Бытовые и производственные отходы

Реферат

Бытовые и производственные отходы

Вступление

Производственная и бытовая деятельность человека неминуемо связана с образованием твердых отходов. Если газообразные и жидкие отходы сравнительно быстро поглощаются природной средой, то ассимиляция твердых отходов длится десятки и сотни лет. Места складирования отходов занимают громадные территории. Ежегодно в Украине складируется до 1,5 млрд т твердых отходов. Всего в стране их скопилось до 30 млрд т. Свалки отходов занимают более 150 тыс. га. В связи с низким уровнем технологических процессов объем образования промышленных отходов в Украине в 6,5 раза выше, чем в США, и в 3,2 раза выше, чем с странах ЕЭС.

Проблема отходов -- это проблема больших городов, и чем больше город, тем эта проблема острее.

Отходы -- неиспользуемые для производства данной продукции отдельные компоненты сырья или возникающие в ходе технологических процессов вещества и энергия, не подвергающиеся утилизации в данном производстве. Отходы одного производства могут служить сырьем для другого.

Твердые бытовые отходы (ТБО) -- непригодные для дальнейшего использования пищевые продукты и предметы быта, выбрасываемые человеком.

Утилизация -- употребление с пользой.

Реутилизация (рецикл) -- получение из использованной готовой продукции путем ее переработки новой продукции того же или близкого ей типа (например, бумаги из макулатуры, металла из металлолома и др.). Использование ТБО в качестве исходного продукта для другого производства также является одним из видов реутилизации.

Вторичные материальные ресурсы (ВМР) -- совокупность всех видов отходов, которые могут быть использованы в качестве основного и вспомогательного сырья для выпуска новой продукции. Реальные вторичные материальные ресурсы -- это те, для которых созданы эффективные методы и мощности для переработки и обеспечен рынок сбыта. Потенциальные ВМР -- все виды вторичных ресурсов, не вошедших в группу реальных.

Фильтрат -- жидкая составляющая ТБО, сильно загрязненная. Классификация отходов. Отходы подразделяются на:

бытовые (коммунальные) -- твердые и жидкие отходы, не утилизируемые в быту, образующиеся в результате жизнедеятельности людей и амортизации предметов быта;

промышленные -- остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства;

сельскохозяйственные -- отходы, образующиеся в ходе сельскохозяйственного производства;

строительные -- отходы, образующиеся в процессе строительства зданий, сооружений (в том числе дорог и других коммуникаций) и производстве строительных материалов;

потребления -- изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа;

радиоактивные -- неиспользуемые прямые и косвенные радиоактивные вещества и материалы, образующиеся при работе ядерных реакторов при производстве и применении радиоактивных изотопов.

Отходы промышленного и сельскохозяйственного производства называются также производственными отходами. Они могут быть токсичными и нетоксичными.

Токсичные -- отходы, способные вызывать отравление или иное поражение живых существ.

1.1 Состав, свойства и объем твердых бытовых отходов

Морфологический состав. В состав ТБО входят следующие компоненты: бумага, картон 20--30%, пищевые отходы 28--45%, дерево 1,5--4%, металл черный 1,5--4,5%, металл цветной 0,2--0,3%, текстиль 4--7%, кости 0,5--2%, стекло 3--8%, кожа, резина, обувь 1--4%, камни, фаянс 1--3%, пластмасса 1,5--5%, смет ( 15 мм) 7--18%, прочее 1--3%.

Процентные соотношения морфологического состава ТБО весьма условны, так как на соотношение составляющих оказывают влияние степень благоустройства жилого фонда, сезоны года, климатические и другие условия. В составе ТБО постоянно увеличивается содержание бумаги, пластмасс, фольги, различного рода банок, полиэтиленовых пленок и других упаковок. Особенно велики сезонные колебания пищевых отходов -- с 28% весной до 45% и более летом и осенью.

В состав пищевых отходов входят картофельные очистки, отходы овощей, фруктов, хлеба и хлебопродуктов, мясные и рыбные отходы, яичная скорлупа и др. Они содержат крахмал, жиры, белки, углеводы, клетчатку, витамины. Влажность пищевых отходов колеблется от 60--70% весной до 80--85% летом и осенью. Влажность пищевых отходов ресторанов, столовых и других предприятий питания достигает 95%. Балластные примеси пищевых отходов представлены костями, боем стекла и фаянса, металлическими крышками и банками.

В целях сохранности и возможности использования пищевых отходов их следует хранить летом при 1 > 6--7° С не более 10 часов, зимой при той же температуре до 30 часов.

Емкости для хранения пищевых отходов необходимо мыть 2% раствором кальцинированной соды или раствором хлорной извести, содержащей 2% активного хлора, и затем полоскать чистой водой.

