Лекции / Л18 Литосфера и тв. отходы

Почва. Литосфера

Литосфера (гр. lithos – камень; sphaiar – шар) – земная кора, наружная твердая каменная оболочка земного шара силикатного состава, толщиной 30÷80 км (верхняя часть твердой поверхности земной коры). Она участвует в обмене веществами с грунтовыми водами, атмосферой и растениями, произрастающими на ней. Живые организмы в литосфере имеются на глубине до 3 км.

Наиболее важным и самым общим результатом биогенного преобразования скальных пород в почву явилось появление гумусового слоя, покрывшего поверхность суши. Этот слой является наиболее активной частью почвенного покрова.

Почва – поверхностный плодородный слой земной коры, созданный под совокупным влиянием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и животных организмов, особенно микроорганизмов. Живые организмы способствуют развитию основного свойства почвы – плодородия.

Плодородием почвы называют ее способность обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов, воды, воздуха. Оно складывается в ходе почвообразовательного процесса и воздействия человека на почву. Почва – основа для получения урожая сельскохозяйственных культур, главное богатство, от которого зависит наше существование.

Почва – сложная открытая система, находящаяся в постоянных обменных взаимодействиях с другими элементами биосферы, зависящая от их состояния, и в свою очередь, оказывающая существенное влияние на сопредельные элементы биосферы (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды).

Почва менее подвижна, чем атмосферный воздух или поверхностные воды, поэтому она не располагает таким мощным фактором естественного самоочищения, свойственного другим средам, как разбавление. Антропогенные загрязнения, попавшие в тело почвы, накапливаются в ней, создавая эффект суммации.

Химический состав почвы Песок (кварц), глина и частично известняк – основные минеральные

составляющие почвы. Содержание органических материалов колеблется от 2 до 20% (болота). Органические вещества подразделяются на негуминовые вещества и гумины (гумус).

Негуминовые вещества включают не полностью разложившиеся остатки растений и животных, жиры и дубильные вещества, пектины, сахара, полисахариды, гемицеллюлозу, легко разлагаемые и поэтому не попадающие под понятие "гумус".

Гумус – сложная и довольно устойчивая смесь коричневых или темнокоричневых аморфных коллоидных материалов, которые образуются из тканей отмерших организмов, из остатков разложившихся растений, животных и микроорганизмов.

Своеобразные физико-химические свойства делают гумус важнейшим компонентом почвы, определяющим ее плодородие; он служит источником азота, фосфора, серы и микроудобрений для растений. Гумус повышает катионообменную емкость, воздухопроницаемость, фильтруемость, влагоемкость почвы и препятствует ее эрозии.

По своей способности к растворению и выпадению в осадок гуминовые вещества можно разделить на три группы:

1)гуминовые кислоты, растворимые в разбавленных щелочах и обратимо осаждаемые кислотами;

2)фульвокислоты, растворимые в разбавленных щелочах и остающиеся в растворе после подкисления;

3)гумин, нерастворимые в щелочах и кислотах.

Гуминовые вещества на 35÷92% состоят из ароматических соединений; остальные – алифатические органические вещества. Среди ароматических соединений – фенолы, хиноны, бензойные кислоты, азотсодержащие гетероциклы. Алифатические составляющие представлены полиэфирами.

Ветровая и водная эрозия

Эрозия (лат. erodere – разъедать) – разрушение и снос почвенного покрова потоками воды или ветром. При этом разрушается самый плодородный слой почвы: для создания этого слоя мощностью 18 см природа затратила не менее 1400÷7000 лет, т.к. почвообразование идет со скоростью порядка 0,5÷2 см в 100 лет. Разрушение этого слоя эрозией может произойти за 20÷30 лет, а иногда – за один ливень или пыльную бурю. Урожай зерновых на эрозированных почвах снижается в 3÷4 раза.

Почва загрязняется в основном тяжелыми металлами (Pb, Hg, Cd, Cu и др.), пестицидами, ПАВ, нефтью.

