Утилизация и переработка отходов

Юрий Степанович Почанин, 2021

В книге описан европейский опыт организации управления сбором и переработкой промышленных и бытовых отходов. Приведена классификация отходов в России. Рассмотрены основные методы, применяемые при обезвреживании и утилизации отходов, в том числе термические, физические, химические, физико-химические, биологические, комбинированные и окисление суперкритической водой. Описаны основные технологии утилизации, в том числе рециклинг, регенерация и рекуперация промышленных, бытовых, сельскохозяйственных, медицинских и радиоактивных отходов. Дана структура открытых и закрытых полигонов для захоронения и обработки промышленных и бытовых отходов. Рассмотрены технологические схемы работы мусороперерабатывающих и мусоросжигательных заводов в России. Описан ряд инновационных технологий по переработке углеводородсодержащих отходов.

Глава 2. Классификация

отходов жизнедеятельности

Отходами называют вещества или предметы, образующиеся в процессе осуществления жизнедеятельности человека и не имеющие определенного предназначения по месту их образования либо утратившие полностью или частично свои потребительские свойства. Основные источники образования отходов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Основные источники образования отходов

Предприятия, вырабатывающие неорганическую продукцию, производят разнообразные соединения калия, натрия, азота, фосфора, кальция, серы, хлора, фтора, бора, железа, хрома, титана, магния и др. Среди этой продукции особое место занимает относительно небольшой ее ассортимент, который принято относить к продукции основной химической промышленности (основного неорганического синтеза). Это неорганические кислоты (серная, фосфорная, азотная), щелочи (аммиак — NH3, кальцинированная сода — Na2CO3, едкий натр — NaOH), соли (хлорид калия, аммиачная селитра, фосфаты кальция, натрия, аммония и некоторые другие, содержащие азот, фосфор и калий), элементарный фосфор.

По происхождению существующие отходы классифицируют на промышленные, бытовые (коммунальные) и сельскохозяйственные, рис. 2.1. Отходы производства (промышленные отходы) — это разнообразные по составу и физико-химическим свойствам остатки, образующиеся в процессе изготовления продукции и характеризующиеся потребительской ценностью, но использование которых в материальном производстве в виде вторичных материальных ресурсов требует дополнительных технологических операций. Отработанные материалы и вещества классифицируют по агрегатному состоянию.

Рис.2.1. Классификация отходов по происхождению

Твердые отходы, к ним можно отнести остатки используемого сырья (измененной формы, измельченное) и переработанные материалы (древесину, пластик, резину, металл), сюда же относят огарки, зола, частицы пыли и сажи, отходы пластмасс и резины, минеральные металлсодержащие остатки после обогащения руд, органические разлагающиеся остатки.

Жидкие отходы — почти полностью состоящие из жидкой фазы и содержащие растворенные в воде или других растворителях соли, щелочи, кислоты, а также примеси взвешенных частиц. К этой группе относят вещества, которые были выделены при работе со смазочными материалами, топлива, сырья (смазки, эмульсии, синтетические масла, составы с радиоактивными свойствами); Сюда относятся также и производственные сточные воды, которые могут сбрасываться в канализацию без предварительной обработки на заводе; сточные воды, загрязненные токсичными и ядовитыми соединениями и требующие специальной обработки (воды, содержащие кислоты, щелочи, хлориды, фториды, бромиды, растворенные металлы, токсичные органические соединения и т.д.); отработанные органические растворители и органические токсичные жидкости (производство пестицидов).

Газообразные отходы — газовые выбросы промышленных печей, сушильной аппаратуры, отдувочных аппаратов, газовые выделения химических процессов и т.д. Сюда относятся различные дымы, газы, обладающие запахом, содержащие дисперсные твердые или жидкие частицы в виде тумана, а также содержащие NOх, SО2, HCl, HF и др., пары органических веществ, паровоздушные смеси, загрязненные токсичными примесями.

