Промислові відходи, що не утилізуються

Класифікація промислових відходів, що не утилізуються, наведена в табл. 3.8.

Такі промислові відходи потребують спеціального поводження, насамперед – складування на тривалий час (захоронення) на спеціально облаштованих полігонах. У країнах СНД існує декілька полігонів для захоронення твердих промислових відходів, які неутилізуються. Одним з них є полігон «Красный Бор», розташований на відстані 5 км від
м. Колпіно під Санкт-Петербургом.

Таблиця 3.8 – Класифікація промислових відходів,
що не утилізуються

Група відходу	Характеристика по ступеню токсичності	Методи знешкодження, що рекомендуються
	Практично інертні	Використання для планувальних робіт або сумісне складування з ТПВ
	Біологічно окислюванні органічні речовини, що легко розкладаються	Складування або переробка з ТПВ
	Слаботоксичні малорозчинні у воді і при взаємодії з органічними кислотами	Складування з ТПВ
	Нафтомаслоподібні, що не підлягають регенерації	Спалювання, зокрема з ТПВ
	Токсичні зі слабким забрудненням повітря (перевищення ГДК в 2-3 рази)	Складування або переробка на спеціалізованому полігоні
	Токсичні	Групове або індивідуальне знешкодження на спеціальному устаткуванні

Дослідний полігон небезпечних промислових відходів був відкритий в 1969 р. для прийому та розміщення токсичних промислових відходів Ленінграда, Ленінградської області та Північно-західного регіону Росії. Передбачалося, що це експериментальне підприємство по знешкодженню високотоксичних відходів існуватиме п'ять років, а досвід його експлуатації буде врахований при проектуванні інших подібних виробництв в СРСР. Однак полігону «Красный Бор» не було створено будь-якої альтернативи, і він експлуатується до теперішнього часу, тобто більше 40 років, маючи дуже серйозні недоліки, які представляють реальну загрозу для екологічної безпеки всього Північно-Західного регіону Російської Федерації. Полігон «Красный Бор» розташований на площі більше ніж 70 га у 2 км на північ від селища Червоний Бор, у 4,5 км на південний схід від міста Колпіно і у 30 км від Санкт-Петербурга. Місце будівництва полігону вибране виходячи з наявності в цьому районі унікальних покладів докембрійських глин з високою водонепроникністю, близьким заляганням і товщиною близько
70 м. На етапі проектування намагались досягти екологічно безпечного зберігання промислових, у тому числі токсичних, відходів до часу розробки технологій їх комплексної утилізації, тобто цей полігон замислювався як техногенне родовище.

Основною операцією по ізоляції небезпечних відходів від природного середовища на полігоні було поховання змішаних твердих, пастоподібних і рідких відходів у котлованах (картах) (рис. 3.5), що відривалися в масиві кембрійської глини, яка залягає в цьому районі майже від рівня земної поверхні до глибини 70-100 м.

Полігон приймає осади очисних споруд промислових підприємств, нафтопродукти і нафтовмісні стоки, що не підлягають регенерації, відходи гальванічних, хімічних і шкіряних виробництв, а також особливо небезпечні відходи в контейнерній упаковці. Відходи різних груп – органічні, неорганічні, особливо токсичні захоронюються порізно. На полігоні не підлягають захороненню радіоактивні відходи, нафтопродукти, які можна регенерувати, виробничі та будівельні відходи.

У міру заповнення картки перекривалися водонепроникним шаром глини. Відходи залишалися захороненими на невизначений термін. З метою запобігання стоку забруднених вод на прилеглу площу територія полігону обвалована, а висотні позначки знижуються від периферії до центру.

	- закриті котловани;
	- робочі котловани.

Рис. 3.5 – План полігону «Красный Бор» на початку роботи.

