Обращение с отходами производства и потребления

    Под безотходной технологией, безотходным производством, безотходной системой понимают не просто технологию или производство того или иного продукта, а принцип организации и функционирования производств, региональных промышленно-производственных объединений, территориально-производственных комплексов народного хозяйства в целом. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергии в замкнутом цикле (первичные сырьевые ресурсы — производство— потребление — вторичные сырьевые ресурсы), т. е. не нарушается сложившееся экологическое равновесие в биосфере.

    Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства. При малоотходном производстве вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными органами, но по техническим, экономическим организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

    Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы производства — это по тем или иным причинам неиспользованная или недоиспользованная часть сырья. Большое значение при этом приобретает разработка ресурсосберегающих технологий.

    Для удовлетворения потребностей народного хозяйства ежегодно в расчете на душу населения в хозяйственный оборот вовлекается до 20 т природного сырья. В промышленности ~70% затрат приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. В этой связи в условиях постоянно нарастающего дефицита природных ресурсов важную роль играет рациональное, комплексное и экономическое их использование, снижение металлоемкости и энергоемкости промышленного производства. При создании безотходных и малоотходных производств необходимо постоянно совершенствовать существующие и разрабатывать принципиально новые технологические процессы и схемы, при реализации которых существенно снижается количество образующихся отходов или они практически ликвидируются.

    Такое производство включает и переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия.

    Целесообразность использования отходов доказана практической работой многих предприятий различных отраслей промышленности. Использование макулатуры, вторичных текстильных материалов, изношенных шин, вторичных полимеров, стеклобоя и ряда других отходов позволяет выпускать товары производственно-технического назначения и народного потребления без использования дефицитного первичного сырья.

    Таким образом, малоотходная и безотходная технология должны обеспечить:

• Комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных процессов;
• Создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
• Переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;
• Использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;
• Создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов.

    В машиностроении разработка малоотходных техпроцессов связана прежде всего с необходимостью увеличения коэффициента использования металла. Естественно, что увеличение коэффициента использования металла дает не только технико-экономические выгоды, но и позволяет уменьшить отходы и вредные выбросы в окружающую среду.

    Сравнительно новым технологическим процессом в литейном производстве является использование быстротвердеющих формовочных смесей. Этот процесс, при котором происходит химическое затвердевание форм и стержней, прогрессивен не только в технологическом, но и в санитарно-гигиеническом отношении вследствие значительного сокращения пылевыделения. Коэффициент использования металла увеличивается при таком литье до 95—98%. Полная регенерация формовочных смесей осуществлена на КамАЗе, что сняло вопрос о ликвидации отходов.

    Одним из видов технологических потерь в кузнечно-прессовых цехах является угар металла, достигающий 5% массы загружаемого в печь материала. Угар повышается с увеличением продолжительности нагрева, поэтому для сокращения потерь необходимо интенсифицировать процесс нагрева, устанавливая его оптимальный режим в соответствии с конструкцией нагревательного оборудования и формой заготовки.

    Другим видом технологических потерь металла при его нагреве является окалина, возникающая в результате окисления поверхностного слоя металла. При пламенном нагреве потери металла от окалины составляют ~3% массы заготовки. Особенно толстый слой окалины образуется при неравномерном нагреве. Эффективными способами борьбы с угаром и образованием окалины являются нагрев заготовки в защитной безокислительной среде, а также контактный и индукционный нагрев, позволяющий снизить потери металла до 0,5%.

    В термических цехах целесообразно применять нагрев деталей в ваннах, что предотвращает окисление и обезуглероживание поверхностного слоя стальных деталей. При этом масляные ванные предпочтительнее свинцовых, загрязняющих атмосферу аэрозолем свинца. Заменив в нагревательной ванне минеральное масло расплавом селитры, можно снизить потребление и сброс нефтепродуктов.

    Порошковая металлургия позволяет создавать материалы и изделия с особыми, часто уникальными составами, структурой и свойствами, а иногда вообще недостижимыми при других техпроцессах. При этом обеспечивает значительный экономический эффект (1-4 млн. руб. на 1000 т спеченных изделий) за счет потерь материалов до 5-7% и увеличения коэффициента использования металла в 2-3 раза. А при металлообработке литья и проката часто теряется в стружках до 60-70% металла.

    В подшипниковой промышленности разработана и внедрена технология использования шлифовального шлака для производства колец подшипников методами порошковой металлургии, что позволяет получать ежегодную экономию до 70 000 т качественного порошка легированной стали.

    В настоящее время разработано множество технологий, которые позволяют обезвреживать опасные отходы, извлекать полезные компоненты тем самым сократить потребление природных ресурсов. Например, утилизация резинотехнических изделий.

    Применение измельченной резины в виде крошки и тонкодисперсной резиновой муки в качестве эластичных наполнителей — наиболее перспективный метод утилизации резиновых отходов и изношенных шин, поскольку позволяет в максимальной степени сохранить и использовать эластические и прочностные свойства вулканизованной резины.

    В настоящее время разработано много различных видов оборудования для измельчения резиновых покрышек, которые различаются по характеру и скорости нагружения, конструкции рабочих органов и т.п. Для этих целей применяют абразивные ленты и круги, дисковые ножи, прессы и другое оборудование.

    Измельченная резина в виде муки и крошки широко применяется в различных областях, и прежде всего в качестве полноценной добавки к свежим резиновым смесям. Установлено, что дисперсность резиновой муки оказывает большое влияние на свойства резиновых изделий, а также на возможность ее применения в составе смеси. С увеличением дисперсности возможно увеличение содержания муки до 300-400 массовых частей на 100 массовых частей каучука. При этом прочностные свойства резины не только не снижаются, но возрастают по сравнению с резиной, содержащей в таком же количестве активные минеральные наполнители. Это становится возможным при использовании резиновой муки с размером частиц несколько микрон, что достигается при новейших способах измельчения, например при рассмотренном выше высокотемпературном измельчении, при сжатии со сдвигом или с помощью абразивно-дискового измельчителя, в котором резиновая крошка измельчается в зазоре между двумя вращающимися в разные стороны абразивными кругами.

    Применение нового эффективного оборудования для дробления и измельчения позволяет получать высококачественный тонкоизмельченный резиновый порошок различного помола с размером частиц от 0,2 до 1,4 мм и более, в зависимости от требований потребителя.

    При переработке изношенных автомобильных шин с текстильным и металлическим кордом, по технологии механического измельчения с применением глубокого охлаждения, получают конечный продукт - резиновую крошку.

    При дальнейшей переработке дробленой резины, получают качественную продукцию, которая находит применение в самых различных областях. Полученная крошка применяется для производства резиновых смесей. Введение резинового порошка в асфальто-битумные смеси позволяет заметно улучшить свойства дорожного покрытия - прочность и морозостойкость, а также увеличить срок эксплуатации дорожного покрытия в два раза. Так как резиновый порошок, полученный по технологии низкотемпературного охлаждения, сохраняет активную, развитую поверхность, он широко используется при изготовлении сорбентов сырой нефти и жидких нефтепродуктов с поверхности воды и на почве.

    Сорбенты обладают высокой способностью по отношению к сырой нефти и жидким нефтепродуктам со всеми другими известными сорбентами нефти и нефтепродуктов на основе резиновых порошков.

    Массовое соотношение поглощенной нефти или нефтепродуктов этим сорбентом составляет 6,5-7 к 1. Не тонут в воде, хотя исходное сырье для производства его основного компонента - тонкодисперсного резинового порошка - изношенные пневматические шины и технологические отходы резины, имеют массовую плотность более 1,3.

    В результате сорбции нефти или жидких нефтепродуктов сорбенты собираются на воде в крупные агломераты весом до нескольких килограммов, которые остаются на поверхности при любом ее состоянии в течение нескольких месяцев и сравнительно легко собираются механически, не оставляя следов, даже в виде тонких нефтяных пленок. Сорбенты нетоксичны и экологически безопасны.

