Системы защиты среды обитания. Методы утилизации твердых коммунальных отходов презентация

Возрастающая хозяйственная деятельность человека создает одну из острейших проблем ‒ проблему защиты природной среды от негативного воздействия отходов производства и потребления.
В России накоплено огромное количество твердых
промышленных и бытовых отходов. Общая площадь загрязненной отходами земли в РФ занимает более 200 тысяч гектаров.

Отходы — вещества или предметы, образующиеся в процессе осуществления экономической деятельности, жизнедеятельности человека и не имеющие определенного предназначения по месту их образования либо утратившие полностью или частично свои потребительские свойства.
Отходы потребления — отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека, не связанной с осуществлением экономической деятельности, отходы, образующиеся в гаражных кооперативах, садоводческих товариществах и иных потребительских кооперативах, а также уличный и дворовый смет, образующийся на территориях общего пользования населенных пунктов.
Отходы производства — отходы, образующиеся в процессе осуществления юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями экономической деятельности (производства продукции, энергии, выполнения работ, оказания услуг), побочные и сопутствующие продукты добычи и обогащения полезных ископаемых.
Опасные отходы — отходы, содержащие в своем составе вещества, обладающие каким-либо опасным свойством или их совокупностью, в таких количестве и виде, что эти отходы сами по себе либо при вступлении в контакт с другими веществами могут представлять непосредственную или потенциальную опасность причинения вреда окружающей среде, здоровью граждан, имуществу вследствие их вредного воздействия.
Отходы. Основные определения

Классификация отходов
• промышленные — остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства;
• сельскохозяйственные — отходы, образующиеся в ходе сельскохозяйственного производства;
• строительные — отходы, образующиеся в процессе строительства зданий, сооружений (в том числе дорог и других коммуникаций) и производстве строительных материалов;
потребления — изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа;
• радиоактивные — неиспользуемые прямые и косвенные радиоактивные вещества и материалы, образующиеся при работе ядерных реакторов при производстве и применении радиоактивных изотопов.

Классификация твердых промышленных отходов производится по следующим признакам:
• по агрегатному состоянию — твердые, жидкие, газообразные;
• по конкретным производствам — например отходы сернокислотного, содового, фосфорно-кислотного и других производств;
• по горючести — горючие и негорючие;
• по методам переработки;
• по возможностям переработки — вторичные материальные ресурсы, которые перерабатываются или планируются в дальнейшем перерабатывать, и отходы, которые на данном этапе развития экономики перерабатывать нецелесообразно;
• по степени опасности

Все опасные отходы классифицируются по степени их вредного воздействия на человека и окружающую среду:
отходы чрезвычайно опасные;
особо опасные (высокоопасные);
отходы опасные;
отходы малоопасные.

Бумага — газеты, журналы, упаковочные материалы
Пластмассы
Пищевые и растительные отходы
Различные металлы (цветные и чёрные)
Стекло
Текстиль
Древесина
Кожа, резина
Кости
ТКО представляют собой сложную гетерогенную смесь. По морфологическому признаку ТБО в настоящее время состоит из следующих компонентов:

Средний по России морфологический и физико-химический состав ТКО, % по массе
3

принципы государственной политики в области обращения с отходами:
охрана здоровья человека, поддержание или восстановление благоприятного состояния окружающей природной 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 уменьшения количества отходов и вовлечения их в хозяйственный оборот;
участие в международном сотрудничестве Российской Федерации в области обращения с отходами.

Документы предприятия по обращению с отходами
норматив образования отходов – установленное количество отходов конкретного вида при производстве единицы продукции;
паспорт опасных отходов – документ, удостоверяющий принадлежность отходов к отходам соответствующего вида и класса опасности, содержащий сведения об их составе;
вид отходов – совокупность отходов, которые имеют общие признаки в соответствии с системой классификации отходов;

Обязанности предприятий
При проектировании, строительстве, реконструкции, консервации и ликвидации предприятий, зданий, строений, сооружений и иных объектов, в процессе эксплуатации которых образуются отходы, обязаны:
- соблюдать экологические, санитарные и иные требования, установленные законодательством Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды и здоровья человека;
- иметь техническую и технологическую документацию об использовании, обезвреживании образующихся отходов.
Строительство, реконструкция, консервация и ликвидация предприятий, зданий, строений, сооружений и иных объектов, эксплуатация которых связана с обращением с отходами, допускаются при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы.
При проектировании жилых зданий, а также предприятий, зданий, строений, сооружений и иных объектов, в процессе эксплуатации которых образуются отходы, необходимо предусматривать места (площадки) для сбора таких отходов в соответствии с установленными правилами, нормативами и требованиями в области обращения с отходами.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ
К ПЕРЕРАБОТКЕ ОТХОДОВ
Существует четыре возможности по переработке отходов:
Сортировка с целью вторичного использования.
Утилизация и рециклинг.
Компостирование.
Сжигание, реже пиролиз и прочие высокотемпературные процессы.
Захоронение на полигонах.
Каждый из данных видов обладает своими достоинствами и недостатками.