Фракционный состав. Основная масса ТБО представлена фракциями до 150 мм (80--90%) и только менее 2% (балластные примеси) представлены фракциями более 350 мм.

В табл. 1 приведены усредненные данные по фракционному составу ТБО крупного города.

Как видно из приведенных в табл.1 данных, фракционный и морфологический состав ТБО взаимосвязан: чем больше в ТБО пищевых отходов, имеющих в основном размеры менее 50 мм, тем больше в их составе мелких фракций и наоборот, при увеличении в составе ТБО различных упаковок (картон, дерево, пластмасса, бутыли и др.), имеющих размеры более 150 мм, значительную долю в массе отходов будут составлять крупные фракции. В различные сезоны года фракционный состав меняется.

Таблица 1. Содержание составляющих ТБО по фракциям, % от общей массы

Химический состав. Усредненные данные химического состава ТБО по климатическим зонам приведены в табл. 2. Украина относится к средней климатической зоне, за исключением Южного берега Крыма, который относится к южной. Как видно из результатов, приведенных в этой таблице, по содержанию таких элементов, как азот, фосфор, калий и кальций, ТБО могут быть отнесены к веществам, из которых можно получать ценные удобрения.

Таблица 2. Химический состав ТБО в различных климатических зонах от сухой массы

Физические свойства ТБО: плотность, связность и сцепление. Плотность ТБО городов Украины составляет в среднем 0,19--0,23 т/м³. Плотность ТБО колеблется в зависимости от благоустройства жилого фонда и сезонов года. Для благоустроенного жилого фонда плотность ТБО в весенне-летний сезон составляет 0,18--0,22 т/м³, в осенне-зимний сезон 0,2--0,25 т/м³, для неблагоустроенного жилого фонда с печным отоплением 0,3--0,6 т/м³. Чем больше бумаги и различных пластмассовых упаковок, тем меньше плотность ТБО. С увеличением влажности плотность ТБО повышается. В будущем плотность ТБО больших городов за счет увеличения количества различных упаковок снизится до величины, близкой 0,1 т/м³. В крупных городах Европы и Америки плотность ТБО близка к этому показателю.

Связность и сцепление. Бумага и картон, текстиль и пластмассовые пленки формируют структуру ТБО и придают им механическую связность. Липкие и влажные компоненты обеспечивают сцепление. Эти свойства ТБО способствуют сводообразованию и зависанию на стенках бункеров и прутьях решеток. Так, через решетку 30x30 см ТБО самостоятельно не проваливаются, и для их проталкивания требуются дополнительные усилия. На стенках бункеров с углами 65--70° происходит налипание и зависание ТБО. При длительном хранении ТБО слеживаются, самоуплотняются и теряют сыпучесть.

Компрессионные свойства. Для уменьшения общего объема ТБО при перевозке и складировании на полигонах важно знать их компрессионные свойства, т.е. влияние давления на степень уплотнения.

При послойном уплотнении на полигонах при удельном давлении, равном 0,1 МПа, объем рыхлого ТБО, выгруженного из мусоровоза, уменьшается в 3--4 раза.

При прессовании ТБО в мусоровозе при удельном давлении, равном 0,1 МПа, их объем уменьшается в 1,5--3 раза.

При повышении удельного давления до 0,3--0,5 МПа происходит поломка различного рода упаковок, прессование бумаги и пленок, начинается выдавливание влаги. Объем ТБО в зависимости от состава и влажности может быть уменьшен как минимум в 5 раз от первоначального, полученного при сборе ТБО в контейнерах. Плотность ТБО при этом может достигать величины, равной 0,8 т/м³ и более.

При повышении удельного давления до 10--20 МПа отжимается 80--90% всей влаги, содержащейся в ТБО при сборе. При этом объем ТБО снижается еще в 2--2,5 раза, а плотность повышается в 1,3--1,7 раза. Спрессованные таким образом ТБО на какое-то время стабилизируются, так как содержания влаги в ТБО недостаточно для активной жизнедеятельности микроорганизмов, а доступ кислорода из-за высокой плотности затруднен. При дальнейшем повышении удельного давления до 60 МПа происходит почти полное отжатие влаги, но объем практически уже не изменяется. Микробиологическая жизнь в таком материале замедляется.

Абразивные и коррозионные свойства (от лат. abrasu -- соскабливание и corrose -- разъедание). Соскабливание трущихся поверхностей происходит за счет балластных фракций (металл, бой стекла, фаянса, кости и др.). В связи с этим ТБО обладают абразивностью и могут истирать соприкасающиеся с ними взаимоперемещающиеся поверхности. При контакте с металлами ТБО оказывают корродирующее воздействие, что связано с их высокой влажностью, наличием в фильтрате растворов различных солей и кислой средой (рН=5--6,5).

