Утилизация, переработка и хранение опасных промышленных и бытовых отходов

Отходы, прежде всего, делятся на бытовые и промышленные.

Поскольку твёрдые отходы размещают на почве (свалки, полигоны и т.п.) или захоранивают в почву, важное значение имеют нормативы предельно допустимых количество (концентрация) токсичных веществ в почве (ПДК_п). ПДК_п– предельно допустимые количества химического вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Это количество не должно вызывать прямого или отрицательного косвенного влияния на соприкасающуюся с почвой среду и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. Выделяют четыре класса токсичности отходов: I – чрезвычайно опасные, II – высокоопасные, III – умеренно опасные и IV – малоопасные.

В подавляющем большинстве случаев твёрдые отходы удаляются вывозным путём в основном на неконтролируемые свалки – специально отведённые в пригородах отгороженные участки. Отходы на них разлагаются, часто загораются, в результате загрязняется воздушная среда, часто токсичными веществами. Кроме того, вредные вещества могут вымываться дождевыми, талыми, поверхностными и грунтовыми водами и загрязнять водоёмы и подземные воды.

В качестве альтернативы используются полигоны для твёрдых отходов. Для такого полигона выбирают место по возможности в глинистом грунте, в котором можно складировать отходы в течение 20-25 и более лет. Основание выбранной площади делают в виде огромного корыта глубиной примерно 1, 5 м. При невозможности выбрать место в глинистом грунте водоупорное основание создаётся искусственно, причём на уплотнённый слой глины толщиной 0, 5 м иногда наносится слой щебня, что облегчает отвод фильтрата и метана. Фильтрат, остающийся в пределах полигона, не загрязняет водоёмы и подземные воды. В случае большого количества осадков фильтрат откачивают со дна корыта насосами и разбрызгивают по поверхности укладываемых отходов. Одна часть фильтрата испаряется, другая проникает внутрь, где вызывает медленный биотермический процесс с повышением температуры до 30°С. До дна, таким образом, доходит не более 5 % жидкости.

В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до 2-х метровой высоты. На следующие сутки отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрывают изолирующим слоем грунта толщиной 0, 25 м. Изоляция грунтом и его последующее уплотнение препятствует загрязнению воздушной среды и распространению грызунов и насекомых.

Для сокращения площади полигон загружают многослойно. Конструктивные схемы допускают высоту 60 м. После заполнения полигона поверхность его покрывают растительным грунтом. Полигон окружается скважинами, с помощью которых ведётся мониторинг загрязнения грунтовых вод.

Полигоны могут иметь различные соотношение длины и ширины. Площадь их зависит от численности жителей города и высоты складирования.

Для размещения полигонов твёрдых отходов можно использовать овраги и другие неудобные земли. После полной загрузки полигона и закрытия его растительным грунтом поверхность последнего можно использовать для устройства парков, садов, игровых площадок и т.п.

В закрытых от соприкосновения с воздухом бытовых и пищевых промышленных отходах, находящихся в насыпях полигона, возникает анаэробный процесс, при котором выделяется биогаз (смесь метана и углекислого газа), который можно использовать как топливо.

Рассмотренные полигоны твёрдых отходов предназначены в основном для бытовых отходов. Однако исследованиями установлено, что часть промышленных отходов может быть принята на полигоны твёрдых бытовых отходов – это инертные, биологически окисляемые легко разлагающиеся органические вещества, слаботоксичные, малорастворимые в воде (всего более 10 тысяч видов). Промышленные отходы используются, как правило, для устройства слоёв промежуточной изоляции.

Главным направлением в устранении вредного воздействия на окружающую среду токсичных промышленных отходов является их использование в производственных циклах, т.е. организация малоотходных производств. Однако в ряде случаев для нейтрализации промышленных отходов приходится устраивать специальные сооружения.

Эти сооружения могут быть в ведении предприятия, создающего токсичные отходы, и даже зачастую располагаются на его территории.

Токсичные промышленные отходы могут складироваться, перерабатываться и нейтрализоваться централизованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации. Существуют два вида специальных полигонов: для обезвреживания одного вида отходов захоронением или химическим способом, либо комплексные – для обезвреживания различных видов отходов. Территорию комплексных полигонов разделяют на зоны приёма и захоронения твёрдых несгораемых отходов, приёма и захоронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не подлежащих утилизации, захоронения особо вредных отходов, огневого уничтожения горючих отходов. На территориях полигонов и за их пределами ведётся контроль состояния поверхностных и грунтовых вод, а также чистоты воздушной среды.

Захоронения промышленных отходов производят в котлованах глубиной до 10-12 м в специальной таре, например, в железобетонных резервуарах. Котлованы располагают в водонепроницаемых грунтах.

Радиоактивные отходы собираются в местах их образования отдельно от других отходов в специальные сборники, внутренние поверхности которых изготовляются из гладкого мало сорбирующего материала. Транспортировка к местам захоронения производится на специально оборудованных автомашинах. Автомашины и сменные сборники после каждого рейса должны дезактивироваться.

Проблема обезвреживания и захоронения радиоактивных отходов – одна из наиболее жгучих проблем атомной энергетики.

Рассмотрим вопрос, связанный с захоронением радиоактивных отходов. Отходы образуются на всех стадиях ЯТЦ: добычи, переработки сырья, изготовлении тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Кроме того, радиоактивные изотопы применяются в медицине, биологии, промышленности. В силу высокой концентрации энергии в ядерном топливе, количество образуемых отходов, по сравнению с другими отраслями, сравнительно невелико, но, тем не менее, проблем здесь довольно много.

Сама технология выделения отходов, их концентрирование, прессование, заключение в цементные, битумные или стеклянные блоки – это целая отрасль атомной промышленности. Ещё более сложной и дорогостоящей является технология сжигания. Отходящие дымовые газы очищаются методами адсорбции и фильтрации, а зола загрязнённая радионуклидами, подвергается цементированию, битумированию или остекловыванию.

Главный вклад вносят, конечно, атомные электростанции. Особое место занимают отработавшие рабочие каналы – ТВЭЛы, которые содержат высокоактивные осколки деления, а также недовыгоревший уран и накопившийся плутоний. Они представляют собой наиболее активный тип отходов, а потому требуют к себе особого отношения. Сегодня тепловыделяющие элементы подвергают захоронению, чаще всего прямо на территории АЭС. Хранят их в водной среде на достаточно большом удалении друг от друга. Таким образом, достигаются две цели: отводится тепло, выделяющееся при продолжающемся радиоактивном распаде и исключается возникновение критического ансамбля, способного привести к взрыву.

Ещё одна технология захоронения. Рабочий канал освобождают от конструктивных элементов, не имеющих столь высокой активности, как ядерное горючее: от кожухов, крышек, колпаков и пр. Остаются только ТВЭЛы. Чтобы они занимали меньше места их, например, скручивают в жгуты, помещают в медный контейнер, заливают свинцом, закрывают крышкой и заваривают. Медь слабо подвергается коррозии, поэтому контейнер может простоять без изменений сотни и даже тысячи лет. Правда, в металле могут со временем образоваться свищи и герметичность может нарушиться. Хранят эти контейнеры на дне океана, в глубинных геологических формациях, в соляных шахтах. Соль обладает пластической текучестью. Под действием теплоты, выделяемой радиоактивными отходами, соль оплавляет контейнер, что является дополнительной защитой. Выбором места захоронения проблема не ограничивается, поскольку захоронение – инженерное сооружение, требующее наличия систем контроля, вентиляции, оснащения инженерно-техническими коммуникациями и т.д.

В Республике Башкортостан ежегодно образуется 5 млн. м³ твердых коммунальных отходов (ТКО) от населения и 2 млн. м³от предприятий. Помимо этого на полигоны вывозится до 2 млн. м³промышленных отходов, разрешенных к захоронению.

Таким образом, ежегодные объемы отходов, направляемых на полигоны ТКО, составляю более 9 млн. м³.

По оценкам, для размещения данного объема отходов необходимо обеспечить эксплуатацию 30 полигонов суммарной мощностью 225 млн. м³при условии их 25-летней эксплуатации.

В настоящее время ТКО собираются на специализированных контейнерных площадках, далее отходы вывозятся на мусороперегрузочных станции (МПС) и направляются на узловые полигоны.

В рамках решения проблемы сокращения объемов, размещаемых на свалках (полигонах) отходов внедряется система сортировки и раздельного сбора отходов; установки по сортировке отходов действуют в гг. Уфа и Белебей, ведутся работы по сортировке отходов в г. Октябрьском.

Объекты размещения отходов располагаются, главным образом, в северо-западной и центральной частях республики, восточная и юго-восточная горная части региона менее урбанизированы (указанные полигоны имеются в населенных пунктах Инзер, Аскарово, Учалы, Месягутово, Малояз).

В Республике Башкортостан за год образовалось 36, 78 млн. т отходов производства и потребления, из которых было обезврежено 119, 84 тыс.т (0, 33 % от общего объема).

Анализ образования отходов в Республике Башкортостан по видам экономической деятельности показал, что основной объем образующихся отходов приходится на долю предприятий, осуществляющих добычу и переработку полезных ископаемых. Наибольшими объемами образования отходов всех классов опасности характеризуются производства по добыче и обогащению полезных ископаемых. Их вклад составляет 87, 8% суммарного количества образовавшихся отходов по республике.

Существующая в Республике схема обращения с твердыми бытовыми отходами отличается от типовых схем, принятых в развитых странах: вся масса отходов подвергается захоронению, что активизирует эмиссии загрязняющих веществ в почву, грунтовые воды и атмосферу.

Из городских районов ТКО вывозятся автотранспортом треста МУП Спецавтохозяйство». Промышленные предприятия вывозят ТКО с ведомственного жилья и промплощадки или своим транспортом или транспортом МУП «САХ» по договорам. Промышленные отходы вывозятся собственным транспортом промпредприятий. Схема сбора и транспортировки ТКО, крупногобаритных отходов (КО), промышленных отходов (ПО), смешанных отходов (СО) и жидких отходов (ЖО) на полигоны РБ.

Существующая в настоящее время в городе Уфа система обращения с отходами основана преимущественно на захоронении их на полигоне ТКО в районе п.Н.Черкассы.

В 2009 году на полигон ТКО поступило 2, 43млн. м³ бытовых и промышленных отходов (или 633 тыс. тонн).

За время существования полигона ТКО накоплено порядка 30 млн. м³ уплотненных отходов. В среднем в год на полигон поступает около 2, 5 млн. м³ неуплотненных отходов (650 тыс.т.).

Ежедневно на полигон завозится до 7, 0 тыс. м³, в т.ч. 4, 4 тыс. м³. транспортом МУП «САХ» (64%) и 2, 5 тыс. м³ – ведомственным.

На территории полигона ТКО осуществляется сортировка высоколиквидных фракций мусора на сортировочной линии мощностью 200 тыс. тонн в год.

На территории полигона ТКО «Черкассы» функционируют 2 высокотемпературные инсенизаторные печи МУП «САХ» для утилизации опасных, биологических, медицинских отходов.

Объекты сертифицированы и соответствуют предъявляемым экологическим и санитарным требованиям, общая мощность составляет 1 т/сут.

Состав отходов резко отличается по сезонам года, особенно по пищевым отходам. В летне-осенний период преобладают отходы овощей и фруктов, в зимне-весеннем сезоне отходы состоят в основном из картофельных очисток, гнилого картофеля и других овощей, влажность отходов значительно меньше. Увеличение бытовых отходов за последние годы связано с быстрым развитием торговой сети. В морфологическом составе ТКО заметно значительное увеличение пищевых отходов, пластиковой тары, картона, стекла. Плотность твердых бытовых отходов зависит от сезона года и изменяется в пределах 0, 02…1, 0 т/м³. Наименьшая плотность наблюдается с декабря по март и связана с высоким содержанием бумаги, картона и минимальным содержанием влажных пищевых отходов. К тому же при контейнерной системе сбора ТКО не происходит его увлажнение за счет дождей, как это происходит в осенний период.

Основными видами работ на полигоне ТКО «Черкассы» являются: прием, складирование, уплотнение и изоляция отходов, учет поступающих машин на полигон и определение примерного объема отходов.

Все работы по складированию, уплотнению и изоляции твердых бытовых отходов на полигоне выполняются механизировано. Места складирования твердых бытовых отходов разбиваются на участки (карты).

Мусоровозы разгружаются у рабочей карты полигона ТКО «Черкассы». Площадка разгрузки мусоровозов перед рабочей картой разбивается на две части, на одной разгружаются мусоровозы, на другой работают бульдозеры, освобождая ее от ТКО, выгруженных ранее. На освобожденную часть направляются мусоровозы, сменяя бульдозеры.

Твердые бытовые отходы складируют на рабочей карте, отведенной на данные сутки. Бульдозеры сдвигают твердые бытовые отходы на рабочую карту слоем высотой до 0, 5 м.

Уплотнение уложенных на рабочей карте твердых бытовых отходов слоями до 0, 5м осуществляется бульдозерами. Уплотнение твердых бытовых отходов достигается 4-кратным проходом бульдозера по одному месту.

При соблюдении правил уплотнения объем твердых бытовых отходов, уложенный за сутки на рабочую карту, в 3…4, 5 раза меньше объема доставляемых отходов на полигон.

Уплотненный слой отходов высотой 2 м изолируется грунтом. Слой промежуточной изоляции составляет 0, 25 м.

Разработка грунта и доставка его на рабочую карту осуществляется самосвалами. Летом, в пожароопасные периоды, осуществляется увлажнение отходов.

Городская свалка эксплуатируется с 1962 года. Она расположена на месте битумных ям ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод». Территория, занимаемая свалкой, составляет около 94 га.

Эксплуатация свалки началась с засыпки битумных ям и развивалась в сторону ручья Фирсов овраг по овражку и в сторону карьера (свалки АО «Уфаоргсинтез»). Свалка эксплуатируется без проекта. Выполненный Институтом «Гипрокоммунжилпроект» в 1979 году проект благоустройства городской свалки утерян, не выполнен также отвод земли под свалку.

До 1991 года технология складирования отходов представляла собой навал ТКО, который разравнивался и уплотнялся бульдозерами. После 1991 года технология складирования представляет собой «высотную» схему, то есть слой ТКО толщиной 0, 5-1, 0 м после разравнивания и уплотнения засыпается слоем грунта, в основном глины.

Послойная засыпка ТКО грунтом производится периодически. Слой ТКО толщиной 1…1, 5 м перекрывается изоляционным слоем. ТКО складируется без предварительной сортировки полезных компонентов: бумаги, полимеров, цветных металлов, стекла и т.д. На смежном участке со свалкой ТКО организована свалка промышленных отходов (третья зона), которая обслуживается привлеченной техникой и рабочим персоналом предприятий.

В 1990 году был построен пруд-накопитель 4 для перехвата образующегося фильтрата. Накопленный фильтрат откачивают назад на свалку и используют для полива основного массива свалки, таким образом, получается циркуляционная система. Для этих целей сооружена насосная станция 5. Из-за отсутствия полигона по захоронению и предприятий по переработке токсичных отходов промышленные отходы в настоящее время (и в прошлом) предприятия вывозят на городскую свалку. Для контроля и регулирования вывоза токсичных веществ на городскую свалку Уфимский городской комитет охраны природы выдает разрешение на их вывоз. Свалка расположена в северной части г. Уфы в пределах «Уфимского полуострова» (Бельско-Уфимская водо-раздельная равнина).

В толще твердых бытовых и промышленных отходов, захороненных на полигоне ТКО «Черкассы», под воздействием микрофлоры происходит биотермический анаэробный процесс распада органической составляющей.

Конечным продуктом этого процесса является биогаз, основную объемную массу которого составляют метан и диоксид углерода. Также биогаз содержит пары воды, оксид углерода, оксиды азота, аммиак, углеводороды, сероводород, фенол.

Выход биогаза является большим загрязнителем с одновременным значительным выбросом в атмосферу токсичных веществ, в частности, диоксинов, а общее количество органических соединений, обнаруженных в свалочном газе, доходит до нескольких сотен. На полигоне ТКО п.Н.Черкассы отсутствует система сбора и использования биогаза.

Биогаз усиливает парниковый эффект в атмосфере, изменяет состав атмосферного воздуха. При правильной инженерной эксплуатации полигона биогаз может использоваться как топливо для внутреннего транспорта.

Из выбросов наибольшую часть составляют азота диоксид, аммиак, ксилол, толуол, метан, сероводород, углерода оксид, углерода диоксид. Наиболее токсичными являются диоксины (в пересчете на 2, 3, 7, 8-ТХДД), формальдегид и четыреххлористый углерод.

В массиве отходов под действием атмосферных осадков, отжимных вод, биохимических процессов их разложения образуются фильтрационные сточные воды. На полигоне ТКО п.Н.Черкассы отсутствует надежная противофильтрационная защита, система сбора, очистки и отведения фильтрационных вод (ФВ), что характерно для большинства российских полигонов, поэтому он является длительным источником загрязнения поверхностных и подземных вод.

Отличием ФВ от других типов сточных вод является неравномерность их накопления в течение года за счет сезонных колебаний уровня атмосферных осадков, а также неравномерность физико-химических свойств в зависимости от теплого или холодного периода времени года.

Основная часть свалки расположена на водосборе ручья Фирсов, впадающего в р. Шугуровка. Участок свалки с запада и северо-запада ограничен р. Шугуровка и ее левым притоком ручей Стеклянка, а с востока и юго-востока - ручей Фирсов (левый приток р. Шугуровка).

«Молодой» фильтрат характеризуются кислотностью, а «старый» фильтрат – щелочностью. Проникновение «старого» фильтрата в поверхностные и грунтовые воды способствует их защелачиванию и нарушению гидрологического режима водных объектов, входящих в бассейн р.Шугуровка.

На первых этапах эксплуатации полигона ТКО п.Н.Черкассы протекала аэробная деструкция легко биодеградируемых фракций ТКО (пищевые отходы) с образованием жирных кислот, углекислого газа и воды. По мере уплотнения и увеличения количества отходов в теле полигона происходят анаэробные процессы, которые длятся десятки лет и обусловливают основные эмиссии загрязняющих веществ.

Питание всех водоносных горизонтов на территории свалки происходит путем инфильтрации атмосферных осадков. Кроме атмосферных осадков в последние десятилетия значительную роль в пополнении запасов подземных вод стали играть утечки из прудов-накопителей. В верхний из водоносных горизонтов вновь поступившие загрязняющие вещества проникают за время менее года (от нескольких суток до 100…150 дней). В нижележащие водоносные горизонты время проникновения загрязнения с глубиной увеличивается до 10…15 лет.

Влияние городской свалки на реки Шугуровка и Уфа проявляется в основном через ручей Фирсов. Сточные воды, вытекающие со свалки, оказывает значительное отрицательное влияние на состав воды р. Шугуровка.

Дополнительное воздействие оказывает длительный период нахождения загрязняющих веществ в водоносных горизонтах. Это связано с тем, что для полного вывода загрязненных вод из горизонта требуется несколько циклов полного водообмена. А продолжительность только одного цикла в зоне активной циркуляции Предуралья изменяется от 10…20 лет до 50…80 лет. Таким образом, процессы самоочищения водоносных горизонтов и восстановление природных условий даже после ликвидации источника загрязнения продолжаются в течение десятков и даже сотен лет, т. е. превышают время жизни одного поколения.

Из специфических сбросов наибольшую часть составляют аммиак, тяжелые металлы, сульфиды и хлор. Наиболее токсичным являются диоксины (в пересчете на 2, 3, 7, 8 – ТХДД).

Сток атмосферных осадков с участка свалки осуществляется в реки Шугуровка и Фирсов. В ручей Фирсов поступает основная часть загрязненных поверхностных вод.

Река Шугуровка испытывает наибольшее негативное воздействие полигона ТКО п.Черкассы.

Под полигон ТКО п.Н.Черкассы отчуждается большая площадь земель, изменяется ландшафт, их эксплуатация характеризуется негативным визуальным эффектом.

Загрязнение гидросферной оболочки тесно связано с загрязнением почвенного покрова и грунтов. Фильтрат, глубоко проникая в грунтовые горизонты, одновременно вносит в горные породы и грунты загрязняющие вещества. Загрязнение подземных вод приводит к значительному преобразованию вмещающих пород. Плотные глины и суглинки разуплотняются, становятся текучими, близкими по консистенции к водонасыщенным илам и приобретают неприятный запах биогаза.

Высокие концентрации диоксинов, фенолов, тяжелых металлов отмечаются в горных породах, заключающих подземные воды.

Таким образом, с фильтрационными водами вредные вещества проникают в почву. Загрязнение просачивается на глубины до нескольких сотен метров, загрязняющие вещества обладают большим периодом распада.

Лекция 4 «Виды потенциально-опасных объектов, расположенных на территории Республики Башкортостан, химически опасные, радиационное опасные, пожаро- и взрывоопасные объекты и характер их опасных производств. Возможные причины и последствия возникновения аварий и катастроф на них»

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