1. Утворення та переробка промислових і побутових відходів в Україні

До певного етапу світового розвитку діяльність людей не завдавала шкоди основним природним об'єктам і процесам в цілому. Зростання кількості населення, активний розвиток виробництва та обсягів споживання, а також відсутність ефективних технологій переробки відходів виробництва та побуту призвели до того, що наприкінці XX століття на нашій планеті нагромадилася така кількість відходів, яка стала загрожувати здоров'ю людей і довкіллю. Уряди країн здебільшого не мають навіть об'єктивної інформації про обсяги нагромаджених відходів і викидів, ступінь їх токсичності та особливості впливу на живі організми. За даними ООН, щорічно 5,2 млн чоловік, у тому числі 4,0 млн дітей, вмирають від хвороб через неправильне видалення відходів і стічних вод, особливо в регіонах великих міст.

Приблизно до XIII ст. (чисельність населення становила 300—350 млн чоловік) природа переробляла всі надходження речовий у біосферу (відбувалося самоочищення). Продукти життєдіяльності всіх організмів, включаючи і людину, були переважно органічного походження. Знаряддя праці і предмети вжитку, які мали неорганічну природу, використовувалися у невеликій кількості. В подальшому із зростанням чисельності населення для задоволення своїх потреб люди почали використовувати порох, кислоти і т. д., пізніше — різні хімічні препарати для боротьби з шкідниками сільського господарства тощо. Ці речовини не включалися в природний процес колообігу. Внаслідок цього відбувається накопичення різних речовин, яке завдавало значної шкоди екосистемам загалом і людині зокрема. Насамперед це стосується забруднення біосфери хімічними речовинами — ксенобіотиками (не властивими природі), що призвели до порушення природних геохімічних циклів, підриваючи можливість природи до самовідновлення.

Забруднення атмосферного повітря перевищило всі межі. У багатьох містах концентрація в повітрі шкідливих для здоров'я речовин перевищує медичні норми в десятки разів. Світовий океан постійно забруднюється через розширення видобутку нафти на морських промислах. Величезні нафтові плями згубні для життя океану. У нього скидаються мільйони тонн фосфору, свинцю, радіоактивних відходів тощо. На кожний квадратний кілометр океанської води зараз припадає 17 тонн різноманітних скидів з суші. Найуразливішою частиною природи стала прісна вода. Стічні води, пестициди, "добрива, ртуть, миш'як, свинець та багато іншого у величезних кількостях попадають у річки та озера. За висновками фахівців, у деяких районах землі 80 % усіх хвороб є наслідком вживання неякісної води.

Україна належить до числа країн з найвищими абсолютними обсягами утворення та накопичення відходів. Щороку викидається понад 12 млн т шкідливих речовин в атмосферне повітря, у поверхневих сховищах складується понад 1,5 млрд т відходів. У різних звалищах, шламосховищах, відвалах та териконах нагромаджено всього понад 20 млрд т відходів, що займають понад 130 тис. га земель. Джерелами забруднення водойм є скид неочищених чи недостатньо очищених комунально-побутових і промислових стічних вод, поверхневий стік води з сільськогосподарських угідь та забудованих територій, а також ерозія ґрунтів на водозабірній площі. Серед галузей, в яких більше половини стоків було забруднено, вугільна промисловість, чорна і кольорова металургія, машинобудування, металообробна, легка, хімічна та нафтохімічна промисловість, житлово-комунальне і побутове господарство. Значної шкоди завдають грунтам викиди промисловості та використання хімічних речовин в аграрному секторі. Понад 40 % органіки, що утворюється внаслідок діяльності великих тваринницьких комплексів та птахофабрик, з потенційних виробників органічних добрив перетворюється на джерела забруднення довкілля. Лише за останнє десятиріччя від промислових викидів загинуло 2,5 тис. га лісових насаджень.

Найнебезпечніша ситуація з якістю повітря склалася в Південно-Східному регіоні України, до якого належать Дніпропетровська, Донецька, Запорізька та Луганська області, де в повітрі підвищений вміст шкідливих речовин — вуглекислого газу, двоокису азоту, пилу, бензопірену, формальдегіду, фенолу, аміаку тощо. Основними забруднювачами є підприємства теплоенергетики, що викидають до 30 % усіх шкідливих речовин в атмосферне повітря та сприяють значному забрудненню земель внаслідок накопичення великої кількості відходів — золи, шлаки, пил тощо. Металургійна промисловість разом із суміжними та допоміжними виробництвами становить 38 % загальної кількості забруднювальних речовин. Підприємства нафтохімічного комплексу у великій кількості викидають у довкілля вуглеводні, сірководень, сірчану кислоту, сполуки ртуті, фтору тощо. Майже 90 % відходів утворюється на підприємствах гірничодобувної промисловості під час розробки родовищ та збагачення корисних копалин. Лише третина загальної кількості відходів утилізується. Частка вторинної сировини в загальному споживанні ресурсів не перевищує 15 %.