1 - контрольно-пропускний пункт; 2 - лабораторія; 3 - адміністративний корпус;

4 - ремонтні майстерні; 5 - котловани для прийому нафтовмісних відходів;

6 - відвал кембрійської глини; 7 - господарсько-побутові приміщення дільниці термічного знешкодження відходів; 8 - установка термічного знешкодження;

9 - котловани для прийому відходів, що містять органічні сполуки; 10 - котловани для прийому відходів, що містять особливо шкідливі сполуки; 11 - господарсько-побутові приміщення цеху-приймання; 12 - котловани для прийому відходів, що містять неорганічні сполуки; 13 - вал з кембрійської глини.

Вал відсипаний з утрамбованої кембрійської глини після зняття четвертинного покриву. По зовнішньому контуру полігону проведено кільцевої канал для перехоплення поверхневих і ґрунтових вод з оточуючих полігон територій та їх відведення за допомогою магістрального каналу в річку Велика Іжорка.

В цілому на території розміщено більше 50 карт-котлованів, з яких в даний час 5 – діючих (два для приймання рідких органічних відходів та твердих відходів; три для приймання рідких гальванічних відходів). Діючі карти займають 5% (3,9 га) від загальної площі полігону. Полігон приймав відходи міських і обласних підприємств по заздалегідь укладених договорах, в яких вказані кількість, склад відходів і поквартальний графік завозу відходів. У договорі обов'язково вказувалося – «Промисловий відхід утилізації не підлягає».

За фізико-хімічними властивостями і технології знешкодження відходи поділялись на 4 групи: 1) відходи, що містять неорганічні сполуки (відходи гальванічних виробництв, знежирення поверхонь, шламові осідання очисних споруд, тверді мінеральні відходи); 2) негорючі відходи, що містять органічні сполуки (емульсії і емульсоли, відходи виробництва штучних волокон, смоли); 3) горючі органічні відходи (відпрацьовані масла, що не підлягають регенерації нафтопродукти); 4) особливо шкідливі відходи (СДОР (сильнодіючі отруйні речовини), сполуки миш'яку, ртуть, пестициди, сірковуглець).

Знешкодження відходів 1-ої групи (pH від кислої до лужної) планувалось послідовно у 4-х котлованах:

- У перший котлован приймали слабокислі промислові відходи. Утворення багатокомпонентної системи прискорювало процеси осадження суспензій домішок. У міру наповнення котловану рідку фазу по трубах транспортували у другий котлован.

- У другому котловані проходили окислювально-відновні процеси за рахунок додавання до відходів гальванічних шламів (Cr⁺⁶, Mn⁺⁷), відходів виробництв (Fe⁺²) металовиробів з отриманням осаду солей металів в менш токсичних формах (Cr⁺³, Mn^{+ 4}). В кінці окислювально-відновних процесів середовище набувало нейтральної реакції. У цей же котлован додавали барієві відходи, доводячи концентрацію сульфат-іона до ГДК. Очищена від хрому і марганцю рідка фаза надходила до третього котловану.

- У третьому котловані відбувалися процеси осадження гідроксидів решти металів при додаванні лужних промвідходів. При рН 8,5-9,5 повністю осідають Fe, Ni, Co, Cd, Cu і так далі. Рідке скло (водний розчин силікатів лужних металів), що міститься в деяких відходах, прискорювало коагуляцію і ущільнення осаду.

- Знешкоджувана рідка фаза поступала в 4-й котлован, на відстоювання. Освітлений шар рідини подавався на випаровування.

У міру заповнення 3-й котлован потрібно засипати шаром глини і формувати рослинний шар. 1-й котлован мав стати 2-м, а для нового 1-го треба було рити новий котлован.

У табл. 3.9 надані результати очищення рідкої фази за умов додержання технологічного регламенту.

Таблиця 3.9 – Результати очищення рідкої фази промислових відходів (мг/дм³)

Компонент	До очищення	Після очищення	Компонент	До очищення	Після очищення
Fe+2		немає	Fe+3		-«-
Cu+2		-«-	Cr+6		-«-
Cr+3		-«-	Mn+7		0,01
Ni+2		-«-	Zn+2		немає
Al+3		-«-	Cd+2		-«-
Cl-			SО4-2
pН	5,1	9,2

Безпосередньому похованню підлягали лише ті шлами, гідроксиди і солі металів, що випали в осад, а основна маса відходів (до 90% загального об'єму) повинна була випаровуватися.

