Обращение с опасными отходами

           Основные направления обезвреживания отходов:

1.      Мероприятия по снижению образования отходов – безотходные и малоотходные технологии, ресурсосбережение и снижение потребления.

2.      Захоронение отходов на полигонах – на сегодняшний день самый распространённый метод обезвреживания.

3.      Обезвреживание отходов сжиганием – на мусоросжигательных заводах или на специальных установках огневого обезвреживания.

4.      Физико-химические методы обезвреживания отходов – перевод отходов в нерастворимую форму, связывание их цементом или полимером, пиролиз.

5.      Утилизация отходов – переработка с получением полезных продуктов.

 

Захоронение отходов 1 и 2 класса опасности

Отходы 1 и частично 2 классов опасности захороняют в специальных хранилищах – могильниках, расположенных на специально отведенной территории, обычно на загородных полигонах.

Правила выбора расположения полигонов – на удалении от населённых мест, водоёмов, в местах с низким уровнем грунтовых вод.

 

 

Рис. 1. Технологическая схема могильника для чрезвычайно опасных и высокоопасных отходов

1-железобетонный бункер;  2-тепляк;  3-спецавтотранспорт; 4-контейнеры с высокотоксичными отходами.

Могильники представляют собой железобетонный бункер, в который устанавливаются герметически закрытые металлические или пластиковые контейнеры с отходами. Могильник в процессе эксплуатации сверху укрыт специальным помещением (тепляком) для защиты от атмосферных осадков.

Конструкцию контейнеров разрабатывает предприятие, на котором образуются отходы. Конструкция согласовывается с Санэпидемстанцией (СЭС). Обычно контейнеры представляют собой металлические цилиндры (бочки) с герметичной крышкой (на болтах), толщина стенки 5-10 мм. Контейнеры устанавливаются в деревянные ящики для предупреждения повреждений при транспортировке.

Транспортируют контейнеры с опасными отходами специализированным автотранспортом или в специальных железнодорожных  вагонах. Использовать этот транспорт для чего-либо кроме перевозки отходов запрещается. Маршрут транспортировки, по возможности, прокладывают вдали от крупных населённых пунктов, жилых массивов, школ, больниц и т.д.  Маршрут согласовывается с СЭС и утверждается в местных органах власти.

Контейнеры устанавливают рядами и перекрывают железобетонными плитами, на которые устанавливают новый ряд контейнеров. После заполнения могильника его закрывают железобетонной плитой, засыпают грунтом и сверху асфальтируют. Тепляк демонтируют. Нормативный срок службы могильника после окончания эксплуатации – 50 лет.

Картовые захоронения отходов 2 и 3 класса

Отходы 2 и иногда 3 класса захороняют в картах. Карты – котлованы с соотношением сторон от 1:1,4 до 1:4 и глубиной до 5 м, с гидроизоляцией дна и стен и с торцевыми склонами пологими для заезда техники. Дно карт выполняется с уклоном по длине. Применяются специальные мероприятия для предотвращения загрязнения грунтовых вод и отвода атмосферных осадков, скапливающихся в нижней части карты. Дно карты разделяется дамбочками высотой до 1м на участки, отделяющие загрязненные сточные воды, контактировавшие с отходами, от чистой дождевой воды. После дождей стоки перекачивают передвижными насосами: чистые в ливневую канализацию, а загрязнённые – в специальную цистерну, откуда стоки поступают на обезвреживание.

Отходы укладываются на дно карты в полиэтиленовых или прорезиненных мешках послойно. Каждый слой высотой около 1 метра пересыпается слоем грунта высотой около 1,5 м и утрамбовывается катком. После заполнения карта засыпается слоем грунта высотой 1,5 м, утрамбовывается и асфальтируется или бетонируется. Над картой устанавливается табличка, расположение карты отмечается на плане полигона.

