Твердые промышленные и бытовые отходы и защита почв от загрязнений

Основными продуктами химической про­мышленности являются:

– неорганические соединения (хлор, соляная и серная кисло­ты, гидроксид натрия);

– органические соединения (пропилен, бензолы, винилхлориды, формальдегид, пластификаторы);

– удобрения (азотные, фосфорные);

– средства защиты растений и борьбы с вредителями;

– пластмассы;

– продукты полимеризации (ПВХ);

– химические волокна;

– красители, краски, лаки, растворители.

В России функционирует более 3000 объектов, располагающих запасами порядка 1 млн т аварийно опасных химических веществ (АХОВ): аммиак, хлор, хлористый водород и т.п. В 2000 г. на хими­чески опасных объектах (ХОО) произошло 106 аварий с выбросом.Химически опасным объектом (ХОО) называют объект эконо­мики (ОЭ), при аварии или разрушении которого могут произой­ти массовые токсические поражения людей, животных, растений, нанесен существенный вред окружающей природной среде.

Нормативными документами установлен перечень АХОВ и ус­тановлены нормы их хранения на ХОО, вокруг которого в зависи­мости от этого устанавливается санитарно-защитная зона. Вели­чина санитарно-защитной зоны для ХОО 1-го класса опасности составляет 1 км, 2-го класса – 0, 5 км, 3-го класса – 0, 3 км, 4-го класса – 100 м, 5-го класса–50 м. Администрация ХОО должна обеспечить безопасность насе­ления в районе своего размещения, а при необходимости провес­ти дополнительные мероприятия: оповещение, обеспечение сред­ствами защиты, эвакуацию населения района. Должны быть резер­вные емкости для перекачки из аварийных или сбора разлившихся АХОВ.

Получила развитие новая отрасль химии – производство син­тетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), на которые имеется большой спрос. ПАВ широко используются для стирки всевозможных тканей; в качестве заменителей нату­ральных жиров, использующихся в различных отраслях промышленности; для изготовления синтетических моющих средств; в качестве смачивателей, эмульгаторов, пенообра­зователей. Это привело к появлению в сточных водах нового вида загрязнений, которые вызывают серьезные затруднения при их очистке (главным образом на процессы коагуляции и осаждения). ПАВ, являясь продуктами химического синтеза, по своему химическому строе­нию значительно отличаются от природных органических соедине­ний. Обычно гидрофобная часть ПАВ представлена алифатической цепочкой, бензольным либо нафталиновым кольцами с алкильными радикала­ми. Гидрофильной частью ПАВ обычно является карбоксильная (СОО), сульфатная (SO^-), сульфонатная (OSO") группы, скопление гид­рофильных остатков, азот содержащих соединений. ПАВ устойчивы к химическому воздействию и практически не подвергаются биологическому распа­ду. В отличие от жирового мыла ПАВ – это соли сильной кислоты и сильного основания, которые либо совершенно не гидролизуются, либо требуют повышения температуры, кислой либо щелочной реакции среды. Вы­сокая пенообразующая способность ПАВ причиняет большие не­приятности аэрационным сооружениям и водоемам.

В районах, не имеющих технологических установок для очистки стоков, отмечается загрязнение ими подземных вод.

В большинстве случаев на предприятиях бытовой химии сточ­ные воды образуются в результате промывки оборудования при изменении технологического процесса либо при смене ассортимента выпускаемой продукции; при подготовке и мойке тары; мокрой уборке поме­щений.

В результате аварии на ХОО часто возникает очаг химического поражения (ОчХП), который характеризуется длиной и шириной зоны непосредственного заражения. В свою очередь длину зоны распространения АХОВ можно разделить на зону смертельной и поражающей концентрации. Размеры ОчХП зависят от количества АХОВ в «выбросе», их типа, характера выброса, метеоусловий, рельефа местности, характера застройки, растительности.