Відходи 2-ї групи, що містять до 90% води, спочатку ховалися, потім почали знешкоджуватися з відходами 3-ї групи.

Відходи 3-ї групи зливали в окремий котлован для формування 3-х прошарків: 1) спливаючі легкі фракції, які зливали в резервуар; 2) середній шар (вода з розчиненими органічними домішками) зливали для додаткового відстоювання; 3) механічні домішки, що осіли на дно, у міру накопичення засипали глиною.

Верхній шар нафтопродуктів спалювали в спеціальних установках, в які подавали середній шар і відходи 2-ї групи. Під впливом температури відбувалося спалювання летючих органічних компонентів, розкладання висококиплячих великих органічних молекул на простіші і їх згорання, випарювання розчинів мінеральних речовин. Зола, що утворювалася за наявності в суміші мінеральних домішок, ховалася. У установці знешкоджували відходи при питомій витраті 0,14 - 0,33 кг горючих відходів на 1 кг негорючих. Утворюване тепло йшло на випарювання мінеральних розчинів перед їх подальшою обробкою. На одній установці спалювали до 10 т пальних і знешкоджували до 60 т (влітку – до 130 т) негорючих відходів.

Особливо шкідливі промислові відходи (СДОР) приймали у герметичних металевих контейнерах, які встановлювали в спеціальному котловані і засипали з усіх боків ізолюючим шаром глини.

Полігон у даний час вже перевантажений. Кількість накопичених на полігоні «Красный Бор» за весь період його експлуатації токсичних відходів становить 1,5 млн. т, при тому, що більше половини з них не піддавалося знешкодженню.

Вже перші роки експлуатації показали недоліки використовуваної технології, пов'язані з тим, що відкриті котловани постійно додатково поповнювалися водами атмосферних опадів (щорічно в середньому шаром 300 мм), істотно збільшуючи об'єми забруднених вод, що підлягали випаровуванню. За результатами обстежень були зроблені наступні висновки.

Відходи першої групи представляють собою суміш рідких і завислих неорганічних речовин (водні кислотні розчини і суспензії), як солей, так і оксидів елементів практично всіх груп таблиці Менделєєва.

Парогазові викиди даної групи в основному містять оксиди азоту, діоксид вуглецю, оксиди сірки, а також ціаніди, галогеніди лужних металів та їх гідроксиди, які захоплюються водяною парою в атмосфері. Крім того, можливий викид ультрадісперсних колоїдних частинок солей, гідроксидів, оксидів важких металів. У результаті утворюється складна аерозольна система, яка представляє собою суміш твердих сполук важких металів (Al, Fe, Cu, Zn, Cd, Ni, Co, Mn, Pb, Hg, As, Cr, Be), рідких частинок водних розчинів галогенідів лужних металів та їх гідроксидів (NaCl, KCl, NaOH, KOH), суміші техногенних газових викидів – оксиди азоту, сірки, вуглекислий газ, хлористий водень, сірководень, ціановодень, арсин (NO, NO₂, SO₂, SO₃, CO₂, HCl, H₂S, HCN).

Серед групи органічних відходів, слід виділити летючі і малолетючі сполуки. До летючих сполук відносяться сірковуглець, хлороформ, метанол, формальдегід, чотирихлористий вуглець, діхлоретан, акрилова і метакрилова кислоти, формаміди, які в процесі відстоювання випаровуються в навколишню атмосферу. В процесі випаровування летючих органічних сполук відбувається також захоплення малолетючих сполук (фенолу, бензолу, толуолу, ксилолу). Оскільки процес відстоювання проходить протягом кількох днів, то такі карти є потенційним джерелом забруднень повітряного басейну, особливо в літній період.

Про спалювання рідких органічних відходів на установках термічного знешкодження можна зазначити наступне. Основне завдання процесу спалювання подібних відходів полягає у вогневій обробці (при температурі 1200-1300ºС) з подальшим отриманням інертних газоподібних продуктів – СО₂ і Н₂О.

