ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5. Основные технологии утилизации твердых отходов, образующихся при производстве изделий полимерных композитов

• Название: Основные технологии утилизации твердых отходов, образующихся при производстве изделий полимерных композитов
• Дата: 16.05.2023
• Размер: 28.16 Kb.
• Имя файла: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5.docx
• Тип: Занятие; #1134389

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

ТЕМА: «Основные технологии утилизации твердых отходов, образующихся при производстве изделий полимерных композитов»

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Решение тестовых заданий

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: выяснить основные причины истощения водных ресурсов, основные виды загрязнения гидросферы.

ПРИОБРЕТАЕМЫЕ НАВЫКИ И УМЕНИЯ: Студенты смогут найти отличительные особенности экологических параметров.

НОРМА ВРЕМЕНИ: 90 минут

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА: Рабочая тетрадь

ЛИТЕРАТУРА: Константинов В.М. Экологические основы природопользования: учебн. пособие для СПО.-М.: АКАДЕМИЯ,2017 -240 с.
Теоретический материал

Виды отходов производства и методы переработки промышленного мусора

На территории России функционирует огромное количество заводов и производств. Они производят бытовые мелочи, транспорт, строительные материалы, одежду, технику и многое другое. Но всех их объединяет одно – промышленные отходы.

Что такое отходы производства

Промышленные отходы – это совокупность химических веществ, мусора, материалов, деталей, которые появляются в процессе производства.
Отходы производств различаются по следующим критериям:

• 
  источник образования – это та отрасль, от которой они получены;
  
• 
  стадия промышленного цикла, на которой они были получены;
  
• 
  воздействие на окружающую среду, здоровье человека;
  
• 
  агрегатное состояние;
  
• 
  показатели количества;
  
• 
  возможность получения из них вторичного сырья;
  
• 
  пригодность для конкретных методов переработки.
  

Порядок определения класса, вида мусора, его сортировки, последующей переработки, утилизации закреплен в Федеральном законе от 26 июня 1998 года №89-ФЗ.

Отличия производственных отходов от бытовых

Согласно Федеральному Закону весь мусор, полученный в ходе жизнедеятельности людей, можно разделить на несколько групп, главные из которых – промышленные и бытовые отходы.

1. 
   Промышленные – это готовый, однородный продукт, который не требует предварительной сортировки.
   
2. 
   Бытовые, напротив, являются смесью различных материалов, отличающихся по размерам, физико-механическим характеристикам. Перед утилизацией или вторичной обработкой они проходят стадию сортировки.
   

Главное отличие – различные способы переработки. Не все существующие методы утилизации отходов производства могут быть применены для бытового мусора. И наоборот.
Классификация промышленных отходов

Промышленный мусор обычно классифицируют по его агрегатному состоянию. По виду подбирается метод обработки или утилизации, присваивается класс опасности.

Порядок утилизации устанавливается законодательство РФ. Кроме того, имеется нормативная документация, которая закрепляет предельно допустимые размеры образования отходов. Это особенно важно, если при осуществлении производственных циклов выделяются вредные химические вещества, опасные для здоровья работников, окружающей среды.

Жидкие

Жидкие промышленные отходы образуются при переработке сырья, топлива, смазочных жидкостей. Они представляют собой совокупность электролитов, химических, горюче-смазочных веществ.

К ним относят:

• 
  составы, имеющие радиоактивные свойства;
  
• 
  вещества для смазки, имеющие плотную, жирную консистенцию;
  
• 
  эмульсии – это особые дисперсные системы, где капли жидкости распределены в других жидкостях;
  
• 
  синтетические масла.
  

Утилизировать их очень сложно, поэтому разрабатываются специальные мероприятия по вторичной переработке, позволяющие получить сырье, топливо или другие виды материалов.

Твердые

Твердые промышленные отходы – это неиспользованная часть сырья и материалов, а также остатки переработки. Обычно встречаются на предприятиях перерабатывающих металл, резину, пластмассы, древесину.
Дальнейшее использование таких отходов производство нецелесообразно, поэтому их отправляют на переработку. В этой связи различают:

• 
  ценный вторичный продукт – отходы из которого можно получить продукцию высокого качества после обработки;
  
• 
  возвратный, утративший первоначальные свойства, но пригодный для других технологических циклов;
  
• 
  невозвратный, перевозимый на полигоны.
  

