
- •32. Что такое биотехнология.
- •34. Разделы биотехнологии
- •35. Промышленная микробиология
- •36.Технологическая биоэнергетика
- •37. Биогидрометаллургия.
- •38. Принципы биологических методов аэробной и анаэробной переработки отходов.
- •39. Анаэробные процессы очистки стоков.
- •40. Аэробные процессы очистки стоков.
- •41. Применения биотехнологических методов для очистки газо-воздушных выбросов и деградации ксенобиотиков
- •42. Биофильтры
- •Механическая очистка сточных вод
- •Адсорбция
- •По агрегатному состоянию:
- •По составу
- •По классу опасности
По агрегатному состоянию:
твёрдые
жидкие
газообразные
По составу
органическое или неорганическое,
а также сжигаемые отходы или несжигаемые отходы.
Особую группу представляют собой отходы в виде энергии, называемые энергетическими (тепло, шум, радиоактивное излучение).
По классу опасности
Каковы отрицательные последствия загрязнения вод?
Все загрязняющие вещества, поступающие в природные воды, вызывают в них различные качественные изменения, которые могут проявиться в следующем виде: изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной прозрачности и цветности, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ; плавающие вещества на поверхности воды и отложения на дне; сокращение количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ; появление новых микроорганизмов, в том числе болезнетворных.
Загрязнение природных вод делает их непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особенно пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и других водных организмов (гидробионтов), которые заболевают и гибнут в больших количествах.
Промышленные отходы.
Отходами производства (промышленными отходами) следует считать остатки сырья, ма-териалов или полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении продукции и полностью или частично утратившие свои потребительские свойства, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья, получение которых не является целью производственного процесса и которые в дальнейшем могут быть использованы как готовая продукция после соответствующей обработки или в качестве сырья для переработки.
Твердые промышленные отходы и их источники.
Твердые промышленные отходы (ТПО) – почти однородные продукты, не требующие дальнейшей сепарации (разделения) на группы для их переработки.
Сепарация (от лат. separatio – отделение) – отделение жидких или твердых частиц от газа, твердых – от жидких.
ТПО разделяют на следующие группы:
•отходы металлоперерабатывающих производств;
•отходы металлургических производств;
•керамические отходы и стекло;
•полимерные материалы синтетической химии (резинотехнические);
•природные полимерные материалы (древесина, картон, бумага и т.д.);
•отходы отопительных систем;
•волокнистые отходы;
•радиоактивные отходы.
В зависимости от источника образования и вида промышленности эти отходы разделяют на следующие группы:
• отходы металлургической промышленности, энергетики и
машиностроения (шлаки и шламы металлургических производств, золы
и золошлаковые отходы тепловых электростанций,
• отходы огнеупорного и коксохимического производств, лом и отходы черных и цвет-ных металлов);
• отходы лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной,
полиграфической, микробиологической и других отраслей (макулатура,
древесные отходы, кора, вторичные текстильные материалы, стеклобой,
лигнин, сульфитные щелоки);
• отходы горной и горно-химической промышленности,
достигающие миллиарды тонн (отвалы, шлаки, хвосты обогащения
руды, галитовые отходы);
• отходы химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей
промышленности (фосфогипс, пиритные огарки,электротермофосфорный шлак, отработан-ные нефтепродукты и растворители, кислые гудроны, нефтяные шламы, активный ил биоло-гических очистных сооружений и осадки сточных вод, кубовые остатки и различные некон-диционные жидкие продукты).
Среди твердых отходов большое место занимают отходы производства полимерных мате-риалов, изношенные шины и другие резиновые изделия, активный уголь, иониты и другие адсорбенты, смолы, тяжелые металлы, их соли и оксиды, сульфиды, сульфаты, алюминийсо-держащие отходы.
Твердые бытовые отходы.
Твердые бытовые отходы (ТБО) – это грубая механическая смесь самых разнообразных ма-териалов и продуктов гниения, различающихся по физическим, химическим, механическим свойствам и размерам.
Воздействие на окружающую среду, обусловленное сохранением твердых бытовых и промышленных отходов.
Значительному количеству отходов, которые организованно или спорадически сохраняются в пределах определенных ландшафтов, кроме захламления и засорения территорий, в т. ч. при-легающих селитебных зон, присуще естественное старение под воздействием климатических факторов и биологических преобразований. Термин ≪старение≫ заимствован из биологии и характеризует совокупность химических и физических превращений, происходящих с мате-риалами при их хранении, переработке и эксплуатации, что приводит к потере комплекса их свойств и приобретению новых. Например, старение черных металлов в химическом аспекте заключается в постепенной коррозии и образовании ржавчины.
Одновременно с химическим старением происходит физическое(резкое изменение структуры металла), например образование трещин и т.д.
Химическое старение цветных металлов, например меди, выражается образованием окислов, которые, попадая в плодородный слой почвы, изменяют биохимические массообменные про-цессы, что приводит к отравлению продуктами, выращенными на зараженной территории.
Старение химических материалов в ТПО и ТБО, содержащих As, S, галогены Сl, Вг и тяже-лые металлы (ТМ) Cd, Pb, Cv, Ag, Au, Cu, Hg, предопределяет постепенное загрязнение поч-венного покрова, его незаметное отравление. Такие металлы обладают канцерогенными и му-тагенными свойствами. Это означает, что отходы цветного металла (например, разбитые ак-кумуляторы), в котором содержится PbSO4, а в конечном варианте – РЬ++, могут через не-сколько лет заразить водоем, из которого идет забор воды для поливки огорода, а у человека после длительного потребления выращенных на нем продуктов может появиться злокаче-ственная опухоль.
Соль ТМ оказывает отрицательное влияние на биологическую активность почвы, которая вы-ражена в снижении ее ферментативной активности.
