Новый подход к отходам: какие современные способы утилизации мусора востребованы в России. Новые технологии переработки бытовых и отходов производства в современном мире Применение физических и химических методов переработки
Переработка мусора — один из способов его утилизации. Самый перспективный и рациональный. Меж тем активно используются и обезвреживание и захоронение и сжигание (пусть и в силу экономии на утилизации, а так же ввиду самих отходов).
Все отходы делятся на 5 классов опасности. 1 класс – самый вредный. Для получения права на работу с отходами необходимо получить лицензию. Основные классические методы утилизации мусора: сжигание и захоронение. Мы отдельно выделяем переработку, как наиболее интересный и перспективный способ утилизации отходов.
Утилизация бытовых отходов — способы
Переработка отходов
Переработка — развивающийся и самый перспективный метод утилизации отходов как промышленных, так и бытовых. Перерабатываются сотни видов отходов. К примеру:
- Отработанные автомобильные шины с помощью дробилки измельчают в крошку , затем в специальных реакторах при температуре 4500 С производят резиновые покрытия, декоративную мульчу и др. Резину перерабатывают и в топливо.
- Лампы — в основном в использовании ртутьсодержащие лампы, поэтому они требуют особенной переработки.
- О переработке и утилизации строительных отходов , утилизация песка .
- Утилизация ветоши + переработка нетканых материалов .
- Бумажные отходы : в гидроразбавителях распускают на волокна, путём фильтрации, осаждения, термомеханической обработки очищают от примесей. Затем происходит обесцвечивание и формирование бумажной массы. Путем повторного использования изготавливают картон, туалетную бумагу, топливные брикеты и т.д. Отдельная процедура предусмотрена для утилизации официальных документов .
- Отработанные масла (моторное, гидравлическое, компрессионное, и т.д.) — очищают и регенерируют с помощью промышленных установок. Возможно получение как масла, так и дизельного топлива. Впрочем, отработанное мало используют и в специальных печах для отопления + утилизация фильтров .
- Отходы металлов собираются, сортируются (крупные детали режутся и прессуются) и путём переплавки снова попадают в производство.
- Отработанные аккумуляторы : сначала разрезают корпус, затем сливают электролит. Путём расплавления разделяют металл и пластик, с дальнейшим использованием компонентов.
- Переработка полимеров , пластиковые отходы — перерабатываются в гранулы, которые используются в дальнейшем производстве (пластиковые бутылки , плёнка).
Работа в цеху по переработке пластика. Идёт ручная сортировка: привезены горы пластиковых бутылок и сортировщики вручную делят их, снимают крышки.
- Бытовую и орг технику сортируют, отделяют детали, содержащие драг. металлы, пластик, металл. Как заказать утилизацию оргтехники . Отдельное внимание уделяется переработке кабеля .
- Старую мебель разбирают и сортируют детали по материалам.
- Древесные отходы, стружку, опилки перерабатывают в пеллеты или в отопительные брикеты .
- Батарейки разбирают на составляющие, каждая из которых имеет свои перспективы на дальнейшее применение.
- Гальванические отходы требуют особой аккуратности в силу свое токсичности.
- Стекло дробят и переплавляют.
- Жировые отходы перерабатывают в твёрдую массу.
- Растворители и лакокрасочные материалы можно использовать в виде топлива (после обработки и только в некоторых случаях, поскольку материал очень ядовит).
Оборудование для утилизации мусора
Утилизация мусора, который не подлежит переработке и дальнейшему использованию, происходит различными способами.
Оборудование для сжигания отходов
Сжигание производится в специальных печах, которые бывают нескольких видов.
Для сжигания твердых бытовых отходов используются установки ТБО, для отходов сельского хозяйства, например, шелухи семечек подсолнечника, — котлы-утилизаторы.
В медицине применяют небольшой аппарат – сжигатель игл. Его используют для того, чтоб использованные шприцы не применялись повторно. Такой сжигатель работает от электрической сети и сжигает иглу за 2-3 секунды.
Установки-утилизаторы повсеместно применяются в промышленности. Это целые комплексы, которые уничтожают шламы, отходы целлюлозы и нефтеперерабатывающей промышленности в больших объемах. Тепло, которое вырабатывается во время горения, используют для обогрева помещений, и других технических нужд.
Оборудование для захоронения отходов
Захоронение отходов производится на специальных полигонах. Они находятся за пределами населенных пунктов, в местах, где к поверхности земли не подходят грунтовые воды и отсутствуют водоемы.
Основное оборудование при захоронении мусора — бульдозеры и катки уплотнители. Эта техника позволяет использовать пространство максимально рационально, уплотняя мусор.
Захоронению подлежат отходы, которые невозможно переработать или утилизировать другими путями. Это может быть строительный мусор, отходы деревообрабатывающей промышленности, а также опасные материалы, содержащие ртуть, свинец, сулему и другие химические вещества. Радиоактивные вещества подлежат захоронению на отдельных полигонах, где производится строгий контроль безопасности для окружающей среды.
Захоронение следует производить по строго определенной технологии, для чего необходимо спецоборудование. Установка для захоронения представляет собой технику для перевозки отходов, агрегат для помещения их в контейнер, и последующего помещения в котлован. Существует оборудование для твердых, жидких и сухих отходов.
Перед захоронением некоторые химические вещества необходимо обезвредить. Обезвреживание производится путем химических реакций в специальных бункерах или термически в термокамерах. Такие камеры не сжигают отходы, а делают их безопасными для человека и природы с помощью высокой температуры.
Очистка промышленных выбросов
Промышленность в огромных объемах перерабатывает разнообразнейшее сырье. На выходе технологических процессов появляется не только конечный продукт, но и отходы – жидкие, твердые и газообразные.
Основное требование к технологиям и оборудованию для переработки отходов – не допущение попадания в окружающую среду вредных веществ в количествах выше допустимой концентрации. Практически все предприятия для очистки отходов используют комплексные последовательные методы очистки, включающие в себя механические, физико-химические, электрохимические, химические и биологические компоненты.
Очистка сточных вод
Очистка стоков от нерастворимых примесей производится гидромеханическими средствами – фильтрованием, отстаиванием, улавливанием, процеживанием, обработкой взвешенных частиц в центрифугах.
Эти процессы обеспечиваются достаточно простым в использовании оборудованием – отстойниками, сетками, решетками, пескоулавливателями, центрифугами, гидроциклонами (или сепараторами песка). Конструктивные особенности подобных устройств связаны в первую очередь с объемами сброса вод. Соответственно этим объемам проектируются накопители для сточных вод, используемые для обеспечения замкнутого цикла производства.
Очистка стоков от растворимых примесей производится химическими методами – нейтрализацией (например, кислоты взаимно нейтрализуются со щелочами с выпадением твердого менее опасного осадка), коагуляцией, когда эмульсии и дисперсные вещества осаждаются посредством солей некоторых металлов, окислением посредством окислителей – кислорода, озона, перманганата калия и т.п. для уменьшения вредности веществ, флокуляцией – осаждением хлопьев веществ с помощью крахмала.
Мелкодисперсные примеси и растворенные газы удаляются из воды физико-химическими методами – насыщением стоков водой, применением абсорбентов, ионизацией.
В сточных водах могут присутствовать побочные примеси, являющиеся ценным сырьем для других производств. Такие примеси выделяют электрохимическим методом посредством электролизеров. Также такими методами опресняют морскую воду, очищают радиоактивную воду.
Биологическая очистка производится посредством бактерий, живущих в кислородной, либо бескислородной среде.
Очистка атмосферных выбросов
Очистка атмосферных газообразных и пылесодержащих промышленных выбросов происходит в несколько этапов. Основные компоненты таких выбросов это – пыль (взвешенные твердые частицы), туман (взвешенные частицы жидкостей), дым (газы, крайне мелкие частицы вещества или конденсационные аэрозоли), смешанные аэрозоли (состоящие из трех предыдущих компонентов. Очистка происходит последовательно – от более крупных частиц – пыли, до самых мелких –дымы.
На первой ступени очистки используют пылеуловители, на следующей происходит сухая механическая очистка выбросов в так называемых циклонах или пылеосадительных камерах. Следующая ступень — мокрой механической очистки — происходит в газопромывателях различных конструкций, действующих на разных абсорбентах. Выбор активного вещества зависит от свойств извлекаемого вещества. Например, углекислота абсорбируется аммиачным раствором. Последняя ступень – сухая фильтрация. При ней используются тканевые, биологические и электрические фильтры. Электрофильтры осаждают мельчайшие дымовые частицы на электродах за счет их ионизации коронным разрядом.
Очистка твердых отходов
В зависимости от характера и физических свойств утилизируемых отходов их сжигают, перерабатывают в специальных биогенераторах посредством микроорганизмов, гидролизом и сбраживанием – так, например, получают этанол из отходов целлюлозы. Самым эффективным способом очистки является пиролиз — высокотемпературное разложение вещества на компоненты при недостатке кислорода. Для промышленного пиролиза используют трубчатые пиролизные реакторы.
Рекуперация выбросов
Важный аспект очистки отходов, часто применяемый в промышленных масштабах – рекуперация, то есть включение отходов производства в замкнутый производственный цикл после соответствующей очистки. Конструктивно рекуперационные установки значительно различаются в зависимости от отрасли промышленности.
Надежда Алексеева
В нынешнем году в России планируется начать строительство нескольких мусоросжигательных заводов: четыре предприятия должны появиться в Подмосковье, одно - в Татарстане. В Крыму, по словам министра строительства и ЖКХ Михаила Меня, с 2017 по 2019 год возведут пять таких заводов, столько же в республике откроется и мусорных полигонов. Экологические организации протестуют против сжигания твёрдых бытовых отходов (ТБО) и утверждают, что подобный способ их ликвидации может нанести ущерб окружающей среде. Однако эксперты не поддерживают экоактивистов. О том, когда в стране может сформироваться культура раздельного сбора мусора и какие новые методы утилизации ТБО применяются уже сегодня, - в материале RT.
- РИА Новости
Мусорный ландшафт
1 января в России стартовал Год экологии. Для улучшения экологической ситуации в стране нужно прежде всего избавиться от мусорных свалок, которые год от года расширяются на многие километры. Проблема заметна уже не только экспертному сообществу — по итогам проведённого недавно опроса ВЦИОМ россияне назвали скопление бытового мусора наиболее опасным для окружающей среды фактором. Такой ответ дали 44% респондентов.
В начале января текущего года министр экологии и природных ресурсов Республики Крым Геннадий Нараев рассказал, что в регионе появится завод по утилизации отходов. Предварительная договорённость о строительстве была достигнута в ходе переговоров между представителями региональных властей и компанией «РТ-Инвест» (дочерняя структура госкорпорации «Ростех»). Для полуострова вопрос утилизации мусора стоит остро — регион всегда испытывает дополнительную нагрузку в туристический сезон. О необходимости возведения в Крыму мусоросжигательного завода в сентябре прошлого года заявлял спецпредставитель президента РФ по вопросам природоохранной деятельности, экологии и транспорта Сергей Иванов.
- Сергей Иванов
- РИА Новости
В пятницу, 10 февраля, федеральный министр строительства и ЖКХ Михаил Мень озвучил планы по возведению мусоросжигательных заводов в Крыму сразу на три года.
Всерьёз проблемой уничтожения отходов никто ранее не занимался, утилизация мусора проводилась методом депонирования (складирования) на свалках — подобная практика широко распространена в большинстве субъектов РФ.
По данным за ноябрь, которые озвучил Сергей Иванов, на территории России скопилось около 100 млрд тонн различных отходов.
Суммарная площадь мусорных полигонов составляет более 500 квадратных километров, включая несанкционированные свалки, представляющие наибольшую опасность. На сегодняшний день альтернативными депонированию способами в России утилизируется лишь около 5% всех ТБО.
- РИА Новости
По информации Greenpeace, в стране работает шесть мусоросжигательных заводов.
В то же время суммарный ущерб от плохой экологии достигает в России 15% ВВП.
В декабре 2016 года правительство представило проект «Чистая страна», цель которого — создание эффективной системы переработки и утилизации мусора. По словам Дмитрия Медведева, в ходе реализации проекта запланировано возведение пяти объектов термической обработки отходов, один завод будет построен в Татарстане и ещё четыре — в Московской области.
В реализации проекта по возведению мусоросжигательных заводов в России будет принимать участие швейцарско-японская компания Hitachi Zosen Inova. Концерн уже построил около 600 предприятий по утилизации отходов в мире. В среднем завод с двумя мусоросжигательными линиями способен утилизировать до 400 тыс. тонн неопасных отходов в год. Неотъемлемой частью этого процесса является выработка энергии.
Как отметил в интервью «Комсомольской правде» Сергей Иванов, современные мусоросжигательные предприятия утилизируют ТБО с нулевым выбросом вредных веществ в атмосферу, степень очистки достигает 90—95%.
«Зелёный» протест
Планы правительства по возведению мусоросжигательных заводов, как и ожидалось, возмутили зелёных. Так, в январе представители нескольких экологических НКО объявили о формировании коалиции, которая будет противодействовать строительству заводов по тепловой утилизации ТБО. В это объединение вошли Greenpeace в России, движение «Раздельный сбор» и другие. По мнению активистов, сжигание мусора неизбежно приведёт к выбросу в атмосферу таких опасных веществ, как диоксины, тем более что сжигаемый в стране мусор предварительно не сортируется.
- Мусорные баки, установленные на территории Лосиного Острова
- globallookpress.com
- Eva Steinlein/dpa
Впрочем, мусоросжигательные заводы продолжают работать не только в России, но и за рубежом. К примеру, в Германии эксплуатируется около 90 фабрик по тепловой утилизации бытового мусора. И это притом, что в стране сильно влияние зелёных, которым даже удалось добиться от властей отказа от использования ядерной энергетики.
Пока основным способом утилизации твёрдых бытовых отходов в России является сжигание в слоевых топках на колосниковых решётках. Эта технология будет использоваться и на новых заводах, строительство которых только планируется. В обосновании , представленном в 2012 году Министерством природных ресурсов и экологии РФ, говорится, что подобный способ переработки не только наиболее рентабельный по сравнению с другими, но и не вредит экологии (при условии использования современных фильтров). В документе сообщается, что такой метод утилизации мусора не предполагает его предварительной обработки, а это является важным фактором для стабильности протекания реакции. Для того чтобы осуществить полное дожигание, в колосниковых топках используется природный газ: это позволяет добиться необходимой температуры.
Кроме того, внедряются и альтернативные технологии тепловой утилизации отходов — пиролиз (разложение под воздействием высокой температуры без доступа кислорода) и плазменный пиролиз. Последний способ подразумевает нагревание мусора до температур порядка 2000 °С в плазмотроне, в результате чего отходы распадаются до атомарного состояния, превращаясь в пиролизный газ и безопасный для экологии стеклообразный шлак. Газ можно использовать для химического синтеза, а также в качестве энергоносителя. Подобные методы более экологичны, чем простое сжигание на колосниковых решётках, однако пока не получили широкого распространения из-за сложного технологического процесса. Впрочем, на базе Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» уже создаётся комплекс по утилизации ТБО с помощью высокотемпературных плазменных технологий.
Главное — контроль
Обоснованны ли опасения экоактивистов?
По мнению экспертов, с которыми пообщался RT, мусоросжигательные заводы не представляют опасности для экологии — но только при условии строгого соблюдения всех технологических нормативов и использования современного оборудования.
Как пояснил RT старший научный сотрудник химического факультета МГУ Юрий Крутяков, диоксины могут образовываться непосредственно в процессе сжигания ТБО, в которых имеются хлорсодержащие компоненты (в первую очередь ПВХ-пластик), если температуры сжигания оказываются ниже 850—1100 °С. Кроме того, образование диоксинов возможно во время недостаточно быстрого охлаждения горячих отходящих газов, в которые переходят сжигаемые отходы.
Именно поэтому ключевую роль в экологической безопасности мусоросжигательного завода играет современная система газоочистки, стоимость которой может доходить до 60-70% стоимости всего комплекса по сжиганию ТБО.
Многие мусоросжигательные заводы внедряют системы закалки — это мгновенное охлаждение газа. Таким образом температурного диапазона, в котором наиболее вероятно образование диоксинов, отчасти удаётся избежать. После того как газ проходит через систему охлаждения, он поступает в систему газоочистки, состоящую из большого количества различных устройств.
«В том случае, если строго соблюдаются все производственные регламенты, включая своевременное техобслуживание и замену элементов системы газоочистки, выдерживаются строгие требования к организации санитарно-защитных зон, можно сказать, что мусоросжигательные заводы относительно безопасны с точки зрения вредных выбросов, — заявил RT Юрий Крутяков. — На сегодняшний день с учётом сложившейся патовой ситуации с утилизацией ТБО в мегаполисах реальной альтернативы сжиганию отходов не существует, хотя разработка более совершенных методик утилизации ведётся».
Если нет надлежащего контроля со стороны надзорных органов, у руководства таких предприятий нередко возникает соблазн сэкономить на замене фильтров. Поэтому проверки и экологический мониторинг в данной сфере должны проводиться часто и внепланово — это станет залогом того, что сжигание мусора не нанесёт ущерба окружающей среде.
По мнению эксперта, крайне важно, чтобы при сжигании мусора применялись не устаревшие западные технологии, а самые современные. В технических заданиях для поставщиков должны формулироваться жёсткие экологические требования к составу отходящих (выхлопных) газов, в этом случае риск загрязнения атмосферы сводится к минимуму.
Следует отметить, что представители сообщества экоактивистов часто говорят не только об опасности выбросов в атмосферу, которые происходят при термической утилизации мусора, но и о токсичной золе, остающейся после сжигания ТБО. В то же время в сети можно встретить немало публикаций, авторы которых предлагают использовать такие отходы в строительстве.
«Что касается золы, остающейся после сжигания ТБО, существуют разные мнения. Многие научные исследования показали, что в золе остаются примеси тяжёлых металлов и других опасных элементов, что может нести экологические риски для окружающей среды. Её нужно утилизировать и не допускать вторичного использования — разве только после остекловки, которая делает такие отходы нерастворимыми», — пояснил Крутяков.
Отметим, что на сегодняшний день такая зола в большинстве случаев никак не используется, а закапывается на специальных полигонах.
Вопрос культуры
В качестве альтернативы сжиганию ТБО тем или иным способом чаще всего предлагается налаживание раздельного сбора отходов и их последующая переработка. Однако формирование культуры раздельного сбора отходов, равно как и создание необходимой инфраструктуры, требует времени.
- globallookpress.com
- Dona, S./Arco Images GmbH
Россия пока делает лишь первые шаги в этом направлении, и для получения ощутимых результатов могут потребоваться годы и даже десятилетия. За это время в отсутствие мусоросжигательных комплексов свалки могут разрастись до совершенно неприемлемых размеров, что повлечёт серьёзные последствия для экологии.
Разумеется, никто не станет отрицать необходимость внедрения раздельного сбора мусора, в том числе и для более «чистого» сжигания, но представлять это в качестве единственной альтернативы на сегодняшний день не стоит. Тем более что не весь объём отходов подлежит повторной переработке, а оставшийся мусор всё равно необходимо каким-то образом уничтожать.
«Технология сжигания мусора, используемая в России, является вполне приемлемой. Многое зависит от качества сортировки мусора, к сожалению, у нас пока не сформировалась культура раздельного сбора отходов, но бояться сжигания мусора не надо, — отметил в интервью RT заместитель председателя Всероссийского общества охраны природы Валентин Гракович. — Общество должно иметь доступ к информации по вопросам работы мусоросжигательных заводов. Кричать о том, что мусоросжигательные заводы не нужны, — это просто безграмотно. Проблема как раз в том, что они медленно строятся в России». Эксперт добавил, что некоторые экологические активисты протестуют ради самого протеста, не просчитывая последствий.
«То, что предлагает Greenpeace, — путь в никуда. Биосфера нам не простит, если мы будем ждать момента, когда в России начнут массово сортировать мусор. Мы ещё лет 20 не выйдем на раздельный сбор отходов. В той же Швейцарии к этому шли около 50 лет», — подчеркнул Гракович.
ВВДЕНИЕ…………………………………………………………………..2
ВИДЫ ОТХОДОВ………………………………………………………….4
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ…………………….6
КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА……………………..9
ПЕРЕРАБОТКА В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ…………………………11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………...……13
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..14
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблемы, связанные с недостаточным уровнем переработки, обезвреживания, безопасного захоронения отходов, обостряют экологическую и санитарно-эпидемиологическую обстановку в России. По данным государственной политики в области охраны окружающей среды МПР России, наиболее неблагоприятная обстановка складывается в Приморском, Краснодарском краях, Московской, Челябинской, Свердловской, Оренбургской областях, Республике Башкортостан.
Из общей массы отходов в РФ 95 % относятся к V классу опасности и представлены в основном крупнотоннажными отходами.
Наибольший объем образования отходов производства и потребления приходится на Сибирский федеральный округ - 62 %, наименьший – на Южный - 0,4%.
Отходы - вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции.
Переработка - повторное использование или возвращение в оборот отходов производства или мусора. Наиболее распространена вторичная, третичная и т. д. переработка в том или ином масштабе таких материалов, как стекло, бумага, алюминий, асфальт, железо, ткани и различные виды пластика. Также с глубокой древности используются в сельском хозяйстве органические сельскохозяйственные и бытовые отходы.
Возникшее недавно осознание кризисной ситуации с отходами, с которой столкнулось наше общество, привело к тому, что управление отходами из второстепенной проблемы превратилось в вопрос политических дебатов. Кое у кого перспектива капитальной перестройки системы утилизации вызывает панику, но одновременно формируется и новое, более позитивное отношение к этой проблеме. Налицо все большая готовность рассматривать отходы как источник возможностей и искать решения в рамках более широкого взгляда, охватывающего и изменение климата, и управление ресурсами, и возрождение городов.
С точки зрения загрязнения окружающей среды, проблема сводится к вопросу о том, что же такое отходы. С точки зрения рационального использования ресурсов, это - вопрос о том, во что можно превратить отходы. Если рассматривать отходы как загрязняющие вещества, то за ними требуется контроль. Однако если рассматривать их как источник энергии и материалов, то существуют альтернативные решения. Одно из таких решений сводится к тому, чтобы все оставалось по-старому. Другие решения открывают дорогу к новому.
ВИДЫ ОТХОДОВ
Классификация отходов
Отходы различаются:
по происхождению:
Отходы производства (промышленные отходы)
Отходы потребления (коммунально-бытовые)
По агрегатному состоянию:
Газообразные
по классу опасности (для человека и / или для окружающей природной среды)
В Российской Федерации выделяют следующие классы опасности для окружающей природной среды:
1й - чрезвычайно опасные
2й - высоко опасные
3й - умеренно опасные
4й - малоопасные
5й - практически неопасные
В России существует Федеральный классификатор отходов, в котором каждому виду отходов в зависимости от источника его происхождения присваивается идентификационный код.
Отходы производства
Промышленные отходы - твердые, жидкие и газообразные отходы производства, полученные в результате химических, термических, механических и других преобразований материалов природного и антропогенного происхождения.
Отходы определенной продукции - неупотребимые остатки сырья и/или возникающие в ходе технологических процессов вещества и энергия, не подвергающиеся утилизации.
Часть отходов, которая может быть использована в том же производстве, называется возвратными отходами. Сюда входят остатки сырья и других видов материальных ресурсов, образовавшиеся в процессе производства товаров (выполнения работ, оказания услуг). Из-за частичной утраты некоторых потребительских свойств, возвратные отходы могут использоваться в условиях со сниженными требованиями к продукту, или с повышенным расходом, иногда они не используются по прямому назначению, а лишь в подсобном производстве (например, автомобильные отработанные масла - для смазки неответственных узлов техники). При этом остатки сырья и др. материальных ценностей, которые передаются в другие подразделения в качестве полноценного сырья, в соответствии с технологическим процессом, а также попутная продукция, получаемая в результате осуществления технологического процесса, не относятся к возвратным отходам.
Отходы, которые в рамках данного производства не могут быть использованы, но могут применяться в других производствах, именуются вторичным сырьём.
Отходы, которые на данном этапе экономического развития перерабатывать нецелесообразно. Они образуют безвозвратные потери, их предварительно обезвреживают в случае опасности и захоранивают на спецполигонах.
В промышленной экологии под отходами производства понимают отходы, находящиеся в твердом агрегатном состоянии (некоторые газообразные и жидкие отходы могут переходить в твердую фазу, например в фильтрах или отстойниках ). То же самое относится и к отходам потребления – промышленным и бытовым (Рис. 1).
Рис. 1. Классификация основных видов твердых отходов
Отходы потребления – это изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического (материального) или морального износа.
Промышленные отходы потребления – это машины, станки и другое устаревшее оборудование предприятий.
Бытовые отходы – это отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности людей и удаляемые ими как нежелательные или бесполезные. К твердым бытовым отходам относят картон, газетную, упаковочную или потребительскую бумагу, всевозможную тару (деревянная, стеклянная, металлическая), вышедшие из употребления или утратившие потребительские свойства предметы и изделия из дерева, металла, кожи, стекла, пластмассы, текстиля и других материалов, сломанные или устаревшие бытовые приборы – мусор, а также сельскохозяйственные и коммунальные пищевые отходы – отбросы.
Особую категорию отходов (главным образом, промышленных) составляют радиоактивные отходы (РАО), образующиеся при добыче, производстве и использовании радиоактивных веществ в качестве горючего для атомных электростанций, транспортных средств (например, атомные подводные лодки) и других целей.
Большую опасность для окружающей среды представляют токсичные отходы, в том числе часть неопасных на стадии их появления отходов, которые приобретают токсичные свойства во время хранения.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
Современные технологии переработки отходов агропромышленного комплекса с получением биогаза
В альтернативной энергетике особое место занимает переработка био-массы (органических сельскохозяйственных и бытовых отходов ) метановым брожением с получением биогаза, содержащего около 70% метана, и обеззараженных органических удобрений. Наиболее важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность в высококачественных удобрениях. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60 разновидностей биогазовых технологий. Биогаз - это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания. Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество органических веществ и может быть использован в качестве удобрения. Получение биогаза экономически оправдано и является предпочтительным при переработке постоянного потока отходов (стоки животноводческих ферм, растительных отходов и т. д.). Экономичность заключается в бесплатном исходном сырье (отходах), в малозатратной организации и управлении их подачей. Получение биогаза особенно эффективно на агропромышленных комплексах, где существует возможность полного экологического цикла.
Получение
биогаза из органических отходов имеет
положительные особенности:
1.
Биогаз с высокой эффективностью может
быть использован для получения тепловой
и электрической энергии;
2. Анаэробная переработка отходов животноводства, растениеводства и активного ила позволяет получать уже готовые к использованию минеральные удобрения с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей (в отличие от традиционных способов приготовления органических удобрений методами компостирования, при которых теряется до 30-40% азота);
3. Происходит обеззараживание остатка и устранение патогенных микроорганизмов, отходы после анаэробной переработки отвечают требованиям, предъявляемым органами охраны природы;
4. Биогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сложной инфраструктуры;
5. Биогазовые установки могут частично или полностью заменить небольшие устаревшие котельные и обеспечить электроэнергией и теплом близлежащие деревни, поселки.
Обезвреживание твердых бытовых отходов
В настоящее время основным технологическим процессом обезвреживания твердых бытовых отходов является их сжигание в устройствах различного типа. Первым в России предприятием, на котором реализована четырехступенчатая система газоочистки, обеспечивающая требования европейских стандартов по выбросам вредных веществ с дымовыми газами установок для сжигания ТБО, стал Московский мусоросжигательный завод №2 (МСЗ №2). В первой ступени очистки осуществляется высокотемпературное восстановление оксидов азота до элементарного азота. Во второй ступени понижается содержание в дымовых газах диоксинов. В третьей ступени происходит процесс нейтрализации кислых газов (HCl, HF). В четвертой ступени дымовые газы очищаются от пыли.
Рис. 3. Схема технологической линии МСЗ №2
На рис. 3 приведена схема линии по очистке отходов. Твердые бытовые отходы через бункер подаются на решетку мусоросжигательного котла. Образующиеся при сжигании шлак и зола передаются в цех шлакопереработки. Дымовые газы из зоны горения поступают в камеру дожигания, где происходят доокисление продуктов неполного сгорания и разложение хлорорганических полициклических соединений. Вырабатываемый мусоросжигательными котлами пар с параметрами 15кгс\ см2 и 2400С идет на собственные нужды завода и направляется на теплоизоляционную электростанцию (ТУЭС).
Таб. 1. Основные параметры работы мусоросжигательных котлов, установленных на МСЗ №2.
|
Расход дымовых газов, м 3\ч |
|
Рис. 4. Технологическая схема системы очистки дымовых газов от оксидов азота.
Разработанная система управления выполняет функции автоматического регулирования и автоматизированного программно-логического управления процессом. Решение этих задач осуществляется интеллектуальным управляющим устройством – микропроцессорным контроллером. Опыт эксплуатации системы очистки дымовых газов показал, что эта система позволяет полностью решить поставленную задачу и обеспечить поддержание концентрации NO в дымовых газах после очистки в диапазоне от 30 до 70 мг\м3.
Переработка радиоактивных отходов
В качестве еще одного примера следует сказать о переработке отходов производства, а именно радиоактивных отходов.
В России разработана технология плазмотермической обработки радиоактивных отходов, которая предлагается к применению в странах, где существует потребность в утилизации радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности. Удовлетворение указанной потребности можно продемонстрировать на примере Болгарии. В этой стране имеются 2 основных предприятия, на которых накапливаются радиоактивные и опасные отходы различного происхождения: АЭС «Козлодуй» и хранилище «Нови Хан». На данных предприятиях реализована технология, предложенная РНЦ «Курчатовский Институт».
Процесс плазменной переработки отходов состоит в применении плазм-енных дуговых нагревателей (плазмотронов) для обеспечения газификации органических компонентов с последующим сжиганием образующегося пирогаза, очисткой продуктов сгорания и выбросом обезвреженных газо-образных продуктов в атмосферу.
Преимущества:
высокая степень уменьшения объема первичных отходов;
экологическая безопасность процесса;
незначительная доля радиоактивности, выходящей из реактора в системе газоочистки;
подконтрольность уровня радиоактивности получаемого шлака.
КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В связи с постоянным ростом накопления отходов в 1980-е гг. появилась концепция безотходного производства. Очень многие институты подклю-чались к разработке таких технологий, но стало ясно, что концепция при-менима только к весьма ограниченной группе производств. В частности, нефтепереработка и нефтехимия не могут быть безотходными.
Так как все подходы не могли коренным образом разрешить нака-ляющуюся экологическую ситуацию, в конце XX в. мировым сообществом была выдвинута совершенно новая концепция – предотвращающая политика. Она заключается в поиске возможности предотвратить или уменьшить образование отходов. Эта политика называется «Более чистое производство» (БЧП), к настоящему времени она принята во всем мире как инновационная концепция, способная решить экологические проблемы предприятий.
Концепция БЧП носит универсальный характер. Понятно, что для обеспечения работы предприятия с наименьшими отходами и выбросами, с низкими энергетическими затратами и высоким качеством выпускаемой продукции необходим механизм слаженной работы всех звеньев про-изводства. Но, как показывает практика, на многих предприятиях каждое подразделение решает вои задачи изолированно.
Суть БЧП заключается в анализе эффективности производства силами рабочей группы из работников предприятия. Работа осуществляется в соответствии с методологией, разработанной мировым экологическим содружеством с целью выявления причин образования значительных отходов и выбросов, низкого качества продукции, а также поиска решения для улучшения работы предприятия.
Программа обычно длится около года, так как необходимо не только выявить причины возникновения проблем, но и с помощью экспертов найти оптимальное решение.
Целесообразно подробно остановиться на нескольких технологиях, рекомендованных к внедрению.
Две технологии переработки шламов интересны тем, что одна из них пригодна для переработки различных видов шламов, в том числе и старых высокостабильных. Технология представляет собой комбинацию нескольких стадий, таких как сепарация, отстаивание, флотация, дегазация, кондиционирование, обезвоживание, добавление извести, уплотнение, осушка. Полученные продукты предлагается сжигать, извлекать полезные компоненты и использовать в сельском хозяйстве, что не всегда разрешено из-за опасности миграции загрязнителей.
Другая технология, разработанная и применяемая в США, использует кавитационный метод разделения эмульсий с помощью энзимов.
Оборудование может быть в стационарной и мобильной формах и отличается надежностью. И хотя стоимость достаточно высока, установки работают уже в нескольких местах и обеспечивают очень высокий уровень очистки воды и твердой фракции (песка).
Особого внимания заслуживают технологии, использующие принцип «торнадо». Во-первых, это технология гидротранспорта, позволяющая перекачивать шламы, песок и т.п. на большие расстояния. Установка небольшая и может быть смонтирована как в мобильном варианте, так и в стационарном.
Вторая технология позволяет быстро разделять смесь нефти с водой с помощью центробежной силы и может оказаться незаменимой на промыслах. Она уже востребована в Китае, планируется ее внедрение и на территории России.
Возможности использования промышленных отходов
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:
1) как пористые заполнители бетона, строительной керамики, кладочных растворов (пустая горная порода, галечник, песок);
2) 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, например производство графита из графитовых руд и образующейся при этом графитовой копоти.
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
В Приволжском федеральном округе незамедлительного решения требует проблема обеспечения экологической безопасности при обращении с производственными и бытовыми отходами. Темпы внедрения участков и технологий переработки и повторного использования наиболее распространенных отходов очень низки, так же как и темпы строительства объектов размещения отходов, в том числе полигонов твердых бытовых отходов во многих регионах.
Практически для всех субъектов федерации Приволжья актуально решение вопросов с ТБО, осадками сточных вод с очистных сооружений, запрещенными и непригодными к применению пестицидами и ядохимикатами.
Одним из основных путей решения проблемы использования отходов является организация их сбора и переработки с получением товарной продукции.
Болгарский консорциум «ЭкоЭнерго» предлагает рассмотреть возможность сотрудничества по переработке отходов на территории Саратовской области. По словам Михаила Михова, в планах консорциума «ЭкоЭнерго» реализация на территории России проектов по размещению мусороперерабатывающих комплексов с полным циклом производства и создание площадки по глубокой переработке. Саратов рассматривается как один из городов, где возможно размещение мусороперерабатывающего комплекса.
В ходе презентации Президент консорциума «ЭкоЭнерго» отметил, что процесс производства на мусороперерабатывающих комплексах компании строится следующим образом: на первой стадии производства поступающий мусор проходит сортировку, затем часть компонентов (стекло, макулатура, пластиковые бутылки, полиэтилен, строительный мусор и др.), перерабатываются для вторичного использования. Часть ТБО, которая не может использоваться повторно, подлежит захоронению.
Инвесторы с Туманного Альбиона намерены построить в Саратове и Энгельсе три комплекса. Стоимость одного завода оценивается примерно в 25 миллионов евро. Два завода в Саратове практически закроют все проблемы города (третий будет в Энгельсе – «СОГ»), уверено руководство.
Англичане планируют внедрять высокоэффективные технологии переработки – до 90 процентов от общей массы. Хотя, судя по всему, и это не предел – биологические отходы компания намерена перерабатывать в спирт. Для этого весь «биос» после упаковки в полиэтилен будет вывозиться за пределы России. По словам министра – председателя Шопена, инвесторы готовы вкладывать деньги в проект при условии, что в течение ближайших 20 лет городские власти будут обеспечивать заводы сырьем. Собственно, этого добра у нас, что называется, завались.
По данным Саратовского межрайонного природоохранного прокурора Александра Гончарь, в целом по стране за последние 5 лет количество бытовых отходов увеличилось в 1,5 раза. Актуальна эта проблема, по словам природоохранного прокурора, и для Саратовской области (разумеется, в первую очередь для областного центра с его почти миллионным населением ).
Следует только заметить, что «мусорный бизнес» уже пришел в Балаково и Вольск, где запущены первые в области сортировочные комплексы. Причем в Балакове завод, лучший в Приволжском округе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проблема переработки отходов уже не первый год находится на острие внимания.
Не секрет, что емкость полигонов для захоронения отходов на исходе. Это заставляет государство активизировать поиски выхода из сложившейся ситуации. Однако пока эти попытки успехом не увенчались.
В итоге, стоит сказать, что основные проблемы в области обращения с отходами производства и потребления сводятся к:
отсутствию единой системы нормативных актов по вопросам обращения с отходами, прежде всего по их классификации и паспортизации;
создание специализированных производств и продвижение новых технологий затрудняется отсутствием законодательных механизмов экономического стимулирования предприятий, осуществляющих сбор, транспортировку и переработку отходов.
Элементарными механизмами экономического стимулирования предприятий в области обращения с отходами могли бы быть:
льготы по налогу на имущество в отношении объектов, используемых для охраны окружающей среды;
особый режим налогообложения по земельному налогу, НДС и налогу на прибыль;
применение ускоренно амортизации основных производственных фондов, связанных с осуществлением природоохранной деятельности.
В связи с изложенным представляется целесообразным:
1. Обеспечить создание единой системы федеральных нормативных актов по вопросам обращения с отходами.
2. Разработать принять нормативную базу по созданию и внедрению государственного кадастра отходов как федеральной информационной системы в сфере обращения с отходами.
3. Подготовить нормативные акты по процедурам выявления наилучших технологий в сфере обращения с отходами.
4. Разработать экономические механизмы стимулирования переработки отходов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
О.Н. Кулиш, С.А. Кужеватов «Очистка дымовых газов мусоросжигательных котлов от оксидов азота». «Промышленная энергетика» №10-2002, М., Фолиум, с. 54-59.
Приказ Министерства природных ресурсов «Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды» от 15.06.2001 № 511
СанПиН 2.1.4.1074-01
Катрин де Сильги. История мусора. М., Текст, 2011.
ГОСТ 25100-95* «Грунты. Классификация». УДК 624.131.3.001.33:006.354 . МКС 13.080. 93.020 ОКСТУ 5701
В.Г. Гнеденко, И.В. Горячев «Применение плазмотермической технологии – путь к решению проблем утилизации радиоактивных отходов». «Конверсия в машиностроении» №6-2006, М., Информконверсия, с. 37-41.
С. Зигуненко «Горячая капля». М., Фирма Апрель, с. 4-5.
В. Шаров «Отходы нас погубят или обогатят?». «Изобретатель и рационализатор» № 4-2005, М., Московская правда, с.20-21.
Б.Е.Шенфельд, А.З. Ощепкова «Совершенствование управления отходами». «Экология производства», №5-2004, М., Отраслевые Ведомости, с.58-59.
В.С. Дементьев «Обращение с отходами в Приволжье». «Экология производства», №5-2004, М., Отраслевые Ведомости, с.60-61.
Д.М. Зобова «Разрешения на размещение отходов: практика и законодательство». «Экология производства», №5-2004, М., Отраслевые Ведомости, с.80-82.
В.А. Сапожникова «Государственное регулирование обращения с отходами». «Экология производства», №1-2005, М., Отраслевые Ведомости, с. 30-36.
С.В. Мещеряков, О.А. Хлебинская «Новые технологии в сфере обращения с отходами». «Экология производства», №1-2005, М., Отраслевые Ведомости, с. 30-36.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. Н.И. ВАВИЛОВА
БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Заведующий кафедрой:
Преподаватель:
Современные технологии переработки
(по типу отходов)
Выполнил:
студент 4 курса,
факультета
Ветеринарной медицины и
биотехнологии
Современные технологии утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов
Как утверждают специалисты, с начала ХХ в. в России накопилось 80 млрд.т твердых отходов и ежегодно к ним добавляется еще по 7 млрд.т. Ежегодное количество твердых бытовых отходов -130-140 млн.м 3 , из них большая часть – токсичные и особо токсичные.
Захоронение твердых отходов.
Доля отходов, которые подвергаются захоронению или которые вывозятся на свалки, в настоящее время очень велика. Специальные полигоны, действующие в течение 25 лет, отчуждают значительные площади. После полной загрузки полигона его закрывают растительным грунтом, поверхность которого в дальнейшем может быть использована для устройства парков, садов, игровых площадок. В закрытых от соприкосновения с воздухом бытовых и пищевых промышленных отходах, находящихся в насыпях полигона, возникает анаэробный процесс, при этом выделяется биогаз (смесь метана и углекислого газа), который при определенных условиях можно использовать как топливо. Такой опыт имеется. При высоте засыпки отходов 7 м и более этот газ отбирают с помощью труб. Дополнительные устройства, необходимые для отбора биогаза и его утилизации, быстро окупаются.
Сжигание твердых отходов
В 70-80-е гг получила развитие термическая переработка отходов путем сжигания их а печах на мусоросжигательных заводах. Такие заводы работают во многих странах мира, в Москве, в Санкт-Петербурге, в Мурманске и в других городах страны. Существующие системы сжигания дают высокую степень деструкции отходов (до 99%), позволяют рекуперировать отходящее тепло. Однако недостатки таких систем более существенны. Во-первых, стоимость процесса сжигания в сравнении с традиционными методами (вывозом на свалку, сбросом в море, захоронением в отработанные шахты) достаточно высока. Во-вторых, мусоросжигательные установки являются источниками выбросов в атмосферу соединений цинка, олова, кадмия, хлористого, фтористого водорода и других вредных веществ. Среди токсичных металлов особо опасна ртуть, которая в процессе сжигания вследствие повышенной летучести легко переходит в парообразное –состояние и выделяется в атмосферу. Только соответствующая тщательная сортировка и подготовка мусора, а также эффективная очистка дымовых газов (с использованием электрофильтров) могут снизить уровень загрязнения атмосферы.
Переработка твердых отходов
Круговорот веществ в природе – прекрасный пример безотходного производства. Отходы природных процессов (сухостой, листья и т.п.) преют, перегнивают и естественным путем удобряют землю. Аэробы – это микробы, которые дышат кислородом и перерабатывают легкогниющие вещества в органические удобрения, богатые азотом, т.е. – в компост. При этом выделяется тепловая энергия. Природа подсказала людям схему технологии компостирования бытовых отходов.
В 1970 г. в г. Ленинграде был пущен в эксплуатацию опытный завод по механизированной переработке бытовых отходов. На начальном этапе переработки из массы отходов выделялся черный металл электромагнитными сепараторами. Далее отходы измельчались в дробилках и поступали во вращающиеся барабаны – ферменторы, в которых осуществлялась переработка отходов в компост. Однако в обрабатываемой массе были и некомпостируемые элементы (полиэтиленовые пленки, стекло, жестяные банки и пр.). засоряющие удобрение. Необходимо было научиться очищать компост.
В конце 70-х – начале 80-х гг появилось второе поколение заводов по переработке отходов с улучшенной и усовершенствованной технологией. В настоящее время в России имеется девять специализированных заводов по переработке твердых отходов. Идет проектирование в Санкт-Петербурге подобного завода для г. Омска.
Технология переработки отходов такова. По широкой эстакаде мусоровозы подъезжают к приемному отделению и выгружают отходы на восемь платформ. Затем отходы загружаются в восемь теплоизолированных барабанов длиной до 60 м, во внутреннюю полость которых с помощью вентиляторов подается воздух, обогащенный кислородом. При вращении барабанов отходы перемешиваются и измельчаются, удельная поверхность их увеличивается. Постоянная аэрация (на 1 кг отходов подается 0,2-0,8 м 3 воздуха) пробуждает к жизни аэробную микрофлору. В работу вступают микроорганизмы (мезофилы), разогревающие массу до 50 0 С. При этом активно размножается микрофлора другого вида – термофилы, за счет которых температура доходит до 70 0 С. Лавинообразный биотермический процесс в течение двух суток обеззараживает отходы. Обезвреженные отходы через перфорированную насадку на конце барабана равномерно подаются на ленточный конвейер. Но это еще не компост – здесь имеются загрязнения в виде стекла, кусков дерева, пластмассы, камней, консервных банок и пр. Далее идет очистка. Сначала отделяют черный металл с помощью электромагнитного сепаратора, который укреплен над конвейером. Этот металллом попадает в бункер-накопитель, прессуется в брикеты весом в 80 кг и направляется на переплавку. Освобожденная от черного металла масса продолжает свой путь. С конвейера она попадает на цилиндрическое сито (грохот) с ячейками диаметром 45-60 мм. Грохот вращается довольно быстро, со скоростью 15 об/мин, так что мелкие частицы проваливаются. а крупные – остаются над решеткой. Оба продукта – надрешетный и подрешетный – освобождаются от цветного металла с помощью специальных установок, создающих электромагнитное поле, под действием которого предметы из цветного металла отбрасываются в сторону. Для выделения из компоста стекла используют баллистические стеклосепараторы. Освобождение компоста от полиэтиленовой пленки осуществляется сильной струей воздуха. Полученный компост используется в сельском хозяйстве. Но вначале компост еще недозревший и долгое время в нем продолжается биотермический процесс и держится высокая температура. Такой компост может применяться в качестве биотоплива для подогрева грунта в теплицах. Остывший и дозревший компост используется вторично в открытом грунте на полях или в городском озеленении как органическое удобрение. Для обработки некомпостирующихя фракций используется пиролиз – термическая обработка без доступа кислорода. В процессе пиролиза образуется парогазовая смесь, а также твердый углеродистый остаток – пирокарбон, который используется в металлургии как заменитель графита. Экономическая целесообразность рассмотренного процесса очевидна, ибо из одной тонны твердых отходов выделяются 20 кг черного металла, 2 кг цветного металла, 200-250 кг некомпостирующихся фракций и 600-700 кг компоста. Из одной тонны некомпостирующихся фракций получают примерно 200 кг нефтеподобных масел, 190 кг газообразных продуктов, 330 кг пирокарбона.
По данным в целом по России промышленным методом (на мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводах) перерабатывается лишь около 5% отходов, а остальные вывозятся на полигоны и свалки (санкционированные и неразрешенные). В последнее время возникла проблема переработки осадков водопроводных и канализационных станций очистки вод.
Способы утилизации отходов из полимерных материалов.
Отходы из полимерных материалов не поддаются естественному разложению и поэтому они являются сильными загрязнителями окружающей среды. Большинство полимеров хорошо горит, выделяя значительное количество тепла и потребляя большое количество воздуха, Выделяющуюся энергию можно использовать. Однако при сжигании многие полимеры образуют вредные газы, такие как аммиак, окислы азота, цианистые соединения, хлористый водород и другие вещества, что требует дополнительных устройств для очистки и обработки газовых выбросов.
Наиболее распространенным способом утилизации отходов из полимерных материалов является захоронение и вывоз их на свалки. В настоящее время все чаще применяют специальные полигоны для полимерных материалов.
Имеется опыт переработки старой полиэтиленовой пленки и превращение ее в новую, а также получения труб, неподверженных коррозии. Создание полимеров с регулируемым сроком службы – эффективный, перспективный способ защиты окружающей среды. В ряде стран разработаны и уже выпускаются специальные, самоуничтожающиеся виды упаковок. Это фото- или биоразрушающиеся полимеры, которые под действием света, тепла, кислорода воздуха или микроорганизмов разлагаются до низкомолекулярных продуктов, не загрязняя почву.
| " |
Значительное изменение климата и снижение биологического разнообразия являются лишь двумя из многих серьезных экологических проблем, которые продолжают расти в глобальном масштабе. Население планеты на данный момент составляет более 7 миллиардов и в связи с этим растет беспокойство по поводу нехватки продовольствия, воды, энергии и других ресурсов. Чтобы снизить вред, наносимый окружающей среде, и дефицит ресурсов, нам стоит вплотную заняться вторичной переработкой отслуживших предметов. Очень важна переработка электроники.
К электронным отходам (по англ. e-waste) относятся все отслужившие свой срок устройства, чья работа зависит от электрического тока и / или электромагнитного поля. Телефоны, ноутбуки, телевизоры и т.д. превращаются в отходы, устаревая все быстрее и быстрее, приходя в негодность, чтобы обеспечить необходимость покупки новых устройств.
К электронным отходам относятся в том числе печатные платы, которые хотя и составляют около 3% от общего количества этого вида отходов, благодаря высокой концентрации токсичных веществ являются очень опасными. Подобные отходы без должной утилизации негативно воздействуют на экосистему, как биотическую, так и на абиотическую ее части. Наличие разнообразных высокотоксичных материалов и тяжелых металлов делает захоронение на свалке или простое сжигание неприемлемыми методами управления подобными отходами. Поэтому наиболее оптимальный способ утилизации электронных отходов - это их переработка.
Кроме того, что электронные отходы представляют собой большую опасность для окружающей среды, надо помнить, что на производство мобильных телефонов и персональных компьютеров уходят значительные доли золота, серебра и палладия, добываемых ежегодно во всем мире. Конечно, в каждом отдельном устройстве драгоценных металлов содержится мизерное количество, но если рассматривать общемировое производство (более 1,2 млрд. ежегодно), то этим количеством уже пренебрегать неразумно. Следует отметить, что концентрация этих драгоценных металлов в печатных платах более чем в десять раз превышает их концентрацию в добываемой руде. Однако переработка печатных плат технологически сложный процесс из-за неоднородности материалов, ведь они состоят из множества разнородных компонентов.
Количестве электронных отходов в России и в мире
По некоторым оценкам, электронные отходы составляют приблизительно 8% от общего количества бытовых отходов .
К сожалению, определить точное количество производимых электронных отходов очень сложно. По оценкам ЮНЕП еще 10 лет назад электронные отходы составляли около 20-50 млн. тонн в год (2005 г.). В России они оцениваются приблизительно в 1,5 млн. тонн . Агентство США по охране окружающей среды сообщило о том, что каждая семья в США использует около 34 электронных устройств и электрических приборов (данные 2010 г.). Это в среднем приводит к образованию более 5 млн. тонн электронных отходов в год. Для ЕС было подсчитано, что в среднем каждый гражданин производит около 15 кг электронных отходов в год, что приводит к образованию 7 млн. тонн отходов (данные 2010 г.).
Также статистические данные свидетельствуют о выработке в Китае электронных отходов превышающей 1,1 млн. тонн, в частности от обрабатывающей промышленности. Недавнее исследование показало, что общее количество электронных отходов в Индии в 2007-2011 составило 2,5 млн. тонн при ежегодном темпе роста электронных отходов в 7-10%.
Кроме того, количество электронных отходов в новых индустриальных и развивающихся странах растет из-за импорта отходов из развитых стран. Согласно последним исследованиям, в настоящее время до 50- 80% электронных отходов, произведенных в развитых странах, поставляется в развивающиеся страны для повторного использования и утилизации, что зачастую противоречит международным законам.
Переработка электроники
Переработка электронных отходов производится как официально, так и неофициально. При официальной утилизации используются хорошо проработанные методы, позволяющие отделять необходимые фракции из отходов. Однако заводы, построенные с соблюдением всех необходимых требований к технологическим процессам, получаются дорогими как при постройке, так и при запуске. В различных слаборазвитых и развивающихся странах, где переработка отходов не финансируется должным образом, она зачастую реализуется неофициально и производится без соблюдения необходимых требований и норм, причем на подобных заводах могут работать беременные женщины и дети.
Опасные химические вещества в электронике
Наиболее распространенные способы воздействия опасных компонентов электронных отходов при переработке - это попадание внутрь опасных веществ при контакте с кожей и при вдыхании, через загрязненный грунт, воду, пищу и воздух.
Опасные химические вещества в электронных отходах могут иметься либо в их компонентах, либо выделяться при их переработке. Основными загрязняющими веществами в электронных отходах являются стойкие органические загрязнители (СОЗ), которые обладают большим периодом полураспада. Некоторые из наиболее распространенных СОЗ, выделяющиеся в процессе переработки, - бромированные антипирены (BFRS) (полибромированные ди-фенил эфиры), полихлорированные бифенилы, гексабромциклододеканы, поли-бромдифенилы, ди-бромированного ди-фенил эфиры, поли-хлорированные или поли-бромированные диоксины и ди-бензо фураны диоксинов. СОЗ, образующиеся в процессе разборки и плавки, состоят из полихлорированных дибензофуранов, полихлорированных бифенилов и диоксинов. Полициклические ароматические углеводороды появляются из-за неполного сгорания топлива, такого как уголь, газ, нефть и т.д. Тяжелые металлы, такие как свинец, кадмий, хром, ртуть, медь, марганец, никель, мышьяк, цинк, также несут в себе опасность.
