Исследование альтернативных технологий переработки отходов жизнедеятельности человека

На американской фирме «Лемна» свет клином не сошелся, найти таких строителей полигонов можно и в Европе, но все они (полигоны) будут примерно одинаковы. Французская фирма «Лаваль» чуть было не построила такой полигон во Владимирской области, но власти не смогли выбрать для него места.

Далее представлены методы утилизации промышленных и бытовых отходов, а также отходов потребления от общего количества, выраженного в процентах (таблица 7).

Таблица 7

Анализ объемов отходов в зависимости от способов утилизации ТБО в России и США.

№	Методы утилизации (%)	Соединенные Штаты	Россия
1	Вторичная переработка и использование	13.1	1.3
2	Сжигание	14.2	2.2
3	Захоронение	72.2	96.5

Сточные воды. Надо сказать, что вопрос о сточной воде очень важен. На городской свалке (полигоне) в Шотландии около города Глазго нам показали сток и очистку отходящих вод -- это был довольно мощный поток. Именно такие потоки пробивают глиняные барьеры и уходят в грунт, загрязняя все вокруг.

Я совсем не касаюсь сбора образующихся газов -- очевидно, что на обычной свалке организовать сбор газов невозможно. Смешно было читать в газетах, что на одной подмосковной свалке с помощью голландцев был организован сбор попутного газа. Это было подано как большое достижение, приезжали соответствующие чины и пожимали руки. Но, кроме сбора, надо еще его сжечь с пользой. Это будет второй этап. Вопрос о попутном газе не так прост, как кажется. При низких ценах на газ кажется, что утилизация не стоит выделки, однако полигоны строят обычно в отдалении от города, и стоимость газовой линии для нужд полигона может быть скомпенсирована получением «своего» газа. По составу это почти чистый метан. На Курьяновской станции под Москвой уже многие годы в метантенках (специальные устройства, где метановые бактерии из фекалий производят газ и компост) получают газ и используют для своих нужд.

Сторонники строительства МСЗ всегда приводят тот аргумент, что свалки очень опасны для здоровья людей, живущих поблизости от них. Конечно, это так, хотя жизнь рядом с МСЗ много опаснее. Но для иллюстрации расскажу об одной очень солидной работе, в которой изучали влияние полигонов захоронения на здоровье.

Устройство полигона.

Схема полигона захоронения, предлагаемая американской фирмой «Лемна». Он практически не отличается от полигонов других фирм, поскольку структура полигона определяется экологическими нормативами. Этот полигон был предложен в Сыктывкаре, но получил отрицательный отзыв. Главные замечания следующие. Все эти геоэкраны крайне дороги, а потому надо просто организовать полигон (свалку) в овраге с хорошим глинистым слоем. Иными словами, от схемы предлагается оставить только глиняный барьер. Поразительно, но умные ученые, писавшие отзыв на этот проект, не хотят понять, что эти геоэкраны американцы (французы, англичане, немцы...) применяют не для красоты, а потому, что их заставляют это делать законы.

Установка экранов необходима для нормального функционирования полигона, но, конечно, они совершенно не нужны для функционирования свалки. Различие есть: на свалке не собирают и не очищают стоки--они уходят в поверхностные воды, на свалке не заботятся о предотвращении загрязнения грунтовых вод. Иллюзия о защите грунтовых вод глиняной перемычкой давно опровергнута,и именно поэтому «их» строительные нормы требуют этих геоэкранов. Без них, конечно, дешевле, но плоды такой дешевизны мы сейчас и пожинаем -- свалки отравляют наш воздух и наши воды.

Второе возражение у маститого критика выглядит очень странно. Он считает, что очистные сооружения в холодное время года работать не будут. Ясное дело -- всё замерзнет. Но если всё замерзнет, то откуда появится сточная вода? Говорят, что проектирование передали какой-то нашей фирме, которая «имеет большой опыт строительства полигонов». Мне это удивительно -- в России нет настоящих полигонов (или почти нет -- я, конечно, не всё знаю), а у этой фирмы «большой опыт», откуда бы?

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Цели и задачи исследования

Целью дипломной работы является анализ ситуации по проблемам утилизации отходов производства и потребления в Костанайской области

В задачи исследований входило:

1. Получить информацию о фактических объемах отходов производства и потребления в Костанайской области:

- по видам отходов производства;

- по видам отходов потребления;

- по объемам промышленного мусора;

- по объемам аварийных и несанкционированных свалок.

2. Провести сравнительный анализ состояния свалок в г. Костанай.

3. Изучить эффективность работы службы наблюдения и контроля над проблемой утилизации мусора в городе Костанай.

Новизна исследований: на основании собственных экспериментальных исследований изучена процедура мониторинга и контроля над решением проблемы утилизации мусора.

Теоретическое и практическое значение данной работы состоит в обосновании влияния высокотехнологических и организационных мероприятий на решение проблемы утилизации отходов в городе Костанай.

3.2 Условия и методы проведения экспериментальной работы

Составление плана проведения исследований по основным видам отходов

- бытовых

- производственных

- промышленных

Способы утилизации мусора и методика проведения

3.3 Результаты исследования и их обсуждение

Принципы организации и методика проведения утилизации отходов

Сравнительный анализ применения безотходных и малоотходных технологий в городе Костанае.

3.4 Условия и методы проведения экспериментальной работы

Составление плана проведения исследований по основным видам отходов происходило с учетом особенностей географического расположения города Костанай.

В плане исследования были предусмотрены изучение разнообразных методик изучения по способам утилизации мусора и отходов, применяемых на территории города Костанай.

С целью получения достоверного результата по методам исследования способов обезвреживания отходов были изучены с такие виды мусора как:

- бытовые;

- производственные;

- промышленные.

Данные виды отходов регулярно образуются в результате деятельности разнообразных предприятий города Костанай. Большой вклад в образование отходов вносят бытовые и коммунальные хозяйства.

Особое внимание в работе уделялось анализу и мониторингу в области переработки мусора, начиная с этапа его образования, до этапа обезвреживания.

Способы утилизации мусора и методика проведения

Утилизация мусора - одна из важнейших проблем современной цивилизации. Особенно тяжело утилизировать неорганизованно выброшенный мусор. Пока человечество придумало три принципиально разных пути утилизации мусора:

1. Организация свалок.

2. Вторичное использование отходов

3. Сжигание отходов

Однако ни один из них нельзя признать абсолютно приемлемым.

Вторичное использование отходов - наиболее ресурсосберегающий путь, но не всегда рентабелен как в экономическом, так и в экологическом плане. Здесь существует ряд проблем.

Первая проблема заключается в том, что прежде чем мусор использовать, его необходимо рассортировать. Бумага, железяки, битое стекло - должно находиться отдельно. Очевидно, рассортировать мусор, уже поступивший на свалку, практически невозможно - автоматов таких нет, а люди работают очень медленно, да и вредно это для их здоровья. Поэтому сортировать мусор надо в тот момент, когда его выбрасывают. Значит, каждый человек должен завести отдельные вёдра для пищевых отходов, бумаги, пластмассы и т. д. Такой подход приживается в деревнях, но в городах подобные идеи внедрить трудно. Хотя в некоторых зарубежных странах на улицах уже появились отдельные контейнеры для разных типов мусора.

Вторая проблема - доставка мусора к месту переработки. Если мусора и потребителей продуктов его переработки много, то и заводов, способных перерабатывать отходы такого типа, можно понастроить много. Тогда, например, битое стекло, собранное с окрестных свалок, будут перерабатывать на многочисленных стеклозаводах. А как быть с электрическими лампочками? В каждой лампочке содержатся несколько десятков миллиграммов молибдена и вольфрама - редких и ценных металлов. Вторичная переработка этих металлов требует высоких температур. Для поддержания высоких температур необходим реактор большого объёма. Поэтому в каждом городе завод, производящий электролампочки, а соответственно, и перерабатывающий молибден и вольфрам, не построишь - произойдёт затаривание. Таким образом, чтобы утилизировать молибден и вольфрам, надо объехать все помойки, собрать на каждой несколько выброшенных лампочек и везти их за тридевять земель. На всё это нужен бензин - тоже недёшево и невозобновляемое сырьё, выделяющее при сгорании токсичные вещества.

Третья проблема заключается в том, что мусор - сырьё принципиально нестандартное, т.е. каждая новая партия мусора, поступившая на переработку, будет заметно отличаться от предыдущей по целому ряду параметров. Поэтому мусор невозможно использовать как сырьё для производства высококачественной продукции.

Мусор является антропогенным процессом, относят к первичному загрязнению. Если вещество, поступающее в окружающую среду, не вызывает отрицательных последствий, но в ходе физикохимических процессов, идущих непосредственно в среде, становится опасным, то такое загрязнение называют вторичным. (Например, фреоны, поступающие в атмосферу, сами по себе не опасны, но под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца они отщепляют атом хлора, который может взаимодействовать с озоном, разрушая его.)

По характеру образования загрязнения подразделяются на природные и антропогенные. Природное загрязнение вызывается естественными причинами, без влияния человека или в результате его отдаленного косвенного воздействия на природу. Природное загрязнение в более узком понятии называется естественным, если происходит без всякого влияния человека на природные процессы; как правило, это катастрофические процессы -- мощное извержение вулкана, селевой поток и т. п.

Сюда же следует отнести и геохимическое загрязнение, которое возникло в процессе образования и развития нашей планеты. Оно может быть как положительным, так и отрицательным. В первом случае в данной местности имеется избыток какого-то элемента, а во втором -- недостаток. Недостаток в пище лития приводит к возрастанию психических расстройств, недостаток фтора в воде приводит к кариесу, недостаток иода -- верный путь к появлению зоба (базедова болезнь). Однако недостаток элементов довольно легко компенсировать, вводя в пищу соответствующие добавки. Так, фторирование воды в центральных районах Москвы дало снижение уровня заболеваний зубов на 20%, иодирование пищевой соли сводит на нет риск появления эндемичного зоба и т. д. В то же время ослабить влияние избытка какого-либо элемента практически невозможно. Положительные геохимические загрязнения приводят к сильным токсикозам, причем они действуют на человека медленно, исподволь. Цитирую по книге Шутовых:

В 1884 году Иван Юренский в работе «Об уродливости жителей берегов реки Уровы в Восточной Сибири» описал «коряжную болезнь» (впоследствии названную «уровской болезнью»), которой болело местное население и переселенцы в этом регионе. Он писал, что «девицы, выданные с Урова замуж в другие деревни, этой уродливости не подвергались, если ранее не имели ее. Девицы, привезенные сюда из других мест, будучи совершенно здоровыми, по прожитии здесь нескольких лет подвергались уродливости, но только в меньшей степени, нежели уроженцы Урова...»

В настоящее время доказано, что здесь причиной заболевания явилась повышенная концентрация стронция в природных водах.

Загрязнения, возникающие в результате хозяйственной деятельности человека, называют антропогенными. Их подразделяют на промышленные (вызываемые отдельно взятым предприятием или всей отраслью промышленности), сельскохозяйственные (возникающие при внесении удобрений, использовании ядохимикатов, сбросе отходов животноводства и других действиях, связанных с сельскохозяйственным производством), военные (возникающие в результате работы военной промышленности, военных испытаний и военных действий; сюда можно отнести затопление химических боеприпасов и взрывчатых веществ, последствия уничтожения химического оружия и последствия военных действий).

По своей природе все загрязнения делятся на физические, физико-химические, химические, биологические и механические.

Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров среды: температуры -- тепловое загрязнение; волновых параметров -- световое, шумовое, электромагнитное загрязнения; радиационных параметров -- радиационное, радиоактивное загрязнения.

Единственной формой физико-химического загрязнения является аэрозольное загрязнение, то есть загрязнение воздуха мелкодисперсными жидкими и твердыми веществами; примером такой формы загрязнения является промышленный смог или просто дым.

Проникновение в окружающую среду химических веществ, отсутствующих в этой среде ранее или изменяющих естественную концентрацию до уровня, превышающего обычную норму, относят к химическому загрязнению. Сюда входит загрязнение тяжелыми металлами (свинцом, ртутью, кадмием и др.), пестицидами, отдельными простыми или сложными химическими веществами.

Биологическое загрязнение связано с внесением в окружающую среду и размножением в ней нежелательных для человека организмов, а также с проникновением или внесением в природные экосистемы чуждых данным сообществам и обычно там отсутствующих видов организмов. Здесь надо, вероятно, сделать оговорку. Существенной в этом определении является вторая часть. Действительно, разрушения происходят при изменениях биоценоза. Так, внесение в почву дождевых червей, которые характерны для почв, только улучшает ее параметры; в то же время переселение судака в озеро Балхаш привело к исчезновению вкусной рыбки маринки, которой оно славилось. Судак ее всю съел.

Таким образом, столь привлекательная, на первый взгляд, идея вторичного использования бытового мусора до сих пор почти не находит воплощения. Исключение составляют пищевые и растительные отходы на садовых участках и в деревенских домах, которые компостируют, получая полезное удобрение. Поэтому мусор приходится либо вывозить на свалки, либо сжигать.

Вывоз мусора на свалку - самый дешёвый, но при этом недальновидный способ его утилизации. Недальновидный он в первую очередь потому, что мусор остаётся мусором. Свалки вокруг городов занимают огромные площади. Ядовитые вещества, оказывающиеся на свалках, проникают в подземные воды, которые часто используются в качестве источников питьевой воды, развеиваются ветрами по окрестностям и тем самым наносят ущерб окружающей среде. Кроме того, в результате процессов гниения без доступа воздуха образуются различные газы, которые также не освежают атмосферу вокруг свалки. Некоторые продукты гниения способны самовоспламенятся, поэтому на свалках регулярно возникают пожары, при которых в атмосферу выбрасывается сажа, фенол, бензапирен и прочие ядовитые вещества.

Итак, мусор сваливают на поверхность земли или подвергают захоронению. Что хуже - неизвестно, поскольку, с одной стороны, захоронённый мусор не даёт пыли, разлетающейся вокруг свалки, и не так портит ландшафт, а с другой - он находится ближе к грунтовым водам. К тому же захоронения мусора - процесс достаточно дорогостоящий. Оно эффективно в том случае, если надо обезвредить небольшое количество мусора. Пример полигона захоронения:

Полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Большинство материалов, которые подлежат захоронению на полигонах, появились, как и сами современные полигоны, не более 20-30 лет назад. В связи с этим нельзя с уверенностью сказать, за какое время они полностью разложатся.

На территории России на полигонах накоплено около 80 млрд т твердых отходов, причем токсичных из них более 1,4 млрд т. Только под свалки и полигоны твердых бытовых отходов ежегодно официально отводится около 10 тыс. га земель.

В захоронении на полигоне продолжают оставаться отходы, не поддающиеся вторичной переработке, несгораемые или сгорающие с выделением токсичных веществ.

К сожалению, большинство полигонов уже давно не соответствует никаким санитарно-эпидемиологическим требованиям.

Некоторые из них превратились в экологически опасные объекты: горы мусора выделяют угарный газ, метан и другие опасные соединения. В планы ЕЭС на 2013 г. входит полный запрет на открытие новых полигонов для захоронения бытовых отходов. В то же время планируется увеличить долю предприятий, ориентированных на сжигание и переработку отходов.

Чтобы высвободить огромные площади, занимаемые свалками, возникла идея сжигания мусора: он должен превратиться в газообразные продукты, которые развеялись бы в воздухе и включились в естественный круговорот. Однако действительность отличается от идеи.

Во-первых, далеко не весь мусор горит. В частности, железо, содержащееся, например, в сломанных бытовых приборах. Многие горючие отходы при сгорании дают золу, масса которой может составлять несколько процентов от массы исходного мусора. Поэтому все шлаки, которые остаются после сгорания, всё равно приходится вывозить на свалки.

Во-вторых, мусор содержит много влаги и трудносгораемых материалов, поэтому горит плохо. Неполное сгорание мусора приводит к выбросу огромного количества сажи и вредных органических соединений. Чтобы подобные вещества не выделялись, температура сгорания мусора должна быть выше 1200 С, но при простом сгорании мусора температура редко превышает 800 С. Приходится либо не давать энергии сгорания мусора рассеиваться, либо специально подогревать горящий мусор.

Благодаря деятельности мусоросжигательных заводов появилась реальная возможность использовать тепло, вырабатываемое при сжигании. Такое тепло используют для получения относительно недорогой электроэнергии. Бытовые отходы являются легко возобновляемым топливом. Так как бытовые отходы обладают высокой влажностью и хорошей зольностью, они являются топливом низкосортного качества, что требует создания новой специальной теории горения.

Бытовые отходы сравнимы с бурыми углями. Однако бурые угли однородны по составу, а бытовые отходы представляют собой смесь различных по составу и свойствам компонентов. Теория горения бытовых отходов должна быть универсальной для всех его компонентов. Это необходимо для обеспечения полноты сгорания и минимального образования вредных веществ.

«Грязь -- это все то, что лежит не на своем месте». В этой формулировке много мудрости, а полное описание типов загрязнений мы рассмотрим дальше, не следует проводить расчеты с излишней точностью: «Какой смысл вам было считать с точностью до шестого знака после запятой, если у вас ошибка уже во втором...» Это тоже мудрое замечание, и когда вы увидите очень уж точные вычисления в области экологии, то вспомните слова учителя -- поглядите внимательно на вашего собеседника или оратора. Может быть, именно поэтому в 2013 году Комитет был и вовсе закрыт. Теперь только две страны в мире не имеют никакого природоохранного ведомства -- Гондурас и Россия.

Вот вам пример того, как воспринимают «промышленники» замечания по «экологии». 50 тыс. жителей Стерлитамака (рабочих и их семей), связанных с производством поливинилхлорида (ПВХ), глубоко задеты поддержкой движения за запрещение ПВХ, так как это ставит под сомнение смысл пуска новой, совершенно безопасной и весьма прогрессивной технологии его производства. И вдогонку ему английский ученый в электронном журнале (Alchemie, 1997) пишет, что вред от ПВХ может наступить только в том случае, если вас ударят по голове достаточно большим куском этого пластика. Спор с ними оставим «на потом», но уже сейчас хотелось бы спросить (мы же экологи и мыслим не сиюминутно), что же все- таки произойдет с ПВХ, произведенном по этой «самой совершенной и абсолютно экологически чистой» технологии через 5--10-- 100 лет? В этой пластмассе около 50% хлора, она вроде баллона, хранилища с хлором, только связанным. Куда денется хлор из ПВХ? Не сгорит ли этот ПВХ за столько-то лет на свалке, или при пожаре, или еще где? И какие вещества при этом выделятся? И как они повлияют на природу и на здоровье людей? Ответы известны, но слушать их не хотят.

Сравнение Земли с космическим кораблем настолько не ново, что я долго колебался -- стоит ли в очередной раз использовать этот образ. Но он очень верен по существу. И, кроме того, сейчас все уже так хорошо знают, как устроены космические корабли, что это очень облегчает обсуждение вопросов экологии. Кроме того, по отношению к орбитальной станции человек действительно великан. И действия его великанские. Говорят, в одном международном экипаже были некоторые психологические трения, когда один из членов экипажа -- большой любитель острых сыров -- открыл упаковку с этим лакомством. Весь корабль наполнился таким сильным запахом, что пришлось принимать меры. Это в экологии называется «трансграничный перенос», и мы еще будем говорить о нем подробнее.

Итак, экология -- это наука о нашем доме, о Земле, она изучает взаимодействия между живыми существами и между живыми существами и их неживым окружением. Можно придумать или отыскать еще много различных определений, но теперь вы и сами можете предложить что-нибудь новое. Как и всякая наука, она распадается на под-науки, как география делится на физическую географию и экономическую, математика-- на алгебру, геометрию и иные, и т. д. и т. п. В экологии различают (довольно условно) «социальную экологию», «общую экологию», «видеоэкологию» (?!), «экологию жилища» и даже «экологию души» и еще множество других, однако чаще всего этот термин используют как прилагательное -- «экологическое воспитание», «экологические проблемы», «экологическое состояние» (чего-либо), «экологическая экспертиза» и даже «экологическая партия». Хорошо видно, что понятие это сделалось весьма расплывчатым и может использоваться в самых различных сочетаниях, в том числе и в нечистых политических целях. Министр бывшего Министерства охраны природы и природных ресурсов РФ, раскассированного в Госкомитет (очевидно, за ненадобностью -- у нас с экологией и так всё хорошо), В.И. Данилов-Данильян пишет в газете «Зеленый мир» (№ 11, 1997): для многих «производственников» характерна резкая, раздраженная реакция на все, что связано с экологией, на само слово «экология». По их мнению, «экология» мешает делать дело, мешает развитию, способствует углублению технического отставания, препятствует подъему производства и, тем самым,

Есть проекты по сжиганию мусора в расплавах солей, расплавленном железе и т.д. Были даже идеи добавлять мусор в доменные печи, что вряд ли улучшило бы качество получаемого чугуна. В любом случае сжигание мусора - процесс, требующий специальных мер безопасности.

Ниже, на рисунке 3 представлена схема мусоросжигающего завода.



Рисунок 3. Схема мусоросжигательного завода

1 - мостовой кран с ковшом; 2 - парогенератор; 3 - электрофильтр; 4 - дымовая труба; 5 - сепаратор; 6 - склад шлака; 7 - механизм шлакоудаления; 8 - подпорный валик колосниковой решетки; 9 - обратно переталкивающая колосниковая решетка; 10 - приемный бункер; 11 - бункер котлоагрегата.

Несмотря на существующие проблемы, мусоросжигательные заводы действуют сегодня в 20 странах мира, включая и Россию. Доля России в переработке отходов на мусоросжигательных заводах по сравнению с ведущими странами невелика и составляет всего около 2 %. А ведь бытовые отходы являются надежным источником топлива, который способен обеспечить существенную экономию топлива другого вида в каждом городе.

Возможные направления использования отходов производства.

Принципиально возможно использование промышленных отходов в следующих основных направлениях:

1. Рекультивация ландшафтов, планировка территорий, отсыпка дорог, дамб и т. п., для чего используют скальные породы, галечник, гравий, песок, доменные шлаки и другие виды твердых промышленных отходов. Реализация этого экономически выгодного направления утилизации отходов тем не менее незначительная - всего в этих целях используется примерно 10% объема имеющихся отходов.

2. Использование отходов в качестве сырья при производстве строительных материалов:

· как пористые заполнители бетона,

· строительной керамики,

· кладочных растворов (пустая горная порода, галечник, песок);

· как сырье для производства белого цемента,

· строительной извести и стекла (породы, содержащие мел СаСО3),

· портландцемента (глинистые сланцы), керамзита (пластичные глины),

· силикатного и строительного кирпича (золошлаковые отходы тепловых электростанций и металлургических заводов) и т. д.

Промышленность строительных материалов - единственная отрасль, в значительных масштабах использующая многотоннажные отходы производства.

3. Вторичное использование отходов в качестве исходного сырья, поскольку некоторые отходы по своим свойствам близки к природному сырью для получения определенного вещества или сырья для получения новых видов продукции.

В первом случае реализуется принцип малоотходной или безотходной технологии производства (рис. 4), например производство графита из графитовых руд и образующейся при этом графитовой копоти.



Рисунок 4. Схема производства графита по принципу малоотходной технологии.

Во втором случае таким образом можно, например, получать серную кислоту: при обогащении угля с целью снижения в нем содержания серы образуется серный колчедан FeS2 (например, в «хвостах» обогащения Подмосковного угольного бассейна его запасы достигают 60 млн т); термическая обработка серного колчедана совместно с другим крупнотоннажным отходом - сульфатом железа FeSO4 - позволяет получить диоксид серы: FeSO4 + 3FeS2 + 8О2 = 7SO2 + 2Fe2O3, и в дальнейшем - серную кислоту.

Это направление использования отходов применимо при переработке таких промышленных отходов потребления, как черный и цветной металлолом. При переработке черного металлолома можно сэкономить до 75% электроэнергии, необходимой для получения стали из железной руды. Повторное получение алюминия из лома экономит до 90% электроэнергии, необходимой для его выплавки из руды. Попутно уменьшается загрязнение атмосферы и количество добываемого первичного сырья, а следовательно и количество пустой рудной породы.

4. Использование отходов в сельском хозяйстве в качестве удобрения или средства мелиорации. Например, разработаны технологические процессы получения из фосфогипса (крупнотоннажный отход некоторых химических производств, содержащий в %: гипс - 80-90, фосфорную кислоту - 0,5-0,6, глину - 5-6) ценного химического удобрения - сульфата аммония (NH4)2SО4, а также извести для химической мелиорации солонцовых почв. Известковые мелиоранты (поглотители) кислых почв получают также из золошлаковых отходов металлургии, отходов бумажной, кожевенной и других отраслей производства.

Применение отходов промышленности в сельском хозяйстве имеет свои сложности. Это связано с тем, что в них в зависимости от исходного сырья могут находиться тяжелые металлы, мышьяк, фтор, селен и другие вредные элементы.

5. Использование в качестве топлива в промышленности и быту отходов лесной и деревообрабатывающей отраслей промышленности, некоторых отходов сельского хозяйства.

3.5 Результаты исследования и их обсуждение

Принципы организации и методика проведения утилизации отходов.

Малоотходные и безотходные технологии и их роль в защите среды обитания

Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства -- создание малоотходной и безотходной технологии.

Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.

В 1984 г. эта же комиссия ООН приняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология -- это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы -- производство -- потребитель -- вторичные ресурсы -- таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».

Под безотходной технологией понимают также такой способ производства, который обеспечивает максимально полное пользование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным, чем «безотходная технология», следует считать термин «малоотходная технология», так как в принципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая технологическая деятельность человека не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходное нереально поскольку противоречит началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен (метафоричен). Технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов. Называют малоотходной и на современном этапе развития нано - технического прогресса она является наиболее реальной. Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т.е. рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5 % энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу.

В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду, по рекомендации различных авторов, входят:

-- разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;

-- разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;

-- создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

-- создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов(рисунок 5).

Рисунок 5. Схема комплекса мероприятий по сокращению количества вредных отходов. 1 - цех; 2 - внутрицеховое оборотное водоснабжение; 3 - локальное (цеховое) очистное сооружение, включая утилизацию вторичных отходов; 4 - общезаводские очистные сооружения; 5 - город; 6 - городские канализационные очистные сооружения; 7 - третичные очистные сооружения; 8 - закачка очищенных сточных вод в подземные источники; 9 - подача очищенных вод в городскую систему водоснабжения; 10 - рассеивающий выпуск сточных вод в водоем (море).

Начальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования.

1. Оборотное водоснабжение.

Оборотное водоснабжение -- это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы (рис.1; Иванов, 1991).

2. Компостирование

При компостировании в органической массе повышается содержание доступных растениям элементов питания (азота, фосфора, калия и других), обезвреживаются патогенная микрофлора и яйца гельминтов, уменьшается количество целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ (вызывают переход растворимых форм азота и фосфора почвы в менее усваиваемые растениями органические формы), удобрение становится сыпучим, что облегчает внесение его в почву.

Материалы для приготовления компостов

Основные материалы для приготовления компостов: навоз, торф, навозная жижа, птичий помёт, льняная и конопляная костра, древесная листва, стебли подсолнечника, кочерыжки кукурузы, различные огородные сорняки и ботва, непригодные корма, фекалии, осадки сточных вод, отходы кожевенных заводов, боен и другие. Распространены компосты торфонавозные (соотношение компонентов 1: 0,25--1), торфожижевые и торфофекальные (1: 0,5--1), навозноземляные (до 30 % земли), навозно-фосфоритные (1--2 % фосфоритной муки) и др.

Применение

Компосты применяют под все культуры, примерно в тех же дозах, что и навоз (15--40 т/га). Вносят их в пару (что значит разбросать по свежевспаханному полю, например перед посадкой картофеля), под зяблевую вспашку и перепашку, в лунки при посадке рассады. По удобрительным свойствам компосты не уступают навозу, а некоторые из них (например, торфонавозные с фосфоритной мукой) превосходят его.

Компостирование мусора

Количество твердых бытовых отходов неуклонно возрастает в основном из-за изменения образа жизни: использование одноразовой посуды, различных емкостей, оберточных и упаковочных материалов и т.д., а также увеличения численности населения.

Компостирование мусора - способ обезвреживания и использования отходов. Способом компостирования можно перерабатывать только органические вещества, составляющие в случае бытовых отходов немногим более половины мусора (рисунок 6).



Рисунок 6. Схема обезвреживания и использования отходов методом компостирования

Органические вещества, имеющие естественное (растительное и животное) происхождение, под воздействием бактерий и кислорода воздуха разлагаются. При компостировании, как правило, бытовые отходы смешиваются с отходами, образующимися при переработке сточных вод на очистных сооружениях. Отходы перегнивают и образуют компост, используемый как удобрение. Аналогично получают компост в сельском хозяйстве, смешивая навоз с растительными остатками.

Осень наступила, вскоре красивые осенние листья опадут с деревьев и покроют ваш газон. Многие люди удаляют опавшие листья с газона, но вы не делайте этого, смотрите на опавшие осенние листья как подарок от природы.

Осенние листья не должны оказаться в мешках для мусора и не сжигаться. Вместо этого, вы можете использовать их, помочь вашему саду расти или украсить свой дом экологически безопасным способом.

Компостирование опавших листьев осенью

Компостирование является важным и простым способом использования опавших осенних листьев в качестве органического удобрения. Компостирование позволяет создавать почву, богатую минералами, так что вы можете рассчитывать на здоровый весенний пейзаж.

Итак, с чего начать? Для растений необходимы азотистые вещества, в виде скошенной травы, а также высокоуглеродистые, как сухие осенние листья.

Измельченные опавшие осенние листья переработаются быстрее и их легче смешивать в компостной куче. Вам не придется резать осенние листья вручную, есть простой способ это сделать с помощью газонокосилки.

Затем смешайте опавшие осенние листья вместе со скошенной травой в яме лопатой или граблями так, чтобы новые листья были под старым компостом. Продолжайте перемешивать и переворачивать кучу каждые четыре-пять дней, чтобы обеспечить перегнивание материала для обогащения почвы минералами. Накройте компост брезентом поздней осенью и зимой, чтобы сохранить тепло и влагу.

Ваш компост должен быть готов к использованию примерно через два месяца. Вы это узнаете, когда он станет темно-коричневого цвета и компоненты превратятся в однородную массу. Она должна пахнуть землей.

Мульчирование опавших осенних листьев.

Компост является органической добавкой к почве, в которой вы выращиваете растения. Мульча, с другой стороны, выступает в качестве защитного покрытия, которая остается в верхней части почвы между растениями. Она способствует сокращению сорняков и сохраняет влагу.

Многие люди покупают мульчу, но вы это можете легко сделать самостоятельно.

Все, что вам нужно сделать, это собрать опавшие осенние листья с вашего газона и нарезать их газонокосилкой. Добавьте щепы и скошенной травы для лучшего удержания и все готово!

Теперь вы можете посадить свои цветы и садовые растения и разбросать мульчу на поверхности почвы, чтобы защитить органику. Однако, если вы не хотите, чтобы мульча разлагалась до компоста, сделайте новую мульчу и замените старую, когда он начинает разлагаться.

Опавшие осенние листья, как каминное топливо.

Сжигание груды опавших осенних листьев, чтобы избавиться от них является расточительством. Тем не менее, нет ничего плохого в сжигании осенних листьев, если это служит для какой - то цели.

Если вам посчастливилось иметь дровяной камин, вы можете найти вашим опавшим осенним листьям достойное применение. Любой турист скажет вам, опавшие листья и ветки идеально подходят для костра.

Таким образом, заполните мешки сухими опавшими листьями с вашего двора и храните его в сухом месте. Используйте горстку каждый раз, когда вы решите затопить дровяной камин. Опавшие осенние листья удобны для быстрого разжигания, и они придают восхитительный аромат вашему дому.

Это беспроигрышная ситуация для всех сторон, не вернешь, биоценозы, характерные для старых озер, не восстановились.

И все-таки. Природа имеет мощные защитные механизмы, но надо оставить ее хоть ненадолго в покое.

Лозунг «зеленых»: Дайте природе шанс! -- весьма разумен.

В России проводится уникальный «эксперимент», не имеющий аналогов в истории человечества: в крупной промышленной стране почти на всей ее территории на много лет остановлены заводы и фабрики. Некоторые результаты представляют экологический интерес. Так, выявился любопытный факт: оказалось, что при падении валового национального продукта (ВНП) в три раза по сравнению с 1990 годом выброс парниковых газов (это главным образом СО2) снизился только на 17%. Это же характерно и для остальных выбросов. То есть снижение уровня выбросов загрязнений не пропорционально снижению уровня производства. Объяснение простое: умирающие производства для экономии отключают в первую очередь очистные сооружения. Но все-таки природа борется. Вот пример из нашей сегодняшней жизни. Ответственный чиновник из Госкомэкологии рассказывает о рекультивации земель: Сейчас это обычный землеучет, а никакая не рекультивация. Многие тысячи гектаров землеучетные службы просто на бумаге переводят из категории «нарушенных» (то есть требующих рекультивации) в категорию «запаса» (то есть уже рекультивированных) -- на основании так называемого протокола о самоза- растании. Например, стоял выработанный террикон в угледобывающем районе-- его бросили, и спустя какое-то время рукотворная гора покрылась травкой. Вот его и записали в рекультивированные земли.

В Волгограде, в пойме Волги по старицам и озерам раньше было множество раков -- индикаторов чистой воды, потом они исчезли. Но вот наступило очищение: промышленность Волгограда остановили, и раки снова радуют любителей пива. То же самое произошло на Новосибирском водохранилище: на Оби остановили заводы, и вот вам -- появились раки. Вряд ли заводы остановили ради этого. Из Суздаля мне сообщают: в полях -- знаменитое владимирское Ополье, древняя житница Руси -- снова поют жаворонки, почти исчезнувшие в период «химизации сельского хозяйства».

И еще. Надо помнить - человек бренен, 50-100 лет-- и нет его, а Природа пребывает вечно, и измерять явления в экологии следует мерой большей, чем жизнь человека. Перейдем теперь к более подробному рассмотрению экологии как науки. Первым экологом надо признать, по-видимому, великого русского исследователя Н.Н. Миклухо-Маклая, 150-летие которого отмечалось по решению ЮНЕСКО во всем мире (Р.К. Баландин. Земля и Вселенная, № 2, 1997). Мы знаем его как путешественника и гуманиста, но до начала своих странствий он работал ассистентом у известнейшего зоолога Эрнеста Геккеля, который и заложил впоследствии основы науки экологии. Но Миклухо-Маклай был первым, кто показал экспериментально, что окружающая среда влияет на живые существа, изменяя их. Он писал: «Изменение организации животных, в особенности низших (Миклухо-Маклай работал с губками), может быть правильно понято и научно объяснено только при самом тщательном исследовании той среды, в которой эти животные обитают». Кстати, эта мысль об изменении непатогенных (безвредных) вирусов в патогенные лежит в основе одной из теорий о возникновении вируса СПИДа (перерождение вирусов под влиянием загрязнения окружающей среды). Эрнест Геккель в 1869 году предложил новый термин -- «экология», что означает «наука о доме», то есть о том месте, где мы живем («ойкос» -- дом, жилище, «логос» -- слово, учение), или, точнее, как пишет Н.Н. Моисеев, «изучение собственного дома». На первых порах главным для новой науки было изучение тех изменений в живых организмах, которые происходят при изменении условий существования, то есть именно то, о чем говорил Миклухо-Маклай. Однако постепенно, все больше и больше, экология переключалась на изучение искусственных изменений в окружающей среде и их влияния на биоценозы и здоровье населения в таких зонах. Как вы понимаете, «искусственные изменения» -- это и есть загрязнение окружающей среды.

Сравнительный анализ применения безотходных и малоотходных технологий в городе Костанае.

Экологически чистая утилизация осеннего листопада при помощи микробиологического препарата ЭМБИОНИК® - К на территории города Костанай.

Осенняя пора характеризуется сокращением светового дня, понижением среднесуточной температуры и повышением влажности, а наряду с этим и повсеместным задымлением возникающем за счет сжигания растительных остатков и опавших листьев с деревьев в городах и селах.

На сегодняшний день сжигание является одним из распространенных способов утилизации органических отходов. При использовании данного способа происходит огромный выброс химических веществ в атмосферу, а это является серьезным нарушением действующего законодательства.

Во время сжигания опавших листьев происходит выделение не только ядовитых, но и канцерогенных веществ, которые повышают загрязнение воздуха, что пагубно отражается на здоровье человека и животных.

Существуют также и другие способы утилизации опавших листьев. Так, в некоторых Европейских странах, листву перевозят на специализированные заводы, где она, при помощи сжатия, превращается в поленья, которые вполне пригодны для сжигания в каминах. В других странах собранный осенний листопад попросту утилизируют на полигонах твердых бытовых отходов перепахивая листья с почвой, а в некоторых городах листья сжигают на мусоросжигательных заводах оборудованных комплексной системой очистки дыма.

Все выше перечисленные методы энергозатратны и в большинстве случаев пагубно воздействуют на окружающий мир, и, кроме решения задачи по утилизации данного отхода, не приносят пользу ни человеку, ни окружающей среде.

Альтернативным и экологически чистым методом утилизации органических отходов, а в частности растительных остатков, опавших осенних листьев, отходов жизнедеятельности животных, является метод компостирования органики с использованием микробиологических препаратов. Одним из таких является микробиологический препарат ЭМБИОНИК® - К - препарат для ускоренного компостирования.

При компостировании с использованием микробиологического препарата ЭМБИОНИК® - К- препарат для ускоренного компостирования, происходит разложение органической массы и ее биотермическое обеззараживание. При этом погибают семена сорных растений, уничтожаются яйца и личинки мух гельминтов и болезнетворные микроорганизмы. Препарат применяется круглогодично, его можно использовать независимо от времени года.

В течении 2 - 3 месячного срока микроорганизмы успешно перерабатывают органическое содержимое компостной кучи или ямы и уже рано весной полученный органический субстрат можно вносить на газоны, клумбы, под деревья, кустарники и в вазоны, тем самым повышая и восстанавливая уровень почвенного плодородия.

Использовать микробиологический препарат ЭМБИОНИК® - К совершенно несложно, необходимо выбрать ровную площадку на местности или подготовить углубление на поверхности почвы в виде ямы или траншеи.

1.Для компостирования органических остатков объемом 2 м3 необходимо 1 л микробиологического препарата ЭМБИОНИК®-К разбавить в 100 л нехлорированной воды;

2.Послойно пролить раствором микробиологического препарата органические остатки с добавлением сверху каждого слоя небольшого количества почвы или древесных опилок;

3.По истечению 2-3 месячного срока компост готов к использованию;

4.Получившийся компост имеет приятных «земляной» запах, достаточно сыпуч, удобен для равномерного внесения в почву и содержит в себе все необходимые элементы для питания, роста и развития растений(рис.7).

Рисунок 7. Способ получения биоудобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биоудобрения, который включает смешивание сапропеля и измельченной соломы, компостирование и аэрацию, причем сапропель и солому смешивают в соотношении 2,5:1, увлажняют, поддерживают значение влажности смеси в пределах 60-70%, а температурный режим внешней среды - в пределах 10-30°C. Изобретение позволяет улучшить обеспечение культурных растений всем комплексом минеральных веществ, обеспечить накопление гумуса в почве, улучшить структуру почвы, смягчить негативные последствия действия пестицидов. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в растениеводстве, в земледелии для повышения плодородия почвы, а также при рекультивации земель, нарушенных в ходе ведения горных работ.

В настоящее время одной из актуальных является проблема повышения почвенного плодородия. Стабилизация запаса гумуса в почве определяется поступлением в нее органических веществ. В условиях сельскохозяйственного землепользования большая роль при этом отводится органическим удобрениям. Однако потребность в них удовлетворяется лишь на 30% . Биологическая утилизация древесины на мелиорируемых землях . Это приводит к значительному уменьшению плодородия почвы - происходит потеря агрономически ценной структуры, снижается эффективность применяемых минеральных удобрений, прогрессируют эрозионные процессы.

В связи с этим важное значение приобретает использование вторичного сырья и отходов, потенциально являющихся эффективной заменой навоза и других органических удобрений. Одним из таких видов сырья являются сапропели.

Сапропели - донные отложения пресноводных водоемов, представляющие собой органо-минеральные комплексы веществ, формирующиеся из остатков растительных и животных организмов. Мощность отложений для озер лесной полосы обычно равна 3-10 м. Но встречаются отложения мощностью до 20 и даже 40 м.

На дне водоемов скапливается огромное количество тонкодисперсных отложений сапропеля, в частности, только в России запасы сапропеля исчисляются 50 млрд. м 3 Использование сапропеля в народном хозяйстве. Добываемый из водоемов сапропель обычно применяют как удобрение.

Сапропель содержит необходимые элементы питания растений: фосфор, азот, калий, а также микроэлементы и некоторые биологически активные вещества. Групповой состав органической массы сапропелевых отложений изменяется в следующих пределах (%): гуминовые кислоты - 11,3-43,3; фульвокислоты - 2,1-23,5; гемицеллюлоза - 9,8-52,5; целлюлоза - 0,4-6,0. Сапропели также содержат все необходимые для растений питательные элементы (%): N 1,2-3,4; CaO 2,3-33,5; P 2 O 5 0,14-0,19; MgO 0,5-1,5; K 2 O 0,1-0,6; микроэлементы.

По общему содержанию азота (в среднем 2%) сапропель находится в одном ряду с куриным пометом (1,5-2,5%) и может рассматриваться как источник азота для растений и микроорганизмов.

Известны способы внесения чистого сапропеля путем намыва на поля (патент РФ 2040880, МПК A01C 21/00, A01C 23/00, опубл. 09.08.1995. Способ намыва сапропеля на поля), включающий намыв потоком сапропелевой пульпы, обезвоживание и последующую запашку сапропелевого удобрения, при этом намыв производят при изменении консистенции пульпы и способ намыва сапропеля на поля (патент РФ 2021692, МПК A01G 23/00, опубл. 30.10.1994), предусматривающий намыв сапропеля в чек на полосы борозд без валиков, нарезанных на предварительно увлажненном и уплотненном грунте, чередующихся с участками глубоко взрыхленного грунта.

Также известны способы использования сапропелевых удобрений в высушенном сыпучем и гранулированном виде (Патент РФ 2041866, МПК C05F 7/00, опубл. 20.08.1995; Способ добычи и получения сапропелевого удобрения), предусматривающий проведение сушки и перемешивания сапропеля, очистку от посторонних включений, а затем гранулирование либо измельчение его; способ добычи и получения сапропелевого удобрения (патент РФ 2070550, МПК C05F 7/00, опубл. 20.12.1996), включающий экскавацию сапропеля из озера, перегрузку его на площадку фильтрации, сушку, укладку слоем, дополнительного непрерывного ворошения слоя. В подсушиваемый слой можно дополнительно вводить наполнитель.

Известна также технология получения товарного продукта из сапропеля, включающая процесс обезвоживания или вымораживания первичного сырья.

Однако действие сапропеля на почвы неоднозначно. Так, намыв свежего сапропеля на поля вызывает ухудшение водно-воздушного режима, агрофизических свойств почвы.

Кроме того, азот в сапропеле представлен аминокислотами, протеинами и не усваивается растениями.

Предпочтительнее применение сапропеля в виде компостов, что позволяет устранить негативное влияние на почвы свежего сапропеля и перевести содержащиеся в нем питательные элементы в доступные для растений минеральные формы.

Известен способ получения органоминерального удобрения, принятый в качестве прототипа, включающий компостирование, при этом в качестве органических компонентов используют земляной ил или сапропель, соломенную сечку и траву сорных растений, а в качестве минеральных компонентов - суперфосфат и хлорную известь, причем компостирование ведут в течение 1,5 - 2 мес при аэрации, которую осуществляют путем щелевания компостируемой массы на всю глубину штабеля через 10 - 15 суток после начала компостирования, а затем через 20 - 30 суток после первого щелевания.

Его недостатки следующие:

Данный способ сложен в исполнении, требует использования многих компонентов, применение травы сорных растений для компостирования нежелательно, так как семена сорных растений достаточно устойчивы к действию неблагоприятных факторов, длительное время сохраняют жизнеспособность и могут прорастать при применении компоста в качестве удобрения. Применение суперфосфата - искусственного минерального удобрения приводит к нарушению природного круговорота веществ, вымыванию из почвы в водоемы, что вызывает эвтрофикацию водоемов.

Использование хлорной извести для дезинфекции приводит к уничтожению полезных бактерий в удобрении, опасно для человека, так как хлорсодержащие соединения при реагировании с органическими веществами превращаются в диоксины - чрезвычайно токсичные вещества, устойчивые в окружающей среде. Поэтому можно сделать вывод о том, что использование предложенного состава экологически опасно и недопустимо.