Остапчук М.В., Рибак А.І. Системи технологій (за видами діяльності)

Подождите немного. Документ загружается.

коливань показників витрат і забрудненості, які припускабть технічні

параметри споруд механічної і біологічної очистки. Застосування

автоматичнх засобів керування дозволяє значно зменшити розміри

усереднювачів.

Одним із кардинальних мегодів розв'язання проблеми водови-користання

може бути створення безвідходної технології, тобто таких технологічних

процесів, які б взагалі не давали відходів. Оскільки існуюча техніка і

технологія не мають таких можливостей, то в кожній галузі розв'язувати цю

проблему треба перш за все підвищенням ефективності очисних агрегатів і

споруд. Сучасні біологічні та інші методи очищення стічних вод достатньо

ефективні, але вони вимагають значних затрат в першу чергу на спорудження

резервуарів (відстійників, біологічних ставків, аеротенків,

861

усереднювачів), в яких вода втримується протягом досить тривалого часу.

Досвід експлуатації очисних споруд показав, що вони не гарантують повну

чистоту водоймищ, збереженість чи відновлення екологічної рівноваги. Це

зв'язано з тим, що біологічні процеси інтенсивно протікають тільки влітку,

протягом (50...90) діб, а зимою вони сповільнюються або зовсім

припиняються.

Зворотнє водопостачання в промисловості принципово можливе, але

пов'язано з ускадненням очисних споруд і збільшенням витрат. Вода, яка

супроводжує продукти в процесі миття, забруднюється не тільки

органічними і неорганічними домішками, але і мікроорганізмами. Тому

вторинне використання її для обробки продуктів можливе тільки при

повному очищенні і знезаражуванні. Замкнуті схеми зворотного

водопостачання застосовуються лише для технічної води, яка

використовується для живлення парових котлів, охолодження вакуум-

апаратів, холодильніх компресорів і ті.

Проблема чистої води. Для того, щоб стічну воду зробити питною, треба

більш глибоке очищення, технологія якого має назву "Відновлення якості

води". Декілька таких споруд в світі вже працюють. Проте одерження із

стічної води питної, яка б відповідала всім вимогам світових стандартів, поки

не вдається. Використати очищену води для замкнутих систем теж не завжди

доцільно, оскільки з кожним циклом очищення концентрація солей

збільшується приблизно на 300 мг/л.

Принципова схема очищення стічної води до якості питної дуже складна та

дорога. В цю схему треба включити і такі елементарні операції як коагуляція,

корегування на рН, іонообмін, адсорбцію, озонування, демінералізацію

(знесолення) та інші.

Для цього треба використати ряд досконалих технічних засобів (зворотний

осмос або гіперфільтрування, адсорбцію із використання активованого

вугілля, нові більш надійні методи фільтрування через кварцевий пісок та

антрацитову крихту).

У зв'язку з цим основні зусилля треба зосередити на зменшенні витрат води.

Створення окремих роздільних схем водопостачання і каналізацій для різних

виробничих ділянок, для води з різним складом та концентрації

забрудненості (зокрема закільцьованих гідротранспортерів для сировини),

при застосуванні сучасних засобів очищення і знезараження розширює мож-

ливості повторного використання води.

Важливим перспективним напрямком є заміна "мокрих" процесів "сухими".

Застосування неочищених чи і очищених вод для

862

зрошення сільськогосподарських ділянок є також одним із засобів іх

утилізаціі. Можливість використання стічних вод для зрошення залежить від

характеру, рельєфу місцевості, відстані між заводами та ланами зрошення.

26.4. Умови спуску стічних вод у водоймища

При рішенні питания про умови чи припустимість спуску стічних вод

проектусмого підприємства в призначене для цього водоймища обов'язково

обслідують з точки зору його санітарної охорони.

Відрізняють водовикористання двох видів:

1 — водоймище використовується в якості джерела централізованого

питного водопостачання, а також для постачання харчових підприємств

2 — водоймище служить місцем купання, спортивних занять та відпочинку

населения (сюди також відносяться водоймища, розташовані на межі

поселень).

Склад і властивості води в пунктах водовикористання за жодним із

показників не повинні перевищувати нормативи наведені в правилах охорони

поверхневих вод від забруднення стічними водами.

Таблиця 26.3

Вимоги до складу і властивостей води водоймищ як джерел водокористання

Показник Вид водоймища

1 2

Концентрація завислих речовин, мг/

л. не більше

Зміст завислих ре збильшув

човин не повинен атись ніж

на 0.25 0.75

БПК

при 20 °C. мг/л. не більше 3 6

Розчинений кисень, мг/л. не ме нше 4 4

При проведенні попереджувального санітарного нагляду визначають склад і

властивості в місці можливого спуску стічних вод. Крім цього збирають

докладні гідрологічні, гідрогеологічні та інші данні про водоймище, зокрема

дані про витрати води річки, її кисневий баланс, БПК т.і.

Водоймища, як приймачі стічних вод, діляться на проточні, в яких вода

переміщується із відносно великими швидкостями, про-

863

точні з малими швидкостями переміщення води і зовсім непроточні

(водосховища., озера). Очевидно, що перемішування стічної рідини з водою у

водоймищах обох груп перебігає по-різному.

26.5. Очищення газових (повітряних) викидів

Очищення промислових газів від зважених твердих та рідких речовин

виконують з метою уловлювання цінних речовин, вилучення залишок, що

шкідливо впливають на наступну обробку газів або порушують устаткування

та апаратуру для зменшення забрудненості повітря.

Домішки, що утримуються в робочих реагентах в газо- або пароподібному

стані вилучаються твердими речовинами (адсорбція), рідкими (абсорбція), а

також каталічним окисленням або спалюванням. Очищення газів від

зважених частинок здійснюють осадженням під дією сил тяжіння, інерційних

та електростатичних сил та фільтруванням.

Класифікацію пилоуловлтовачів, що використовуються для очищення газів

переліченими засобами наведено рис. 26.1. В деяких випадках для

досягнення норми очищення використовують дво- та багатоступеневе

устаткування, що складається із апаратів різних типів.

26.6. Знешкодження твердих побутових відходів

З трьох основних чинників впливу на природне середовище: пи-легазових

викидів, стічних вод і твердих відходів, останні є найбільше стабільними

джерелами забруднення. Пилегазові (димові) викиди завдяки величезній

ємності атмосфери, вітру й атмосферних осада швидко розсіюються. Стічні

води, змішуючись і розбавляючись природними водами, під впливом плину,

сонячної радіації, водяних мікроорганізмів також порівняно швидко прид-

бають властивості природних вод. Але тверді відходи, складуючись на

поверхні і у надрах Землі, протягом тривалого часу практично не змінюють

свого стану. Димучі поверхні смітників забруднюють повітря. Атмосферні

осади, вимиваючи з масивів смітників токсичні речовини, забруднюють

підземні і поверхневі води і грунт.

Зараз кількість і розмаїтість твердих побутових відходів (ТПВ) стрімко

зростає. У той же час положення з їхньою утилізацію, у кращому випадку,

залишається на колишньому рівні. Основний тягар у цій області практично

цілком покладено на місцеві влади.

864

Рис. 26.1. Класифікація пилоуловлювачів

865

У цій ситуації нерідко виникають уявлення про те, що всі проблеми міста або

району, зв'язані з ТПВ, здатна вирішити "сама остання західна технологія"

або, навпаки, незатребувана (і ніким досі не випробувана) унікальна

вітчизняна технологія. Під ці технології шукаються (і іноді знаходяться)

засоби, розробляються проекти.

Склад і об'єм побутових відходів надзвичайно різноманітні і залежать не

тільки від країни і місцевості, але і від часу року і від багатьох інших

чинників. Об'єми побутових відходів для деяких країн наведено в табл. 26.4

та 26.5 (склад ТПВ у середньому по бувшому СРСР наведено на рис. 26.2,

порівняння складу ТПВ у країнах із різним рівнем прибутку у табл. 26.5.

Папір і картон складають найбільше значну частину ТПВ (до 40% у

розвинених країнах). Друга за розміром катагорія в Україні — це так звані

органічні, у т.ч. харчові, відходи; метал, скло і пластик складають по (7...9)%

від загальної кількості відходів. Приблизно по 4% доводиться на дерево,

текстиль, гуму, тощо.

Рис. 26.2. Зразковий склад ТПВ у СРСР у 1989 р.

Кількість муніціпальних відходів в Україні збільшується, а їхній склад,

особливо у великих містах наближаєтся до складу ТПВ у західних країнах із

відносно значною часткою паперових відходів і пластика.

866

Таблиця 26.4.

Виробництво побутових відходів

Країна Усього в рік. тонн На душу населення у

день, кг

США(1988)

США (1995)

США(2000)

СРСР (1989)

Російська Федерація

(1991)

Україна

Західна Європа

Великобританія

180,000,000

200,000,000

216,000,000

57,000,000

26,000,000

11,000,000

123,000,000

18.000.000

1.82

1.91

2.00

0.23

0.17

0.5

0.9

26.6.1. Проблеми ТПВ в Україні

Надійна і сучасна інформація про стан проблеми ТПВ в Україні, на жаль,

відсутня. Специфікою України в порівнянні з західними країнами є те, що

абсолютна більшість муніціпальних відходів (96...98)% за різними

джерелами звозиться на звалищи (таблиця 26.5), із яких, на думку

Держкомприроди СРСР (1989 р.) 88%) знаходилися в "незадовільному

санітарному стані".

Таблиця 26.5.

Порівняння об'ємів, складу і способів утилізації ТПВ в Україні і СІЛА

Кількість по категоріях % З'єднані Штати

/країна

Папір і картон

Скло

Метали

Пластик

Текстиль

Гума і шкіра

Деревина

Харчові відходи

Інше

7,0

8,5

8,0

2.1

2,5

3,6

7,4

20,9

20...36

5...7

2...3

3...5

3...6

1,5...2,5

1,4

20...38

10...35,5

Методи утилізації (%)

Вторинна переробка і

використання

Спалення

Поховання

13,1

14,2

72.2

1,3

2,2

96.5

867

Таким чином із аналізу наведених таблиць і малюнків можна зробити

висновок.

1. ТПВ складаються із різних компонентів, до яких повинні застосовуватися

різні підходи знешкодження, оскільки вони мають різні характеристики.

2. Комбінація технологій і заходів, включаючи скорочення кількості

відходів, вторинна переробку і компостування, поховання на полігонах і

сміттєспалювання, — повинна використовуватися для утилізації того чи

іншого специфічного компоненту ТПВ.

3. Муніципальна система утилізації ТПВ повинна розроблятися з

урахуванням конкретних місцевих проблем і базуватися на місцевих

ресурсах.

4. Комплексний підхід до переробки відходів повинен базуватися на

стратегічному довгостроковому плануванні, для забезпечення гнучкості,

здатної адаптуватися до майбутніх змін у складі і кількості ТПВ і

доступності технологій утилізації.

5. Участь місцевої влади, а також усіх груп населення (тобто тих, хто власне

"робить" сміття) — необхідний елемент будь-якої програми для рішення

проблеми ТПВ.

Концепція комплексного керування відходами (ККВ) припускає, що на

додаток до традиційних способів (сміттєспалювання і поховання)

невід'ємною частиною утилізації відходів повинні стати заходи щодо

скорочення кількості відходів, вторинна переробка відходів і компостування.

Тільки комбінація декількох способів може сприяти ефективному рішенню

проблеми ТПВ. ККВ передбачає таку ієрархійну структуру розв'язання

проблему утилізації ТПВ.

Скорочення відходів. Під скороченням розуміється не тільки зменшення

загальної кількості відходів, але і зменшення їхньої токсичності й інших

шкідливих властивостей. Скорочення відходів досягається внаслідок

переорієнтування виробників і споживачів на продукти і упаковку, що

приводять до меншої кількості відходів. Зараз більш розумно говорити не

про скорочення об'єму відходів, а про обмеження їхнього безконтрольного

росту.

Вторинна переробка, яка не просто зберігає місце на звалищах, але і

поліпшує ефективність сміттєспалювання вилученням загального потоку

відходів неспалених матеріалів.

Спалення сміття і поховання на полігонах. Сміттєспалювання зменшує об'єм

відходів, що потраляють на звалища і може використовуватися для

виробництва електроенергії. Хоча спалення усіх відходів — це технологія

минулого, сучасні сміттєспалю-

868

вальні установки полвинні бути обладнані системами очищення викидів,

ТПВ за морфологічною ознакою підрозділяються на компоненти: папір,

картон; харчові відходи; дерево; метал (чорний і кольоровий); текстиль;

кістки; скло; шкіру, гуму; камені; полімерні матеріали; інші(фракціі); відсів

менше 15 мм. За єдиною методикою, прийнятою Європейськими країнами,

при необхідності добавляється компонент "садові відходи".

Морфологічний склад ТПВ (% за масою)

Папір, картон 33...40

Харчові відходи 26... 32

Дерево, листи 1,5...5

Метал чорний 2,5. ..3,6

Метал кольор овий 0,4... 0,6

Кістки 0,9... 0,5

Шкіра, гума 0,8... 1,3

Текстиль 4,6...6,5

Скло 2,7...4,3

Камені, кераміка 0,7...1,0

Полімерні метали 4,6...6,0

Відсів менше 16 мм 8,8... 11,2

Істотно впливає на склад ТПВ саме організація збору в місті утильного

паперу, харчових відходів, склотари.

26.6.2. Варіанти утилізації ТПВ

Скорочення відходів

1. Уникати непотрібного упаковування. Багато предметів упаковується

тільки для того, щоб привернути увагу споживача.

2. Віддавати перевагу продуктам багаторазового використання.

3. Віддавати перевагу мінімальному упаковуванню — набувати товари з

більш легким упаковуванням і товари, що продаються великими об'ємами.

4. Віддавати перевагу упаковкам, що можна удруге використовувати або

переробити. Серед пакувальних матеріалів, використовуваних як

уторсировина, алюміній складає 47%, пляшки для газованої води — 17%,

сталеві консервні банки — 15%, скло — 11% (цифри приведені для США). Ні

алюміній, ні пластик в Україні зараз майже не переробляються.

5. Віддавати перевагу упаковкам, з друге перероблених і/або екологічно

нешкідливих матеріалів.

869

Вторинна переробка

Значна кількість компонентів ТПВ можуть бути перероблені в корисні

продукти.

Скло звичайно переробляють шляхом здрібнювання і переплавлення

(бажано, щоб вихідне скло було одного кольору). Скляний бій низької якості

після здрібнювання використовується в якості наповнення для будівельних

матеріалів. У багатьох містах існують підприємства по відмиванню і

повторному вико-ристуншо скляного посуду.

Сталеві й алюмінієві банки переплавляються з метою одержання

відповідного металу. При цьому виплавка алюмінію з баночок для

прохолодних напоїв вимагає тільки 5% від енергії, необхідної для

виготовлення тієї ж кількості алюмінію з руди.

Паперові відходи різного типу вже багато десятків років застосовують поряд

із звічайною целюлозою для виготовлення пульпи — сировини для паперу.

Переробка пластика в цілому дорогий і складний процес. З деяких видів

пластика можна одержувати високоякісні пластики тих же властивостей або

як будівельні матеріали. В Україні переробка пластика не робиться.

Будівельне сміття. При зносі панельних будинків першого періоду

індустріального домобудівництва, при виробництві будівельно — монтажних

і супровідних робіт може утворитися значна кількість будівельніх відходів.

Вони уявляють вторинну сировину, використання якої після переробки на

вторинний щебінь і піщано-гравійну масу.

Різні технології компостування

Мінімальна технологія. Компостні купи — 4 метри у висоту і 6 метрів у

ширину. Перевертаються раз у рік. Процес компостування займає від одного

до трьох років в залежності від клімату. Необхідна відносно велика санітарна

зона.

Технологія низького рівня. Компостні купи — 2 метри у висоту і 3...4 у

ширину. У перший раз купи перевертаються через місяць. Наступне

перевертання і формування нової купи — через 10... 11 місяців.

Компостування займає 16... 18 місяців.

Технологія середнього рівня. Купи перевертаються щодня. Компост готовий

через 4...6 місяців. Капітальі і поточні витрати вище.

Технологія високого рівня. Потрібна спеціальна аерація ком-посних куп.

Компост готовий уже через 2... 10 тижнів.

870

Сміттєспа л ю в а ння

Сміттєспалювання — це найбільше складний і "високотехно-

логічний" варіант обертання з відходами. Спалення вимагає попереднього

опрацювання ТПВ (з одержанням т. зв. Палива, витягнутого з відходів). При

поділі з ТПВ намагаються вилучити крупні домішки, метали (як магнітні, так

і не мегнітні) і додатково його здрібнити. Для того, щоб зменшити шкідливі

викиди з відходів, також витягують батарейки і акумулятори, пластик, листя.

Спалення нерозділеного потоку відходів вважається надзвичайно

небезпечним. Таким чином, сміттєспалювання може бути тільки одним із

компонентів комплексної програми утилізації.

У світовій і вітчизняній практиці використовують три методи термічного

знешкодження й утилізації ТПВ:

• шарове спалення вихідних — непідготовлених відходів у топках

сміттєспалювальних котлів;

• шарове або камерне спалення спеціально підготовлених (збагачених)

відходів (звільнених від баластових складових, які мають відносно

стабільний фракційний склад) у топках енергетичних котлів або в цементних

печах;

• піроліз відходів з попереднім підготуванням або без нього. Спалення

дозволяє приблизно в 3 рази зменшити масу

відходів, усунути деякі неприємні властивості: запвх, виділення токсичних

рідин, бактерій, принадність для птиць і гризунів, а також одержати

додаткову енергію.

Піроліз Останнім часом в області переробки побутових відходів у

європейських країнах відзначається розширення використання піроліза, що

раніше застосовувався лише в дослідних установках. Перехід до нової

технології спалення сміття зв'язан з істотною жорсткістю в цих країнах

природоохоронного законодавства. Піроліз уявляє собою ендотермічну

реакцію, здійснювану без присутності кисню при температурі (450.. .650) °С.

При цьому неоднорідні відходи перетворюються в паливо — газ і кокс, які

потім можна спалювати при температурі 1300 °С, що дозволяє плавити

метали і мінерали, що містяться у відходах. Отримані при піролізі присок і

попіл знову подаються в камеру згоряння для переплавлення, так що

єдиними відходами є субпродукти промивання димів — солі і гідроокиси

металів. У результаті кількість твердих відходів скорочується до 2% від маси

побутового сміття проти 30% при спаленні.

Діоксини. Максимальний викид діоксинів у навколишнє середовище у

усьому світі прийшовся на 60.. .70 роки XX ст. у резуль-

871

таті збільшення виробництва паперу і іншої продукції, де за тех-ногієїо

застосовувався хлор. Усього існує 75 видів діоксинів. Всі вони в різному

степені отруйні. Добове їх надходження до організму в кількості (60...80)

пікограмів (пікограма — одна мільярдна частина грама) або 10!2кг значно

підвищує ризик ракових захворювань.

Основні джерела діоксина — виробництво засобів захисту, які містять хлор,

рослин (тетрахлорфенола і пентахлорфенола), спалення палива, але самі

значущі — хімічні виробництва, що пов'язані з використанням хлору,

металугія і спалення відходів.

При спаленні одного кілограма полівінілхлорида (ПВХ), із якого виготовлено

багато видів лінолеуму, шпалерів, віконних рам, електроустаткування,

пластикових пляшок, утвориться до 50 мікрограммів діоксинів. Цієї кількості

досить для розвитку ракових пухлин у 50 тисяч лабораторних тварин.

Зараз в Україні функціонують 4 ССЗ. На них спалення сміття робиться при

температурі (800...850) °С. При такій температурі утворюється максимальна

кількість діоксинів. При цьому ефективна руйнація діоксинів можлива тільки

при температурах вище (1150... 1200) °С.

Зараз у різних регіонах СНД починаються спроби будівництва промислових

підприємств для спалення побутового сміття й інших відходів.

Сміттєспалювальні заводи (ССЗ) і будь-які інші спалювальників (пристрої

для вогневого знищення сміття або відходів) уявляють величезну погрозу для

здоров'я людей. Абсолютно у всіх промислових країнах світу ССЗ є

основними і самими потужними джерелами викидів діоксинів у повітря. їхнє

існування зв'язане з фатальною помилкою при виборі стратегії знищення

твердих побутових відходів (ТПВ) у містах Європи і Америки. В Україні, на

щастя, працює всього декілька ССЗ, що дає нам величезну перевагу перед

західними країнами для впровадження новітніх принципів рятунку від ТПВ у

містах.

Поховання ТПВ Звалища — є розсадниками гризунів і птиць, забруднюють

водойми, самозаймаються, вітер може здувати із них сміття і т.д. У 50-х

роках XX століття уперше почнають упра-ваджуватися так звані "санітарні

полігони", на яких відходи щодня пересипаються грунтом. Звалище або

полігон по похованню відходів являє собою складну систему, доладне

дослідження якої почалося лише недавно. Справа в тому, що більшість ма-

теріалів,що поховують на полігонах, з'явилися, як і самі сучасні

872

полігони, не більше 20...30 років тому. Ніхто не знає за який час вони

повністю розкладуться. Розкопка старих полигонів виявила надзвичайну річ:

за 15 років 80% органічного матеріалу, що потрапив на полігон (овочі, хот-

доги) не розкалось.

Сучасні полігони обладнані всіма типами систем, щоб не допустити контакту

відходів із навколишнім середрвищем. По іронії, саме внаслідок цього,

розкладання відходів утруднене і вони представляють із себе своєрідну

"бомбу уповільненої дії". Поховання побутових відходів навіть при

цивілізованому підготуванні і гідроізоляції ложа полігона протягом (3...5)

років приводить до отруєння на велику глибину землі під полігоном солями

важких металів, оксичними хімікатами, а також діоксинами і фу-ранами, що

утворяться в місцях згоряння відходів, і як слідсво до отруєння ґрунтових вод

і прилеглих водойм.

При нестачі кисню органічні відходи на смітнику піддаються анаеробному

шумуванню, що приводить до формування суміші метана і чадного газу (т.зв.

"звалищного газу"). У надрах звалища також формується дуже токсична

рідина ("фильтрат"), улучення якої у водойми або в підзамні води вкрай