  

Траншейное захоронение промышленных отходов 3 и 4 класса и ТКО

 Промышленные отходы 4 и иногда 3 классов, а также ТКО захороняют траншейным способом. Для этого применяются траншеи шириной 3-4 м, глубиной до 5 м, длина траншей не ограничивается (стараются делать как можно длиннее). Дно гидроизолируют утрамбованной глиной или битумом, одну стенку укрепляют для предотвращения обрушения при заезде спецавтотранспорта.

Захоронение осуществляют по участкам длиной 5-10 м. Отходы укладываются на дно траншеи навалом послойно. Каждый слой высотой около 1 метра пересыпается слоем грунта высотой около 1,5 м и утрамбовывается катком. После заполнения участок траншеи засыпается слоем грунта высотой 1,5 м, утрамбовывается и в дальнейшем, после заполнения всей траншеи, эта территория засыпается землёй и засевается травой. Над траншеей устанавливается табличка, расположение траншеи отмечается на плане полигона.

Применяются специальные мероприятия для предотвращения загрязнения грунтовых вод и отвода атмосферных осадков, скапливающихся в нижней части траншеи. Дно траншеи разделяется дамбочками высотой до 1м на участки, отделяющие загрязненные сточные воды, контактировавшие с отходами, от чистой дождевой воды. После дождей стоки перекачивают передвижными насосами: чистые в ливневую канализацию, а загрязнённые – в специальную цистерну, откуда стоки поступают на обезвреживание.

 

Проблемы старых свалок. Свалочный газ и его утилизация

 Проблемы старых свалок – накопление и миграция вредных веществ, образование новых соединений непредсказуемого состава, выделение свалочного газа (СГ).

Основные проблемы связаны с проникновением в свалочное тело атмосферных осадков и попаданием растворённых вредных веществ в грунтовые воды с последующей миграцией загрязнений на большие расстояния. Гидроизоляция дна и стенок могильников, карт и траншей во время захоронения становится неэффективной через 5-10 лет. Поэтому требуется мониторинг мест складирования отходов и контроль состава грунтовых вод с помощью контрольных скважин.

В случае обнаружения миграции загрязнений с грунтовыми водами применяются дополнительные мероприятия:

- гидроизолирующие экраны;

- перехват загрязненных вод с помощью специальных скважин и откачки вод с последующей очисткой;

- в особо опасных ситуациях – вскрытие могильников или карт и перезахоронение отходов.

Свалочный газ (СГ) образуется в результате процессов анаэробного брожения органических веществ – пищевых отходов, бумаги, древесины, пластмасс и состоит на 60-70 % из метана и на 20-30% из углекислого газа. Интенсивное выделение СГ начинается через 10-20 лет после захоронения и продолжается ещё около 20 лет.   За это время выделяется около 100 м³ из 1 т ТКО. Выделение СГ приводит к пожарам и взрывам на свалках и в подвалах и погребах населённых пунктов вблизи полигона. СГ приводит к гибели корневой системы растений. Выделение СГ – мощный фактор усиления парникового эффекта.

Свалочный газ нужно добывать на территориях старых полигонов с помощью системы скважин. На новых полигонах закладывают в захоронения систему трубопроводов для добычи СГ. Свалочный газ используют как топливо в котельных, после очистки от СО₂ и соединений серы его можно закачивать в баллоны и использовать как моторное топливо.

Добыча и утилизация СГ – решение проблем окружающей среды и альтернативный источник энергоресурсов.

 

Открытое складирование отходов 3 и 4 классов

 Промышленные отходы 4 и 3 классов, а также ТКО допускается складировать открытым способом. Это отвалы, терриконы, золо- и шламонакопители, открытые свалки ТКО.

Открытые свалки и  складирование промышленных отходов осуществляются на специально выделенных территориях. Вокруг организуются санитарно-защитные зоны (СЗЗ).

Ресурсная ценность старых отвалов и других мест складирования промышленных отходов со временем возрастает в связи с появлением новых технологий. Многие старые отвалы являются, по сути, техногенными месторождениями полезных ископаемых.