Як показав аналіз рідких органічних відходів, вони містять ряд елементів – азот, сірку, хлор, бром, фосфор, які впливають на склад викидів, що утворюються в процесі вогневої обробки. Газові викиди містять їх оксиди: NO, NO₂, SO₂, SO₃, CO, CO₂, P₂O₅. Хлор та бром виділяються у вигляді молекулярних сполук Cl₂ та Br₂.

На периферійних зонах вогневої обробки зі зниженою температурою згоряння відбувається неповне згоряння органічних відходів і виділення речовин, що є продуктами термоокислювальної деструкції (аліциклічні і ароматичні вуглеводні, аліфатичні спирти, альдегіди, кетони тощо).

Паралельно з виділенням газоподібних оксидів відбувається утворення вуглецю у вигляді високодисперсних частинок, що мають високу хімічну активність. Перерахований склад продуктів згоряння має певний токсичний вплив і, у вигляді аерозолів, поширюється в атмосфері. При випаданні опадів (дощів) вказані сполуки, реагуючи з водою, утворюють кислоти.

Зазначений склад димових газів, особливо в разі наявності продуктів неповного згоряння елементоорганічних сполук, приводить до утворення токсичних хлорорганічних сполук.

При неповному згорянні відходів хлорорганічних сполук у продуктах згоряння можуть бути присутні і інші сполуки, в тому числі поліхлоровані дібензодіоксини (ПХДД) і поліхлоровані дібензофурани (ПХДФ).

Аналізуючи результати дослідження вогневої обробки рідких органічних відходів, можна зазначити, що найбільш масовими і токсичними сполуками, які потрапляють в атмосферу, є оксиди азоту й сірки, а також хлористий водень.

Крім того, в атмосферу викидаються складніші токсичні органічні сполуки (фосген і діоксини), фенол та його похідні, формальдегід, ПАУ (нафталіни та їх похідні, пірени та їх похідні, бітуми, асфальтени), похідні уретанів.

Проте, полігону так і не було створено будь-якої альтернативи, і він продовжував експлуатуватися. До середини 1990-х рр. минулого століття можливості території полігону по розміщенню нових карт були повністю вичерпані. Оптимальний час на проведення природоохоронних заходів на полігоні безнадійно упущений. На сьогоднішній день це приводить до істотного подорожчання ефективної конструкції рекультивації полігону, а деякі її елементи стають схожими на заходи щодо ліквідації аварійної ситуації на промисловому об'єкті (рис. 3.6).

Рис. 3.6 – Схема полігону «Красный Бор» на теперішній час:

1 - дослідно-виробнича дільниця; 2 - територія карти, яка знаходиться в стадії рекультивації; 3 - територія діючих відкритих карт; 4 - територія закритих нерекультивованих карт; 5 - кільцевий канал; 6 - магістральний канал.

На сьогоднішній день у планувальному відношенні територію полігону можна розділити на дві частини (північну і південну).

На північній частині зосереджені основні адміністративно-виробничі будівлі та споруди (адміністративний корпус, лабораторія, гаражі, автостоянка, пункт пропуску та контролю відходів, котельня, будівлі та споруди заводу з переробки токсичних відходів, що діють, печі по спалюванню відходів та ін), для яких характерна територія зі слабкопроникною штучною поверхнею (між спорудами ґрунт покритий асфальтом або бетоном).

Південна частина, що становить близько 60% (≈ 46 га) загальної площі полігону, являє собою територію колишніх і діючих карт з великою потужністю техногенних ґрунтів, які характеризуються різноманітними фізико-механічними характеристиками. Закриті карти і невеликі ділянки між ними, представляють погано сплановану, слабкоуклінну з безліччю замкнутих знижень слабководопроникну поверхню, покриту місцями рідкісною трав'янистою рослинністю. На поверхні закритих карт спостерігаються підвищення, западини, нерівності висотою більше 30 см і другі форми мікрорельєфу. Східна частина майданчика являє собою частково заболочені мілколісся і захаращену насипну поверхню, покриту трав'янистою рослинністю та рідкісним чагарником.

