ПЕРЕРОБЛЕННЯ ТА ЗНЕШКОДЖЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ДОВКІЛЛЯ

Перероблення та знешкодження твердих відходів

Джерела утворення твердих відходів та їх класифікація

В Україні зараз налічується близько 20 млрд т виробничих відходів. їх переробка та утилізація є однією з актуальних проблем захисту природного середовища від шкідливих речовин.

При виборі методів перероблення та знешкодження відходів важливо визначити, який вид відходів переважає на тому чи іншому промисловому підприємстві, у галузі, регіоні, їхню токсикологічну характеристику тощо.

Усі види промислових відходів поділяють на тверді, рідкі та газоподібні. Тверді відходи можуть бути трьох категорій: промислові, сільськогосподарські та відходи міського господарства (побутові). Основна маса твердих промислових відходів утворюється на підприємствах:

— гірничої та гірничо-хімічної промисловості (шлаки, відвали та ін.);

— чорної та кольорової металургії (шлаки, шлами, колошниковий пил та ін.);

— металообробної промисловості (стружка, браковані вироби та ін.);

— лісової та деревообробної промисловості (лісозаготівельні відходи, відходи лісопиляння, при виготовленні меблів, клеєної фанери, деревостружкових, деревоволокнистих плит, шаруватих пластиків, карболітових, королітових плит, відходи клеїв, смол і лакофарбових матеріалів);

— енергетичного господарства — теплових електростанцій (зола, шлаки);

— хімічної та суміжних галузей промисловості (фосфогіпс, галіт, огарок, шлаки, шлами, бите скло, цементний пил, відходи органічних виробництв — гума, пластмаси та ін.);

— харчової промисловості (кості, шерсть та ін.);

— легкої промисловості (шматки тканини, шкіри, гуми, пластмас та ін.).

До рідких відходів належать осади стічних вод після їхнього оброблення, а також шлами пилу мінерального та органічного походження в системах мокрого очищення газів.

Для повного використання відходів як вторинної сировини розроблена їхня промислова класифікація. Наприклад, лом і відходи металів за фізичними ознаками поділяють на класи, за хімічним складом — на групи та марки, за показниками якості — на сорти.

Критерієм визначення доцільності перероблення відходів у місцях їх утворення є кількість і ступінь використання їх у виробництві. Значна частка в загальному об'ємі твердих відходів, наприклад, на машинобудівних заводах, належить відходам металу. Вторинні ресурси металів складаються з лому (43 %) та відходів (57 %). Ломом називають зношені металеві деталі та вироби, що вийшли з ужитку, а відходами вважаються куски металів і браковані деталі, що утворилися під час плавлення та механічного оброблення. Так, у чорній металургії на 1 т виплавленої сталі припадає 650 кг лому та відходів.

Основну масу твердих відходів хімічних виробництв становлять неорганічні відходи — розкривні породи, хвости флотації, фосфогіпс, піритні огарки, галітні відходи, осади та шлами водоочисних споруд. Зараз загальна кількість розкривних порід перевищує сотні мільйонів тонн.

При переробці фосфоровмісної сировини (апатитів і фосфоритів) сірчанокислотним методом утворюються фосфогіпс Сав04 х х 0,5Н"О. Слід зазначити, що при виробництві 1 т комплексних добрив виділяється від 1,4 до 5,7 т фосфогіпсу.

У процесі виробництва калійних добрив утворюються так звані галітові відходи. Вони переважно складаються із хлориду натрію, куди входять домішки хлоридів і сульфітів калію, кальцію, магнію та нерозчинних у воді мінеральних домішок. При виробництві 1 т калійних добрив виділяється до 2 т галітових відходів.

Оскільки тверді відходи скидають на ґрунті (контрольовані або неконтрольовані звалища, полігони та ін.) або захороняють у ґрунті, важливе значення мають нормативи гранично допустимих концентрацій токсичних речовин у ґрунті (ГДКг), де ГДКг — гранично допустима концентрація хімічної речовини в окремому ґрунті, мг/кг. Ця кількість речовин не повинна викликати прямого або опосередкованого негативного впливу на ґрунт та інші компоненти навколишнього середовища, а найважливіше — на здоров'я людей. Водночас гранично допустимі величини шкідливих речовин повинні сприяти самоочищенню ґрунту. У випадку відсутності ГДКг оцінювання забрудненості проводиться зіставленням вмісту хімічних речовин у забруднених (досліджуваних) і контрольних зразках ґрунту.

При обґрунтуванні ГДКг орієнтуються на такі основні показники, які визначають експериментально:

— МА — міграційний атмосферний показник шкідливості, що характеризує перехід хімічної речовини з органічного шару ґрунту в атмосферу, мг/м8;

— МВ — міграційний водний показник шкідливості, що характеризує перехід хімічної речовини із орного шару ґрунту в ґрунтові та поверхневі води, мг/л;

— ТВ — транслокаційний показник, що характеризує перехід із орного шару ґрунту через кореневу систему в зелену масу та плоди рослин, мг/кг;

— ЗС — загальносанітарний показник шкідливості, що характеризує вплив хімічної речовини на самоочисну здатність ґрунту та ґрунтовий мікробіоценоз, мг/кг.

Значення ГДКг для різних хімічних речовин наведені у табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Значення ГДКг для різних хімічних речовин, що знаходяться в промислових відходах

Якщо ГДКг відома, можна розрахувати клас небезпеки (токсичності) відходів.

Згідно з методичними рекомендаціями для визначення токсичності промислових відходів їх поділяють на 4 класи токсичності:

І — надзвичайно небезпечні, II — високонебезпечні, III — помірнонебезпечні, IV — малонебезпечні.

