Утилизация отходов машиностроительного комплекса
Основными экологически опасными отходами этого комплексаявляются отходы гальванических производств.
Гальванические покрытия — электроосаждаемые металлическиеслои, наносимые на поверхность изделий или полуфабрикатов для повышениякоррозионной стойкости, износоустойчивости, улучшения декоративного вида.
Отходы гальванических производств в зависимости отисточников образования разделяют на следующие виды:
отработанные концентрированные технологические растворы(электролиты нанесения покрытий, растворы снятия покрытий, щелочные и кислыетравильные растворы и др.);
промывные воды
гальванические шламы.
Отработанные электролиты, содержащие цветные металлы,регенерируют с целью восстановления их работоспособности и повторного использования,а также используют для извлечения цветных металлов.
Методы очистки и регенерации электролитов предусматриваютих корректировку один раз в 3 месяца, а полную замену — один раз в течение 2лет.
Шламы, образующиеся при регенерации электролитов и очисткесточных вод гальванических производств, представляют собой аморфные осадки,содержащие гидроксиды железа и цветных металлов. Обезвоживание их осуществляютс помощью вакуум-фильтров, пресс-фильтров или центрифуг. Для повышенияпроизводительности обезвоживающего оборудования гидроксидные осадки подвергаютреагентной или безреагентной обработке. В качестве /агентов используют известь,соли железа и алюминия, кислотосодержащие /агенты. Недостатками реагентнойобработки осадка являются высокая стоимосгь и дефицитность реагентов,увеличение объема осадка.
К безреагентным способам обработки гальванических шламовотносят упущение, замораживание и оттаивание, введение в их состав опилок.После такой обработки шламы легко обезвоживаются. Однако до настоящего времениосновная часть гальванических шламов поступает в шламонакопители. Другимнаправлением утилизации гальванических шламов с целью уменьшения ихэкологической опасности является химическая фиксация, производимая путемферритизации твердой фазы отходов, силикатизации, отверждения отходов сиспользованием неорганических и органических вяжущих, спекания. Однако при этомценное вторичное сырье для извлечения цветных металлов зачастую теряется.
Хромсодержащие шламы после сушки и прокаливанияиспользуются в качестве красителей при производстве декоративного стекла. Взависимости от состава могут быть получены стекла различного цвета и оттенков:зеленого, ярко-синего, сине-зеленого, темно-коричневого, черного.
Гальванические шламы, обогащенные железом, используютсядля получения ферритов, которые находят применение в электротехнической ихимической промышленности, в радиотехнике.
Полностью исключается загрязнение природной среды присплавлении гальванических шламов с силикатами в соотношении 1:1 и температуре800— 1000° С. Этот метод позволяет извлекать из шлама тяжелые металлы иизготавливать кирпич и черепицу высокого качества.
Гальванические шламы также можно вводить в асфальтобетонв количестве до 20% от массы сырьевой смеси. Прокаленные гальванические шламыиспользуют как добавки при изготовлении бетонных блоков. При приготовлениибетонов из шлако-щелочных вяжущих можно добавлять до 20% прокаленныхгальванических шламов. При взаимодействии гидроксидов тяжелы) металлов сощелочными силикатами образуются силикаты соответствующих металлов, устойчивые крастворению. Такие бетоны обладают высокими физико-химическими свойствами иустойчивы к растворению.
Горелая формовочная земля. При изготовлении отливок изчугуна, стали цветных металлов в одноразовых формах, которые изготавливаются изформовочных смесей, состоящих из кварцевого песка, глины (до 16%), связующего ввиде битума, цемента, канифоли, жидкого стекла или термореактивных смол(1,5—3%), используют также графит, порошок каменного угля выгорающие добавки ввиде опилок. Расход формовочной смеси составляет на 1 т металлических изделий.
После использования формовочные смеси содержатметаллические включения, а связующие материалы и глина теряют свои пластическиесвойства не пригодны для повторного использования. Эти отходы называютгорело-формовочной землей. Основная масса их поступает в отвалы.
Регенерация горелой формовочной земли заключается визвлечении металлических включений, удалении пыли, мелких фракций глины идругих включений. Существует два способа регенерации горелой земли: мокрый исухой. Мокрый способ применяют при гидравлической очистке литья. При этомгорелая земля поступает в систему последовательно расположенных отстойников.Сначала оседает песок, а мелкие фракции уносятся проточной водой в следующий отстойник.Песок просушивают и вновь пускают и производство. Сухой способ регенерациисостоит из двух операций: обдирания от зерен песка связующих веществ и удаленияныли и мелких частиц, что достигается продуванием воздуха в закрытом барабане споследующим отсосом воздуха вместе с пылью.
