Учет и утилизация отходов

(5 и более км) толщи трещиноватых пород, сквозь которые не циркулируют воды

и рассолы [13].

Возможность использования природных объектов этих двух типов для

надежного вывода токсичных отходов из окружающей среды, как правило, не

требует дополнительных обоснований, так как полная изоляция их от биосферы

существует миллионы лет.

К основным техногенным объектам, пригодных при определенных условиях

для использования с той же целью, относятся [13, 31]:

- выработанные пространства, образованные при добыче солесодержащих

полезных ископаемых (каменной соли, калийных солей) как через скважины

методом подземного выщелачивания, так и шахтным способом;

- выработанные пространства, образованные при шахтной добыче

строительных материалов (гипсов, туфов, мраморов) и различных руд;

- выработанные пространства, образованные при подземной выплавке серы и

подземном сжигании угля с целью получения газа;

- выработанные пространства, образованные в нетрещиноватых породах

специально для захоронения и складирования токсичных отходов (в глинах, в

солях, в гранитах, гнейсах и эффузивах);

- зоны разуплотнения, разрыхления и расслоения, возникшие в породной

толще над и под выработанными пространствами, образующимися при добыче

полезных ископаемых;

- конверсируемые военные объекты различного назначения (ракетные шахты,

подземные склады и т.п.);

Во всех геотектонических обстановках неблагоприятные для захоронения ПО

условия характерны для районов активизации новейших движений.

Хранилища жидких, пастообразных или растворимых в воде промышленных

отходов следует размещать на участках со слабофильтрующими породами,

характеризующимися коэффициентом фильтрации не более 10 см/с. При

необходимости размещения отходов в более проницаемых грунтах в камерах

хранилища следует предусматривать технические мероприятия по исключению

проникновения отходов в подземные и грунтовые воды, а также по исключению

воздействия на отходы грунтовых вод. В качестве таких мероприятий можно

использовать тампонаж окружающих пород, создание гидроизоляционного слоя,

возведение противофилътрационных завес и т.п. [31].

Для создания подземных хранилищ токсичных промышленных отходов не

следует использовать выработанные пространства горных предприятий,

расположенных в городах и рабочих поселках или непосредственно к ним

примыкающих. Требования к местам спуска в подземное хранилище токсичных

промышленных отходов и выхода вентиляционной струи, проходящей через такое

хранилище (промплошадка), должны соответствовать «Санитарным правилам» и

СНиПам для полигонов по захоронению токсичных промышленных отходов [34,

37].

Подземное захоронение ПО может быть организовано на различных глубинах

и в различных гидродинамических зонах литосферы. Согласно этому хранилища

подразделяются [31]:

- не неглубокие (близповерхностные) – в зоне аэрации и активного

водообмена;

- среднеглубокие (промежуточной глубины) – ниже зоны активного

водообмена, но не глубже 2000 м, в пределах пластовых температур до 50 – 70

°С;

- глубокие – на глубинах свыше 2000 м.

Для обеспечения безопасного функционирования близповерхностных хранилищ

из-за опасности загрязнения подземных вод они должны размещаться в объеме

геологических тел с низкой гидравлической и диффузионной проницаемостью (в

глинах, туфах и т.п.) и создаваться защитные сооружения (системы дренажа,

гидрозавес и т.п.).

Среднеглубокое захоронение целесообразно и эффективно в объеме

мегаблоков кристаллического фундамента платформ. Наиболее оптимально

создание такого рода хранилищ в пределах неглубоко залегающих (500-2000 м)

депрессий с незначительной динамикой подземных вод.

Глубокое захоронение промышленных отходов может быть реализовано в

разрезе кристаллических образований фундамента и в осадочных породах,

перекрытых выдержанными толщами (глинами мощностью от 50 до 100 м и более,

стратифицированными соляными толщами).

2.2. Использование промышленных отходов в качестве заполнителя при

рекультивации карьеров

При добыче полезных ископаемых неизбежно образуется большое количество

отработанных карьерных выемок, негативно влияющих на различные элементы

природной среды: нарушение геоморфологии, гидрологического и

гидрогеологического режимов, загрязнение подземных горизонтов, ландшафтные

изменения (Таблица 1).

Таблица 1.

