Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы промышленной экологии. Учебное пособие
.pdf
6.7. Методы обработки и очистки сточных вод и шламов
ладает высокой бактерицидной активностью и обеспечивает надежное обеззараживание воды даже по отношению к спорообразующим бактериям.
Озонирование широко применяют для очищения сточной
воды от фенолов, нефтепродуктов, ПАВ, канцерогенных веществ.
Преимущества метода озонирования:
• при окислении озоном органических соединений не обра-
зуется каких-либо опасных для здоровья вторичных продуктов;
• озон не меняет рН воды и не удаляет из нее необходимые
организму ионы кальция, магния, калия, натрия и т. п.;
• действует в течение секунд и уничтожает микроорганизмы
в сотни раз быстрее, чем любые другие дезинфекторы;
• вырабатывается на месте, не требуя хранения и перевозки.
Недостатки метода:
• низкая растворяемость озона в воде;
• повышенная токсичность и взрывоопасность озона;
• высокий риск образования высокотоксичных побочных
продуктов;
• высокая стоимость.
Биологическая очистка сточных вод основана на способно-
сти микроорганизмов использовать в качестве питательных веществ многие органические и неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. Используют следующие методы:
естественной биологической очистки; искусственной биологической очистки.
Оч истка сточных вод в естественных условиях осуществляет-
ся в биологических прудах и на полях орошения и фильтрации.
Биологические пруды представляют собой каскад сооружений
глубиной 1,0–1,5 м, через которые с незначительной скоростью
протекают очищенные сточные воды. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Время пребывания в прудах
зависит от вида и концентрации загрязнений, степени предварительной очистки, дальнейшего использования очищенной воды
и колеблется в пределах 3–50 суток. Если пруды имеют искусственную аэрацию, то время пребывания воды в них значительно сокращается.
На промышленных предприятиях биологические пруды ис-
пользуют в основном для доочистки сточных вод, прошедших
сооружения биохимической очистки.
Одно из обязательных условий работы биологического пру-
да – наличие фильтрационных полей.
101
Раздел 6. Защита окружающей среды
Поля фильтрации служат только для очистки сточных вод, в
процессе которой жидкость медленно фильтруется через грунт.
Из воды отделяются взвешенные частицы, происходит разложение органического вещества. Очистка осуществляется за счет
биологического окисления загрязнений. Однако такой метод губительно влияет на почвенную флору и фауну.
Поля орошения применяют для очистки сточных вод и выращивания сельскохозяйственных (технических) культур. Используют для очистки сточных вод пищевой, химической, легкой
промышленности, предприятий по производству минеральных
удобрений, азотной кислоты и др.
Основное достоинство естественных способов очистки –
в невысокой стоимости строительства и эксплуатации таких сооружений. Недостаток – низкая скорость процессов очистки по
сравнению с искусственными сооружениями.
Биологическая очистка в искусственных очистных сооружениях происходит более интенсивно. Это позволяет за короткое
время очищать большие объемы сточной воды.
Для биологической очистки сточных вод применяют два
типа процессов:
• аэробные, при которых микроорганизмы используют для
окисления веществ кислород;
• анаэробные, при которых микроорганизмы не имеют до-
ступа к свободному растворенному кислороду.
При выборе между аэробными и анаэробными процессами
предпочтение обычно отдают первым, где часть окисляемых микроорганизмами органических веществ используется в процессах
биосинтеза, другая превращается в безвредные продукты (вода,
диоксид углерода и пр.).
Выделяют следующие стадии аэробной очистк и ст о ч ных вод:
• первичная обработка, в результате которой удаляют взвешен-
ные вещества и крупные включения (в песколовках, отстойниках);
• разложение растворенного органического вещества за счет
деятельности активного ила или биопленки. Активный ил имеет
вид буро-желтых мелких хлопьев размером 3–150 мкм, взвешенных в воде и представляющих собой колонии живых микроорганизмов, в том числе бактерий, образующих слизистые капсулы
(зооглеи). Биопленка – это слизистые обрастания живыми микроорганизмами фильтрующего материала очистных сооружений;
• химическое осаждение ионов или катионов, обеззараживание воды за счет хлорирования или озонирования;
102
6.7. Методы обработки и очистки сточных вод и шламов
• переработка активного ила, в результате которой уменьшается его объем, кол и чество патогенов, запа х, а в анаэробн ы х про цессах образуется метан.
Аэробная биологическая очистка сточных вод проводится в раз-
личных по конструкции сооружениях – биофильтрах и аэротенках.
Анаэробные процессы протекают в биореакторах – метантеках – с использованием бактерий, не нуждающихся в кислороде,
и заключаются в сбраживании загрязняющих воду органических
веществ. В результате брожения выделяется ценный продукт –
биогаз, состоящий из метана и других компонентов.
Биологическая очистка имеет следующие преимущества, обусловленные особенностями жизнедеятельности микроорганизмов:
• широкий спектр удаляемых органических и неорганиче-
ских соединений, в том числе токсичных;
• образование простых конечных продуктов, основные из
которых: диоксид углерода, нитраты, сульфаты – в аэробных условиях, и метан, аммиак, сероводород – в анаэробных условиях.
В обоих случаях, кроме того, накапливается биомасса микроорганизмов;
• отсутст вие втори ч ного загрязнен ия воды. В бол ьши нстве случаев происходит деструкция загрязнений до простых соединений.
Вместе с тем для эффективного функционирования сооружений биологической очистки необходимо строгое соблюдение
технологических параметров (температура, значение рН сточной
воды, отсутствие токсичных соединений в концентрациях, подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов, наличие биогенных элементов, концентрация растворенного кислорода в сооружениях аэробной очистки и т. д.).
Кроме того, большие проблемы при эксплуатации аэробных
очистных сооружений создает высокий прирост биомассы активного ила. Затраты на обезвоживание и обезвреживание избыточного активного ила составляют до 40 % от общих затрат на
очистку воды.
Несмотря на отмеченные недостатки, биологическая очистка
городских сточных вод и стоков многих производств нашла очень
широкое распространение. В Республике Беларусь функционирует более 140 сооружений биологической очистки, на которых
проходит очистку 90 % от общего стока по республике.
Для обезвреживания минерализованных сточных вод используют термические методы. Они позволяют получить условно
103
Раздел 6. Защита окружающей среды
чистую воду, пригодную для нужд оборотного водоснабжения.
Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть
проведен в две стадии: концентрирования и выделения сухих веществ. Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Концентрированные сточные
воды можно непосредственно направлять на выделение сухого
продукта (например, в распылительную сушилку). Выбор метода обезвреживания зависит от состава, концентрации и объема
сточных вод, их коррозийной активности, необходимой эффективности процесса.
6.8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД И ШЛАМОВ
В процессах механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод на очистных сооружениях образуются
различного вида осадки, содержащие органические и минеральные компоненты. Объем влажных осадков составляет 2–10 % от
объема очищаемых вод. В зависимости от условий формирования
и особенностей отделения различают осадки первичные и вторичные.
К первичным осадкам относят грубодисперсные примеси, которые находятся в твердой фазе и выделены из воды методами
механической очистки.
Грубые осадки (отбросы) задерживаются решетками. В состав отбросов входят крупные взвешенные и плавающие примеси, преимущественно органического происхождения: бумага,
тряпье, древесина, полимерные материалы и др. Отбросы часто
подвергают дроблению с последующим выпуском их в канал перед решеткой. Переработка отбросов вместе с другими осадками
может осуществляться в метантенках, на пиролизных установках
либо они направляются на компостирование.
Пиролиз – это один из самых экологически чистых способов, который позволяет перерабатывать отходы.
Технологии пиролиза применяют в разных сферах промышленности. Суть их заключается в нагреве исходного сырья в бескислородной атмосфере, препятствующей горению. Преимуществами пиролизной установки являются:
• экологическая безопасность;
• высокая экономичность;
• быстрый нагрев топлива;
104
6.8. Использование сточных вод и шламов
• возможность применения различных видов топлива;
• отсутствие необходимости в прерывании технологического
процесса.
Компостирование осадков – биотермический процесс разложения органических веществ осадков сточных вод, осуществляемый под действием аэробных микроорганизмов с целью обеззараживания, снижения влажности, стабилизации и подготовки
осадков к утилизации в качестве удобрения. Осадки сточных вод
содержат макро- и микроэлементы, необходимые для питания
растений и повышения плодородия почв, что позволяет их использовать в качестве органоминерального азотно-фосфорного
удобрения.
К вторичным осадкам относятся примеси, которые первоначально находились в воде в виде коллоидов, молекул, ионов, но в
процессе биологической или физико-химической очистки были
переведены в твердую фазу и удалены из сточных вод. Осадок,
который образуется после биологической очистки, – избыточный активный ил, после физико-химической очистки – шлам.
Осадки нашли применение в качестве удобрений и кормовых добавок. Они содержат биогенные элементы, необходимые
для развития растений микроэлементы и органические соединения, поэтому представляют интерес как органическое удобрение
и средство для улучшения структуры почвы. Внесение осадков
уменьшает кислотность почвы, увеличивает содержание азота,
фосфора, гумусовых веществ. Особенно благоприятно действуют
на кислые почвы осадки, обработанные известью.
Активный ил содержит белок, жиры, витамины, аминокислоты и другие ценные компоненты. После сгущения и сушки в
щадящих условиях из него можно получить продукт, по питательной ценности близкий к кормовым дрожжам.
Однако использование осадков сточных вод в качестве удобрения ограничивается рядом обстоятельств. В большинстве городов и населенных пунктов в канализационную сеть поступают
значительная доля производственных стоков и осадки, выделяемые в процессах очистки таких городских сточных вод; могут
содержаться токсичные соединения, в том числе соли тяжелых
металлов (свинец, алюминий, кадмий и др.), а также высокое
содержание микроэлементов (бор, марганец, молибден, кобальт
и др.), что оказывает неблагоприятное воздействие на растения и
качество сельскохозяйственной продукции.
105
Раздел 6. Защита окружающей среды
6.9. ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ,
ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
Закон Республики Беларусь от 20.07.2007 ¹ 271-З «Об обращении с отходами» определяет правовые основы обращения с
отходами, направлен на уменьшение объемов их образования и
предотвращение их вредного воздействия на окружающую среду, здоровье граждан, имущество, находящееся в собственности
государства, юридических и физических лиц, а также на максимальное вовлечение отходов в гражданский оборот в качестве
вторичного сырья.
В соответствии с законом, отходы – вещества или предметы, образующиеся в процессе осуществления экономической
деятельности, жизнедеятельности человека и не имеющие определенного предназначения по месту их образования, либо утратившие полностью или частично свои потребительские свойства.
В зависимости от происхождения отходы подразделяются:
• н а отходы потребления – отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека, не связанной с осуществлением
экономической деятельности, в гаражных кооперативах, садоводческих товариществах и иных потребительских кооперативах, а
также уличный и дворовый смет на территориях общего пользования населенных пунктов. Отходами потребления являются
изделия и материалы, утратившие потребительские свойства в
результате физического или морального износа. К вторичному
сырью относятся вторичные материальные ресурсы, которые могут быть использованы в промышленности;
• отходы производства – отходы, образующиеся в процес-
се осуществления юридическими лицами и индивидуальными
предпринимателями экономической деятельности (производства
продукции, энергии, выполнения работ, оказания услуг), побочные и сопутствующие продукты добычи и обогащения полезных
ископаемых. Отходами производства являются остатки сырья,
материалов и полуфабрикатов, утратившие исходные потребительские свойства, а также вещества, улавливаемые при очистке
отходящих технологических газов и сточных вод.
В соответствии со степенью опасности отходы подразделяют на опасные и неопасные. Опасные отходы – отходы, которые содержат в своем составе вещества, обладающие каким-либо
опасным свойством или их совокупностью (токсичность, ин-
106
6.9. От ходы производства и потребления, их характеристика
фицированность, взрывоопасность, пожароопасность, высокая
реакционная способность или иные подобные свойства) и присутствующие в таком количестве и виде, что эти отходы самостоятельно или при вступлении в контакт с другими веществами
могут представлять непосредственную или потенциальную опасность, причинить вред окружающей среде, здоровью человека
или имуществу лиц, в том числе вследствие их вредного воздействия на окружающую среду.
