Загрязнение окружающей среды

Для обезвреживания твердых отходов часто применяют метод их капсу- лирования, заключающийся в обволакивании токсичного отхода инертной пленкой, например, стеклообразной или полимерной. Используемый метод переплавки отходов заключается в выжигании вредных компонентов, формировании новой структуры вторичных материальных ресурсов (BMP) и их потребительских свойств: размеров, цвета и т.п. Химические методы позволяют получать из отходов новые продукты: твердые органические отходы путем гидрирования превращают в жидкое и газообразное топливо. Использование цемента для фиксации отходов является в настоящее время наиболее распространенным методом. Технология применяется для отходов, содержащих воду, которая необходима для реакции цементирования. Недостаток метода - увеличение объема отходов и возможная деградация цемента при низких значениях рН. Применяется для неорганических отходов, особенно тяжелых металлов, а также радиоактивных веществ. Для фиксации с использованием органических полимерных материалов готовится смесь отходов с соответствующими смолами или мономерами, затем вводится катализатор, обеспечивающий полимеризацию и создание объема фиксированного материала. Обычно отходы не связываются химически с полимером. Происходит микрообвалакивание органической оболочкой. Для обработки отходов обычно используются формальдегидные, виниловые и полиэстеровые соединения. Такой монолит обладает сопротивлением на сжатие на уровне бетона. Недостаток метода - возможность появления ядовитых паров в процессе полимеризации.

Извлечение ценных компонентов из BMP

3. Система Российского экологического законодательства

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН ОТ 24 ИЮНЯ 1998Г. №89-ФЗ "ОБ ОТХОДАХ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ"

ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РФ ОТ 28 АВГУСТА 1992Г. №632 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПОРЯДКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТЫ И ЕЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, РАЗМЕЩЕНИЕ ОТХОДОВ, ДРУГИЕ ВИДЫ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ" (С ИЗМЕНЕНИЯМИ ОТ 27 ДЕКАБРЯ 1994Г., 14 ИЮНЯ 2001Г.)

Закон является средством закрепления государственной экологической политики и принимается органом представительной ветви государственной власти по поводу определения политики государства в сфере взаимодействия общества и природы. Головным законом экологического права России как отрасли является принятый 10 января 2002 г. Закон "Об охране окружающей природной среды", который пришел на смену утратившему силу Закону "Об охране окружающей природной среды" 1991 г. Это означает, что в вопросах охраны окружающей среды нормы других законов не должны противоречить данному законодательному акту. Закон определил правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности. Он регулирует отношения в сфере взаимодействия общества и природы, возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, связанной с воздействием на природную среду как важнейшую составляющую окружающей среды, являющуюся основой жизни на Земле, в пределах территории Российской Федерации, а также на континентальном шельфе и в исключительной экономической зоне Российской Федерации. Дальнейшее развитие в Законе 2002 г. получили такие новеллы российского экологического законодательства, как определение эколого-правового статуса граждан через регулирование их экологических прав и обязанностей, создание экономического механизма охраны окружающей среды, регулирование государственной экологической экспертизы, ответственности за экологические правонарушения и возмещения вреда, причиненного экологическими правонарушениями. Для устранения имевших место противоречий между Законом 1991 г. и иными специальными законодательными актами, новый Закон 2002 г. прибегает в ряде своих разделов к отсылочным нормам (например в разделе об экологической экспертизе).