Горелая формовочная земля также используется дляпроизводства кирпича. Предварительно методом магнитной сепарации удаляютсяметаллические включения. Благодаря наличию в горелой формовочной земле щелочи,жидкого стекла, смол качество кирпича улучшается.
Лом и отходы черных и цветных металлов являются важнейшимвторичным сырьем для металлургической промышленности. Эти отходы образуются приобработке металла в виде стружки, кусков и листовых отходов, в результатеморального или физического износа оборудования, запасных частей и инструмента(амортизационный лом). Перерабатывают металлический лом предприятия, имеющие всвоем составе плавильные печи, предприятия «Вторчермета» иметаллургические комбинаты. Лом является составной частью шихты доменных исталеплавильных производств.
Значительные потери металлического лома происходят из-заплохой организации его сбора. Лом и отходы цветных металлов перерабатываютпредприятия «Вторцветмета». В наибольших количествах образуютсяалюминиевый, свинцовый, медный и цинковый лом. Процессы его переработки сложныи требуют дорогостоящего оборудования. Сложность переработки состоит в том, чтоцветные металлы находятся в металлоломе в виде сплавов, а извлекать каждый «идметалла необходимо отдельно.
Утилизация отходов переработки древесины
Отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовкии переработки. На стадии заготовки отходы образуются в виде ветвей, сучьев,вершин, корней, коры, хвороста, щепы и в сумме составляют около 21% от всей массыдревесины. При переработке древесины на пиломатериалы отходы образуются в видегорбыля, срезок, кусков, стружек, опилок и составляют 35—40% от массыперерабатываемых материалов.
Отходы на деревообрабатывающих заводах при изготовлениимебели, столярных изделий и других строительных материалов образуются в видекусков, стружки, опилок. Количество их зависит от качества поставляемого сырья,типа и размера изготовляемой продукции, техновооруженности предприятия и егомощности и составляет 40—60%. Большая часть отходов вывозится на свалки исжигается. Между тем они являются ценным сырьем для производства строительныхматериалов, мебели, а также для гидролизной, целлюлозной и других отраслейпромышленности.
Одним из основных способов переработки и утилизации отходовдревесины является получение искусственной древесины — прочного материалакоторый можно обрабатывать резанием или отливать в формы и штамповать. Поспособу переработки древесных отходов материалы из них можно разделить нагруппы: материалы на основе минеральных вяжущих, материалы на основеорганических связующих и материалы без применения вяжущих К материалам издревесных отходов на основе минеральных вяжущи относится арболит, фибролит,ксилолит, опилкобетоны, королит.
При горячем прессовании под воздействием температурыпроисходит частичный гидролиз древесины. Образовавшиеся химически активныепродукты взаимодействуют между собой. В результате образуется более плотный ипрочный материал, чем древесина. По сравнению с другими древесными материалами,древесный пластик обладает рядом преимуществ: из-за деструкции органическоговещества не подвергается старению, нет токсичных выделений в окружающуюприродную среду. Для изготовления древесного пластика требуется мощноепрессовое оборудование. Из подобных материалов наиболее известен баркслаит —твердая масса черного цвета с блестящей поверхностью. Выпускается в видепрессованных изделий (шкивы, ручки, панели тормозных колодок и т.д.).
Древесные отходы используют в качестве сырья припроизводстве целлюлозы, тарного картона, гидролизного спирта, кормовых дрожжей.Чистые еловые опилки и стружки деревообрабатывающих цехов являются сырьем дляизготовления древесной муки, употребляемой в качестве наполнителя впроизводстве фенольных пластмасс, линолеума, взрывчатых веществ,пьезотермопластиков.
Брикеты из древесных отходов применяют в качестветоплива. Сосновую стружку используют для доочистки нефтесодержащих сточных вод.Древесные опилки применяют в качестве выгорающей добавки при производствекирпича, пористого заполнителя — керамзита.