  

Огневое обезвреживание высокоопасных отходов

           Высокоопасные отходы 1 и 2 классов создают много проблем при захоронении и их предпочтительнее обезвреживать. Одним из наиболее распространённых методов обезвреживания является огневое обезвреживание. Оно применяется для горючих или разлагающихся при высокой температуре веществ, в основном органических соединений, например, для обезвреживания химического оружия времён второй мировой войны или запрещённых ныне пестицидов (типа ДДТ).

            Высокотоксичные отходы тельферным краном подаются в загрузочное устройство, которое имеет герметизирующий шлюз. Оттуда отходы поступают в барабанную печь, где за счёт горелки создаётся температура 900-1100⁰С. Для галогенсодержащих отходов – 1200⁰С. Время пребывания в печи – 1,5-2 часа, для галогенсодержащих отходов – 2-3 часа. Печь вращается со скоростью 1-2 оборота в минуту.

 

Рис. 2. Агрегат сжигания твердых, пастообразных и жидких токсичных промышленных отходов 

(фирма „Фон-Ролл" - Швейцария)

1 — грейферный кран; 2 — рольганг и лифт для загрузки бочек; 3 — загрузочное устройство для твердых отходов; 4 — печь с вращающимся барабаном; 5 — камера дожигания; 6 — шлакоудаление; 7 — котел-утилизатор; 8 - реактор (сушилка); 9 – циклон; 10 – вывод сухих солей; 11 — скруббер Вентури; 12 – дымовая труба

Дымовые газы, продукты горения и разложения отходов поступают в камеру дожигания, где имеется 5-10 горелок, работающих на газе или жидком топливе, и куда подаётся большое количество воздуха a=2-2,5. При сжигании особо опасных органических отходов в камеру дожигания подают чистый кислород. Конструктивно камера дожигания совмещена с пылеуловителем типа пылевого мешка, где улавливается крупная фракция пыли. Золу из барабанной печи и пыль из камеры дожигания захороняют. При этом класс опасности этих отходов обычно ниже, чем исходных веществ, а их объём меньше в десятки раз.

Продукты горения из камеры дожигания поступают в котёл-утилизатор, где тепло горячих газов используется для получения пара, который может быть использован для выработки электроэнергии. Затем охлаждённые газы подаются в электрофильтр, где происходит тонкая очистка от пыли, после чего газы поступают  на дымосос и дымовую трубу. В последнее время стали применять дополнительно мокрые скрубберы для химической очистки от соединений серы, хлористых и фтористых соединений.

 

 Мусоросжигательные заводы.

           Заводы по сжиганию бытового мусора широко распространены в мире. Первый завод был построен в Англии в Ноттингеме в 1874 г. 

            Для сжигания ТКО применяют специальные топочные устройства. Тепло продуктов горения утилизируется с получением пара и горячей воды. Применяют паровые турбины для выработки электроэнергии.

            Недостатки метода – образование токсичных газообразных соединений, в том числе диоксинов и бензофуранов, и высокие капитальные затраты.

            Преимущества – резкое сокращение количества отходов, подлежащих захоронению, получение тепла и электроэнергии.

            Экономическое стимулирование мусоросжигания в цивилизованных странах.

 

Утилизация бытового мусора

           Утилизация предварительно рассортированного бытового мусора чрезвычайно экономически выгодна.

            Основные направления утилизации рассортированных ТКО:

-         лом цветных и чёрных металлов – вторичный переплав (например, алюминий из отходов в 40 раз дешевле алюминия из бокситов);

-         макулатура и ткани – получение бумаги (дешевле и лучше, чем из древесины);

-         стеклобой – добавка в шихту стекольных заводов (бой стекла – обязательный компонент);

-         пластик – измельчение и вторичный переплав (дешевле, чем исходная пластмасса);

-         вторичное использование стеклотары, одежды и обуви (сэконд хэнд);

-         горючие отходы – как топливо;

-         минеральные отходы – как наполнитель в бетон;

-         пищевые отходы – компост или корм свиньям.

            Методы сортировки ТКО:

-         предварительная сортировка населением (экономический стимул и экологическое воспитание);

-         технические методы сортировки (недостаточно разработаны);

-         ручная сортировка.