
Технології утилізації вторинної сировини
Зміст
Вступ 3
1.Нормативне визначення основних термінів та понять у сфері поводження із твердими відходами. 4
2. Раціональне використання сировини та вторинна переробка твердих промислових відходів 5
3.Сучасні аспекти проблеми ТПВ. 9
4. Проблеми ТПВ в Україні 10
Висновки 16
Список використаної літератури: 17
Вступ
Небезпека, що породжується господарською діяльністю людини, сьогодні вже перевищує всі розміри та результати природних катастроф та катаклізмів. Вона з усіх боків підступила до життєвого середовища людини. На сьогодні існує реальна загроза подальшого існування людства. Підтвердженням цієї експертної оцінки американського еколога Б.Коммера ми бачимо в сучасному забрудненні світового океану та атмосфери, трансграничному перенесені забруднювачів, деградації ґрунтів, у зпустелюванні та обезлісованні окремих територій, в накопичуванні у біосфері шкідливих речовин, наслідками шкідливої дії для природи ми бачимо у зміні клімату за рахунок «парникового ефекту» та в періодичному випаданню кислотних дощів, а для - людини в онкозахворюваннях та у виникненні діатесів у кожної третьої людини.
Використання людиною в повсякденній діяльності цих речовин та їх сполук неминуче веде до їх появи у відходах її життєдіяльності.
Відходи – це будь-які речовини, матеріали і предмети, що утворилися в процесі людської діяльності і не мають подальшого використання за місцем утворення чи виявлення та яких власник повинен позбутися шляхом утилізації чи видалення.
Основними джерелами утворення твердих відходів в Україні залишаються підприємства гірничорудного, хімічного, металургійного , машинобудівного, паливно-енергетичного та будівельного комплексів, які займають і будуть займати в найближчій перспективі провідне місце в структурі національної економіки. А значить, у найближчій перспективі не буде суттєвих структурних перемін в утворенні твердих промислових відходів.
1.Нормативне визначення основних термінів та понять у сфері поводження із твердими відходами.
Згідно нормативно-правових актів та державних стандартів України в нашій державі у сфері поводження з твердими відходами використовуються слідуючі терміни, поняття та визначення:
Тверді відходи це - будь-які речовини, матеріали і предмети, що утворюються у процесі людської діяльності і не мають подальшого використання за місцем утворення чи виявлення та яких їх власник повинен позбутися шляхом утилізації чи видалення.
Небезпечні тверді відходи це - відходи, що мають такі фізичні, хімічні, біологічні чи інші небезпечні властивості, які створюють або можуть створити значну небезпеку для навколишнього природного середовища і здоров'я людини та які потребують спеціальних методів і засобів поводження з ними.
Виробник твердих відходів це - фізична або юридична особа, діяльність
якої призводить до утворення відходів.
Поводження з твердими відходами це - дії, спрямовані на запобігання утворенню відходів, їх збирання, перевезення, зберігання, оброблення, утилізація, видалення, знешкодження і захоронення, включаючи контроль за цими операціями та нагляд за місцями видалення. Збирання твердих відходів це - діяльність, пов'язана з вилученням, накопиченням і розміщенням відходів у спеціально відведених місцях чи об'єктах, включаючи сортування відходів з метою подальшої утилізації чи видалення. Зберігання твердих відходів це - тимчасове розміщення відходів у спеціально відведених місцях чи об'єктах (до їх утилізації чи видалення); оброблення (перероблення) твердих відходів це - здійснення будь-яких технологічних операцій, пов'язаних із зміною фізичних, хімічних чи біологічних властивостей відходів, з метою підготовки їх до екологічно безпечного зберігання, перевезення, утилізації чи видалення.
2. Раціональне використання сировини та вторинна переробка твердих промислових відходів
На сучасних вітчизняних підприємствах гірничої та гірничорудної промисловості здійснюється розробка корисних копалин на 5 тис. родовищ. Однако їх добування та використання проводиться не раціонально. Застосування застарілих методів їх видобутку приводить до того, що в надрах Землі залишається 50% солей, 40% кам’яного вугілля, 25% руди металів. Лише третина одержаних корисних копалин використовується за прямим своїм призначенням, а дві третини попадають у відвали та підсипання. Не дивлячись нате, що потенційно можуть використовуватись в якості сировини або вторинних матеріальних ресурсів у гірничо-хімічній промисловості для одержання цінних матеріалів, в будівництві для одержання штучних гальки і щебеню з подальшим їх використанням як наповнювача бетонних сумішей, в будівництві брукованих доріг, для підсипання залізничних насипів, для одержання керамічних виробів і т.д..
