождение от балластных отходов, составляющих относительно стабильный фракционный состав) в топках энергетических котлов или цементных печах. Термический процесс происходит при подводе тепла (эндотермический процесс). При пиролизе отходов (метод основан на способности органической массы отходов при нагревании в инертной среде выделять продукты СО, С02, Н2, СН4 и др.) протекают связанные между собой процессы — сушка, сухая перегонка (пиролиз), газификация, а также взаимодействие исходных горючих компонентов отходов с газообразными продуктами. Одним из основных приемов предотвращения воздействия, не только методом пиролиза, но и методом организованных полигонов по захоронению отходов на городскую среду является устройство санитарной зоны не менее 500 м с посадками на ней деревьев и кустарников. Утилизация отходов в производстве строительных материалов. С 1970 -х гг. ученые Тульского государственного университета работают над проблемами утилизации различных отходов в производстве строительных материалов и изделий. Большинство составов смесей и соответствующие способы изготовления некоторых новых строительных материалов и изделий разработаны на их основе. Приведем ниже ряд примеров нетрадиционных способов утилизации некоторых отходов в производстве строительных материалов и изделий, которые, с нашей точки зрения, являются наиболее экономически целесообразными. Как известно, в производстве целлюлозосодержащих материалов, особенно картона, попутным отходом является скоп, который в виде шлама с влажностью 80...85% тысячами тонн скапливается в отстойниках. Ценность этого отхода заключается) не только в его экологической чистоте и теплоэнергетическом потенциале (он способен гореть в сухом состоянии), но и в большей степени его материальной составляющей. Речь идет о скопе, содержащем 45...48% глинистого сырья — каолина, являющегося ценным природным сырьем для центральных регионов России. Ряд ученых Японии, России и других государств предлагают применять скоп в качестве выгорающей добавки для производства керамического кирпича, дренажных труб и керамзита. В приведенных ниже трех способах утилизации скопа в производстве изготовления легких заполнителей предлагается утилизировать и воду, содержащуюся в шлакообразном скопе. Первый способ заключается в двухстадийном перемешивании скопа влажностью 80...85% с сухими малоиспользуемыми отходами — пористым ферромарганцевым шлаковым песком на первой стадии и с отходами производства мела — на второй стадии перемешивания с последующей грануляцией смеси и подсушкой гранул при температуре не выше 65 + 5 °С. В качестве теплоносителя рекомендуется использовать отходящие газы от обжигательных печей керамики или других тепловых агрегатов. Полученный безобжиговый скопошлаковый гравий и попутный с ним песок обладают биостойкостью, низкой гигроскопичностью и относятся к числу трудносгораемых материалов с насыпной плотностью 200...350 кг/м3. Такой легкий заполнитель рекомендуется для гипсобетонных стеновых изделий (блоков, плит) и панелей как утеплитель перекрытий, а также для засыпки отверстий стеновых шлакоблоков и других целей. Попутный легкий песок хорошо оправдывает себя в качестве выгорающей и облегчающей добавки в массах керамического кирпича, дренажных труб, заменяя более дорогой каменный уголь, дегидратированные глины и другие добавки. Второй способ заключается в одностадийном перемешивании влажного скопа с пылевидной золой из циклонов ТЭС с последующей грануляцией смеси и подачей скопозольных гранул в зону обжига вращающихся печей, в которых обжигаются сырцевые гранулы керамзита. Под действием теплоудара и испарения влаги скопо-зольные гранулы превращаются в порошок, а после сгорания целлюлозной составляющей в скопе образуется эффективная опудрива-ющая добавка для керамзита, состоящая из каолина и золы ТЭС. Таким образом, разработанным способом решается не только утилизация малоиспользуемых отходов — скопа и пылевидной золы, но и снижается насыпная плотность керамзита в 2... 2,5 раза, а также предотвращается возможность запыленности цеха золой-уноса, рекомендуемой в качестве опудривающей добавки для керамзита. Это объясняется тем, что каолин, содержащийся в скопе, является более эффективной тугоплавкой опудривающей добавкой, чем пылевидная зола ТЭС. Третий способ утилизации скопа весьма прост. Сущность способа заключается в двухстадийном перемешивании влажного скопа с попутными отходами добычи бурого или другого каменного угля, с городским мусором, обогащенным железосодержащими отходами, а также с рублеными обрезками городских деревьев, листьями и др., с добавлением небольшого количества буроуголь-ной золы или без него, с последующим сжиганием комбинированной смеси в печах и закаливанием при температуре не ниже 800...850 °С. Продуктом такого самосжигания отходов является пористый материал (выход не менее 60...70%), состоящий из пористого песка и пылевидной составляющей этого песка (20... 25%) от общей массы остатка. Насыпная плотность пористого песка с размером фракций 1,25... 5 мм соответственно составляет 350... 600 кг/м3, а более мелкой с размером 0,14... 