Управление техногенными отходами

ственный цикл может происходить через определенное, часто весьма длительное время, которое определяется продолжительностью жизненного цикла продукции и исчерпаемостью ресурса ее использования. География сбыта и использования продукции часто такова, что ее возврат в рециклинг на предприятие-изготовитель становится нецелесообразным из-за транспортных издержек и многих других факторов. Это определяет целесообразность переработки таких отходов, особенно отложенных, на других предприятиях, часто принадлежащих к другим отраслям промышленности. Так, отходы теплоэнергетики (зола сухого отбора после сжигания каменного угля) используются в цементной и строительной промышленности. Гипс, образующийся при очистке пылегазовых выбросов ТЭЦ, содержащих окислы серы, используется в производстве строительных материалов и медицине. Непригодные к эксплуатации бытовые электроприборы, компьютеры, телевизоры и другие подобные отходы используются в порядке рециклинга не на заводах-изготовителях, а на специализированных предприятиях, не связанных с производителями технологической общностью. Такой вид рециклинга выходит за локальные рамки конкретных производств и может быть определен как региональный или (при более широком использовании отложенных отходов) как глобальный рециклинг. При региональном и особенно глобальном рециклинге обычно использование отходов ведется не в оперативном (синхронно с их образованием), а в запаздывающем режиме, что особенно характерно для отложенных отходов.

При этом переработка и использование отходов, как правило, ведется уже на предприятиях, где эти отходы не производились. Такая стратегия порождает развитие новых экономических отношений между поставщиками и потребителями отходов, создается рынок (биржа) отходов, который по многим видам вторичного сырья конкурирует с рынком первичного сырья [20]. Для рационального управления системой обращения с отходами в масштабах региона или страны необходимо иметь оперативную информацию о местонахождении отходов, их количестве, составе и свойствах, возможностях утилизации или обезвреживания. Координационные центры

251

по взаимному обмену промышленными отходами с целью их дальнейшей утилизации еще в 1980-х гг. успешно функционировали в некоторых зарубежных странах, например в Японии [43].

При развитии межотраслевого регионального и глобального рециклинга производителям отходов в ряде случаев становится выгодным поставлять их на предприятия-переработчики бесплатно или даже доплачивать, так как это освобождает производителей отходов от затрат на обращение с собственными отходами, платы за их размещение в окружающей среде. При этом при поставке отходов за пределы предприятия возникает много вопросов по регламентации качества поставляемых отходов, их соответствия определенным техническим условиям, ГОСТам в части не только потребительских свойств, но и безопасности, защиты здоровья людей и охраны окружающей среды на всех стадиях жизненного цикла отхода [20].

Все отходы, используемые в качестве вторичного сырья, можно разделить на четыре группы:

1.Отходы как вторичное сырье, используемое в качестве добавки или полностью взамен первичного сырья и материалов (отдельные виды отходов пластмасс и металлов, строительных материалов и др.).

2.Отходы как исходный продукт для производства вторичного сырья, предназначенного для использования частично или полностью взамен первичного сырья (например, производство макулатурной массы из отходов бумаги и картона для использования вместо целлюлозы в производстве бумаги и картона);

3.Отходы как сырье и материалы, которые могут быть использованы по своему назначению в другом технологическом цикле (например, активные угли, отработавшие свой ресурс в качестве адсорбентов в производстве винилхлорида, могут быть использованы для очистки газов от ртути);

4.Отходы как сырье или материалы, характеризующиеся принципиально новыми свойствами, отсутствующими у первичного сырья (например, зола тепловых электростанций может быть ис-

252

пользована в ряде случаев в производстве строительных материалов в качестве вяжущего вместо цемента) [4].

При всех экономических выгодах организации рынка отходов необходимо учитывать ряд важных социальных аспектов, правовых коллизий, связанных с запретом трансграничного перемещения отходов, возникновением социальной напряженности в районах размещения отходов в окружающей среде и другими позитивными и негативными последствиями рециклинга.

Рециркуляция и повторное использование отходов становятся более эффективными при применении технологий раздельного сбора отходов (исключение их смешивания с другими отходами, растворения в воде и рассеивания в воздухе утилизируемых компонентов) и удаления (уничтожения, обезвреживания) опасных компонентов, препятствующих превращению отходов в материалы, пригодные для использования [20].

III. Организация принципиально новых процессов получения традиционных видов продукции, позволяющих исключить или сократить этапы переработки или технологические стадии, на которых образуется основное количество отходов, либо напрямую уменьшить количество отходов [43].

Например, внедрение лазерной резки легированных сталей и цветных металлов толщиной в несколько сантиметров при сложном профиле резки, произошедшее в 80-е гг. XX столетия, позволило существенно сократить количество отходов металлов («обрезков») и повысить производительность процесса. Повышенную точность и, соответственно, минимизацию отходообразования при использовании лазерных технологий можно обеспечить также при изготовлении мебели, керамики и стекла, пластика [15].

Существует набор общих рекомендаций по организации малоотходных производств [43]:

следует минимизировать использование сырья, полуфабрикатов и рабочей энергии, при добыче и изготовлении которых образуются относительно большие количества промышленных от-

253

ходов и отходящего тепла или которые имеются лишь в ограниченном объеме;

следует избегать использования сырья, содержащего высокую долю бесполезных примесей;

отходы и отходящее тепло необходимо использовать

вмаксимальной степени;

следует применять технические устройства с продолжительным сроком службы и малой массой, изготовленные по малоотходным технологиям;

следует использовать технические устройства оптимального принципа действия (например с высоким коэффициентом тепло-

имассопередачи);

следует использовать неэнергоемкие технологические процессы с высокой избирательностью;

при наличии возможности следует отдавать предпочтение высокоэффективным каталитическим процессам;

при разработке технологических схем предпочтительно использовать принцип противотока или циркуляции; следует избегать принципа прямотока;

необходимоподбиратьоптимальныетемпературыреакции;

в технологических процессах необходимо минимизировать движущие силы;

не следует проводить технологические процессы при пре-

дельных технологических параметрах (например температуры

идавления);

в конструкцию и состав изделия следует закладывать малую удельную массу, предусматривать продолжительный срок его службы, а также минимальное образование отходов и отходящего тепла при его использовании;

желательно обеспечить пригодность износившегося (израсходованного) продукта в качестве вторичного сырья;

при наличии возможности отходящее тепло и отходы следует получать в утилизируемой форме.

254

Однако следует помнить о принципиальной недостижимости 100%-ной утилизации промышленных отходов. Речь может идти об оптимальной, экономически целесообразной в данный момент технического развития степени утилизации отходов. На пути к организации малоотходного производства существуют пределы минимизации отходов, определяемые факторами снижения качества выпускаемой продукции и эффективностью производства. Примеры таких ограничений рассмотрим по тем направлениям, по которым осуществляется развитие малоотходных производств.

1. Создание бессточных технологических систем. Стремление максимально замкнуть пароводяной цикл на ТЭС

потребовало глубокого обессоливания воды, обезжелезивания конденсата и добавления в питательную воду фосфатов, аминов, гидразина и других присадок, которые в дальнейшем будут очищать продувочную воду парогенераторов. Переход от испарителей к ионообменным установкам для очистки технологической воды создал проблему обезвреживания отходов от регенерации ионообменных фильтров, решаемую различными методами (вплоть до возврата к испарителям).

На некоторых других производствах (помимо теплоэнергетики) в системах оборотного водоснабжения повысилась температура воды, что вызвало необходимость ее хлорирования и купоросования для борьбы с биообрастаниями. При этом повышение солесодержания в оборотной воде усилило накипеобразование. В результате появилась необходимость обезвреживания и очистки продувочной воды от введенных в нее реагентов.

В производстве картона замыкание цикла водоснабжения ухудшило качество продукции – на картоне стали появляться «высолы» (пятна от накопления в бумажной массе солей), что исключило его применение в таре для пищевых продуктов, уменьшило прочность коробок и т.д.

2. Переработка и использование отходов как вторичных материальных ресурсов.

255

Негативные последствия увеличения доли вторичного сырья и замены первичного сырья отходами, проявившиеся в ряде отраслей, свидетельствуют о том, что их применение должно быть оптимальным.

Так, использование большей доли макулатуры в производстве бумаги привело к уменьшению в целлюлозной массе доли длинного волокна, что постепенно приводит к снижению прочностных свойств бумаги.

По мере увеличения доли вторичного сырья в материальных циклах идет накопление примесного вещества; так, например, в стали, выплавленной из металлолома, накапливаются медь, цинк, кобальт-60.

Многочисленные эксперименты по применению осадков сточных вод в качестве удобрений показали, что в ряде случаев в почве начинают накапливаться тяжелые металлы, а в растениях усиленно накапливается кадмий. Вследствие этого внесение таких осадков в почву рекомендовано делать не чаще одного раза в 5 лет и применять их лишь для удобрения лугов.

Не рекомендовано использование кислых гудронов в асфальтовых покрытиях в черте населенных пунктов вследствие загрязнения воздуха ароматическими углеводородами.

Попытки использования отходов в пищевой промышленности обычно приводили к резкому снижению вкусовых качеств продукции.

3. Организация новых технологических процессов, позволяющих минимизировать образование отходов.

Основная проблема здесь обычно заключается в том, что в производстве (или в жизненном цикле продукции) появляются новые виды отходов, для которых нужно разрабатывать свои способы безопасного обращения с ними [43].

Кроме того, во всех случаях необходимо учитывать расходы энергии на утилизацию материалов. Если увеличение степени утилизации отходов в 2 раза (с 25 до 50 %) требует роста затрат энергии в 2,5 раза, то для такого же увеличения степени утилизации (но

256

с 50 до 75 %) необходимо уже затратить энергии в 5 раз больше (затраты энергии увеличиваются экспоненциально) [4].

Поэтому окончательное решение о целесообразности и объемах сокращения и использования отходов следует принимать на основе анализа следующих данных:

баланса материалов с учетом как их прямого, так и косвенного расхода;

баланса энергии с учетом как ее прямого, так и косвенного

расхода;

баланса влияния на окружающую среду с учетом факторов прямого и косвенного действия;

капиталовложений на реализацию применяемого способа;

производственных расходов на эксплуатацию.

Только на основе указанных данных можно получить объективную оценку преимуществ и недостатков различных способов минимизации и утилизации отходов и определить оптимальную степень «малоотходности» производства [43].

5.5. Сбор и транспортировка отходов производства

Организованная система удаления промышленных отходов предусматривает следующие технологические операции: 1) накопление отходов (т.е. их временное складирование в специально обустроенных местах на срок не более 6 месяцев); 2) транспортирование контейнеров, цистерн с отходами; 3) разгрузку контейнеров с отходами, при необходимости – их очистку и возврат к месту образования отходов. Вопросы хранения отходов (т.е. их долгосрочного складирования в специализированных объектах сроком более чем на 11 месяцев) в данном пункте не рассматриваются.

Накопление (временное складирование) отходов

Согласно СанПиН 2.1.7.1322–03, временное складирование отходов производства и потребления допускается:

на производственной территории основных производителей отходов(наоткрытыхплощадкахили вспециальных помещениях);

257

на территории и в помещениях специализированных предприятий по переработке и обезвреживанию токсичных отходов;

вне производственной территории, на открытых, специально оборудованных для этого площадках (в шламохранилищах, отвалах пустой породы, террикониках, золошлакоотвалах и др.);

на промежуточных (приемных) пунктах сбора и накопления (в т.ч. на пунктах сбора вторсырья).

Накопление и временное хранение промотходов на производственной территории осуществляется по цеховому принципу или централизованно. Условия сбора и накопления определяются классом опасности отходов, способом упаковки и отражаются в специальном техническом регламенте (проекте, паспорте предприятия, ТУ, инструкции) с учетом агрегатного состояния и надежности тары.

При этом хранение твердых промотходов I класса разрешается исключительно в герметичных оборотных (сменных) емкостях (контейнеры, бочки, цистерны), отходов II класса – в надежно закрытой таре (полиэтиленовые мешки, пластиковые пакеты); отходов III класса – в бумажных мешках и ларях, хлопчатобумажных мешках, текстильных мешках; отходов IV класса – навалом, насыпью, в виде гряд.