Більш повного використання сировинно-матеріальних ресурсів добиваються в гірничо-хімічній промисловості. Прикладами можуть служити електрохімічні виробництва, комплексне використання апатита-нефілінової породи, та хімічна переробка вугілля, нафти, сланців, торфу та деревини. Якщо раніше при коксуванні вугілля єдиним продуктом був кокс, то на сучасних коксохімічних підприємствах по мимо коксу одержують ароматичні вуглеводні, аміак, водень, метали та інші органічні речовини. Їх кількість становить понад 300 видів органічних сполук. Значне зменшення кількості відходів в даному виробництві знизило антропогенне навантаження на навколишнє природне середовище.
На підприємствах кольорової металургії для зниження кількості відходів використовують метод комбінування, сутність якого полягає в поєднанні основного виробництва з підприємствами сірчанокислотної промисловості, які переробляють флотаційний колчедан (хвости флотації поліметалевих сульфідних руд) та пічні вихідні гази, що містять діоксид сірки.
Великий обсяг твердих відходів утворюється і на підприємствах чорної металургії. Так, при виплавлені однієї тонни сталі утворюється 650-700 кг твердих відходів-шлаків, шламів та відходів металу. Шлаки та шлами використовуються у будівельній індустрії для виробництва будівельних матеріалів, а відходи металу направляються на повторну переплавку. Тому на сьогоднішній день потребує вирішення проблема бережливого та раціонального використання металу та виробів із нього.
Раціональне використання металу необхідно здійснювати на підприємствах металообробної промисловості, добиваючись зниження металоємкості виробів, умілого використання металопрокату, зменшення випуску бракованих виробів, здійснення всіх мір по його максимальному використанню,дбайливого ставлення до відходів металу.Згідно державних стандартів відходи металу діляться на лом та відходи.
Ломом металів називаються зношені деталі та ті,що вийшли з вжитку, а також вироби з металу і сплавів.
Відходи металів називаються промислові відходи всіх стадій переробки металу або сплаву від його виплавлення до механічної обробки,які становлять 80-85 % відходів металообробних заводів.
Відходами лісової галузі являється деревина,яка не може бути використана в деревообробній промисловості та в будівництві. Використовують її , як екологічно чисте паливо.
Відходи деревообробної промисловості використовують для виготовлення товарів широкого вжитку та культурно побутового призначення, ДВП та ДСП, карболітових та каролітових плит.
Відходи шлаку та золи, які утворюються в процесі експлуатації ТЕС, запаси яких оцінюються в десятки мільйонів тонн, використовують як сировину для виробництва будівельних матеріалів.
Тверді відходи хімічної та суміжних з нею галузей промисловості складають щорічно більше 500 млн тонн. Близько 120 видів із них включно до вторинних матеріальних ресурсів.
Зупинимось на характеристиці найбільш важливих відходів хімічної промисловості та їх використання.
При отриманні сірчаної кислоти з колчедану залишається твердий відхід - піритний недогарок. На кожну тонну сірчаної кислоти утворюється близько 0,6 тонни недогарку, що містить близько 58% заліза, до 3% міді, сульфату кальцію, невеликих кількостей срібла, золота і деяких інших цінних компонентів. Піритні недогарки з успіхом використовуються у виробництві цементу, скла, кераміки та в будівельній індустрії для одержання штучних гальки та щебеню, для регенерації металів.
Одним з можливих шляхів переробки недогарка є хлорне випалення.
При отриманні фосфорної кислоти утворюється фосфогіпс, склад фосфогіпса (у %), отримуваного полугідратним і дигідратним методами, в перерахунку на 100% Р2 О5 приведений нижче:
Полугідритний Метод Дигідритний Метод
SO3 42,9 34
CaO 30,6 24,4
Р2О5 0,5 0,4
F 0,2 0,15
H2 O 24,8 40
Інші компоненти 1,0 0,7
Крім перерахованих компонентів фосфогіпс містить сполуки магнію, кремнію і рідкісних металів. На 1 т фосфорної кислоти утворюється від 4,5 до 8,4 т фосфогіпсу.