Классификация негативных воздействий на окружающую среду [32]

|Объект |Проявление |

|воздействия| |

|Литосфера |Оползни, оплывание, эрозия склонов и основания выработки, |

| |интенсификация карста, просадка лессовых пород; истощение |

| |плодородного слоя; изменение микрорельефа; выветривание и |

| |обрушивание склонов. |

|Гидросфера |Нарушение режима и загрязнение подземных вод и малых рек; |

| |оседание и провалы поверхности из-за суффозии; заболачивание|

| |почвогрунтов; подтопление территории и угнетение |

| |растительности. |

|Атмосфера |Загрязнение воздуха карьерной пылью; возникновение застойных|

| |аэродинамических зон; изменение состава воздуха в ареале |

| |глубоких карьеров. |

|Ландшафт |Усиление контрастности рельефа; овраго- и |

| |оползнеобразование; смещение пород на склонах; понижение |

| |поверхности в прикарьерном пространстве. |

Частичный возврат территории в безопасное хозяйственное пользование

достигается путем выполаживания откосов, планировки днища, фитомелиорации и

заполнением всего свободного пространства выемки карьера. Практически

единственной альтернативой природным рекультивационным материалам

(кондиционные и отвальные грунты) являются крупнотоннажные промышленные

и/или бытовые отходы.

Опасность промышленных отходов предполагает их предварительное

обезвреживание и обработку для снижения класса токсичности и перевод из

одного класса опасности в другой, например из взрывоопасных в

невзрывоопасные, из самовозгорающихся в несамовоагорающиеся и т. д.

При выборе отходов для рекультивации карьеров необходимо учитывать

следующие факторы [32]:

- Эколого-гигиенический – допустимость использования с точки зрения

безопасности для людей и окружающей среды;

- Ресурсный – наличие достаточного для заполнения карьера количества

отхода;

- Реакционная способность – химическая индифферентность компонентов

отхода;

- Инженерно-геологический – сходство отхода с природными материалами

карьера.

Благодаря медленному протеканию физико-химических процессов происходит

трансформация компонентов отходов. Присутствие растворителей и

углеводородов приводит к набуханию полимеров, эмульсии и коллоиды которых

пропитывают минеральную часть отходов. Гидролиз солей тяжелых металлов

приводит к образованию малорастворимых оксидов и гидроксидов. Данные

процессы интенсифицируются в результате экзотермических реакций и

затрудненного оттока тепла. Содержание отходов в рекультивируемом карьере в

течение 5 – 6 лет приводит к образованию почти однородной резиноподобной

массы и достигается детоксикация отходов [32].

Сводная классификация видов работ по рекультивации карьеров с

использованием предварительно подготовленных в зависимости от их целевого

назначения отходов представлена в Приложении 4.

Таким образом, рекультивация карьеров неутилизируемыми промышленными

отходами позволяет проблему их размещения с минимальным экологическим

ущербом, при этом достигается уменьшение неблагоприятного воздействия со

стороны техногенно нарушенных территорий.

2.3. Размещение радиоактивных отходов

Захоронение и складирование в геологических формациях, являющихся

природными изоляторами, в сочетании с несколькими инженерными барьерами,

призванными препятствовать распространению токсичных отходов в окружающую

среду, составило основу концепции надежного вывода из биосферы и

радиоактивных отходов (РАО) различной активности, принятую МАГАТЭ.

С ориентировкой на нее в США в 80-х годах была произведена разработка

могильников для РАО в пустотах от разработки соляных и золоторудных

месторождений. В Германии РАО захороняются в соляных и железорудных

выработках. В остальных странах Западной Европы, а также в Канаде и на Кубе

разработка технологий захоронения РАО в геологических формациях также

ведется уже в течение нескольких лет. В последние годы геологические и

геофизические изыскания на предмет выбора тех участков недр, в которых

существуют природные породные изоляторы, способные безопасно использоваться

для той же цели, начаты и в странах Восточной Европы, в странах СНГ

(Украина и Белоруссия). При этом первоочередность захоронения в недрах РАО,

хотя последние и составляют всего около 1% от общего количества

неиспользуемых токсичных отходов, диктуется тем, что при размещении их на

земной поверхности, которое в основном осуществляется в настоящее время,

они представляют для человечества наибольшую опасность [14].

