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.

Постскриптум

В творчестве А. Эйнштейна основную роль, по крайней мере на эвристическом уровне, играло не "строго научное мышление", состоящее из математических выкладок и интерпретаций результатов конкретных экспериментов, а наглядные образы (например, связанные с распространением света). В своих исследованиях он всегда следовал собственной интуиции и проявлял титаническое упорство в попытках создания Единой теории поля, несмотря на отсутствие какой бы то ни было эмпирической основы и "социального заказа" для такой деятельности в те времена. Вот, что по этому поводу писал сам А. Эйнштейн: "Представляется, что человеческий разум должен свободно строить формы, прежде чем подтвердилось бы их реальное существование. Замечательное произведение всей жизни Кеплера особенно ярко показывает, что из голой эмпирии не может расцвести познание. Такой расцвет возможен только из сравнения придуманного и наблюдаемого" (А. Эйнштейн. Физика и реальность. М., 1965). Путь, начертанный Эйнштейном необходим экологам в эпоху глубокого экологического кризиса. Вместе с тем "там, где нет мечты, люди гибнут" (Т. Миллер), хотя сложности Природы нет конца. Ниже мы приводим простые тезисы предложенные Тейлором и Миллером, нацеленные на переход к экологически устойчивому человеческому обществу, которые предстоит решать нынешнему поколению:

1. Природа не только более сложна, чем мы думаем, но и гораздо сложней, чем мы можем себе даже представить.

2. По словам ГарретаХардина, основной принцип экологии в том, "что все в природе взаимосвязано". По той причине, что мы никогда не сможем окончательно понять характер такой взаимосвязи, нам следует действовать в экосфере скромно, стремясь к сотрудничеству, а не к господству над природой. Истинное признание этого потребует пересмотра наших взглядов относительно главенствующей роли человека.

3. Основой всего является Земля. На Земле есть только потребители материалов. Мы никогда не сможем на самом деле что-нибудь выбросить, так как природные ресурсы настолько взаимозависимы, что использование или неправильное использование одного из них повлияет на другие, причем часто непредсказуемым образом. Это представляет угрозу для общества, расточительно относящегося к ресурсам, но благоприятную возможность для рециркуляции, вторичного пользования и сбережения материальных ресурсов в устойчивом земном общества.

4. В соответствии с первым законом термодинамики мы не можем получить что-либо из ничего, а в соответствии со вторым законом термодинамики фактически каждое предпринимаемое нами действие оказывает некоторое нежелательное воздействие на окружающую среду. Вследствие этого нет ни малейшей возможности для технологического решения проблемы загрязнения и деградации окружающей среды, хотя использование соответствующих форм технологии может внести вклад в решение данной проблемы.

5. Земные ресурсы и системы вторичной переработки материалов могут выдержать лишь ограниченное число людей и определенный уровень нагрузки. Существует немало свидетельств того, что численность населения уже превысила возможности Земли.

6. В связи с тем, что мы перешли точку перегиба J-образной кривой экспоненциального роста населения, использования ресурсов, загрязнения и деградации окружающей среды, возникла опасность разрушения систем жизнеобеспечения Земли.

7. Наша главная задача должна заключаться в том, чтобы осуществить переход от упрощенного и неустойчивого общества, расточительно использующего ресурсы, к устойчивому обществу, более гармонично связанному с экологическими циклами и фундаментальными ритмами жизни, которые поддерживают нас и другие виды.

8. Деятельность информированных индивидуумов и коллективов, основанная на комбинации реалистической надежды, экологического понимания и на стремлении стать частью природы, а не обособляться от нее, дает человечеству возможность совершить переход к устойчивому земному обществу.

9. Еще не поздно, еще есть время решить стоящие перед нами сложные, взаимосвязанные проблемы и совершить скорее плавный, а не скачкообразный переход к устойчивому земному обществу, если это действительно заботит достаточно много людей. Решать не "им", решать "нам", и решать как можно быстрее.