Фосфогіпс використовують для отримання сірчаної кислоти і цементу, для обробки засолених грунтів, для виробництва будівельних матеріалів. Переробка фосфогіпса на вказану продукцію вимагає значних матеріальних затрат на створення і експлуатацію відповідних виробництв, проте витрати в цьому випадку менші, ніж витрати на отримання тієї ж продукції з традиційної сировини, а також зберігання і транспортування фосфогіпсу.
Враховуючи масштаби відходів фосфогіпсу, що утворюються, раціональне використання його має величезне народногосподарське значення.
При отриманні концентратів фосфорної сировини утворюється значна кількість хвостів збагачення (1,7-2 т на 1 т готової продукції). Утилізація цих відходів є частиною проблеми комплексного використання сировини. Так, наприклад, з апатитової руди можна виділити нефеліновий, титано-магнієвий та інші концентрати, які служать сировиною для отримання кольорових і рідкісних металів.
Вельми важливе значення мають переробка галітових відходів, що утворюються на збагачувальних фабриках калійних комбінатів (1,8-2,6 т на 1 т хлориду калія). Складування цих відходів вимагає відчуження великих сільськогосподарських угідь, створюючи загрозу їх засолення, підвищення ступеня мінералізації підземних вод на прилеглій території. В той же час галітові відходи можна успішно застосувати для отримання хлориду натрію (харчової, технічної та кормової солі).
Собівартість цієї солі буде значно вище за звичайну. Тому до цих пір не наладжується її виробництво, а здійснюють поховання цих відходів у вироблених шурфах копалень.
Велика кількість відходів утворюється в содовій промисловості у вигляді так званої дистилярної рідини (на 1 т готової продукції близько 8 т відходів). Основними компонентами відходів содового виробництва є хлориди натрію і кальцію. Розроблено декілька варіантів утилізації дестилярної рідини з отриманням хлоридів кальцію і натрію, вапняної муки, товарного і будівельного вапна та інших матеріалів.
Цим переліком далеко не вичерпуються відходи хімічної промисловості. Не названі відходи азотної промисловості, виробництв органічного синтезу та ін. В даний час всі ці відходи все більше і більше використовуються як сировина для отримання нових продуктів. Але все ще значна частина твердих відходів хімічної промисловості не використовується на сьогоднішній день.
До твердих промислових відходів відносять і промислове сміття, щорічні обсяги накопичення якого у масштабах нашої держави досягають десятки мільйонів тонн. Поділ його на компоненти виявся економічно недоцільним.Тому на сучасному етапі розвитку вітчизняної промисловості використовують дві системи його обробки:
• переробка;
• утилізація за допомогою високотемпературного піролізного реактора.
Так, у Запоріжжі розроблена і з успіхом використовується система переробки промислового сміття в будівельні матеріали та в комбіновані добрива.
3.Сучасні аспекти проблеми ТПВ.
На сьогоднішній день ТПВ представляють собою суміш, яка складається з різноманітного непотребу. Але більш прискіпливий аналіз показує, що вона складається з :харчових відходів, паперу, картону, деревини, металобрухту чорних і кольорових металів, кісток, шкіри, гуми, текстилю, скла, полімерних матеріалів. Але разом з тим, в цій суміші можна знайти солі ртуті з батарей, фосфоро-карбонати з флюорисцентних ламп, токсичні хімікати, які містяться в залишках фарб та розчинників,лаків та аерозолей, акумуляторах і т.п.
Його кількість залежить від: пори року, побутових та харчових потреб людини, розвитку економіки товарів народного вжитку, тари та інших чинників.
Так, осінню кількість твердих побутових відходів зростає за рахунок опавшого листя з дерев та відходів фруктів та овочів.
Зростанню кількості ТПВ сприяють товари одноразового використання; товари народного споживання з короткочасним терміном служби людині, які ми купуємо, споживаємо та викидаємо не дивлячись на їх залишкову вартість.
Сприяє росту потоку сміття і тара, яка до тогож видозмінює його. Так за останні п’ятдесят років в твердих побутових відходах зменшилась кількість скла та жерстяних банок, в той же час значно зросла кількість пластику та інших полімерних матеріалів. На сучасному етапі розвитку суспільства кожна людина за даними статистики в середньому за одну добу створює від 2 до 3 кг твердих побутових відходів .І мають тенденцію до постійного зростання, що заставляє муніципальну владу всіх міст постійно шукати оптимальні шляхи утилізації відходів своїх громадян.
Найкращим із них являється шлях по елементного збирання відходів, який дає змогу оптимально вирішувати проблему їх утилізації та всебічного використання вторинних ресурсів сировини та матеріалів.
Другим шляхом утилізації ТПВ, являється їх вивіз до санітарних зон, де вони сортуються для одерження вторинної сировини і спалюють в спеціальних печах для отримання енергії.
Третім шляхом утилізації твердих побутових відходів являється їх захоронення на спеціальних сміттєзвалищах або полігонах.
Четвертим шляхом утилізації ТПВ являється його зберігання на відкритих площадках, яке приводить до розмноження гризунів та забруднення атмосфери, підземних і поверхневих вод.
4. Проблеми ТПВ в Україні
Проблеми накопичення та утилізації твердих побутових відходів виникають і потребують свого вирішення в кожній цивілізованій країні на протязі трьох останніх століть. Не являється виключенням і Україна.
На сьогоднішній день щорічний об’єм викидів твердих побутових відходів в Україні становить близько 50,5 млн. тонн, або 200 млн. м3 і мають тенденцію до зростання.
5. Основні етапи та технології по утилізації твердих побутових відходів.
Комплексна система управління твердими побутовими відходами передбачає слідуючу схему розв’язання проблеми з їх утилізацією.
1. роздільний збір небезпечних компонентів твердих побутових відходів;
2. скорочення відходів;
3. вторинна переробка відходів;
4. спалювання відходів;
5. захоронення твердих побутових відходів.
Виконуючи вимоги Законів України «Про відходи» та «Про загальнодержавну програму поводження з токсичними відходами» в нашій державі з 2001 року організовано роботу по прийманню особливо небезпечних високотоксичних компонентів твердих відходів:
? акумуляторів та батарейок;
? люмінісцентних ламп.
Але їх мережа ще недостатньо розвинута.
Під скороченням відходів ми розумієм не тільки зменшення їх загальної кількості,але й зменшення їх токсичності та інших шкідливих властивостей.
Суттєвого скорочення твердих побутових відходів на сучасному етапі можна досягти виконуючи триєдину задачу:
1. Видалення з твердих побутових відходів небезпечних токсичних компонентів(акумулятори, батарейки,люмінісцентних ламп.) через відокремлене їх збирання.
2. Видалення з твердих побутових відходів через відокремлене збирання відходів будівництва та будівельного сміття.
3. Скороченням відходів паперу та пластику, які є домінуючими компонентами в твердих побутових відходах, складаючи 40-45% від їх кількості. Для цього необхідно:
? Зменшити вагу та об’єм паперової та пластикової упаковки товару
? Використовувати оптимально необхідну кількість матеріалів на упаковку товару
? Використовувати тару багаторазового використання або таку, яку легко переробити
? Віддавати перевагу упаковці, для виготовлення якої використовували екологічно чисті матеріали.
Згідно постанови Кабінету Міністрів України №668 «Про програму використання відходів виробництва і споживання» здійснюємо вторинну переробку твердих побутових відходів,яка передбачає виконання слідуючих задач:
1. Відбір компонентів, які можна використати в якості вторинного матеріального ресурсу.
2. Відбір органічних компонентів твердих побутових відходів (залишки харчових продуктів, очисток овочів та фруктів, тощо) для компостування.
3. Відбір залишків лаків, фарб, клеїв, пластмас, пластику та інших продуктів органічного синтезу для високотемпературного піролізного спалювання.
4. Відбір відходів, які не піддаються спалюванню.
Значна кількість компонентів твердих побутових відходів з успіхом переробляється в корисні матеріали та товари.
Скло переробляють шляхом подрібнення та переплавлення.Якщо скляний бій одного кольору та задовільної якості то його використовують як вторинний матеріальний ресурс для виготовлення виробів з скла.Якщо він не одного кольору та низької якості, то його використовують як наповнювач при виготовленні будівельних матеріалів.В багатьох містах існують підприємства по відмиванню і повторному використанню скляного посуду.