Соли ТМ содержат микроэлементы В, Mn, Sn, Cu, Mo, Co, Ni, Li, Se, J,CI, Br, As; компонента-ми молекул многих ферментов являются Mo, Zo, Cu,Pb, которые усугубляют негативное вли-яние на почвенный покров.
Длительное хранение твердых бытовых и промышленных отходов в неприспособленных условиях приводит к их разложению и повышению негативного влияния на основные ком-поненты биосферы.
Принципиальная схема образования и утилизации отходов.
Перечислите основные методы переработки твердых отходов.
На сегодняшний день в мировой практике существует более 20 методов переработки твердых бытовых отходов. По своей конечной цели их подразделяют на: утилизационные – это методы переработки отходов, направленные на получение и последующее использование вторичных ресурсов сырья; ликвидационные – их основными задачами является сохранение должной санитарно-экологической обстановки и полного или частичного уничтожения отходов. Следует заметить, что группа твердых бытовых отходов весьма разнообразна и подразумевает большое количество различных веществ и материалов: от текстиля и пищевых отходов до стекла, пластика и металлов. Кроме этого, общая масса отходов подразделяется на классы опасности и т.д. По типу применяемых технологий существует два основных метода утилизации и переработки бытовых твердых отходов: Механико-биологические методы заключаются в компостировании отходов после осуществления их предварительной сортировки. Сортировку отходов выполняет, преимущественно, население, подразделяя их на металл, стекло, бумагу и т.д. Затем, непосредственно на предприятиях переработки выполняется уже механическая сортировка, далее, для экологической безопасности их захоронения отходы сушат и уплотняют. Термические методы подразумевают сжигание, пиролиз, газификацию отходов или комбинированные термические методы. Сжиганию подвергаются преимущественно бумажно-полимерные компоненты, помещаемые в топки с кипящим слоем или в установки колосниковыми решётками. Пиролиз – это разложение отходов под воздействием высоких температур (более 600°С) во вращающихся трубчатых печах без доступа кислорода. Газификация отходов – это метод, позволяющий переработать их органическую часть в синтез-газ. Значительная часть методов утилизации и переработки ТБО обладает высокой себестоимостью и сложностью в технологическом плане, в связи с этим, в настоящее время более часто используются на практике четыре основных направления:
вывоз мусора на свалку и территорию полигонов;
биотермическое аэробное компостирование;
сжигание в условиях мусоросжигательных заводов;
комплексные методы сжигания и компостирования, либо пиролиз.
К чему сводятся недостатки и преимущества термической переработки ТБО?
Хранение ТБО на специальных полигонах. Вывоз и утилизация ТБО на специальных полигонах захоронения предусматривает наличие специально оборудованного полигона, на котором каждый слой мусора засыпается почвой по принципу слоеного пирога. Данный способ утилизации отходов, который по сути таковым не является, имеет положительные стороны, и в частности относительно невысокий уровень энергоемкости процесса, а также минимальные затраты труда и денежных средств на оборудование полигона захоронения.
Несмотря на это, данный метод утилизации характеризуется множеством экологических и экономических недостатков, и в частности тем, что полигоны ТБО занимают значительные территории, при этом делая их непригодными для более рационального использования на протяжении длительного срока времени или, говоря проще, делают почву неплодоносной на срок не менее 50 лет. Кроме того, посредством ветра пыль и мусор с полигона разносится на многие километры вокруг, тем самым загрязняя окружающую среду и нанося вред здоровью человека и в большей мере эстетическому облику города. Также и зачастую происходящие на полигонах захоронения ТБО самовозгорания, образовывающиеся в результате нарушения технологии эксплуатации полигона, не способствуют улучшения уровня экологии и к тому же представляют сложность для тушения.
Пиролиз. Данный метод утилизации пригоден для переработки практически всех видов твердых бытовых отходов, так как предусматривает их температурное разложение без доступа кислорода при температуре от +12000С до +16000С. Тем самым все компоненты мусора трансформируются в простейшие химические соединения в виде водорода, азота, угарного и углекислого газа, метана, сернистого ангидрида и кислорода, а также в виде жидкообразных соединений в виде серной кислоты, хлора и некоторых низших углеродов.
В результате чего можно сделать вывод, что метод пиролиза является самым эффективным и рациональным среди всех существующих. Однако и данный метод имеет свои недостатки и, в частности, характеризуется большим количеством выбросов в атмосферу вредных веществ, высоким уровнем энергоемкости и требует наличие специальных полигонов для захоронения шлака, непригодного для последующей переработки и использования.
Сжигание. Вывоз и утилизация ТБО методом сжигания, происходящего на специализированных мусоросжигающих предприятиях при температуре не более +8000С также является не только нерациональным с экономической точки зрения, но и экологически опасным методом утилизации. Объясняется это тем, что, несмотря на применение инновационных технологий, в процессе сжигания мусора в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных веществ, образовывающихся в процессе совместного сжигания различных фракций мусора, в частности бумаги, металлов, пластика, пищевых отходов и прочего.
В результате чего сажа, содержащая в себе практически все элементы таблицы Менделеева посредством ветра переносится на огромные расстояния и, соответственно, загрязняет окружающую среду. Очистить ее впоследствии практически невозможно, так как, например, период полураспада таких образующихся в процессе горения при невысоких температурах веществ как бензапирен, диоксины и им подобные вещества составляет не менее 30 лет. Кроме того, получаемый в результате сжигания мусора, шлак представляет собой вещество, содержащее в себе в концентрированном виде большинство минеральных веществ, тяжелые металлы, летучие диоксины и прочие «ароматические» добавки, делающие его опасным для окружающей среды и в итоге здоровья человека. Данный шлак непригоден для дальнейшего применения, и более того требует специальных полигонов для захоронения шлака.