В систему экологического законодательства входит ряд других законов, включая:

Закон РСФСР "Об охране атмосферного воздуха" от 14 июля 1982 г.;

Земельный кодекс РФ от 30 октября 2001 г.;

Федеральный закон "О недрах" от 8 февраля 1995 г.;

Лесной кодекс Российской Федерации от 29 января 1997 г.;

Федеральный закон "О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах" от 23 февраля 1995 г.;

Федеральный закон "Об особо охраняемых природных территориях" от 14 марта 1995 г.;

Федеральный закон " О животном мире" от 24 апреля 1995 г.;

Водный кодекс РФ от 16 ноября 1995 г.;

Федеральный закон "Об экологической экспертизе" от 23 ноября 1995 г.;

Наряду с названными законами важную роль в охране окружающей среды играют законы, являющиеся источниками других отраслей российского законодательства:

Федеральный закон "Об использовании атомной энергии" от 21 ноября 1995 г.;

Закон РФ "О защите прав потребителей" ( Федерального закона от 9 января 1996 г.);

Закон РФ "О стандартизации" от 10 июня 1993 г.;

Закон РФ "О сертификации продукции и услуг" от 10 июня 1993 г.;

Закон РФ "О градостроительстве в Российской Федерации" от 14 июля 1992 г.;

Федеральный закон "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" от 21 декабря 1994 г.;

Федеральный закон "О лицензировании отдельных видов деятельности" от 13 июля 2001 г. и др.

Указы и распоряжения Президента РФ

Нормотворческая компетенция Президента России предусмотрена ст.90 Конституции РФ, согласно которой Президент РФ принимает акты в форме указов и распоряжений. Указы и распоряжения главы государства обязательны для исполнения на всей территории России. Как подзаконные акты они не должны противоречить Конституции РФ и федеральным законам.

К числу Указов и распоряжений Президента, регулирующих экологические правоотношения, относятся:

Указ от 4 февраля 1994 г. "О государственной стратегии РФ по охране окружающей природной среды и обеспечению устойчивого развития";

Указ от 1 апреля 1996 г. "О Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию";

Указ от 2 октября 1992 г. "Об особо охраняемых территориях Российской Федерации";

Распоряжение от 26 июня 1995г. "Вопросы государственного надзора за ядерной и радиационной безопасностью" и др. В 2002 году был принят закон РФ «Об охране окружающей среды» (№7-ФЗ от 10.01.2002). Согласно этому закону под природой понимается природная среда как объективная реальность, существующая независимо от человека как следствие эволюционного развития материального мира и состоящая из естественных экосистем. Под окружающей средой в юридическом смысле понимается часть природной среды, преобразованная антропогенной деятельностью. Природа и окружающая среда создают окружающую природную среду, внутри которой живет и действует человек.

Таблица 10.1

Таблица 10.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

132

148

Капитальные вложения на строительство модулей в условиях средней полосы России в млн долл. США

Удельные расходы энергоресурсов на 1 т ТБПО

Годовое производство и выпуск товарной продукции

Модули, кроме мпв-30, полностью обеспечивают себя кислородом, сжатым воздухом, теплом и электроэнергией. Избыток электроэнергии, тепла и продуктов разделения воздуха (кислород, азот и аргон) используется для нужд населения и промышленных предприятий. Теплом отработанного пара турбогенератора в зависимости от мощности модуля можно отапливать от 3 до 30 гектаров тепличных хозяйств. Шлак используется для изготовления строительных изделий (минеральная вата, пирозит, декоративная керамическая плитка, фундаментные блоки и др.), а также для строительства дорог. Из отходящих газов печи Ванюкова, по желанию заказчика, возможно получение товарной угольной кислоты (сухого льда) и метанола (сырья для получения высооктанового бензина). Условная экономия земельных площадей при переработке 120 тыс. тонн ТБО (базовый модуль мпв-120 за счет высвобождения ее при ликвидации или сокращении полигонов составит 150 га при продолжительности эксплуатации модуля в течение 30 лет. При наличии в отходах черных и цветных металлов возможна их утилизация и вторичное использование.

Технология разработана и апробирована ведущими научными коллективами цветной металлургии - институтами «Гинцветмет», «Гипроцветмет», Московским институтом стали и сплавов с участием АКХ им. Памфилова на опытно-промышленном заводе (РОЭМЗ) в г. Рязани.