Основные технологические решения
по управлению отходами

АНАЛИЗ СПОСОБОВ УТИЛИЗАЦИИ ТКО
Создание нового полигона;
Создание мусоросортировочного и перерабатывающего комплекса.
СОЗДАНИЕ
МУСОРОСОРТИРОВОЧНОГО И
ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО
КОМПЛЕКСА
Сортировка отходов с извлечением вторичных ресурсов;
Утилизация «хвостов».
СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОЛИГОНА
Под полигон требуется не менее 25-30 Га земли.
Обслуживание полигона обходится не менее 15 млн. руб. в год. Оно является трудоёмким с точки зрения экологических требований.
Создание полигона обходится не менее 50-80 млн. руб.

УТИЛИЗАЦИЯ «ХВОСТОВ»
КОМПОСТИРОВАНИЕ
Процесс протекает трудно из-за неоднородности органического состава.
Биокомпост содержит вредные вещества.
БИОМЕТАНИРОВАНИЕ
Необходима очистка. метана от примесей воды, сероводорода и СО2
Метантенки очень дороги.
МУСОРОСЖИГАНИЕ
Низкотемпературное мусоросжигание сопровождается выбросом в атмосферу высокотоксичных диоксинов и парниковых газов.
Во исполнение Концепции устойчивого развития в Европе до 2012 года принято решение о прекращении функционирования мусоросжигающих заводов.

Промышленный сектор
Жилой сектор
Коммерческий сектор
ОБРАЗОВАНИЕ ТКО
Мусороперегрузочная станция
Полигон ТБО
СХЕМА СИСТЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ (ЗАХОРОНЕНИЯ) ТКО
Вторичные ресурсы
ОТСЕВ
РЕАЛИЗАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ, УТИЛИЗАЦИИ И ЗАХОРОНЕНИЯ ОТХОДОВ:
1) Раздельный сбор
Раздельный сбор разных категорий отходов определяет эффективность и стоимость утилизации отдельных компонентов. Наиболее неудобны для утилизации смешанные отходы, содержащие смесь биоразлагаемых влажных пищевых отходов, пластмасс, металлов, стекла и прочих компонентов.
Раздельный сбор разных категорий ТКО

Сбрикетированные отходы поступают
на рынок вторсырья

2) Переработка (вторичная переработка или рециклирование отходов)
Вторичная переработка — повторное использование или возвращение в оборот отходов производства или мусора. Наиболее распространена вторичная, третичная и т. д. переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Также с глубокой древности используются в сельском хозяйстве органические сельскохозяйственные и бытовые отходы.

Схема процесса сортировки отходов с извлечением вторичных ресурсов

Значение вторичной переработки отходов
Во-первых, ресурсы многих материалов на Земле ограничены и не могут быть восполнены в сроки, сопоставимые со временем существования человеческой цивилизации.
Во-вторых, попав в окружающую среду, материалы обычно становятся загрязнителями.
В-третьих, отходы и закончившие свой жизненный цикл изделия часто (но не всегда) являются более дешевым источником многих веществ и материалов, чем источники природные.

Стекло:
-стеклотара;
-стеклобой.
Материалы, подлежащие вторичной переработке
Биологические:
-пищевые отходы;
-жиры;
-ассенизация.
Строительные:
-кирпич;
-бетон.
Нефтепродукты:
-масла;
-битум;
-асфальт.
Резина:
-шины;
-резина.
Макулатура:
-бумага;
-картон;
-газеты;
-текстиль;
-TetraPak.
Химикаты:
-кислоты;
-щёлочи;
-органика.
Древесина:
-сучья;
-стружка;
-листья.
Электроника:
-изделия;
-платы;
-аккумуляторы;
-ртутные лампы;
-провод.
Металлолом:
-чёрный;
-цветной;
-драгоценный.
Пластмассы:
-ПЭТ;
-ПВХ;
-ПВД;
-АБС;
-ПС;
-ПНД.
Сточные воды

С использованием полимерных порошков можно изготовить широкий ассортимент продукции:
- асфальтобетонные покрытия модифицированные порошками полимеров;
- тара и упаковка;
- плитка для полов и стен
- элементы мебели;
- облицовочные панели, перегородки, подоконники и оконные рамы;
- тепло- и звукоизоляционный материал;
- контейнеры для хранения радиоактивных отходов средней и низкой активности; - полимерные композиты с повышенной прочностью со стеклокерамическими наполнителями;
- декоративные и антикоррозионные покрытия на различные материалы.

3) Компостирование
К основным преимуществам компостирования можно отнести:
производство продукта, имеющего частичный рынок сбыта, хотя и ограниченный экологическими требованиями;
снижение объема отходов, отправляемых на полигон;
относительно небольшие капиталовложения;
совместимость с рециклизацией и системами производства топлива из отходов.
Основным недостатком компостирования является получение экологически небезопасного продукта, содержащего вредные вещества, главным образом, тяжёлые металлы, загрязняющие почву. Очистка компоста связана со значительными затратами, а следовательно и удорожанием продукта, а подчас невозможна вообще.
Опыт показывает, что использование продукта компостирования требует значительного контроля со стороны экологических и санитарно-эпидемиологических служб. Компост может применяться для удобрения древесно-кустарниковой растительности, парков, газонов, но не для удобрения культур, используемых в пищу.

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
СООРУЖЕНИЯ
ДЛЯ АЭРОБНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ
Полевое компостирование отходов
Компостирование – сложный аэробный биологический процесс,
сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Легко гниющие
органические вещества разлагаются с образованием подвижных форм
гуминовых кислот, хорошо усваиваемых растениями. В результате компостирования синтезируется гумус, который является основным компонентом почвы. В основе получения компоста лежит процесс аммонификации под воздействием аэробных бактерий. В свою очередь аммонификация является процессом разложения органических соединений
отходов с выделением аммиака. Поэтому при компостировании отходов
теряют до 20 % (по весу) органических веществ.

Компостирование в тоннелях и бункерах
Для ускорения процесса ферментации необходимо, чтобы в ферментируемой массе развивались достаточно высокие температуры. Для этого необходимо, чтобы компостируемая смесь хорошо снабжалась воздухом.
Идея ферментации компоста с использованием подачи воздуха под компостируемую массу принадлежала Синдену. В 60-х годах XX века она была усовершенствована Сарацином. С этого времени для производства компоста стали использовать аэрацию буртов.
Широкое распространение этот метод получил в 90-х годах того же века, когда для производства компоста фазы 1 стали использовать аэрированные полы, бункеры и тоннели.
Биотоннель

Компостирование в биобарабане, где происходит
процесс ускоренного гниения.

Полученное в результате биотермической переработки ТБО биотопливо складируется в бурты на площадку дозревания.
После дозревания образуется конечный продукт — компост.

4) Сжигание
Наиболее распространённым методом утилизации ТКО является сжигание с последующим захоронением образующейся золы на специальном полигоне. Метод обладает серьёзными недостатками, такими как образование сильно ядовитых химических соединений, например диоксинов. Существует довольно много технологий сжигания мусора — камерное, слоевое, в кипящем слое. Мусор может сжигаться в смеси с природным топливом. Наиболее опасным с экологической точки зрения является низкотемпературное сжигание в котлах.

ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
(сжигание с получением энергии)
− Объем отходов сокращается до 5%, а вес – до 25% от начального объема. Таким образом, снижается потребность в площадях для захоронения.
− Современные когенерационные установки позволяют утилизировать до 80% запаса энергии в отходах.
− Одна тонна несортированного бытового мусора по теплотворности соответствует ¼ т мазута.
− После сжигания отходов прекращается выброс в атмосферу метана, образующегося на свалках и являющегося причиной парникового эффекта в 20 раз более значительной, чем двуокись углерода.
− Отходы сжигания могут быть использованы при производстве строительных материалов; отходы сжигания органических веществ можно использовать в качестве удобрения

Термическая обработка ТКО
Это наиболее распространенный и технически отработанный метод промыш­ленной переработки ТКО. В европейских странах сжигают около 25 % объема образующихся городских отходов.
Термические методы переработки и утилизации ТБО разделяют на 3 способа:
слоевое сжигание неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках;
слоевое и камерное сжигание специально подготовленных отходов в виде гранулированного топлива (освобожденного от балластных составляющих и имеющего постоянный фракционный состав) в топках энергетических котлов или цементных печах;
пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Практика показывает, что наиболее перспективен способ обезвреживания ТКО в два этапа:
компостирование органической части ТКО с получением компоста
пиролиз некомпостируемой части бытовых отходов (НБО), например, резины, кожи, пластмассы, дерева и т.д.
ПИРОЛИЗ - процесс термического разложения отходов без доступа кислорода, в результате которого образуется пиролизный газ и твердый углеродистый остаток.

Пиролиз некомпостируемых отходов подразделяется на:
низкотемпературный (450-500 оС), характеризующийся минимальным выходом газа, максимальным количеством смол, масел и твердых остатков;
среднетемпературный (до 800 оС), характеризующийся увеличенным выходом газа с уменьшенным количеством смол и масел;
высокотемпературный (свыше 800 оС), характеризующийся максимальным выходом газов и минимальным количеством смолообразных продуктов.

5) Захоронение
Самый дешёвый способ избавиться от отходов — произвести их захоронение. Этот способ восходит к простейшему пути — выбросить на свалку.

Захоронение на полигонах

ПОЛИГОН ТКО
Полигон ТКО – комплекс природоохранительных сооружений, предназначенный для складирования, изоляции и обезвреживания ТКО, обеспечивающий защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующий распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов
Строительство современного полигона ТКО

Отходы, поступающие на карту ТКО после сортировки и разгрузки, распределяются по карте бульдозером и уплотняются специализированным катком (уплотнение 6 - 7 раз). Спрессованные отходы размещаются на карте специальным погрузчиком.
При достижении двухметрового уплотненного слоя ТКО проводится промежуточная изоляция инертным слоем высотой не менее 0,25 м (пересыпка). Летом в пожароопасный период осуществляется увлажнение ТКО.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОЛИГОНА ТКО

Технология эксплуатации полигона ТКО предполагает создание карт площадью по 5 га (срок эксплуатации – 8 лет) с последующей их рекультивацией по мере заполнения.
Состав работ по рекультивации включает в себя:
планировку поверхности участка рекультивации;
устройство системы дегазации;
устройство системы сбора фильтрата;
формирование окончательного (рекультивационного) покрытия на поверхности карты полигона ТКО с применением геосинтетических материалов;
подготовку почвы, внесение удобрений и высадку растений.
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЛИГОНА ТБО

Радиоактивные отходы (РАО)
отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности.
Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» радиоактивные отходы (РАО) — это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается.

Часто путают и считают синонимами радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо. Следует различать эти понятия.
Радиоактивные отходы – это материалы, использование которых не предусматривается.
Отработавшее ядерное топливо представляет собой тепловыделяющие элементы, содержащие остатки ядерного топлива и множество продуктов деления, широко применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научной деятельности. Поэтому оно является ценным ресурсом, в результате переработки которого получают свежее ядерное топливо и изотопные источники.

Примеры источников появления радиоактивных отходов в человеческой деятельности:
ПИР (природные источники радиации). Существуют вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации (ПИР). Бо́льшая часть этих веществ содержит долгоживущие нуклиды, такие как калий-40, рубидий-87 (являются бета-излучателями), а также уран-238, торий-232 (испускают альфа-частицы) и их продукты распада.
Работа с такими веществами регламентируются санитарными правилами.

Уголь. Уголь содержит небольшое число радионуклидов, таких как уран или торий, однако содержание этих элементов в угле меньше их средней концентрации в земной коре.
Их концентрация возрастает в зольной пыли, поскольку они практически не горят.
Однако радиоактивность золы также очень мала, она примерно равна радиоактивности чёрного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остаётся в атмосфере и вдыхается человеком. При этом совокупный объём выбросов достаточно велик и составляет эквивалент 1000 тонн урана в России и 40000 тонн во всём мире.