В закрытых складах, используемых для временного хранения отходов I–II классов опасности, должны быть предусмотрены пространственная изоляция и раздельное хранение веществ в отдельных отсеках (ларях) на поддонах.

Хранение сыпучих и летучих отходов в помещениях в открытом виде не допускается; при их хранении в открытом виде (навалом) на промплощадках обязательно использование средств пылеподавления.

Предельное накопление количества отходов на территории предприятия, которое единовременно допускается размещать на его территории, определяется предприятием в каждом конкретном случае на основе баланса материалов, результатов инвентаризации отходов с учетом их макро- и микросостава, физико-химических свойств, в том числе агрегатного состояния, токсичности и уровней

258

миграции компонентов отходов в атмосферный воздух. При наличии в составе отходов разного класса опасности расчет предельного их количества для единовременного хранения должен определяться наличием и удельным содержанием наиболее опасных веществ (I–II класса). Критерием предельного накопления служит содержание специфических для данного отхода вредных веществ в воздухе на уровне до 2 м, которое не должно быть выше 30 % от ПДК в воздухе рабочей зоны.

Временное складирование и транспортировка отходов производства и потребления определяются проектом развития промышленного предприятия или самостоятельным проектом обращения с отходами. В этих документах указываются, кроме прочего, лимиты накопления промышленных отходов и периодичность их вывоза. Немедленному вывозу с территории подлежат отходы при нарушении единовременных лимитов накопления или при превышении гигиенических нормативов качества среды обитания человека.

На предприятиях-отходообразователях приказом назначается лицо, ответственное за сбор, хранение и отгрузку отходов на полигон. На каждую отгруженную партию отходов составляется паспорт, заполняемый поставщиком и подписываемый руководителем предприятия – поставщика отходов [43].

Транспортировка отходов

Транспортировка промышленных отходов вне предприятия осуществляется всеми видами транспорта – трубопроводным, канатным, автомобильным, железнодорожным, водным и воздушным. Конструкция и условия эксплуатации специализированного транспорта должны исключать возможность аварийных ситуаций, потерь и загрязнения окружающей среды по пути следования и при перевалке отходов с одного вида транспорта на другой. Все виды работ, связанные с загрузкой, транспортировкой и разгрузкой отходов на основном и вспомогательном производствах, должны быть механизированы и по возможности герметизированы.

Расходы на транспортирование отходов составляют значительную часть расходов на обращение с ними, поэтому важнейшим

259

фактором, определяющим выбор типа транспорта для перемещения отходов, является экономический фактор. В частности, на выбор типа и грузоподъемности транспортных средств для отходов влияет схема маршрута транспортировки и удаленность пунктов сбора от места образования отходов [4].

В настоящее время в мировой практике используются четыре основные принципиальные схемы доставки промышленных отходов, которые часто комбинируются между собой и дополняют друг друга [43].

Согласно первой схеме транспортировка отходов осуществляется автомобильным транспортом, доставляющим их непосредственно на места обработки или на промежуточные станции, где происходит их накопление и первичная обработка. На промежуточных станциях происходит перегрузка отходов, которая может дополняться такими операциями обработки отходов, как сортировка, уплотнение и брикетирование. Преимущество автомобильного транспорта состоит в том, что он доставляет отходы непосредственно к месту назначения. Наиболее рационально использовать автомобильный транспорт при дальности перевозок до 50 км. Транспортировка отходов от промежуточных станций в этой схеме производится большегрузными автомобилями, но возможен и комбинированный вариант, когда транспортировка от промежуточных станций осуществляется железнодорожным или водным транспортом [4, 43].

Согласно второй схеме транспортировка отходов осуществляется по железной дороге в цистернах, вагонах, полувагонах или на платформах. При этом существенно удешевляется перевозка отходов в вагонах большой грузоподъемности. Железнодорожные перевозки становятся экономически целесообразными, если расстояния перевозок превышают 150 км, и ежедневно транспортируются по крайней мере 1000 т отходов [13, 43].

Согласно третьей схеме вывоз отходов осуществляется водным транспортом. Водный транспорт в силу своей сезонности (а во многих случаях – и в силу удаленности от места образования или использования отходов) применяется реже. Его использование, как

260