Захарченко / Захарченко-1 / ypravlinnia ta povodgenia z vidxodami_PZ_SR

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Інженерно-хімічний факультет Кафедра екології та технології рослинних полімерів

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ ТА САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

з курсу "Управління та поводження з відходами"

для студентів напрямку підготовки (спеціальності) 6.040106 «Екологія, охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

Київ НТУУ "КПІ" 2012

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Інженерно-хімічний факультет Кафедра екології та технології рослинних полімерів

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ ТА САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

з курсу "Управління та поводження з відходами"

для студентів напрямку підготовки (спеціальності) 6.040106 «Екологія, охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

Рекомендовано Вченою радою інженерно-хімічного факультету НТУУ "КПІ"

протокол № 2 від 25.02.2013 р.

(протокол №, дата)

2012

Методичні вказівки до виконання практичних робіт та самостійної роботи з курсу “Управління та поводження з відходами” для студентів напрямку підготовки (спеціальності) 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» / Уклад.: Радовенчик В.М.

– К.: КПІ, 2012. – 33 с.

Укладач: Радовенчик Вячеслав Михайлович, д-р. техн. наук, доц.

Рецензент: А.Р. Степанюк, к.т.н, доц.

Відповідальний редактор: Гомеля М.Д.

5

ВСТУП

Дисципліна "Управління та поводження з відходами" є одним із основних розділів промислової екології. Дисципліна вивчає основні методи і технології вилучення і переробки твердих відходів, утилізацію відходів та основне обладнання, яке використовується в процесах вилучення і переробки.

Згідно з ОКХ курс “ Управління та поводження з відходами” формує відповідну компетенцію, а саме базові знання з поводження з твердими відходами в обсязі, необхідному для вивчення професійних дисциплін та для використання в обраній професії.

Метою курсу “ Управління та поводження з відходами” є ознайомлення з процесами утилізації твердих відходів, методами поводження з ними на території України та за кордоном, їх накопиченням та захороненням, можливістю використання відходів у якості вторинної сировини, з початковими відомостями про склад та стан відходів, норми їх утворення в різних кліматичних зонах та на територіях з різним рівнем розвитку, перспективними сучасними технологіями знешкодження твердих відходів, використанням геосинтетичних матеріалів у процесах захоронення відходів.

Згідно з ОПП, змістом уміння, що забезпечується, є на підставі відповідних методичних рекомендацій та інструкцій проводити аналіз складу відходів з вибором ефективної технології для їх переробки, утилізації чи складування.

Студент, який закінчив вивчення даної дисципліни, здатен:

üвикористовувати основні методи переробки відходів в процесах їх утилізації;

üвикористовуючи існуючі закономірності, розраховувати теплотворну здатність відходів при термічному методі їх утилізації;

üна основі закономірностей екзогенних та ендогенних процесів, оцінювати вплив сховищ на окремі елементи довкілля;

üвикористовуючи сучасні нормативи накопичення відходів, розраховувати необхідні параметри сховища для їх безпечної ізоляції;

üідентифікувати основні компоненти твердих побутових відходів для їх наступної класифікації,

üпрацювати з учбовою літературою та іншими джерелами інформації з поводження з відходами для поглиблення знань

üводолодіти відповідною термінологією для спілкування з науковцями.

6

І. ПЛАН ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

Практичні роботи призначені для поглиблення засвоєння теоретичного матеріалу.

Тема 1. Основні властивості ТПВ.

Практична робота 1: Вологість, щільність, абразивність, корозійні та компресійні властивості ТПВ. (2 години).

Тема 2. Збір та складування ТПВ.

Практична робота 2: Транспортування та захоронення ТПВ. (2 години).

Тема 3. Утилізація ТПВ.

Практична робота 3: Відходи гірничо-металургійного комплексу (2 години). Практична робота 4: Відходи паливно-енергетичного комплексу (2 години). Практична робота 5: Відходи хімічної промисловості (2 години).

Практична робота 6: Відходи машинобудівного та транспортного комплексів (2 години).

Практична робота 7: Відходи деревообробної та лісової промисловості (2 години).

Практична робота 8: Відходи будівництва та промисловості будівельних матеріалів (2 години).

