Проблема утилизации техногенных отходов промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Техногенные отходы промышленности в индустриальных странах Европы и в России
• 1.1 Учет техногенных отходов в индустриальных странах Европы
• 1.2 Учет техногенных отходов в России
• 2. Классификация техногенных отходов
• 2.1 Классификация техногенных отходов в странах ЕС
• 2.2 Классификации техногенных отходов в России
• 3. Управление техногенными отходами
• 3.1 Управление техногенными отходами в странах ЕС
• 3.2 Управление отходами в Российской Федерации. Федеральная целевая программа "Отходы"
• 4. Основные направления утилизации техногенных отходов промышленности
• 4.1 Некоторые аспекты утилизации жидких техногенных отходов
• 4.2 Основные направления утилизации твердых техногенных отходов
• 5. Производство строительных материалов и изделий на основе применения новых принципов утилизации техногенных отходов
• 5.1 Новые принципы утилизации техногенных отходов промышленности для получения вяжущих веществ
• 5.2 Новые технологии получения бетона с использованием техногенных отходов
• 6. Теплотехнический расчет
• Вывод
• Список литературы

Введение

Строительное производство - одна из важных отраслей народного хозяйства, которая создает основные фонды, осуществляя строительство жилых и общественных зданий, промышленных предприятий, реконструкцию существующих заводов, фабрик, зданий и сооружений.

Повышение эффективности строительного производства будет осуществляться за счет дальнейшей индустриализации строительного производства, технического перевооружения домостроительных комбинатов, увеличения доли строительства крупнопанельных и объемно-блочных жилых домов, сокращения затрат ручного труда в строительстве путем увеличения выпуска средств малой механизации, механизированного инструмента, создания комплексов машин для проведения строительных работ, комплексного оснащения строительных организаций высокопроизводительными машинами, механизмами, автотранспортом и улучшением качества материалов.

К техногенным отходам промышленности по ГОСТ 25916-83 относятся остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. В более общем плане к техногенным отходам промышленности относится вся сумма твердых, газообразных и жидких отходов, образующихся в процессе производства конечного продукта данного предприятия.

В Российской Федерации промышленность сбрасывает ежегодно около 45 км ³ сточных вод различной степени загрязнения, в атмосферу выбрасывается порядка 36 млн. т пылевидных и газообразных отходов, твердых отходов образуется до 10 млрд. т ежегодно, из которых основную часть составляют отвалы вскрышных пород и пустой породы, а также некондиционных рудных пород.

Общее количество накопленных к настоящему времени отходов и масса образующихся ежегодно отходов на один-два порядка выше общей мощности предприятий народного хозяйства. Иначе говоря, рассматривая гипотетическую возможность перехода всех предприятий страны на переработку отходов, мы столкнулись бы со сроком переработки уже накопленных отходов 50-100 лет. В настоящее время утилизируется для различных целей не более 10-20 % техногенных отходов промышленности. Остальная часть загрязняет окружающую среду, постепенно накапливаясь в ней: например, растет концентрация таких газов, как диоксида серы и азота в атмосфере, а также различных загрязнителей в водных объектах, на поверхности земли накапливаются твердые отходы, общее количество которых на начало 1990 гг. в России составило около 55 млрд. т.

Проблема техногенных отходов промышленности связана не только с охраной окружающей среды. Образование отходов является также и показателем нерационального использования природных ресурсов, когда запасы многих из них находятся на грани истощения. Поэтому утилизация техногенных отходов является актуальной экологической и экономической задачей.

Успешное решение любой задачи, в том числе и задачи утилизации техногенных отходов промышленности предполагает наличие исчерпывающей систематизированной информации. Гигантские масштабы производственной деятельности человека, необозримый перечень вовлеченных в производственный цикл материалов и ресурсов обусловливают широкий спектр образования самых разнообразных отходов промышленности.

Некоторые количественные аспекты биогеохимической функции человека в осуществлении техногенного круговорота веществ приведены в табл. 1 /2, 3, 4, 5, 10/.

Таблица 1

Биогеохимические функции человека	Источники	Антропогенное поступление, 1012 г/год	Источники	Природное поступление 1012 г/год
Газовые:
углекислотная	Сжигание топлива	14000	Биологические процессы, вулканы, Лесные пожары	1 000 000 75
окись углеродная	То же	274	лесные пожары, океаны	1 100
азотнокислотная	То же	53	Биологические процессы, вулканы
Водные
	Водозабор из источников, в т.ч.	560000	Речной сток	36000000
	безвозвратный, изменение естеств.	140000	То же	36000000

Из данных таблицы 1 видно, что поступление веществ в следствие техногенного круговорота в биосферу составляет от долей процента до десятков и даже тысяч процентов от природного их поступления. Так, техногенное поступление СО превышает в 3,6 раз природное. Вместе с тем в биосфере возникают и такие биогеохимические функции человека, которые в естественных ее условиях проявлялись крайне незначительно или отсутствовали совсем.

На рис. 1 схематически изображен современный техно-генный круговорот веществ на Земле. Общая масса вещества, перемещаемого человеком на поверхности планеты, достигла 4 трлн. т в год. Из 120 млрд. т (Гт) ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых за год мировой экономикой, только 9 Гт (7.5 %) преобразуются в материальную продукцию в процессе производства. Более 80 % этого количества потребляется и входит в основные и оборотные материальные фонды и резервы всех отраслей мирового хозяйства, т.е. в основном возвращается в производство. Только 1,5 Гт составляет личное потребление людей, что больше половины этого количества относится к нетто-потреблению прод. питания. Лишь небольшая часть последних минует производственный цикл, т.е. он требует дополнительных затрат энергии на приготовление пищи.

В данном обзоре рассматриваются вопросы техногенных круговоротов веществ и связанные с ними некоторые аспекты образования и накопления техногенных отходов. Освещены вопросы учета и классификации, проблемы управления этими отходами. Основная часть обзора посвящена изложению новых принципов переработки и технологий утилизации крупнотоннажных техногенных отходов промышленности для производства строительных материалов.

1. Техногенные отходы промышленности в индустриальных странах Европы и в России

Суммарное количество техногенных отходов, поставляемых эколого-экономическими системами всех стран, стремительно растет. Сейчас в мире ежегодно, только твердых техногенных отходов образуется более 25 млрд. т. Из этого количества почти третья часть - более 7 млрд. т приходится на Россию. К настоящему времени в России накоплено более 80 млрд. т твердых отходов производства /11/.

Для хранения техногенных отходов из хозяйственного оборота ежегодно выделяются сотни тысяч гектаров земель. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах и свалках техногенные отходы являются источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, почв и растений.

Наряду с увеличением общей массы отходов происходит расширение спектр состава связанного с синтезированием все более разнообразных веществ. В настоящее время человек может синтезировать около 10 000 000 разнообразных веществ, из которых пока только 2 млн. обнаружено в природе. Поэтому громадная часть отходов радующаяся после употребления этих веществ, не может быть ассимилирована биохимическими круговоротами и дополняет список техногенных отходов.

Большие запасы, реальный экономический вред, потенциальная угроза для здоровья населения а также необходимость переработки и утилизации в связи с расширяющимся дефицитом ресурсов делает крайне актуальным решение вопросов, связанных с учетом и классификацией техногенных отходов промышленности.

К настоящему времени отсутствует реальный учет образования отходов. Систематический сбор начат недавно и обычно совпадает с указами и правилами по отходам. Статистическим странам, касающаяся отходов, часто не сопоставима из-за несовпадения систем классификации и целей. В этом плане наибольшие расхождения наблюдаются при сравнении данных по отходам индустриальных стран Европы и России.

1.1 Учет техногенных отходов в индустриальных странах Европы

отходы строительный переработка инвестор

В большинстве стран Европы не разработана статистика по отходам /12/. данных по образованию отходов, перемещению и управлению ими часто бывает ничейным по степени охвата и масштаба. Небольшое количество данных по образованию отходов имелось до 1985 г. Большая часть современных данных основана на специально сделанных обзорах или оценках. В частности, редко имеются в наличии национальные статистические данные по опасным отходам или же они редко бывают точными. Вплоть до сегодняшнего дня только несколько стран Европы применяют правовые требования для отраслей промышленности, касающиеся отчетов по количеству опасных отходов и других видов образующихся отходов. Вследствие существующих различий в технологических процессах методы оценки основаны на тенденциях производства и потребления и характеризуются большим диапазоном ошибок. Кроме того, значительная часть отходов не контролируется, поэтому часто не проводится их регистрация в существующих статистических данных.

Наиболее точные данные обычно признаются таковыми из имеющихся в наличии в случае действия правильно регулируемых систем уведомления и сообщения. Так как такие "системы контроля" в Европе все еще не полностью и единообразно реализованы, статистика по отходам практически нереальна. В большинстве стран Европы информация о количестве и типах образующихся отходов часто предоставляется только на добровольной основе, но не является частью информационной системы.

Современные мощности по размещению и переработке промышленных отходов, вероятно, недостаточны для удовлетворения ожидаемого роста. Зачастую имеющееся в наличии оборудование не является адекватным для обеспечения приемлемых экологических норм. Размещение новых видов оборудования обычно наталкивается на заметную оппозицию местного населения, считающегося с потенциальным риском для своих муниципалитетов.

1.2 Учет техногенных отходов в России

На территории Российской Федерации на начало 1996 г. накоплено в принадлежащих предприятиям хранилищах, накопителях, складах, могильниках, полигонах, свалках и других объектах 405 млн. т отходов производства и потребления (по данным статистической отчетности по форме N 2ТП "токсичные отходы").

В 1995 г. на предприятиях Российской Федерации образовалось 89,9 млн. т промышленных токсичных отходов, в том числе, млн. т: I класса опасности - 0,16; II класса - 2,2; III класса - 8,7; IV класса - 78,8 /16/.

Площадь, занимаемая местами организованного захоронения отходов, составила 14,7 тыс. га. Под полигоны (свалки) твердых отходов ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для использования земель, не считая площади земель, загрязняемых многочисленными несанкционированными свалками. На санкционированные свалки и полигоны твердых бытовых отходов в 1995 г. поступило 5,6 млн. т промышленных отходов.

В связи с недостаточным числом полигонов для складирования и захоронения промышленных отходов широко распространена практика вывода промышленных отходов в места неорганизованного складирования (несанкционированные свалки), что представляет особую опасность для окружающей среды. В 1995 г. 95,4 тыс. т промышленных отходов направлено в места неорганизованного складирования, в том числе -204 т отходов I класса опасности.

В 1994-1995 гг. разработан и утвержден руководством Минприроды России для применения территориальными органами Министерства ряд нормативных документов по учету отходов:

-"Временные правила охраны окружающей среды от отходов производства и потребления в Российской Федерации";

"Временные рекомендации по проведению и инвентаризации мест захоронения отходов производства и потребления на территории Российской Федерации";

"Предложения по совершенствованию системы государственного учета по вопросам обращения с отходами".

2. Классификация техногенных отходов

Классификация отходов в настоящее время находится на начальной стадии разработок. Различные экономические структуры в разных странах обусловливают неодинаковый подход к вопросам классификации промышленных отходов. Кроме такого объективного фактора, как структура экономики, принципы классификации отходов во многих случаях отражают также и субъективное начало, например, различия в национальных дефинициях.

2.1 Классификация техногенных отходов в странах ЕС

Попытки согласовать дефиниции и установить международные системы классификации отходов в настоящее время проводятся международными организациями. Разработанный ОЕСО в 1988 г. Международный код идентификации отходов (МКИО) дает единообразную систему классификации для описания отходов. Было использовано 6 таблиц, каждая из которых описывает отходы, исходя из различных подходов, т.е.

1) причины, по которым материал предназначен для депонирования;

2) операции по депонированию;

3) их составляющие;

4) характеристики опасности;

5) деятельность, связанная с их образованием.

МКИО дает перечень кодов для каждой из этих таблиц, которые вместе взятые позволяют получить досье по образованию отходов "от колыбели до могилы". Любым способом можно описать любую партию отходов, подвергающихся трансграничным перемещениям/12/.

На протяжении последних десяти лет появились международные соглашения по регулированию трансграничных перемещений опасных отходов, инициированные национальными правительствами, которые осознали необходимость в общем перечне отходов, определяющем характеристики их опасности. Страны ОЕСБ имеют также систему классификации отходов, предназначенную для процедур по утилизации. Эти различия отходов в терминах "зеленые", "янтарные" и "красные" перечни зависят от уровня контроля, который применяется для их трансграничного перемещения.

Инициатива создать общую номенклатуру отходов была выдвинута ЕС для разработки Европейского каталога отходов (ЕКО). ЕКО был разработан и принят в соответствии с директивой Совета ЕС по отходам 75/442/ЕЕС как поправка к директиве ЕС 91/156/ЕЕС (рамочная директива), которая требует общего сравнительного перечня отходов, установленного в странах ЕС. Ее выполнение должно создать общую основу для перекрестных сравнительных национальных перечней и облегчить проведение политики ЕС по управлению отходами.

Каталог не означает подмены схем национальной классификации и не следует жесткому единому подходу. Вместе с тем он должен позволить государствам-членам ЕС согласовать системы контроля отходов и отчеты по отходам. Отходы классифицируются согласно источникам, технологическим процессам и потокам отходов, обеспечивая основу для сравнимой и сопоставимой статистики по отходам в государствах-членах ЕС. ЕС и экономическая комиссия ООН по Европе сотрудничают по расширению каталога на все страны Европы.

Любая человеческая деятельность является потенциальным источником образования отходов. Поэтому отходы можно классифицировать и в соответствии с главными источниками их образования, которые включают в себя: муниципальные, сельскохозяйственные отходы, отходы, образующиеся при добыче полезных ископаемых, отходы сектора производства энергии, илы сточных вод и отвалы. В табл.2 приведены оценочные данные за 1983 г. по общему количеству отходов, образующихся в пяти из этих категорий главных источников в странах ОЕСЭ.

Таблица 2

Виды отходов	Количество, млн. т
Выработка энергии	27
Бытовые	150
Промышленные	330
Добыча полезных ископаемых	357
Сельскохозяйственные	696

По массе выделяются сельскохозяйственные, промышленные и муниципальные отходы и отходы горнорудного сектора. Промышленные отходы и отходы горнорудной промышленности более важны, когда сравнивают отходы в соответствии с их потенциальным воздействием на окружающую среду.

Основные процессы образования и предполагаемые специфические виды промышленных отходов по основным группам производства приведены в табл. 3 /17/.

Таблица 3

Группа основного производства	Основные процессы получения отходов	Предполагаемые специфические отходы
Водоснабжение, канализация и теплоснабжение	Изготовление и установка в домах, учреждениях, на предприятиях	Металлолом от прокладки трубопроводов и работ с трубами; резина, бумага, изоляционные материалы, конструкционные материалы, строительный мусор
Материально-техническое снабжение	Изготовление и сборка	Металлы, пластмассы, резина, бумага, дерево, ткани, химические отходы
Продукты питания	Обработка, упаковка, перевозка	Отходы мяса, жиры, масла, кости, овощные отбросы, фрукты, орехи и скорлупа, зерно
Продукты прядильного производства	Прядение, очистка, окрашивание и перевозка	Остатки тканей и волокна
Пиломатериалы и деревянные изделия	Лесопиление, деревообработка, деревянные контейнеры, деревянные конструкции, разнообразные деревянные изделия	Древесные отходы, опилки, в некоторых случаях металлы, пластмассы, ткани, клей, шпаклевка, краска, растворители
Мебель и оборудование, древесина	Изготовление домашней и конторской мебели и оборудования, перегородок, конторских и торговых подставок, мягкая мебель	Древесные отходы, опилки, в некоторых случаях металлы, пластмассы, ткани, клей, шпаклевка, краска, растворители, остатки тканей и набивочного материала
Бумага и родственные изделия	Изготовление бумаги, переработка бумаги и картона, изготовление картонных коробок и ящиков	Обрывки бумаги и тканей, химикалии, вещества, служащие наполнителями бумаги и для покрытия бумаги, типографская краска, клей, скрепки для бумаг
Издательской дело	Издание газет, литографская печать, гравирование и переплетное дело	Бумага, газетная бумага, картон, металлы, химикалии, ткани, типографская краска, клей
Химикаты	Обработка и изготовление неорганических химикатов (включая лекарства и супы, краски, лаки, взрывчатые вещества)	Органические и неорганические химикаты, металлы, пластмассы, резина, стекло, масла, лаки, растворители, пигменты
Очистка нефти и сходные производства	Изготовление материалов для дорожных покрытий и кровельных материалов	Битум, войлок, асбест, бумага, ткани, волокна
Изготовление различных изделий	Изготовление ювелирных изделий, серебряных изделий, металлических изделий с различными покрытиями, игрушек, спортивных товаров, новых моделей одежды, пуговиц, метел, щеток, значков и т.д.	Металлы, стекло, пластмассы, смолы, кожа, резина, различные смеси, кость, ткани, солома, клей, краски, растворители

Классифицировать отходы можно и в соответствии с различными их потоками. В табл. 4 показаны доли, %, бумаги, пластмасс, стекла, металлов в ряде стран Европы.

Таблица 4

Страна	Бумага, картон	Пластмасса	Стекло	Металлы	Пищевые отходы	Прочие
Бельгия	31	4	8	4	47	6
Великобритания	39	10	9	7	19	16
Греция	23	11	4	4	50	8
Украина	28	3	3	4	27	35
Финляндия	37	5	2	3	41	12

Отходы промышленной деятельности включают разнообразные материалы органического и неорганического происхождения. Их гетерогенность затрудняет переработку и размещение отходов. Главные категории отходов, которые рассматриваются как опасные, включают отходы органических растворителей, красок, отходы, содержащие тяжелые металлы, отработанные кислоты и масла. Отходы горнорудной промышленности включают верхний слой почвы, скальные породы и грязь и могут оказаться инертными или отходами обогащения, которые загрязнены металлами и химическими веществами процессов переработки. Большие количества золы образуются при производстве энергии.

Кроме того, классификация отходов является инструментом их минимизации и рециклинга. Точный учет характеристик отходов - физико-химических свойств, энергетической ценности или теплотворной способности дает возможность выбрать соответствующие методы минимизации энергии:

1. горючие: - сжигание, - газификация, - пиролиз;

2. рециклируемые: - грануляция, мономеризация, - твердение, полимеризация, вторичное производство, ожижение;

3. биодеградируемые: - биоконверсия, - биоокисление, - биотрансформация;

4. компостируемые: - биокомпостирование, - биополимеризация, - биоэнергия

5. (биогаз).

В директивах Европейского Сообщества особое внимание уделяется опасным отходам. Для классификации опасных отходов приняты следующие критерии:

наличие опасных химических веществ;

характеристики отходов, которые могут прогнозироваться с точки зрения их происхождения.

Согласно новым Директивам идентифицируется 14 характеристик опасных отходов. В целом же опасные отходы разбиты на 40 категорий на основе их происхождения и активности, 51 вещество и классов вещества, которые входят в состав отходов и могут быть классифицированы как опасные, 14 типовых характеристик опасности, которые могут быть определены в связи с их риском для окружающей среды и для здоровья человека.

В предложениях к Директиве 91/689,СЕЕ указаны 14 категорий опасности:

НD- взрывоопасные;

Н 2-оксиданты;

НЗА- высокой степени возгораемости;

Н 4- раздражающие;

Н 5-вредные;

Н 6-токсичные;

Н 7- канцерогенные;

Н 8-коррозионно активные;

Н 9-инфекционные;

Н 10-тератогенные;

Н 11-мутагенные;

Н 12- вызывающие свободное выделение токсичных газов при контакте с водой;

Н 13- являющиеся опасными веществами как источники;

Н 14-экотоксичные.

В различных странах ЕС опасные отходы составляют от 2 до 20 % общего количества твердых отходов/18/.

2.2 Классификации техногенных отходов в России

В России, как и в промышленно развитых странах Европы, еще не сформировался четкий и единый взгляд на вопросы классификации техногенных отходов промышленности.

В одной из классификаций /19/ отходы производства подразделяются на виды по источникам их образования: при механической, физико-химической обработке сырья и при добыче и обогащении полезных ископаемых. Далее каждый вид отходов делится на используемые и неиспользуемые разновидности.

Неутилизируемые промышленные отходы классифицируются в соответствии их гигиеническими характеристиками (табл. 5)/20/.

Для токсичных промышленных отходов разработан "Классификатор токсичных промышленных отходов и методических рекомендаций по определению класса токсичности промышленных отходов" /21/. Токсичные промышленные отходы здесь классифицированы по наименованию отхода и производства, где он образуется, по наиболее токсичным компонентам, внешнему виду и консистенции, применяемым и рекомендуемым методам утилизации, обезвреживания и захоронения.

Перечень наиболее токсичных промышленных отходов по отдельным отраслям приводится в табл. 6 /22/.

Таблица 5

Категория	Характеристика неутилизируемых промышленных отходов по виду содержащихся в них загрязнений	Рекомендуемые методы складирования или обезвреживания
I	Практически инертные	Использование для планировочных работ или совместное складирование с твердыми бытовыми отходами
II	Биологически окисляемые легкоразлагающиеся органические вещества	Складирование или переработка совместно с твердыми бытовыми отходами
III	Слаботоксичные малорастворимые в воде, в том числе при взаимодействии с органическими кислотами	Складирование совместно с твердыми бытовыми отходами
IV	Нефтемаслоподобные, не подлежащие регенерации в соответствии с действующими указаниями	Сжигание, в том числе с твердыми бытовыми отходами.;.-;. ...
V	Токсичные со слабым загрязнением воздуха (превышение ПДК в 2-3 раза)	Складирование на специальном полигоне промышленных отходов
VI	Токсичные	Групповое или индивидуальное обезвреживание на специальных сооружениях

Таблица 6

Наименование отраслей промышленности	Основные виды токсичных промышленных отходов	Вредные вещества, содержащиеся в промышленных отходах
Машиностроение	Жидкие концентрированные отходы Шламы, в том числе гальванического производства	Цианиды, соединения хрома, бериллия, мышьяка Соединения свинца, хрома, меди, цинка, цианиды, хлорофос, тиокол

В настоящее время наряду с токсичностью особый интерес представляет радиоактивность отходов. Все твердые отходы промышленности по степени радиоактивности объединены в пять классов (табл. 7)/23/.

Таблица 7

Класс отходов	Эффективная удельная активность, Бк/кг	Эффективная удельная активность, пКи/ч	Область применения
I	<370	<10	В строительстве без ограничений
II	370-740	10-20	В промышленном и дорожном строительстве вне жилой зоны в качестве заполнителя железобетонных и бетонных плит
III	740-2200	20-60	В промышленных зонах вне населенных пунктов, для дамб или плотин
IV	2200-3700	60-100	В регионе их получения для строительства дамб, плотин, хвостохрани-лищ, закладки выработок
V	>3700	>100	Только для захоронения и закладки горных выработок

Наиболее разработанными являются вопросы классификации отходов отдельных отраслей промышленности. В частности, отходы химической промышленности по фазовым состояниям делятся на группы; в каждой группе в зависимости от физико-химических свойств выделяются виды отходов.

В 1996 г. планировалось утвердить ряд нормативных документов по вопросам классификации отходов. Среди них:

- "Методические рекомендации и порядок определения класса опасности отходов". Этот нормативно-методический документ устанавливает порядок определения класса опасности отходов и предназначен для контроля и обеспечения экологической безопасности при обращении с отходами; совершенствования расчетов ущерба от загрязнения окружающей среды отходами; практического использования при принятии решений, связанных с контролем экологической безопасности в работе с отходами, при их использовании и переработке, определении ущерба для объектов окружающей среды;

- "Положение о ведении Федерального классификационного каталога отходов производства и потребления".

3. Управление техногенными отходами

Растущее количество отходов следует за тенденциями производства и потребления. Рост количества бытовых отходов на душу населения происходит с повышением уровня жизни. Большое количество выпускаемой продукции и расширение производственной деятельности неизбежно приводят к увеличению количества отходов. Однако количество - это только одна сторона проблемы отходов. Экологическое воздействие возрастающего количества существенно зависит от практики и методов управления этими отходами. Поэтому управление отходами, в том числе и промышленными, является важной составной частью общей стратегии оздоровления окружающей среды.

3.1 Управление техногенными отходами в странах ЕС

В течение последних 20-ти лет в странах Европы установлены различные системы контроля управления отходами; особое внимание уделяется стратегиям предотвращения образования отходов. С 1976 г. в странах ОЕСО принята иерархическая система предпочтительных выборов для управления отходами. Иерархия управления отходами состоит из следующих уровней:

- снижение образования количества отходов, например, за счет более эффективной технологии изготовления продукции, снижения потребления материалов в потребительских товарах или возрастания срока службы продукции;

- раздельное использование компонентов отходов у их источника, например, за счет более эффективного контроля стоков производственных процессов, разделения бумаги, стекла, пластмасс и металлов домовладельцами или концентрирования использованных автомобильных шин или масел в центрах сбора;

- вторичное использование отходов непосредственно, если это возможно, например, возвращение материалов в производственный процесс, как в сталеплавильном или цементном производствах, сжигание бытовых отходов с утилизацией энергии или обменом материалов, которые являются отходами одного процесса, но могут быть использованы в качестве полезных материалов в других процессах;

- преобразование или другие виды физической обработки для того, чтобы ре-циклировать полезные компоненты отходов, например, магнитная сепарация скрапа черных металлов из бытовых отходов и последующее использование их для изготовления продукции черной металлургии, утилизация цветных металлов из смешанных промышленных отходов с помощью термических процессов, вторичного рафинирования обработанных смазочных масел или перегонки и регенерации отработанных растворителей;

- деструкция отходов с помощью физико-химической обработки или сжигания, например, нейтрализация при смешивании щелочных и кислотных отходов или сжигание перекачиваемых жидких или твердых отходов.

Рост экономической активности, как следствие экономической интеграции Европы и реструктуризации экономики стран Центральной и Восточной Европы приведет к значительному росту общего образования отходов. Поэтому проблема отходов должна быть доминирующей для окружающей среды Европы на ближайшие десятилетия, если не будут достигнуты цели по снижению образования количества отходов и разработаны нормы по безопасному управлению ими во всех европейских странах.

3.2 Управление отходами в Российской Федерации. Федеральная целевая программа "Отходы"

В России в отличие от стран Западной Европы проблема управления отходами до недавнего времени не входила в число приоритетных. В условиях достатка в материальных ресурсах отходы как вторичное сырье представляли не слишком большую ценность, а наличие обширной территории привело к тому, что захоронение становилось основным способом управления отходами. Это отличие наглядно представлено на рис. 2 схемой двух сценариев управления отходами в России и в Западной Европе.

Резкий поворот к улучшению управления отходами может наступить в России в результате использования федеральной целевой программы "Отходы", утвержденной постановлением Правительством Российской Федерации от 13 сентября 1996 г.

Основными целями программы "Отходы" являются создание нормативной и технологической базы для реализации единой государственной политики в сфере обращения с отходами на всех уровнях управления, обеспечение стабилизации, а в дальнейшем сокращения и ликвидации загрязнения окружающей среды отходами, экономия природных ресурсов за счет максимального вовлечения отходов в хозяйственный оборот.

К числу задач, подлежащих решению для достижения указанных целей относятся:

· организация и обеспечение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, направленных на создание перспективных ресурсосберегающих и малоотходных технологий, эффективных средств и методов переработки и обезвреживания отходов;

· составление системы управления обращением с отходами, построенной на основе организационно-управленческих, правовых, нормативных, экономических, информационных и контрольных регуляторов;

· реализация пилотных проектов по переработке и обезвреживанию отдельных видов отходов для последующего тиражирования как начальный этап крупномасштабного решения проблемы накопленных в стране отходов и технического перевооружения производства на основе ресурсосберегающих и малоотходных технологий;

Реализация Программы рассчитана на 1996-2000 гг. Сроки реализации мероприятий в зависимости от их масштабности и подготовленности устанавливаются от 1 до 5 лет.

В целях принятия неотложных мер по оздоровлению окружающей среды и повышению эффективности использования отходов в Программе определены первоочередные мероприятия на 1996-1998 гг., реализация которых позволит решить в 1996-1998 гг. значительную часть поставленных в Программе задач.

Эколого- и социально-экономическими результатами проведения совокупности программных мероприятий явятся:

снижение на 20-30 % негативного воздействия отходов на окружающую среду в районах осуществления пилотных проектов переработки и обезвреживания отходов;

сокращение отчуждения площадей земель, пригодных для сельскохозяйственного и иного использования, под полигоны, отвалы и хранилища (накопители) отходов после реализации пилотных проектов;

экономия сырья, материальных и топливно-энергетических ресурсов за счет вовлечения отходов в хозяйственный цикл;

накопление опыта для тиражирования проектов с целью вовлечения в процессы использования и обезвреживания образующихся и накопленных отходов;

создание рынка экологически безопасных технологий и оборудования по переработке и обезвреживанию отходов;

насыщение рынка пользующимися спросом товарами, изготовленными из (или с применением)отходов.

В результате реализации пилотных проектов будет перерабатываться более 55 млн. т в год отходов и производиться более 40 видов товарной продукции различного назначения. Всего будет изготовляться более 10 млн. т продукции в год, в том числе, тыс. т: металлов и их соединений - 124,1; строительных материалов (кирпич, цемент, строительные и облицовочные плиты и плитки, пористый заполнитель, клинкер и др.) -8,4; угля, включая кокс-330; нефелиновых окатышей - 200; абразивов - 10; вторичных нефтепродуктов - 10; гранулированных древесных отходов - 5,5; органических удобрений 560.

Прибыль от реализации продукции, полученной на основе переработки отходов, составит 693,6 млрд. рублей в год, предотвращенный экологический ущерб (по оценке)- 201,3 млрд. рублей в год.

Одним из таких документов является "Федеральный классификационный каталог отходов производства и потребления", который представляет собой систематизированный перечень отходов производства и потребления по совокупности следующих признаков:

происхождение отходов;

агрегатное состояние;

технологический процесс, в результате которого получены отходы;

химический состав;

класс опасности.

Этот нормативно-методический документ предназначен для обеспечения экологически безопасного управления в области обращения с отходами и предотвращения их вредного воздействия на окружающую среду и человека.

В целях создания типовой региональной системы управления обращения с отходами производства и потребления, совершенствования, разработки и внедрения нормативно-методических документов в этой области в 1995-1996 гг. Минприроды России совместно с ГИПЭ в соответствии с приказом от 19.09.95 г. N 370 проведен эксперимент по обращению с отходами производства и потребления. В эксперименте участвовали республики Башкортостан, Коми, Северная Осетия, области Брянская, Владимирская, Вологодская, Ивановская, Калужская, Кировская, Московская, Ростовская, Смоленская, Томская, Челябинская, Ярославская и Астраханская. В ходе эксперимента разработана система нормативно-правовых документов по обращению с отходами по следующим вопросам:

- организация и проведение мониторинга отходов;

- совершенствование экономического механизма регулирования обращения с отходами;

- реализация мер административной ответственности за экологические нарушения при обращении с отходами;

- оценка опасности отходов;

- организация аналитического контроля отходов на объектах окружающей среды.

Намечены:

- создание типовой системы управления отходами на региональном уровне;

- подготовка предложений по созданию автоматизированных информационно-справочных баз данных, необходимых для принятия решения по улучшению экологической обстановки, связанной с обращением с отходами;

- разработка типовой организационной структуры по обращению с отходами на региональном уровне;

- отработка взаимодействия федерального и регионального уровней управления.

В настоящее время на территории Российской Федерации действует несколько подзаконных актов, которые частично регулируют вопросы трансграничного перемещения опасных отходов и их удаления.

Между странами СНГ подписано Соглашение о контроле за трансграничными перевозками опасных отходов и их удалением.

4. Основные направления утилизации техногенных отходов промышленности

Утилизация техногенных отходов является не только средством повышения эффективности производства и сбережения ресурсов, но и естественным и обязательным условием существования современного хозяйства. Утилизация отходов кроме того во многом решает экологические проблемы, снимая нагрузку с окружающей среды и повышая ее устойчивость. Как видно из табл. 9, утилизация отходов по сравнению с другими направлениями в управлении отходами имеет узкий спектр потенциального воздействия на окружающую среду.

В настоящее время неизвестно общее количество отходов, утилизируемых в Европе и тем более в России, где учет и классификация отходов не поставлены на должный уровень. Утилизация материалов из муниципальных отходов существенно возросла в период 1985 - 1990 гг.

Диапазон различных условий по рециклингу изменяется весьма значительно между странами. Среди главных потоков утилизируемых материалов находятся бумага и картон (20-60 %), алюминий (около 30 %) и стекло (8-63%).

Утилизация отходов, особенно техногенных отходов промышленности требует сложной организации экономической и технологической структуры.

Возможности утилизации газообразных техногенных отходов промышленности. Основными источниками газообразных отходов (выбросов) являются промышленные предприятия, транспорт и тепловые электростанции. Каждый из этих источников связан с выделением большого количества специфических токсичных веществ, хотя номенклатура многотоннажных загрязнений сравнительно мала.

Предприятиями химической промышленности выбрасываются пыль, содержащая неорганические и органические вещества и газы: СО₂, СО, NHз, SО₂, NO_x, НF, НС1, Н₂S и др. Воздушные выбросы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности содержат углеводороды, сероводород и дурнопахнущие газы.

Заводы промышленности строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. Выхлопные газы автомобилей содержат примерно 200 веществ, в том числе канцерогенные углеводороды и тетраэтилсвинец. Тепловые электростанции выделяют в атмосферу газы, содержащие оксиды серы, азота и углерода, золу и металлы.

Переработка газообразных отходов фактически сводится к их очистке. Малотоннажность и большая энергоемкость очистки делают экономически невыгодной утилизацию даже наиболее ценных компонентов газообразных отходов, хотя и разработаны различные методы утилизации таких отходов и переработки их в товарную продукцию. Например, в современном сернокислотном производстве для снижения выбросов

диоксида серы используют адсорбционную, аммиачную, содовую, кислотно-каталитическую и др. технологии утилизации сернистых газов.

Однако наиболее перспективными в плане утилизации являются тепловая энергия, содержащаяся в высокотемпературных газообразных отходах, а также горючие примеси; для последних широко применяются термические методы утилизации.

4.1 Некоторые аспекты утилизации жидких техногенных отходов

Жидкие техногенные отходы промышленности представлены сточными водами, которые образуются при добыче и переработке органического и неорганического сырья и в технологических процессах со следующими источниками:

воды, образующиеся при протекании химических реакций (загрязнены исходными веществами и продуктами реакций);

воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах й выделяющиеся в процессах переработки;

промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;

маточные водные растворы;

водные экстракты и абсорбенты;

воды охлаждения;

другие сточные воды, воды вакуум-насосов, конденсаторов смещения, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, оборудования и помещений.

Количество и состав сточных вод зависят от вида производства. Комитетом ВОЗ рекомендована следующая классификация химических загрязнителей воды:

биологически нестойкие органические соединения;

малотоксичные неорганические соли;

нефтепродукты;

биогенные соединения;,

вещества со специфическими токсическими свойствами, в том числе тяжелые металлы.

Основные направления переработки жидких техногенных отходов подразделяются на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

В качестве примера в табл. 10 приведены основные методы утилизации жидких техногенных химических отходов /24/.

Таблица 10

Методы утилизации и ликвидации отходов	Возможные области использования
Осаждение путем отстаивания	Обезвоживание шлама и суспензий (содержание твердого вещества в шламе до 15 % по массе)
Фильтрование	Разделение суспензий, обезвоживание шламов (содержание твердого вещества в шламе до 70-80 % по массе)
Центрифугирование	Более глубокое разделение суспензий и шламов (содержание твердого вещества в осадке до 98 % по массе)
Коагуляция и флокуляция	Осаждение эмульгированных примесей и коллоидных частиц при очистке сточных вод (первичная обработка)
Флотация и электрофлотация	Извлечение диспергированных и растворенных веществ из стоков (пенная сепарация)
Выпаривание	Обработка вредных и токсичных отходов, например радиоактивных; концентрирование шламов, содержащих летучие компоненты; концентрирование металлосодержащих отходов
Адсорбция на активированных углях и других твердых сорбентах	Очистка от фенола; комплексная очистка сточных вод; очистка газовых выбросов; удаление запахов
Ионный обмен	Извлечение токсичных металлов из сточных вод; очистка от цианидов; извлечение сульфатов, нитратов, фенолов, ртути
Отгонка паром и воздухом	Извлечение МНз, ШЗ регенерация фенолов; извлечение легких хлорированных углеводородов из отходов
Экстрагирование органическими растворителями	Измельчение органических и неорганических растворенных примесей из растворов (фенол, уксусная кислота, ароматические кислоты, хлорированные углеводороды)
Ультрафильтрация	Концентрирование сточных вод, разделение двух растворенных компонентов, разделение низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений
Обратный осмос	Концентрирование сточных вод органических и неорганических производств с целью уменьшения их объема и выделения растворенных веществ. Очистка воды, используемой для технических целей
Электродиализ	Обработка сточных вод, содержащих неорганические соли, с целью получения кислот и оснований
Нейтрализация	Нейтрализация кислых отходов целлюлозно-бумажного производства, травильных растворов; обработка шламов, нейтрализа-
Окисление	Обезвреживание высокотоксичных отходов; окисление органических отходов; обработка сточных вод, содержащих аммоний-цианиды, сульфиды, ферроцианиды и т.д.
Восстановление	Удаление ионов хрома, обезвреживание нитратных растворов
Электролиз	Извлечение тяжелых металлов из сточных вод, окисление цианидов, разделение водно-масляных эмульсий
Гидролиз	Детоксикация фосфорсодержащих органических соединений; регенерация Н2SО4 ; гидролиз органических кислых шламов и остатков; гидролиз пенополиуретана
Каталитическое окисление	Обезвреживание органических отходов, содержащих соединения серы, азота, хлора и т.д.; каталитическое окисление цианидов, сульфитов
Аэробная и анаэробная	Обработка концентрированных органических отходов, очистка от МНз, сульфидов, нитратов

В отличие от газообразных отходов утилизация жидких техногенных отходов сопряжена большими технологическими возможностями и продукты утилизации находят более широкое применение. Наиболее характерными в этом плане являются шламы содового производства, которые аккумулируются в специальных накопителях, получивших название "белые моря". Эти отходы пока используются очень незначительно. Вместе с тем созданы системы, позволяющие перерабатывать до 50 % подобных отходов для использования в производстве строительных материалов и в сельском хозяйстве.

4.2 Основные направления утилизации твердых техногенных отходов

Накопление значительных масс твердых отходов во многих отраслях промышленности обусловлено существующим уровнем технологии переработки соответствующего сырья и недостаточностью его комплексного использования. По имеющимся оценкам, в отвалах и шламохранилищах накоплены десятки миллиардов тонн различных горных пород, более 1,2 млрд. т золошлаковых отходов ТЭС, 580 млн. т металлургических шлаков, 350 млн. т. галита 200 млн. т фосфогипса и значительные количества других материалов.

Наряду с этим уровень оперативной утилизации отходов является низким: в хозяйственный оборот вовлекается только пятая часть шламов цветной металлургии, 10-12 % золошлаковых отходов и фосфогипса, менее 4 % отходов углеобогащения, что ведет к нарастанию массы складируемых отходов.

Значительная часть твердых отходов промышленных предприятий может быть эффективно использована в экономике. Так, строительная индустрия и промышленность строительных материалов ежегодно добывают и потребляют около 3,5 млрд. т нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена промышленными отходами. Задача их утилизации тем более актуальна, что организация производства продукции на их основе требует в 2-3 раза меньше затрат, чем для соответствующих производств на основе специально добываемого природного сырья.