Вся територія «перерізана» штучними каналами (мережа дренажних каналів навколо карт, транспортуючий канал), дорогами. На крутих схилах обвалувань і на поверхні закритих карт йдуть процеси водної ерозії – повсюдно розвиваються промоїни, вибоїни.

Відсутність рослинного покриву на закритих картах призводить до суттєвих добових температурних перепадів на поверхні ґрунтового перекриття та утворення глибоких тріщин через низку циклів набухання і усадок. На території яскраво виражений переніс снігу, видування якого на окремих ділянках призводить до морозного спучення в зимовий період.

На відкритих картах нерідкі випадки самозаймання відходів, при найбільших пожежах площа займання склала близько 3 га, а їдкий, отруйний дим розповсюдився на десятки кілометрів. Саме південній частині полігону потрібна негайна рекультивація.

Очевидно, що заходи, закладені як рекультивація на стадії проектування полігону, а надалі і заводу з переробки промислових токсичних відходів, виявилися недостатніми і мало ефективними, а відсутність на полігоні діючих очисних споруд та елементарного водооблаштування на закритих картах ще більше погіршують екологічне становище.

Викладені обставини та особливості формування поверхневого стоку на території полігону «Красный Бор» дозволяють судити про те, що на сьогоднішній день основним джерелом забруднень району є не окремі картки, розташовані на полігоні, а сам полігон в його сучасних межах. Таким чином, з організацією полігону «Красный Бор» джерела забруднення НС були локалізовані в одному, спеціально облаштованому місці; потужності з їх переробки винесені за межі міста; організовано комплексний підхід до утилізації особливо небезпечних відходів виробництва, проте, проблема захисту природних вод від забруднення не вирішена, і значна частина прийнятих рідких промислових відходів і значна частина фільтрату прийнятих для закриття карт твердих і пастоподібних промислових відходів потрапили в поверхневі і підземні води. Крім того, недалекоглядність і прагнення максимально використати природні сприятливі умови для розміщення відходів призвели до того, що в конструкції як полігону в цілому, так і кожної карти окремо не закладено ні одного елементу (ні з точки зору водооблаштування підземного контуру, ні з точки зору надійності і стійкості огороджувальних конструкцій, ні з точки зору створення геотехнічних масивів якщо не з заданими, то хоча б з однорідними характеристиками, ні з точки зору очищення стічних вод та ін.), який сьогодні дозволив би задіяти його для рекультивації.

Така обстановка характерна не тільки для полігону «Красный Бор», але і для більшості полігонів розміщення промислових відходів, що не утилізуються, у СНД, які характеризуються відсутністю попередньої інженерної підготовки як в частині захисту атмосферного повітря, організації поверхневого і підземного стоку, організації фільтрату із маси відходів, так і у частині організації комплексної утилізації ресуроцінних компонентів техногенних родовищ, представниками яких є такі полігони.

Питання для самоперевірки:

1. Як організовується збір промислових відходів?

2. Які основні вимоги до перевезення відходів?

3. Які основні переваги та недоліки різних видів транспорту, що використовується для перевезення відходів?

4. У чому полягають основні вимоги до утилізації промислових відходів?

5. Які основні операції з видалення відходів?

6. Які загальні вимоги до видалення відходів?

7. Назвіть основні методи підготовки та переробки промислових відходів?

8. Яким чином зменшують розміри складових частин промислових відходів?

9. З якою метою проводять грохочення та класифікацію промислових відходів?

10. Які існують методи укрупнення частинок промислових відходів?

11. З якою метою проводять збагачення твердих промислових відходів та які основні продукти отримують?

12. Які основні напрями утилізації відходів паливно-енергетичного комплексу?

13. Які основні напрями утилізації відходів гірничо-металургійного комплексу?

14. Які основні напрями утилізації відходів машинобудівного комплексу?

15. Де знаходять своє використання відходи деревини?

16. Які особливості утилізації відходів пластмас?

17. Як утилізуються старі автомобілі?

18. Які особливості організації захоронення промислових відходів, що не утилізуються, на полігоні «Красный Бор»?

Дата добавления: 2014-12-16