Утилізація виробничих відходів

Утилізація — це перероблення відходів з метою раціонального використання. У цьому випадку відходи є вторинною сировиною.

Утилізацію поділяють на три різновиди: первинну, вторинну та змішану. Під первинною утилізацією розуміють використання відходів у різних галузях народного господарства без попередньої глибокої фізико-хімічної переробки; під вторинною — використання продуктів спеціальної переробки відходів. У результаті процесів вторинної утилізації утворюються продукти іншого складу, ніж вихідні відходи. Утилізація змішаного типу включає як первинну, так і вторинну утилізацію.

Первинна утилізація відходів

Цей вид утилізації найчастіше використовують у промисловості будівельних матеріалів. Так, при отриманні цементу як вихідного матеріалу використовують доменні шлаки та бокситові шлами, колчеданні огарки, колошниковий пил, піритні огарки та ін. Як мінералізатор у процесах випалювання клінкеру застосовують фосфогіпс, електротермофосфорні шлаки та інші продукти. Використання фосфогіпсу в суміші з піритними огарками інтенсифікує процес випалювання портландцементного клінкеру, знижує температуру процесу, підвищує якість сировини.

У первинну утилізацію можуть залучати відходи пластмас. Їх можна після сортування переплавляти у вироби або використовувати як наповнювач легких бетонів.

Не підлягають первинній утилізації небезпечні відходи, що містять ртуть, кадмій, свинець і цінні метали. У цьому випадку відходи перед утилізацією розділяють на фракції, що фактично і є вторинною утилізацією.

Вторинна утилізація відходів

При такій утилізації відходи піддають глибокій переробці. Це в першу чергу стосується органічних лакофарбових матеріалів і деревних відходів, смол, клеїв і концентрованих стічних вод, які можна переробити в товарні розчинники, мурашину або оцтову кислоти та ін. Опишемо процес вторинної утилізації відходів:

Вихід монокарбонових кислот, отриманих за цією схемою, становить 30—60 % від маси органічних речовин, що знаходяться у відходах. Цей процес може успішно використовуватися для перероблення відходів у різних галузях промисловості: хімічній, нафтохімічній, целюлозно-паперовій та деревообробній.

Техніко-економічні розрахунки підтверджують, що собівартість оцтової кислоти, отриманої у результаті окислення повітрям, органічних відходів, приблизно в 4 рази нижча, ніж собівартість кислоти, отриманої в промисловості через ацетальдегід, і в 1,5 раза менша, ніж при її синтезі карбонілюванням метанолу.

Процеси вторинної утилізації можуть бути ефективними для відходів нафтопереробки та нафтохімії (наприклад, кислих гудронів), відходів гуми та гумотехнічних виробів, шин, пластмасових відходів.

Ліквідація осадів стічних вод

Осади стічних вод, що накопичуються на очисних спорудах, є водними суспензіями з об'ємною концентрацією полідисперсних твердих домішок від 0,6 до 10 %. Перед тим, як спрямувати осади стічних вод на ліквідацію або утилізацію, їх піддають попередньому обробленню для отримання шламу, властивості якого забезпечують можливість його утилізації або ліквідації з найменшими затратами енергії та забрудненням довкілля.

Початковою стадією технологічного циклу оброблення осадів стічних вод (рис. 6.1) є їх ущільнення. Для ущільнення часто застосовують гравітаційний, флотаційний, відцентровий та вібраційний методи. Гравітаційний і флотаційні методи ущільнення відбуваються у відстійниках-ущільнювачах, в установках напірної флотації. Ущільнення відцентровим методом проходить у циклонах і центрифугах, а вібраційним — за допомогою вібраторів, які занурюють в осад.

Стабілізація осадів використовується для руйнування біологічно розкладеної частини органічної речовини, що запобігає гниттю осадів при тривалому зберіганні на відкритому повітрі.

Для стабілізації осадів промислових стічних вод застосовують аеробну стабілізацію, яку проводять в аеротенках. Період аеробної стабілізації при температурі 20 °С становить 8—-11 діб, витрата кисню — 0,7 кг.

Кондиціювання осадів проводять для руйнування колоїдної структури осаду органічного походження та збільшення їх водовіддачі при зневодненні. У промисловості застосовують в основному реагентний метод кондиціювання за допомогою хлорного заліза та вапняку. В наш час економічнішими методами кондиціювання є: теплове оброблення, заморожування та електрокоагуляція.

Зневоднення осадів стічних вод призначене для отримання шлаку з об'ємною концентрацією полідисперсної твердої маси до 80 %. Найбільш прогресивними методами зневоднення осадів

Рис. 6.1. Технологічна схема оброблення осадів виробничих стічних вод

промислових стічних вод є вакуум-фільтрування на фільтрпресах, центрифугування та вібраційне фільтрування. Зневоднення термічним висушуванням застосовується для осадів, що містять токсичні речовини, які перед ліквідацією та утилізацією знешкоджуються.

Ліквідацію осадів стічних вод застосовують у тих випадках, коли утилізація виявляється неможливою або економічно нерентабельною. Спалювання — найбільш поширений метод ліквідації осадів стічних вод. Осади спалюють на станціях очищення стічних вод у багатоподових, циклонних печах, а також у печах киплячого шару.

Установки такого типу не спричиняють забруднення навколишнього середовища, вони прості в експлуатації, уможливлюють знешкодження органічних відходів (маслопродукти, розчинники, лаки, фарби та ін.) вологістю до 60 % та об'ємним вмістом механічних домішок до 10 %.