Промышленные отходы весьма разнообразны, особенно по химическому составу. Экологическая характеристика предприятия предполагает оценку прогрессивности технологии, полноты ис­пользования сырья и топлива, применяемых схем очистки про­мышленных отходов, характеристик потоков отходящих вод и га­зов, отчуждаемой территории, общую экологическую оценку ущер­ба, наносимого предприятием окружающей среде и детализацию этой оценки по видам продукции.

Например, к твердым отходам машиностроения относятся шлаки, окали­на, зола, горелая формовочная земля, шламы, флюсы, абразивы, древесные отходы, пластмассы, бумага и др. Наиболее экологически опасными загрязнителями атмосферного воздуха являются оксид и диоксид серы, оксиды азота, твердые вещества из состава литейных форм. Качественные показатели сточных вод машиностроительных производств представлены в таблицах 4 и 5.

На металлургических предприятиях в среднем ежегодно обра­зуется до 3 млн. т отходов, из них утилизируется и обезвреживается не более 34%. Частым случаем аварии на объекте нефтехимии является раз­лив нефтепродуктов.

 

Таблица 4 – Типовой сток машиностроительного завода

 

Характеристика воды	Качество воды
	от источника	в стоке
Цвет	Без цвета	Желто-бурый
Запах	Без запаха	Нефти
Взвешенные вещества, мг/л	20-30	220-822
рН	7, 5	7, 6-8, 5
Щелочность, мг-экв/л	2, 8-3	3-7, 6
Химический состав, мг/л:
С12	13-28	41-198
so4	73-78	108-290
N02	0, 07-0, 1	0, 1-7
N03	—	Следы
N04	—	1-40
Fe + общ.	0, 1-0, 2	9-40
Нефтепродукты и смолы, мг/л	—	0-92
Окисляемость, мг/л кислорода	6, 6-7, 1	13-90

Таблица 5 – Типовой состав и максимальные параметры сточных вод машиностроительного завода

 

Тип цеха	Вид сточных вод	Основные примеси	Концент­рация, кг/м3	Темпера­тура, °С
Металлурги­ческий	От охлаждения	Взвешенные вещества Масла	0, 05   0, 01
Литейный	Влажная газоочистка от грануляторов, от гидровыбивки литья Регенерация земли	Минеральная пыль Песок, шлак   Песок, окалина, глина   Органика	4 40 0, 05	65 50
Продолжение таблицы 5
Кузнечно-прессовый	Охлаждение поковок и оборудования	Взвешенные вещества Окалина Масла	0, 2 8 15
Механи­ческий	Смазочно- охлаждающие жидкости	Взвешенные вещества Сода Масла Растворители, краски	0, 3	20 25
Терми­ческий	Промывочные воды Из закалочных ванн	Окалина Щелочи Масла Взвешенные вещества Тяжелые металлы Масла Цианиды	0, 03 0, 03 0, 02 0, 25 0, 15 0, 01 0, 05	60 40
Травильный	Промывочные воды Отработанные растворы	Механические Масло, эмульсии Щелочи Кислоты Механические Масло, эмульсии Щелочи Кислоты	0, 4 од 0, 2 0, 25 20 10 30 30
Гальвани­ческий	Промывочные воды Отработанные растворы Электролиты	Хром Циан Тяжелые металлы Кислоты Щелочи Масла Хром Циан	0, 2 0, 15 10 20 30 0, 05 200 100

 

Технология очистки грунтов от нефтепродук­тов включает:

– определение уровня загрязнения фунта по глубине и по пло­щади;

– оценку инженерно-геологических и климатических условий.

 

Таблица6 – Газовые выбросы (кг/т продукта) некоторых производств

 

Выброс	Агломерат	Домны	Выплавка стали	Прокатное
Пыль Оксид углерода Оксиды серы Оксиды азота Сероводород	20-25 20-25   3-25	100-106 600-605   0, 2-0, 3   10-60	13-32 0, 4-0, 5   0, 4-35   0, 3-3	0, 1-0, 2 0, 7   0, 4   0, 5

Способы утилизации отходов химического, металлургического и машиностроительного производства. Источниками загрязнения ОС являются металлургические, химические и машиностроитель­ные производства, предприятия нефтехимии, строительной инду­стрии и другие, связанные с дроблением и измельчением материалов, перегрузкой и транспортировкой сыпучих веществ. Необхо­димо отметить, что химическая и биологическая активность пыли несравненно выше, чем у исходных материалов, так как некото­рые вещества в аэродисперсном состоянии приобретают новые свойства (например, каменноугольная пыль и пыль некоторых орга­нических веществ взрывоопасны). Наибольший и наименьший раз­меры частиц пыли характеризуют диапазон дисперсности данной пыли. Основная масса пыли, образующейся в результате механи­ческого измельчения, состоит из частиц размером 5–50 мкм. Твер­дые частицы, образующиеся при химическом взаимодействии га­зов, обычно имеют размер менее 3 мкм, а пыль после сгорания угля — 5–70 мкм.

 

Таблица 7 – Загрязнение атмосферы выбросами электростанций

(выброс г/1 кВт-ч)

 

Выброс	Вид топлива
	каменный уголь	бурый уголь	мазут	природный газ
SО2 NOx Твердые частицы Фтористые соединения	1, 4   0, 05	7, 7 3, 4 2, 7   1, 11	7, 4 2, 4 0, 7   0, 004	0, 002 1, 9

 

 

При сгорании топлива в ТЭЦ в выбросах наблюдается значи­тельное количество окислов серы и азота. Основными методами очистки являются:

– сухие способы с использованием сорбентов при низких кон­центрациях серы в топливе, электростатических осадителей или мембран (достоинства: отсутствие сточных вод и шламообразной смеси, простота оборудования, отсутствие коррозии);

– мокрые способы с применением водных растворов щелочей, аммиака, извести (для получения гипса, используемого в строи­тельстве);

– комбинация сухих и мокрых способов.

Существуют способы очистки топочных газов с получением минеральных удобрений: к газовому потоку добавляется озон, олефин и водяной пар. При взаимодействии этих трех добавок между собой получается азотная и серная кислоты, а вбрызгивание ам­миака приводит к образованию сульфатов и нитратов аммония. Аналогичные технологии получения минеральных удобрений при­менены во многих странах мира. На симпозиуме в г. Эссен (ФРГ, 10-11 ноября 1983 г.) отмечалось, что во Франции за 1971—1981 гг. эмиссия S0₂ снизилась на 20%, в Англии — на 40%, который использован на производство строительного гипса и минеральных удобрений. В Японии по состоянию на 1.01.95 г. эксплуатировалось 1366 еди­ниц оборудования общей мощностью 128х10⁶ м³/ч для улавливания из дымовых газов S0₂ и 188 единиц оборудования общей мощностью 72х10⁶ м³/ч.— для улав­ливания NO_x.

При производстве экстракционной фосфорной кислоты и ми­неральных удобрений из апатитов, содержащих фтор, производится из­влечение фтористых соединений из технологических газов. В произ­водстве простого суперфосфата отходящие газы промывают водой в механических камерах с разбрызгивающими валками и с последую­щим доулавливанием в полой башне. Недостатком метода является налипание на вращающиеся части кремнегеля. Другим вариантом процесса извлечения фтора из газов при производстве суперфос­фата является абсорбция в трубе Вентури в две ступени, но при этом происходит засорение и быстрый износ форсуночных уст­ройств, что приводит к ухудшению степени очистки газа.

В Японии для очистки отходящих газов производства супер­фосфата и экстракционной фосфорной кислоты от фтористых со­единений применяют водно-щелочную абсорбцию (2% раствор NaOH). Процесс протекает в двух последовательно установленных колонках. Фтористые соединения выводятся в виде фторсилика­тов. Из-за высокого значения рН абсорбционного раствора не про­исходит забивание колонок, достигается высокая степень очистки отходящих газов.

При производстве экстракционной фосфорной кислоты на 1 т Р₂0₅ приходится 4, 5 т фосфогипса, имеющего в своем составе не­желательные примеси (уран, асбест, тяжелые металлы). Этот про­цесс используют в странах, не имеющих богатых месторождений природного гипса; другие страны перерабатывают фосфогипс на гипсовые вяжущие. Например, в ФРГ по такому пути получают полугидрат после флотации и обезвоживания фосфогипса (в автоклаве при температуре 120°С и рН 1–3), а в Ирландии — по­рошкообразного вяжущего для производства сухой штукатурки.

В число вариантов переработки фосфогипса входят его очистка от примесей, сушка, частичное дегидратирование до полугидрата, гранулирование, обжиг и размалывание. После этого продукт используют для получения строительного гипса. В США для нейтрализации фосфогипса используется аммиак (вместо из­вести, карбонатов кальция и натрия), что улучшает качество по­лучаемой штукатурки. В Японии фосфогипс без предварительной обработки перерабатывают на добавки к цементу, используют при производстве гипсокартонных плит, перегородок и облицовочных материалов. Во Франции, Австрии, Финляндии и Бразилии разра­ботана технологическая схема производства 3-полугидрата: фос­фогипс очищается от примесей флотацией или гидроциклонированием, после чего производят обжиг.

Заслуживает внимания способ изготовления на фосфорно-кислотной установке покрытий для бумаги из фосфогипса (фирма Kemira): покрытие отличается белизной и используется при высо­кокачественной печати.

Разработаны способы переработки фосфогипса на серную кис­лоту и цемент (Австрия, ЮАР): фосфогипс сушат, размалывают, обжигают в присутствии кокса при температуре 700°С. Гипс вос­станавливается до сернистого кальция и углекислого газа, а при температуре 900°С сернистый кальций взаимодействует с гипсом с образованием окиси кальция и сернистого газа, который исполь­зуется при производстве серной кислоты. Цементный клинкер об­разуется при температуре 1400°С и взаимодействии окиси кальция с песком, глиной и окисью железа. В нашей стране в качестве вос­становителя впервые применен высокосернистый нефтяной кокс (отходы переработки тяжелых нефтяных остатков), при этом име­ет место высокая концентрация сернистого ангидрида в газовой фазе и исключается возможность спекания шихты.

Заслуживают внимания и другие пути утилизации фосфогипса: производство сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд; изготовление серной кислоты и извести, бесхлорных ка­лийных удобрений. Бесхлорные калийные удобрения получают на основе хлористого кальция, фосфогипса, аммиака и углекислого газа: фосфогипс разлагается карбонатом аммония или аммиаком и угле­кислым газом с образованием растворов сульфата аммония и после­дующей его конверсии с КС1 в сульфат калия аммония.

Фосфогипс может найти применение в сельском хозяйстве в качестве минерализатора для гипсования солончаковых почв и в промышленности строительных материалов.

Уровень цивилизации – степень утилизации. Утилизация отходов цивилизацией по сравнению с пищеварением откровенно примитивна, поэтому в перспективе необходимо, чтобы процесс утилизации, в общих чертах напоминающий пищеварение, предусматривался уже при создании всех без исключения продуктов. При этом любые отходы должны были бы служить источником сырья и энергии при повторном использовании как в мире живого, даже экскременты одних организмов служат пищей для других. В итоге там обеспечивается цикл углерода на глобальном уровне и практически полная утилизация останков живых существ в почве микроорганизмами. У цивилизации, как уже отмечалось, просто нет альтернативы переходу к жизни без отходов, так что создание глобальной (и интегрированной) системы производства, подразумевающее полную утилизацию не только произведенных продуктов и вещей, но и запасенной в них энергии, оказывается единственно возможным для выживания человечества. По мере развития цивилизации утилизация отходов постепенно все больше будет походить на механизм процесса пищеварения. При этом возможны разные сценарии. Один из них представляется весьма органичным (а возможно – и органическим).

Рассмотрим экологические аспекты утилизации твердых отходов на примере Мозырского района. Ежегодно в г. Мозыре и в 91 населенных пунктах района образуются не менее 30, 0 тыс. т твердых бытовых отходов (ТБО) и около 60 тыс. т промышленных. В последние годы резко увеличивается объем ТБО. Это явление связано, в первую очередь, с внедрением одноразовой упаковки из синтетических полимерных материалов, от которой уже отказываются западные страны, переходя на наш прошлый опыт, использования стеклянной многоразовой упаковки. Отказ от одноразовой упаковки оправдан экологически, так как при горении нейлона, поролона, полиуретановой мебельной обивки выделяются соли синильной кислоты (цианиды), а при горении резины, кроме черного едкого дыма, содержащего канцерогенные полиароматические углеводороды (ПАУ), образуется канцерогенная сажа и окислы серы. В общем случае при сгорании изделий из ПВХ-пластических масс (крышек от ПЭТ бутылок, игрушек, отработанных фломастеров и т.д.) образуется более 75 потенциально токсичных веществ.

В Мозырском районе расположены промышленные предприятия (МНПЗ; Мозырьсоль; ТЭЦ и котельные различной мощности; заводы по выпуску строительных материалов и конструкций; кабельный, сельскохозяйственного машиностроения, предприятия пищевой промышленности, молочный, хлебопекарный пивоваренный заводы и др.), зарегистрировано 3967 частных предпринимателей.

Несмотря на наличие полигона для размещения ТБО, (отходов 4 и 3 классов опасности), а также 42 эксплуатируемых полигонов в сельских населенных пунктах, в городе и районе в период с 2002 по 2005 гг. было зафиксировано более 100 стихийных свалок. Обычно такие свалки находятся в лесах и оврагах возле садоводческих товариществ, дачных и гаражных кооперативов, а также в зонах отчуждения автомобильных трасс и железных дорог. Загрязнения из них разносятся водой на значительные пространства, накапливаясь в грибах и дикорастущих ягодах, лекарственных травах Особую опасность представляют, попадающие на свалки ртутьсодержащие отходы (1-й класс опасности) от люминисцентных ламп и элементов оборудования, а также отработанные автомобильные аккумуляторы, электролит и т.п.

Работа по утилизации твердых отходов строится на нескольких принципиальных положениях:

– классификации и упорядочения сбора твердых отходов;

– организации раздельного сбора, сепарации отходов;

– разработки технологических схем использования отходов в качестве вторичных сырьевых ресурсов;

– хранении отходов, не имеющих в настоящее время разработанных технологий их использования;

– постоянной информированности населения.

Работы по классификации и упорядочению сбора твердых отходов в Мозырском районе начаты в 2001 – 2002 гг. с ликвидации несанкционированных свалок. Подобные мусорные свалки ликвидированы в 16 населенных пунктах района и в г. Мозыре, на что было потрачено около 145 млн. руб. В связи с этим затраты на обустройство и обслуживание мини-полигонов ТБО в 2005 г. составили 72, 652 млн. руб. Осуществлено строительство и обустройство площадок временного складирования ТБО в 13 населенных пунктах района. Определены комунальные предприятия, осуществляющие вывоз мусора из города и сельских населенных пунктов, а также организация в ведении которой находится полигон. Для упорядочения вывоза мусора от домов государственного жилищного фонда и частного сектора приобретены контейнеры, разработаны графики вывоза мусора. По обращению с отходами вторичной переработки проведены следующие мероприятия:

– выявлены места размещения безхозяйного лома и установлены владельцы брошенных кузовов автомобилей;

– оборудованы заготовительные пункты по приему от населения лома черных и цветных металлов; аккумуляторных батарей;

– вывоз лома на переработку в подразделение РПУП “Втормет” г.Калинковичи;

– устаревшие корпуса компьютеров и другие полимерные отходы собираются и направляются на переработку на предприятие СООО “Скерон”;

– ПЭТФ-тара собирается и направляется на переработку на завод бытовой химии г. Калинковичи.

Предпринятые меры значительно улучшили экологическое и санитарное состояние в городе и районе.

Количество отходов производства и потребления, образовавшихся за период с 2002 по 2007 гг. представлено в таблице 8.

 

Таблица 8 – Количество и виды твердых отходов, образовавшихся в Мозырском районе за период с 2002 по 2007 г.г.

 

Наименование отходов	Количество отходов (т), по годам
Хранятся на территории предприятий	12773, 7	30512, 4	33418, 0	22649, 264	22649, 26	22649, 26
Захоронено на полигоне ТБО	50371, 7	53422, 5	60944, 8	47539, 4	29475, 9	29475, 9

 

Как видно из данных таблицы 8 остановлена тенденция роста отходов, которые хранятся на территориях предприятий, и с 2005 г. их количество остается постоянным. В два раза, по сравнению с 2004 г., сократились отходы, направляемые на захоронение на полигон ТБО. Дальнейшее уменьшение количества отходов предусматривается выполнением мероприятий, утвержденных решениями Совета Министров РБ и местной исполнительной власти. В соответствии с “Республиканской программой наведения порядка на земле и благоустройства населенных пунктов на 2003 – 2006 гг.” в Мозырском районе было предусмотрено строительство и ввод в действие в ноябре 2005 г.сортировочной станции коммунальных отходов, которая была введена в эксплуатацию и начаты работы по приему отходов на сортировку.

Начиная с 2003 г. в районе также начаты масштабные мероприятия по обращению с отходами вторичного сырья (ВМР). В связи с вводом новых производств (интенсификацией реконструкции ОАО “МНПЗ”), и строительства жилья, возникла необходимость в переработке большого количества, образующихся строительных отходов. Только за 11 месяцев 2006 г. в районе образовалось 61134, 0 т строительных отходов, из них: 1842, 11 т использовано повторно, 721, 11 т захоронено на полигоне ТБО, а 53086, 0 находятся на хранении на полигоне ТБО н.п. Провтюки, временно, до внедрения способа их переработки на ОАО “МНПЗ”. В октябре 2007 г. ОАО”МНПЗ” закуплена и пущена в эксплуатацию мобильная установка Австрия RM – 80 для переработки строительных отходов. Не решенным остается вопрос о переработке отходов рубероида., так как СП ОАО “Кровля” г. Осиповичи не имеет достаточных мощностей для переработки возросшего количества этого вида строительных отходов. Планируется приобретение еще одной установки по пререработке отходов мягкой кровли для КУП “Мозырский коммунальник”.

Таким образом, переработка твердых промышленных и бытовых отходов осуществляется в Мозырском районе достаточно высокими темпами и спосбствует нормализации экологической обстановки, а также созданию дополнительных рабочих мест. В соответствии с Постановлением Совета Министров РБ от 27.02.2003г. №269 “О совершенствовании системы сбора (заготовок) и использования некоторых видов вторичного сырья” в г. Мозыре запланировано строительство завода по переработке коммунальных отходов.

Однако, остается достаточно большой круг вопросов для решения проблем утилизации отходов. Разработана Республиканская “Комплексная программа по обращению с отходами и использованию их в качестве вторичных материальных ресурсов на 2007 – 2010 годы” и комплекс мероприятий к данной программе предусматривает выполнение большого объема работ по Мозырскому району.

Возможна ли в принципе развивающаяся цивилизация, которая не производит (или почти не производит) отходов? Такой вопрос задают авторы в статье “Цивилизация и утилизация”. Сами же авторы отвечают: “Думается, возможна”. По мнению авторов необходимо создать глобальную (и интегрированную) систему производства, подразумевающую полную утилизацию не только произведенных продуктов и вещей, но и запасенной в них энергии, подобно живой природе (в отличие от цивилизации) разрушение – часть созидания. По мере развития цивилизации утилизация отходов постепенно все больше будет походить на механизм пищеварения, существующий в живой природе. При этом возможны разные сценарии В любом случае императивом должно стать многократное использование всего созданного, безотходность и баланс с природой.”

Вопросы для самоконтроля