Применение отходов в сельском хозяйстве
Некоторые крупнотоннажные отходы (фосфогипс, пиритные огарки, отходы производства калийных удобрений) используются в сельском хозяйстве. Например, фосфогипс (отход производства фосфорной кислоты из фосфатного сырья) применяется для мелиорации солонцовых почв, а также как удобрение, содержащее многие ценные элементы (Ca, S, Р, Fe, Аl, Мg, органические вещества); пиритный огарок (отход процесса обжига колчедана) используется в качестве медьсодержащего удобрения; глинистые шламы и пыль, образующиеся при производстве хлорида калия, применяются как удобрения, содержащее калий и различные микроэлементы.
Использование отходов в сельском хозяйстве имеет свои сложности, поскольку наряду с полезными элементами они содержат и вредные примеси. Так, в фосфогипс переходит некоторое количество фтора из исходного апатита. В пиритных огарках в зависимости от состава исходного сырья могут присутствовать тяжелые металлы, мышьяк, селен.
4.3. Обезвреживание и захоронение токсичных отходов
Обезвреживание и захоронение токсичных промышленных отходов является экологической необходимостью. Это сложное дело, требующее больших капитальных и эксплуатационных затрат. В развитых странах количество токсичных отходов на одного человека в год составляет 70 кг, а стоимость обезвреживания одной тонны 500 долл. США. Обезвреживание и захоронение производятся на специальных полигонах, которые предусматриваются при разработке планов и проектов территорий, расположенных вблизи крупных городов.
Строительство полигонов должно производиться на основе долевого участия предприятий и организаций, где имеются отходы. Размеры долевого участия определяются пропорционально затратам на уничтожение и захоронение отходов.
Заказчиком полигона является предприятие, отходы которого требуют наибольших затрат на обезвреживание и захоронение. Построенные полигоны передаются для эксплуатации соответствующим коммунальным хозяйствам. К сожалению, проценты использования отходов, особенно их полного обезвреживания, в настоящее время крайне низки.
Строительство и эксплуатация полигонов осуществляются в соответствии с «Санитарными правилами проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых отходов» и Санитарными нормами и правилами (СНиП 1.02.28-85) «Основные положения по составу проекта полигона по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов».
Полигоны для обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов являются природоохранными сооружениями. Они предназначены для регулярного централизованного сбора, удаления, обезвреживания и захоронения неиспользуемых токсичных отходов и некондиционных продуктов (веществ) промышленных предприятий и научно-исследовательских организаций и учреждений, расположенных в одной или нескольких промышленных зонах.
В состав полигона должны входить три основные группы объектов.
1. Завод (или ряд установок) по обезвреживанию токсичных промышленных отходов, предназначенных для сжигания или физико-химической переработки отходов с целью их полного обезвреживания или снижения токсичности (класса опасности), перевода в нерастворимые формы, обезвоживания или сокращения объёма отходов, подлежащих захоронению.
2. Участок для захоронения отходов, представляющий собой специально выбранную и подготовленную территорию, на которой располагаются оборудованные котлованы, где складируются группы токсичных твердых отходов.
3. Гараж специализированного парка автомашин, предназначенных для транспортировки токсичных отходов.
Полигон должен размещаться в обособленных, свободных от застройки, хорошо проветриваемых местах таким образом, чтобы можно было легко осуществить мероприятия, исключающие загрязнение окружающей среды населенных пунктов, зон массового отдыха людей и источников питьевого водоснабжения (открытых водоемов, водохранилищ и подземных вод).
При создании полигона особое внимание уделяется проектированию дождевой и хозяйственно-бытовой канализации, а также дренажа. Общая система канализации полигона должна быть бессточной. На полигон не принимаются вещества, которые можно обезвредить средствами предприятия, радиоактивные отходы (для них существуют специальные хранилища) и нефтепродукты, которые можно регенерировать.
Способ обезвреживания и захоронения отходов зависит от агрегатного состояния, водорастворимости и класса опасности веществ и их соединений. Класс опасности отходов, подлежащих захоронению, определяется в соответствии с методическими рекомендациями, разработанными Минздравом России.
Существует четыре класса опасности веществ и их соединений:
1-й класс - чрезвычайно опасные, 2-й - высокоопасные, 3-й - умеренно опасные, 4-й - малоопасные.
К 1-му классу относятся такие вещества, как сулема, ртуть, бенз-а-пирен, хром, оксид мышьяка, цианистый калий, треххлористая сурьма; ко 2-му - хлористая медь, азотнокислый свинец, трёхокись сурьмы и др. Оксид свинца, никель, сульфат меди, четырёххлористый углерод составляют 3-й класс; сульфат марганца, фосфаты, хлориды - 4-й класс.
На все отходы, ввозимые на полигон, должны быть представлены паспорт с указанием состава отходов и краткое описание требований безопасности при обращении с ними на полигоне (захоронении или сжигании). На полигоне отходы взвешивают и отбирают пробы для определения их состава. На контрольном талоне паспорта ставится штамп «Отходы приняты». Контрольный талон возвращается на предприятие, а паспорт остается на полигоне как документ для финансовых расчётов и статистический материал для определения количества и состава принятых отходов.
Схема работы полигона должна предусматривать следующие основные мероприятия, позволяющие регулярно и организованно, с соблюдением мер безопасности удалять неутилизируемые токсичные отходы, обезвреживать их и надежно захоранивать, обеспечивая защиту окружающей среды:
организацию сбора неутилизируемых токсичных отходов на предприятиях-поставщиках,
организацию транспортировки токсичных отходов на полигон;
организацию приема токсичных отходов на полигоне, их обезвреживание и захоронение.
В настоящее время наиболее распространенными методами обезвреживания токсичных отходов являются:
для отходов органического происхождения — сжигание при высоких температурах (при снижении температуры процесса возможно выделение суперэкотоксикантов);
для неорганических отходов — физико-химическая обработка в несколько стадий, которая способствует образованию безвредных, в большинстве случаев нейтральных и нерастворимых в воде соединений.
4.4. Установки для обезвреживания твёрдых отходов
Количество и состав твердых отходов зависят от вида производства, сырья, из которого получены готовые продукты, уровня технологии и т. д. Многие твердые отходы являются вторичными материальными ресурсами и подлежат переработке в готовую продукцию. В тех случаях, когда требуется удалять влагу из таких отходов, используют тепловую сушку.
Термическое обезвреживание производят прямым сжиганием или пиролизом (высокотемпературное разложение без доступа воздуха) твердых отходов. Сжиганию подвергают полимерные материалы (пластмассы, смолы, резину), органические вещества с температурой плавления более 30-40 °С, текстильные отходы и др.
Теплота сгорания горючих отходов составляет 11600-18 600 кДж/кг. Для сжигания требуется избыток воздуха от 40 до 100% по сравнению со стехиометрическим количеством. При сжигании органическая часть отходов превращается в газообразные вещества: СО2, N2, NOX, H2O, HF, HCl, SO2 и др. Минеральные вещества остаются в золе. Целесообразно проводить сжигание отходов с получением новых продуктов, которые можно использовать в производственном цикле в качестве сырья или промежуточных продуктов. Выделяющееся тепло необходимо использовать для получения пара.
Некоторые отходы, например содержащие целлюлозу, резину, полимеры, подвергают пиролизу. Газообразные, жидкие и твёрдые продукты используют по-разному. Тепло для проведения процесса частично получается за счет тепла сгорания пиролизного газа. Например, получаемый при пиролизе резины (изношенных автомобильных покрышек) твердый углеродный остаток, подвергают карбонизации и активации для переработки в активный уголь. Газообразные отходы этого процесса используют для получения тепла, а жидкие - в качестве связующего при получении гранул угля. Процесс пиролиза проводят при 600-850 °С.
Для сжигания и пиролиза твёрдых отходов используют печи разных конструкций. Наиболее широкое применение нашли барабанные, камерные, многоподовые, циклонные печи и печи с псевдоожиженным слоем.
Барабанная печь представляет собой наклонный стальной цилиндр длиной 15-20 м, футерованный изнутри огнеупорным материалом. Частота вращения барабана 0,8-2 мин-1. Недостатки печей: громоздкость, большая металлоемкость, высокие капитальные и эксплуатационные расходы.
Многоподовая печь представляет собой цилиндрическую камеру диаметром 3-7 м и высотой 4-15 м с 5-12 огнеупорными подами. Осадок движется сверху вниз через отверстия в подах. Дымовые газы движутся навстречу. По оси печи расположен полый вал, вращающийся с частотой 0,5-0,35 мин-1. К валу крепятся мешалки с зубьями для перемешивания осадка. Вал и отводы охлаждаются воздухом. Недостатки печей: необходимость применения дорогостоящих жаростойких чугунов, высокие эксплуатационные и капитальные затраты, наличие вращающихся элементов в зоне высоких температур, низкие удельные тепловые и весовые нагрузки топочного объёма.
В печах с псевдоожиженным слоем в качестве инертного материала используют песок или фторопласт. Высота псевдоожиженного слоя составляет 0,5-1,5 м. Газы очищаются от пыли в циклоне или мокром фильтре.
4.5. Проблема твёрдых бытовых и промышленных отходов в Омской области
Омский регион является крупным промышленным центром, в котором расположены нефтеперерабатавающие предприятия, завод синтетического каучука, завод пластмасс и ионообменных смол, шинный завод, двадцать четыре машино- и приборостроительных предприятия, а также предприятия перерабатывающей и пищевой промышленности. Кроме того, в городе работают несколько ТЭЦ, использующих уголь Экибастузского бассейна, характеризующийся высокой зольностью. Вследствие высокой концентрации производства, несовершенства используемых технологий, недостаточной эффективности работы очистных сооружений, колоссального скопления твёрдых отходов как бытовых, так и промышленных, под хранение которых отчуждены огромные земельные площади, значительным уровнем вредного воздействия на здоровье населения Омский промышленный регион признан чрезвычайно неблагополучным в экологическом отношении. Улучшить экологическую обстановку в регионе можно при условии совершенствования используемых в промышленности технологий, минимизации отходов, организации межотраслевых и межрегиональных потоков отходов, разработки замкнутых экологически ориентированных технологических схем.
В соответствии с Классификатором отходов Омской области, разработанным областной Госкомэкологией, в Омске ежегодно образуется 286 видов промышленных и бытовых отходов, которые по физико-химическим свойствам и источнику образования расклассифицированы по 24 группам. Так, группа отходов жилищно-коммунального хозяйства представлена 18 видами отходов, отходы пластмасс - 37 видами отработанных пластиков различной химической природы, отходы строительных материалов - 20 позициями. Однако омские заготовительные организации собирают для дальнейшей переработки только восемь видов отходов. “Вторчермет” - отходы черного металла, “Цветмет” и Куломзинская нефтебаза - отходы нефтепродуктов, “Омсквторесурсы” - отходы текстиля и полиэтилена, стеклобой, кости и макулатуру (её принимает также “Омсккровля”).
В Омске действуют 42 установки по переработке различных видов отходов. Отходы гальванопроизводства перерабатываются: на ПО “Иртыш” - установка рекуперации меди, АО “Сатурн” - установка утилизации меди из отработанных травильных отходов, АО “Сибкриотехника” - установка для регенерации тяжелых металлов гальванических ванн. На биокомбинате из твердых отходов мясопереработки на утилизационной установке развернуто производство мясо-костной муки. Изготовление шлакоблоков из отходов литейного и кузнечного производства ведется на Омском заводе теплоизоляционных изделий - филиале АО “Термостепс”.
Отходы жилищно-коммунального хозяйства перерабатываются на четырех установках. На судоремонтно-судостроительном заводе работает инсинератор-печь по сжиганию сухого мусора. Производственно-ремонтное предприятие АК “Омскэнерго” наладило производство бумажно-волокнистых плит из макулатуры. АО “Омсккровля” из макулатуры производит картон, а из осадков очистных сооружений и отходов картона - волокнистые плиты.
Больше всего в городе установок по переработке отходов нефтепродуктов. Установки регенерации отработанных масел работают на АО “Завод молочный “Омский”, Омском хладокомбинате и заводе транспортного машиностроения. Сбор и первичную обработку жидких нефтепродуктов производит структурное подразделение “Омскнефтепродукта” Куломзинская нефтебаза. На ОМП им. Баранова есть электрокоагуляционные установки для очистки отработанных нефтепродуктов. На ОНПЗ - две установки по переработке нефтешламов “Альфа-Лаваль”, а НПФ “Экооптима” применяет для переработки замазученного грунта, ила от мойки автотранспорта и нефтешламов технологию реабилитации почв и водных объектов с применением биопрепарата “Деворойл”.
На нескольких предприятиях налажена переработка полимерных отходов. Два роторных измельчителя полиэтилена мощностью 2000 тонн в год и два измельчителя полистирола мощностью 3000 тонн работают на АО “Омпласт”, ещё два измельчителя полиэтилена мощностью 670 тонн в год - на заводе транспортного машиностроения. На “Омпласте” также есть две линии гранулирования пластмасс и агломератор. А в “Омскводпроме” налажено производство полиэтиленовых труб из отходов.
На “Омском беконе” организовано производство пеностекла из боя стекла, а “Омсктехуглерод” производит огнеупорный кирпич из лома огнеупорных изделий. АО “Омсккровля” из низкосортного тряпья выпускает рубероид. Комплексная переработка лома чёрных и цветных металлов налажена в АО “Втормет”, а на заводе “Металлист” работает сталеплавильная печь по переработке чёрного металлолома. В АО “Железобетон-5” действует цех по производству золобетонных изделий и тротуарной плитки из золы и золошлака ТЭЦ. Изготовлением шлакоблоков из золошлаков котельных занимаются госпредприятие “Путевая машинная станция 22” и АО “Автоперевозки, ремонт, сервис”. Комплексную переработку лома цветных металлов осуществляет АО “Вторцветмет”.
На “Омскшине” работают электропрессовая установка по производству резино-тканевого шифера и подрельсовых прокладок, установка по изготовлению строительных блоков из отходов невулканизированных шин, а также установки по переработке вулканизированных резиновых изделий без металлокорда в резиновую крошку и по переработке автопокрышек диагональной конструкции в крошку и подрельсовые прокладки. Из изношенных покрышек на центральной базе производственного обслуживания ОАО “Транссибнефть” наладили изготовление нестандартной продукции, в частности манжет очистных устройств. А в ЗАО “ОмЭл” работает целый цех по переработке автошин с металлокордом в изоляционные изделия для защиты электрокабелей. Муниципальное предприятие “Омстранссервис” из отходов резины производит резиновые клапаны для сантехнической аппаратуры.
На ОМП им. Баранова не работает установка демеркуризации отработанных ртутных ламп из-за отключения электроэнергии. В эту установку было вложено немало средств из экологического фонда, но ее владельцы установили очень высокую цену за переработку, поэтому многие предприятия отказываются сдавать сюда ртутьсодержащие лампы, вынуждены складировать их до лучших времен, что совсем небезопасно. Сейчас рассматривается организация новых установок по демеркуризации через частных предпринимателей. В вышеприведенный перечень установок не включена разработанная и введенная в опытную эксплуатацию специалистами ПЭО “Аверс” установка по производству биогаза и органических удобрений из навоза крупного рогатого скота, потому что навоз относится к отходам сельского хозяйства.
Не зафиксирована в Госкомэкологии и установка по производству золоминеральной смеси для строительства автодорог из золошлаковых отходов ТЭЦ. В региональной программе “Отходы” проведен анализ потребностей в недостающих мощностях по переработке отходов города Омска. Несмотря на наличие 42 действующих производств и установок, степень вовлечения во вторичную переработку ряда отходов - энергетики, жилищно-коммунального хозяйства, пищевых, гальванических и неорганических соединений - совсем невелика и составляет от 3 до 10 %. В частности, 95 % отходов жилищно-коммунального хозяйства не вовлекаются в повторное использование, а использующиеся 5 % представляют собой макулатуру, сдаваемую промышленными предприятиями в АО “Омсккровля”.