Источники твердых отходов в материальном производстве иллюстрируются на рис. 4. Многообразие видов твердых отходов, значительное различие состава даже одноименных отходов в значительной степени усложняют задачи их утилизации, вызывая в ряде конкретных случаев необходимость изыскания нестандартных путей их решения.

Многообразие твердых отходов и основные направления их использования охватывают многие отрасли промышленности: 1- цементная; 2- кирпичная; 3- керамическая; 4- строительство; 5- керамзитовая; 6- дорожное строительство; 7- нерудная; 8-сельское хозяйство; 9- известковая; 10- кровельная; 11- металлургическая; 12- изготовление блоков; 13- стекольная; 14- химическая и нефтехимическая; 15- пищевая; 16 - производство естественного камня.

В настоящее время для большинства основных видов крупнотоннажных твердых отходов промышленности разработаны и частично реализуются экономически целесообразные технологии их утилизации.

5. Производство строительных материалов и изделий на основе применения новых принципов утилизации техногенных отходов

Для утилизации техногенных крупнотоннажных отходов таких отраслей неорганического производства как сернокислотное производство, производство фосфорных и калийных удобрений, кальцинированной соды и отраслей по производству органических продуктов и изделий как нефтепереработка и нефтехимия, а также для утилизации отходов горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии разработаны достаточно эффективные с технологической и экологической точек зрения методы. Среди них важное место занимают технологии получения строительных материалов и изделий, в особенности цемента, бетона, керамзита и т.п.

Процессы переработки фосфоангидрита или природного гипса с получением цемента, способ получения высокопрочного гипсового вяжущего (полуводный гипс а-модификации), технологии получения шлакопортландцемента на основе фосфорных шлаков, различные варианты производства вяжущих материалов на основе шламов содовых производств, аглопорита на основе отходов углеобогащения, керамзита на основе вскрышных и попутных пород и многие другие методы превращения техногенных отходов в строительные материалы и изделия во многих странах, в том числе и в России, освоены в промышленном масштабе л внедрены на многих предприятиях.

Тем не менее, активный процесс совершенствования уже существующих технологий утилизации техногенных отходов и поиск принципиально новых подходов никогда не прекращается. Некоторые результаты этого поиска освещены далее.

5.1 Новые принципы утилизации техногенных отходов промышленности для получения вяжущих веществ

В числе отечественных разработок в данной области могут быть отмечены следующие. На предприятии АО "Среднеуральский медеплавильный завод" (АО "СУМЗ") разработана и применяется технология измельчения меди методом флотации медного концентрата из отвального медеплавильного шлака, отходом которого является железосодержащий продукт следующего химического состава, % по массе: 41-54 FеО, 34-38 SO₂, 4/5-5 АlОз, 3-4 СаО, 0,2-1,2 Сa, 0,5-1,2 3 /28/.

По химическому составу этот материал может быть использован в качестве железистого компонента сырьевой смеси для получения портландцементного клинкера. На Сухоложском цементном заводе ТОО "Алит" и кафедре технологии цемента УГ-ТУ-УПИ выполнены исследования по испытанию данного материала в сырьевой смеси конкретного цементного производства взамен применявшихся ранее колчеданных огарков и колошниковой пыли.

Промышленные испытания новой сырьевой смеси проводили в течение 16 сут непрерывной работы всех цехов завода. Переработано более 1 000 т данного железистого продукта. В течение 3 сут проводились полные сравнительные испытания вращающейся печи при обжиге обычного шлама с колошниковой пылью и опытного шлама, содержащего медный шлак.

В результате установлено, что технология обжига существенно не изменилась, химические и минералогические составы клинкера изменились следующим образом: при одинаковом КН=0,89 глиноземный модуль был равен 1,2 и 1,15 соответственно на обычном и опытном шламе, а кремнеземный - 2,25 и 2,45.

Производительность печи увеличилась на 2,3 %, а расход топлива уменьшился на 4,1 %. Пылеунос из печи и безвозвратный унос пыли после электрофильтров не изменились. Микроструктура обоих клинкеров однотипна и хорошо раскристаллизована. Опытный клинкер лучше спечен - его пористость составляет 25-35 %, а рядового клинкера -35-40 %. Размер пор достигает 0,4-мм, они более мелки у опытного клинкера. Последний характеризуется более равномерным распределением зерен алита и белита и несколько их более крупными размерами, с меньшей разбросанностью по размерам.

Такая микроструктура клинкера присуща более активным цементам. Результаты определения прочности, МПа, опытных и рядовых цементов приведены в табл. 13.

Таблица 13

Вид цемента	Вид клинкера	При изгибе	При сжатии	После пропарки
		3 сут	28 сут	3 сут	28 сут	изгиб	сжатие
ПЦ-400 Д 20 ГОСТ 10178-85	опытный обычный	4,4 4,5	6,8 6,7	24,5 23,4	46,6 2,6	4,6 4,6	28,6 28,4
ПЦАТУ 21-26-18-91	опытный обычный требования ТУ	4,5 4,8 3,2	5,8 6,6 4,2	28,5 28,6 20,0	37,5 38,0 27,0	4,7 4,8	29,7 29,0

Данные табл. 13 свидетельствуют о том, что активность цементов из опытного клинкера полностью соответствует требованием стандартов, а по сравнению с цементами на основе обычного клинкера обладают близкими показателями.

Таким образом, железокремнеземистый продукт от переработки шлаков медеплавильного цеха АО "СУМЗ" является эффективной железистой добавкой в цементную сырьевую смесь и может заменить традиционные колчеданные огарки и другие корректирующие добавки, ставшие в последние годы дефицитными. Его применение вписывается в существующие технологии производства цемента и позволяет заметно снизить расход топлива на обжиг клинкера и увеличить производительность вращающейся печи.