Лекции по "Экологии"

Основными поставщиками  отходов  являются горнодобывающая,  химическая, металлургическая,  топливно-энергетическая отрасли.

 

1 Основные понятия  отходов

 

     В общем, отходами называются продукты деятельности человека в быту,  на транспорте, в  промышленности,  не  используемые  непосредственно  в  местах своего  образования  и которые могут   быть   реально   или   потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в  ходе  регенерации.

Отходами производства  являются остатки материалов,  сырья,  полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные  физические  свойства.  Отходами  производства  могут считаться   продукты,   образовавшиеся   в   результате    физико-химической переработки  сырья,  добычи  и  обогащения  полезных  ископаемых,  получение которых  не  является  целью  данного  производства.  Отходы  потребления  – непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и  списанные в установленном порядке машины, инструменты, бытовые изделия.

По   возможности    использования,    различаются    утилизируемые    и неутилизируемые отходы.  Для  первых  существует  технология  переработки  и вовлечения  в  хозяйственный  оборот,   для   вторых   в   настоящее   время отсутствует.

 

1.2. Твердые бытовые  отходы

Объемы образования  ТБО в городе складываются из двух потоков: от жилого фонда и от общественных и коммерческих организаций и учреждений. Сбор и вывоз контролируют организации жилищно-коммунальной сферы. Известно, что большая часть бытовых отходов, которые попадают в сборочные контейнеры может быть пущена на переработку. Но существует проблема сортировки отходов. Если бумага еще на стадии образования мусора в ведре у жителя смешивается с подпорченными продуктами, то она уже не может быть сырьем для переработки. В городе должна быть создана сеть приемных пунктов твердых бытовых отходов,  один пункт на 10 тысяч жителей. Создать такую сеть могли бы коммунальные службы города. Учитывая трудности с отводом земельных участков, подключением к электроснабжению, водоснабжению и канализации. В дальнейшем эти пункты могут быть или проданы на рынке услуг, или преданы в аренду малым предприятиям, которые будут вести всю работу по сбору отходов. Таким образом, затраченные городом средства будут возвращены в бюджет.

 

Санитарная очистка  города от ТБО в настоящее время должна решать следующие  стратегические задачи:

• совершенствование системы сбора и транспортировки ТБО, переход к двух стадийному вывозу ТБО за счет строительства мусороперегрузочных станций;
• внедрение индустриальных методов переработки ТБО на базе строительства новых мусороперерабатывающих и мусоросжигательных заводов и реконструкции действующих;
• ввод в эксплуатацию новых и рекультивацию существующих полигонов захоронения ТБО с учетом современных природоохранных требований.

Практически во всех крупных городах остро стоит вопрос хранения и переработки все возрастающих объемов бытовых отходов. Места их складирования зачастую не соответствуют санитарно-гигиеническим нормативам и оказывают негативное влияние на состояние окружающей среды, в том числе и на состояние земель.

В Казахстане за период с 2000 по 2006 годы зарегистрировано свыше   197 тысяч чрезвычайных ситуаций и  происшествий природного и техногенного характера, общее число пострадавших составило более 117 тысяч человек. Крупномасштабные природные и техногенные чрезвычайные ситуации обычно сопровождаются тяжелыми экологическими последствиями. Особенно большой вред наносят лесные пожары, ущерб от которых, начиная с 2000 года превысил 2 млрд. тенге. Необходимо отметить, что наблюдается заметное уменьшение случаев чрезвычайных ситуаций с 33375 в 2003 году до 23835 в 2006 году.

В связи с тем, что  значительное количество экологических  проблем республики остаются нерешенными, отмечается ухудшение показателей  здоровья населения особенно в промышленных городах и центрах. В рамках Программы «Охраны окружающей среды Республики Казахстан на               2005 – 2007 годы» были выполнены предварительные исследования по изучению взаимосвязи между заболеваемостью населения и качеством окружающей среды, которые требуют своего продолжения.

 

1.3. Классификация отходов промышленности

    Промотходы  зачастую   являются   химически   неоднородными,   сложными поликомпонентными   смесями   веществ,   обладающими   различными    химико-физическими    свойствами,     представляют     токсическую,     химическую, биологическую,  коррозионную, огне-  и взрывоопасность.   Существует классификация отходов по их химической  природе,  технологическим  признакам образования, возможности дальнейшей  переработке  и  использования.  В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам  опасности, от чего зависят затраты на переработку и захоронение:

       1. Чрезвычайно опасные. Отходы, содержащие ртуть и ее  соединения,  d том  числе  сулему  (HgCl2),  хромовокислый и цианистый   калий, соединения сурьмы, в том числе SbCl3 – треххлорную сурьму, бензапирен и др. Токсичность соединений ртути заключается во вредном  воздействии иона Hg2+. В организм  ртуть  попадает,  как  правило,  в  неионой форме. Ртуть вступает в соединение с белковыми молекулами в крови, в результате чего образуются более или менее прочные  комплексы  – металлопротеиды. Страдают тиоловые энзимы и в организме  возникают глубокие нарушения  функций  центральной  нервной   системы,   что приводит  к  инертности  корковых  процессов  в мозге. Воздействие соединений ртути на животных при остром отравлении  проявляется  в потере  аппетита,  жажде,  слюнотечение,  рвота,  общая  слабость, позднее кровавый понос, катаракта  на  слизистой  глаз,  возможные судороги, внезапная смерть при поражении двигательных узлов сердца и спинного мозга. У выживших через 1 – 2 часа поражение желудочно-кишечного тракта, через 5 суток –  поражение  почек,  перерождение клеток печени. У человека при отравлении сулемой и другими солями  ртути – головные боли, поражение десен, стоматит, набухание  лимфатических и слюнных желез, иногда повышенная температура. В тяжелых  случаях нефроз в почках и через 5 – 6 дней  смерть. 

Общее воздействие на организм цианистого калия  (KCN)  и  других солей синильной кислоты (HCN) вызывает нарушение  дыхания,  резкое понижение способностей тканей  потреблять  доставляемый  кислород. Бенз(а)пирен (1,2-бензпирен) – сильное  канцерогенное  вещество, получаемое  при  производстве  каменноугольной смолы (содержание 0.001–1 %), каменноугольного пека (1.5 – 2  %),  сланцевой смолы (до  0.2  %),  сланцевых масел,  – содержится   в сырой нефти, нефтепродуктах, древесном дыме,  продуктах  пиролиза  древесины  и торфа.  1,2-бензпирен   обладает   канцерогенной   активностью   в отношении человека и животных. Возможно развитие раковых  опухолей самых различных органов: легких, желудка, молочных желез и  многих других. Действие  канцерогенов  на  организм  происходит  при  его взаимодействии с элементами клетки. Существуют гипотезы, что такие соединения  не  играют  самостоятельной  роли,  а  только  создают условия для онкогенных вирусов. ПДК  бенз-а-пирена  в  атмосферном воздухе составляет 0.01 мкг/м3.

       2. Высоко-опасные.  Отходы,  содержащие  хлористую  медь,  содержащие сульфат меди, щавелевокислую медь, трехокисную сурьму,  соединения свинца. Свинец – яд, действующий на все живое, в особенности на  нервную систему, кровь, сосуды; в меньшей степени действует на эндокринную и  пищеварительную системы.  Активно влияет  на  синтез   белка, энергетический баланс  клетки  и  ее  генного  аппарата,  возможно денатуративное  действие,  подавление  ферментативных   процессов, выработка неполноценных эритроцитов из-за  поражения  кроветворных органов, нарушение обмена веществ.

Медь содержится в  организме главным образом в  виде  комплексных органических соединений и играет важную роль в  кроветворении.  Во вредном действии  избытка   решающую   роль,  по-видимому,  играет реакция  Cu2+ с SH-группами  ферментов (фриден).  С колебаниями содержания Cu в сыворотке и коже связано  появление  депигментации кожи.  Реакции  соединений   меди   с   белками   тканей   верхних          дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Токсичность CuCl2 проявляется как действие Cu2+ и образующейся в организме соляной кислотой.

       3. Умеренно-опасные. Отходы, оксиды свинца (PbO, PbO2, Pb3O4), хлорид никеля,  четыреххлористый углерод. При  остром  травлении   хлоридом   никеля   (NiCl2)   возникает возбуждение, угнетение; покраснение  слизистых  оболочек  и  кожи, понос. Длительное воздействие вызывает снижение числа эритроцитов, но многими животными это переносится не очень болезненно.

       4.  Малоопасные.  Отходы,   содержащие   сульфат   магния,   фосфаты, соединения   цинка,   отходы   обогащения   полезных    ископаемых флотационным способом  с применением аминов. Mg способствует изменениям  содержания  SH-групп  во  внутренних органах, нарушению нуклеинового обмена. У людей поражается носовая полость,  выпадают  волосы.  Действие  собственно  MgSO4  на  кожу приводит к дерматологическим заболеваниям.

Фосфаты – смеси различных  веществ, среди которых все  или  часть соединения  фосфора;  многие  из  них   применяются   в   качестве удобрений.   Поскольку   анион    фосфорной    кислоты    является физиологическим, общее токсическое действие ее солей возможна лишь при весьма высоких дозах.

Хлорид цинка (ZnCl2), используемый для консервирования древесины и  в  целлюлозно-бумажной  промышленности,  у  животных   вызывает развитие злокачественных  опухолей  в  легких и  половых  органах, нарушение твердости костей  и   зубов.   У   человека   поражаются дыхательные  пути,  иногда желудочно-кишечный  тракт,  реже   язва желудка.  ПДК  хлорида  цинка  – 1 мг/м2.

Сульфат цинка или  цинковый купорос (ZnSO4 · 7H2O) – раздражитель дыхательных путей животных, желудочно-кишечного  тракта.  Вызывает          малокровие, задержку роста. У человека может развиться  повышенная          заболеваемость органов дыхания, пищеварения, кровообращения, кожи.

 

Принадлежность к группам  определяется  по  классификатору  промышленных отходов, расчетным путем, если  известны  гигиенические  параметры  вещества (например, ПДК)  и экспериментальным путем.

Отходы  всех  классов  делятся на твердые, пастообразные,  жидкие,  пылевидные  или  газообразные.  Твердые отходы: пришедшая в  негодность   тара   из   металлов,   дерева,   картона, пластмасс,  обтирочные  материалы, отработанные  фильтроматериалы,   обрезки полимерных труб,  кабельной продукции. Пастообразные:  шламы,  смолы, осадки  с  фильтров  и  отстойников  от  очистки  емкостей  теплообменников.

Жидкие:  сточные воды,  содержащие  органические  и   неорганические,    не подлежащие  приему  на биоочистку ввиду высокой токсичности.  Пылевидные (газообразные):  сдувки  от  дыхательных трубок  емкостного   оборудования, выбросы из участков обезжиривания,  окраски  продукции.

По  химической устойчивости   отходы   различаются:    взрывоопасные,    самовозгорающиеся, разлагающиеся с выделением ядовитых газов,  устойчивые. 

Отходы  могут  быть растворимые  и  нерастворимые  в  воде.  По   происхождению:   органические, неорганические, смешанные отходы.

В промышленно развитых странах доля расходов на реализацию  экологичных способов производства от стоимости конечной продукции  30  –  50  % .  В нашей стране до сих пор экономика  промышленного  производства  недостаточно учитывает или не учитывает совсем  убытки  от  деградации  природной  среды, себестоимость продукции определяется без учета стоимости природы.

 

Life-cycle analysis. Опыт ЕС: Сквозной,  оборотный и циркуляционный ресурсные циклы,  их сущность и пути экологизации.  Концепция безотходного производства.               

 

LIFE-CYCLE ASSESSMENT (Оценка жизненного цикла продукции).

Оценка жизненного цикла (LCA) является инструментом, используемым для оценки потенциального экологического воздействия продукта, процесса или  деятельности в течение всего  жизненного цикла путем количественной оценки использования ресурсов ("входы", таких как энергетика, сырье, вода) и выбросов в окружающую среду ("выходы" в воздух, воду и почву), связанные с системой.

Оценка жизненного цикла  используется для ответа на конкретные вопросы, такие как:

• Как два различных производственных процессов на тот же продукт сравним с точки зрения использования ресурсов и выбросы?
• Как компактный моющих средство по сравнению с обычные моющие средством с точки зрения использования ресурсов и выбросы?
• Каковы относительные вклады на различных этапах жизненного цикла данного продукта в общем объеме выбросов?

  Говоря другими  словами, оценка жизненного цикла  направлена на повышение эффективности. И потому, что она учитывает каждый этап в жизни продукта, явные улучшения, что только смена проблемы вокруг признаются и ее можно избежать.

 

Инструменты LCA:

1. Анализ продуктов из всей системы с функциональной точки зрения устройства в последовательной, прозрачной и воспроизводимой системой для определения руководства выбора сырья, руководства инновационного продукта и дизайна упаковки с более низким воздействием,
2. Анализ энергии и ресурсов при производстве продукта,
3. Анализ различных выбросов, отходов, а также ресурсы, используя экологическое моделирование,
4. Определение наиболее вероятных параметров мониторинга и контроля,
5. Определение возможностей для улучшения общей производительности системы,
6. Benchmark продукта с течением времени, и доклад о ходе работы.

 

СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

Термическое обезвреживание токсичных промышленных отходов

На современном этапе  открывается всё  больше  возможностей  существенно сократить  количество  не  утилизируемых  отходов,  которые  имеют   сложный химический состав, и, как правило, их переработка в  полезные  продукты  или весьма затруднительна современном этапе, или экономически нецелесообразна.

Жидкофазное окисление. Жидкофазное окисление токсичных отходов производства  используется  для обезвреживания жидких отходов и осадков сточных вод. Суть его заключается  в окислении  кислородом органических и элементоорганических  примесей  сточных вод при температуре 150 – 350° С и при давлении 2 – 28 МПа. Интенсивность окисления в жидкой фазе способствует высокая концентрация растворенного  в  воде  кислорода,  значительно  возрастающая  при   высоком давлении. В зависимости от  давления,  температуры,  количества  примесей  и кислорода, продолжительности процесса  органические  вещества  окисляются  с образованием  органических  кислот  (в  основном  CH3COOH  и  HCOOH)  или  с образованием CO2, H2O и N2.    Элементоорганические  соединения  в   щелочной   среде   окисляются   с образованием водных  растворов  хлоридов,  бромидов,  фосфатов,  нитратов  и оксидов металлов, а при окислении азотосодержащих веществ, помимо  нитратов, образуется значительное количество аммонийного азота.