В г. Омске ежегодно образуется 1,3 млн. куб. м твердых бытовых отходов, которые практически не вовлекаются в переработку, а размещаются на трёх муниципальных свалках, одна из них - в Советском округе - расположена в водоохранной зоне Иртыша и уже закрыта. Свалки Ленинского и Кировского округов построены без проекта, эксплуатируются с нарушениями санитарного и природоохранного законодательства, не оснащены инженерными сооружениями, обеспечивающими защиту окружающей среды от вторичного загрязнения атмосферы продуктами гниения - аммиаком и сероводородом, загрязнения почв и грунтовых вод фильтратом.
Система очистки города от ТБО характеризуется монопольностью предоставляемых услуг, охватывает не всю номенклатуру ТБО, подлежащих вывозу и уничтожению. Положение усугубляется хронической и последовательно нарастающей нехваткой финансирования, что может привести к прогрессивному нарастанию как общего объема ТБО, так и объемов ТБО, не охватываемых действием общегородской системы очистки и, как следствие, к росту числа несанкционированных свалок и отсутствию организаций, занимающихся их расчисткой и рекультивацией.
Серьезной проблемой является и чрезмерное накопление золошлаковых отходов ТЭЦ, общий объем которых достиг почти 45 млн. тонн. Особенно перегружен золоотвал возле деревни Ново-Александровка, с одной стороны ограниченный Иртышом, с другой - жилыми домами. Свободного места под новые золоотвалы в черте города просто нет, а завод золоаглопористого гравия, построенный на 60 %, вот уже несколько лет стоит без движения из-за отсутствия финансирования. На заводе разрушается то, что построено, а другой реальной альтернативы по переработке золошлаковых отходов нет. Поэтому нужно срочное подключение городских и региональных властей к решению этой проблемы.
Немало средств из экологического фонда вложено в строительство полигона по утилизации ТБО. И хотя работы по его обустройству далеки от завершения, принято решение задействовать полигон для утилизации и переработки отходов третьего и четвертого классов. Уже 90 предприятий получили разрешение на захоронение своих токсичных отходов на ЗАО «Полигон». На Кировской свалке планируется строительство мусороперерабатывающего завода, который сможет частично снять напряжение с переработкой ТБО.
В целях организации работы ЗАО «Полигон» с предприятиями - источниками образования токсичных отходов специалистами Главного управления природных ресурсов также разработана «Технология взаимодействия с ЗАО «Полигон» и его абонентами», которая позволила организовать систему контроля за выполнением разрешающих документов, реальным потоком отходов и процессом поэтапного закрытия ведомственных свалок.
Так, к настоящему времени закрыты и переведены в категорию недействующих (но контролируемых) свалки предприятий: ОАО «Сибнефть - ОНПЗ»; ОАО «СМС»; ОАО «Омскшина».
Частично разрешена эксплуатация свалок АООТ «Омский каучук» и ОАО «Омсккровля» - в целях заполнения нетоксичными и малотоксичными отходами 4 класса карт, заполненных более чем 90 % для подготовки к последующей рекультивации.
Шламонакопитель и три золоотвала АК «Омскэнерго» являются объектами, принимающими более 80 % всех захораниваемых токсичных отходов г. Омска и электроэнергетика по-прежнему остается лидирующей по объёму захороненных отходов.
На протяжении всей истории человечества отходы жизнедеятельности были неотемлемой частью существования цивилизации. Можно сказать, что все мы живем на слое отходов предыдущих поколений. Однако в последние десятилетия резко изменились количество качество отходов. Если раньше все отходы разлагались с течением времени естественным путем, то многие современные отходы, те же пластмассовые бутылки, при обычной утилизации не разлагаются и через тысячу лет. А при низкотемпературном сжигании выделяют в атмосферу вредные вещества. К тому же лимит природных ресурсов ограничен, поэтому весь мир идёт к полному использованию отходов. В развитых странах при переработке отходов стремятся воспроизвести природный цикл, а мы, из-за своей бедности и относительного изобилия ресурсов, перекладываем проблему загрязнения окружающей среды на плечи следующих поколений.
Контрольные вопросы
1. Какие отходы относят к отходам производства и потребления?
2. Где используют крупнотоннажные промышленные отходы?
3. Каково назначение полигонов?
4. Какие установки применяют для обезвреживания твёрдых отходов?