При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:
1. Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.
2. Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.
3. Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.
4. Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возможным риском для окружающей среды и здоровья человека.
Виды утилизации отходов:
· складирование;
· сжигание;
· компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);
· пиролиз.
Наиболее распространено сейчас складирование отходов. Примерно 2 / 3 всех отходов бытового и производственного происхождения и 90 % инертных отходов складируют в хранилищах - свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалках просачивающихся вод (табл. 7).
Таблица 7. Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение) ([1] стр.165).
Значение pH | 6,5 - 9,0 |
Сухой остаток | 20000 мл / л |
Нерастворимые вещества | 2000 мг / л |
Электрическая проводимость (20 оС) | 20000 мкСм / см |
Неорганические компоненты | |
Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в расчете на металл) | 8000 мг / л |
Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл) | 10 мг / л |
Соединения железа (общее Fe) | 1000 мг / л |
NH4 | 1000 мг / л |
SO2- | 1500 мг / л |
HCO3 | 10000 мг / л |
Органические компоненты | |
БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 суток) | 4000 мг / л |
ХПК (химическое потребление кислорода) | 6000 мг / л |
Фенол | 50 мг / л |
Детергент | 50 мг / л |
Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом | 600 мг / л |
Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в расчете на уксусную кислоту) | 1000 мг / л |
Отсюда следует, что складирование отходов не может являться удовлетворительным методом их утилизации, и необходимо использовать другие методы.
В настоящее время сжигается до 50 % всех отходов в развитых странах. Преимущества метода сжигания состоят в существенном уменьшении объема отходов и действенном разрушении горючих материалов, включая органических соединений. Остатки от сжигания - шлаки и зола - составляют лишь 10 % первоначального объема и 30 % от массы сжигаемых материалов. Но при неполном сгорании в окружающую среду могут попадать многочисленные вредные вещества (табл. 8 и 9). Для снижения эмиссии органических веществ необходимо использовать устройства для очистки дымов.
Пиролизом называют разложение химических соединений при высоких температурах в отсутствие кислорода, вследствие чего становится невозможным их горение. В табл. 10 показаны различия в процессах сжигания (термолиза) и пиролиза отходов на основе сравнения этих двух методов. Хотя пиролиз имеет много достоинств, он обладает и существенными недостатками: сточные воды, поступающие из установок для пиролиза, сильно загрязнены органическими веществами (фенолы, хлорированные углеводороды и др.), а из отвалов твердых остатков пиролиза (пиролизного кокса) под действием дождей происходит вымывание вредных веществ; в твердых продуктах пиролиза, кроме того, найдены высокие концентрации поликонденсированных и хлорированных углеводородов. В связи с этим пиролиз нельзя считать экологически безопасным методом переработки отходов.
Человек в процессе своей деятельности производит огромное количество химических веществ, которые негативно воздействуют на окружающую среду. Но в данный момент он не имеет такой технологии, которая бы делала бы деятельность человека абсолютно безотходной.
Таблица 8. Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг / л) ([1] стр.158).
Вредные вещества | Содержание в неочищенных дымовых газах |
HCl | 400...1150 |
HF | 2...20 |
SO2 | 200...800 |
NOх | 150...400 |
CO | 20...600 |
Органические вещества | 300...500 |
Пыль | 800...15000 |
Таблица 9. Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг / м3 ) ([1] стр.159).
Состав пыли | Концентрация, мг / м3 | Состав пыли | Концентрация, мг / м3 |
Алюминий | 12,056 | Олово | 0,167 |
Цинк | 3,080 | Кадмий | 0,071 |
Свинец | 1,760 | Хром | 0,044 |
Медь | 0,185 | Ртуть | 0,001 |
Таблица 10. Различия между термолизом и пиролизом органических отходов ([1] стр.171).
Сжигание отходов | Пиролиз отходов |
Обязательна высокая температура | Достаточно относительно небольшая температура (450 оС) |
Необходим избыток воздуха (соотв. кислорода) | Отсутствие кислорода (соотв. воздуха) |
Поступление тепла непосредственно за счет выделяющейся теплоты реакции | Поступление тепла большей частью через теплообменники |
Окислительные условия, окисляются металлы | Восстановительные условия, металлы не окисляются |
Основные продукты реакции: CO2, H2O, зола, шлаки | Основные продукты реакции: Н2, СnНm, СО, твердые углеродные остатки |
Газообразные вредные вещества: SO2, SO3, NOx, HCl, HF, тяжелые металлы, пыль | Газообразные вредные вещества: H2S, HCN, NH3, HCl, HF, фенолы, смолы, Hg, пыль |
Большие объемы газа (доля воздуха) | Малые объемы газов |
Зола спекается в шлак, уход влаги | Отсутствие процессов сплавления и спекания, уход влаги |
Предварительное измельчение и равномерность дробления не являются необходимыми, но благоприятны | Предварительное измельчение и равномерность дробления необходимы |
Жидкие и пастообразные отходы, как правило, не подлежат обработке | Жидкие и пастообразные отходы обрабатываются |
Экономичность производства достигается при числе жителей около 1 млн | Экономичность производства, вероятно, обеспечивается при числе жителей около миллиона |