Нефть и газ. Побочные продукты нефтяной и газовой промышленности часто содержат радий и продукты его распада. Сульфатные отложения в нефтяных скважинах могут быть очень богаты радием; вода, нефть и газ в скважинах часто содержат радон. При распаде радон образует твёрдые радиоизотопы, образующие осадок внутри трубопроводов. На нефтеперерабатывающих заводах участок производства пропана обычно является одной из самых радиоактивных зон, так как радон и пропан обладают одинаковой температурой кипения

Обогащение полезных ископаемых. Отходы, полученные при обогащении полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью.
радиоактивные опасные камни и минералы

Медицинские РАО. В радиоактивных медицинских отходах преобладают источники β- и γ-лучей. Эти отходы разделены на два основных класса. В диагностической ядерной медицине используются короткоживущие гамма-излучатели, такие как технеций-99m (99Tcm). Большая часть этих веществ распадается в течение короткого времени, после чего может быть утилизирована как обычные РАО.
Примеры других изотопов, используемых в медицине (в круглых скобках указан период полураспада):
Иттрий-90 используется при лечении лимфом (2,7 дня);
Иод-131 диагностика щитовидной железы, лечение рака щитовидной железы (8 дней);
Стронций-89 лечение рака костей, внутривенные инъекции (52 дня);
Иридий-192 брахитерапия (74 дня);
Кобальт-60 брахитерапия, внешняя лучевая терапия (5,3 года);
Цезий-137 брахитерапия, внешняя лучевая терапия (30 лет).

Определение технологии
ТЕХНОЛОГИЯ (от греч . techne - искусство, мастерство, умение и ...логия), совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции; научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и др. закономерности, действующие в технологических процессах. Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса.
МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ , обеспечивает получение готового продукта производства или его части либо без отходов материалов (безотходный технологический процесс), либо с минимальными отходами, не утилизируемыми в данном, а также в каких-либо других видах производства (малоотходный технологический процесс).
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ , обобщенное название технологий, в которых технологический процесс обеспечивается при минимальном расходе энергии, затратах на основные и вспомогательные материалы, заработную плату рабочим основного производства при заданном качестве и требуемой производительности труда.
БЕЗОТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ , термин, часто употребляемый в литературе для обозначения малоотходных технологических процессов.

Экологизация производства – cложный и длительный процесс.
Его первый этап предусматривает усовершенствование технологии, что должно привести к экономии природных ресурсов, сокращению вредных выбросов, развитию и модернизации очистных сооружений, минимизации отходов.
Современные подходы к созданию малоотходных, энерго- и ресурсосберегающих технологий

Основные принципы создания малоотходных, энерго- и ресурсосберегающих технологий.
Комплексная переработка сырья.
Сокращение энергетических затрат.
Замкнутые водооборотные циклы.
Внедрение новых технологических процессов получения традиционных материалов.
Внедрение технологических процессов переработки отходов.
Водооборотные циклы
Рациональное размещение промышленных предприятий.
Современные подходы к созданию малоотходных, энерго- и ресурсосберегающих технологий

Общие подходы к созданию безотходных производств
80% экономии материальных ресурсов связано с внедрением ресурсосберегающих технологий и 20% с другими мероприятиями
Ресурсосберегающие технологии – главный инструмент умножения ресурсов расширенного воспроизводства
50 % экономии топливно-энергетических ресурсов в хим. промышленности связано с совершенствованием технологических процессов

Использование энерготехнологических схем
Предусматривает полную переработку сырья в продукты с использованием вторичных энергоресурсов на базе принципов рециркуляции и цикличности
Рециркуляция: создание замкнутых технологических комплексов с возвратом на вход непрореагировавшего сырья, комплексного использования энергии за счет теплообмена между прямыми и обратными потоками
Принцип рационального использования всех компонентов сырья и энергии (безотходное производство)

Технологии малоотходных производств
Такой способ производства, при котором количество образующихся отходов вредных веществ меньше их допустимых концентраций в воздушном бассейне, водоемах и почве
Принцип максимальной изолированности производства для окружающей среды
Принцип круговорота веществ и энергии за исключением сырья и целевых продуктов

Схема экологически чистого производства
(экологически замкнутый комплекс)
ВМР – вторичные материальные ресурсы.

Методологические принципы создания безотходных производств
По возможности полное использовании сырья для производства продукции при максимальной экономии энергии, вспомогательных материалов, воды
Использование побочных продуктов и отходов одного производства для другого в качестве сырья, создание на этой базе комбинатов с углубленной переработкой сырья

Методологические принципы создания безотходных производств
Территориальное и функциональное объединение в систему комплексного производства комбинатов разнотипных предприятий, перерабатывающих различные химические вещества
Дополнение указанных производственных комплексов предприятиями, осуществляющими завершающую переработке отходов
Расширение производственных связей между разными безотходными производственными комплексами и повышение степени замкнутости системы

Методологические принципы создания безотходных производств
Ликвидация ранее допущенных нарушений равновесия в природе
Повышение надежности работы всех установок и производств в целом.