Теплотехнические свойства. Наличие в ТБО большого количества органических веществ обуславливает их теплотворную способность.

Удельная теплоемкость основных компонентов ТБО (в Дж/кг * град.) следующая: вода -- 4190; дерево, картон, бумага -- 2000--2500; стекло, камни -- 800--1000; железо -- 400; алюминий -- 860.

Теплотворная способность ТБО также зависит от их плотности. Так, при изменении плотности от 0,2 т/м³ до 0,5 т/м³ теплотворная способность ТБО снижается с 2000 до 940 ккал/кг.

Санитарно-бактериологические свойства. ТБО содержат большое количество влажных органических веществ, которые, разлагаясь, выделяют гнилостные запахи и фильтрат. При высыхании продукты неполного разложения образуют насыщенную загрязнителями и микроорганизмами (от 300 до 15 млрд на 1 г сухого вещества) пыль. В результате происходит интенсивное загрязнение воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод. Разносчиками патогенных микроорганизмов являются мухи, крысы, птицы, бездомные собаки и кошки.

В среде ТБО наряду с сапрофитными развиваются патогенные бактерии -- носители различных заболеваний. Кроме патогенных микроорганизмов, ТБО содержат яйца гельминтов (глистов). При складировании ТБО часть патогенных микроорганизмов погибает уже через несколько дней, тогда как другие их виды могут существовать в таких условиях в течение нескольких лет. Яйца гельминтов сохраняют свою жизнестойкость в течение многих лет. С пылью или фильтратом они выносятся за пределы складирования ТБО и являются источниками загрязнения вод и почвенного покрова.

Микроорганизмы, обнаруживаемые в ТБО, являются возбудителями гепатита, туберкулеза, дизентерии, аскаридоза, респираторных, аллергических, кожных и других заболеваний.

Обеззараживание ТБО осуществляется следующими методами: сжигание органики на мусоросжигающих заводах, обработка дезинфицирующими растворами, биологическое обеззараживание в аэробных (компостирование) и в анаэробных (захоронение на полигонах) условиях, глубокое прессование с полным отжатием фильтрата, капсулирование измельченного ТБО различными отвердителями.

Биологическое обеззараживание ТБО при захоронении их на полигонах осуществляется следующим образом. ТБО перекрываются слоем земли, что прекращает доступ кислорода. В анаэробных условиях (при отсутствии кислорода) развиваются анаэробные бактерии, разлагающие органические вещества и убивающие патогенную микрофлору. Процесс разложения органики очень длителен и требует больших площадей для складирования ТБО. При этом возможна утилизация органических веществ в виде биогаза, содержащего до 55--60% метана.

Биологическое обеззараживание ТБО при компостировании осуществляется следующим образом. При наличии влаги и кислорода в среде ТБО развиваются аэробные бактерии. Сначала развивается группа мезофильных аэробных бактерий, которые расщепляют некоторые органические соединения. При этом выделяется энергия, которая разогревает ТБО до 20--35° С. После первоначального разогрева в среде ТБО начинает активно развиваться группа термофильных аэробных бактерий, которые способны расщеплять более устойчивые органические соединения. Выделяющаяся при этом энергия разогревает ТБО до 60° С и более. Такая температура губительна для патогенных микроорганизмов (табл.Щ.3).

Таблица 3. Влияние температуры на гибель патогенных микроорганизмов

По действующим в Украине санитарным нормам для определения бактериального загрязнения ТБО пользуются титрами (титр -- содержание чего-либо в единице объема) микроорганизмов, определяемых по специальной методике. В качестве тест-объекта используют "коли-титр", т.е. количество клеток кишечной палочки, которые свидетельствуют о развитии другой более опасной патогенной микрофлоры. В странах Европейского сообщества в качестве титра используют фекальный стафилококк.

В табл. 4 приведены данные аэробного обеззараживания в процессе компостирования.

Таблица.4. Эффект аэробного обеззараживания в процессе компостирования

Объемы ТБО. Ежегодно на нашей планете образуется несколько миллиардов кубических метров ТБО. Количество ТБО, образующихся в различных странах мира на душу населения, составляет сотни килограммов в год и колеблются от 200--300 кг в странах Скандинавии, до 500--700 кг в США и Канаде. Последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция к росту количества ТБО, приходящегося на душу населения, особенно в крупных городах.

