Утилизация промышленных отходов: способы безопасной переработки на предприятии и за его пределами

Объекты промышленного производства — сильнейший источник загрязнения окружающей среды.

Вредные вещества производственных отходов, как и отходов потребления, наносят ущерб здоровью человека, растительному и животному миру, экосистеме в целом.

Поэтому вопрос правильного сбора и утилизации бытовых и промышленных отходов является первостепенным.

В данной статье мы рассмотрим классификацию и характеристику твердых и жидких производственных отходов, порядок их вывоза и утилизации, использование контейнеров и накопителей, правила безопасности.

Характеристика

Разберемся, что такое промышленные отходы и что к ним относится.

Отходы производства, или промышленные отходы (ПрО) — это остатки продуктов, находящиеся в твердом, жидком или газообразном состоянии.

ПрО образуются в результате преобразований механическим, термическим, химическим или другим способом веществ и материалов.

По завершении производственной деятельности, включая потребление продукции, ПрО в прямой связи с этой деятельностью не используются.

Таким образом, можно сказать, что это остатки сырьевых и других материалов, веществ, полуфабрикатов, изделий после прохождения технологического цикла выпуска продуктов, выполнения работ или услуг, целиком или частично лишившиеся первичных потребительских качеств.

К ним также относятся попутные вещества, вновь образующиеся в производственном процессе и не находящие вторичного применения.

В ПрО включаются:

1. Вскрышные и вмещающие породы (образование — разработка полезных ископаемых).
2. Остаточные и попутные продукты разных технологических процессов (отсевы, пыль, шлам, зола, шлак, аэрозоли, жидкости, пасты).
3. Сельскохозяйственные отходы, включая отрасль животноводства.
4. Остатки лесозаготовок и лесоводства.
5. Твердые фракции, улавливаемые при очистке сточных вод, технологических газов и др.
6. Бракованная, загрязненная, непригодная к использованию промышленная продукция.

Производственные отходы подразделяются на виды:

• используемые (сырье, полуфабрикат или добавка с целью выпуска вторичного продукта или как топливо);
• неиспользуемые (по причине невозможности применения в данное время или если их использование по экономическим, экономическим и социальным причинам нецелесообразно).

Используемые отходы применяют как вторичное сырье или подвергают переработке, неиспользуемые – утилизируют.

Наибольшее количество промышленных отходов образуется на предприятиях металлургической, угольной, нефтехимической и химической промышленности, электроэнергетики, сельскохозяйственного комплекса и строительной индустрии.

Структурирование и группировка отходов в блоки по разным видам деятельности произведены в Федеральном классификационном каталоге отходов (ФККО). Основная цель классификатора — создание условий для обеспечения безопасной утилизации отходов и их транспортировки.

ФККО

В соответствии с ФККО информация о промышленных отходах, в зависимости от вида деятельности, включена в следующие блоки:

Каждый из блоков классификационного каталога содержит информацию о промышленных отходах, включающую:

• тип;
• подтип;
• группу;
• подгруппу;
• вид;
• агрегатное состояние и физическую форму;
• класс опасности.

Классификация в различных отраслях

Промышленные отходы, в соответствии с кодами ФККО, в зависимости от сферы деятельности или отрасли промышленности, классифицируются по нижеперечисленным признакам.

В приведенной ниже классификации включены категории промышленных твердых и жидких отходов 1-4 классов опасности.

Агропромышленная

Сфера деятельности относится к блоку 1 (код ФККО 100000000000 — сельское, лесное хозяйство, рыбоводство и рыболовство):

Добывающая

Относится к блоку 2 (код ФККО 200000000000 — отходы добычи полезных ископаемых):

Обрабатывающая

Относится к блоку 3 «Отходы обрабатывающих производств» (Код ФККО 300000000000):

Энергетическая

Относится к блоку 6 «Отходы обеспечения электроэнергией, газом и паром» (Код ФККО 600000000000):

Перечень опасных и малоопасных производственных отходов

Определение класса опасности промышленных отходов зависит от степени возможного нанесения вреда окружающей среде.

В связи с этим различают 5 классов опасности:

I — токсичная группа отходов, чрезвычайно опасных. Возможно нанесение серьезного вреда людям и окружающей среде.

II — отходы с высоким показателем опасности. При нанесении ущерба экологии срок восстановления (после устранения причин воздействия) определяется до 30 лет и более.

III — умеренно опасная группа отходов. Экология нарушается, но восстановительный период составляет — 10 лет.

IV — малоопасные отходы. Степень воздействия на окружающую среду — умеренная. Время восстановления — от 3 лет.

V — отходы, практически не опасные.

Класс опасности по каждому виду производственных отходов приведен в ФККО. Утилизации подлежат промышленные отходы 1-3 классов опасности. Отходы 5 класса обычно во внимание не принимаются.

Таким образом, мы видим, что отходы 4 и 5 класса опасности — это мусор, практически не представляющий опасности.

Опасные

К этой категории относятся промышленные отходы 1-3 классов опасности. Ниже приведен перечень основных групп отходов по отраслям промышленности и приведены их примеры.

Агропромышленная:

Добывающая:

Обрабатывающая:

Энергетическая:

Малоопасные

Группа включает производственные отходы 4 класса опасности.

Далее приведен перечень, содержащий список отходов, которые относятся к малоопасным по отраслям промышленности.

Методы переработки

Основные задачи переработки промышленных отходов включают:

• снижение уровня отрицательного воздействия на экологическую систему;
• сокращение площадей, предназначенных для складирования и хранения отходов;
• получение дополнительной прибыли от создания и реализации новой продукции.

Переработке подлежат твердые и жидкие промышленные отходы.

Твердые отходы

К твердым промышленным отходам (ТПрО), относятся неиспользованные материалы и сырье, а также остатки переработки (не путать с ТКО — твердыми коммунальными отходами). Образуются преимущественно на предприятиях, занимающихся перерабатыванием древесины, металла, пластмасс, резины.

К этой же категории относят пасты, имеющие твердую консистенцию (со сгустками и примесями), полученные на предприятиях нефтяной и химической промышленности.

В энергетике к твердым отходам производства относятся зола и шлак станций.

При нецелесообразности дальнейшего применения твердых отходов в производственной отрасли их перерабатывают. Схема обращения с твердыми производственными отходами разрабатывается индивидуально для каждого производственного объекта.

К основным методам относятся:

• хранение (часто после вывоза);
• сжигание;
• захоронение на полигонах;
• вторичная переработка.

Хранение ТПрО предполагает складирование отходов в специально отведенных местах сроком от 11 месяцев. Цель хранения — дальнейшее проведение утилизации, обезвреживания, захоронения.

Обеззараживание или обезвреживание производственных отходов заключается в изменении их состава, уменьшении массы с целью снижения отрицательного воздействия на окружающую среду и здоровье людей. Методы переработки включают сжигание и обеззараживание на специальных установках.

Сжигание

Отдельные страны мира (например, Япония, Германия) в качестве доминирующего метода обращения с твердыми отходами выбирают сжигание в печах.

Преимущества способа:

• может применяться почти для всех видов твердых отходов, включая остатки нефтепереработки;
• приводит к уменьшению первоначального объема ТПрО до 85% и более;
• выделяемая тепловая энергия может использоваться для получения горячей воды, электроэнергии, генерации пара;
• происходит обеззараживание отходов до менее вредных или практически безвредных веществ.

В то же время при неконтролируемом сжигании ТПрО в атмосферу выделяются токсичные частицы.

Вот перечень веществ, выбрасываемых при сжигании производственного мусора:

• оксиды азота;
• серы;
• хлористый водород.

Сжигание полимеров сопровождается образованием токсических соединений диоксинов, бензофуранов и других. Летучая зола мусоросжигательных заводов содержит хлориды свинца, кадмия, цинка (тяжелые металлы).

Захоронение

Метод заключается в изоляции отходов, не подвергающихся утилизации, с целью исключения попадания в окружающую среду вредных веществ.

Захоронение твердых промышленных отходов 1, 2, 3 классов опасности проводится на специализированных полигонах, устройство которых согласуется с муниципальными органами.

Для самых опасных отработок используются специальные котлованы с защитой колючей проволокой от незаконного проникновения.

Полигоны запрещено располагать:

• в лесопарковых зонах;
• в границах населенных пунктов;
• вблизи с источниками питьевой воды;
• на заболоченной местности;
• на территориях с угрозами оползней и схода лавин;
• в зонах образования полезных ископаемых.

Вторичная переработка

Утилизация, вторичная переработка твердых промышленных отходов (ТПрО) включает возвращение в оборот или повторное использование.