Сталеві та алюмінієві банки видаляють з твердих побутових відходів і переробляють з метою одержання відповідного металу.
Папір та паперові відходи видаляють з відходів і використовують як вторинний матеріальний ресурс у виробництві паперу.
Відходи будівництва та будівельне сміття використовують як вторинний матеріальний ресурс для одержання щебеню та піщано-гравійної маси.
Харчові відходи, очистки овочів та фруктів, листя та інші органічні відходи використовують для компостування або біотехнологічної переробки.
Компостування здійснюють на відкритому повітрі з утворенням компостних куп різного розміру та доступу кисню повітря до них за допомогою періодичного їх перекідання або застосування спеціальної аерації. В результаті одержують компост через 2 тижні або три роки в залежності від застосованої технології компостування.
Більш перспективною технологією переробки твердих побутових відходів являється компостування без доступу кисню повітря. Для цього бетонні ємкості або колодязі заповняють відходами харчування, очистками овочів і фруктів, гноєм, листям, тирсою й т.п., щільно закривають їх, щоб не було доступу повітря. Через певний період починається бродіння суміші внаслідок життєдіяльності метанобактерій і виділення ними біогазу(суміші метану та чадного газу) який використовують як вторинний енергетичний ресурс. Після закінчення процесу бродіння отримуємо компост-знежарений, без запаху, цінніший за гній. Його використовують як високо ефективне органічне добриво.
Слідуючим етапом вторинної переробки твердих побутових відходів являється відбір залишків лаків, фарб, клеїв, пластмас, пластику, ліноліему та інших продуктів органічного синтезу до складу яких входить або може входити хлор, спалювання яких не допускається при температурі 600-9000С, так як утворюються діоксин. Існує 75 видів діоксинів. Всі вони токсичні. Добове надходження їх в організм людини одної мільярдної грама підвищує ризик онкологічних захворювань. А при спалюванні 1 кг полівінілхлориду, з якого виготовляють багато видів лінолєумів, шпалер, пластикових віконних рам та бутилок, утворюється до 50 кг діоксину. Цієї кількості досить для інтенсивного розвитку онкологічних пухлин у 50000 лабораторних тварин.
Тому потрібно хлормісткі побутові відходи спалювати при температурі більше 12000С, щоб не допустити утворення діоксинів.
Заключним етапом вторинної переробки твердих побутових відходів являється видалення із них компонентів, які не піддаються горінню. В більшості випадків цими компонентами являється будівельне сміття, яке використовують для виготовлення щебеню та пісчано-гравійної маси(суміші).
Спалювання твердих побутових відходів використовують для зменшення їх обсягів та для одержання тепла і електроенергії.
У світовій та вітчизняній практиці використовують чотири методи термічного знешкодження та утилізазії твердих побутових відходів :
1. шарове спалювання непідготовлених твердих побутових відходів у топках сміттєспалювальних котлів
2. Шарове або камерне спалювання підготовлених твердих побутових відходів (звільнених від баластових складових) у топках енергетичних котлів
3. низькотемпературний піроліз твердих побутових відходів з їх підготовкою або без неї
4. високотемпературний піроліз твердих побутових відходів з їх підготовкою або без неї.
Принципи дії та технологічне описання яких приведене у попередньому розділі роботи.
Кожний із них, втій чи іншій мірі зменшує об’єм перероблених відходів: від 2% при високотемпературному піролізі до 30% при шаровому спалюванні непідготовлених відходів.
Принципи їх дії та застосування приведенні у попередньому розділі роботи(див.п.3.1.4.).
Слід зазначити, що сучасні сміттєспалювальні установки забезпечені системою газової очистки та електрогенератором. Вони використовуються в комплексі з іншими методами утилізації твердих побутових відходів або у випадку їх великого потоку.
Захоронення твердих побутових відходів використовуються як міра їх утилізації в слідуючих випадках:
1. високотоксичності матеріалів;
2. негорючості компонентів відходів та не можливість їх переробки в будівельні матеріали;
3. залишки горючих компонентів відходів;
4. всі побутові відходи у випадку відсутності установки для їх спалювання.