Опасные отходы по степени их вредного воздействия на окружающую среду и на здоровье человека, в том числе вследствие
их вредного воздействия на окружающую среду, подразделяют
на классы:
• первый класс – чрезвычайно опасные (трансформаторы,
конденсаторы, ртутные термометры (отработанные или бракованные) и другие ртутьсодержащие приборы, асбестовая пыль и др.);
• второй класс – высокоопасные (отработанные и брако-
ванные аккумуляторы, автопокрышки, масла, щелочи, кислоты,
гальванические элементы и др.);
• третий класс – умеренно опасные (отработанные медные
провода, ацетон, обтирочные материалы, шлам очистки труб от
нефти, масла (автомобильные, моторные), дизтопливо, цементная пыль, загрязненный бензином песок);
• четвертый класс – малоопасные (бой кирпича, остатки
щебня и арматуры, шпатлевка, куски рубероида, уличный и дорожный мусор, отходы битума и асфальта и др.).
Класс опасности определяется токсичностью отходов, экотоксичностью и пожароопасными свойствами. Токсичность – это
свойства, которые определяют способность химического вещества оказывать вредное действие на живые организмы другими
способами, кроме механических. Определение степени и класса
опасности осуществляется производителями для всех образующихся отходов производства.
Для идентификации отходов применяют К лассификатор отходов, образующихся в Рес публике Беларусь. В нем установлена
система классификации отходов исходя из их происхождения и
свойств. За отходами закреплены специальные наименования и
коды, которые используются в учетных и отчетных документах,
специальных разрешениях на захоронение и хранение отходов
производства и в других случаях. В Классификаторе все отходы
сгруппированы по блокам. Например, блок I – отходы расти-
107
Раздел 6. Защита окружающей среды
тельного и животного происхождения, блок VII – медицинские
отходы, блок IX – отходы жизнедеятельности населения и подобные им отходы производства. Каждый блок разделяется на
группы, а группы, в свою очередь, – на подгруппы. Блоки и
группы обозначаются римскими цифрами, а подгруппы – буквами. В подгруппах указаны наименования отходов и их коды,
выраженные семью знаками. Блок, группа, подгруппа – это виды
отходов исходя из свойств и процессов, которые привели к их
образованию.
Производители также обязаны обеспечивать разработку и
утверждение нормативов образования отходов производства,
подлежащих хранению или захоронению, а также соблюдение
этих нормативов. Норматив образования отходов производства –
предельно допустимое количество отходов, образуемое при переработке единицы сырья, производстве единицы продукции или
энергии, а также при выполнении работы, оказании услуги.
Одним из методов оценки и измерения уровня воздействия
производимой и пот ребляемой прод у к ции, а с ней – и объемов образования отходов, является оценка жизненного цикла продукции.
Жизненный цикл – это последовательные и взаимосвязанные
стадии продукционной системы от процесса добычи сырья или
разработки природных ресурсов до конечной стадии – захоронения отходов. Оценка жизненного цикла представляет собой учет
и оценку входных и выходных потоков материалов, вещества,
энергии продукционной системы, ее воздействия на окружающую среду на всех стадиях жизненного цикла.
Этапы технологического цикла отходов производства и
требования к их рециклингу или ликвидации установлены
ГОСТ 30166-2014 «Ресурсосбережение. Основные положения».
В соответствии с проведенными оценками каждая тонна мусора
на стадии потребления дополнительно сопровождается образованием 10 т отходов на стадии производства и приблизительно
100 т – при получении сырья.
Обращение с отходами – деятельность, связанная с образованием отходов, их сбором, разделением по видам, подготовкой,
удалением, хранением, захоронением, перевозкой, обезвреживанием и использованием.