Практична робота 9: Відходи сільського господарства, харчової промисловості та лікувально-профілактичних установ (2 години).

1. Вологість, щільність, абразивність, корозійні та компресійні властивості ТПВ

Розглядаючи проблеми вичерпності природних ресурсів, не можна не звернути увагу на той факт, що значна їх частина не зникає з поверхні Землі (на відміну від нафти, газу, вугілля і ін.), а лише розсіюється в літосфері. Тобто, загальна маса окремих сполук на Земній кулі залишається постійною. Тому сам по собі напрошується висновок про те, що вирішальним на даному етапі розвитку людства є не дефіцит корисних копалин, як такий, а доступність та економічна ефективність їх отримання від природи. Очевидно, що настане час, коли переробляти відходи буде більш економічно доцільно, ніж добувати поклади корисних копалин із значних глибин земних надр. Однак біда в тім, що до такого можливого балансу проживати на Земній кулі може бути ніде. Тому на даному етапі визначальним все ж є екологічний фактор, хоча щорічно зростає роль і економічного фактору.

Останнім часом, переважно в науковій та нормативній літературі, зустрічаються роботи з приводу різноманітних аспектів існування техногенних

7

родовищ. Стаття 5 Кодексу України "Про надра" свідчить, що "техногенні родовища корисних копалин – це місця, де накопичилися відходи видобутку, збагачення та переробки мінеральної сировини, запаси яких оцінені і мають промислове значення. Такі родовища можуть виникнути також внаслідок втрат при зберіганні, транспортуванні та використанні продуктів переробки мінеральної сировини". Співробітники Інституту геохімії навколишнього середовища НАНУ пропонують розширити таке визначення, знявши обмеження про наявність в родовищі лише мінеральної складової: "Техногенним родовищем необхідно вважати такі накопичення відходів, котрі крім наявності технологій і обладнання для переробки в товарну продукцію відповідають також наступним умовам:

-товарна продукція, котру отримують в результаті експлуатації техногенного родовища є конкурентноздатною в порівнянні з первинною сировиною того ж призначення по технолого – економічних показниках;

-запаси вторинної техногенної сировини, зокрема відходів, перевищують об'єм, необхідний для окупності затрат на освоєння техногенного родовища".

Таке визначення дозволяє включати в господарський оббіг будь – які види відходів, в тому числі і ТПБВ. При цьому можна виділити три характерні особливості, котрі відрізняють техногенні родовища від природних:

-серед техногенних родовищ переважають родовища малого та середнього класу (за об'ємом запасів сировини), котрі є найбільш екологічними з точки зору терміну експлуатації, знешкодження токсичних відходів, вивільнення додаткових територій і т.п.;

-техногенні родовища в режимі реального часу здатні поновлювати свої об'єми;

-серед техногенних родовищ значне місце займають так звані дисперговані родовища, аналогів котрим в природі не існує. Прикладом таких техногенних родовищ кольорових металів можуть служити шлами гальванічних виробництв, котрі розподілені практично по всіх промислових підприємствах, хоча в сукупності складають достатньо

суттєвий об'єм.

Геологічне вивчення техногенних родовищ України підтвердило доцільність їх розробки. Встановлено, що найбільш перспективними на сьогодні є шлаки, шлами, золи, фосфогіпси, продукти флотації, гравітаційного збагачення, шахтні та рудні мінералізовані стоки, в котрих містяться значні концентрації металів та інших корисних речовин. Наприклад, лише на 16 обстежених ДГП "Геопрогноз" підприємствах в рудних промвідходах виявлено, (тис. т): залізо – 6800; алюміній – 972; марганець – 507; стронцій – 229; титан –115; цинк – 97; фосфор (Р2О5) – 52; мідь – 34; сурма – 28; цирконій – 21; свинець – 18; церій – 11; ніобій – 9; лантан – 9; оксид літію (Li2O) – 7; ітрій – 4,6; ртуть – 3,6; ванадій

– 2,7; миш’як – 2,4; нікель –1,9; хром – 0,4; інші рідкісні й рідкісноземельні метали можуть бути одержані в кількостях від 0,9 тис. т (скандій) до 0,1 (гафній); концентрації золота оцінюються в 8 т і срібла – 98 т. Орієнтовна