К ТПО также относят пасты, которые получаются на предприятиях нефтяной промышленности. Они не относятся к жидким, поскольку имеют вязкую, плотную консистенцию с примесями, сгустками.

Газообразные

Газообразные промышленные отходы обычно встречаются на химических, газовых производствах, где технологический процесс подразумевает использование летучих материалов. К ним относятся:

• 
  газы, которые не вступили в химическую реакцию;
  
• 
  газы, получившиеся в ходе окислительных процессов;
  
• 
  сжатый воздух от компрессионных машин, используемых для сушки, нагрева, продува, охлаждения;
  
• 
  потоки пыли, газа с производства;
  
• 
  дым от котельных, литейных производств, металлургический предприятий.
  

Предельно допустимая концентрация таких выбросов нормируется санитарными нормами. Это контролируется соответствующими государственными органами.

Классы опасности промышленных отходов

Промышленные отходы, впрочем, как и все остальные, делятся по следующим классам опасности:

1 – чрезвычайно опасные	Это вещества, материалы, обладающие токсичными свойствами. Они потенциально опасны для жизни человека, окружающей среды.
2 – очень опасные	Оказывают неблагоприятное воздействие за счет содержания в высокой концентрации тяжелых металлов.
3 – опасные	Пагубное воздействие от выбросов сохраняется до 10 лет. Это пастообразные виды, масла, эмульсии.
4- малоопасные	Негативное воздействие от контакта с веществами сохраняется от 3 до 5 лет. Это продукция нефтяных и строительных производств.
5 – безопасные	Это коммунальные выбросы, которые никак не влияют на человека, экологию.

Из-за этого важно соблюдать правила обращения с отходами, правильно их перерабатывать или утилизировать.

Способы утилизации промышленных отходов, которые нельзя переработать

Всё, что нельзя переработать отправляется на утилизацию. Утилизировать отходы можно двумя способами: захоронение и сжигание.

Захоронение

Промышленные твердые отходы предварительно размещаются на специализированных полигонах. Это площадки, на которых проводят процедуру обеззараживания, нейтрализации для последующего захоронения. Для каждой категории устанавливается свое максимально допустимое время складирования, порядок захоронения.

Такой способ утилизации снижает риски протекания токсичных, вредных, потенциально опасных для экологии, жизни человека химических веществ. Их надежно изолируют, чтобы они не просочились в почву, а через нее в грунтовые или подземные воды.

Сжигание

Твердые и пастообразные промышленные отходы можно утилизировать сжиганием. Но предварительно их фильтруют, по возможности отделяют опасные токсичные или взрывчатые соединения.

Сжигание осуществляется в специальных камерах – это обжиговые или многокамерные печи. Они также дополнены особыми устройствами – фильтрами, препятствующими проникновению ядовитых веществ в окружающую среду.

Горючие и взрывчатые соединения, которые невозможно сжечь в печах по технике безопасности, утилизируются посредством плазменных воздушных струй. Получаемую при этом энергию и газы можно использовать повторно для различных технологических циклов.

Методы переработки промышленных отходов

С экологической точки зрения мусор лучше перерабатывать, получать вторичное сырье. Это снижает вероятность проникновения в воздух, почву, воду токсичных, опасных соединений.

Повторная обработка выгодна и для бизнеса, поскольку предоставляет сырье хорошего качества по более низкой цене.

Гетерогенный катализ

Этот способ переработки используется для нейтрализации газообразных и жидких промотходов. Выделяют три вида катализа:

1. 
   Термокаталитическое окисление. Подходит для газов с малой концентрацией горючих примесей. Происходит при температуре 200-400°С в специальных установках.
   
2. 
   Термокаталитическое восстановление. Применяется для газообразных отходов, содержащих нитрозные газы.
   
3. 
   Профазное каталитическое окисление, используемое для испарений сточных вод.
   

В общей практике утилизации гетерогенный катализ применяется только как способ обеззараживания промышленных отходов.

