Технологии переработки промышленных отходов
СОВРЕМЕННЫЕ ПРАКТИКИ И ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
М. А. Вагнер
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30а, 634050
E-mail: mar@tpu.ru
Ключевые слова: промышленные отходы, утилизация отходов, экология, зеленая технология, предприятие, переработка.
Аннотация. Цель данной статьи заключается в рассмотрении современных способов утилизации и переработки промышленных отходов. Рассмотрены передовые технологии и существующие практики направления по утилизации промышленных отходов, произведен анализ новейших решений по сокращению и утилизации промышленных отходов.
Введение
Как известно, актуальность экологических проблем стоит перед человечеством с давних пор, и, с каждым годом, повышается. В развитых и развивающихся странах предпринимаются активные действия по снижению экологических издержек, и, в настоящее время охрана окружающей среды, минимизация антропогенного воздействия на нее, становятся одними из приоритетных задач развития экономики стран.
Целью данной работы является анализ современных методов и отработанных решений по утилизации промышленных отходов различных организаций.
Основные задачи заключаются, прежде всего:
× в поиске лучших методов по утилизации промышленных отходов;
× в описании и анализе текущей ситуации, связанной с утилизацией отходов.
|
|
|
Промышленные отходы (или отходы производства) – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и не утратившие свои потребительские свойства. К таким отходам можно отнести также отходы потребления – изделия и машины, не утратившие свои потребительские свойства в результате физического и морального износа [1].
Рисунок 1 – Общая классификация отходов [1]
Рисунок 2 – Классификация отходов по происхождению [1]
Методы утилизации промышленных отходов
В России ежегодно образуется около 7 млрд тонн отходов [2]. Захоронение на свалках все еще считается наиболее экономичным методом удаления вредных промышленных отходов. Влияние свалок на окружающую среду должно быть сведено к минимуму путем правильных расположения, устройства, функционирования, обращения с фильтратами и постоянного замера параметров таких объектов. Правила устройства свалок требуют наличия подкладки, системы сбора фильтрата, системы регулирования стоков, винилового покрытия и организации постоянного замера параметров. Каждая заполненная свалка должна иметь специальное верхнее покрытие, засыпанное слоем земли [3].
|
|
|
Еще одним методом утилизации отходов является термообработка. Основные виды термообработки отходов – это сжигание и пиролиз. В обоих процессах используются высокие температуры. Процесс сжигания осуществляется в присутствии достаточного количества кислорода.
Побочными продуктами сжигания являются в основном вода, углекислый газ и зола; негорючие материалы, в том числе кислоты, оксиды металлов и другие неорганические соединения, собираются в золе или уносятся дымовым газом. Пиролиз представляет собой горение в среде, где кислорода мало. Из молекул органических отходов в результате пиролиза образуются менее сложные частицы, молекулы простых органических соединений и зола; продукты пиролиза могут использоваться как сырье для химических производств и топливо.
Такой вид переработки позволяет снизить затраты на соответствующие ресурсы. Однако нельзя забывать о том, что сжигание отходов в мусоросжигательных печах является недешевым способом утилизации, поскольку такой процесс предполагает предварительную сортировку мусора. При сжигании происходит безвозвратная потеря ценного химического сырья и загрязнение окружающей среды вредными веществами дымовых газов.
|
|
|
Говоря о токсичных отходах, стоит отметить, что существует несколько технологий термообработки, способных обезвреживать ядовитые отходы. Высокотемпературные процессы проводятся во вращающихся мусоросжигательных печах, печах для обжига клинкера, печах с подачей жидких отходов, судовых и мобильных печах.
Низкотемпературные процессы осуществляются в топках с псевдоожиженным слоем, многотопочных печах, реакторах с расплавом солей и установках с окислением влажным воздухом. Сжигание органических отходов может резко уменьшить вероятность загрязнения грунтовых вод; кроме того, вырабатываемая при этом энергия может быть ценным побочным продуктом. Главная экологическая проблема при термическом уничтожении опасных отходов – возможные выбросы веществзагрязнителей воздуха. Для уменьшения выброса загрязнителей используются устройства для улавливания и нейтрализации вредных продуктов сгорания, а также других вредных веществ [4].
Отходы, образующиеся в ходе производственного процесса, являются неблагоприятным явлением также для самих предприятий, так как на них налагаются высокие платежи за образование отходов, а это в свою очередь приводит к увеличению себестоимости продукции, нехватки места для размещения отходов и прочим проблемам.
|
|
|
Главным недостатком, который сложился на российском рынке, является нарушение баланса между спросом и предложением на вторичное сырье. Средний коэффициент использования отходов в качестве вторичного сырья в России можно оценить примерно в одну треть, что в 2–2,5 раза ниже, чем в более развитых странах. Эта ситуация имеет двоякие последствия: во-первых, промышленность несет значительные потери материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), содержащихся в отходах, во-вторых, продолжается интенсивное накопление неиспользуемых отходов в окружающей среде – каждый год примерно 60–70% от их возникшего объема, или, в абсолютных показателях, – 2–2,5 млрд тонн в год. Промышленные предприятия накопили сырье в больших объемах и желают продать его, однако сегодня не так много предприятий в России, которые желают приобретать такое сырье [5].
В мировой практике особое внимание уделяется обращению с отходами, поскольку ресурсы исчерпаемы и решение проблемы заключается в использовании вторичных ресурсов. Первичные ресурсы могут быть использованы, в случае восполнения недостающих компонентов у вторичного сырья. Такая модель использования ресурсов позволяет существенно сократить затраты на производство и снижает негативное воздействие на окружающую среду.
Если проанализировать итоги развития российской экономики в последние годы, то становится очевидным, что механизм нерационального ресурсопотребления не только не остановлен, но и увеличил обороты, поскольку спад в выпуске продукции опережает сокращение потребления сырья и материалов. Вместе с тем прогресс науки и техники позволяет все более рационально использовать 3 материальные ресурсы. Одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности является эффективное использование отходов производства.
Сегодня научно-технический прогресс даёт возможность более эффективно использовать отходы производства. Комплексная система управления рациональным использованием вторичного сырья – одно из решений данной проблемы. Несмотря на это, в силу различных, как правило, организационных и экономических причин в промышленности происходит накопление значительных масс отходов, прежде всего твердых, поскольку газообразные и жидкие выбрасываются в окружающую среду и распыляются в ней.
Работы по утилизации, переработке и захоронению отходов являются неотложной проблемой любого предприятия. Для этого нужно обратить внимание на решение задач по разработке и реализации комплексной программы, направленной на рациональное использование отходов, грамотную утилизацию, безопасное накопление, обезвреживание и складирование отходов [7].
Для рационального использования отходов подразумевается ряд мероприятий следующего характера:
1) научно-технический, включающий использование техники высокого качества для сбора и переработки вторичного сырья;
2) экономический, который включает внутрихозяйственное планирование образования, использования, сбора и реализации отходов. Определение цен на ресурсы, продукты и их переработку, материальное стимулирование их рационального применения, анализ и полный учет результатов работы с вторсырьем;
3) правовой аспект, подразумевающий вопросы упорядочения договорных отношений между потребителями и поставщиками;
4) экологический. Использование вторичного сырья, исходя из параметров защиты окружающей среды [6].
Полная переработка существующих отходов является глобальным направлением ликвидации отходов, заключающаяся в переходе на безотходные экологически чистые технологии производства высококачественной продукции. Сжигание отходов допускается лишь в крайних случаях ввиду их диоксинной опасности. При этом сжигание ведут только с добавлением угля при температуре не ниже 1700°С с целью полного разложения диоксинов. Образующиеся до 40 % шлаков категорически запрещается закапывать в землю или отвозить на полигоны, их следует использовать для покрытия грунтовых дорог в сельской местности, где качество дорог является большой проблемой.
Для каждого вида отходов разрабатывается своя технология с оптимальными технологическими параметрами, в том числе нанотехнология для каждого вида отхода или композитная технология, где один вид отходов гармонично дополняет другой для достижения наибольшего технико-экономического эффекта [1].
Основные направления технологий переработки промышленных отходов [1]:
1. Совершенствование технологических процессов в направлении сокращения образующихся отходов вплоть до перехода на безотходные технологии.
2. Рециклизация отходов, особенно в процессе их образования.
3. Переработка одних отходов и отходов, совмещенных с другими, в высококачественные вещества и изделия.
4. Изменение свойств отходов, снижение их объема и токсичности для последующей переработки как ценнейших вторичных ресурсов для других предприятий в едином кластере.
Технологии переработки промышленных отходов
Все промышленные отходы и соответствующие им технологии подразделяются на относительно экологически безопасные и экологически опасные. Поэтому для каждого вида отходов существует своя оптимальная технология.
Приступая к разработке технологий использования промышленных отходов, начинают с экологии – прежде всего определяют степень радиоактивности отходов. Затем определяют их химический, зерновой состав и объем. Только после этого определяют возможные виды продукции из них и возможных потребителей. Любая научно-исследовательская работа должна проводиться на высоком патентном уровне. Зная прототип и аналог, определяют свойства, которыми должна обладать разрабатываемая продукция.
Для достижения требуемых свойств продукции обязательно используют методы и технологии компьютерных программ искусственного интеллекта. С их помощью строят математическую модель технологии ликвидации отходов: рассчитывают конкретные технологические параметры, необходимое оборудование, определяют ожидаемый эколого-технико-экономический эффект, место внедрения технологии и потребителей продукции. Только после этого приступают к физическому моделированию – изготовлению лабораторных образцов и определению их свойств, выбору оптимальных технологических параметров для достижения свойств, превышающих патентный уровень. Получив контрольные образцы, составляют заявку на патент, а затем ищут пути внедрения данного изобретения в производство, что в нынешних условиях совсем не просто [8].
Современные технологии переработки промышленных отходов [9]:
– применение отходов с целью получения сырья для производства строительных материалов, использующих многотоннажные отходы других производств. В этой отрасли ежегодно перерабатывается около 3 млрд т сырья – песка, глин, известняка и других осадочных и изверженных пород. Кроме того, здесь используется около 300 млн т в год различных отходов других отраслей – доменные и сталеплавильные шлаки, шлаки цветной металлургии, золы и шлаки энергетической промышленности, отходы химической и ядерной промышленности и др.;
– использование отходов для рекультивации ландшафтов, планировки территорий, подсыпке дорог и др. В горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых образуется большое количество пустой породы. Так, при добыче 1 т угля образуется 2–4 т вскрышных пород и около 0,5– 0,8 т отходов обогащения. При добыче 1 т руды в отвалах остается 0,5–0,8 т пустой породы. Для рекультивации ландшафтов и подсыпки дорог используется всего лишь около 10 % общего объема отходов горнодобывающей промышленности.;
– применение отходов в сельском хозяйстве в качестве удобрений или средств мелиорации;
– комплексная переработка сырья и отходов в качестве вторичных ресурсов для производства новых видов продукции по безотходным, экологически чистым технологиям;
– утилизация промышленных отходов.
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!