Деякі перспективні напрямки поводження з техногенними відходами

На шлях загальносвітової практики законодавчого врегулювання відносин у сфері поводження з відходами Україна стала з прийняттям 5 березня 1998 року Закону «Про відходи», який розглядає основні принципи і напрямки державної політики, поводження з відходами всіх рівнів виконавчої влади, повноваження органів місцевого самоврядування та суб’єктів підприємницької діяльності.

Не дивлячись на означений Закон, на більш як тисячу різноманітних регіональних програм та близько 200 концепцій розвитку, прийнятих Верховною Радою, проблема з відходами не зазнала кардинальних змін і залишається актуальною. Однією із головних екологічних проблем сучасних мегаполісів є утворення та накопичення промислових і твердих побутових відходів (ТПВ). При безперервному збільшенні кількості відходів, основна їх маса розміщується на звалищах, які розташовані часто в не зовсім вдалих місцях, є неналежним чином спроектовані та невдало експлуатуються. Для забезпечення сучасного рівня у сфері поводження з відходами необхідно створення концепції управління відходами,   яка повинна враховувати весь шлях їх проходження, починаючи зі стадії утворення і закінчуючи повною переробкою або екологічно безпечним складуванням на спеціальних полігонах. Потрібно сформувати чіткі підходи, які забезпечували б реалізацію максимального обліку об’ємів відходів, шляхів і місця їх утворення, дозволяли б оцінити якісний склад та кількість ресурсовмісної частини, визначати оптимальні шляхи транспортування та переробки таких відходів. При цьому слід відмовитися від сліпого копіювання чужого досвіду, навіть досвіду країн, де проблема з відходами вирішена найбільш вдало, оскільки концептуальні підходи до проблеми поводження з відходами визначаються низкою чинників: соціально-економічним розвитком країни, моделлю діючого державного управління, менталітетом населення, засобами державного впливу і т.д. Крім того слід враховувати те, що сьогодні повного вирішення проблеми техногенних відходів, загалом, і ТПВ, зокрема, не існує в жодній країні світу і навіть до проблеми відсортовування відходів відносяться по різному. Разом з тим в основі сучасної практики поводження з відходами  повинен лежати принцип стійкого розвитку, який в більшості країн передбачає наступні обов’язкові етапи: розробка програми по зниженню об’ємів створення відходів; широке впровадження процесів вторинного використання їх складових, які є або сировинним, або енергетичним джерелом; розміщення залишків відходів після стадії сортування разом з не відсортованою частиною на полігонах, які максимально захищають довкілля від техногенного навантаження. Проблема поводження з відходами повинна вирішуватися з урахуванням не тільки найновітніших технологій, але і з можливістю їх адаптації на існуючу реальну ситуацію з перспективою її покращання. З урахуванням означених положень в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (ІБОНХ НАН України) розробляється декілька напрямків поводження з техногенними відходами.

А. Використання енергетичного потенціалу мулових відкладень станцій очищення комунальних стічних вод, відходів життєдіяльності птахофабрик, свиноферм, корівників, ПЕТФ, гумових відходів і т.п.

 

 

Порівняння ефективності відомих підходів до утилізації такого роду органовмісних відходів (анаеробне зброджування для одержання біогазу, виробництво пелет з наступним їх спалюванням, спалювання вихідної сировини в котлах з циркулюючим киплячим шаром (ЦКШ), піроліз вихідної сировини без доступу повітря, газифікація відходів) свідчить про перевагу застосування технології газифікації з наступним виробництвом електроенергії і перевагу технології спалювання в котлах з ЦКШ для виробництва тепла. Інші підходи значно поступаються за коефіцієнтом використання вихідного матеріалу (табл. 1).

Таблиця 1 – Порівняння ефективності різних технологій використання енергетичного потенціалу органовмісних відходів

 

Енергія вихідної сировини, Гкал

Енергія у вигляді тепла, Гкал

КВП*

Одержана електроенер-гія, МВат . год.

КВП

З проміжним вироб-ництвом пелет

250

175

70

45

16

Спалювання в котлі з циркулюючим кипля-чим шаром

250

225

90

58

20

Піроліз вихідної си-ровини

250

153

61

91

56

Газифікація вихідної сировини

250

216

86

120

79

* - коефіцієнт використання палива

На сьогоднішній день в ІБОНХ НАН України напрацьовано значний об’єм експериментальних даних стосовно високотемпературного розкладу органовмісних відходів різної природи. Так,  проведений нами процес термолізу відходів ПЕТФ в широкому температурному діапазоні дозволив визначити оптимальні умови (300 0С) за яких вихід рідкої фракції з показниками [7] приблизно рівний виходу пастоподібного залишку. Високотемпературний (900 0С) розклад такого залишку приводить до утворення газової фракції, яка на 96,9-99,0 % [7] складається із  суміші вуглеводнів з теплотворною здатністю ~11000-11300 ккал/кг. Це один із можливих шляхів переробки ПЕТФ-відходів, який дозволяє максимально використати їхній потенціал  з отриманням рідкої фракції [7] і високоенергетичної газової фракції.

В. Використання енергетичного потенціалу термореактивних та термопластичних відходів

Серед відомих способів утилізації такого роду відходів (утилізація на звалищах, спалювання, виробництво гумової крихти як наповнювача, виробництво гумової крихти для дорожнього будівництва, піроліз) досить перспективним виглядають підходи, в основі яких лежить терморозклад таких відходів. Нами досить детально опрацьовано питання їхнього термолізу [1-6]. Основним висновком проведених досліджень є висновок про неможливість прямого використання одержаних продуктів за призначенням без залучення вторинних процесів. Причому однозначність цього  висновку не залежить від умов проведення процесу. Слід, разом з цим, відмітити, що рідка фракція, одержана при терморозкладі відходів поліетилентерефталату (ПЕТФ), є більш близьким за своїми фізико-хімічними характеристиками продуктом до, наприклад, нафтового дизпалива у порівнянні з таким же, одержаним при термолізі гумової крихти [7]. Хоча і в цьому випадку для одержання альтернативного моторного палива необхідні вторинні процеси. Разом з цим, одержувані продукти можуть бути використані наступним чином:

Рідка фракція:

  • як один із компонентів в сумішевих паливах;
  • як добавка до нафти-сирцю;
  • в якості розчинників;
  • при певному доопрацюванні – як аналог мазуту М-40 або як пічне паливо.

Тверда фракція:

  • як паливо для металургійних виробництв (типу напівкоксу);

Газоподібна фракція:

  • як енергетичне джерело для внутрішніх потреб.

С. Використання ресурсного потенціалу термореактивних та термопластичних відходів

Рідку фракцію піролізу відпрацьованих автошин можна розглядати як джерело одержання ненасичених сполук або циклічних вуглеводнів, наприклад,  лімонену (терпенового вуглеводню) - 1-метил-4-ізопропенілциклогексену-1, якого у фракції 150-350 0С міститься до 10 %.

Газоподібна фракція піролізу:

  • як джерело для одержання алканів (метан-пентан) та алкенів (етилен-бутилени, бутадієни).

Термопластичні відходи можуть з успіхом застосовуватися як в’яжуче при створенні композитних матеріалів для виготовлення виробів із заданими експлуатаційними властивостями [8].

D. Каталітично-реагентне очищення проблемних промислових стічних вод зі стадією знешкодження утвореного при очищенні твердого залишку

  • вдалий вибір каталізатору та окиснювача та оптимізація умов проведення процесу очищення, дозволяють зменшити кількість органічних сполук в 10-15 разів (на прикладі очищення фільтрату полігону № 5 київського звалища ТПВ), або досягти повного очищення стоків від, наприклад, фенолу [9]. Такий підхід дозволив розробити комплексну технологію очищення фільтрату до норм скиду очищеної води у відкрите довкілля [10-13] зі стадією знешкодження утворених в процесі очищення осадів.
  • на прикладі концентрованого залишку, одержаного при очищенні фільтрату, розроблено технологію трансформації такого залишку у твердий практично водонерозчинний матеріал [14]. З використанням елементів цієї технології показана можливість кондиціювання утворюваних осадів.

Е. Комбіновані очисні споруди для невеликих міст і населених пунктів

Розробляється концепція модернізації існуючих очисних споруд біологічного очищення комунальних стічних вод, яка передбачає [15, 16]:

  • заміну первинних відстійників на анаеробні психрофільні EGSB-реактори (expanded granular sludge bed) з розширеним шаром гранул;
  • застосування для аеробного ступеню очищення споруд, які мають ознаки аерофільтрів з полегшеним завантаженням і аеротенків відстійників;
  • забезпечення постійного виносу частково деструктованої органіки з EGSB-реактору на наступну стадію очищення;
  • забезпечення скиду надлишкового мулу зі стадії аеробного очищення в EGSB-реактор;
  • використання очисного каналу для доочищення очищеної стічної води від азотовмісних сполук (нітрифікація);
  • використання анаеробного реактору (ABR) для денітрифікації стоків;
  • використання високонавантажених мулових площадок;
  • використання струйної аерації із застосуванням погружних мулових насосів для більш глибокого насичення мулу киснем безпосередньо в аераторі.

Втілення цієї концепції повинно забезпечити наступне:

  • впровадження на існуючих спорудах психрофільного EGSB-реактору розвантажить і поліпшить роботу аеротенків, при незначних витратах на реконструкцію і модернізацію;
  • створення недорогих проектів КОС при новому будівництві з питомими витратами електроенергії (не більше 0,2-0,5 квт . год/м3 стоків;
  • зменшення у порівнянні з існуючими технологіями в 4-5 разів по сухій речовині мулу, який характеризується хорошими водовіддаючими властивостями, високою зольністю і стабільністю, а, відтак, суттєве зменшення площі мулових площадок;
  • можливість одержання біогазу для власних потреб КОС – опалення, гаряче водопостачання;
  • стійкість системи до різного роду гідравлічним режимам – відсутність потреби у спорудах по усередненню стоків;
  • децентралізація очищення стоків в населених пунктах;
  • можливість автоматизації технологічного процесу очищення стоків. Можливість дистанційного керування.

G. Використання золоподібних відходів

 Ми маємо значний досвід у сфері поводження з золовим залишком, одержуваним після спалювання кам’яного вугілля на ТЕС (на прикладі золи Трипільської ТЕС). Означений продукт має чудові в’яжучі властивості і може з успіхом застосовуватися при знешкодженні висококонцентрованих стічних вод різної природи. Крім цього, зола ТЕС сприяє суттєвому зниженню вологості осадів, отриманих при очищенні стоків (на 26,8 % методом вакуумної фільтрації і 14,4 % методом центрифугування) [7].

        Сьогодні можна стверджувати про перспективність використання золи або золо шлаку ТЕС для виробництва теплоізоляційних будівельних матеріалів у вигляді:

  • теплоізоляційних панелей;
  • піноскла;
  • скла;
  • керамічної плитки;
  • цегли для облицювання;
  • наповнювачів в будівельних конструкціях, бетоні;

 І, нарешті, в ІБОНХ НАН України відпрацьовано спосіб одержання з золи Трипільської ТЕС високочистого аморфного діоксиду кремнію [7],  як товарної продукції або вихідної сировини для:

  • напівпровідникового кремнію;
  • кремнію для виготовлення сонячних батарей.

