Инновационные технологии утилизации отходов
Утилизация отходов производства и потребления — одна из актуальных задач современности. Объемы накопления в России неиспользуемых отходов, согласно экспертным оценкам НИЦПУРО (Научно-исследовательский центр по проблемам управления ресурсосбережением и отходами), достигли 80–90 млрд т. Ежегодно образуется свыше 2,7 млрд т промышленных отходов.
Обеспечение жизнедеятельности людей также связано с постоянным образованием значительных объемов отходов — начиная с «хвостов» водоподготовки и заканчивая технологическими отходами коммунальных очистных сооружений (КОС).
Ежесуточно только на водопроводных станциях Санкт-Петербурга в результате подготовки питьевой воды в объеме
2 млн м3/сутки образуется 250–270 т обез-воженного осадка промывных вод.
Отходы КОС и водоподготовки подлежат депонированию на специально оборудованных полигонах. Размещение отходов на полигонах ведет к опасному загрязнению окружающей природной среды.
Организация и содержание полигонов хранения требуют больших материальных затрат и вывода из хозяйственного оборота обширных территорий. К примеру, только в Санкт-Петербурге общая площадь полигонов хранения отходов КОС составляет 172 га. Переход ряда крупных городов на технологию сжигания осадков сточных вод значительно снижает потребность в организации новых полигонов, но не решает проблемы существующих: отход, размещенный длительное время на полигоне, по технологическим требованиям не может быть утилизирован на заводах сжигания осадка (ЗСО).
Наиболее остро проблема переработки складированных отходов КОС и рекультивации полигонов хранения стоит для мегаполисов, где действует общесплавная канализация, что способствует загрязнению отхода неорганическими и органическими экотоксикантами, в том числе тяжелыми металлами, фенолами и ПХБ (полихлорированные бифенилы), в концентрациях, значительно превышающих ПДК. Полигоны являются постоянными источниками загрязнения атмосферы, грунтовых вод и почв: за счет большого содержания органических веществ депонированный отход представляет собой необеззараженную и нестабилизированную массу, подверженную процессам разложения и гниения с образованием биогаза и воды. Миграция экотоксикантов в окружающую природную среду ведет к ухудшению экологической ситуации на близлежащих к полигону территориях и в населенных пунктах. Стоит учитывать, что в современных условиях быстрого роста промышленных городов существующие полигоны часто оказываются на территории, подлежащей застройке. Все сказанное обусловливает необходимость проведения рекультивационных работ на территориях, занятых под полигоны.
Использование отходов в качестве вторичного сырья
Серьезные перемены в области обращения и переработки отходов принесет Федеральный закон «О вторичных материальных ресурсах», согласно которому отходы производства и потребления рассматриваются как источник постоянно пополняемых материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. При этом производителя обяжут не только заплатить за загрязнение, но и предусмотреть дальнейшую утилизацию отхода. В рамках этого закона хранение отходов на полигонах становится невыгодным.
С учетом применения инновационных технологий утилизации отходов, значительные объемы накопленных за многие десятилетия отходов производства и потребления можно рассматривать как скрытый неиспользованный ресурс — сырье для производства продукции.
Переработка отходов водоочистки в сорбенты и строительный материал
Использование отхода водоочистки в качестве сорбента. По результатам проведенных исследований, в составе отхода водоподготовки содержание алюминия составляет около 50% массы осадка, кальция — до18% и железа — до 17,5%, что дает основание рассматривать осадок промывных вод как потенциальное алюмосодержащее сырье. Наличие у осадка остаточной сорбционной емкости позволяет после дополнительной корректировки щелочными реагентами, например известью, использовать его как сорбент для предварительной очистки стоков. На большинстве водопроводных станций при подготовке питьевой воды в качестве коагулянта применяют сульфат алюминия, что в результате гидролиза обеспечивает образование оксигидратов, характеризующихся сильно развитой поверхностью, и способствует дальнейшей сорбции взвешенных частиц и других загрязнителей.
Также в качестве сорбента, неочищенного коагулянта, в процессах водоподготовки можно использовать измельченный спёк, образующийся при спекании осадка с серной кислотой при температуре 350–400 0С.
Использование осадка в производстве керамики. Нагревание отхода водоподготовки приводит к образованию оксида алюминия, что дает возможность использовать сам осадок либо осадок в композиции с кембрийской глиной как глиноземное сырье для получения керамических изделий. Высокое содержание в отходе ряда таких элементов, как железо, магний и марганец, в процессе производства керамики выступают в качестве легирующих добавок, позволяющих повысить пластичность керамической массы, улучшить условия ее спекания (снижение температуры) и технологические характеристики получаемой продукции, в частности, уменьшить размеры образующихся пор и улучшить показатели водопоглощающей способности.
Кроме того, проведенные исследования показали, что при производстве некоторых видов керамики можно применять осадок без предварительного обезвоживания (влажностью более 99%) в качестве водной добавки к формовочным массам, тем самым обеспечивается возможность использовать в керамическом производственном процессе осадок от очистки промывных вод водопроводных станций без его полного осушения.
Использование осадка промывных вод в качестве сырья для производства строительных материалов. Разработанный комплекс мероприятий позволяет утилизировать отход водоподготовки и использовать его в производстве строительных материалов по трем перспективным направлениям.
- В производстве грунта укрепленного техногенного (ГУТ), по ГОСТ 23558-94 (с изм. в 1998 г.), применяемого в качестве строительного вяжущего для стабилизации слабых грунтов и устройства нижних конструктивных слоев оснований дорог и промышленных площадок.
- В производстве цемента марок М200, М300 и М400. Полученный цемент может быть реализован при производстве сухих стабилизирующих смесей для укрепления грунтовых оснований дорог и площадок, оснований фундаментов зданий и сооружений, при производстве инженерных сооружений типа канализационных труб и коллекторных колец, элементов дорожных покрытий, таких, как: дорожные ограждения, тротуарные плитки и др.
- В производстве штукатурных смесей и смесей, применяемых для снижения микро- и макронеровностей бетонных поверхностей.
Внедрение данных производств позволит перерабатывать в полезный продукт весь объем отхода, получаемого при подготовке питьевой воды, без затрат на организацию полигонов под складирование осадка водоподготовки.
Переработка отходов водоотведения
Переработка илового осадка сточных вод в экологически безопасные грунты. Переработка осадков сточных вод в безопасный для окружающей среды материал — грунт укрепленный техногенный (ГУТ), по ГОСТ 23558-94, производится за счет реализации интеграционной минерально-матричной (ИММ) технологии переработки отходов. ИММ технология позволяет перерабатывать жидкие, вязко-пластичные и твердые дисперсные отходы в композиционные материалы с заданными физико-механическими свойствами. Материал ГУТ производится путем совмещения отхода с минеральными комплексообразующими добавками на основе гидролизованных алюмосиликатов и добавкой цемента. В процессе переработки отходов одновременно производится их обеззараживание и обезвреживание. ГУТ подвержен отверждению в искусственную породу с пределом прочности при сжатии R = 2–15 кГ/см2 и kw = 0.6–0.8.
Полученный материал применяется:
- в инженерной подготовке (рекультивации) полигонов хранения отходов КОС как грунт «обратной засыпки»,
- в ландшафтно-планировочных работах для восполнения дефицита грунтов (подсыпка территории, засыпка оврагов),
- в качестве укрывного материала на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО), золоотвалах ТЭЦ и территориях свалок строительного мусора.
Технология переработки осадков сточных вод в ГУТ имеет необходимые заключения и внесена в Реестр Системы обязательной сертификации по экологическим требованиям № POCC RU 0001.01 ЭТОО.
Комплексная переработка отходов водоотведения
Разработанный комплекс мероприятий позволяет производить комплексную переработку отходов КОС (отбросов с решеток, песка песколовок, осадка сточных вод, золы сжигания и др.), в том числе отходов длительного хранения, в грунты укрепленные техногенные (ГОСТ 23558-94), и использовать их для формирования техногенных массивов, а также обеспечивает возможность проводить рекультивационные работы на полигонах КОС без вывоза отхода за пределы территории депонирования.
Реализация разработанных мероприятий позволит снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и возвратить территории, занимаемые под полигоны отходов КОС, для дальнейшего хозяйственного использования.
| Автор: А. Н. Беляев, Е. В. Щербакова Дата: 22.03.2010 Журнал Стройпрофиль 2-1-10 Рубрика: экология Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |