книги / Основы общей экологии. Прикладная экология

фонда для обустройства полигонов захоронения твердых отходов и загрязнения окружающей среды идет процесс истощения невозобновимых природных ресурсов – полезных ископаемых.

Вышеупомянутые причины во второй половине XX века привели к постепенному ужесточению европейского законодательства в области обращения с отходами, в результате чего сформировался современный подход к данной проблеме, который рассматривает отходы как дополнительный источник ценных ресурсов. Актуальные стратегии управления отходами базируются на этом подходе.

Рациональное использование вторичных материальных ресурсов, извлекаемых из отходов, предусматривает полную сепарацию отходов на однородные фракции. Поэтому утилизация твердых отходов в большинстве случаев связана с необходимостью их разделения на компоненты с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами либо придания отходам определенного вида, обеспечивающего саму возможность их утилизации.

10.1. Основные принципы управления отходами

Анализ передового зарубежного опыта показал, что для стран ЕС приняты следующие основные принципы устойчивого развития при обращении с отходами [33]:

1. Принцип приоритетности. Обращение с отходами должно подчиняться следующей иерархии (рис. 10.1), согласно которой приоритетным направлением обращения с отходами должно стать предотвращение образования отходов.

2. Принцип предосторожности. Если хозяйственная деятельность потенциально угрожает человеческому здоровью или окружающей среде, превентивные меры должны быть предприняты даже в том случае, если явная опасность

191

отходов не подтверждена. Объекты, образующие отходы, а не общественность должны нести нагрузку, связанную с доказательством их безопасности. Этот принцип разрешает полагаться даже на слабые доказательств вреда при принятии решений, если ожидание более веских доказательств может привести к значительному или необратимому ущербу для здоровья населения или окружающей среде.

Рис. 10.1. Иерархия обращения с отходами

3.Принцип близости. Отходы должны быть переработаны или утилизированы как можно ближе к месту, где они были образованы. Это позволяет сократить риск возникновения аварийных ситуаций, финансовые и ресурсные затраты на транспортировку отходов на значительные расстояния.

4.Принцип «загрязнитель платит». Означает, что все затраты по переработке, утилизации, обезвреживанию, паспортизации и иной деятельности по обращению с отходами должен нести производитель отходов.

5.Принцип ответственности производителя. Данный принцип устанавливает материальную и административную

192

ответственность производителя за товар (в том числе упаковку) на всех этапах жизненного цикла, даже после окончания его использования потребителем. Таким образом, ответственность переработки и утилизации продукции перекладывается на производителя продукции, что мотивирует его разрабатывать менее опасные, легко перерабатываемые и разлагаемые в окружающей среде товары.

Принципы предосторожности, близости, «загрязнитель платит» и ответственности производителя находят отражение в нормативно-правовой базе РФ и реализуются в ряде технических мероприятий. Иерархия обращения с отходами в России по факту не соблюдается. Использование энергетического потенциала отходов (сжигание) реализуется в отношении ТБО практически только в г. Москве и Санкт-Петербурге, древесные и кородревесные отходы утилизируются с получением энергии на незначительной части предприятий. Реальные технические шаги, направленные на минимизацию и предотвращение образования отходов, носят отрывочный характер.

В Российском законодательстве установлены следующие основные принципы государственной политики в области обращения с отходами:

–охрана здоровья человека, поддержание или восстановление благоприятного состояния окружающей среды и сохранение биологического разнообразия;

–научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества в целях обеспечения устойчивого развития общества;

–использование новейших научно-технических достижений в целях реализации малоотходных и безотходных технологий;

–комплексная переработка материально-сырьевых ресурсов в целях уменьшения количества отходов;

–использование методов экономического регулирования деятельности в области обращения с отходами в целях

193

уменьшения количества отходов и вовлечения их в хозяйственный оборот;

–доступ в соответствии с законодательством Российской Федерации к информации в области обращения с отходами;

–участие в международном сотрудничестве Российской Федерации в области обращения с отходами.

Три из семи указанных принципов так или иначе касаются комплексной переработки ресурсов и максимального использования ресурсного потенциала отходов. С целью достижения данной цели и соблюдения принципов иерархии обращения с отходами, для любого производственного цикла обязательным должно быть требование обеспечения его малоотходности или, как идеальный случай, безотходности. Образующиеся в любом технологическом процессе отходы должны быть минимизированы, обладать свойствами, позволяющими эффективно их использовать в другом технологическом процессе.

Создание безотходных технологий идет в следующих направлениях:

1.Построение замкнутых технологических циклов за счет регенерации и возврата ресурсов в цикл.

2.Использование отходов в качестве вторичных материальных ресурсов (например, использование кородревесных отходов ЦБК для производства топливных брикетов и гранул).

3.Внедрение технологий и оборудования, позволяющих сократить или исключить образование отходов (например, обеспечение оптимальной раскройки листов металла в машиностроении при штамповке деталей).

4.Создание территориально-промышленных комплексов, позволяющих использовать отходы одного производства

вкачестве сырья для другого (например, создание комплекса по добыче цветных и черных металлов и строительных материалов).

194

Основные рекомендации по элементам безотходных технологий можно представить в следующем виде:

−сырье, полуфабрикаты, энергия, средства охлаждения (ресурсы) – максимально использовать отходы и отходящее тепло, минимально использовать сырье, энергию, особенно те виды, которые сопровождаются образованием большого количества отходов (уголь, сырье с примесями и т.д.);

−использовать технические устройства с продолжительным сроком службы, малой массой, использовать оптимальные принципы действия с минимальными потерями энергии (давления и т.д.) сырья;

−основные процессы – использовать неэнергоемкие процессы, применять каталитические процессы;

−технологическая схема – применять принцип противотока или циркуляции, избегать принципа прямотока и смешения;

−параметры процесса – выбор оптимальных температур, исключение предельных технологических параметров;

−изделия – снижать массу, материалоемкость изделий, увеличивать срок службы изделий, минимизировать количество отходов и энергии при его работе, использовать изделие

вкачестве вторичного сырья.

Формула любого производства «сырье – продукт – отход» должна превратиться в формулу безотходного производства «сырье – первичный продукт – вторичный продукт».

10.2.Методы и технологии обращения

ствердыми отходами

По технологическому принципу все методы обезвреживания и переработки отходов можно разделить: на механические, термические, биологические, физико-химические, комплексные (смешанные). Основные методы представлены на рис. 10.2.

195

196

Рис. 10.2. Классификация методов обезвреживания отходов производства и потребления

1. Механические методы

К механическим методам относят измельчение, укрупнение размеров частиц отходов, классификацию и разделение по крупности, сортировку.

Дробление производят с использованием дробилок различных конструкций:

–молотковая дробилка – дробление за счет ударных элементов, закрепленных на вращающемся валу (для строительных отходов);

–шаровая – измельчение по принципу перетирания керамическими или металлическими шарами (для сухих минеральных отходов);

–шредер – дробление за счет вращающихся валов с закрепленными зубцами (для твердых бытовых, строительных отходов, отработанных автомобилей) (рис. 10.3, а).

С целью разделения фракций отходов по размерам (например, для отделения стекла и органической фракции от крупных фракций при переработке коммунальных твердых отходов (КТО)) применяются различные методы классификации и сортировки:

–просеивание или грохочение с использованием барабанных сит (рис. 10.3, б), динамического сепаратора, баллистического сепаратора (действие указанных аппаратов основано на просеивании более мелкой фракции в отверстия или щели заданного размера);

–гидравлическая сепарация – разделение потоков отходов, основанных на разнице удельного веса, плавучести и намокании (пористый материал от непористого, золото от пустой породы);

–воздушная сепарация – разделение на разнице объемного веса в потоке воздуха (полимерная пленка и бумага из потока ТБО) (рис. 10.3, в).

В ряде случаев при переработке отходов требуется укрупнение размеров частиц отходов (например, при утилиза-

197

ции золы пылеуноса от сжигания отходов), для этого возможно применение следующих приемов и технологий:

–гранулирование – укрупнение размеров частиц при межфазовом переходе жидкость–твердое вещество (грануляторы);

–таблетирование – укрупнение под воздействием сил сдавления в присутствии повышенных температур или вяжущих;

Рис. 10.3. Аппараты механической переработки отходов: а – шредер; б – барабанный грохот; в – аэросепаратор; г – пресс гидравлический для отходов

198

–брикетирование – под воздействием силы межмолекулярного взаимодействия или с использованием вяжущих компонентов (брикеты более крупные);

–прессование – повышение плотности отходов со значительным размером фракций (рис. 10.3, г).

Обогащение отходов возможно осуществлять при помощи:

–магнитной сепарации. Извлечение ферромагнитных металлов основано на их высокой магнитной восприимчивости и способности хорошо намагничиваться. К достоинству магнитной сепарации можно отнести то, что для извлечения металлов не требуется высокой напряженности электромагнитного поля, это делает извлечение ферромагнитных металлов достаточно дешевым;

–электродинамической сепарации. Для выделения неферромагнитных или цветных металлов из потока смеси отходов или ТБО сухим способом применяется метод электродинамической сепарации – это процесс обогащения, основанный на использовании силового взаимодействия магнитного поля и вихревых токов, возникающих в электропроводном веществе под воздействием ЭДС, индуцированного магнитным полем. К достоинствам данного метода можно отнести простоту оборудования, извлечение металлов без дробления, высокую производительность, возможность применения аппаратов из смежных областей. При движении материала в переменном магнитном поле или при действии на неподвижные электропроводные металлы переменного (бегущего) магнитного поля в проводнике индуцируется ЭДС

ивозникают вихревые токи, которые вступают во взаимодействие с первичным магнитным потоком, изменяя его индукцию. Эффектом взаимодействия контуров тока с породившим их магнитным потоком является, в частности, выталкивание неферромагнитных металлов из поля катушки переменного тока;

199

– отсадки. Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных зерен по плотности под действием переменных по направлению вертикальных струй воды (воздуха), проходящих через решето отсадочной машины. Отсадке обычно подвергают предварительно обесшламленные широкоили узкоклассифицированные материалы оптимальной крупности 0,5–100 мм для нерудных и 0,2–40 мм для рудных материалов. В процессе отсадки материал расслаивается: в нижнем слое концентрируются тяжелые частицы, в самом верхнем – легкие мелкие. Получаемые слои разгружают отдельно.

Для разделения смесей отходов используют гидродинамические методы, основанные на использовании силы тяжести, центробежной силы или разницы давлений. Эти методы в основном и реализуются с помощью таких устройств, как флотаторы, отстойники, центрифуги, гидроциклоны, различные фильтры.

Смешанные методы (ручная и автоматическая сорти-

ровка отходов). Наиболее распространенной технологией переработки коммунальных твердых отходов является технология ручной сортировки, предполагающая выделение с помощью визуальной идентификации и ручного отбора целевых фракций: бумаги, картона, ПЭТ бутылки, полиэтилена и пр.

Отходы на сортировку, как правило, поступают в прессованном состоянии, в пакетированном виде, поэтому требуется предварительная подготовка, предполагающая:

−разрыв пакетов;

−разрыхление отходов;

−отделение крупных фракций отходов;

−отделение мелкой фракции путем просеивания;

−распределение по конвейерной ленте.

Отходы после сортировки направляются на узел металлосепарации. Хвосты сортировки направляются на захоронение. Вторичное сырье перед отправкой потребителю направляется на прессование и формирование тюков. Общий вид мусоросортировочного комплекса представлен на рис. 10.4.

200