Сьогодні є всі підстави вважати розроблений спосіб перспективним для одержання високочистого аморфного діоксиду кремнію із золового залишку, який супроводжує процес газифікації мулових відкладень станцій очищення побутово-промислових стічних вод. Спосіб апробовано на золі мулів Бортницької станції аерації м. Києва.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Кашковский В.И., Бедюх А.Р. Комплексная утилизация отработанных автомобильных шин с использованием методов магнитного удара и низкотемпературной деструкции // IV Международная конференция «Сотрудничество для решения проблемы отходов». Харьков, 31 января – 1 февраля 2007 г. – С. 130-132.
2. Кашковский В.И., Бедюх А.Р. Жидкие продукты термолиза отработанных автошин // Материалы V Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов». Харьков, 2-3 апреля 2008 г. – С. 123-125.
3. Переробка автомобільних шин з використанням методів магнітного удару та термохімії / Бедюх О.Р., Кашковський В.І.. Степанов А.В., Матусевич Г.Г. // Вісник Київського університету. Серія 6 радіофізика та електроніка. Випуск 3.- 2007. – С. 218-222.
4. Кашковский В.И., Бедюх А.Р. Комплексный подход к переработке шин и других углеводородсодержащих отходов // Шина плюс. – 2007, № 4. – С. 26-28.
5. Кашковский В.И. Жидкое топливо термолиза отработанных автошин как добавка к нефтепродуктам // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2011, № 1. – С. 41-46.
6. Кашковский В.И., Чубов Л.Н. Термолитическая деструкция автошин в среде жидких углеводородов // Материалы VII Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов». Харьков, 7-8 апреля 2010 г. – С. 63-64.
7. Кашковский В.И. Разработки ИБОНХ НАНУ: технологии использования отходов для очистки и обезвреживания сточных вод, получения ценных материалов и синтетического топлива // Материалы VIII Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов». Харьков, 23-24 февраля 2011г. – С. 75-77.
8. Спосіб переробки відходів поліетилентерефталату (ПЕТФ) / Кашковський В.І., Кисельов В.П., Шаповал Г.С. та ін. // Патент України  № 32053. Зареєстровано в Державному реєстрі патентів України на корисні моделі 12 травня 2008 р.
9. Спосіб деструктивного очищення стічних вод від фенолів / Кашковський В.І., Войновський В.В., Матяш Л.П., Решетар Т.П. // Патент України № 74733. Опубл. 16.01. 06 р. Бюл. № 1
10. Кашковський В.І., Кухар В.П. Способи знешкодження високотоксичних стоків звалищ твердих побутових відходів // Наука та інновації. – 2005. – Т. 1, № 6. – С. 107-116.
11. Комплексная переработка фильтрата  твердых  бытовых отходов / Кашковский В.И., Горбенко В.Н., Синяков Ю.Б., Вальчук Д.Г. // II Всеукраїнський з’їзд екологів з міжнародною участю (Еколо-гія/Ecology) // Збірник наукових статей. – Вінниця, 23-26 вересня 2009 року, - Вінниця. С. 28-32.
12. Технология комплексной очистки фильтрационных вод полигонов твердых бытовых отходов / Кашковский В.И., Синяков Ю.Б., Горбенко В.Н., Вальчук Д.Г. // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2010, № 5. – С. 61-67.
13. Комплексная очистка фильтрационных вод / Кашковский В.И., Синяков Ю.Б., Горбенко В.Н., Вальчук Д.Г. // Твердые бытовые отходы. – 2010, № 4. – С. 34-40.
14. Кашковский В.І., Войновський В.В., Войновський В.В. Спосіб закріплення високотоксичних рід-ких стоків міських звалищ твердих побутових відходів / Патент України, № 62635, Опубл. 15.12.05 р. Бюл. № 12,
15. Комбинированные очистные сооружения для небольших городов и населенных пунктов Украины / Евдокименко А.Н., Кашковский В.И., Писанко Н.В. и др. // Вода: технологгия и экология. - 2010, №2. –

С. 55-70.
16. Новые подходы к очистке сточных вод / Кашковский В.И., Евдокименко А.Н., Удовенко А.С., Бублык В.А. // XVIII (ежегодная) международная научно-техническая конференция «Экологическая и техногенная безопасность. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов», г. Бер-дянск, 07-11 июня 2010 г.- C. 202-218.

УДК 504.064.2
Кашковський В.І.  Деякі перспективні напрямки поводження з техногенними відходами [Електронний ресурс]  / [Кашковський В.І.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.1. – С.70–74. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf:

 

Скачати презентацію у форматі ppt

Оцінка: 
0
No votes yet

Коментарі

При всіх сучасних можливостях утилізації відходів птахофабрик і їм подібних тваринних фабрик вони не використовуються. Наглість керівників цих підприємств кримінальна. Ніхто цього не контролює. Відходи вивозять в ліси біля населених пунктів. Довколишні села дихають цим смородом від трупів, крові. Кишкові захворювання, які гасять антибіотиками, часте явище в людей. Урвати гроші - мета власників цих "фабрик смерті". А люди мовчать!!!