Защита литосферы от бытовых и промышленных загрязнений.

Защита почв от ветровой и водной эрозии. Мелиоративные мероприятия. Защита от отходов производства и потребления. Методики переработки токсичных промышленных отходов.

Одним из важнейших принципов устойчивого развития является рациональное использование природных ресурсов и уменьшение количества отходов. В связи с несовершенством технологических процессов в настоящее время неизбежно негативное техногенное воздействие на окружающую среду, в том числе и промышленных отходов как одного из компонентов этого воздействия.

Отходами называются продукты деятельности человека в быту, на транспорте, в промышленности, не используемые непосредственно в местах своего образования, которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в результате регенерации.

Отходы производства - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся в ходе производства и частично или полностью потерявшие свои потребительские качества.

Отходы потребления - это бывшая в употреблении продукция или сопутствующие ей изделия, непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке.

С точки зрения возможности использования различают утилизируемые и неутилизируемые отходы. Для утилизации отходов в мире существуют технологии переработки и вовлечения в хозяйственный оборот. Утилизация (от 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 процессе производства образуется большое количество отходов, которые при соответствующей обработке могут быть вновь использованы как сырье для производства промышленной продукции. В состав твердых, жидких газообразных отходов отдельных производств входят токсичные вещества, распространение которых в окружающей среде недопустимо. К твердым отходам относятся отходы металлов, дерева, пластмасс и других материалов, пыли минерального и органического происхождения от очистных сооружений в системах очистки газовых выбросов промышленных предприятий, а также промышленный мусор, состоящий из различных органических и минеральных веществ: резина, бумага, ткани, песок, шлак и др. К жидким отходам относятся осадки сточных вод после их обработки, а также шламы минерального и органического происхождения.

Для полного использования отходов в качестве вторичного сырья разработана их промышленная классификация, которая подразделяет, например, лом и отходы металлов по физическим признакам на классы, по химическому составу – на группы и марки, по показателям качества – на сорта (ГОСТ 1639–71).

Разработка мероприятий по обезвреживанию и переработке неутилизируемых промышленных отходов привела к необходимости дополнительной классификации их по гигиеническому и технологическому принципам. Классификация по гигиеническому принципу подразделяет промышленные отходы на 6 категорий.

В настоящее время по масштабам накопления и 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 нетоксичных отходов. На урбанизированных территориях размещение отходов уже сейчас выходит та 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» (1998 г.).

В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие мероприятия по переработке 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 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). Полигон захоронения отходов необходимо располагать на незатопляемой территории с низким уровнем грунтовых вод, наличием водоупорного глинистого слоя. В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до 2-метровой высоты. На следующие сутки отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую обязательно укрывают изолирующим слоем толщиной 0,25 м. Изоляция и его последующее уплотнение препятствует загрязнению наружной воздушной среды, а также распространению мух и грызунов. Для сокращения площади полигон загружают многослойно. Конструктивные схемы допускают высоту такого полигона до 60 м. Для устойчивой работы бульдозеров необходимо устраивать пологий внешний откос. После заполнения полигона поверхность его покрывают растительным грунтом. 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 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 распространенный метод переработки ТБО - сжигание их на мусоросжигательных заводах. На этих заводах спекание отходов происходит при t = 800 - 850 °С. При отсутствии второй стадии газовой очистки, в выбросах таких заводов отмечается повышенная концентрация диоксинов (0,9 мкг/кг и более). С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг золы. В случае реализации более экологичной двухстадийной очистки отходящих газов на порядок снижает содержание вредных веществ в газах и шлаках.

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 материалами 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».

В случае особо токсичных промышленных отходов их захоронение производят на специальных полигонах в котлованах глубиной до 12 м в специальной таре и рабочих железобетонных емкостях.

Основные операции первичной обработки отходов – классификация, сортировка, разделка и механическая обработка. Классификация и сортировка используется для разделения твердых отходов на фракции по крупности. Они включают методы грохочения кусков перерабатываемого материала и их разделение под действием гравитационно-инерционных и гравитационно-центробежных сил. Механическая обработка включает дробление и измельчение. Для дробления большинства видов твердых отходов используют дробилки различных типов. Метод измельчения используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций размером менее 5 мм. Наиболее распространенными агрегатами грубого и тонкого измельчения, используемыми при переработке твердых отходов, являются стержневые, шаровые мельницы.

Большое распространение имеют методы, связанные с укрупнением мелкодисперсных частиц. Сюда относят методы гранулирования, таблетирования, брикетирования и высокотемпературной агломерации.

В настоящее время используются также следующие способы обезвреживания токсичных промышленных отходов.

1. Жидкофазное окисление. Жидкофазное окисление токсичных отходов производства используется для обезвреживания жидких отходов и осадков сточных вод. Суть его заключается в окислении кислородом органических и элементоорганических примесей сточных вод при температуре 150 - 350 °С и при давлении 2 - 28 МПа. Интенсивности окисления в жидкой фазе способствует высокая концентрация растворенного в воде кислорода, значительно возрастающая при высоком давлении.

2. Гетерогенный катализ. Метод применим для обезвреживания газообразных и жидких отходов. Существуют три его разновидности:

- термокаталитическое окисление можно использовать для обезвреживания газообразных отходов с низким содержанием горючих примесей. Процесс окисления на катализаторах осуществляется при температурах меньших, чем температура самовоспламенения горючих составляющих газа. В зависимости от природы примесей и активности катализаторов окисление происходит при температуре 250 - 400 °С и в установках различных размеров.

- термокаталитическое восстановление используется для обезвреживания газообразных отходов, включающих в себя нитрозные газы — содержащие NO_x.

- парофазное каталитическое окисление применимо для перевода органических примесей сточных вод в парогазовую фазу с последующим окислением кислородом.