Наблюдение за санитарным состоянием почвы включает в себя следующие наблюдения: физико-химические, санитарнобактериологические, вирусологические, санитарно-этологические.

Количественная характеристика загрязненности почвы– санитарное число. Санитарное число – показатель чистоты почвы, определяется отношением количества почвенного белкового углерода к количеству органического

углерода. В основном оно вводится для поземных хранилищ углеводородов. Самая чистая почва будет в том случае, когда количество органического

углерода стремится к нулю (табл.14).

Таблица 14. Санитарное число почвы

ПДК, которое минимально для атмосферы, грунтовых вод и растений, считают ПДК почвы.

Пример: пестициды попадают в почву. Они не могут попасть в атмосферу, так как нелетучи, но попадают в грунтовые воды и переносятся ими. ПДК пестицидов в почве равно ПДК пестицидов в грунтовых водах.

Подходы определения ПДК токсикантов в почве

1.Определить максимально допустимую концентрацию вещества в почве с точки зрения его токсикологического воздействия на человека. Эта концентрация должна гарантировать его накопление в выращиваемых культурах не более допустимого остаточного уровня. Максимальная величина его перехода в воздушную среду и грунтовые воды не должна превышать ПДК в соответствующих средах.

2.Установить свойства растений, выращиваемых на данной почве, а также воды и воздуха.

3.Изучить характер и интенсивность действия веществ на процессы самоочищения в почве.

Из найденных пороговых концентраций выбирают наименьшую, которую

ипринимают как предельно допустимую.

Отходы производства и потребления (далее - отходы) - вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые подлежат удалению; Обращение с отходами - деятельность по сбору, накоплению, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов;

Сбор отходов - прием отходов в целях их дальнейших обработки, утилизации, обезвреживания, размещения лицом, осуществляющим их обработку, утилизацию, обезвреживание, размещение; Накопление отходов - складирование отходов на срок не более чем 11 месяцев в целях их

дальнейших обработки, утилизации, обезвреживания, размещения; Транспортирование отходов - перемещение отходов с помощью транспортных средств

вне границ земельного участка, находящегося в собственности юридического лица или индивидуального предпринимателя либо предоставленного им на иных правах; Обработка отходов - предварительная подготовка отходов к дальнейшей утилизации, включая их сортировку, разборку, очистку; Утилизация отходов - использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая:

рециклинг– повторное применение отходов, в том числе повторное применение отходов по прямому назначению, регенерацию– их возврат в производственный цикл после соответствующей подготовки,

рекуперация – извлечение полезных компонентов для их повторного применения; Обезвреживание отходов - уменьшение массы отходов, изменение их состава, физических и химических свойств (включая сжигание и (или) обеззараживание на специализированных установках) в целях снижения негативного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду; Размещение отходов - хранение и захоронение отходов;

Хранение отходов - складирование отходов в специализированных объектах сроком более чем 11 месяцев в целях утилизации, обезвреживания, захоронения;

Захоронение отходов - изоляция отходов, не подлежащих дальнейшей утилизации, в специальных хранилищах в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду; Объекты размещения отходов - специально оборудованные сооружения,

предназначенные для размещения отходов (полигон, шламохранилище, в том числе шламовый амбар, хвостохранилище, отвал горных пород и другое) и включающие в себя объекты хранения отходов и объекты захоронения отходов;

Твердые коммунальные отходы - отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования

физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твердым коммунальным отходам также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами; Оператор по обращению с ТКО - индивидуальный предприниматель или юридическое

лицо, осуществляющие деятельность по сбору, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, захоронению ТКО;

Региональный оператор по обращению с ТКО (далее также - региональный оператор) - оператор по обращению с твердыми коммунальными отходами - юридическое лицо, которое обязано заключить договор на оказание услуг по обращению с твердыми коммунальными отходами с собственником твердых коммунальных отходов, которые образуются и места накопления которых находятся в зоне деятельности регионального оператора;

Федеральный оператор по обращению с отходами I и II классов опасности - юридическое лицо, уполномоченное обеспечивать и осуществлять деятельность по обращению с отходами I и II классов опасности на территории Российской Федерации (далее также - федеральный оператор);

Деятельность по обращению с отходами (сбор, транспортирование, обработка, утилизация, обезвреживание, размещение отходов I-IVКО) выполняется в соответствие с Лицензией (ПП 1062 от 03.10.2015, 9-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности»).

Грубые нарушения лицензионных требований:

-невыполнение лицензиатом лицензионных требований;

-допуск к деятельность в области обращения с отходами лиц, не имеющих профподготовки, подтвержденной свидетельствами (сертификатами) на право работы с отходами;

-использование объекта размещения и (или) обезвреживания отходов с отступлением от документации, получившей положительное заключение ГЭЭ.

Предприятия, в процессе деятельности которых образуются отходы обязаны осуществлять отнесение отходов к конкретному КО. Подтверждение отнесения к конкретному КО отходов, включенных в ФККО не требуется.

КО отходов определяется его химическим и (или) компонентным составом и устанавливается:

-На основании сведений, содержащихся в ФККО и банке данных об отходах;

-При отсутствии в них вида отходов – на основании критериев отнесения отходов к I-VКОпо степени негативного воздействия на ОС, утв. Приказом Минприроды России от 4.12.2014 № 536.

Химический и (или) компонентный состав устанавливается на основании ТР, ТУ, СТО, ГОСТов, ПД, а в случае отсутствия сведений о них - по результатам количественных химических анализов, выполняемых в соответствии с требованиями к соблюдению единства измерений.

КОНТРОЛЬ ЗА СОСТОЯНИЕ ОБЪЕКТОВ НАКОПЛЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ, ЗАХОРОНЕНИЯ

Различают следующие способы накопления и складирования отходов:

-Временное хранение на производственных территориях на открытых площадках или в специальных помещениях (цехах, складах, на открытых площадках, в резервуарах);

-Временное хранение на производственных территориях основных и вспомогательных (дочерних) предприятий по переработке и обезвреживанию отходов (в амбарах, хранилищах, накопителях), а также промежуточных (приемных) пунктах сбора и накопления, в том числе на терминалах, железнодорожных сортировочных станциях, в речных и морских портах;

-Складирование вне производственной территории – на полигонах промышленных отходов, шламохранилищах, в отвалах пустой породы, терриконах, золошлакоотвалах, а также в специально оборудованных комплексах по их переработке и захоронению;

-Складирование на плоощадках для обезвоживания илового осадка от очистных сооружений.

Временное хранение (накопление отходов) на производственной территории предназначается:

-для селективного сбора и накопления отдельных разновидностей отходов;

-использования отходов в последующем технологическом процессе с целью обезвреживания (нейтрализации), частичной или полной переработки и утилизации на вспомогательных производствах.

В зависимости от технологической и ФХ характеристики отходов допускается их временно хранить:

-В производственных или вспомогательных помещениях;

-Нестационарных складских сооружениях (под надувными, ажурными и навесными конструкциями);

-Резервуарах, накопителях, танках и прочих наземных и заглубленных специально оборудованных емкостях;

-Вагонах, цистернах, вагонетках, на платформах и прочих передвижных

средствах;

-На открытых, приспособленных для хранения отходов площадках.

В закрытых складах, используемых для временного хранения отходов должны быть предусмотрены пространственная изоляция и раздельное хранение веществ в отдельных отсеках (ларях) на поддонах. Хранение сыпучих и летучих отходов в помещениях в открытом виде не допускается.

Накопление и временное хранение промотходов на производственной территории осуществляется по цеховому принципу или централизованно. Хранение твердых промотходов IКО - исключительно в герметичных оборотных (сменных) емкостях (контейнеры, бочки, цистерны);

промотходовIIКО – в надёжно закрытой таре (полиэтиленовых мешках, пластиковых пакетах);

промотходовIIIКО – в бумажныхы мешках и ларях, хб мешках, текстильных мешках;

промотходовIVКО – навалом, насыпью, в виде гряд.

При временном хранении отходов в нестационарных складах, на открытых площадках без тары (навалом, насыпью) или в герметичной таре должны соблюдаться условия:

-Временные склады и открытые площадки должны располагаться с подветренной стороны по отношению к жилой застройке;

-Поверхность хранящихся насыпью отходов или открытых приемниковнакопителей должна быть защищена от воздействия атмосферных осадков и ветров (укрытие брезентом, оборудование навесом и т.д.);

-Поверхность площадки должна иметь искусственное водонепроницаемое и химически стойкое покрытие (асфальт, керамзитобетон, полимербетон, керамическая плитка и т.д.);

-По периметру площадки должна быть предусмотрена обваловка и обособленная сеть ливнестоков с автономными очистными сооружениями; допускается ее присоединение к ЛОС в соответствии с ТУ;

-Поступление загрязненного ливнестока с этой площадки в общегородскую систему дождевой канализации или сброс в ближайшие водоемы без очистки не допускается.

-Хранение мелкодисперсных отходов в открытом виде (навалом) на промплощадках без применения средств пылеподавления не допускается.

-Предельно допустимое количество отходов на территории предприятия устанавливается ПНООЛР. Предельное количество отходов при открытом хранении определяется по мере накопления массы отходов проектом ПНООЛР.

Лимит на размещение отходов - предельно допустимое количество отходов конкретного вида, которые разрешается размещать определенным способом на установленный срок в объектах размещения отходов с учетом экологической обстановки на данной территории;

Норматив образования отходов - установленное количество отходов конкретного вида при производстве единицы продукции;

Предельное количество отходов на промышленных территориях не нормируется: Для твердых отходов, концентрированных жидких и пастообразных отходов

Iкласса опасности, упакованных в полностью герметичную тару в закрытом помещении, исключающем доступ посторонних лиц;

Для твердых сыпучих и комковатых отходов II, III классов, хранящихся в соответствующей надежной металлической, пластиковой, деревянной и бумажной таре.

В данных случаях предельное временное накопление отходов устанавливается с учетом общих требований к безопасности химических веществ, пожаро- и взрывоопаности, образования в условиях открытого или полуоткрытого хранения более опасных вторичных соединений.

КОНТРОЛЬ ЗА ТРАНСПОРТИРВОАНИЕМ ОТХОДОВ

-Наличие паспортов отходов;

-Наличие специально оборудованных и снабженных специальными знаками ТС;

-Соблюдение требований безопасности к транспортированию отходов на ТС;

-Наличие документации для транспортирования и передачи отходов с указанием количества транспортируемых отходов, цели и места назначения их транспортирования.

•Экологическое нормирование разрабатывает экологические регламенты и

нормативы антропогенного воздействия на экосистемы, при которых сохраняется нормальное функционирование этих систем.

•Цель экологического нормирования - выявление уровня антропогенных воздействий, при которых не происходит структурно-функциональных перестроек экосистем, ландшафтов

•ПДВ, ПДС, проекты лимитов размещения отходов, нормативы допустимых физических воздействий, нормативы использования лесных ресурсов и т.п.

Паспорт отходов - документ, удостоверяющий принадлежность отходов к отходам соответствующего вида и класса опасности, содержащий сведения об их составе;

Основной отход предприятий, обеспечивающий транспорт и хранение нефти – нефтешламы.

Нефтяные шламы (от немецкого Sclamm - грязь) - это сложные физикохимические устойчивые тройные системы, которые состоят из нефти и/или нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды.

Кнефтяным шламам относят НСО, образующиеся в процессе добычи, подготовки

ипереработки нефти.