До категорії високотоксичних належать до 2 % усіх промислових відходів. Однак до цього часу не збудовано жодного промислового підприємства з переробки таких відходів. Дана проблема ускладнюється й тим, що не існує організованої належним чином системи збирання та зберігання токсичних відходів, немає техніки і обладнання, бракує моніторингового контролю якості стічних вод тощо. Тому часто токсичні відходи, наприклад, гальванічні шлами та промивні води, в значних обсягах потрапляють у каналізаційні стоки. Величезні площі родючих земель займають шламосховища, звалища, терикони та відвали породи

Існують різні види класифікацій антропогенних забруднень. В цілому антропогенні забруднення поділяють на матеріальні та енергетичні. Матеріальні (гази (викиди), рідини (стічні води), тверді речовини, суміші) поділяються на хімічно інертні (нетоксичні) та хімічно активні (токсичні — загальносоматичні, подразнювальні, сенсебілізуючі, канцерогенні, мутагенні). Енергетичні — на теплові, іонізуючі, електромагнітні поля, різного виду випромінювання (світлові, ультразвукові, лазерні), шум, вібрація, інфра- та ультразвук.

Таким чином, основними джерелами антропогенного забруднення довкілля є промисловість, сільське та комунальне господарство. Серед промислових об'єктів найбільш вагомий внесок роблять підприємства енергетики (ТЕС, ГЕС, АЕС), металургійної, нафтопереробної, хімічної, целюлозно-паперової промисловості, цементні та інші заводи будівельної індустрії, військово-промисловий комплекс, гірничозбагачувальна промисловість та транспорт (автомобільний, повітряний, річковий і залізничний, трубопровідний).

Відходи вуглевидобутку і вуглезабезпечення — це найбільш багатотонні відходи. За весь період вугледобування в Україні накопичено понад 3,6 млрд т відходів. Рівень використання складає лише 6— 7 %, решта (93—94 %) вивозиться в накопичувачі, площа яких становить 8,4 тис. га.

Відходи металургійної промисловості — це шлаки доменний, сталеплавильний, (мартенівський, конверторний, електроплавильний), колошниковий газ і пил, окалина, залізомісткі відходи, доменний та коксовий гази та інше.

Найбільш вагомими відходами металургії є доменний шлак (9 млн т за рік). Шлаки сталеплавильного виробництва становлять 2,6 млн т за рік.

Невелика частка шлаків використовується у будівництві, решта (7,2 млн т) надходить у відвали і шлаконакопичувачі.

На металургійних підприємствах створюються великі обсяги -умовного палива (доменний, коксовий гази), яке не використовується у повному обсязі (від 6 до 50 %), втрати коксового газу становлять 20 %.

Відходи теплових електростанцій — це діоксид сірки, оксиди азоту, пил, крім цього, в атмосферне повітря викидається значна кількість вуглецевої кислоти. Щорічно при спалюванні вугілля створюється до 15 млн тонн золошлаків. В золошлакових накопичувачах в даний час по Україні знаходиться до 500 млн тонн відходів.

Рівень використання золошлаків за 1985—1998 роки змінився від 40 до 16 відсотків обсягу створених відходів.

Золошлакові відходи є відмінною сировиною для виробництва промислових будівельних матеріалів, в дорожньо-будівельних роботах при рекультивації та плануванні території.

Відходи нафтохімічної промисловості— це відходи 1—2 класу небезпеки, які потребують особливих умов утилізації та зберігання.

Нафтолами, фосфогіпс, відходи кальцинованої соди, сірчаної кислоти, каустичної соди, миючих засобів, хімічних волокон, смол, пестицидів, відходи гербіцидів та інші відходи хімічної промисловості.

Побутові відходи — це упакування як продовольчих, так і промислових товарів, фарби, гуми, косметика, відпрацьовані електроприлади та електрообладнання тощо.

Разом із промисловими відходами побутові становлять 26 млрд тонн. Відвали, терикони, шлаконакопичувачі відібрали в Україні понад 160 тисяч гектарів. Щороку кількість сміття в Україні зростає майже на мільярд тонн— на стільки ж, як у 12 разом узятих державах Європейського Союзу.

Звалища навколо великих міст поглинають близько 1500 га землі, яка стає небезпечним джерелом отруєння довкілля. Із звалищ у повітря та грунтові води потрапляє багато токсичних речовин — важких металів, лаків, фарб, гуми, пластмас. Вони є розсадником хвороботворних бактерій; тут утворюються токсичні гази, виникають пожежі.

Одним з головних напрямків вирішення проблеми відходів є створення екологобезпечних виробництв, на яких технологічний процес може бути організовано таким чином, що відходи промисловості не забруднюють навколишнє середовище, а знову надходять у виробничий цикл як вторинна сировина.

