Промислова екологія – Апостолюк C. O. – Розділ 6. ПЕРЕРОБЛЕННЯ ТА ЗНЕШКОДЖЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ДОВКІЛЛЯ
6.1. Перероблення та знешкодження твердих відходів
6.1.1. Джерела утворення твердих відходів та їх класифікація
В Україні зараз налічується близько 20 млрд т виробничих відходів. їх переробка та утилізація є однією з актуальних проблем захисту природного середовища від шкідливих речовин.
При виборі методів перероблення та знешкодження відходів важливо визначити, який вид відходів переважає на тому чи іншому промисловому підприємстві, у галузі, регіоні, їхню токсикологічну характеристику тощо.
Усі види промислових відходів поділяють на тверді, рідкі та газоподібні. Тверді відходи можуть бути трьох категорій: промислові, сільськогосподарські та відходи міського господарства (побутові). Основна маса твердих промислових відходів утворюється на підприємствах:
– гірничої та гірничо-хімічної промисловості (шлаки, відвали та ін.);
– чорної та кольорової металургії (шлаки, шлами, колошниковий пил та ін.);
– металообробної промисловості (стружка, браковані вироби та ін.);
– лісової та деревообробної промисловості (лісозаготівельні відходи, відходи лісопиляння, при виготовленні меблів, клеєної фанери, деревостружкових, деревоволокнистих плит, шаруватих пластиків, карболітових, королітових плит, відходи клеїв, смол і лакофарбових матеріалів);
– енергетичного господарства – теплових електростанцій (зола, шлаки);
– хімічної та суміжних галузей промисловості (фосфогіпс, галіт, огарок, шлаки, шлами, бите скло, цементний пил, відходи органічних виробництв – гума, пластмаси та ін.);
– харчової промисловості (кості, шерсть та ін.);
– легкої промисловості (шматки тканини, шкіри, гуми, пластмас та ін.).
До рідких відходів належать осади стічних вод після їхнього оброблення, а також шлами пилу мінерального та органічного походження в системах мокрого очищення газів.
Для повного використання відходів як вторинної сировини розроблена їхня промислова класифікація. Наприклад, лом і відходи металів за фізичними ознаками поділяють на класи, за хімічним складом – на групи та марки, за показниками якості – на сорти.
Критерієм визначення доцільності перероблення відходів у місцях їх утворення є кількість і ступінь використання їх у виробництві. Значна частка в загальному об’ємі твердих відходів, наприклад, на машинобудівних заводах, належить відходам металу. Вторинні ресурси металів складаються з лому (43 %) та відходів (57 %). Ломом називають зношені металеві деталі та вироби, що вийшли з ужитку, а відходами вважаються куски металів і браковані деталі, що утворилися під час плавлення та механічного оброблення. Так, у чорній металургії на 1 т виплавленої сталі припадає 650 кг лому та відходів.
Основну масу твердих відходів хімічних виробництв становлять неорганічні відходи – розкривні породи, хвости флотації, фосфогіпс, піритні огарки, галітні відходи, осади та шлами водоочисних споруд. Зараз загальна кількість розкривних порід перевищує сотні мільйонів тонн.
При переробці фосфоровмісної сировини (апатитів і фосфоритів) сірчанокислотним методом утворюються фосфогіпс Сав04 х х 0,5Н”О. Слід зазначити, що при виробництві 1 т комплексних добрив виділяється від 1,4 до 5,7 т фосфогіпсу.
У процесі виробництва калійних добрив утворюються так звані галітові відходи. Вони переважно складаються із хлориду натрію, куди входять домішки хлоридів і сульфітів калію, кальцію, магнію та нерозчинних у воді мінеральних домішок. При виробництві 1 т калійних добрив виділяється до 2 т галітових відходів.
Оскільки тверді відходи скидають на грунті (контрольовані або неконтрольовані звалища, полігони та ін.) або захороняють у грунті, важливе значення мають нормативи гранично допустимих концентрацій токсичних речовин у грунті (ГДКг), де ГДКг – гранично допустима концентрація хімічної речовини в окремому грунті, мг/кг. Ця кількість речовин не повинна викликати прямого або опосередкованого негативного впливу на грунт та інші компоненти навколишнього середовища, а найважливіше – на здоров’я людей. Водночас гранично допустимі величини шкідливих речовин повинні сприяти самоочищенню грунту. У випадку відсутності ГДКг оцінювання забрудненості проводиться зіставленням вмісту хімічних речовин у забруднених (досліджуваних) і контрольних зразках грунту.
При обгрунтуванні ГДКг орієнтуються на такі основні показники, які визначають експериментально:
– МА – міграційний атмосферний показник шкідливості, що характеризує перехід хімічної речовини з органічного шару грунту в атмосферу, мг/м8;
– МВ – міграційний водний показник шкідливості, що характеризує перехід хімічної речовини із орного шару грунту в грунтові та поверхневі води, мг/л;
– ТВ – транслокаційний показник, що характеризує перехід із орного шару грунту через кореневу систему в зелену масу та плоди рослин, мг/кг;
– ЗС – загальносанітарний показник шкідливості, що характеризує вплив хімічної речовини на самоочисну здатність грунту та грунтовий мікробіоценоз, мг/кг.
Значення ГДКг для різних хімічних речовин наведені у табл. 6.1.
Таблиця 6.1. Значення ГДКг для різних хімічних речовин, що знаходяться в промислових відходах
Якщо ГДКг відома, можна розрахувати клас небезпеки (токсичності) відходів.
Згідно з методичними рекомендаціями для визначення токсичності промислових відходів їх поділяють на 4 класи токсичності:
І – надзвичайно небезпечні, II – високонебезпечні, III – помірнонебезпечні, IV – малонебезпечні.
Критерієм для віднесення відходів до певного класу небезпеки є індекс токсичності – К/9 що визначають за формулою [9]
Де ГДКЬ – гранично допустима концентрація в грунті токсичної хімічної речовини, що міститься у відході; к – безрозмірний коефіцієнт, що характеризує розчинність речовини у воді, (для СС14 з розчинністю у воді 0,08 г/100 г води кр – 0,0008); цб – вміст цього компонента в загальній масі відходів, Т/Т (в частках одиниці <1,0); і – порядковий номер компонента.
Розрахувавши значення К, для окремих компонентів відходу, вибирають від 1 до 3 основних компонентів, які мають мінімальне значення Кг Сумарний індекс токсичності (небезпеки) К^ визначається за формулою [4]
Де п – кількість компонентів, п < 3.
Якщо відоме значення Ку, встановлюють клас токсичності за табл. 6.2.
Таблиця 6.2. Класи токсичності шкідливих речовин
Якщо для конкретних речовин немає даних про ГДК у грунті, коефіцієнт К. розраховується за формулою [4]
Де ДЛ50 – середня смертельна доза речовини залежно від маси тіла людини, мг/кг; кл – коефіцієнт леткості цього компонента в частках одиниці (для СС14 PHflf= 112,2 мм рт. ст., звідки ллв = 112,2/7600,15). Решта позначень аналогічні формулі 6.1.
Знаючи Кі, визначають Ку. У цьому випадку класам небезпеки відповідають такі значення Kyi І – менше 1,3; II – 1,2-3,3; Ш – 3,3-10; IV – більше 10.
При відсутності значень ГДК у грунті та ДЛЬ0* для деяких речовин, що є компонентами відходів і за наявності даних з ГДК речовин для повітря робочої зони, а також відповідних класів небезпеки, користуються умовною величиною ДЛШ.
Класи небезпеки речовин для повітряної робочої зони та відповідні умовні величини ДЛЬ0 наведені в табл. 6.3.
Таблиця 6.3. Класи небезпеки у повітрі робочої зони та умовні величини ДЛ50
Відбір проб грунту здійснюється на ділянці площею 25 м2 в 3-5 точках по діагоналі з глибини 0,25 м, а при визначенні впливу забруднень на грунтові води пробу беруть з глибини 0,75- 2,0 м у кількості 0,2-1,0 кг. У випадку застосування нових хімічних сполук, для яких немає ГДКг, проводять розрахунок тимчасових допустимих концентрацій (ТДК.) за формулою
Де ГДК – гранично допустима концентрація шкідливих речовин у продуктах (овочах, фруктах), мг/кг.