Нормы накопления -- это количество ТБО, образующихся на расчетную единицу (человек для жилого фонда; одно место в гостинице; 1 м² торговой площади для магазинов и складов; одно посадочное место в столовых, кафе, ресторанах, кинотеатрах; одного ребенка в яслях и детсадах; одного учащегося в школах, училищах, институтах и т.д.). К ТБО, входящих в норму накопления от населения и удаляемых специальным автотранспортом, относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, включая отходы от текущего ремонта помещений, отходы от отопительных устройств, смет, опавшие листья, собираемые с улиц и дворовых территорий, и крупные предметы домашнего обихода.

Нормы накопления ТБО образуются из двух источников: жилых зданий и общественных учреждений (предприятий общественного питания, учебных, зрелищных учреждений, гостиниц, детских садов, парикмахерских и др.).

На нормы накопления и состав ТБО влияют: степень благоустройства жилого фонда (наличие водопровода, канализации, газа, мусоропроводов, системы отопления), этажность, развитие общественного питания, культура торговли, степень благосостояния населения, климатические условия (различная продолжительность отопительного сезона), потребление овощей и фруктов.

Для крупных городов нормы накопления выше, чем для средних и малых сугубо ориентировочные нормы накопления ТБО приведены в табл.5. Уточнение норм накопления ТБО, образующихся в условиях того или иного города, производится на специально выбранных контрольных участках. В городах с населением до 300 тыс. чел. контрольный участок охватывает 2% жителей, в городах с населением до 500 тыс. чел. -- 1%, в городах с населением более 500 тыс. чел. -- 0,5%. Из культурно-бытовых объектов выбирают не менее двух наиболее характерных. Нормы накопления определяются по сезонам года. Замеры проводятся в течение 7 дней и оформляются специальными актами, которые утверждаются горисполкомами как эталон нормы накопления ТБО на последующие 5 лет.

Таблица .5. Нормы накопления ТБО для городов

1.2 Характеристика твердых промышленных отходов

С развитием горнодобывающей, металлургической и других отраслей промышленности на территории многих городов Украины стали размещаться отвалы вскрышных и шахтных пород, шлаков, шламохранилища. Так, например, в Донецке имеются многочисленные терриконы отвальных пород угольных шахт, в Мариуполе -- отвалы шлаков, шламохранилища, в Харькове -- отвалы горелой формовочной земли, шламохранилища. В то же время производственные отходы являются богатым источником дешевого сырья, практически готового для производства строительных материалов.

Промышленные отходы образуются при добыче полезных ископаемых, их обогащении, переработке сырьевого концентрата и использовании готового продукта. К отходам добычи полезных ископаемых относятся попутно добываемые горные породы -- вскрышные, шахтные, вмещающие. Основная масса попутных пород образуется при добыче руд черных и цветных металлов

Различные отходы образуются при переработке сырьевого концентрата в готовую продукцию на каждой технологической операции в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или высоких температурах. На некоторых предприятиях образуется более 200 наименований отходов основного и вспомогательного производств, например, доменные, ферросплавные и сталеплавильные шлаки, зола, топливные шлаки, фусы, кислая смолка, кислые гудроны и др.

Отходы потребления образуются при использовании готовой продукции. К ним относятся, например, металлолом, вышедшее из строя оборудование, изделия технического назначения из резины, пластмасс, стекла и др.

Классификация твердых промышленных отходов производится по следующим признакам:

по отраслям промышленности -- отходы топливной, металлургической, химической и других отраслей;

по конкретным производствам -- отходы сернокислотного, содового, фосфорнокислотного и других производств;

по агрегатному состоянию -- твердые, жидкие, газообразные;

по горючести -- горючие и негорючие;

по методам переработки;

по возможностям переработки -- вторичные материальные ресурсы (ВМР), которые перерабатываются или планируются в дальнейшем перерабатывать, и отходы, которые на данном этапе развития экономики перерабатывать нецелесообразно;

по опасности -- промышленные отходы подразделяются на четыре класса опасности:

Класс опасности отходов устанавливается в зависимости от содержания в них высокотоксичных веществ расчетным методом или согласно перечню отходов, приведенном в Государственном классификаторе отходов. На все виды отходов разрабатывается технический паспорт согласно Межгосударственному стандарту ДСТУ-2195-93, действие которого распространяется на 10 стран СНГ.

Литература:

1. И.И. Мазур, О.И. Молдаванов: Курс инженерной экологии, учеб. для вузов - М.: Высшая школа, 1999. - 447с: ил.

2. Рациональное природопользование в горной промышленности: учеб. для вузов - М.: МГГУ, 1995. - 444 с.

3. Экология и охрана при горных работах: учеб для вузов - М.: МГГУ, 1994. - 418 с.

4. Закон України Про екологічну експертизу, від 9 лютого 1995 року (Відомості Верховної Ради України. 1995. №8. Ст. 54)