2.4. Требования безопасности при организации хранилищ

При решении вопросов обеспечения эксплуатационной надежности горных

выработок, специально создаваемых для подземных хранилищ, необходимо

учитывать требования СНиП 2.01.55-85 «Объекты народного хозяйства в

подземных горных выработках» и одноименной Инструкции, утвержденной

Госстроем СССР и Госгортехнадзором СССР в 1984 г.

Для обеспечения безопасного вывода отходов из биосферы при

использовании природных и техногенных объектов должны строго соблюдаться

определенные условия и ограничения.

Согласно действующим положениям по проектированию и созданию

захоронений отходов запрещается их расположение [29]:

- вблизи месторождений пресных подземных, минеральных лечебных,

промышленных вод и их водоохранных зон;

- на территории зон охраны курортов;

- на территории заповедников;

- в пределах селитебных и рекреационных зон населенных пунктов.

Кроме того, подземные хранилища не рекомендуется размещать:

- на площадях залегания полезных ископаемых без согласования с органами

Государственного горного надзора;

- в зонах активного карста;

- в зонах активизации процесса сдвижения породной толщи от ведения

горных работ;

- в массивах, склонных к горным ударам и относящихся к пожароопасным

(выделяющих или образующих при контакте с промышленными отходами

взрывоопасные или ядовитые газы);

- в пределах сейсмоактивных районов;

- в зонах естественного питания и разгрузки водоносных комплексов;

- вблизи неотектонически активных разломов и дизъюнктивных нарушений в

породной толще;

- в районах интенсивной техногенной нагрузки на недра, приводящей к

нарушению природной изоляции подземных резервуаров (например, в районах

старых нефтяных месторождений, для которых характерно наличие значительного

фонда дефектных скважин, являющихся основными каналами вертикальных потоков

флюидов);

- в районах, где не исключена возможность проникновения в хранилища

поверхностных вод в различных аварийных ситуациях (наводнения, сели,

прорывы дамб и плотин водо- и шламохранилищ, оседание земной поверхности

под влиянием горных работ и т. п.).

Существенное значение имеет наличие способов и средств, позволяющих при

необходимости оперативно и с полной гарантией навечно перекрыть выработки,

через которые ПО будут подаваться в выработанные пространства [31].

Исходя из концепции минимизации риска, связанного с возможным

негативным воздействием захороняемых токсичных промышленных отходов на

окружающую среду, к подземным хранилищам должны предъявляться требования не

только общего санитарно-гигиенического характера, но и требования,

учитывающие условия их размещения в геологической среде. В рамках такого

подхода в случае нарушения герметичности подземных хранилищ и проникновения

компонентов отходов из хранилища в геологическую среду их распространение

будет определяться особенностями тектонического строения и

гидрогеологическими условиями района размещения данных объектов.

3. Перспективные способы повышения экологической

безопасности промышленности

При разработке новых ресурсосберегающих и экологичных технологических

процессов, необходимо обезвреживание отходов на стадии вывода из

технологического процесса, но при современном развитии науки и техники

невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию,

не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно

захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого

хранилищах, где можно будет захоронить промышленные отходы для их

использования в будущем. Однако открывается всё больше возможностей

существенно сократить количество не утилизируемых отходов, которые имеют

сложный химический состав, и, как правило, их переработка в полезные

продукты до последнего времени или была весьма затруднительна, или

экономически нецелесообразна.

Важность экономного и рационального использования природных ресурсов,

как и охрана окружающей природной среды, не требует обоснований. В мире

непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё

дороже. Значительно целесообразней избегать образования отходов или, по

крайней мере, существенно их сокращать уже на стадии первичной обработки

природного сырья. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и

безотходных технологий и рациональное использования вторичных ресурсов

требует принятия межотраслевых решений.

Не менее пристальное внимание необходимо уделять и внедрению технологий

использования вторичных материальных ресурсов (ВМР). Вторичные материалы и

ресурсы – отходы производства и потребления, которые на данном этапе

развития науки и техники могут быть использованы в народном хозяйстве как

на предприятии, где они были образованы, так и за его пределами [41]. К

ВМР не относятся возвратные отходы производства, используемые повторно в

качестве сырья технологического процесса, в котором образуются.