Соотношение составляющих нефтешлама элементов колеблется в очень широких пределах (табл.1). В среднем нефтяные шламы содержат 10-60 % мас. нефтепродуктов, 30-85 % мас. воды, 1,3-46 % мас. твердых примесей. Жидкая фаза нефтешламов представляет собой стойкую водонефтяную эмульсию.

Втаблице 2.1 приводится фазовый состав шламов различных НПЗ.

Впроцессе хранения шлама в шламонакопителях происходят естественные процессы – накопление атмосферных осадков, развитие микроорганизмов, протекание окислительных и других процессов самовосстановления. В связи с наличием большого количества солей и нефтепродуктов при общем недостатке кислорода они протекают крайне медленно, на протяжении десятков лет. Тем не менее, состав нефтяного шлама, хранящегося в шламонакопителях в течение нескольких лет, отличается от состава свежего. Длительное хранение нефтешламов приводит к их парафинизации.

Табл. 1. Фазовый состав нефтяных шламов различных НПЗ

С течением времени нефтешламы отстаиваются и разделяются на трислоя (рисунок

1):

1.Верхний слой – малообводненная нефть с относительно невысоким массовым содержанием механических примесей до 1,5 %.

2.Средний слой – мелкодисперсная эмульсия сложного типа («прямая» и «обратная») с массовым содержанием воды до 70-80 % и механических примесей 1,5 – 50

%.Средний слой обычно незначителен по объему. Содержание воды и механических примесей в нем может возрастать монотонно сверху вниз, изменяться хаотично по объему или распределяться практически однородно.

3. Нижний, придонный слой – состоит на 70 % из твердой фазы, пропитанной нефтепродуктами (до 5-10 %) и водой (до 25 %); содержание нефтепродуктов относительно постоянно, количество механических примесей растет с глубиной.

Рисунок 1. Распределение нефтешламов на фазы при длительном хранении в накопителях [1]

Для обработки и обезвреживания нефтешламов и нефтесодержащих продуктов и обработки сточных водиспользуется первая технологическая линия с последующим возвращением углеводородной составляющей в производство полезных продуктов (утилизацией). Реализация безотходной технологии прорабатывается, в соответствии с требованиями технического задания на поставку оборудования.

Резервуарные шламы. Главной причиной, образования резервуарных нефтешламов является: физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов в объеме конкретного нефтеприемного устройства с влагой, кислородом воздуха и механическими примесями, а также с материалом стенок резервуара. В результате этих процессов происходит частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений, ржавление стенок резервуара.

Основа механических примесей в резервуарных нефтешламах — частицы оксида железа (ржавчина). По результатам многих исследований в нефтешламах резервуарного типа соотношение нефтепродуктов, воды и механических примесей (частицы песка, глины, ржавчины и т.д.) колеблется в очень широких пределах: углеводороды составляют 5-90%, вода 1-52%, твердые примеси 0,8-65%. Как следствие, столь значительного изменения состава нефтешламов диапазон изменения их физико-химических характеристик тоже очень широк. Плотность нефтешламов колеблется в пределах 8301700 кг/м3, температура застывания от -3 0С до +80 0С. Нефтешламы резервуарного типа нередко содержат природные радионуклиды, в особенности шламы тяжелыхнефтей (например, нефтей Татарстана). Состав нефтешламов резервуарного типа представлен в таблице2 [2] Таблица 2 Состав и физико-химические характеристики нефтешламов резервуарного типа

Проблема обращения с резервуарными шламами должна решаться, начиная с использования эффективных технических решений при извлечении резервуарного шлама из мест образования и отмывки резервуаров и емкостей хранения.

Для обработки, обезвреживания и утилизации резервуарных шламов применяется вторая технологическая линия в соответствии с ТР. Порядок дальнейших действий, по обращению с твердой фазой резервуарных шламов прорабатывается объектноориентировано для каждого объекта, в соответствии с техническим заданием и требованиями действующего законодательства.

Посмотрите видео, где рассматриваются технологии очистки резервуаров и способы их утилизации.