Учет и утилизация отходов

СНиПам для полигонов по захоронению токсичных промышленных отходов [34,

37].

Подземное захоронение ПО может быть организовано на различных глубинах

и в различных гидродинамических зонах литосферы. Согласно этому хранилища

подразделяются [31]:

- не неглубокие (близповерхностные) – в зоне аэрации и активного

водообмена;

- среднеглубокие (промежуточной глубины) – ниже зоны активного

водообмена, но не глубже 2000 м, в пределах пластовых температур до 50 – 70

°С;

- глубокие – на глубинах свыше 2000 м.

Для обеспечения безопасного функционирования близповерхностных хранилищ

из-за опасности загрязнения подземных вод они должны размещаться в объеме

геологических тел с низкой гидравлической и диффузионной проницаемостью (в

глинах, туфах и т.п.) и создаваться защитные сооружения (системы дренажа,

гидрозавес и т.п.).

Среднеглубокое захоронение целесообразно и эффективно в объеме

мегаблоков кристаллического фундамента платформ. Наиболее оптимально

создание такого рода хранилищ в пределах неглубоко залегающих (500-2000 м)

депрессий с незначительной динамикой подземных вод.

Глубокое захоронение промышленных отходов может быть реализовано в

разрезе кристаллических образований фундамента и в осадочных породах,

перекрытых выдержанными толщами (глинами мощностью от 50 до 100 м и более,

стратифицированными соляными толщами).

2.2. Использование промышленных отходов в качестве заполнителя при

рекультивации карьеров

При добыче полезных ископаемых неизбежно образуется большое количество

отработанных карьерных выемок, негативно влияющих на различные элементы

природной среды: нарушение геоморфологии, гидрологического и

гидрогеологического режимов, загрязнение подземных горизонтов, ландшафтные

изменения (Таблица 1).

Таблица 1.

Классификация негативных воздействий на окружающую среду [32]

|Объект |Проявление |

|воздействия| |

|Литосфера |Оползни, оплывание, эрозия склонов и основания выработки, |

| |интенсификация карста, просадка лессовых пород; истощение |

| |плодородного слоя; изменение микрорельефа; выветривание и |

| |обрушивание склонов. |

|Гидросфера |Нарушение режима и загрязнение подземных вод и малых рек; |

| |оседание и провалы поверхности из-за суффозии; заболачивание|

| |почвогрунтов; подтопление территории и угнетение |

| |растительности. |

|Атмосфера |Загрязнение воздуха карьерной пылью; возникновение застойных|

| |аэродинамических зон; изменение состава воздуха в ареале |

| |глубоких карьеров. |

|Ландшафт |Усиление контрастности рельефа; овраго- и |

| |оползнеобразование; смещение пород на склонах; понижение |

| |поверхности в прикарьерном пространстве. |

Частичный возврат территории в безопасное хозяйственное пользование

достигается путем выполаживания откосов, планировки днища, фитомелиорации и

заполнением всего свободного пространства выемки карьера. Практически

единственной альтернативой природным рекультивационным материалам

(кондиционные и отвальные грунты) являются крупнотоннажные промышленные

и/или бытовые отходы.

Опасность промышленных отходов предполагает их предварительное

обезвреживание и обработку для снижения класса токсичности и перевод из

одного класса опасности в другой, например из взрывоопасных в

невзрывоопасные, из самовозгорающихся в несамовоагорающиеся и т. д.

При выборе отходов для рекультивации карьеров необходимо учитывать

следующие факторы [32]:

- Эколого-гигиенический – допустимость использования с точки зрения

безопасности для людей и окружающей среды;

- Ресурсный – наличие достаточного для заполнения карьера количества

отхода;

- Реакционная способность – химическая индифферентность компонентов

отхода;

- Инженерно-геологический – сходство отхода с природными материалами

карьера.

Благодаря медленному протеканию физико-химических процессов происходит

трансформация компонентов отходов. Присутствие растворителей и

углеводородов приводит к набуханию полимеров, эмульсии и коллоиды которых

пропитывают минеральную часть отходов. Гидролиз солей тяжелых металлов

приводит к образованию малорастворимых оксидов и гидроксидов. Данные

процессы интенсифицируются в результате экзотермических реакций и

затрудненного оттока тепла. Содержание отходов в рекультивируемом карьере в

течение 5 – 6 лет приводит к образованию почти однородной резиноподобной

массы и достигается детоксикация отходов [32].

Сводная классификация видов работ по рекультивации карьеров с

использованием предварительно подготовленных в зависимости от их целевого

назначения отходов представлена в Приложении 4.

Таким образом, рекультивация карьеров неутилизируемыми промышленными

отходами позволяет проблему их размещения с минимальным экологическим

ущербом, при этом достигается уменьшение неблагоприятного воздействия со

стороны техногенно нарушенных территорий.

2.3. Размещение радиоактивных отходов

Захоронение и складирование в геологических формациях, являющихся

природными изоляторами, в сочетании с несколькими инженерными барьерами,

призванными препятствовать распространению токсичных отходов в окружающую

среду, составило основу концепции надежного вывода из биосферы и

радиоактивных отходов (РАО) различной активности, принятую МАГАТЭ.

С ориентировкой на нее в США в 80-х годах была произведена разработка

могильников для РАО в пустотах от разработки соляных и золоторудных

месторождений. В Германии РАО захороняются в соляных и железорудных

выработках. В остальных странах Западной Европы, а также в Канаде и на Кубе

разработка технологий захоронения РАО в геологических формациях также

ведется уже в течение нескольких лет. В последние годы геологические и

геофизические изыскания на предмет выбора тех участков недр, в которых

существуют природные породные изоляторы, способные безопасно использоваться

для той же цели, начаты и в странах Восточной Европы, в странах СНГ

(Украина и Белоруссия). При этом первоочередность захоронения в недрах РАО,

хотя последние и составляют всего около 1% от общего количества

неиспользуемых токсичных отходов, диктуется тем, что при размещении их на

земной поверхности, которое в основном осуществляется в настоящее время,

они представляют для человечества наибольшую опасность [14].

2.4. Требования безопасности при организации хранилищ

При решении вопросов обеспечения эксплуатационной надежности горных

выработок, специально создаваемых для подземных хранилищ, необходимо

учитывать требования СНиП 2.01.55-85 «Объекты народного хозяйства в

подземных горных выработках» и одноименной Инструкции, утвержденной

Госстроем СССР и Госгортехнадзором СССР в 1984 г.

Для обеспечения безопасного вывода отходов из биосферы при

использовании природных и техногенных объектов должны строго соблюдаться

определенные условия и ограничения.

Согласно действующим положениям по проектированию и созданию

захоронений отходов запрещается их расположение [29]:

- вблизи месторождений пресных подземных, минеральных лечебных,

промышленных вод и их водоохранных зон;

- на территории зон охраны курортов;

- на территории заповедников;

- в пределах селитебных и рекреационных зон населенных пунктов.

Кроме того, подземные хранилища не рекомендуется размещать:

- на площадях залегания полезных ископаемых без согласования с органами

Государственного горного надзора;

- в зонах активного карста;

- в зонах активизации процесса сдвижения породной толщи от ведения

горных работ;

- в массивах, склонных к горным ударам и относящихся к пожароопасным

(выделяющих или образующих при контакте с промышленными отходами

взрывоопасные или ядовитые газы);

- в пределах сейсмоактивных районов;

- в зонах естественного питания и разгрузки водоносных комплексов;

- вблизи неотектонически активных разломов и дизъюнктивных нарушений в

породной толще;

- в районах интенсивной техногенной нагрузки на недра, приводящей к

нарушению природной изоляции подземных резервуаров (например, в районах

старых нефтяных месторождений, для которых характерно наличие значительного

фонда дефектных скважин, являющихся основными каналами вертикальных потоков

флюидов);

- в районах, где не исключена возможность проникновения в хранилища

поверхностных вод в различных аварийных ситуациях (наводнения, сели,

прорывы дамб и плотин водо- и шламохранилищ, оседание земной поверхности

под влиянием горных работ и т. п.).

Существенное значение имеет наличие способов и средств, позволяющих при

необходимости оперативно и с полной гарантией навечно перекрыть выработки,

через которые ПО будут подаваться в выработанные пространства [31].

Исходя из концепции минимизации риска, связанного с возможным

негативным воздействием захороняемых токсичных промышленных отходов на

окружающую среду, к подземным хранилищам должны предъявляться требования не

только общего санитарно-гигиенического характера, но и требования,

учитывающие условия их размещения в геологической среде. В рамках такого

подхода в случае нарушения герметичности подземных хранилищ и проникновения

компонентов отходов из хранилища в геологическую среду их распространение

будет определяться особенностями тектонического строения и

гидрогеологическими условиями района размещения данных объектов.

3. Перспективные способы повышения экологической

безопасности промышленности

При разработке новых ресурсосберегающих и экологичных технологических

процессов, необходимо обезвреживание отходов на стадии вывода из

технологического процесса, но при современном развитии науки и техники

невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию,

не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно

захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого

хранилищах, где можно будет захоронить промышленные отходы для их

использования в будущем. Однако открывается всё больше возможностей

существенно сократить количество не утилизируемых отходов, которые имеют

сложный химический состав, и, как правило, их переработка в полезные

продукты до последнего времени или была весьма затруднительна, или

экономически нецелесообразна.

Важность экономного и рационального использования природных ресурсов,

как и охрана окружающей природной среды, не требует обоснований. В мире

непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё

дороже. Значительно целесообразней избегать образования отходов или, по

крайней мере, существенно их сокращать уже на стадии первичной обработки

природного сырья. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и

безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов

требует принятия межотраслевых решений.

Не менее пристальное внимание необходимо уделять и внедрению технологий

использования вторичных материальных ресурсов (ВМР). Вторичные материалы и

ресурсы – отходы производства и потребления, которые на данном этапе

развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как

на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами [41]. К

ВМР не относятся возвратные отходы производства, используемые повторно в

качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.

К вторичным ресурсам можно отнести побочные продукты, которые, как и

отходы, являются возможным сырьем для других производств. Побочные продукты

могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования.

Отходы – нежелательные, но неизбежные продукты [41].

ВМР могут быть использованы в местах своего образования или в других

отраслях хозяйства.

Малоотходные и безотходные промышленные технологии, как правило,

ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство

и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных

ископаемых.

4. Утилизация твердых отходов различного происхождения

Проблема переработки и утилизации твердых отходов производства и

потребления продолжает оставаться одной из наиболее острых. Несмотря на

большое количество проектов создания аппаратов по экологически чистой

утилизации опасных веществ и их смесей у большинства из них рано или поздно

обнаруживаются серьезные просчеты в конструкции. Различные компании-

производители установок указывают на безупречность именно их конструкций.

4.1. Переработка отходов в высокотемпературной шахте

Работниками НИЦ «Экология и промышленная энерготехнология»

Объединенного института высоких температур РАН и АОЗТ «Резонант» был

разработан способ Поскольку доменные печи могут работать только на

дорогостоящем коксе, то для переработки отходов их необходимо

реконструировать. Доменные печи оснащаются воздушными фурмами (3 – 5 шт.),

подающими в печь горячий воздух на уровне жидкой металлической ванны, т. е.

несколько выше обычного. Это позволяет значительно повысить температуру

жидких продуктов в печи (на 200 – 300 єС), позволяет вводить в шихту

определенное количество угля (вместо кокса) и превращает обычную доменную

печь в высокотемпературную шахтную печь. В приложении на основе работы [9]

существует схема технологического комплекса высокотемпературной шахты.

В США фирмой «Андко-Торрекс» в г. Буффало в течение 6 лет

эксплуатировалась шахтная печь на основе доменной печи с

производительностью 2.8 т отходов в час (24000 т. в год). Ее экологические

показатели соответствовали требованиям санитарных норм всех стран. В

последствии аналогичные и более производительные установки стали появляться

и в других странах, однако несбалансированность горючих компонентов в

перерабатываемых отходах может привести к преждевременному выходу из строя

установки. Для предотвращения, как выяснилось необходимо добавлять в шихту

50 – 100 кг низкосортного угля на тонну перерабатываемых отходов [9].

Для придания образующимся в печи шлакам большей легкоплавкости и

меньшей вязкости, повышении степени поглощения шлаками серы и галогенов

следует вводить в шихту небольшое количество известняка, что также

способствует стабилизации работы печи при допустимых экологических и

экономических показателях.

При достижении определенного температурного запаса через горн (но не

через засыпной аппарат) можно загружать в печь жирные и бурые угли,

пластмассовые и хлорвиниловые отходы, отходы нефтепродуктов, автомобильные

покрышки, лакокрасочные изделия и т. п. Степень очистки дымовых газов в

системах обычных доменных печей достаточно высока и качество их проверено в

промышленных условиях многих стран мира.

Возможно использования шлаков в качестве сырья для производства

облицовочных плит, возможна попутная выплавка чугуна или стали [9].

4.2. Переработка отходов на основе сжигания в барботируемом расплаве шлака

Институтом «Гинцветмет» (г. Москва) совместно с другими Российскими

организациями была разработана технология переработки (утилизации) твердых

бытовых и промышленных отходов, на основе так называемого принципа

Ванюкова, превосходящей по экологическим и экономическим показателям широко

распространенные в мире термические методы.

Существуют четыре модификации установки, разработанных компанией

«Гинцветмет», для переработки отходов: МПВ – 30, МПВ – 60, МПВ – 120, МПВ

– 240 – отличающихся по производительности, количеству затрат различных

ресурсов (например, электроэнергия, вода, при необходимости, топлива) [1].

Суть технологического процесса заключается в высокотемпературном

разложении компонентов рабочей массы в слое барботируемого шлакового

расплава при температуре 1250 – 1400 єС и выдерживании их в течение 2 – 3

секунд, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических

соединений (в том числе дибензодиоксинов и дибензофуранов) до простейших

компонентов. Экологическая эффективность подтверждена крупномасштабными

испытаниями на полупромышленной барботажной печи при переработке обычного

бытового мусора от жилых домов на опытном заводе Гинцветмета в г. Рязани:

уже на выходе пылегазового потока из печи отсутствуют высокотоксичные

соединения типа диоксинов, фуранов и др. Остающиеся вредные микропримеси

(пылевозгоны, хлористый водород, сернистые соединения и др.) улавливаются и

нейтрализуются благодаря высокоэффективной пылегазоочистной системе

оборудования, широко применяемого на заводах цветной металлургии.

Заводы имеют следующие основные преимущества:

. Обеспечивают решение острейшей социально-экологической проблемы – очистку

от ТБПО территорий промышленных районов и городов при полной

экологической безопасности.

. Отличаются простой, в отличие от известных процессов не требуют

предварительной сортировки и не имеет ограничений по исходной влажности

отходов.

. Могут быть построены и введены в эксплуатацию в течение 1 – 2-х лет при

небольших капитальных затратах, практически в любом районе России и за

рубежом.

. Являются рентабельными и окупаются при оптимальной производительности в 4

– 5 лет с начала строительства (1 – 2 лет эксплуатации).

. Позволяют перерабатывать промышленные отходы, переработка которых либо не

рентабельна, либо еще не разработана.

. При оптимальной производительности полностью обеспечивают себя

электроэнергией, кислородом, сжатым воздухом и теплом.

. Избытки электроэнергии тепла и продуктов разделения воздуха от

кислородной станции (кислород, аргон, азот) используются для нужд

населения и города (других промышленных предприятий).

. Являются безотходными, не имеют требующего утилизации остатка и,

следовательно, полигона для его захоронения.

. При проектировании и строительстве предусматривают применение типового

оборудования и типовых строительных конструкций, в том числе полной

заводской готовности.

Модули топок, кроме МПВ-30, работают в автогенном режиме (т. е. без

дополнительного топлива) за счет теплотворности самих отходов. Теплом

отработанного пара турбогенератора в зависимости от мощности модуля можно

отапливать от 3 до 30 гектаров тепличных хозяйств. Получаемый шлак,

используется для изготовления строительных изделий (минеральная вата,

декоративная керамическая плитка, фундаментные блоки и др.), а также для

строительства дорог. Из газов топки возможно получение товарной угольной

кислоты (сухого льда) и метанола (сырья для получения высокооктанового

бензина). Условная экономия земельных площадей при переработке 120 тыс.

тонн отходов (базовый модуль МПВ-120) за счет высвобождения ее при

ликвидации или сокращении полигонов составит 150 га при продолжительности

эксплуатации модуля в течение 30 лет [1].

Барботаж осуществляется за счет подачи через стационарные дутьевые

устройства окислительного дутья. Отходы рассматривается как топливо с

теплотворной способностью 1500 – 1800 ккал на кг при влажности 51,7 %.

Переработка осуществляется автогенно без добавления топлива на дутье, с

обогащением кислородом до 50 – 70 %. Комплекс по утилизации отходов

позволяет перерабатывать шихту без предварительной сортировки и сушки со

значительными колебаниями по химическому и морфологическому составу.

Экологическая безопасность достигается за счет отсутствия на выходе из

печи высокотоксичных соединений и применения системы очистки газа, имеющей

запас по пропускной способности и рассчитанной на улавливание практически

всех возможных вредных соединений, встречающихся в бытовых и промышленных

отходах и образующихся при их переработке.

Отходы и флюсы поступают на завод автотранспортом. Материалы

взвешиваются и проходят дозиметрический контроль. В результате переработки

образуются: газы, содержащие продукты сгорания и разложения отходов, и

шлак, состоящий из силикатов и оксидов металлов. Возможно образование

донной фазы, содержащей черные и цветные металлы. Шлак после водной

грануляции поступает на предприятия стройиндустрии или на строительство

автодорог. Донная фаза отливается в слитки и отправляется на переработку на

предприятия черной и цветной металлургии. Газы охлаждаются в газоохладителе

с получением пара энергетических параметров, очищаются от пыли, возгонок,

вредных примесей и сбрасываются в дымовую трубу. Пылевынос не более 2 – 3

%. Крупная пыль до 60 % по массе возвращается в печь. Мелкая пыль:

концентрат тяжелых цветных металлов (цинк, свинец, кадмий, олово)

отправляется потребителю. Кроме этого, в качестве товарной продукции можно

получать электроэнергию, тепло (отработанный пар), азот жидкий, аргон

жидкий, аргон газообразный.

Независимо от мощности в состав модуля входят следующие объекты:

. Автомобильные платформенные весы.

. Дозиметрический пункт контроля уровня радиации.

. Главный корпус в составе:

- приемного склада ТБПО;

- отделения переработки;

- отделения очистки газов;

- отделения грануляции шлаков;

- турбогенераторной станции.

. Кислородная станция.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7