В отдельную категорию следует также выделить отходы, получаемые в виде шламов, которые нельзя причислить ни к жидким, ни к твердым отходам. Обычно они представляют собой аморфные или мелкокристаллические массы, содержащие от 20 до 80 масс. % воды и плохо поддающиеся транспортированию без предварительной обработки (сушки, вымораживания и т.д.). Сюда относятся остатки процессов фильтрации и седиментации, шламы, получаемые при нейтрализации или специальной обработке жидких отходов, шламы или илы, получаемые в процессе очистки фекальных сточных вод. К этой категории следует отнести смолы, кислые и вязкие гудроны, остаточные нефтепродукты, получаемые в органическом синтезе.

Коммунальными (бытовыми) отходами являются предметы, утратившие полностью или частично свои потребительские свойства вследствие физического или морального износа в результате их использования населением в личном домашнем хозяйстве, офисах, коммерческих объектах, в компаниях, предлагающих услуги, а также крупногабаритный мусор и некоторые виды строительного и отходы, образующиеся на производственных объектах вследствие деятельности человека.

Отходами сельского хозяйства являются побочные продукты, образующиеся при производстве и первичной переработке сельскохозяйственного сырья. Влияние на экологию и возможности утилизации веществ зависят от их типа. Организации и частные лица, разводящие животных и птиц, являются основными источниками отходов сельского хозяйства. В подсобных хозяйствах эти вещества образуются в виде навоза (помета). Экскременты животных являются природным удобрением. Но не все продукты жизнедеятельности полезны для грунта. Свиной навоз и куриный помет в необработанном виде имеют высокую кислотность, могут навредить растениям и почвенным микроорганизмам. В экскрементах часто присутствуют антибиотики и выработавшие к ним устойчивость патогены. Первые уничтожают часто почвенную экосистему, вторые занимают освободившееся место, продолжая вредоносное воздействие.

Содержимое канализации объектов, занимающихся разведением скота (птицы) и переработкой мяса (молока) периодически попадает в окружающую среду без должной очистки. В водоемах и грунтовых водах оказываются растворенные твердые отходы, частицы крови и внутренностей забитых туш.

К отходам относят и газы, образующиеся в процессе сельскохозяйственной деятельности. Так скопления навоза выделяют метан. При правильной утилизации соединение превращается в биотопливо. Но, если навоз просто складируется в ямах, образующийся газ приравнивается к отходам.

В отходы растениеводства входят стебли и листья; корни и шелуху; стоки, содержащие удобрения, гербициды и пестициды; неиспользованные газообразные выделения от скоплений отходов растениеводства — микроорганизмы в биомассе ведут к выделению метана, двуокиси углерода и азотных соединений.

Мусор делят на биологический и синтетический. К синтетическим относят: металлы, стекло, нефтепродукты (текстиль, пластмасса, резина), древесина, бумага (газеты, журналы, упаковка). Биологические отходы включают в себя: пищевые, растительный мусор, помои, кости животных.

По степени вредного воздействия на окружающую среду они подразделяются на пять классов опасности, таблица 2.2.

Таблица 2.2. Классификация опасности отходов по степени их вредного воздействия на окружающую среду

Классификация промышленных отходов осуществляется также с учетом свойств материалов, которые образовались на одном из этапов производств и их можно подразделить как вторичное сырье, возвратные отбросы и невозвратимые вещества.

Вторичное сырье. Чаще всего вторсырье без обработки получают из твердых материалов. Его считают ценным, что обусловлено сохранностью свойств. Кроме того, снижаются затраты на производство, так как не требуется проводить дополнительную обработку.

Возвратные отбросы. Остатки сырья или отходы, полученные на одном из этапов производства, потеряли свойства лишь частично. Однако из-за этого их уже нельзя применять для производства той же продукции в качестве вторсырья. Материалы можно использовать с целью реализации других технологических циклов.

Невозвратимые вещества. Утилизация промышленных отходов данной группы невозможна. Материалы полностью утратили первоначальные свойства, а вместе с тем форму, структуру. Их отправляют сразу на полигоны для размещения с целью захоронения.