Воздействие отходов на окружающую природную среду.
Направление дальнейшего использования отходов
Отходы могут воздействовать на различные среды. Отходы воздействуют на воздушную среду, могут вызывать изменения геологической среды, загрязняют поверхностные водные объекты и подземные водные горизонты, засоряют русла водоемов, вызывают деградацию почв и снижение урожайности, оказывают влияние на растительный и животный мир. При санкционированном и несанкционированном (стихийные свалки) складировании отходов изменяется и нарушается природный ландшафт.
Проблема отходов стала рассматриваться как проблема, которая требует пристального внимания сравнительно недавно. Все образующиеся отходы, независимо от их токсичности, просто захоранивались за пределами населенных пунктов. В прибрежных городах даже сбрасывались в воду.
В настоящее время существуют различные системы управления отходами, направленные на уменьшение количества отходов и снижение воздействия отходов на окружающую среду. Простейшая схема любой системы управления отходами состоит из систем сбора, транспортировки, переработки или размещения отходов.
Система сбора отходов предполагает организацию сбора отходов — наличие мест временного хранения отходов, специальных емкостей для их сбора. Система транспортировки отходов — наличие специальных транспортных средств, оборудованных для транспортировки отходов. Система переработки отходов — наличие специальных установок и сооружений, которые предназначены для переработки отходов с целью их обезвреживания (снижения степени токсичности), уменьшения занимаемого отходами объема (прессование, сжигание и др.) или использования отходов в качестве сырья для получения продукции (вторпереработка). Система размещения (захоронение) отходов — наличие специализированных полигонов для захоронения отходов, оборудованных таким образом, чтобы максимально изолировать заскладированные отходы и тем самым максимально снизить возникновения риска загрязнения окружающей среды.
Основные направления деятельности по обращению с опасными отходами приведены на схеме на рис. 3. Методы обезвреживания отходов по конечной цели разделяются на ликвидационные, решающие в основном, санитарно-гигиенические задачи (захоронение, обезвреживание) и утилизационные, решающие санитарно-гигиенические задачи и задачи использования вторичных ресурсов (переработка — использование отхода непосредственно в исходном состоянии или с предварительным обезвреживанием). По технологическому принципу методы обезвреживания и переработки ТБО разделяют на: биологические, термические, химические, механические и смешанные. Далеко не все известные методы нашли широкое применение. Наиболее распространенные — захоронение, сжигание и пиролиз некомпостируемых фракций, аэробное биотермическое компостирование.
Особое место среди направлений обращения с отходами занимает сортировка. Сортировка является предварительной стадией переработки отходов и одновременно объединяющей операцией. Она позволяет отделить материалы и отходы, которые можно использовать в качестве вторсырья, а также существенно увеличивает эффективность процесса последующей переработки (обезвреживания) отходов. Один из способов сортировки отходов — раздельный сбор. Сортировка, как самостоятельная операция не решает проблемы санитарной очистки города, поскольку выделяемы компоненты, за исключением металлов, не могут быть реализованы и требуются специальные производства для их переработки. Оптимальным способом переработки отходов является комплексная переработка, сочетающая в себе термические и биологические процессы переработки. В данном случае сортировка является объединяющей операцией, которая оказывает существенное влияние на количественный и качественный состав отходов, направляемых на различные операции. Объем отходов, направляемых на сжигание и компостирование значительно уменьшается, улучшаются и стабилизируются термические процессы, сокращается выброс вредных веществ с отходящими газами от установок сжигания отходов, ускоряется процесс компостирования и улучшается качество получаемого компоста.
Рис. 3. Основанные направления обращения с опасными отходами
Отходы 1-3 классов опасности, как правило, направляются на обезвреживание (нейтрализация, термообезвреживание) или переработку (регенерация, вторпереработка) с целью получения какой-то продукции. В редких случаях отходы 1-3 класса опасности направляют для захоронения на специализированные полигоны с соблюдением санитарных требований и требований защиты окружающей среды. Отходы 4-5 класса опасности направляют на полигон размещения отходов.
Часть промышленных отходов, образующихся на одной стадии производства, могут быть использованы в качестве исходного материала на другой стадии, если он удовлетворяет техническим требованиям и условиям его применения.
Полигоны размещения отходов бывают специализированные и комплексные. Специализированные полигоны предназначены для размещения только одного конкретного вида отходов. Комплексные полигоны предназначены для размещения.
Некоторые виды промышленных отходов утилизируют совместно с твердыми бытовыми отходами на полигонах размещения твердых бытовых отходов. Опасные отходы, допускаемые к размещению на полигоне совместно с ТБО, должны отвечать следующим требованиям: влажность не более 85,0 %; отход не должен иметь взрывоопасных свойств; не должен самовоспламеняться, самовозгораться, токсичность отхода не должна превышать токсичность ТБО. Без ограничения в количественном отношении на полигоны принимаются отходы 4-5 класса опасности, которые могут быть использованы в качестве изолирующего материала, укладываемого сверху отсыпаемых слоев ТБО. К этим отходам относятся: алюмосиликатный шлам, шлам с фильтр-прессов при производстве силиката, кремнизем, гранулированный шлам производства соды, отходы дистилляции в виде солей кальция содово-цементного производства, графит отработанный производства карбида кальция, асбестоцементный лом, асбестовая крошка, твердые отходы шиферного производства, отходы бентонита, известь-кипелка, известняк, шламы после гашения извести, шлаки ТЭЦ, котельных, работающих на угле, торфе, сланцев или ТБО, шлифовальные материалы, строительные отходы от строительства и сноса, грунты, образовавшиеся при проведении землеройных работ, не загрязненные опасными веществами, но не представляющими ценность для сельского хозяйства или благоустройства. Эти отходы должны иметь однородную структуру с размером отдельных фракций менее 250 мм и характеризуются содержанием токсичных веществ в водной вытяжке по интегральным показателям БПК и ХПК не выше 300 мг О2/л, что соответствует показателям ТБО. Промышленные отходы со значениями БПК и ХПК в пределах 3400-5000 мг О2/л, 4-5 класса опасности допускается захоранивать на полигоне совместно с ТБО в ограниченных количествах — не более 30,0 % общей массы отходов.
Отходы производства и потребления, содержащие радиоактивные, легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, самовозгораемые и/или обладающие опасными свойствами (1-3 классов опасности) захоранивать совместно с ТБО на полигоне запрещено. В случае, если отход (любого класса опасности) является вторсырьем (черные и цветные металлы, бумага, полиэтилен, пластмасса и т.д.) или отходы могут быть использованы в качестве исходного материала в другой отрасли промышленности, или на другой стадии производства, захоронение отхода не разрешается.
На полигоне запрещено размещать (захоранивать) люминесцентные лампы и ртутьсодержащие отходы; отходы черных и цветных металлов; отработанные нефтепродукты; осадки очистных сооружений станций нейтрализации производственных сточных вод; шламы гальванического производства; отходы лакокрасочных материалов; изношенные автопокрышки; кислотные и щелочные аккумуляторы; электролиты; отходы, загрязненные нефтепродуктами и лакокрасочными материалами; осадки очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод и мойки автотранспорта; медицинские отходы и другие отходы, которые могут являться источниками распространения инфекционных заболеваний.
В общем виде технология комплексной переработки ТБО должна представлять комбинацию процессов селективного сбора (обязательно — отработанных люминесцентных ламп, возможно — электробатареек и стеклобоя), механизированной сортировки ( покомпонентной и пофракционной), биотермической обработки обогащенной органической фракции ТБО, термической обработки отходов обогащения и компостирования с утилизацией продуктов сжигания (шлака и тепла отходящих газов).
В мировой практике нашли промышленное применение четыре метода переработки ТБО:
- термическая обработка (в основном сжигание);
- биотермическое аэробное компостирование (с получением удобрения или биотоплива);
- анаэробная ферментация (с получением биогаза);
- сортировка (с извлечением тех или иных ценных компонентов для вторичного использования, удалением балластных или вредных компонентов, выделением отдельных фракций, наиболее пригодных технически, экологически и экономически для переработки тем или иным методом, например, сжиганием или компостированием).
Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, свои оптимальные области применения, зависящие главным образом от морфологического состава ТБО и региональных условий.
Термическая обработка — наиболее распространенный способ промышленного обезвреживания отходов.
Преимущества метода: уменьшение объема отходов до 10 раз; возможность рекуперации образующегося при сжигании и снижение риска загрязнения отходами грунтовых вод и почв.
Недостатки: опасность загрязнения атмосферного воздуха; уничтожение ценных компонентов, содержащихся в отходах; высокий процент выхода золы и шлаков; сложность стабилизации процесса сжигания.
Биотермическое аэробное компостирование — биохимический процесс разложения органической части отходов микроорганизмами.
Пиролиз — эробная ферментация с получением биогаза, образующегося при разложении органической части отходов. Применятся метод только при наличии потребности в биогазе.
Одним из наиболее распространенных и технически отработанных методов промышленной обработки ТБО перед их удалением на свалки является сжигание (часто с утилизацией тепла). В европейских странах сжиганием перерабатывают 20-25 % объема городских отходов, в Японии — около 65 % , в США — около 15 % (в США мусоросжигание рассматривают как один из основных способов продления срока службы свалок). Судя по зарубежным данным, технология прямого сжигания ТБО представляет экологическую опасность вследствие токсичных выбросов (тяжелые металлы, дибензодиоксины, дибензофураны и др.).
Направление дальнейшей переработки отходов, выбор технологии переработки определяется: морфологическим составом отходов, плотностью, влажностью, зольностью, содержанием органического вещества и элементным составом. Основное требование при определении всех выше перечисленных характеристик отхода — максимальное соответствие среднего состава исследуемых проб отходов и постоянная влажность компонентов.
Целесообразность сжигания отходов определяется по расчетной теплоте сгорания. Показателем для выбора метода аэробного компостирования для переработки отходов — оценка прогнозируемых агрохимических показателей. Для определения этих показателей, фракции ТБО подразделяют на 3 группы:
-1 — фракции, биологически легко разлагаемые и легко перерабатываемые механически в процессе биотермического обезвреживания: пищевые отходы, бумага, отсев;
-2 — органические части, не подвергающиеся изменению в процессе ускоренного обезвреживания, которые в процессе дозревания компоста или при внесении его в почву будут интенсивно разлагаться: древесные отходы, текстиль, кости;
-3 — балластные составляющие, не подвергающиеся разложению под воздействием микроорганизмов, и, как правило, не попадающие в компост при аэробном биотермическом компостировании и последующей сепарации: металл, стекло, камни, пластмасса.