Пиролиз

Под пиролизом понимают разложение сложных химических веществ до простых под воздействием высоких давления и температур. Пиролиз ведется двумя методами:

1. 
   Окислительный. Утилизация отходов посредством горения за счет активной подачи в камеры кислорода. Подходит для тех материалов, которые нельзя сжечь обычным способом: масла, присадки, сточные воды, пластмассовые изделия
   
2. 
   Сухой. В данном случае доступ кислорода в камеры перекрывается, а в результате удается получить газы, жидкие продукты, углеродные осадки, которые могут служить вторичным сырьем.
   

Данные способы выгодны, поскольку не требуют больших затрат ресурсов.

Биохимические методы

К биохимическим методам относят способы обеззараживания посредством особых микроорганизмов. В результате удается получить качественный органический продукт, например, удобрение для сельскохозяйственных культур.

Способ применяется для отходов 3-5 классов опасности. Сам процесс осуществляется на специализированных полигонах и в биометрических камерах.

Механические методы

Механический метод обычно используется как подготовительный. Перед пиролизом или катализом материалы необходимо измельчить, разделить, сепарировать.

Сепарация ведется двумя способами:

• 
  ситовой – грохочение;
  
• 
  гидравлический, при котором разделение происходит по скорости оседания в воде.
  

Техника безопасности при работе с отходами производств

Переработка и утилизация должны выполняться на специально оборудованных полигонах. Общие требования безопасности при этом следующие:

• 
  при появлении признаков отравления воздуха, утечки токсичных веществ немедленно покинуть территорию;
  
• 
  полигоны, на которых складируются потенциально взрывоопасные и горючие материалы, должны быть оборудованы средствами пожаротушения;
  
• 
  на площадках, где складируются потенциально горючие материалы, запрещается курить;
  
• 
  каждый работник должен знать правила техники безопасности, эвакуации.
  

Данные правила должны быть зафиксированы в соответствующей документации предприятия.

Задание:

1. 
   Приведите конкретные примеры промышленных отходов по степени их опасности.
   
2. 
   Покажите в виде схемы любой способ переработки или утилизации промышленных отходов.
   
3. 
   Заполните таблицу 1.
   

Таблица 1. Характеристики способов переработки отходов

№ п.п.	Способ переработки отходов	Преимущества способа	Недостатки способа
1.	Гетерогенный катализ	Стабильность Легко отделяемые от реакционной смеси Возможность использования в проточных установках Регенерация	Меньшая активность по сравнению с гомогенными катализаторами Требуют жестких условий процесса Неоднородность активных центров
2	Пиролиз	Загрязняющие вещества не выбрасываются в атмосферу. Установки безопасны для находящихся вблизи населённых пунктов, являясь для некоторых источниками энергии. Технология переработки позволяет использовать резиновые покрышки, пластик в качестве сырья. Зола, полученная в результате сгорания, используется в строительстве, так как не содержит неокисленного углерода.	пиролиз, который производится при температуре 450 градусов, не обеспечивает полного распада диоксинов, тяжелые металлы при этом не выплавляются; обслуживание установок и они сами обходятся дорого, к тому же требуется многочисленный персонал для обеспечения их функционирования.
3	Сжигание	Позволяет единовременно избавиться от большого количества мусора Удобно в больших городах и на крупных предприятиях, так как позволяет избавляться от отходов по мере их поступления	Ядовитые газы, выбрасываемые в атмосферу с дымом, провоцируют тяжелые заболевания у людей, способствуют образованию озоновых дыр Из-за постоянных выбросов дыма в атмосферу над городами и предприятиями образуются плотные дымовые завесы После сжигания отходов остаётся ядовитый пепел, который, впоследствии, тоже приходиться утилизировать одним из выше перечисленных способов
4	Захоронение	Позволяет забыть о проблеме утилизации отходов. Создаётся видимость - если закопать ТБО, то они исчезнут Не требуются новые огромные территории Не требует постоянных и крупных капиталовложений	Находящиеся в почве отходы отравляют её, попадая через подземные воды в водоёмы, представляют огромную опасность для человека и животных Подземные свалки не заметны на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Более того с поверхности почв над свалками часто испаряются едкие токсичные вещества Затраты на борьбу с последствиями губительного влияния захоронений отходов, т.е. на охрану природы, здравоохранение, во много раз превышают расходы на строительство заводов по переработке ТБО

1. 
   Что понимается под понятием «Рециклинг отходов»? Дайте подробное описание процесса
   

В системе переработки отходов под понятием рециклинга подразумевается использование полезных фракций ТКО и отходов производств в качестве вторсырья. Также сюда относится сортировка отходов, возврат вторичных ресурсов в производственный цикл и утилизация тех составляющих, которые не могут быть использованы.

2. 
   Почему важна вторичная переработка отходов? Приведите примеры.
   

Восполнение природных ресурсов. (Ресурсы нашей планеты ограничены и могут восполняться только спустя несколько лет. Вторичная переработка даст природе дополнительное время на восстановление.)

К примеру, 1 тонна макулатуры поможет сохранить 15 деревьев, 1000 кВт электроэнергии и 200 кубических метров воды.

Экономическая выгода. (Переработка вторичного сырья значительно дешевле, чем добыча полезных ископаемых.)

3. 
   Как различают медицинские отходы? Как их утилизируют?
   

Класс А. Неопасные отходы (пищевые отходы, кроме инфекционных и фтизиатрических подразделений медицинских организаций, мебель, строительный мусор и т.п.) собирают в белые пакеты; Класс Б. Опасные отходы (потенциально инфицированные отходы, материалы и инструменты, загрязненные выделениями и т.п.) собирают в желтые пакеты;

Класс В. Чрезвычайно опасные отходы (материалы, контактирующие с больными особо опасными инфекциями и т.п.) собирают в красные пакеты;

Класс Г. Отходы, по составу близкие к промышленным (просроченные лекарственные средства, ртутьсодержащие предметы и т.п.) собирают в коричневые пакеты;

Класс Д. Радиоактивные отходы (все виды отходов, содержащие радиоактивные компоненты) собирают в черные пакеты.

Существует несколько способов утилизации медицинских отходов:

сжигание в специальных устройствах;

стерилизация;

химическая дезинфекция;

воздействие микроволнами.

Контрольные вопросы:

1. Чем отличается утилизация от переработки отходов

Переработку мусора следует отличать от утилизации. Переработка — это всегда превращение во вторичное сырье, энергию или продукцию. Иногда она бывает слишком дорогой и нецелесообразной, и тогда отходы подлежат уничтожению.

Утилизация — это использование отходов на разных стадиях технологического цикла; обеспечение их вторичного использования.

2. Что такое предварительная сортировка отходов. Как ее осуществить.

Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например, консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО -- одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

3. Что такое пиролиз и его основные виды
Под пиролизом понимают разложение сложных химических веществ до простых под воздействием высоких давления и температур. Пиролиз ведется двумя методами:

1. Окислительный. Утилизация отходов посредством горения за счет активной подачи в камеры кислорода. Подходит для тех материалов, которые нельзя сжечь обычным способом: масла, присадки, сточные воды, пластмассовые изделия

2. Сухой. В данном случае доступ кислорода в камеры перекрывается, а в результате удается получить газы, жидкие продукты, углеродные осадки, которые могут служить вторичным сырьем.

4. Когда уместно применять компостирование отходов.

Органические в/ва, имеющие естественное (растительное или животное) происхождение, под воздействием бактерий и кислорода воздуха, разлагаются. При компостировании, ТБО смешиваются с отходами, образующимися при переработке сточных вод на очистных сооружениях. Отходы перегнивают и образуют компост, используемый как удобрение. Способ утилизации ТБО, основанный на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при t=+60 ºС

5. Принципы работы мусоросжигательных заводов и их экономическая эффективность.

• 
  На завод мусор привозят уже отсортированный.
  
• 
  Подготовленный мусор отправляется на колосниковую решетку.
  
• 
  При сжигании все-таки остаются несгораемые составляющие мусора. Это шлак, который отбирают и используют в строительстве, например, при укладке дорог.
  
• 
  Газы, образующиеся в камере сгорания, проходят дополнительную очистку.
  

6. Земельная засыпка отходов и правила ее организации

Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1—1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода.