Способы и методы утилизации, переработки отходов и мусора
Беречь экологию обязан каждый человек. В ходе жизнедеятельности человека, на заводах, в лечебных учреждениях образуются различные отходы. Образовавшийся мусор требует перевозки и переработки. Современные методы утилизации отходов подбираются с учетом вида мусора, его объема и класса опасности. Так, по источнику образования отходы бывают бытовыми, промышленными, медицинскими и пр.
Классы вредности отходов
Методы утилизации и обезвреживания отходов
Наиболее распространенные методы утилизации твердых бытовых отходов и мусора следующие:
Этот метод – самый распространенный. Подходит для захоронения несгораемых веществ либо веществ, в ходе горения которых в воздух выделяются вредные компоненты. Захоронение происходит на специализированных полигонах, которые представляют собой сложные инженерные конструкции, оснащенные механизмами борьбы с загрязнениями подземных вод и воздуха. На некоторых полигонах проводится переработка газа, образующегося в ходе гниения отходов.
Методы утилизации отходов производства сжиганием такие:
Это безопасная для экологии технология. Но еще в пригородных территориях крупных городов встречаются дымящиеся свалки с отходами.
Такой переработке подвергается только органические отходы. Посредством бактерий начинается гниение. Таким способом изготавливается органическое удобрение. Технология не подходит для обработки мусора, в котором могут образоваться паразиты. Сюда относятся кости, мясо.
Это инновационная методика, которая включает отделение мусора с дальнейшей формовкой в брикеты. Эффективность данного способа пока под сомнением. Применяют для повторной переработки хлама.
Оборудование для переработки
Есть отходы, которые невозможно переработать вышеперечисленными технологиями. Это ПВХ, полиэтилен, ряд производственного и медицинского мусора, опасные вещества и пр. Передовые методы переработки и утилизации отходов дают возможность не только безвредно освободиться от них, но сделать это безопасным для экологии и людей способом.
Для переработки используется такое оборудование:
- дробилки;
- автотоматические клавы;
- сушилки;
- сепараторы.
Высокотехнологичные машины позволяют не просто переработать отходы, но и получать из них вторсырье. Полиэтилен, бумагу, топливные брикеты, горючие, смазочные вещества, предметы домашнего пользования. К тому же таким способом минимизируется негативное воздействие на природу.
Ежегодно территории, которые занимают отходы, только увеличиваются. В связи с этим проблемы и способы утилизации отходов – самые сложные, важные. Загрязненность экологии из-за отходов увеличивается огромными масштабами. Для решения проблемы нужно внедрять новые технологии по переработке хлама, которые бы уменьшили опасное воздействие на природу.
Этапы переработки мусора
Законодательно определены требования нейтрализации ТБО. Но на региональном уровне, без строгого контроля требования не выполняются.
Согласно действующим нормативам утилизация проводится в разные этапы.
Этапы работ
Способы утилизации и переработки отходов
Способы утилизации мусора разнообразные. Часто из мусора получают ценное вторичное сырье. Некоторые из них активно загрязняют экологию, а другие обладают менее вредным действием.
Распространение получают следующие способы утилизации промышленных отходов:
- сжигание на полигонах – эта методика позволяет очистить большие площади от мусора, но вредит окружающей среде. Но если предприятие снабжено высокотехнологичным оборудованием, способным нейтрализовать вредные вещества, то методика будет самой рациональной, выгодной;
- плазменная переработка – позволяет обеззараживать не отсортированное сырье, в результате получается вторсырье. Вторичный продукт используется в производстве строительных материалов, керамической плитки пр.;
- пиролиз при минусовой температуре – полезная методика, которая не несет вреда экологии, а, следовательно, и здоровью людей. В ходе переработки образуется тепловая энергия, которую преобразуют в электричество.
Есть и другие способы утилизации твердых бытовых отходов. Например, засыпка свалки и компостирование. Первый включает засыпку отходов грунтом, в результате чего они разлогаются и выделяется метан. Засыпка полигона финансово выгодная, поскольку газ превращается в обычный природный ресурс. В результате компостирования получается экологичное удобрение, поэтому используются только органические вещества.
Повторная переработка
Под повторной переработкой понимают разнообразные технологии утилизации отходов для повторного применения и возвращения в оборот полезного сырья. Существуют ценные разновидности сырья, которые подвергаются обработке и повторному применению. В эту категорию входит бумага, стекло, резина, полимеры, нефтепродукты, электрические приборы, металлы, дерево, строительный мусор.
Источник
Способы переработки техногенных отходов
Техногенными являются отходы промышленного производства, к которым относятся твердые, жидкие и газообразные отходы, образующиеся на предприятиях в процессе получения конечного продукта из сырья. В первую очередь техногенные отходы представляют собой остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.
В настоящее время в Российской Федерации на промышленных предприятиях ежегодно образуется около 36 млн. т пылевидных и газообразных отходов, 45 км3 сточных вод и до 10 млрд т твердых отходов, из которых основную часть составляют золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭС), отходы добычи и обогащения полезных ископаемых, отходы металлургических производств, строительные отходы, а также отходы химической и лесной промышленностей [1].
При этом согласно данным Росприроднадзора вторично используется или обезвреживается только 10–20 % образующихся отработанных материалов, а остальная их часть отправляется на хранение, постепенно накапливаясь. Общее количество накопленных к настоящему времени отходов и масса образующихся ежегодно отходов на один-два порядка выше общей мощности предприятий народного хозяйства.
Накопление техногенных отходов, с одной стороны, приводит к загрязнению окружающей среды, а с другой, является следствием нерационального использования первичных природных ресурсов, запасы большинства которых ограничены и исчерпаемы. Переработка техногенных отходов может стать источником большого количества сырья для химической, строительной и металлургической промышленностей [2].
В связи с этим утилизация техногенных отходов является актуальной экологической и экономической задачей. К основным отраслям промышленности, в которых техногенные отходы могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов, относятся производство строительных материалов (цемент, кирпич, блоки), производство металлов, агропромышленный комплекс, стекольная, химическая и нефтехимическая промышленности. В настоящее время применение техногенных отходов в строительстве является главным направлением переработки техногенных отходов, которое позволяет перерабатывать различные виды отходов в большом количестве с получением изделий достаточно высокого качества [3].
Целью данной работы является анализ современного состояния и перспектив развития различных направлений утилизации техногенных отходов для производства строительных материалов.
Утилизация зольных и шлаковых отходов
Ценность зольных и шлаковых отходов достаточно высока, чтобы их попросту выбрасывать. Самыми важными для строительной отрасли и первое место по объему среди отходов черной металлургии имеют доменные шлаки – побочный продукт при выплавке чугуна из железных руд – доменные, мартеновские, ферромарганцевые. В их состав может входить до 30 различных химических элементов, преимущественно в виде оксидов, среди которых в наибольшем количестве содержатся SiO2, Аl2O3, CaO, MgO, а в меньших количествах присутствуют FeO, МnО, Р2O5, V2O5 и др. Первым освоенным методом переработки доменного шлака является грануляция. Суть данного процесса в быстром охлаждении расплава шлака, благодаря чему шлак приобретает стекловидную структуру и высокую химическую активность.
Доменные и электротермофосфорные шлаки в случае гранулирования и соответствия требованиям ГОСТ 3476-74 могут использоваться в производстве цементов. Альтернативное применение шлаков черных металлов заключается в их использовании для изготовления минеральной ваты. Основным источником сырья в данном случае выступает щебень из металлургического шлака доменного, технические условия отбора которого прописаны в ГОСТ 18866-93. Для заполнения бетонов можно также использовать так называемую шлаковую пемзу, представляющую собой пористый щебень из металлургического шлака [4, 5]. Спросом пользуются и доменные шлаки из отвалов, образующихся при сливе отходов в отвал. Эти заполнители являются кусками породы с размером частиц до 120 мм. Столь большие размеры заполнителя ограничивают сферу применения шлакового щебня. В основном столь крупный заполнитель применяется при прокладке дорог, а также в качестве грунтовки под нижний слой бетонных покрытий [6].
Золошлаковые отходы ТЭС наиболее широко используются в цементной промышленности в качестве медленнотвердеющего самостоятельного вяжущего для дорожного строительства как активная гидравлическая добавка в сочетании с неорганическими, битумными или полимерно-битумными вяжущими, в качестве наполнителя или малоактивной добавки взамен части цемента [7].
Активное применение золошлаковых отходов при изготовлении силикатного кирпича позволяет значительно сократить использование извести (экономия может составлять от 10 до 50 % в зависимости от состава) и песка (экономия около 30 %). Кирпичи, изготовленные по такой технологии, легче обычных в среднем на 10 %. При производстве керамики топливные зола и шлак часто используются как выгорающие и отощающие добавки, а при производстве зольных керамических изделий являются основным компонентом. Основными преимуществами изделий из зольной керамики являются низкая истираемость, а также высокая устойчивостью к нагреву и воздействию кислот. Наибольшее количество золошлаковых отходов применяется в дорожном строительстве, где они применяются для засыпки неровностей рельефа, а также как наполнитель асфальтобетонных покрытий. Как наполнитель зола применяется также при производстве мастики для рулонных кровельных материалов [8].
Утилизация шламовых отходов
К шламовым отходам относятся осадки суспензий, получаемых в металлургических и химических производствах в результате процессов, осуществляемых гидрохимическим способом. Этот вид техногенных отходов является источником больших запасов вторичного сырья для производства строительных материалов.
Основной разновидностью шламовых отходов являются буровые шламы, под которыми понимается водная взвесь, в которой твердые частицы являются веществами, образующимися при разрушении поверхности отбитой горной породы и при истирании инструмента, опускаемого в скважины. Твердая составляющая бурового шлама может быть представлена также глинистыми минералами.
Эффективной технологией утилизации буровых отработок является их солидификация, проводимая путем смешивания очищенного бурового шлама со специальными сорбентами и цементом. Произведенный таким образом обезвреженный продукт применяется в изготовлении материалов для строительства.
К шламовым отходам также относятся гальваношламы (гальванические отходы), получаемые при очистке сточных вод промышленных предприятий, занимающихся нанесением гальванических покрытий Гальваношламы содержат в своем составе соли тяжелых и цветных металлов, кислоты, ПАВ и по своему физическому состоянию представляют собой пасту от темно-серого до темно-коричневого цвета.
На данный момент разработаны технологии утилизации отходов гальванических производств с получением наполнителя для различных строительных материалов и изделий, например: керамическая плитка, керамзит, силикатный и керамический кирпич, синтетический каучук, бетон, керамзит и др. Также активно используются гальваношламы в качестве добавок в цементный раствор для кладки кирпича и в асфальтобетонную смесь [9]. Утилизация гальванических отходов путем добавления в асфальтобетонную смесь позволяет примерно на 30 % сэкономить щебеночный наполнитель.
Последние исследования показывают, что применение гальванических шламов, образующихся в результате реагентной очистки сточных вод гальванических цехов, в производстве строительной керамики приводит к повышению пористости и водопоглощения при снижении прочности, морозостойкости и теплопроводности [10]. Использование гальванического шлама совместно с плавнями и добавками, образующими стекловидную фазу, позволяет придать стекловидной фазе прочность, химическую и термическую стойкости [11]. Существуют разработки по применению гальваничесих шламов в качестве наполнителя при получении полимерных композиционных защитных покрытий [12].
Утилизация отходов горнопромышленного производства
Отвалы, образующиеся после разработок полезных ископаемых, содержат большое количество ценного для строительной области сырья, например мела, глины, песка и других. Отвалы предприятий по обогащению руд содержат ещё более ценные компоненты, руды цветных металлов, к примеру, используют при получении композиционных вяжущих материалов, огнеупоров, облицовочных материалов, минерального волокна и других видов продукции [13]. На данный момент отвалы обогатительных предприятий практически не используются. Однако последние исследования обнаружили возможность использования отходов обогащения и добычи полезных ископаемых при производстве пористых заполнителей для керамических изделий, силикатного кирпича, штукатурных и кладочных растворов, активно использующихся в строительстве. Такое использование отходов обогащения позволяет не только удешевить производство и создавать новые материалы с уникальными свойствами, но и значительно снизить загрязнённость окружающей среды.
Некоторые шлаковые расплавы в результате силикатного распада превращаются в тонкодисперсный порошок, «доменную муку», которая почти полностью состоит из гидравлически активного белита (фаза двухкальциевого силиката C2S) и может применяться как активная минеральная добавка без дополнительного помола, что экономически весьма целесообразно [14].
Утилизация отходов резины и пластмасс
Сложнее по сравнению с минеральными отходами поддаются переработке отходы пластика и резины. Однако благодаря новейшим технологиям переработки из этих отходов также можно получить вторсырье для производства материалов, в том числе строительного назначения. Наиболее крупнотоннажными и распространенными резиновыми отходами являются шины. Накопленный опыт утилизации шин показывает, что наиболее распространенными методами их утилизации являются сжигание для получения тепла, пиролиз для получения жидкого топлива, близкого по свойствам к бензину, и твёрдого топлива, которое может служить заменой древесному углю. Также весьма популярно изготовление резиновой крошки для замены синтетического и натурального каучука при производстве различных резиновых изделий [15].
Измельченные изделия из резины применяют для производства изоляционных материалов, напольных покрытий, звукоизоляционных материалов, дренажных матов.
Изделия из пластика дробятся, перемешиваются и плавятся, а готовую массу охлаждают. Подготовленный таким образом агломерат повторно измельчают и используют для изготовления полимерпесчаной массы, которая может быть использована в производстве различных изделий, в основном строительного назначения.
В строительстве отходы пластмасс в первую очередь применяются в качестве связующих для получения композиционных материалов и изделий, в которых наиболее перспективным направлением является применение измельченных отходов в качестве наполнителей [16–18]. Отходы пластмасс также применяют в композициях с традиционными строительными материалами с целью модификации их свойств, для получения звукоизоляционных плит и панелей, в производстве герметиков, используемых при возведении зданий, гидротехнических сооружений и т.д. [19].
Утилизация стекольных отходов
Отходы стекла (стеклобой) могут иметь самое разное происхождение – стеклянные бутылки, разбитые листовые стекла, стекловолокно, брак при производстве зеркального стекла. Существует множество вариантов их использования, но чаще всего используются следующие:
– Стекловата, которая является отличным тепло- и звукоизолятором. При её изготовлении стеклобой переплавляют в специальное волокно, являющееся основой продукта. Применение отходов значительно снижает стоимость стекловолокна, что способствует большему распространению этого универсального утеплителя;
– Теплоизоляционные, к которым относится в первую очередь пеностекло, представляющее собой стекловидный материал, пронизанный многочисленными равномерными порами. Отличается малым объемным весом, низким коэффициентом теплопроводимости м малым водопоглощением. Также на основе стеклобоя могут быть получены пенокремнезит, пенобетон, пеностеклокристаллические материалы и др. [20, 21];
– Жидкое стекло (силикатный клей), являющееся универсальным материалом и широко используемое в различных производственных и бытовых сферах. В строительстве жидкое стекло используется для гидроизоляции, как добавка в бетон и т.д. Стеклобоем заменяют песок при производстве жидкого стекла, что снижает стоимость продукции.
– Интерьерная плитка, получаемая из стекольных отходов по следующей технологии: стекло, измельчённое до необходимого размера, замешивается со специальной смолой. Готовая композиция разливается по формам и выдерживается на воздухе для затвердевания. Технология очень проста и позволяет получать плитку различных размеров и форм. Плитка имеет «дорогой» внешний вид и обладает водоотталкивающими свойствами.
Наряду с перечисленными направлениями стекольные отходы могут применяться в качестве наполнителя в производстве облицовочных изделий [16] и в качестве добавки, являющейся источником стекловидной фазы в производстве самоглазурующейся строительной керамики [22, 23] и других разновидностей керамических изделий [24].
Утилизация отходов химической промышленности
Отходы химической промышленности, содержащие сульфат кальция в той или иной форме, являются источником для производства следующих гипсовых и ангидритовых вяжущих и изделий [25, 26]:
– Фосфогипс, получаемый на основе отходов фосфорных удобрений из апатитов и фосфоритов. Он представляет собой CaSO4∙2H2O с примесями неразложившегося апатита (или фосфорита) и неотмытой фосфорной кислоты. За счет использования фосфогипса можно полностью покрыть потребности нашей страны в гипсе;
– Фторгипс (фторангидрит), получаемый на основе побочных продуктов производства фтористоводородной кислоты, безводного фтористого водорода, фтористых солей. По составу это CaSО4 с примесями исходного неразложившегося флюорита. Он может содержать также не отмытую серную кислоту;
– Титаногипс, получаемый на основе продуктов сернокислотного разложения титансодержащих руд;
– Борогипс, получаемый на основе отходов производства борной кислоты;
– Сульфогипс, получаемый на основе отходов, образующихся при улавливании серного ангидрида из дымовых газов ТЭС.
После соответствующей обработки, включающей отмывку от остатков кислот, очистку от механических примесей, обжига и дробления до необходимого размера все вышеперечисленные отходы превращаются в высококачественное гипсовое связующее, используемое для производства строительных растворов, гипсокартона и гипсовых статуэток для украшения интерьеров. Отмытый и очищенный, но необожжённый гипс может использоваться как наполнитель в производстве различных композиционных материалов для увеличения плотности.
Утилизация древесных отходов
Древесные отходы относятся к одним из наиболее широко применяемых в различных областях. В строительной индустрии древесные отходы могут применяться в следующих областях:
– Опилки могут использоваться для изготовления кирпичей и гипсовых листов;
– Из стружек можно изготавливать древесно-стружечные и цементно-стружечные плиты, которые используются при строительстве домов.
– Щепа, преимущественно хвойных пород, идет на производство уникального по своим характеристикам строительного материала арболита.
Одним из основных методов переработки древесных отходов в строительные материалы является получение плитных материалов [27]. На современной стройке трудно обойтись без ОСП – ориентированно-стружечных плит, представляющих собой многослойный материал из клееной щепы. ОСП характеризуются высокой прочностью и долговечностью. Для их изготовления используется крупная тонкая щепа, каждый слой которой укладывают перпендикулярно предыдущему [28].
Мелкие опилки используют для изготовления ДВП – древесно-волокнистой плиты. Подобное изделие незаменимо не только в строительстве, но и в мебельном производстве. Для тех же целей применяют ДСП – древесно-стружечную плиту. Она характеризуется высокой прочностью и простотой обработки.
Заключение
Таким образом, одним из эффективных путей решения проблемы накопления техногенных отходов в больших количествах является вторичное их использование в качестве наполнителей, либо модифицирующих добавок в производстве строительных материалов и изделий. Как видно из приведенных в данной работе сведений, применение техногенных отходов в качестве вторичных ресурсов позволяет не только уменьшить загрязнение окружающей среды отходами, но и дает возможность получить качественный продукт при экономии первичного сырья, что снижает себестоимость производства.
Источник