К вторичным ресурсам можно отнести побочные продукты, которые, как и

отходы, являются возможным сырьем для других производств. Побочные продукты

могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования.

Отходы – нежелательные, но неизбежные продукты [41].

ВМР могут быть использованы в местах своего образования или в других

отраслях хозяйства.

Малоотходные и безотходные промышленные технологии, как правило,

ориентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство

и рациональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных

ископаемых.

4. Утилизация твердых отходов различного происхождения

Проблема переработки и утилизации твердых отходов производства и

потребления продолжает оставаться одной из наиболее острых. Несмотря на

большое количество проектов создания аппаратов по экологически чистой

утилизации опасных веществ и их смесей у большинства из них рано или поздно

обнаруживаются серьезные просчеты в конструкции. Различные компании-

производители установок указывают на безупречность именно их конструкций.

4.1. Переработка отходов в высокотемпературной шахте

Работниками НИЦ «Экология и промышленная энерготехнология»

Объединенного института высоких температур РАН и АОЗТ «Резонант» был

разработан способ Поскольку доменные печи могут работать только на

дорогостоящем коксе, то для переработки отходов их необходимо

реконструировать. Доменные печи оснащаются воздушными фурмами (3 – 5 шт.),

подающими в печь горячий воздух на уровне жидкой металлической ванны, т. е.

несколько выше обычного. Это позволяет значительно повысить температуру

жидких продуктов в печи (на 200 – 300 єС), позволяет вводить в шихту

определенное количество угля (вместо кокса) и превращает обычную доменную

печь в высокотемпературную шахтную печь. В приложении на основе работы [9]

существует схема технологического комплекса высокотемпературной шахты.

В США фирмой «Андко-Торрекс» в г. Буффало в течение 6 лет

эксплуатировалась шахтная печь на основе доменной печи с

производительностью 2.8 т отходов в час (24000 т. в год). Ее экологические

показатели соответствовали требованиям санитарных норм всех стран. В

последствии аналогичные и более производительные установки стали появляться

и в других странах, однако несбалансированность горючих компонентов в

перерабатываемых отходах может привести к преждевременному выходу из строя

установки. Для предотвращения, как выяснилось необходимо добавлять в шихту

50 – 100 кг низкосортного угля на тонну перерабатываемых отходов [9].

Для придания образующимся в печи шлакам большей легкоплавкости и

меньшей вязкости, повышении степени поглощения шлаками серы и галогенов

следует вводить в шихту небольшое количество известняка, что также

способствует стабилизации работы печи при допустимых экологических и

экономических показателях.

При достижении определенного температурного запаса через горн (но не

через засыпной аппарат) можно загружать в печь жирные и бурые угли,

пластмассовые и хлорвиниловые отходы, отходы нефтепродуктов, автомобильные

покрышки, лакокрасочные изделия и т. п. Степень очистки дымовых газов в

системах обычных доменных печей достаточно высока и качество их проверено в

промышленных условиях многих стран мира.

Возможно использования шлаков в качестве сырья для производства

облицовочных плит, возможна попутная выплавка чугуна или стали [9].

4.2. Переработка отходов на основе сжигания в барботируемом расплаве шлака

Институтом «Гинцветмет» (г. Москва) совместно с другими Российскими

организациями была разработана технология переработки (утилизации) твердых

бытовых и промышленных отходов, на основе так называемого принципа

Ванюкова, превосходящей по экологическим и экономическим показателям широко

распространенные в мире термические методы.

Существуют четыре модификации установки, разработанных компанией

«Гинцветмет», для переработки отходов: МПВ – 30, МПВ – 60, МПВ – 120, МПВ

– 240 – отличающихся по производительности, количеству затрат различных

ресурсов (например, электроэнергия, вода, при необходимости, топлива) [1].

Суть технологического процесса заключается в высокотемпературном

разложении компонентов рабочей массы в слое барботируемого шлакового

расплава при температуре 1250 – 1400 єС и выдерживании их в течение 2 – 3

секунд, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических

соединений (в том числе дибензодиоксинов и дибензофуранов) до простейших

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7