Научно-производственной фирмой «Термоэкология» и акционерным обществом «ВНИИЭТО» (г. Москва) разработана технология и оборудование для термической переработки и утилизации твердых бытовых, промышленных и больнично-медицинских отходов. Используемая для переработки и утилизации отходов технология «ПИРОКСЭЛ» обеспечивает:

1. возможность безоотходной высокотемпературной переработки отходов, в том числе токсичных и с высокой влажностью;

2. очистку отходящих газов от пыли, соединений хлора и фтора, тяжелых металлов, окислов серы, азота и т.д.

3. полное уничтожение образующихся в процессе переработки диоксинов и фуранов;

4. производство полезного продукта в виде различных строительных материалов-теплоизоляционных, отделочных и конструкционных.

Метод высокотемпературной переработки отходов «ПИРОКСЭЛ» базируется на комбинировании процессов «сушка» - «пиролиз» - «сжигание» - «электрошлаковая обработка» и предусматривает соответствующее аппаратурное оформление (рис. 7.9). Технические характеристики установок представлены в т а б л . 7.5.

Таблица 7.5

Технические характеристики установок «ПИРОКСЭЛ»

Основное технологическое оборудование включает плавильную электропечь, пиролизную шахту, сушильный барабан с загрузочным устройством. Отходы подаются через загрузочное устройство и сушильный барабан в пиролизную шахту и плавильную электропечь, последовательно проходя через сушку, пиролиз, окисление углерода и обработку жидким шлаком. В результате происходит разложение отходов на шлак, металл, пиролизные и дымовые газы. Подогрев шлака осуществляется графитовыми электродами, которые подключены к источнику питания, при этом состав шлака регулируется добавкой флюсов. Слив шлаков и металла осуществляется периодически через дозирующие отверстия с последующей грануляцией.

В процессе переработки образуются газы двух типов: пиролизный и дымовой. Пиролизные газы проходят по замкнутому рециркуляционному тракту, включающему циклон (очистка от пыли), холодильник (выделение и удаление конденсата воды) и дымосос. Пиролизные газы возвращаются в подсводовое пространство электропечи для сжигания.

Дымовые газы из подсводового пространства направляются в реактор (дополнительное разложение диоксинов и связывание хлора), фильтр, скруббер и через дымосос и дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Все оборудование объединено в единый производственный комплекс (та б л . 7.6.).

Таблица 1 6

Основные технические характеристики

Переработка отходов и получение из ее продуктов строительных и других материалов осуществляется наследующих производственных участках:

- участке по термической переработке отходов;

1. участке по производству пирозита;

2. участке по производству металлической фибры;

3. участке по переработке резинотехнических изделий;

-участке по переработке коагулянта и пигмента;

4. участке по переработке гальваностоков.

Технологии всех производственных участков взаимосвязаны. Объединяющим является принцип безотходности производства: продукты переработки отходов на одном производственном участке являются либо товарной продукцией, либо исходным материалом для переработки на другом участке. В конечном итоге из твердых бытовых, медицинских и ряда промышленных отходов производятся: пористый наполнитель (пирозит), красящие пигменты и резиновая крошка. Избыток тепла, образующийся в результате работы установок комплекса, используется для переработки загрязненного снега и отопления производственных помещений.

Первый из подобных комплексов - Региональный экологический центр ЮВАО г. Москвы - создан и успешно работает на территории Юго-Восточного административного округа столицы. Производительность центра - 25 тыс. тонн отходов в год (р и с. 7.10).

Относительно низкая себестоимость оборудования, а также возможность реализации получаемых в результате переработки отходов материалов, определяют срок окупаемости комплекса в 2,1 года.

ОАО «Уральский институт металлов» предложены технологии комплексной переработки железосодержащих отходов предприятий черной металлургии и сухой грануляции шлака с утилизацией его тепла. В основу комплексной технологии заложены отработанные в отечественной и зарубежной металлургии процессы. Технологическая схема включает термическое обезмасливание мелкой окалины из вторичных отстойников прокатных цехов, сгущение и частичное обезвоживание шламов, агломерацию и холодное или горячее брикетирование отходов в различном сочетании с добавками с целью получения продуктов, удовлетворяющих требованиям доменного и сталеплавильного переделов. При необходимости отходы с повышенным содержанием цинка могут быть металлизованы с попутной отгонкой и улавливанием оксида цинка. Схема имеет блочную структуру и может быть реализована по частям, в том числе и на предприятиях с неполным металлургическим циклом. В зависимости от видов, количества, физических и химических свойств образующихся отходов, имеющегося задействованного и резервного оборудования в основных и вспомогательных цехах, а также на близрасположенных предприятиях, комплексная технологическая схема подлежит корректировке с целью максимального учета местных условий и минимизации дополнительных капитальных затрат.

Преимущества технологии:

5. полное использование текущих железосодержащих отходов;

6. возможность утилизации заскладированных отходов из шламонакопи- телей;

7. снижение потребности в привозном сырье;

8. высокое качество получаемых продуктов и их эффективное применение в производстве;

9. максимальное использование резервных производственных площадей и оборудования при минимальных дополнительных капитальных затратах;

10. уменьшение затрат на содержание отвалов и улучшение экологической обстановки;

11. высокая экономическая эффективность и быстрая окупаемость затрат.

Предлагается также технология и установка для грануляции жидких шлаков воздухом с утилизацией до 45-50% тепла расплава. Производительность установки изменяется в пределах 1,5-4,0 т/час. Конструкция узла распыливания обеспечивает проработку 100% жидкой части без образования корок и настылей и снижает энергозатраты на дробление шлака до 0,7-0,8 кВт-ч/т. Получаемый гранулят имеет средний фракционный состав: более 5,0 мм - 0,2-0,5%; 2,5-5,0 мм - 20-25%; 1,25-2,5 мм - 40-50%; 0,63-1,25 мм - 30-35%; менее 0,63 мм - остальное.

При грануляции самораспадающихся шлаков происходит их стабилизация и исключается образование пыли при охлаждении гранул. Отработанный воздух обеспыливается и передается на регенерацию тепла. Вредных газообразных продуктов не выделяется. Весь процесс осуществляется в автоматическом режиме.

Тепло шлака утилизируется в виде горячей воды, пара и горючего воздуха. Соотношение между объемами утилизаторов могут меняться в широких пределах.

В зависимости от химического состава исходного шлака гранулят может быть использован в агломерационном производстве, цементной промышленности, в дорожном строительстве, сельском хозяйстве и т.п. Грануляция способствует повышению гидравлической активности шлаков.

Технология сухой грануляции опробована на Череповецком и Осколь- ском металлургических комбинатах, Верх-Исетском металлургическом, Се- ровском и Актюбинском ферросплавных заводах.

В производстве стекла и стеклянного волокна твердые отходы (стеклобой) могут достигать 50-70%, а в производстве стеклянного волокна отходы составляют не менее 15-30% от выпуска годной продукции. Задачи промышленной экологии, требования к малоотходным производствам и технологии стекловарения предопределили основные варианты рационального использования получаемых отходов как вторичных материальных ресурсов (BMP). Неоднородный состав отходов, их специфические свойства (твердость, аброзивность и др.) создают основные трудности повторного их использования в процессах стекловарения. Комплекс проведенных исследований в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ) позволил разработать оригинальные методы промышленной рекуперации отходов [4].