1,25 мм — 650...800 кг/м3. Цвет песка светло-розовый или бежевый. Кроме песка попутно образуется и пылевидная зола с размером частиц менее 0,14 мм, обогащенная поташом (К2С03). Более крупный песок с размером фракций более 1 мм рекомендуется для производства легких бетонов, например для стеновых железобетонных панелей взамен дробленого керамического песка, а с более мелкой фракцией в 1,25...2 мм может исполнять роль обогащающей и облегчающей добавок в массе керамического кирпича и дренажных труб. Пылевидная фракция, как показали опыты, хорошо себя оправдывает в качестве рыхлителя, рас-кислителя и одновременно удобрения почвы. Основные направления малоотходных и безотходных технологий. В настоящее время для удовлетворения потребностей народного хозяйства ежегодно вовлекается в оборот около 20 т природного сырья в расчете на одного человека. Долгое время человек черпал это сырье из природной кладовой, как из бездонного колодца. Взять, например, добычу нефти или газа. И только теперь начинают замечать, что никакого «колодца» нет, а есть истощенные шахты и скважины, «лунные» пейзажи заброшенных карьеров. Вопросы перераспределения структуры потребления и производства к началу XXI в. вышли на первое место в мире. Развитые капиталистические страны стремятся во многом разрешить их путем «выталкивания» загрязняющих отраслей, в том числе и горнодобывающей промышленности, в развивающиеся страны. Но это не способ решения проблемы. Жизнь и практика показывают, что технология, основанная на использовании новейших достижений науки и техники, в конечном счете, самая выгодная. В этих условиях взаимосвязь экологии и экономики принципиальным образом изменяется. Появляется возможность создания новой технологии, технологических процессов, базирующихся на экологически чистых продуктах сырья и соответствующем оборудовании, которые становятся, как принято говорить, экологически чистыми и не наносят ущерба окружающей среде. Современная технология по ряду производств и отраслей промышленности достаточно развита (химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, энергетика, черная и цветная металлургия), чтобы приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя в разработке и реализации комплексной программы внедрения безотходных производств и переработки скопившихся отходов. Скорейшее внедрение такой программы можно будет рассматривать как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. «Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции (технологический процесс, предприятие, ТПК), при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно точно, т.е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе не может быть. Однако отходы, которые образуются на любом производстве, не должны нарушать нормальное функционирование природных экосистем. Если говорить об охране окружающей среды и экономике, то будущее — за малоотходной и безотходной экономикой. Именно советские и российские ученые предложили термин «безотходная технология», получивший распространение во всем мире. Новые технологические безотходные производства позволят радикально снизить энергоемкость и материалоемкость производственных процессов, особенно расход химикатов. Безотходная технология свои принципы заимствует у природы. Это принципы экологических систем, в которых вещество и энергия расходуются экономно, и отходы одних организмов являются условием существования других. Закон природы очень суров, но мудр: никаких отходов. Так должно происходить и в промышленности, в которой все компоненты сырья используются полностью, и производство является безотходным. Одним из примеров безотходной технологии является бескоксовый бездоменный метод получения железа восстановлением железорудных концентратов водородом или конвертированным природным газом. При этом устраняются из технологической цепи производства наиболее загрязняющие стадии, такие как доменный передел, производство кокса и агломерата. Это позволяет практически полностью исключить вредные выбросы в атмосферу. Еще один пример — Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК), который работает без доменных печей и коксохимического производства с прямым получением железа из руд — не из чугуна, а непосредственно из руды. Весь процесс, включая подготовку газа и восстановление железа, протекает в замкнутой системе. В атмосферу сбрасывается лишь дым из межтрубного пространства реформера после использования теплоты. Бездоменная металлургия позволяет отказаться от постоянно дорожающего кокса, а значит, и от сложного хозяйства коксохимических, агломерационных и доменных цехов. Кроме того, для бездоменной металлургии характерна высокая культура производства: здесь практически отсутствуют такие атрибуты традиционной технологии, как пыль, грязь, шум. Технологические процессы, базирующиеся на прямом получении железа, легко поддаются механизации и автоматизации. Установки совершенно чисты для окружающей среды, а коксохимическое производство регулярно выбрасывает в атмосферу сернистый газ, фенол, цианид и другие вредные вещества. Показателен пример Пикалевского глиноземного комбината в Ленинградской области. Он использует бедное по содержанию алюминия сырье и в то же время является одним из наиболее рентабельных предприятий в отрасли. На комбинате была внедрена безотходная комплексная переработка сырья для выпуска глинозема, химических продуктов и строительных материалов. Таким образом, новый подход к решению экологических задач органически вписывается в практику построения интенсивной производственной базы и в то же время решает проблему охраны атмосферного воздуха. При создании новых предприятий и реконструкции действующих производств в черной и цветной металлургии внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов может обеспечить резкое сокращение расходов воды и сброса сточных вод, внедрение сухих способов очистки газов от пыли, утилизацию слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов, переработку всех доменных и ферросплавных шлаков и других шлаков и отходов. В бумажной промышленности, которая на сегодня набирает темпы производства, необходимо внедрять разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения. Следует максимально использовать экстрагирующие соединения, содержащиеся в древесном сырье, совершенствовать технологические процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и озона. Для того чтобы оценить научные и практические подходы к решению малоотходной и безотходной технологии, рядом ученых предложена методика оценки экологического совершенства, например, химических процессов и удельного образования отходов. Предложен критерий экологичности технологических процессов, который включает в расчет количество и концентрацию токсичного компонента в жидких, твердых и газообразных отходах и предельно допустимые концентрации, например, в городском воздухе. Предлагаемый критерий имеет четкую зависимость от количества и токсичности отходов, определяющих воздействие технологического процесса на окружающую среду, следовательно, он может быть использован для сравнения традиционных производств с перспективными безотходными и малоотходными технологиями, что существенно облегчает оценку безотходности. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии загрязнений на окружающую среду не превышают уровня, допустимого нормами. Надо понимать, что по техническим, экономическим и другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение. Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном производстве может направляться на хранение или захоронение? Поэтому в ряде отраслей промышленности России имеются количественные показатели оценки безотходности. Так, например, в угольной промышленности, наиболее емкой по отходам отрасли, введен коэффициент безотходности производства, а в цветной металлургии — коэффициент комплексности. Установлено, что производство является безотходным, когда коэффициент безотходности превышает 75% (в угольной промышленности). При создании малоотходных и безотходных производств, которые уже реализуются, пусть и не в полной мере, решаются многие организационные, технические, технологические, экологические и, конечно, экономические задачи. Учитывая практику внедрения безотходной технологии, можно выделить ряд взаимосвязанных принципов. Принцип системности, когда каждый отдельный технологический процесс рассматривается как элемент динамичной системы всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, затрачивая при этом и хозяйственно-экономическую деятельность человека и его влияние на природную среду (атмосферу, гидросферу, ландшафты...). Принцип комплексности использования ресурсов требует при создании безотходного производства максимального использования всех компонентов сырья и энергоресурсов. Сопутствующие элементы, которые присутствуют в сырье, могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Принцип ограничения воздействия процесса или производства на окружающую природную среду. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Естественно, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с экологическим нормированием, соблюдением природоохранных актов, ответственностью руководителей. Принцип рациональности организации безотходного производства, т.е. требование разумного (экономичного) использования всех компонентов сырья и поиск новых экологически обоснованных технологий. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Оценивая, таким образом, перечисленные принципы, связанные с охраной окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов, можно выделить главные направления создания малоотходных и безотходных производств: - усовершенствование существующих и разработка принципиально новых технологических процессов, производств и соответствующего оборудования; - внедрение круговорота использования воды в технологических Циклах; - использование отходов в качестве сырья на других предприятиях. На пути совершенствования существующих и создания принципиально новых безотходных технологий и производств очень важно соблюдать: непрерывность процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и другие ресурсы; интенсификацию производственных процессов и совершенствование технологического оборудования для сокращения отходов и экономного использования сырья. При организации малоотходных и безотходных производств большое значение имеет кооперирование предприятий различных отраслей промышленности.

Похожие статьи:
Перечень правовых и нормативных документов по экологии строительства

Навигация:
Главная → Все категории → Строительная экология

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум