Защита от отходов производства и потребления

Защита окружающей природной среды от особых видов воздействий

В данном разделе используются следующие основные понятия-

утилизация (or лат. utilis – полезный) отходов – извлечение из них и хозяйственное использование различных полезных компонентов; утилизация промышленных отходов – их использование в качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и т. п.;

реутилизация – повторная, иногда многократно-последовательная переработка образовавшихся ранее отходов;

захоронение отходов – помещение их под землю в специально созданные выемки, брошенные угольные шахты и др. с целью исключения возможности их дальнейшего использования и предотвращения попадания загрязняющих веществ в окружающую среду;

детоксикация (обезвреживание) отходов – освобождение их от вредных (токсичных) компонентов на специализированных установках.

В настоящее время и по масштабам накопления и по степени негативного воздействия на окружающую среду экологической проблемой века становятся опасные отходы. Поэтому их сбор, удаление, детоксикация, переработка и утилизация – одна из главнейших задач инженерной защиты окружающей природной среды. Важнейшей проблемой является защита среды обитания и от обычных, т. е. нетоксичных отходов. На урбанизированных территориях размещение отходов уже сейчас выходит на первое место по своей значимости среди экологических проблем. Решение этого вопроса регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) и Федеральным Законом «Об отходах производства и потребления» (1998г.).

Рассмотрим, как в настоящее время осуществляют защиту окружающей среды от твердых бытовых и промышленных, а также от радиоактивных и диоксинсодержащих отходов. Напомним, что меры борьбы с жидкими отходами (сточные воды) и газообразными (газодымовые выбросы) рассматривались нами в § 3 и 4 данной главы.

В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО):

– строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки;

– сжигание отходов на мусоросжигательных заводах;

– компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);

– ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков, и др.);

– предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов;

– пиролиз (высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха) ТБО при температуре 1700 °С.

По оценке ряда специалистов, на нынешней стадии развития производства, которое в целом характеризуется преобладанием ресурсопотребляющих технологий и огромным накоплением отходов, наиболее приемлемым методом следует признать строительство полигонов для организованного и санкционированного хранения отходов и частичной их переработки (в основном методом прямого сжигания). Конструктивные схемы допускают высоту такого полигона до 60 м и послойное его загружение с помощью бульдозеров, для чего устраивают пологий внешний откос. При определенных условиях (инертность, слабая токсичность) совместно с твердыми бытовыми отходами могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов – 50–100 лет.

Одним из перспективных методов переработки твердых бытовых пищевых отходов является их компостирование с аэробным окислением органического вещества. Полученный компост используют в сельском хозяйстве, а некомпостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, где термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты – например в смолу.

Другой, менее распространенный метод переработки твердых бытовых отходов (ТБО) – сжигание их на мусоросжигательных заводах. На сегодняшний день в России работает небольшое число таких заводов (Москва-2, Владивосток, Сочи, Пятигорск, Мурманск и др.). На этих заводах спекание отходов происходит при t = 800–850 °С. Вторая стадия газовой очистки отсутствует, поэтому в золе отработанных отходов отмечается повышенная концентрация диоксинов (0,9 мкг/кг и более) (Национальный доклад..., 1991). С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг золы.

На ряде зарубежных мусоросжигательных заводов реализуется более экологичная двухстадийная очистка отходящих газов, в их составе регламентируется очистка более десяти вредных компонентов, включая дибензодиоксин и дибензофураны (на отечественных заводах – четыре компонента). Режим сжигания предусматривает разложение отходов, в том числе образующихся из пластмасс диоксинов при температуре 900– 1000 °С. До сжигания в обязательном порядке (в США, например, это регламентируется законом) производится предварительная сортировка твердых отходов, что на порядок снижает содержание вредных веществ в газах и шлаках.

На заводах по пиролизу ТБО при температуре 1700 °С практически утилизируются все материальные и энергетические компоненты, что резко снижает загрязнение окружающей среды. Однако технологический процесс очень трудоемкий, по существу, завод по пиролизу – это доменная печь.

К новейшим отечественным разработкам относится технология комплексной переработки ТБО. предложенная НИИ ресурсосбережения. Технология предусматривает предварительную механизированную сортировку ТБО (извлечение черных и цветных металлов, выделение части балластных компонентов – стеклобоя, бытовых электробатареек, выделение текстильных компонентов и др., для последующего их использования или ликвидации).

Термообработка обогащенной и подсушенной фракции мусора осуществляется при температуре до 1000 °С, обогащенные шлаки перерабатываются и сжигаются в камни строительного назначения, предусматривается двухстадийная современная газоочистка.

Мусороперерабатывающий завод нового типа, работающий по данной комбинированной технологии, дает всего 15% отходов.

И все же следует подчеркнуть, что и у нас в стране и за рубежом основная масса твердых бытовых отходов (ТБО) из-за нехватки полигонов вывозится в пригородные зоны и выбрасывается на свалки. Экологическое состояние свалок явно неудовлетворительное: отходы на них разлагаются, часто загораются и отравляют воздух токсичными веществами, а дождевые и талые воды, просачиваясь через толщу горных пород, загрязняют грунтовые воды.

Складирование и захоронение отходов производится в местах, определяемых решением органов местного самоуправления по согласованию (а потенциально опасных и особо токсичных отходов по разрешению) специально уполномоченных на то государственных органов в области охраны окружающей природной среды.

Основным направлением ликвидации и переработки твердых промышленных отходов (ТПО) является захоронение их на полигонах, сжигание, в частности, методом пиролиза и складирование в поверхностных хранилищах (шламонакопители, хвостохранилища и др.).

Токсичные твердые промышленные отходы обезвреживают на специальных полигонах и сооружениях. Для предотвращения загрязнения почв и подземных вод отходы подвергают отверждению цементом, жидким стеклом, битумом, обработке полимерными вяжущими и т. д.

Выбор земельных участков для захоронения производится с соблюдением «Санитарных правил о порядке накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов» и СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов». Полигоны запрещено размещать в сильно заболоченных местах, на территориях зеленых зон городов, в зонах санитарной охраны курортов, в зоне питания подземных источников питьевой воды, в зонах активного карста, оползней, селевых потоков, снежных лавин.

В случае особо токсичных промышленных отходов их захоронение производят на специальных полигонах (рис. 20.19; по С. В. Белову и др., 1991) в котлованах глубиной до 12 м в специальной таре и рабочих железобетонных емкостях.

В стратегическом плане, по мнению многих ученых и специалистов, проблема отходов должна решаться на месте их образования путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий (РВТ), обеспечивающих минимизацию промвыбросов и выхода отходов.

Концепция ресурсовозобновляющих технологий впервые была предложена еще в 60-х гг. А. Нагорным. В настоящее время в г. Запорожье (Украина) строится первый в мире завод РВТ производительностью по ТБО 1000–1500 т/сут. РВТ имеет узлы геохимической, физико-химической и биотехнологич-ской обработки отходов. Вторичные ресурсы найдут применение в качестве биотоплива, металлолома, стройматериалов и т. д.

В развитие концепции РВТ А. Семенов и И. Максимов (1995) предлагают создать экозащитные системы нового поколения – многопрофильные комбинаты «Экополигон», способные совместно перерабатывать все виды антропогенных отходов данного города и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосферные вещества, восстанавливается качество окружающей природной среды путем санирования (оздоровления) старых свалок и других мер.

По мнению авторов, данный вариант решения проблемы отходов, в основе которого лежит теория трофо-энергетическо-го функционирования экосистем и круговорота веществ, позволяет:

– использовать экологически безопасные технологические процессы;

– исключить прямое сжигание органических веществ;

– обеспечить совместимость конечных продуктов с биосферой и включение их в круговорот веществ в природе;

– перекрыть затраты и издержки производства за счет реализации вторичных ресурсов, отдельных видов промыш ленной продукции, платы за отходы, предотвращения ущерба окружающей природной среде.

Очень сложной и пока еще не решенной проблемой является обезвреживание и захоронение радиоактивных и диоксинсодержащих отходов. Общепризнано, что избавление человечества от этих отходов – одна из самых острых экологических проблем.

В нашей стране действуют несколько законодательных и нормативно-правовых норм, определяющих использование, хранение и захоронение радиоактивных отходов, в частности нормы радиационной безопасности (НРБ-76/87). Правовые основы обеспечения радиационной безопасности в России определены в федеральном законе «О радиационной безопасности населения» (1995).

Наиболее разработаными методами утилизации муниципальных радиоактивных отходов, т. е. отходов, не связанных с деятельностью АЭС и военно-промышленного комплекса, являются цементирование, остекловывание, битуминирование, сжигание в керамических камерах и последующее перемещение продуктов переработки в специальные хранилища («могильники»).

На специальных комбинатах и пунктах захоронения радиоактивные отходы сжигают до минимальных размеров в прессовочной камере. Полученные брикеты помещают в пластиковые бочки, заливают цементным раствором и отправляют в хранилища («могильники»), врытые в землю на 5–10 м. По другой технологии – их сжигают, превращают в пепел (золу), упаковывают в бочки, цементируют и отправляют в хранилища.

Для утилизации жидких радиоактивных отходов используют методы остекловывания, битуминирования и др. При остекловывании при температуре 1250–1600 ° С образуются гранулированные стекла, которые также заковывают в цемент и в бочки, а затем отправляют в хранилища. Однако, по мнению многих специалистов, долговечность бочек-контейнеров сомнительна.

Всего в России действуют около 20 спецкомбинатов и пунктов захоронения муниципальных отходов. Один из них – НПО «Радон», расположенный в 100 км от Москвы, перерабатывает ежегодно 3000 м³ твердых и 350 м³ жидких радиоактивных отходов (Кузнецова, 1995).

В 1993 г. проведена первая в стране инвентаризация мест хранения и захоронения радиоактивных отходов и разработан «Порядок осуществления экологического контроля за охраной окружающей среды при производстве, использовании, захоронении радиоактивных материалов».

Тем не менее практически все существующие способы утилизации и захоронения радиоактивных отходов не решают проблему кардинально и, как отмечает А. Я. Яблоков (1995), не видно приемлемых путей их решения. Особенно это касается утилизации и захоронения радиоактивных отходов АЭС и ядерных военных производств, и в первую очередь тех из них, которые относят к категории особо опасных (высокоактивных). По некоторым сведениям, их накопилось в мире более 1200 т и объем их ежегодно увеличивается.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) считает предпочтительным захоронение радиоактивных отходов в твердом и отвержденном виде, однако не исключает возможности захоронения и жидких отходов путем перевода их в геологические формации. Разработан метод захоронения особо опасных радиоактивных отходов в подземные емкости различных геологических формаций (массивы каменной соли, скальных грунтов и др.) на глубину не менее 600 м. Однако этот метод не является экологически безопасным и ученые ищут другие, более приемлемые и надежные способы.

Научные коллективы Российского космического агентства и ряд других под руководством Миннауки России сформировали два основных направления локализации высокоактивных радиоактивных отходов:

1. Удалить их навечно, без возможного возврата на Землю, в космическое пространство, за пределы Солнечной системы или на околосолнечные орбиты. Такую идею в свое время выдвигали российские и американские ученые.

2. Ликвидировать физические радиоактивные изотопы, произвести резкое ускорение их превращения, в первую очередь долгоживущих, в стабильные, т. е. провести процесс трансмутации. К таким изотопам относятся: нептуний-237, йод-129, углерод-14, техниций-99, цезий-135, цирконий-93.

Эти направления, сформулированные Л. Катерняком в работе «Избавит ли конверсия Землю от радиоактивных отходов?» (1995) вызывают неоднозначную оценку. К тому же ст. 50 Закона Российской Федерации об охране окружающей природной среды запрещает размещение радиоактивных отходов путем отправки их в космическое пространство или затопления.

Активная борьба с другими весьма опасными диоксинсодержащими отходами ведется в США, Японии, странах Западной Европы. По данным печати, в этих странах запрещено использование нескольких десятков диоксинсодержащих веществ, а также низкотемпературное сжигание мусора; изменяются технологии, например производства бумаги, внедряется повсеместный строжайший контроль за содержанием диоксинов в промышленной продукции, отходах и продуктах.

Для борьбы с диоксинсодержащими отходамиъ нашей стране важное значение имело принятие летом 1993 г. проекта первого этапа федеральной программы «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов». В настоящее время в Российской Федерации утверждены нормы предельно допустимых концентраций для диоксинов – 0,5 пг/м³ (в пересчете на 2, 3, 7, 8 – ТХДД). Разработаны и внедрены (на водопроводах Уфы и Москвы) технологии очистки воды от диоксинов сорбцией на гранулированных активных углях (ГАУ).

Проблема борьбы с диоксинами осложняется отсутствием в достаточном количестве современной аналитической аппаратуры, малым числом специальных лабораторий, недостаточной обученностью персонала, высокой стоимостью приборов зарубежных фирм и т. д.

Решение весьма сложной проблемы защиты окружающей природной среды от радиоактивных, диоксинсодержащих и других опасных отходов требует дальнейшей концентрации усилий специалистов разного профиля и огромных капиталовложений.

Дата добавления: 2014-11-06