Реферат: Тема Экологически безопасное и рациональное управление отходами

ДИСТАНЦИОННАЯ ФОРМА КУРСА


Тема 5. Экологически безопасное и рациональное управление отходами


5.1. проблема размещения отходов производства и потребления


Отходами производства и потребления (отходы) принято на­зывать остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.

Опасными отходами называются отходы, содержащие вред­ные вещества, которые обладают опасными свойствами (токсичностью, пожаровзрывоопасностью, высокой радиационной активностью) или содержат возбудителей инфекционных болезней, а также представляющие потенциальную опасность для окружающей природной среды и здоровья человека самостоятельно или при вступле­нии в контакт с другими веществами.

Практика управления отходами выявила необходимость исполь­зования ряда специфических понятий и определений. Рассмотрим некоторые из них.

^ Обращение с отходами - деятельность, в процессе которой об­разуются отходы, а также производится сбор, использование, обез­вреживание, транспортировка и размещение отходов.

Размещение отходов - хранение и захоронение отходов. В свою очередь хранение отходов - это комплекс работ, обеспе­чивающих содержание отходов в объектах размещения отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования.

^ Захоронение отходов - изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах, исключа­ющих попадание вредных веществ в окружающую природную среду.

Использование отходов предусматривает применение отходов для: производства товаров (продукции); выполнения работ; оказа­ния услуг или для получения энергии.

^ Обезвреживание отходов - обработка отходов, в том числе сжигание и обезвреживание отходов на специализированных уста­новках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду.

Под объектом размещения отходов следует понимать специаль­но оборудованное сооружение, предназначенное для размещения от­ходов (полигон, шламохранилище, хвостохранилище, отвал горных пород и др.).

Каждому производителю продукции устанавливается норматив образования отходов, т.е. количество отходов конкретного вида при производстве единицы продукции.

Одним из основных документов в системе управления отходами является паспорт опасных отходов - документ, удостоверяющий принадлежность отходов к отходам соответствующего вида и класса опасности, содержащий сведения об их составе. Паспорт необходим для организации многих процессов обращения с отходами.

Совокупность отходов, имеющих общие признаки, соответствую­щие системе классификации отходов, определяет понятие - вид отходов.

Как правило, границы между понятиями «сырье - отходы - вторичные ресурсы» достаточно условны.

Воздействие отходов на окружающую среду зависит от их каче­ственного и количественного состава. Отходы представляют собой неоднородные по химическому составу, сложные поликомпонентные смеси веществ, обладающих разнообразными физико-химическими свойствами. Основные показатели отходов, позволяющие характеризовать их как вредные и опасные для биосферы, приведены на рис. 5.1.

Опасность отходов для окружающей среды возрастает в тех слу­чаях, когда отходы производства обладают свойствами, способству­ющими миграции компонентов в окружающей среде (рис. 5.2).





Рис. 5.1. Основные характеристики вредных и опасных отходов (по В.Т.Медведеву, 2002)





Рис. 5.2. Основные свойства отходов, повышающие их экологическую опасность

(по В.Т.Медведеву, 2002)


В больших количествах отходы образуются во всех базовых от­раслях промышленности (сельское хозяйство, энергетика, металлур­гия, строительство, транспорт), а также в быту. Например, в цветной металлургии из примерно 2 млрд. т руды, добываемой ежегодно, только 1 % извлекается в виде товарной продукции. В результате в отрасли образовалось около 100 млн. т токсичных отходов, из кото­рых обезврежено и захоронено всего 6,7%. В общей сложности в стране накоплено около 7 млрд. т отходов, из которых более 1 млрд. т - опасные отходы.

Таким образом, в среднем на каждого жителя РФ вырабатывается (накапливается) до 15 т различных твердых отходов в год. Такой темп роста накопления твердых отходов объясняется невысокой степенью их утилизации. Так, степень утилизации инертных отходов, к которым относятся вскрышные породы, зола, отдельные виды строительных отходов, со­ставляет примерно 25-30%. Уровень утилизации опасных отходов еще ниже - менее 20-25%.

Для сравнения следует отметить, что в Европе (без России) про­изводство отходов всеми отраслями хозяйства составляет 10-11 т на душу населения в год. Причем промышленные и сельскохозяйст­венные отходы составляют около 70% (примерно 40% промышлен­ные и около 30% сельскохозяйственные). Около 25% отходов со­ставляет строительный мусор. Доля бытовых отходов в странах Европы достигает 6% их общего количества, что вдвое больше ана­логичного показателя для России (примерно 3%).

В настоящее время средний уровень производства опасных от­ходов, отнесенный к общей массе отходов стран Европы, равен при­мерно 7,5% (от 5 до 10%).

В отличие от России, в которой отходы по степени вредности и опасности делятся на четыре класса опасности, в европейских стра­нах приняты три класса опасности. Основная часть опасных отходов складируется или захоранивается, в том числе и затапливается в море. Обезвреживанию с предварительной обработкой, сжиганию и вторичной переработке подвергается небольшая часть опасных отходов. Например, в Нидерландах примерно 360 тыс. т опасных отходов ежегодно подвергается физико-химической обра­ботке, около 200 тыс. т сжигается, более 250 тыс. т захоранивается и около 700 тыс. т затапливается в море.

Особую опасность для окружающей среды и населения пред­ставляют радиоактивные отходы. До принятия конвенции о запрещении захоронения радиоактивных отходов в океанах и морях западноевропейскими странами в океанских водах захоронено более 35 · 106 ГБк (1 Ки = 3,7 · 1010Бк (бек-керель))радиоактивных отходов в контейнерах. Основная часть из этого количества приходит­ся на Великобританию (примерно 76%).

В настоящее время страны Европы производят захоронение подземное радиоактивных отходов. Так, в Германии высокоактивные отходы помещают в соляной купол, расположенный вблизи Ганновера, в котором по состоянию на конец XX столетия накопилось около 3000 т отходов, ждущих захоронения, и к этим отходам ежегодно прибавляется около 500 т новых.

Для многих стран Европы захоронение опасных и радиоактив­ных отходов является сложной, порой неразрешимой задачей. Между странами происходит интенсивный обмен отходами. Это объясняется, с одной стороны, различиями в списках опасных и радиоактивных отходов, а с другой - наличием в ряде стран технологий и производств, использующих эти отходы как сырье. Через нацио­нальные границы ежегодно перемещается более 2 млн. т таких отходов. Существует и развивается нелегальный вывоз опасных отходов в страны Африки и Азии. В эти же страны перемещаются предпри­ятия по сжиганию опасных отходов. Не меньшей проблемой для стран Западной Европы являются старые захоронения отходов, среди которых большой объем занимали опасные отходы. Такие захоронения вполне можно сравнивать с химическими «бомбами замедленного действия», поэтому инвентаризация и поиски таких за­хоронений во многих странах рассматриваются как приоритетные задачи. Например, в Дании зареги­стрировано около 3200 таких захоронений, в Нидерландах - около 4000, на территории Западной Германии - более 50 тысяч. Ана­логичная задача существует и в России, но она не решается, прежде всего из-за отсутствия средств, необходимых для ее реализации.

Из всего многообразия отходов особый интерес вызывают отхо­ды производства и потребления, с которыми приходится иметь дело подавляющему большинству населения в различных странах мира. Среди таких отходов особое место занимают твердые бытовые отхо­ды (ТБО). Бытовые («муниципальные») отходы следует относить к непромышленным отходам. Но при этом не следует забывать, что деление отходов на бытовые и промышленные достаточно условно, так как в бытовые отходы попадают остатки древесины, ре­зины, кожи, бумаги, а также других органических веществ и полимерных материалов. Например, полимерные отходы составляют до 15% общего объема бытовых и промышленных отходов крупных городов. Низкая культура сбора отходов становится причиной того, что в бы­товые отходы попадают батарейки, краски, люминесцентные лампы и многое другое. По различным оценкам в 1 т бытовых отходов со­держится до 50 нг диоксинов.

Отсутствие действенного контроля за процессами образования, накопления, транспортирования и уничтожения отходов, с одной стороны, и недостаток «экологического сознания» - с другой, при­водят во многих случаях к объединению промышленных и бытовых отходов и размещению их на полигонах и свалках. Например, еже­годно только на санкционированные свалки и полигоны ТБО в нарушение действующих норм и правил направляются десятки милли­онов тонн промышленных отходов. Особенно этим грешат мелкие и средние предприятия, не имеющие достаточных средств и техноло­гической оснащенности, необходимых для переработки и утилиза­ции отходов. К сожалению, в большинстве регионов и городов РФ имеет место вывоз промышленных отходов на несанкционированные свалки, причем основную часть этих отходов составляют опасные отходы (до 80%).

Повышенную опасность для окружающей среды представляют стоки крупных животноводческих комплексов, которые ежегодно выбрасывают около 150 млн. т разжиженного навоза и помета, из которых примерно 70% используется в качестве удобрения, а более 40 млн. т этих отходов, попадая вместе со стоками в поверхностные и подземные воды, загрязняют их, делая не пригодными для питье­вого водоснабжения без применения сложных энергоемких техно­логий обезвреживания и очистки воды.

В классификации отходов особо следует выделить канализаци­онные отходы, которые представляют собой: отработанный биологи­чески активный ил; частицы текстиля, бумаги, песка и т.п. Содер­жание большого количества солей тяжелых металлов в отработан­ном иле не позволяет использовать его в качестве удобрения и поэ­тому он накапливается на специальных территориях - полях аэра­ции. Например, на подмосковных полях аэрации накопилось не­сколько десятков миллионов кубометров таких отходов. В свою оче­редь воздействие атмосферных осадков на биологически активный ил приводит к загрязнению как поверхностных, так и подземных вод. В ряде регионов, имеющих развитую систему предприятий и уч­реждений медико-биологического профиля, образуются чрезвычай­но сложные по составу отходы, относящиеся к классам опасных отходов. Сложность обращения с медико-биологическими отходам0и за­ключается в том, что в них наряду с огромным числом химических соединений, имеющих сложную структуру, входят биологические объекты, в том числе инфекционные. Это затрудняет, а иногда де­лает невозможным сортировку отходов. Неорганизованное сжига­ние на свалках (полигонах) таких отходов сопровождается образо­ванием вторичных токсикантов, которые могут быть гораздо опаснее исходных соединений (полихлорированные бифенилы, диоксины, бензофураны и др.). Весь комплекс работ по обращению с отходами можно отобразить с помощью структурной схемы, представленной на рис. 5.3, которая является основой системы управления отхо­дами.

Структура системы управления отходами в странах Западной Ев­ропы, США, Японии и других государствах аналогична структуре, принятой в РФ. Однако реализация технологических процессов и циклов, входящих в общий процесс управления отходами, различна. Так, в странах ЕЭС перерабатывается примерно 60% промышлен­ных и около 95% сельскохозяйственных отходов, а в Японии пере­рабатывается около 45% промышленных отходов.

Анализ обращения с ТБО в этих странах показывает, что в Ве­ликобритании 90% ТБО вывозится на полигоны, в Швейцарии - 20%, Японии, Дании - 30%, Франции, Бельгии - 35%. Осталь­ные ТБО в основном сжигаются, и лишь небольшая часть ТБО подвергается компостированию.

В РФ эти показатели значительно ниже вследствие:

• недостаточной эффективности использования возможностей структуры управления отходами;

• низкого уровня технологического оснащения;

• разобщенности служб и организаций, ответственных за про­цессы, связанные с управлением отходами;

• слабой нормативно-правовой базы;

• отсутствия единой региональной и государственной информа­ционной системы;

• отсутствия устойчивого финансирования.


^ 5.2. Классификация отходов


Отсутствие общепринятой системы классификации отходов про­изводства и потребления вынуждает специалистов использовать ряд основных принципов разделения отходов (рис. 5.4). Вместе с тем достаточно широкое распространение в России получила классификация отходов по источникам их образования, осно­ванная на отраслевом принципе. С учетом от­раслевого принципа классификации отходы промышленного производства делятся на отходы черной и цветной металлургии; химичес­кой, угольной, деревообрабатывающей и других отраслей промыш­ленности.





Рис. 5.3. Структурная схема обращения с отходами производства и потребления

(по В.Т.Медведеву, 2002)





Рис. 5.4. Основные принципы разделения отходов (по В.Т.Медведеву, 2002)


Кроме того, в системе обращения с отходами применяется клас­сификация отходов по агрегатному состоянию (рис. 5.5) (твердые, жидкие, газообразные или пылегазовые), которая позволяет более точно идентифицировать отходы, что является очень важным при вы­боре способа и технологии обращения с отходами (сжигание, утили­зация, захоронение).

В зависимости от агрегатного состояния отходов выбирается способ хранения. Например, газообразные отходы хранятся в спе­циальных емкостях или резервуарах, жидкие отходы - в герметич­ных контейнерах. Способы накопления и хранения твердых отходов достаточно разнообразны (контейнеры, площадки, полигоны и др.). При определении технологии обращения с отходами пользуются классификацией отходов по степени горючести, взрывоопасности и токсичности.

В ряде случаев применяется система классификации отходов по производственным циклам, основанная на отраслевом принципе. Такая система позволяет выявить операции (стадии), при которых образуются побочные продукты, не предусмотренные основным тех­нологическим циклом. Например, в химической промышленности при синтезе органических продуктов образуются объемные остатки, не предусмотренные целевым синтезом (при ректификации, пере­гонке и др.). Иногда используются системы классификации отходов, имеющие узко профессиональный или сугубо ведомственный харак­тер.

Классификация отходов по физико-химическим свойствам и ха­рактеристикам, которая в отличие от рассмотренных выше систем классификации, оперирует качественными показателями, особенно важна при оценке влияния отходов на окружающую среду, и в пер­вую очередь это касается токсичных и опасных отходов. Одной из основных характеристик токсичности вещества считается показа­тель летальной дозы ЛД50, при которой у 50% подопытных живот­ных наступает летальный исход. Значения токсичности, полученные на опытах с животными, являются основой для законодательного определения предельно допустимой концентрации вредных веществ. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разработала систему классификации опасных промышленных отходов, которая принята ООН. Эта классификация включает в себя перечень ток­сичных и опасных компонентов промышленных отходов. Среди них такие вещества как: мышьяк и его соединения; фармацевтические препараты; канцерогенные полициклические и ароматические галогенорганические соединения, за исключением полимерных матери­алов; ртуть и ее соединения и многие другие. Степень опасности отходов зависит не только от класса и концентрации токсичных ве­ществ, содержащихся в отходах, но и от синергетического эффекта нескольких компонентов.

В этой связи одной из важнейших задач при описании отхо­дов является установление характеристик, которые подлежат измерению и определяют эффективные направления использо­вания отходов.

технические характеристики кон­кретных отходов могут быть условно объединены в две группы:

• группа свойств, являющихся важнейшими для данного вида отходов, измерение которых обязательно для нахождения традици­онных путей его использования;

• группа вновь приобретенных свойств, измерение которых не­обходимо для нахождения новых, нетрадиционных путей использо­вания конкретного материала.

Определение свойств, объединенных в первую группу, может быть выполнено путем анализа нормативно-технической документа­ции для данного виды сырья, материалов и изделий, из которых об­разовался отход. Как правило, методики измерений этих характе­ристик хорошо отработаны и унифицированы. Они отражены в ГОСТах и другой научно-технической документации. Для группы вновь приобретенных свойств, как правило, требуется создание оригинальных методик определения этих свойств. Такие методики тре­буют унификации как методов измерений свойств отходов, особенно «новых», так и методов выявления всех необходимых свойств кон­кретных отходов, которые подлежат измерениям.

Имеющиеся отличия вторичного сырья указывают на его специ­фику, что позволяет в ряде случаев рассматривать его как новый вид сырья, подлежащий столь же детальному изучению, как это имеет место при исследовании добываемых или синтезируемых сырья и материалов. Изучение вторичного сырья должно быть на­правлено как на выявление его техногенных характеристик и свойств, которые бы позволили использовать отходы в эффективных технологических процессах их переработки, так и на детальное исследование физико-химических свойств отходов, позволяющих оп­ределить их воздействие на человека и окружающую среду, что яв­ляется необходимым условием при обосновании решений об их складировании, захоронении, уничтожении.





Рис. 5.5. Классификация отходов по агрегатному состоянию (по В.Т.Медведеву, 2002)


^ 5.3. Паспортизация и сертификация отходов


Качественное проведение классификации отходов невозможно без анализа их характеристик, составляющих основу паспорта от­ходов. Не менее важно выявление оптимального набора входящих в паспорт параметров, не только определяющих дальнейший поря­док обращения с отходами, но и учитывающих различные экологи­ческие факторы. Форма паспортизации отходов может соответство­вать одному из трех видов:

• учетно-статистическому;

• кадастровому;

• экологическому.

Учетно-статистическая паспортизация отходов является сводом отраслевых, региональных, государственных сведений об от­ходах и выполняется в форме статистической отчетности.

Кадастровая форма паспортизации отходов предусматрива­ет использование отходов в качестве вторичных материальных ресурсов.

Экологическая форма паспортизации отходов, проводимая в соответствии с ГОСТ 17.0.0.04-90, является неотъемлемой частью как экологического паспорта предприятий, так и всех остальных форм паспортизации отходов.

Методология сертификации отходов, методы анализа и формы, отражающие результаты этих анализов, требуют унификации, так как в паспорт отходов включается большое количество данных, ха­рактеризующих отходы.

Любая система сертификации отходов должна начинаться со сбора информации об отходах, подлежащих сертификации. Причем эту работу следует выполнять с момента генерации отдельных ком­понентов отходов, так как в результате смешения их с другими про­дуктами образуются сложные композиции, проведение анализа ко­торых значительно усложняется. Разнообразие характеристик, свойств, состояний и расположения отходов не позволяет вырабо­тать унифицированную методику пробоотбора. Поэтому к оборудованию и приспособлениям для отбора проб предъявляются довольно жесткие требования, например по обеспечению герметичности, по исключению воздействия света и излучения и т.п. Для сохранности образцов проб отходов, содержащих органические соединения, ка­тегорически запрещено применение консервантов. Особо следует выделить строгое соблюдение правил техники безопасности. От ка­чества выполнения работ, связанных с процессами отбора проб и их анализа, во многом зависят дальнейшие шаги по выбору оборудова­ния, способов транспортировки и определению технологий переработки, хранения или захоронения отходов. Вместе с тем выбор по­рядка отбора проб предопределяет выбор тактики обращения с про­бами, т.е. технологии и оборудования пробоотбора, упаковки и транспортировки проб, возможности совместного или раздельного анализа и многих других деталей, включающих технику безопаснос­ти всех процессов отбора проб и их анализа. Таким образом, пробоотбор, анализ и дальнейшее обращение с отходами - взаимосвязанные процессы. Однако следует отме­тить, что единой системы отбора проб и их анализа в настоящее время не существует.

Принимая во внимание тот факт, что классификация отходов производится в соответствии с какой-либо выбранной системой, не­посредственно сертификация отходов отражает спектр характерис­тик, лежащих в основе классификации и необходимых для процесса управления отходами. Как правило, существующие схемы класси­фикации отходов базируются на сертификации отходов по ряду по­казателей, среди которых большую роль играют физическое состо­яние и химический состав отходов. Как правило, сертификацию отходов по химическому составу провести в полном объеме не представляется возможным из-за сложности анализов и их высокой стоимости. Даже хорошо развитая лабораторно-аналитическая база не позволяет полностью выполнить эту работу, так как возникают трудности отбора проб, подготовки образца к анализу и проведения анализа.

Особое внимание следует уделять оценке (анализу) взаимодей­ствия отходов с окружающей средой, которое зависит от структуры химических веществ и их соединений, входящих в отходы, способ­ности этих веществ к миграции, скорости миграции в естественных условиях и т.д. В этой связи немаловажной является работа по оп­ределению с помощью тестов трансформации отходов в условиях окружающей среды. Полученные с помощью тестирования характеристики отражают способность соединений, составляющих отходы, изменяться в различных условиях обработки вплоть до пол­ного разложения.

Таким образом, сертификация (и более узкая классифика­ция) отходов представляет собой сложный и объемный процесс. Однако данную проблему можно разрешить путем поэтапного анализа и классификации отходов. Особенно это касается анализа от­ходов с целью выявления возможностей использования их в качестве вторичных материальных ресурсов. При этом паспортные данные от­ходов помогают определять эффективные, в том числе нетрадицион­ные, пути использования вторичного сырья, планировать его наиболее полное использование, решать другие вопросы экологии, экономики, управления ресурсами, проводить ресурсосберегающую политику.

Облегчить решение данных проблем может информация об от­ходах, собираемая в банки данных (БД), которые в дальнейшем могут использоваться при создании автоматизированных информа­ционных систем. С целью унификации отходов в рамках любой от­расли или ряда отраслей при отсутствии единого государственного БД по отходам целесообразно использовать принятую в ряде стран систему кодирования отходов. Такой подход позволяет создать единый банк данных по отходам как производства, так и потребления.

Полный код отходов включает первую букву (А, Б, В...), обо­значающую промышленность, в которой они получаются (химичес­кая, металлургическая, нефтехимическая и т.д.), затем цифры (1, 2, 3, 4,...), указывающие основную группу отходов (кислые, щелочные, цианосодержащие и т.д.), затем подкод (01, 02, 03,...), обозначаю­щий конкретное химическое соединение, преобладающее в этом от­ходе, и, наконец, индекс агрегатного состояния (ж, г, т, ш). Напри­мер, если код отхода А.2.01 ж, то это означает, что отход произво­дится в химической промышленности, представляет собой раствор, относящийся к группе щелочей и содержащий в качестве основного компонента NaOH.

Инвентаризация и паспортизация промышленных токсич­ных отходов в нашей стране производится объединениями, комби­натами, предприятиями, организациями промышленности и сельско­го хозяйства, на которых в производственных циклах образуются, складируются, захораниваются, используются, обезвреживаются (уничтожаются) токсичные отходы. При этом заполняется форма 2 «Токсичные отходы», в которую заносятся данные из паспорта от­ходов предприятия.

Согласно ГОСТа токсичные отходы классифицируют­ся по четырем классам опасности:

1-й класс - чрезвычайно опасные;

2-й класс - высокоопасные;

3-й класс - умеренно опасные;

4-й класс - малоопасные.

Каждая группа и вид токсичных отходов кодируются; определя­ются их физические характеристики и химический состав.

В учетной форме приводятся данные о наиболее токсичных ком­понентах отходов и о применяемых и рекомендуемых методах ути­лизации, обезвреживания и захоронения отходов.


^ 5.4. переработка и использование отходов


Переработка отходов является альтернативным направлением по отношению к дорогостоящим методам захоронения отходов. На­блюдающийся в мире рост объема перерабатываемых отходов и по­пулярности этого направления свидетельствует о ее перспективнос­ти. Полный цикл переработки отходов включает сбор, сортировку, переработку и повторное использование отходов.