Процесс обращения с отходами (жизненный цикл отходов)
включает следующие этапы: образование, накопление и временное хранение, первичная обработка (сортировка, дегидратация,
нейтрализация, прессование, тарирование и др.), транспортиров-
108
6.10. Методы сбора, разделения и использования отходов
ка, вторичная переработка (обезвреживание, модификация, утилизация, использование в качестве вторичного сырья), складирование, захоронение и сжигание. Обращение с каждым видом
отходов производства зависит от их происхождения, агрегатного
состояния, физико-химических свойств субстрата, количественного соотношения компонентов и степени опасности для здоровья населения и среды обитания человека.
6.10. МЕТОДЫ СБОРА, РАЗДЕЛЕНИЯ
И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ
Сбор отходов – деятельность по концентрации отходов в ме-
стах временного хранения в целях последующего удаления.
Система сбора отходов выбирается в за виси мости от нескол ьких факторов: классификации (класс опасности, происхождение,
агрегатное состояние и т. д.); дальнейшего метода обращения
(сжигание, захоронение, возможность переработки); экономической и экологической целесообразности; экологической культуры
населения.
Сбор опасных отходов осуществляют в тару с учетом класса
опасности: отходы 1-го класса помещают в стальные емкости
и устанавливают на поддонах с водонепроница емой поверхностью; 2-го класса – в прочные полиэтиленовые мешки и в закрытые от доступа посто ронних лиц помещения, оснащенные
системами вентиляции. Допускаются также другие виды тары
для хранения опасных отходов, согласо ванные с органами санитарного надзора.
Опасные промышленные отходы после затаривания взвешивают, результаты вносят в журнал учета. Сбор опасных отходов в
жидком и пастообразном состоянии осуществляют в специальные
емкости, обеспечива ющие герметичность и коррозионную стойкость, которые уста навливают в специально отведенном месте.
Отходы 3-го класса опасности разрешается хранить в закрытых и от к рыт ы х контейнера х, боч ках, цистернах, бака х, полиэтиленовых мешках, пластиковых, текстильных и бумажных пакетах, ящиках и другой таре. Поверхность площадки для хранения
должна иметь искусственное водо непроницаемое покрытие.
Отходы 4-го класса и неопасные отходы могут хра ниться
в закрытой и открытой таре или навалом, насыпью, от крыто в
специально отведенном месте или контейнере для сбора и временного хранения отходов.
109
Раздел 6. Защита окружающей среды
Отходы производства должны временно храниться на территории предприятий в объеме до одной транспорт ной единицы,
установленной в инструкции по обращению с от ходами производства, а затем вывозиться для использования, обезвреживания
либо захоронения.
Сбор отходов может быть раздельным (селективным) или
смешанным (неселективным). Смешанный сбор – это складиро-
вание всех отходов в одном контейнере.
Раздельный сбор позволяет:
• уменьшить объем отходов, обезвреживаемых и захоранива-
емых на полигонах;
• извлечь ряд ценных компонентов, перерабатываемых или
используемых повторно;
• исключить опасные компоненты;
• корректировать состав отходов, что существенно влияет на
экономические и экологические показатели последующих этапов
переработки или утилизации;
• создать предпосылки для развития производства, перерабатывающего отходы.
Под использованием отходов понимают применение отходов
для производства продукции, энергии, выполнения работ, оказания услуг. Сооружения (комплекс сооружений) и оборудование,
предназначенные для использования отходов, называются объектами по использованию отходов. В Республике Беларусь ведется Реестр объектов по использованию, хранению, захоронению
и обезвреживанию отходов, где указаны сведения об объектах,
их характеристики, мощность, наименование используемых отходов, характеристика получаемой продукции.
Отходы, которые после их сбора могут быть вовлечены в
граж данский оборот в качестве вторичного сырья, определяются
как вторичные материальные ресурсы.
Вторичные материальные ресурсы рассматриваются как
само стоятельный вид отходов и подлежат обязательному сбору.
Сме шивание вторичных материальных ресурсов с иными отходами, захоронение вторичных материальных ресурсов запрещается.
Сбор и накопление отходов потребления от населения происходит непосредственно на площадках домовой территории. Такие отходы перевозят транспортными средствами специальных
организаций. В настоящее время практически все ТКО собирают
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]