Потребность вторичной переработки утильсырья обусловлена причинами:

• использование недорогих источников материалов;
• ограниченность объемов природных запасов сырья.

Наибольшей популярностью пользуется переработка бумаги, железа, пластика, стекла, алюминия, асфальта. До момента рециклинга ТПрО сортируют по видам и направляют на заводы по переработке.

Возможные способы вторичной переработки некоторых групп твердых промышленных отходов:

1. Макулатура. Производство тары способом бумажного литья или «эковаты».
2. Резинотехнические изделия – изготовление резиновой крошки, пиролиз с целью получения метанола, жидких продуктов (растворителей, пластификаторов, топлива), технического углерода.
3. Древесные отходы. Получение искусственной древесины, целлюлозы, кормовых дрожжей, гидролизного спирта, тарного картона. Из стружки и чистых еловых опилок изготавливают древесную муку.
4. Стекло. Дробление в порошок с целью применения в производстве силикатного кирпича или растворимого стекла.
5. Полимерные материалы. Получение вторичных пластиков.
6. Металлургические шлаки, строительные отходы, отвалы предприятий горнодобывающей отрасли перерабатываются с целью выделения металлов из металлизированных коржей и для получения строительного щебня.

Жидкие отходы и обращение с ними

Образование жидких промышленных отходов связано с переработкой смазочных жидкостей, топлива, сырья.

К жидким отходам относятся:

• синтетические масла;
• эмульсии;
• смазочные вещества с жирной и плотной консистенцией;
• нефтешламы;
• промывочные воды разного типа;
• отходы лакокрасочных средств;
• растворители;
• составы с радиоактивными свойствами.

Для накопления, отстоя и хранения отходов используют накопители – гидротехнические сооружения (хвостохранилища, шламонакопители). Сюда поступает пульпа (смесь воды с отходами) с предприятий производственной сферы.

Перед утилизацией жидких отходов их подвергают очистке, и в зависимости от ее степени методы делятся на 3 группы:

1. Термические. Основаны на применении тепла. Основные способы — дистилляция (упаривание) и сушка. Степень очистки — высокая, по сравнению с сорбционными и мембранными методами.
2. Мембранные (ультрафильтрация, электродиализ, обратный осмос). Принцип способов состоит в разделении воды и соли. Применяются при очистке слабоактивных отходов
3. Сорбционные. Заключаются в поглощении твердых частиц.

К сорбционным методам относятся:

• адгезия;
• ионный обмен;
• адсорбция;
• окклюзия;
• сокристаллизация.

Утилизация на предприятии

В результате технологического процесса на каждом производстве за смену накапливаются промышленные отходы, которые собираются в зависимости от класса опасности в тару определенного вида:

• 1 класс — в стальные баллоны;
• 2 класс — в мешки из полиэтилена;
• 3 класс — в бумажные мешки.

После заполнения тары отходами производится взвешивание, данные вносятся в журнал. После чего груз, герметично упакованный, перемещается на промышленную площадку предприятия, откуда направляется на полигон захоронения.

Транспортировку отходов рекомендуется выполнять на специальном механизме, который исключает возможность потерь отходов в пути.

Перевозка пастообразных (полужидких) отходов требует шлангового приспособления для слива, а пылевидных отходов — увлажнения при погрузке, выгрузке, транспортировке, разравнивании.

Загрязнение гидросферы

Поступление в природную оболочку гидросферы загрязнений от промышленных отходов способно привести к изменениям и нарушениям:

• круговорота веществ в гидросфере;
• химического состава, структуры и параметров водной среды;
• природных процессов самоочищения.

Наиболее экологически «грязными» считаются металлургические предприятия. Сброс стоков и рабочих растворов электролитов в природные водоемы загрязняет источники пресной воды, что ухудшает здоровье населения.

Химические вещества, накапливаемые в загрязненных водных системах, способствуют образованию мутаций. Самым сильным мутагенным действием обладают марганец, никель, пестициды.

Повышение содержания в морской воде фосфатов и нитратов связывают с красными приливами (цветением вод) из-за гигантских размеров скопления фитопланктона (блуждающего растения).

В результате красных приливов возникает дефицит кислорода в воде, образуется сероводород и аммиак, гибнут организмы, млекопитающие, птицы, морские рыбы.

