МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
УО «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ И ЭКОЛОГИИ
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
«Пути решения проблемы отходов. Биоконверсия органических отходов»
Студентки 2 курса,
лечебного факультета 10 группы
Скороль Анастасии Валерьевны
Преподователь:
Карпович Ольга Владимировна
Гродно 2012
Оглавление:
Введение……………………………………………………………………………………………. 3
Понятие об отходах и их классификация ………………………………………… 4
Хранение отходов……………………………………………………………………………… 5
Термическая обработка осадков сточных вод……………………………………. 7
Проблема отходов в РБ…………………………………………………………………….. 9
Биоконверсия органических отходов……………………………………………….. 11
Заключение……………………………………………………………………………………… 12
Список литературы………………………………………………………………………… 14
1. Введение
Проблема защиты окружающей среды – одна из важнейших задач
современности. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и транспорта в атмосферу, водоемы и недра на современном этапе развития науки и техники достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, уровни загрязнений в несколько раз превышают допустимые санитарные нормы.
Экологические исследования, проведенные в последние десятилетия во
многих странах мира, показали, что всё возрастающее разрушительное
воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Среди различных составляющих экологического кризиса (истощение сырьевых ресурсов, нехватка чистой пресной воды, возможные климатические катастрофы) наиболее угрожающий характер приняла проблема незаменимых природных ресурсов – воздуха, воды и почвы – отходами промышленности и транспорта.
Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет глобальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических,
правовых и международных аспектов проблемы применительно не только к конкретному производственному циклу, но и в масштабах регионов, стран и всего мира.
Продолжающиеся загрязнения природной среды твердыми, жидкими и газообразными отходами производства и потребления, вызывающими деградацию окружающей среды, в последнее время остаются острейшей экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.
Несмотря на продолжавшийся в последние годы спад производств, это не
вызвало снижения объемов отходов, образующихся на промышленных предприятиях и соответственно поступающих в воздух, водные объекты и почвы, и адекватного уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду. В частности, миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов ежегодно поступают в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе. В глобальных масштабах изменяется
круговорот воды и газовый баланс в атмосфере.
Несмотря на давность и большое количество исследований в области
экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки промышленных отходов остается актуальной до сих пор. Поэтому, появилась экономически, технологически и экологически обоснованная необходимость в разработке и внедрении всё новых прогрессивных и безопасных методов решения проблемы избавления биосферы от опасности ее загрязнения отходами производства и потребления. Для выбора более рационального пути решения проблемы необходим предварительный учет и оценка отходов.
2. Понятие об отходах и их классификация
Негативное воздействие промышленности выражается в воздействии на
конкретные части природы и на биосферу в целом отходов от процессов добычи и переработки природных ресурсов. Отходы производства и потребления являются источниками антропогенного загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе и возникают как неизбежный результат потребительского отношения и непозволительно низкого коэффициента использования ресурсов.
Отходами называются продукты деятельности человека в быту, на
транспорте, в промышленности, не используемые непосредственно в местах своего образования, которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в ходе их переработки. Отходами производства являются остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные физические свойства. Отходами производства могут считаться продукты, образовавшиеся в результате физико-химической переработки сырья, добычи и обогащения полезных ископаемых, получение которых не является целью данного производства. Отходы потребления – непригодные для дальнейшего использования по прямому
назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты, бытовые изделия.
Промотходы зачастую являются химически неоднородными, сложными поликомпонентными смесями веществ, обладающими различными химико-физическими свойствами, представляют токсическую, химическую, биологическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность. Существует классификация отходов по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования . В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам опасности,
от чего зависят затраты на переработку и захоронение.
Класс опасности отходов устанавливается с целью определения безопасных способов и условий размещения, перемещения, обезвреживания, использования отходов.
Отнесение отходов к классу опасности может осуществляться
расчетным или экспериментальным путем. Экспериментальный метод осуществляется в специализированных аккредитованных для этих целей лабораториях. Экспериментальный метод используется в следующих случаях:
- для подтверждения отнесения отходов к 5 классу опасности, установленного
расчетным методом;
- при отнесении к классу опасности отходов, в которых невозможно определить
их качественный и количественный состав;
- при уточнении класса опасности отхода, полученного расчетным методом (по желанию и за счет заинтересованной стороны).
Отходы также подразделяются по своему происхождению на следующие типы:
- вещества (оксид алюминия, кислота серная, фосфор красный и т.д.) и
смеси веществ (шлам водоподготовки, шлак металлургический, осмол
производства анилиновых красителей и т.д.);
- материалы (полиэтилен, фторопласт, ткань, бумага и т.д.);
- изделия (кирпич, лампы, кабель и т.д.)
Существует классификация по видам деятельности, в процессе которой они образовались:
1. Прием, хранение, транспортировка сырья, материалов и продукции.
2. Переработка сырья и материалов.
3. Очистка материальных потоков.
4. Обслуживание и ремонт технологического оборудования.
5. Обслуживание и ремонт электрооборудования.
6. Обслуживание и ремонт компонентов инженерных приборов и агрегатов.
7. Строительная деятельность и ремонт зданий.
8. Эксплуатация и ремонт автотранспорта.
9. Деятельность аналитических лабораторий.
10. Лечебная деятельность.
11.Хозяйственная деятельность (в т.ч. благоустройство производственных
территорий).
12. Эксплуатация зданий.
13. Химчистка и стирка.
14. Общественное питание.
15. Пожаротушение.
3. Хранение отходов
Концепция избавления биосферы от токсичных отходов в последние
десятилетия развивалась во всем мире стремительными темпами. Застрельщиком в этом выступила Федеративная Республика Германия, где высокая стоимость земли сочетается с высокоразвитой горнодобывающей и перерабатывающей промышленностью, при функционировании которой образуется большое количество токсичных отходов, и где при добыче полезных ископаемых в недрах создаются большие объемы неиспользуемых пустот.
Суть изменений, которые стали вноситься в ранее существовавшую
концепцию, сводилось к тому, что значительную часть отходов нецелесообразно сжигать или подвергать нейтрализации, а необходимо захоронять или складировать в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, поскольку при современном уровне науки и техники невозможно исключить образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию и неподдающихся нейтрализации токсичных отходов, и в связи с тем, что их размещение и накопление на земной поверхности представляет серьезную угрозу жизнедеятельности человека и биосфере в целом, а в будущем возможно их
использование.
Геологическими формациями-изоляторами, потенциально пригодными для гарантированного вывода из биосферы любых токсичных отходов, являются: соленосные толщи, толщи глин, вулканические породы, туфы, гнейсы, граниты, эффузивы и другие геологические формации.
Естественно, что наиболее привлекательными для захоронения и
складирования токсичных отходов являются те из названных толщ, в пределах, которых уже существуют горные выработки, образованные при добыче соответствующих полезных ископаемых (каменной и калийной солей, строительных материалов и т. п.). Ибо при этом в распоряжение организаций, которые будут выводить отходы из окружающей среды таким способом, попадет в готовом виде вся инфраструктура горнодобывающего предприятия, необходимая для его функционирования (шахтные стволы, шахтный подъем, вентиляция, надшахтные здания, околоствольные дворы, электроподстанции, все коммуникации и т. д. и т. п.). Это существенно удешевляет и упрощает все работы, связанные с захоронением и складированием токсичных отходов в природных изоляторах. И в особенности в тех случаях, когда для этой цели
оказываются пригодными уже существующие горные выработки, если их образование не вызывает опасности возникновения в окружающем массиве воздухе и водопроводящих нарушений сплошности.
Размеры и срок службы подземного хранилища промышленных отходов определяются технико-экономическим обоснованием. При размещении в хранилище отходов, требующих постоянного наблюдения за их состоянием, или отходов, переработка которых возможна в обозримом будущем, срок устойчивости выработок хранилища, а соответственно и самого хранилища, должен быть рассчитан на этот период.
В последние годы реализация концепции надежного избавления окружающей среды от нереализованных, не уничтоженных и не нейтрализованных токсичных отходов путем их захоронения и складирования в геологических формациях,
являющихся природными изоляторами, стала набирать темп .
Материалы по проектированию технологических схем, выбору методов и организации производства процессов утилизации, обезвоживания и захоронения по типам промышленных отходов представляются проектной организации заказчиком проекта, который, в свою очередь, получает их от соответствующих министерств, ведомств, акционерных обществ.
4. Термическая обработка осадков сточных вод
Проблема утилизации промышленных сточных вод сводится далеко не только к методам их очистки. Необходим и поиск совершенных технологий переработки осадков жидких отходов, обеспечивающих природоохранные и ресурсосберегающие требования.
До недавнего времени задачу обезвреживания осадка и избыточного
активного ила в основном решали сооружения иловых картов, что вызывало вторичное загрязнения окружающей природной среды. Важной проблемой было и остается до сих пор присутствие в осадках неутилизируемых компонентов: концентрированных нелетучих веществ, токсичных веществ, тяжелых металлов.
Анализ мирового опыта показывает, что в создавшихся условиях наиболее приемлемым методом остается депонирование осадков непосредственно на иловых картах (терм).
Объем накопленных осадков можно сокращать за счет повышения их
влагоотдачи и вследствие деструкции органической компоненты.
Для высокой эффективности технологического процесса целесообразно
создавать полную герметизацию с помощью оболочки-покрытия из полимерного материала с откачиванием из-под него образующихся испарений и газов.
Эластичное покрытие легко адаптируемо к реальной конфигурации существующих карт, таким образом, создает замкнутое технологическое пространство, в котором отходы можно подвергнуть обработке без контакта с окружающей средой.
Наиболее перспективным методом обезвреживания таких отходов следует считать термический метод, гарантирующий наиболее полную деструкцию с образованием газовой фазы.
В результате термографических исследований осадков, накопленных на
иловых картах БОС г. Стерлитамак, исследователям удалось выяснить, что в интервале температур 125 – 195 єС происходит переход в азообразное
состояние механически связанной воды в осадке. Наблюдалось уменьшение массы образца, происходящее с поглощением тепла.
В дальнейшем, при увеличении температуры до 300 – 415 єС, происходило уменьшение массы осадка, вызванное выгоранием органики. В этом интервале температур протекали экзотермические процессы.
Дальнейший нагрев осадка происходил с выделением тепла при практически постоянном уменьшении массы образца в интервале 800 – 900 єС.
Далее осадок не претерпевал заметных изменений массы.
Аналогичные термографические исследования проводились и для влажного осадка, отобранного непосредственно на иловых картах. Основная потеря массы навески образца происходила за счет удаления влаги из осадка (75 – 175 єС), при максимуме потери массы при 120 єС. При 300 – 415 єС практически не наблюдалась деструкция органики (в отличие от того же интервала при обработки сухого остатка), а при 800 єС и выше масса навески перестала изменяться и прекратились превращения. Зольность осадка составила 9,9 % (на рабочую массу) или 55 % (на сухую массу).
Учитывая размеры иловых карт и массу накопленных в них осадков,
практически невозможно полностью переработать осадок в полном объеме. Однако есть возможность в различных участках карты наладить высокотемпературную обработку отходов, стремясь не достигать температур газовой фазы, опасных для гермопокрытия карты.
Технологически выгодно, организуя процесс термической деструкции
отходов, проводить очистку отходящих газов и по возможности использовать их в качестве тепла для энергоносителей .
Остающуюся золу целесообразно использовать в качестве сырья для
производства стройматериалов .
На территории России в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за отсутствия эффективной технологии их утилизации возникла реальная угроза загрязнения почв, подземных вод, рек и морей.
Химический состав нефтешламов предельно сложен и включает нефть,
нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, механические примеси и радиоактивные элементы. Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой.
Обычно для переработки нефтешламов используются биотехнологии,
химиотехнологии, акустические, термические, чисто огневые и комбинированные технологии с низкой производительностью и высокими материальными, энергетическими и финансовыми затратами, непозволяющими осуществить полную переработку и утилизацию нефтешламов и не обеспечивающими экологическую безопасность.
Суть электроогневой технологии сжигания состоит во взаимодействии
электрическое поле с радикалами любых углеводородов на атомарно-
молекулярном уровне и одновременно воздействии на любые углеводородные цепочки, в частности на бенз(а)пирен, таким образом, что они расщепляются на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа.
Вначале необходимо откачать и переработать в полезные товарные продукты большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров. Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в нефтяном амбаре с нефтешламами или непосредственно около него. Далее необходима обработка в центрифугах последующие слои нефтешламов, относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в эффективное топливо для теплоэнергетики.
В процессе теплового разжижения густых, вязких и твердых фракций
нефтешламов необходимо перекачки их из амбаров и расфасовки в
энергетические капсулы и брикеты из наиболее твердых смолистых и
энергоемких фракций для последующего использования в качестве топлива.
Процесс горения позволяет использовать в качестве топлива любые горючие отходы. В результате применения данной технологии можно утилизировать отходы, мусор и нефтешламы. Преимущества разработанной на основе этой технологии установки:
- экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен в несколько раз);
- низкая себестоимость производства;
- высокая степень очистки отходящих газов.
При сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, резко снижается количество всех токсичных компонентов в отходящих газах на 70 — 80 % первоначальной их концентрации. В пламени исчезают практически все токсичные компоненты СО, СН, NОх, ПАУ, в том числе бенз(а)пирен. При послойном сжигании остатков различных нефтешламов можно регулировать параметры активизирующего горение электрического поля (напряженность, частоту высокого напряжения) в зависимости от их состава и количества для обеспечения оптимальной скорости горения и достижения минимальной токсичности отходящих газов.
С помощью электроогневого метода утилизации нефтешламов возможно выделение ценных фракций нефти (бензин, керосин).
Термические методы обработки осадков сточных вод позволяют существенно сократить их количество и снизить токсичность. Термические методы приобретают большое значение при переработке осадков, шламов и илов. При достаточной степени переработки осадков сточных вод прекратится увеличение массы накапливаемых отходов и появится возможность использовать ценные компоненты осадков в других отраслях.
5. Проблема отходов в РБ
Среди основных вопросов в области обращения с отходами в стране – как сделать, чтобы мусора стало меньше, как снизить его негативное воздействие на здоровье и окружающую среду, и наконец, как вовлечь граждан в переработку вторичного сырья. Экологическим аспектам обращения с отходами был посвящен круглый стол «Сбор вторичных материальных ресурсов в Республике Беларусь», который прошел в общественном пресс-центре Дома прессы в Минске 7 апреля. В числе приглашенных экспертов присутствовал и представитель Центра экологических решений.
В стране существует целая система сбора вторсырья, которую образуют государственные инстанции и частные организации, причем доля последних – примерно 51%, рассказывает Наталья Лапко, заместитель генерального директора ГО «Белресурсы».
Государство ставит задачу снижать объем образующегося мусора, хотя количество его неизменно растет – статистика минувшего года показывает, что количество собранного и переработанного мусора в 1,3 раза больше (875 тыс. тонн в год) чем в 2009 году. Государственные компании делают акцент на цифрах, комментируя прогресс в работе по сбору и переработке мусора, давая понять, что речь уже идет не про «меньше мусорить», а про «грамотно перерабатывать».
· Стеклобой
По информации «Белресурсы», в 2010 году было переработано 23 тысячи тонн изношенных шин, 245 тысяч тонн строительных отходов, кроме того, 78 тысяч тонн макулатуры вывезли из Республики в соседнее государство, которое испытывает промышленную потребность в данном виде отходов. Приглашенные эксперты утверждали, что объем переработок вторичного сырья по многим показателям превышает запланированный.
Проблемой остается стекло – материал требует сортировки, и этот момент затрудняет переработку, говорит Оксана Скиндер, начальник управления заготовок Белорусского республиканского союза потребительских обществ «Белкоопсоюз». В 2010 году переработан 81% стеклобоя.
Контейнеров для раздельного сбора цветного стекла по стране совсем не много, и они пока не пользуются популярностью у граждан. Продолжая разговор, надо отметить, что интерес граждан к вопросам раздельного сбора отходов – настоящая проблема.
· Мусор можно продавать
Контейнеры для раздельного сбора мусора есть почти в каждом городе стране (больше 40 тысяч контейнеров, по информации ), но в некоторых городах это довольно условная мера. Например, в Гродно мы столкнулись с тем, что контейнер для раздельного сбора внутри оказался обычным, нераздельным контейнером. Комментарий, который мы получили тогда, был – возможностей для переработки мусора пока немного, а сейчас мы проводим работу с населением… По мнению чиновников (и небезосновательному), жители Беларуси в массе своей не знают, не понимают и не прибегают к раздельному сбору мусора, как важной части процесса переработки бытовых отходов.
Между тем, в Минске – и по всей стране – работают пункты приема вторсырья, куда можно принести и сдать за деньги твердые бытовые отходы. Информация открыта, но знают об этом единицы, особенно в больших городах, где, как метко заметила Оксана Скиндер, жители интересуются совсем другими вещами…
· Куда девать «мертвые» батарейки?
Итак, мусор нужно сортировать в специальных контейнерах, и можно продавать государству оптом. Евгений Лобанов, заместитель директора «Центра экологических решений» заметил, что сейчас стране нужны действительно яркие, интересные информационные кампании в пользу раздельного сбора мусора. Из-за этого жители оказываются вне проблемы переработки. Открыт вопрос, что делать с мусором, который потенциально несет опасность для здоровья и окружающей среды? Например, батарейки, которые попадая на общую свалку, рано или поздно теряют герметичность и распространяют опаснейшие вещества в почву и воздух. Одна батарейка загрязняет 1 кв. м почвы и около 400 л воды! Сейчас в Беларуси начали устанавливаться контейнеры для батареек, в основном, в объектах торговли. Но помимо установки собственно контейнеров, важно также объяснить людям почему важно пользоваться именно этими контейнерами, а также привлечь к ним внимание.
Вот почему Центр экологических решений в сотрудничестве с Международной сетью по ликвидации СОЗ (IPEN) и Минприроды проводит информационную кампанию, направленную на привлечение внимания к проблеме сбора батареек. В рамках кампании устанавливаются контейнеры в различных общественных местах, были подготовлены и распространяются информационные материалы по сбору батареек.
Все чаще в разговорах о переработке отходов упоминается возможность использования сжигательных технологий, как способа переработки отходов. Однако многие экологи критически относятся к этой идее – сжигание отходов по сути представляет собой способ концентрации токсичности отходов в золе и приводит к тому, что вторичные ресурсы (бумага и пластик) не попадают на переработку, а сжигаются. Также при сжигании отходов образуется целый ряд опасных химических веществ, включая диоксины, которые крайне вредны для человека, они разрушительно влияют на иммунную, репродуктивную и другие системы организма, и ведут к онкологическим заболеваниям.
В качестве альтернативы сжиганию, ЦЭР выступает за внедрение концепции «Ноль отходов», которая включает в себя принципы минимизации образования, раздельного сбора, вторичного использования и переработки отходов. То есть потреблять в меру, сортировать свой мусор, думая о завтрашнем дне.
6. Биоконверсия органических отходов
В методических рекомендациях Биоконверсия приводятся методики определения нитратов в плодоовощной продукции, методика определения органических веществ в биомассе растительных отходов – что позволяет узнать количество органики в том или ином растительном сырье при проведение биоконверсвионнх превращених – Биоконверсия органических отходов – биоконверсия растительных отходов.
Методические рекомендации Биоконверсия также описывают влияние солей тяжелых металлов на коагуляцию белка вермикультуры, получение водно-спиртового экстракта из биомассы красного калифорнийского червя. Данные методические рекомендации Биоконверсия органических отходов содержат часть методик которые используются в биотехнологии. В связи с применением в больших масштабах азотных удобрений, возрастает поступление неорганических соединений азота в растения. Чрезмерное потребление азота удобрений ведет к аккумуляции нитратов в растениях, вызывает метгемоглобинемию и других заболеваний человека и животных.
Установлено, что при использовании натуральных, экологически чистых удобрений и стимуляторов роста, содержащие в сбалансированных соотношениях микро-и макроэлементы, а также биологически активные вещества, в плодах овощах и фруктов значительно снижается количество нитратов и даже отмечено полное их отсутствие. К числу натуральных удобрений относится вермикомпосты, полученные при переработке органических отходов красным калифорнийским червем. Все отходы (Биоконверсия органических отходов), рекомендованные для получения пищевых и кормовых добавок, должны быть проанализированы на содержание нитратов.
7. Заключение
Подводя итог всему вышесказанному, можно сказать, что, несмотря на
длительность изучения настоящей проблемы, утилизация и переработка отходов по-прежнему не ведется на должном уровне.
Острота проблемы, несмотря на достаточное количество путей решения,
определяется увеличением уровня образования и накопления отходов. Усилия зарубежных стран направлены, прежде всего, на предупреждение и минимизацию образования отходов, а затем на их
рециркуляцию, вторичное использование и разработку эффективных методов окончательной переработки, обезвреживания и окончательного удаления, а захоронения только отходов, не загрязняющих окружающую среду. Более эффективно и целесообразно предотвращать образование отходов, начиная со стадии добычи полезных ископаемых и заканчивая потреблением готовой продукции. Достичь этого можно путем разработки и внедрения технологий рационального использования природных ресурсов, выделения ценных компонентов из побочных продуктов производства и отходов.
Многостороннее и глубокое освоение безотходных производств –
долговременное и кропотливое дело, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов. Полностью безотходное производство – далекая перспектива, но необходимо уже сейчас решать эту задачу, как на общеэкономическом уровне, так и в отдельных отраслях хозяйства. Для этого необходимо предельно корректно и профессионально вести учет и оценку промышленных отходов начиная со стадии разработки технологических схем, в которых неизбежно образование отходов, и заканчивая мероприятиями по их утилизации, переработке и возможному дальнейшему использованию в данном производственном цикле или в других отраслях.
Список литературы:
1) http://www.gintsvetmet.ru, http://www.ecoms.ru
2) http://ecoidea.by
3) http://bio-x.ru/books/biokonversiya-organicheskih-othodov
4) Бикбулатов И.Х., Шарипов А.К. Термическая обработка осадков сточных вод в изолированных иловых картах / Инженерная экология. 2001