Способ рекуперации отходов стекловолокна путем переплавки (рис. 7.11), включающий кучевую загрузку через окно 1 отходов 12, их варку при температуре (1300±50) °С, гомогенизацию расплава и термическую грануляцию, осуществляют в реакторе с двойным сводом (в нем размещен теплообменник 5). Реактор снабжен плавильным бассейном 11, каналом кондиционирования 10, узлами подачи топлива 2, 7 и воздуха 5. Каналы ввода воздуха и топлива снабжены устройствами для изменения угла их наклона, нижняя часть составного свода 6 в конце плавильного бассейна выполнена с наклоном под углом 25±45°. Термический гранулятор 9 выполнен со штуцерами ввода и вывода охлаждающей воды и снабжен форсункой с механизмом регулирования угла наклона относительно вытекающей струи стекломассы. Термическое гранулирование струи стекломассы (ее расход регулируют плунжером 8) ведут при ее вязкости 10⁵-10⁹ Пз струей воды под давлением 0,15-0,3 МПа при соотношении струи расплава стекломассы и воды 1,4-2 и соударяющихся под углом 45-80° на высоте, равной 15-30 диаметров отверстия питателя. Применение в реакторе двойного свода с теплообменником 5 и фильтра 3 позволяет эффективно использовать тепло отходящих газов 4 и снижать перепад температур между верхним и нижним строением плавильного бассейна, что резко снижает выбросы в атмосферу из расплава вредных и дефицитных компонентов (бор, фтор, мышьяк и др.) и значительно улучшает структуру получаемых гранул. Диаметр получаемых гранул колеблется от 2 до 4 мм. Производительность по гранулам составляет 10 т/сут.

Оптимальные условия в объеме отходов и получаемом расплаве, минимальные потери при сгорании топлива и стабилизация химического состава стеклогранул, соответствующего требованиям на сырьевые материалы для стекловарения, позволили по сравнению с имеющимися решениями снизить расход топлива на 40%, повысить производительность в 2,5-3 раза и значительно снизить выбросы в окружающую среду соединений бора (с 3,5-4% до 0,2-0,3%). Экономия минерального сырья при подготовке стекольной шихты с использованием специально переработанных отходов основного производства достигает 30%.

Способ рекуперации отходов стекловолокна путем их механического измельчения в сочетании с термообработкой при температуре 450-830 °С в туннельной или барабанной печи и последующим резким охлаждением заключается в следующем (рис. 7.12). Стеклянные нити (их отходы) в мягкой и твердой фазах, прошедшие операции сбора, транспортировки и сортировки направляются в туннельную печь в виде слоя определенных размеров (соотношение его высоты к ширине может изменяться от 0,025 до 0,35) и подвергают термообработке при температуре 450-830 °С. При этом размеры слоя обеспечивают равномерный отжиг отходов и удаление (выжигание) органического или неорганического покрытия их поверхности (а, следовательно, и стабильность их химических и физико-механических свойств) по всему объему.

Подготовленные таким образом (термообработанные) отходы подают в камеру охлаждения с целью резкого снижения их температуры. Охлаждение осуществляют за счет термического удара (например, сжатым воздухом) при перепаде, равном (0,005-0,3)Тсг, где Тег - температура сгорания наиболее термостойкого компонента покрытия 'стеклянных нитей или их отходов. Резкий перепад температур вызывает спонтанные структурные изменения в объеме переработанного материала, происходит его разупрочнение (растрескивание) и наблюдается эффект массового самоизмельчения отдельных волокон отходов. Далее отходы с пониженной по сравнению с до операции резкого охлаждения прочностью на истирание и излом направляются в установку для их измельчения, например, в молотковую дробилку. Процесс измельчения ведет при отношении твердой фазы к мягкой, большем не менее чем в 3 раза отношения твердой (хрупкой) фазы к мягкой перед термообработкой. Дополнительно может осуществляться ввод возвратного стеклобоя (например, бракованные стеклошарики) в измельчитель или в печь отжига, количество которого может изменяться в диапазоне 2-45% от массы отходов. Ввод возвратного стеклобоя в измельчитель осуществляется с целью интенсификации процесса измельчения отходов. В этом случае стеклобой выполняет роль дополнительных помольных тел. Одновременно решается вопрос вторичного использования стеклобоя. Ввод возвратного стеклобоя в печь отжига используется при наличии в стекле кусков размером более 30-70 мм. За счет термоудара такие куски разрушаются на фракции с размером 1-15 мм, которые затем направляются в измельчитель в качестве помольных тел и для дополнительного их измельчения до фракции с максимальным размером 0,8-1,0 мм.