    Для решения проблемы городского мусора создаются заводы по переработке отходов.

    Этот процесс выглядит следующим образом. Мусоровозы доставляют отходы на завод. Затем отходы попадают в теплоизолированные барабаны, длина каждого из них — 60 метров. Вентиляторы постоянно подают воздух во внутреннюю полость барабанов.

    При вращении барабана отходы измельчаются и перемешиваются. Удельная поверхность мусора при этом увеличивается. Постоянная аэрация (на один килограмм отходов подается 0,2-0,8 кубометра воздуха), пробуждает к жизни аэробную микрофлору мусора. В работу вступают организмы (мезофилы), разогревающие массу сначала до 20-35, а потом до 50 градусов. На этом этапе активно размножается микрофлора другого рода (термофилы). Температура поднимается до 70 градусов. Одновременно происходит не только распад органического вещества, но и его синтез — возникают соединения, улучшающие качество будущего органического удобрения.

    Процесс продолжается двое суток. Обезвреженные отходы через перфорированную насадку на конце барабана равномерно подаются на ленточный конвейер. Но это еще не тот компост, который может идти в теплицы и на поля. Он очень загрязнен.

    Поэтому все последующие технологические операции связаны с максимальной очисткой компоста. Сейчас заводы по переработке мусора оснащаются автоматизированными сепараторами. Сначала отделяют черный металл. Над конвейером укреплен электромагнитный сепаратор, который извлекает из компостной массы железные предметы. Этот лом попадает в бункер-накопитель, потом в пакетировочные прессы, где прессуется в 80-килограммовые брикеты, готовые к переплавке.

    Освобожденная от черного металла масса с конвейера попадает в грохот — цилиндрическое сито с ячейками диаметром 45-60 миллиметров. Грохот вращается довольно быстро — со скоростью 15 оборотов в минуту. Более крупные частицы остаются над решеткой, мелкие проваливаются. Оба продукта — надрешетный и подрешетный — освобождают от цветного металла. Специальные установки создают под транспортером бегущее электромагнитное поле. Предметы из цветного металла под действием поля сдвигаются и сбрасываются в сторону.

    Для выделения из компоста стекла используют баллистические стеклосепараторы.

    Для отделения компоста от полиэтиленовой пленки массу подают в сильную струю воздуха. Комки компоста первыми падают на транспортер, а более легкие куски полиэтиленовой пленки оседают сверху. Отсюда их отсасывает специальное сопло. Компост идет в молотковые мельницы. Воздуходувка подает в шахту мельницы сильную струю воздуха. Раздробленная часть увлекается в циклон потоками воздуха и вновь возвращается на конвейер, а более тяжелые нераздробленные фракции падают обратно на молотки.

    Продукция завода используется в сельском хозяйстве, причем как бы дважды. Дело в том, что из цехов выходит еще не дозревший компост. Долгое время в нем продолжается биотермический процесс и держится высокая температура. Такой компост применяется как ценнейшее биотопливо для подогрева грунта. Двадцатисантиметровый его слой, заложенный в теплицы, позволяет, например, получать по сорок килограммов огурцов с квадратного метра, да и созревают овощи гораздо раньше. А остывший и уже дозревший компост используется вторично — в открытом грунте на полях и в городском озеленении как обычное органическое удобрение.

    После отсева на грохоте крупные отходы по конвейеру доставляются в приемный бункер. К бытовым отходам добавляются подходящие по составу для пиролиза промышленные отходы с других предприятий города. Отсюда масса попадает в сушильный барабан. Высушенный материал перегружается в такой же барабан, где идет непосредственно пиролизный процесс. Парогазовая смесь, которая получается в результате разложения продукта, состоит из горючего газа, смолы и воды. Твердый углеродистый остаток пиролиза, пирокарбон, охлаждается циркулирующей по трубам холодной водой, а потом измельчается в порошок. Пирокарбон используют в металлургии как заменитель графита. С внедрением пиролиза переработка бытовых отходов стала полностью безотходным производством. Утилизируется весь объем отходов, поступающий на завод.