8

вартість вилучених металів може коштувати на світовому ринку близько $5 млрд. Причому, по території України виявлені техногенні родовища з промисловими концентраціями вказаних металів розподілені досить нерівномірно. В доцільності розробки таких техногенних родовищ переконує і той факт, що для багатьох з перерахованих вище металів розвідані природні родовища на Україні відсутні. Якщо зважити на простоту добування, незначну вартість техногенної сировини, розміщення її на промислово облаштованих територіях, то техногенні родовища мають значні переваги перед природними. Згідно техніко – економічних оцінок, техногенна сировина в 5 – 15 разів дешевше природної. Лише з відходів гірничо – збагачувальних комбінатів Криворізького залізорудного басейну, кількість котрих вже сягає 10 млрд т, Україна при розробці може отримати близько 1000 т золота, значні кількості срібла, платини, ванадію, германію, напівдорогоцінного каміння – гранату, агату, яшми, халцедону і ін.

В загальному випадку визначити склад та стан ТПВ досить важко. Вони можуть бути як в сухому стані, так і у вигляді пульпи. За розмірами часток вони коливаються від високодисперсних порошків до глиб рудного матеріалу. Щодо складу, то тут можливо вести мову лише про конкретний вид відходів.

2. Транспортування та захоронення ТПВ

Тверді промислові відходи, що не утилізуються з отриманням корисних продуктів, складуються та захоронюються на спеціальних майданчиках.

Виділяють основні способи складування промислових відходів:

-тимчасове зберігання на виробничих територіях на відкритих площадках чи в спеціальних приміщеннях;

-тимчасове зберігання на виробничих територіях основних чи допоміжних (дочірніх) підприємств по переробці та обеззараженню відходів ( в коморах, сховищах, накопичувачах), а також на проміжних (приймальних) пунктах збору та накопичення відходів;

-складування за межами виробничої території – на полігонах промислових відходів, в шламосховищах, у відвалах порожньої породи, териконах, золошлаковідвалах, в спеціально обладнаних комплексах по їх переробці та захороненню.

Тимчасове складування відходів з метою накопичення необхідного їх об'єму для проведення подальших операцій чи використання в наступних технологічних операціях допускається на виробничих територіях основних виробників відходів, на приймальних пунктах збору вторинної сировини чи на територіях і в приміщеннях спеціалізованих підприємств по переробці та обеззараженню токсичних відходів. При цьому зберігання твердих відходів І класу небезпеки допускається виключно в герметичних оборотних ємкостях (контейнери, бочки, цистерни). Для відходів ІІ класу небезпеки в якості тари можна використати герметичні поліетиленові мішки чи пластикові пакети, а ІІІ

9

класу небезпеки – паперові, текстильні чи бавовняні мішки. Відходи ІV класу небезпеки можуть зберігатися навалом на відповідним чином підготовленій території. Критерієм граничної маси відходів, котрі можуть зберігатися на території підприємства, є вміст специфічних для даного типу відходу шкідливих речовин в повітрі на рівні 2 м в межах до 30 % ГДК в повітрі робочої зони. Для відходів у герметичній тарі маса накопичення на виробничій території не регламентується.

В залежності від вологості відходів вони можуть бути у вигляді пульпи (співвідношення тверда фаза/вода коливається в межах від 1/1 до 1/30) чи у вигляді повітряно-сухої твердої речовини, тому і складуються у гідровідвалах, хвостосховищах, шламосховищах, шламонакопичувачах чи відвалах (териконах). В залежності від вологості відходів застосовують гідравлічний чи сухий спосіб їх транспортування.

Гідравлічний спосіб передбачає транспортування насичених водою відходів з допомогою спеціальних насосів по трубопроводах різного діаметру. Найчастіше такий спосіб використовують для видалення відходів мокрого способу збагачення, пилу та золи ТЕС, шламів та інших промислових відходів. Зважаючи на насиченість відходів водою, для їх складування використовують спеціально влаштовані котловани або рельєф місцевості, відгороджуючи сховище шляхом влаштування дамб. В останньому випадку сховища, в залежності від рельєфу, поділяють на балочні, пойменні, косогірні та рівнинні.