Утилизация отходов производства строительных материалов
При добыче сырья для цементной и известковойпромышленности, горных пород для щебня, облицовочного и стенового материала,других строительных материалов образуются вскрышные и попутно добываемыепороды, которые характеризуются большой неоднородностью. Используются они, какправило, для планировочных работ, рекультивации нарушенных земель, устройстванасыпей и т.д.
При добыче облицовочного камня, переработке на щебеньгорных пород, производстве извести, цемента образуются отходы в виде отсевов инегабарита. Основная масса этих отходов пригодна для переработки на щебень,песок, каменную муку. Отходы производства строительных материалов используют всамом технологическом процессе как добавки к сырью или полуфабрикатам. Впромышленности, строительстве, городском хозяйстве образуются большие объемыбитого стекла, битой посуды, ламп накаливания, медицинских ампул и т.д.Основным направлением утилизации стеклобоя является возврат его втехнологический процесс.
Подготовка стеклобоя к использованию заключается визмельчении, удалении металлических включений с помощью магнитных установок, мойке, сортировке. Себестоимость стекломассыиз стеклобоя в 6 раз ниже, чем кварцевого песка. Битое стекло используетсятакже в производстве тепло- и звукоизоляционных материалов, в частностистекловолокна. Из отходов листового оконного стекла получают стекляннуюэмалированную плитку. Стекло режут на плитки размером 150 х 150 мм, покрываютэмалью из титановых руд с добавкой керамических красок и обжигают притемпературах 750—800° С. Эмаль расплавляется и спекается с поверхностью стекла.
Из порошка стекольного боя путем спекания сгазообразователями при температурах 800—900° С получают пеностекло. Оно хорошопилится, сверлится, шлифуется, обладает высокой водо- и морозостойкостью. Этотмате риал можно применять как теплоизоляционный для тепловых сетей при бесканальной прокладке, в конструкциях холодильников, судах-рефрежератоpax,химических фильтрах.
На основе боя тарного и строительного стеклаизготавливают пористы заполнитель — гранулированное пеностекло. Оно может бытьиспользован для производства теплоизоляционных легкобетонных плит.
В смеси с пластичными глинами стекольный бой можетслужить основным компонентом керамических масс, для изготовления облицовочнойплитки и кирпича.
Битое стекло применяют также как декоративный материал вцветных штукатурках, молотое стекло — как присыпку по масляной краске, дляизготовления наждачной бумаги.
Большие объемы отходов составляют некондиционные,бракованные бетонные и железобетонные изделия, а также конструкции,образующиеся при сносе зданий, остатки бетона на строительных площадках.Переработка таких отходов заключатся в разрушении конструкций с помощьюспециального оборудования, извлечении арматуры (металла), дроблении,фракционирований, промывке. Дробленный бетон используют в качестве крупногозаполнителя при производстве бетона.
Значительные количества керамического боя образуются накерамических предприятиях и строительных площадках. Бой глиняного кирпича ипользуют после дробления как щебень в общестроительных работах и изготовлениибетона.
Полигоны твердых промышленных отходов
В настоящее время в промышленно развитых странахнаметилась тенденция к централизованной обработке промышленных отходов наполигонах предприятиях с заводской технологией обезвреживания и утилизации.Созданы комплексы, осуществляющие сбор, транспортировку и переработку токсичныхпромышленных отходов централизованно. В нашей стране разработанагосударственная программа обращения с токсичными отходами, предусматривающаястроительство нескольких региональных полигонов по обезвреживанию и захоронениютоксичных промышленных отходов. Полигоны по обезвреживанию и захоронениютоксичных промышленных отходом являются природоохранными сооружениями ипредназначены для централизованного сбора, обезвреживания и захоронениянеутилизируемых отходов. В состав полигонов входит завод по обезвреживаниютоксичных промышленных отходов, располагаемый вблизи предприятия — основногопоставщика отходов, гараж специализированного автотранспорта, участокзахоронения токсичных промышленных отходов. Приему на полигоны подлежатпреимущественно токсичные промышленные отходы 1—3 класса опасности. Отходы 4класса опасности по согласованию с органами СЭС могут вывозиться на полигоныТБО. Приему на полигоны не подлежат отходы, для которых разработаны эффективныеметоды утилизации, в частности извлечения металлов, радиоактивные отходы,нефтепродукты, подлежащие регенерации.
Полигоны следует размещать на открытых, хорошопроветриваемых плошадках, на землях, непригодных для сельского хозяйства, нижемест водозабора, на участках со слабофильтрующими грунтами (глиной, суглинками,сланцами) с коэффициентами фильтрации не более 10 5—108 см/с. При отсутствиитаких оснований необходимо устройство противофильтрационных экранов. Уровеньгрунтовых вод при их наибольшем подъеме с учетом подъема воды при эксплуатацииполигона должен составлять не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов.
Размер участка захоронения токсичных отходовустанавливается исходя из срока накопления отходов в течение 20—25 лет. Участокзахоронения отходов по периметру должен иметь ограждение из колючей проволокивысотой 2,4 м с устройством автоматической сигнализации. На участке захороненияотходов по периметру, начиная от заграждения, должны последовательноразмещаться кольцевой канал для отвода воды с водосборной площади, кольцевоеобвалование высотой 1,5 м и шириной по верху 3 м, кольцевая дорога с въездами накарты. На участке захоронения должны быть предусмотрены сооружения по сбору,отводу и очистке дождевых и талых вод; сооружения для чистки, мойки иобезвреживания спецмашин и контейнеров. На все отходы, вывозимые на полигоны,составляется паспорт с технической характеристикой состава отходов и краткимописанием мер безопасности обращения с ними на полигоне при захоронении илисжигании. Паспорт представляется с каждым рейсом автомобиля на каждый видотходов за подписью ответственных лиц предприятия.
Все токсичные промышленные отходы, поступающие наполигоны, разделяются на группы в зависимости от применяемого методаобезвреживания. Жидкие негорючие отходы, поступающие на полигоны, передзахоронением обезвоживаются и по возможности обезвреживаются. Жидкие твердые ипастообразные горючие отходы, поступающие на полигон, сжигаются и исчах сутилизацией тепла и очисткой отходящих газов. В состав завода по обезвреживаниюотходов входят цеха термического обезвреживания горючих отходов,физико-химического обезвреживания не горючих отходов, термическогообезвреживания сточных вод и жидких хлор органических отходов, а также цехобезвреживания испорченных и немаркированных баллонов.
Захоронению на участке подлежат твердые токсичные отходы.Способ захоронения отходов зависит от класса опасности и водорастворимости.Захоронение отходов различного класса опасности осуществляется раздельно наспециальных картах. Объем карты должен обеспечивать прием отходов и захоронениев течение не более двух лет.
Захоронение твердых и пастообразных негорючихводорастворимых отходов 1 класса опасности следует предусматривать вспециальных герметичных металлических контейнерах с толщиной стенки не менее 10мм. Контейнеры с отходами укладываются в железобетонные бункеры со стенкамитолщиной не менее 0,4 м. На всей поверхности бункера, соприкасающейся грунтом,устраивается гидроизоляция. После заполнения бункер перекрываетсяжелезобетонными плитами с последующей засыпкой уплотненным гpyнтом толщиной 2м. Затем сооружается водонепроницаемое покрытие, возвышающееся над прилегающейтерриторией.
Отсыпка нерастворимых в воде отходов 1, 2 и 3 классовопасности производится послойно на полную высоту. Засыпанный до проектнойповерхности участок котлована сразу же покрывается защитным слоем грунтатолщине не менее 0,5 м, по которому осуществляется дальнейший подвоз отходов.При захоронении пылевидных отходов необходимо предусматривать мероприятия,гарантирующие исключение разноса их ветром. Заполненные карьеры поверхзащитного слоя покрываются местным грунтом. Общая толщина покрытия не менее 2м, включая первоначальный защитный слой.
Размеры санитарно-защитной зоны от участка захоронениятоксичных промышленных отходов до населенных пунктов и открытых водоемовустанавливаются с учетом конкретных местных условий, но не менее 3000 м.Участки захоронения токсичных промышленных отходов должны располагаться нарасстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитныхмагистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов и лесопосадок. Размерысанитарно-защитной зоны завода по обезвреживанию промышленных отходов мощностью100 тыс. т и более отходов составляют 1000 м, менее 100 тыс. т — 500 м.
Для обеспечения контроля за состоянием грунтовых вод натерритории участка захоронения отходов и в санитарно-защитной зоне должны бытьоборудованы наблюдательные скважины.
Литература
1. Батлук А.В. Основы экологии и охрана окружающей среды. Л.: Афиша, 2001.– 335с
2. Экология города. Под общ. Ред. проф… Стольберга Ф.В. К.: Либра, 2000. –464с