Загрязнение вод азотом и фосфором приводит к бурному росту сине-зеленых водорослей (эвтрофикация вод). Это явление способно вызвать массовое отмирание водорослей с накоплением разлагающихся на дне водоемов веществ, и в результате недостатка кислорода — гибель обитателей водной среды.

Особая опасность кроется в захоронении радиоактивных отходов в акватории. Вещества загрязнителей накапливаются в организмах обитателей водной среды, нанося вред как экосистеме, так и здоровью человека.

Отходы нефтеперерабатывающей отрасли загрязняют как подземные, так и поверхностные воды. Гидроэлектростанции энергетической промышленности вызывают затопление больших территорий, нарушают природные нерестилища, влияют на изменение уровня подземных вод.

Влияние на атмосферу

Предприятия металлургии и машиностроения, в зависимости от стадии металлургического процесса, выбрасывают в атмосферу газы, шламы, шлаки, пыль.

Чрезвычайно опасными химическими элементами промышленных отходов, оказывающими негативное воздействие на атмосферу, являются:

• ртуть;
• соединения ванадия;
• тяжелые металлы (свинец, кобальт, хром).

Элементы высокоопасной группы включают:

• никель;
• медь;
• кадмий;
• марганец.

К загрязняющим атмосферу веществам относятся:

• фториды, сульфаты, цианиды;
• сероводород;
• диоксид серы;
• оксид углерода, серы, азота;
• фосфор;
• графитная пыль.

Сернистый газ вызывает кислотные дожди.

Предприятиями нефтепереработки выбрасываются:

• аммиак;
• углеводороды;
• кислоты и смолы;
• сернистые соединения;
• оксид азота.

Загрязнение почвы, растительности

Выбросы металлургических предприятий в природную среду аккумулируют в почвах, прилегающих к территориям производств.

Тяжелые металлы закисляют и защелачивают плодородные земли, уничтожают растительность, способствуют возникновению эрозии почв, образуют вокруг заводов техногенные пустоши.

Отходы нефтепереработки вызывают загрязнение почв и меняют их свойства. Возможно проседание горных пород, изменение климата.

Способы ликвидации негативных последствий

Решение проблемы ликвидации загрязнений, вызванных воздействием промышленных отходов, заключается в совместной, правильно скоординированной работе многих организаций и служб, имеющих отношение к данному вопросу.

К возможным способам снижения уровня или полной ликвидации загрязнений от производственных предприятий относятся:

1. Создание безотходных производств.
2. Вторичное использование промышленных отходов.
3. Совершенствование технологических процессов путем внедрения передовых мировых технологий утилизации твердых и жидких отходов и использования современного, эффективного оборудования.
4. Создание продуктов с увеличенным сроком эксплуатации и перспективой повторной переработки.

Внедрение безотходных технологий в ряде промышленных отраслей предусматривает:

1. Металлургия: безотходное использование всех отходов, полная переработка шлаков, улавливание побочных элементов сточных вод и отходящих газов, внедрение сухих способов очистки газов от пыли, внедрение безкоксовых и бездоменных процессов получения стали.
2. Энергетика: применение метода сжигания топлива в кипящем слое, использование возобновляемых источников энергии, пылеочистного оборудования с высокой эффективностью.
3. Машиностроение: внедрение новых технологий производства (детали из керамики, пластмасс, пресс-порошков, использование плазменного метода — азотированные детали).
4. Нефтехимическая и химическая отрасль: повышение качества очистных сооружений, вторичное использование сточных вод, сокращение отходов вредных и токсических веществ, загрязняющих гидросферу и атмосферу.
5. Целлюлозная и деревообрабатывающая отрасль: снижение загрязнителей атмосферы (отходов твердых веществ), применение способа отделки бумаги без использования хлора.
6. Агропромышленный комплекс: переход на создание комплексов сельскохозяйственных предприятий, связанных единой цепочкой безотходных технологий, переработка отходов на биотопливо, очищение воздуха на фермах, эффективное использование удобрений и пестицидов.

Видео по теме

Предлагаем посмотреть видео ролик о высокотемпературной переработке промышленных отходов:

Заключение

Воздействие промышленных отходов на окружающую среду продолжается даже после их захоронения на полигонах современного образца. Негативное влияние складированных отходов исчисляется сотнями лет. Наибольший вред наносится металлургическими предприятиями.

Чтобы не произошла катастрофа, требуется совместная работа всех организаций, каждого человека на пути к полной или почти полной ликвидации загрязнений.