Тверді промислові відходи, що перебувають у повітряно – сухому стані, складуються, переважно, у відповідно підготовлених заглибинах в земній корі. Часто їх складування відбувається безпосередньо на поверхні ґрунту. В обох випадках над поверхнею ґрунту утворюються терикони та відвали. Форма та розміри таких утворень визначаються видом транспорту, котрий використовується для доставки відходів на місце складування. Тут можуть використовуватись засоби автомобільного та залізничного транспорту, канатні підвісні дороги, стрічкові конвеєри і т.п. При використанні засобів автомобільного та залізничного транспорту відвали мають платоподібну форму з терасами для підйому транспорту. Відсипка відходів проводиться шаром товщиною 1,0 – 1,5 м і ущільнюється самими транспортними засобами чи катками.

Транспортування відходів І, ІІ та ІІІ класів небезпеки проводять в спеціальних контейнерах з можливістю дистанційного вивантаження в карти.

Ділянка для захоронення вибирається досить ретельно з задоволенням всіх вимог нормативних документів та попередженням забруднення довкілля в період експлуатації полігону, котрий переважно складає 20 – 25 років. Полігони токсичних промислових відходів допускається влаштовувати на територіях, де можливо виключити забруднення навколишнього середовища та погіршення умов проживання населення. Тому полігони необхідно розміщувати з підвітряного боку по відношенню до населеного пункту та зон відпочинку на землях, котрі взагалі непридатні для сільськогосподарського виробництва чи мають гіршу якість, на відкритій місцевості, котра добре провітрюється. При

10

цьому необхідно враховувати, що в основі майбутньої ділянки для захоронення повинні залягати ґрунти з коефіцієнтом фільтрації не більше 0,008 ÷ 0,000008 м/добу (глини, суглинки, сланці), а найвищий рівень ґрунтових вод повинен бути не менше ніж на 2 м нижче найнижчої точки розміщення відходів. При наявності на території, де планується розміщення полігону, поверхневих водойм, його необхідно розміщувати нижче місць забору води для господарсько – питних потреб, рибоводних господарств, місць нересту, масового нагулу риб та зимувальних ям.

3. Відходи гірничо-металургійного комплексу

Гірничо – металургійний комплекс України на сьогодні є чи не наймасштабнішим виробником ТПВ. Середній річний об’єм відходів та ВМР гірничо-металургійного комплексу складає 120 млн. т. Між підприємствами ця величезна цифра розподіляється наступним чином: гірничо-рудний комплекс – 70,5 %, металургійні підприємства – близько 25 %, коксохімічні підприємства – 2,6 %, феросплавні підприємства – 1,4 %, інші підприємства – 0,5 %. Із загальної маси відходів утилізується та використовується повторно лише біля 40 млн. т (31,5 %), решта – складується у відвалах та на полігонах. Аналогічний показник для країн ЄС сягає 65 – 80 %.

В загальному випадку всі тверді відходи, що утворюють підприємства комплексу, можна умовно поділити на дві великі групи:

-ТПВ чорної металургії;

-ТПВ кольорової металургії.

Всвою чергу в кожній з цих груп можна виділити три основні підгрупи:

-відходи видобутку сировини;

-відходи процесів збагачення добутої руди;

-відходи отримання металургійної продукції.

Відходи видобутку сировини. На сьогодні вважається найбільш економічно доцільним та широко розповсюдженим так званий відкритий спосіб добування корисних копалин. Це не лише самий руйнівний вид людської діяльності, при якому відбувається переміщення величезної кількості ґрунту і гірської породи, але й основне джерело промислових відходів. Для добування корисних копалин вказаним способом необхідно спочатку забезпечити доступ до них шляхом видалення шару ґрунту і гірських порід. В результаті утворюються величезні об'єми розкривних порід, котрі виймаються із земних надр, переміщуються за межі родовища і складуються у вигляді териконів та відвалів. При цьому об’єми розкривних порід при відкритому способі видобутку сировини значно більші, ніж при підземному способі. В основному ці терикони і відвали складаються з відносно інертних компонентів, тому найбільш розповсюджений метод їх утилізації є використання для відсипання основ під дороги, використання при будівництві дамб та гребель, а при відповідних властивостях – використання в якості сировини при виробництві