Технологии переработки печатных плат
Печатные платы является одним из наиболее важных компонентов электронного оборудования. Они представляют собой платформу, на которой устанавливаются и связываются между собой микроэлектронные компоненты, такие как полупроводниковые микросхемы и конденсаторы. Переработка плат включает в себя три типа обработки: предварительная обработка, физическая переработка и химическая переработка. Предварительная обработка включает в себя демонтаж многоразовых и токсичных элементов, измельчение или разделение. Затем следует физическая переработка. Потом материалы извлекают путем химического процесса переработки.
Физические методы
Механическая переработка
Это физический метод переработки, при котором разобранные детали размалываются до необходимых размеров, после чего они поступают на установку тонкого измельчения. Полученный порошок подвергают воздействию вихревых токов в сепараторах, где металлы отделяют благодаря их электропроводности. Затем порошок разделяют в зависимости от плотности и размеров частиц. Расслоение на различные материалы можно наблюдать на столбе жидкости.
Метод воздушной сепарации
В этом методе разделение диспергированных твердых частиц происходит благодаря различным размерам частиц и их различным плотностям. Подвешенные в газе частицы, в основном в воздухе, занимают разные положения в сепараторе под воздействием различных сил в зависимости от материала. У тяжелых частиц предельная скорость осаждения больше, чем скорость воздуха, в то время как у более легких частиц предельная скорость осаждения меньше скорости воздуха. Следовательно тяжелые частицы перемещаются вниз против воздушного потока, в то время как легкие частицы поднимаются вместе с воздушным потоком в верхнюю часть сепаратора.
Принцип воздушной сепарации отходов печатных плат
Электростатический метод разделения
В этом методе для разделения сыпучих материалов используется электростатическое поле, которое воздействует не заряженные или поляризованные тела. Эти технологии применяются для переработки металлов и пластмасс из промышленных отходов. Электростатические технологии разделения могут использоваться для отделения Cu, Al, Pb, Sn и железа, и некоторых благородных металлов и пластика.
Магнитная сепарация
Магнитные сепараторы широко используются для отделения ферромагнитных металлов от цветных металлов и других немагнитных отходов. Недостатком магнитного разделения является агломерация частиц, вследствие которой магнит вытягивает вместе с ферромагнитными металлами и неметаллические включения. Следовательно этот метод не очень эффективен.
Химические методы
Пиролиз
Пиролиз - это химической метод, который широко используется для переработки синтетических полимеров, включая полимеры со стекловолокном. При пиролизе таких полимеров образуются газы, углеводороды и обугленный остаток. Эти вещества в дальнейшем можно использовать в качестве химического сырья или топлива. Платы нагревают до достаточно высокой температуры, чтобы расплавить припой, используемый для связывания электрических компонентов. Обугленный конгломерат, который называется также «черным металлом», содержит в себе большой процент меди, а также небольшое количество железа, кальция, никеля, цинка и алюминия, которые можно затем восстановить.
Гидрометаллургический метод
Этот метод главным образом используется для переработки плат с целью извлечения металлической фракции. Метод заключается в выщелачивании металлов с применением растворов кислот и щелочей, за которым следует электрорафинирование желаемых металлов. Этот метод считается более гибким и энергосберегающим, следовательно, экономически эффективным. Широко используемыми выщелачивателями являются царская водка, азотная кислота, серная кислота и цианистые растворы. В случае неметаллических подложек металлы выщелачиваются в раствор с подложки. В случае металлической подложки для восстановления металлов может применяться электрохимическая обработка. Таким образом, гидрометаллургический метод позволяет восстанавливать металлы без какой-либо дополнительной обработки, остальные же материалы в плате перед повторным использованием или захоронением должны подвергаться дополнительной термической обработке. Основным недостатком этого метода является едкость и ядовитость используемых жидкостей.
Биометаллургический метод сепарации
Этот метод используется для извлечения драгоценных металлов и меди из руды уже давно, однако до сих пор он не очень хорошо развит. Микроорганизмы используют металлы, присутствующие во внешней среде и на поверхности клеток, для своих внутриклеточных функций. Каждый тип микроорганизма имеет характерную тенденцию переносить конкретный металл в определенной среде. Биовыщелачивание и биосорбция - в целом два основных направления биометаллургии, используемые для извлечения металлов. Биовыщелачивание успешно применяется для извлечения драгоценных металлов и меди из руд в течение многих лет. Та же методика может применяться для извлечения меди и других ценных металлов из отходов печатных плат.
Газификация
Основное применение процесса газификации - это генерация синтез-газа (CO, H2). Газификация протекает приблизительно при температуре 1600 ° С и давлении около 150 бар. Богатый водородом синтез-газ - основной продукт газификации, который является ценным сырьем для производства метанола. После соответствующей обработки некоторые фракции этого газа могут использоваться для производства тепловой и электрической энергии.
Принцип процесса газификации отходов печатных плат
Применение физических и химических методов переработки
Преимущества физических методов переработки , таких как магнитные сепараторы, сепараторы, отделяющие материалы в зависимости от плотности, и т.д., относительно химической переработки заключаются в том, что они не требуют больших финансовых вложений, они относительно просты, удобны, меньше загрязняют окружающую среду, требуют меньших затрат энергии. Металлические фракции, полученные физическими методами переработки, можно использовать в коммерческих целях без значительных процедур восстановления. Однако для использования в коммерческих целях неметаллических фракций они должны подвергнуться химической переработке. Таким образом, физические методы переработки являются более экономически выгодными для переработки металлических фракций, чем неметаллических. Основная цель химических методов переработки, таких как пиролиз, заключается в преобразовании полимеров, содержащихся в неметаллических фракциях, в химическое сырье или топливо. Химические методы переработки имеют преимущества в преобразовании бром антипиренов и извлечении тяжелых металлов, оставшихся после физических методов переработки.
Использование неметаллических фракций печатных плат
Большое количество неметаллических отходов печатных плат, которые зачастую являются опасными для людей и окружающей среды (из-за наличия бромированных антипиренов и тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий, бериллий и т.п.),сбрасываются на свалках. Чтобы это предотвратить, необходимо найти им оптимальное применение.
Неметаллические фракции получаются легче, чем цемент и песок, их гранулы гораздо меньше, следовательно, они обладают более надежной микроструктурой. Механическая прочность материала повышается в присутствии грубых стекловолокон. Поэтому, благодаря вышеуказанным свойствам, неметаллические фракции могут успешно использоваться в качестве наполнителя в строительных материалах, для изготовления клеев и декоративных агентов.
Разработана методика использования неметаллических фракций печатных плат в производстве неметаллических пластины, которые могут использоваться для получения композитных плит. Композитные плиты находят применение во многих областях, включая автомобильную промышленность, мебель, различное оборудование и отделочные материалы.
Фенольные компаунды используется в производстве радиодеталей и кухонной утвари. В связи с уменьшением лесных ресурсов и повышение их стоимости производители ищут альтернативы деревянному полу. Неметаллические фракции печатных плат на бумажной основе кажутся хорошим вариантом замены деревянному полу.
Вывод
Переработка электроники очень важна, так как компоненты технических средств и предметов электроники – это скорее ресурсы, чем отходы. В компонентах электроники, подлежащих переработке, достаточно высокое содержание полезных ресурсов, что делает их извлечение экономически выгодным. Но минимизация вреда, наносимого окружающей среде, которую мы достигаем при переработке электроники, гораздо важнее!