Захоронення здійснюється на санітарних полігонах, які відповідають екологічним вимогам та санітарно-епідеміологічним нормам і являють собою сучасну складну інженерну споруду, обладнану системами боротьби із забрудненнями грунту, води, повітря.
До розміщування та функціювання сучасних санітарних полігонів включають слідуючі вимоги:
• геологічні(не допускається розміщення полігону на тектонічних розломах та сейсмічно небезпечній зоні);
• гідрологічні(віддаленність від відкритих водоймищ,низький рівень грунтових вод, незатопленність їх тереторії паводковими водами);
• санітарні(будівництво та експлуатація полігону згідно санітарних правил та вимог);
• Екологічні (не допустити розміщення полігону в природо-охоронній зоні, екологічна експертиза проекту, експлуатація полігону, функціювання його згідно екологічних норм і правил, зменшення його впливу на навколишнє природнє середовище та здоров’я людей, державна регістрація його як джерела екологічного лиха, план виводу його з експлуатації та рекультивації земель зайнятих під ним, контроль і моніторинг навколишнього природного середовища на полігоні і його санітарній зоні).
• Фінансові(надання фінансових гарантій безпечного функціонування полігону, страхування на випадок екологічного лиха).
Санітарні полігони ще тривалий час будуть залишатися основним способом переробки твердих побутових відходів. Альтернативою йому може стати первинна покомпонентна утилізація відходів.
Висновки
На сучасному етапі щорічно в Україні утворюється близько 1 млрд. тонн твердих відходів виробництва та споживання. Тільки десята частина із них застосовується як вторинні матеріальні ресурси, а решта попадає в сховища, шламонакопичувачі, терекони. Тверді промислові відходи на сучасному етапі займають площу 1600 км2,а загальний їх обсяг досяг 25 млрд. тонн, в тому числі 4,5 млрд. тонн високотоксичних. Вони являються одним з найбільш вагомих факторів забруднення довкілля і негативного впливу на всі його компоненти: інфільтрація сховищ, горіння териконів, пилоутворення та інших факторів, які зумовлюють міграцію токсичних речовин, приводять до забруднення підземних та поверхневих вод, погіршення стану атмосферного повітря, земельних ресурсів, тощо. А головне, впливають на самопочуття та здоров’я людей.
В Україні на сучасному етапі не подолано розрив між прогресуючим накопиченням відходів та заходами по їх утилізації та знешкодженню. Загрожує поглибленням екологічної кризи.
Ефективне вирішення екологічних проблем пов’язаних з ліквідацією чи обмеженням негативного впливу твердих відходів на довкілля та здоров’я людей можливе тільки на основі послідовної реалізації Законів України. «Про охорону навколишнього природнього середовища», «Про відходи», «Про забезпечення санітарного та епідеміологічного благополуччя населення», Постанови Кабінету Міністрів України «Про затвердження порядку розроблення, затвердження і перегляду лімітів на утворення та розміщення відходів» та інших нормативно-правових актів, державних стандартів України з охорони навколишнього природнього середовища, санітарних норм і правил та інших документів.
Список використаної літератури:
1. В.А.Батлук «Основи екології»: Підручник.-К.:Знання, 2007.
2. Г.О.Білявський та ін. «Основи екології»:Підручник.-К.: Либідь, 2004.
3. В.С.Джигирей «Екологія та охорона навколишнього природнього середовища»:Навч.посіб.-5-те вид. випр. і доп.-К.: Т-во «Знання», КОО, 2007.
4. Конституція України. Прийнята 28.06. 1996р. ВВР № 30.
5. Закон України «Про охорону навколишнього природнього середовища» ВВР, 1991, № 41 .
6. Закон України «Про відходи» ВВР, 1998, № 36-37.
7. Закон України «Про екологічну експертизу»ВВР, 1995, № 8.
8. Закон України «Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку» ВВР, 1995, № 12.
9. Закон України «Про металобрухт» ВВР, 1999, № 25.
10. Закон України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення» ВВР, 1994, № 27.
11. Закон України «Про охорону земель» ВВР, 2003, № 39.
12. Закон України «Про питну воду та питне водопостачання»ВВР, 2002,
Закон України «Про Загальнодержавну програму поводження з токсичними відходами»ВВР 2000, № 44.