При разработке технологий переработки отходов следует учиты­вать, что технологии должны:

• не только ориентироваться на существующие потребности рынка, но и способствовать развитию новых направлений реализа­ции продуктов переработки;

• быть гибкими и легко приспосабливаться к изменяющимся ус­ловиям;

• обеспечивать сбалансированность критериев потребностей рынка, прибыльности и экологичности, тем самым охватывать как можно больший объем и разнообразие отходов.

Существует несколько общепринятых организационных принци­пов построения системы переработки отходов производства и потреб­ления. При этом формы организации производств по переработке от­ходов, могут быть различными.

Основными методами переработки отходов являются компостирование, биоразложение и сжигание. Сложные по составу промышленные отходы требуют применения дополнительных специальных физико-химических методов переработки.

Компостирование - форма переработки сырой органической от­ходной массы, представляющая собой биологический метод обезврежива­ния твёрдых бытовых отходов (ТБО). Иногда его называют биотермическим методом. Сущность процесса заключается в следующем. Разнообразные, в основном теп­лолюбивые микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, в результате чего происходит его саморазогревание до 600С. При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные мик­роорганизмы. Разложение твердых органических загрязнений в бы­товых отходах продолжается до получения относительно стабильно­го материала, подобного гумусу. Механизм основных реакций ком­постирования такой же, как при разложении любых органических, веществ. При компостировании более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые. К основным химическим показа­телям, характеризующим мусор как материал для компостирования и получения биотоплива и органических удобрений, относятся содержание органического вещества; зольность; содержание общего азота, кальция, углерода.

Стоимость методов компостирования растет с применением спе­циализированной техники и может быть значительной. Выбор методов компостирования, определяется критерием оптимального сочетания стоимости с достигаемым эффектом утилизации компостируемых отходов. В табл. 5.1. приведены виды отходов, подвергающие­ся компостированию.

Ежегодно увеличивающееся количество отходов повлекло за собой разработку ускоренных, механизированных способов их пере­работки. Для этого сооружаются специальные мусороперерабатывающие заводы. Схема работы мусороперерабатывающего завода следующая. Законченный цикл обезвреживания ТБО состоит из трех технологических этапов:

• прием и предварительная подготовка мусора;

• собственно биотермический процесс обезвреживания и ком­постирования;

• обработка компоста.


Таблица 5.1.

виды отходов, подвергающие­ся компостированию (по В.И. Сметанину, 2003)


Особенности отходов по отношению к компостированию

Виды отходов

Предпочтительные

Растительные остатки, пищевые отходы, бумажные отходы, санитарно-гигиенические материалы

Обычные

Отходы животного происхождения, древесные отходы, отработанный ил

Непоощряемые

Переработанные материалы, инертные компоненты

Непригодные

Металлы, опасные отходы, медицинские отходы


Недостатком компостирования является необходимость складирования и обезвреживания некомпостируемой части мусора, объем которой составляет значительную часть общего количества мусора. Эта задача может быть решена путем сжигания, пиролиза или вы­воза отходов на полигоны.

^ Биоразложение органических отходов - последовательное многоступенчатое разрушение молекул орга­нических веществ определёнными группами микроорганизмов. Общепризнанно, что биологические методы разложения органи­ческих загрязнений считаются наиболее экологически приемлемы­ми и экономически эффективными.

В настоящее время многие разбавленные промышленные отходы обрабатывают биологическими способами. Обычно используется окисление, осуществляемое в аэротенках, биофильтрах и биопрудах аэробной переработки стоков. Существенными недостатками аэробных технологий, особенно при обработке концентрированных сточных вод, являются энерго­затраты на аэрацию и проблемы, связанные с обработкой и утилизацией большого количества образующегося избыточного ила (до 1-1,5 кг биомассы микроорганизмов на каждый удаленный кило­грамм органических веществ).

Исключить указанные недостатки по­могает анаэробная обработка сточных вод методом метанового сбра­живания. При этом не требуется затрат электроэнергии на аэрацию, что играет большую роль в условиях энергетического кризиса, уменьшается объем осадка и, кроме того, образуется ценное орга­ническое топливо - метан.

Анаэробные процессы микробиологической конверсии органи­ческих веществ представляют собой комплексную и весьма слож­ную группу явлений, многие фундаментальные аспекты которых стали понятными только в последние годы. Тем не менее, промыш­ленные технологии анаэробной очистки уже в 1980-е гг. достигли достаточно высокого уровня и получили широкое распространение за рубежом. В нашей стране интенсивные анаэробные технологии пока не ис­пользуются, что наносит значительный ущерб состоянию окружаю­щей среды, так как методы генной инженерии позволяют получать штаммы, способные обезвреживать экологически опасные органи­ческие вещества и другие материалы.

разрушение молекул орга­нических веществ при анаэробном биоразложении возможно благодаря уникальным способностям определенных групп микроорганизмов осуществлять катаболический процесс - расщепление сложных молекул до простых - и существовать за счет, энергии разрушения сложных молекул, не имея доступа ни к кислороду, ни к другим, предпочтительным в энер­гетическом отношении акцепторам электронов (нитрат, сульфат, сера и др.). Микроорганизмы используют для этой цели углерод ор­ганических веществ. Следовательно, в процессе восстановительного расщепления сложные органические молекулы разрушаются до ме­тана и углекислого газа.

Следует отметить, что микроорганизмы по разному реагируют на различные вещества, входящие в отходы. Поэтому необходимы проверка отходов на биоразлагаемость анаэробной микрофлорой, а также определение оптимальных условий обработки. Наиболее под­ходящим тестом в таком случае является биохимический метановый потенциал (БМП). При этом образец отходов смешивают с анаэроб­ной культурой в определенной среде, выдерживают в анаэробных условиях (закрытая емкость) и периодически измеряют объем обра­зующегося газа. Количество метана, образующегося в контролируе­мый период, отнесенное к количеству углерода в отходах, оценивае­мое как химически потребляемый кислород (ХПК), показывает биообрабатываемость испытуемого образца отходов.

В перечень веществ, биоразлагаемых анаэробным способом, вхо­дят органические соединения различных классов: спирты, альдеги­ды, кислоты алифатического и ароматного рядов. В то же время некоторые органические соединения в ан­аэробных условиях разлагаются не полностью. Таким образом, «обрабатываемость» отходов в анаэробных условиях зависит от спо­собности определенной микрофлоры к деградации соединений, входящих в состав отходов, а также от устойчивости микроорганизмов к токсичной органике и неорганике. Следует отметить, что биооб­рабатываемость в анаэробных условиях перечисленных органичес­ких соединений была выявлена в результате многих исследований.

Продолжается поиск эффективных способов биоразложения полимерных отходов. Для ускорения продвижения в этом направле­нии необходимо расширять производство биоразлагаемых полиме­ров и одновременно вести разработки эффективных систем сбора и сортировки такого рода отходов.

В последнее время растет интерес к использованию биотехноло­гий, особенно для обработки наиболее токсичных и опасных отхо­дов. Это касается биоразложения пестицидов, нефти, фенолов для обезвреживания отходов в почвах и в подземных водоисточниках.

Нельзя забывать, что существует общественный интерес к при­менению генетически модифицированных микроорганизмов для обезвреживания отходов, особенно в почвах окружающей среды.

Нет уверенности в том, что биотехнология является надеж­ным и безопасным способом обеспечения экологической чистоты. Поэтому при обсуждении перспектив эффективного использования биотехнологии для обезвреживания различных отходов, в том числе особо опасных, всегда необходим контроль степени микробного за­грязнения объектов окружающей среды и очищенных субстратов.

сжигание твёрдых бытовых отходов (ТБО). Твердые бытовые отходы представляют собой гетерогенную смесь, в которой присутствуют почти все химические элементы в виде различных соединений. Наиболее распространенными элемен­тами яв