2. Відходи: основні терміни та їх класифікація

Відходи є результатом життєдіяльності людини. Їх поділяють на відходи виробництва та відходи споживання. Відходами виробництва вважають невикористані залишки сировини, матеріалів та напівфабрикатів, що утворилися при виготовленні продукції і повністю або частково втратили свої споживчі властивості. До них належать також продукти переробки (механічної та фізико-хімічної) сировини, отримання яких не було метою виробничого процесу і які в подальшому можуть бути використані в господарстві як готова продукція після відповідної обробки або як сировина для подальшого перероблення. До відходів споживання відносять: різні вироби, що втратили свої споживчі властивості внаслідок фізичного або морального зносу; комплектуючі, які з тих чи інших причин непридатні для подальшого використання. Ці відходи поділяють на промислові та побутові. До перших належать: металобрухт, обладнання, що вийшло з ладу, вироби технічного призначення з гуми, пластмаси, скла тощо. До побутових належать харчові відходи, зношені вироби побутового призначення (одяг, взуття та.ін.), різноманітні використані вироби (пакувальні матеріали, скляна та інші види тари), побутові стічні води тощо. Газоподібні та рідкі відходи порівняно швидко поглинаються природним середовищем. Асиміляція твердих відходів продовжується десятки і сотні років.

Класифікацію відходів можна здійснювати за такими ознаками: за місцем утворення, можливістю переробки, агрегатним станом, токсичністю.

За місцем утворення відходи поділяють на промислові, агропромислові та побутові: промислові — це залишки сировини матеріалів, напівфабрикатів, які утворилися при виробництві продукції і які частково або повністю втратили первинні властивості; побутові — тверді та рідкі, що не утилізуються у побуті, які створюються внаслідок життєдіяльності людей та використання предметів побуту; сільськогосподарські, що утворюються в сільськогосподарському виробництві.

За можливістю переробки всі відходи можна поділити на вторинні матеріальні ресурси, які вже переробляються або переробка яких планується, і на відходи, переробка яких на даному етапі розвитку економіки недоцільна і які становлять безповоротні втрати.

За агрегатним станом відходи поділяються на тверді (гравій, пісок, шлаки тощо), рідкі (розчини, емульсії, суспензії тощо) та газоподібні (гази та їх суміші, водяна пара, парогазова суміш).

За токсичністю відходи класифікують залежно від небезпечності отруєння на надзвичайно небезпечні, високонебезпечні, помірно-небезпечні, малонебезпечні.

Відходи зберігають, переробляють і утилізують. Зберігання відходів — це тимчасове розміщення відходів у спеціально відведених місцях чи об'єктах (до їх утилізації або видалення). Перероблення відходів — це здійснення будь-яких технологічних операцій, пов'язаних із зміною фізичних, хімічних або біологічних властивостей з метою підготовки їх до екологічно безпечного зберігання, перевезення, утилізації чи видалення. Утилізація— це використання відходів як вторинних матеріальних або енергетичних ресурсів.

Використання відходів виробництва в якості вторинної сировини має важливе народногосподарське значення. Залишки сировини, матеріалів або напівфабрикатів, які утворилися при виготовленні продукції і які повністю або частково втратили свої споживчі якості, а також продукти фізико-хімічної або механічної переробки сировини, одержання яких не являлось метою виробничого процесу, в подальшому можуть бути використані в народному господарстві як готова продукція або в якості сировини після відповідної обробки.

При розробці і проектуванні технологічних схем централізованої переробки промислових відходів необхідно їх класифікувати з метою визначення оптимальних шляхів використання або знешкодження. Використання промислових відходів у технологічних процесах сприяє матеріальному стимулюванню підприємств: дозволяє провести часткову заміну первинної сировини, зменшити собівартість продукції, яка виготовляється, розширити сировинну базу народного господарства. Останнє сприяє збереженню і раціональному використанню природних ресурсів для вибору оптимальних організаційних, технологічних і санітарно-гігієнічних рішень.

Наприклад, щорічне використання 400 тисяч тонн макулатури дає можливість компенсувати Україні 350 тисяч тонн целюлози і зберегти понад 100 тисяч гектарів лісових угідь.

При виробництві сталі з металобрухту більш як ушестеро знижуються викиди в атмосферу, учетверо— забруднення води, у 16 разів — кількість твердих відходів. Собівартість сталі, виплавленої з металобрухту, у 20 разів менша від сталі, одержаної з руди.

3. Переробка промислових відходів

Виводити відходи з виробничого циклу і викидати їх нераціонально з двох причин:

Важливим сучасним напрямом екологізації виробництва є утилізація, тобто повторне використання відходів. Економічна доцільність утилізації відходів залежить від вартості методів їх переробки, становища на ринку вторсировини. Залежно від фізико-хімічного складу відходів використовують певні методи, на основі яких і грунтуються технологічні схеми очищення (утилізації) тощо.

Вловлені відходи повинні або відразу повертатись у технологічний процес, або надходити на вторинну обробку. Це дає змогу не тільки відчутно зменшити забруднення, а й суттєво знижувати затрати на основне виробництво. Тому найбільш раціональним заходом є регенерація первинних відходів, тобто залишення їх у циклі виробництва з метою додаткової переробки і вилучення невикористаних елементів або сполук. Регенерація рідких відходів (стічних вод) передбачає очищення їх від забруднень (у тому числі і теплового) з наступним поверненням у виробництво, тобто організацію замкнутого водовідного циклу. Можливе і повне їх очищення з поверненням у природні водойми за умови цілковитої екологічної безпеки. Теплові відходи необхідно утилізувати, використовуючи як вторинні енергетичні ресурси.

Існує три напрями регенерації відходів: