ыаааы. Твёрдые бытовые отходы
 Скачать 28.63 Kb.
|
|
Значение биотехнологии биотехнология (от греч. bios – жизнь, teken – искусство, logos – слово, учение, наука) -отрасль научных знаний, которая базируется на интегральном использовании биохимии, микробиологии и инженерных наук в целях промышленной реализации способностей микроорганизмов, культур клеток тканей и их частей. Современная концепция высшего фармацевтического образования предполагает необходимость формирования знаний и практических навыков студентов в области биотехнологии. Общие ориентации и знания студентов в области использования биотехнологии в фармацевтическом производстве имеют чрезвычайно важное значение, т.к. по экспертным оценкам доля лекарственных средств, получаемых биотехнологическими методами уже в ближайшем будущем составит 50% от всех применяемых лекарственных средств. В связи с этим биотехнология становится одной из приоритетных дисциплин современного фармацевтического образования, объединяющая фундаментальную и прикладную науки, а также производство. Целью изучения биотехнологии будущими провизорами является формирование системных знаний, умений и практических навыков по разработке получения методами биосинтеза, биологической трансформации и комбинацией методов биологической и химической трансформации субстанций лекарственных препаратов, лекарственных средств, профилактических и диагностических средств; а также формирование системных знаний по обращению, включая хранение и транспортировку, пользование информацией и передачу информации о биотехнологических препаратах потребителю. Классификация Твёрдые бытовые отходы (ТБО, бытовой мусор) — непригодные для дальнейшего использования пищевые продукты и предметы быта или товары, потерявшие потребительские свойства, наибольшая часть отходов потребления. ТБО делятся также на отбросы (биологические ТО) и собственно бытовой мусор (небиологические ТО искусственного или естественного происхождения), а последний часто на бытовом уровне именуются просто мусором. В состав ТБО входят следующие виды важных отходов: бумага (картон); крупногабаритные материалы; пищевые (органические) отходы; пластик; металлы; резина; кожа; текстиль; стекло; дерево и прочие. По сроку использования, отбросы можно разбить на: Краткосрочный мусор — это бумага, одежда и другие подобные изделия. Долгосрочные отходы — это электроника, автомобильные запчасти, мебель и т.д. В состав твердых бытовых отходов входит как безопасный, так и опасный мусор. Сегодня выделяется 5 классов ТБО. К безопасным относятся категории IV-V, к которым можно зачислить бумагу, продукты питания, посуду и пластик. Среди опасного мусора стоит выделить аккумуляторы, лампы, наполненные ртутью и другие бытовые приборы, в которых содержится вредный металл или вещества. Это же касается медицинских отходов с ядовитыми химикатами. Под данную категорию попадает строительной мусор и металлосодержащая продукция. Такие отбросы утилизируются лицензированными предприятиями. Хуйня теория Нормы накопления твердых бытовых отходов. Твердые бытовые отходы (ТБО), образующиеся в результате жизнедеятельности людей, относят к отходам потребления. Основные источники их образования: жилые дома, магазины, культурные заведения, предприятия общественного питания, гостиницы, коммунальные службы (снос и ремонт зданий, уборка улиц, зеленое строительство), учреждения (учебные заведения, больницы, тюрьмы). Под нормой накопления понимают количество отходов (в кг или м3), образующихся на расчетную единицу в единицу времени. Расчетная единица – 1 человек для жилого фонда, 1 место в гостинице, 1 м2 торговой площади и т. д. Единица времени – сутки, год. На нормы накопления и состав ТБО влияют следующие факторы: – степень благосостояния населения; – климатические условия; – степень благоустройства жилого фонда; – культура торговли; – развитие общественного питания; – время года. В среднем образуется около 0,3 т ТБО на 1 чел. в год, в развитых странах эта цифра может достигать 1 т. В России, например, ежегодное количество ТБО на душу населения составляет 0,195 т, в США – 0,665 т. Для крупных городов нормы накопления ТБО выше, чем для средних и малых городов. Нормы накопления ТБО в учреждениях и предприятиях общественного назначения составляют 30–50% от норм накопления в жилых зданиях На состав ТБО влияют те же факторы, от которых зависят нормы накопления отходов. С развитием цивилизации изменяется состав ТБО. Увеличивается приобретение продуктов в упаковке, расширяется ассортимент и возрастает количество применяемых средств гигиены, парфюмерно-косметической продукции, в соответствии с модными тенденциями чаще приобретается одежда и обувь, меняется бытовая техника, распространяется использование предметов одноразового употребления. При этом в составе отходов снижается доля бумаги и картона, пищевых отходов, увеличивается содержание полимерных материалов. В южных климатических зонах выше потребление овощей и фруктов, соответственно, возрастает доля пищевых отходов. Содержание пищевых отходов и листьев выше в осеннее время года, в зимнее время года снижается доля уличного смета. В неблагоустроенном жилом фонде в зимнее время года возрастает доля золы и шлака. Свойства твердых бытовых отходов. Твердые бытовые отходы обладают некоторыми особыми свойствами, которые должны учитываться при обращении с ними. Во-первых, ТБО характеризуются механической (структурной) связанностью за счет волокнистых фракций (текстиль, бумага, картон) и сцепления, обусловленного наличием влажных липких компонентов. Благодаря связанности они обладают способностью к сводообразованию, не просыпаются в решетку с расстояниями между стержнями 20–30 см, налипают на металлические стенки с углом наклона к горизонту 65–70°. Во-вторых, ТБО обладают абразивностью, т. е. способностью истирать соприкасающиеся с ними поверхности. Это свойство обусловлено наличием фарфора, стекла, камней и др. В-третьих, ТБО характеризуются слеживаемостью. При длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с выделением фильтрата) без дополнительного внешнего воздействия. И, наконец, при длительном контакте ТБО оказывают коррозирующее воздействие на металлы. Это связано с высокой влажностью отходов и наличием в фильтрате растворенных солей. Практика Обезвреживание и переработка твердых бытовых. Система управления отходами. Системы управления отходами необходимы для предотвращения неконтролируемого распространения их и эмиссии в окружающую среду. Система управления бытовыми отходами включает сбор, транспортировку и переработку. Основные мировые тенденции перспективного развития в системе управления ТБО включают: 1. Селективный сбор ТБО с обязательным разделением органической и минеральной частей и выделением черных и цветных металлов, пластмассы, стекла, бумаги, пищевых отходов и т. д. В большинстве развитых стран организован раздельный сбор отходов, при котором само население их сортирует. К примеру, после объединения Германии все многоэтажные дома в восточной части лишились мусоропроводов. В Западной Германии к тому времени уже был налажен раздельный сбор отходов, и этот опыт был распространен на восточную часть. В Японии в некоторых городах мусор подразделяют на 32 категории, для каждой из которых существуют специальные приемные пункты. В Египте нет раздельного сбора ТБО, но есть сортировка собранных отходов, после чего более 80% их направляется на переработку. В нашей республике в последнее время реализован ряд проектов, направленных на раздельный сбор ТБО. Важное значение для реализации таких проектов имеют информационная работа с населением, прежде всего с подрастающим поколением, экономические стимулы, например, доплата дворникам и жильцам за сбор вторичных ресурсов, работа местных властей по организации раздельного сбора, своевременного вывоза заполненных урн. В первую очередь работа проводится с жильцами частного сектора, поскольку из многоэтажных домов организовать раздельный сбор отходов значительно сложнее. 2. Извлечение и переработка ценных компонентов ТБО во вторичное сырье. Только при наличии такой переработки раздельный сбор ТБО будет обоснован и экономически оправдан. 3. Усиление законодательных мер, направленных на стимулирование отраслей по переработке вторичных продуктов, извлеченных из ТБО. 4. Введение экологического налога на продукцию, для упаковки которой используются материалы, не подлежащие дальнейшей переработке. К настоящему времени наибольшее распространение получили три основных метода утилизации ТБО: утилизация на полигонах и свалках, термический метод (сжигание и пиролиз) и компостирование Захоронение отходов на полигонах и свалках. В НьюЙорке (США) большую часть городских отходов (90%) направляют на одну из крупнейших свалок мира «Фреш Киллс», расположенную на острове Стейн-Айленд, около 24 тыс. т ТБО/сут доставляют на эту свалку круглосуточно двумя баржами. Властями Нью-Йорка была поставлена задача: закрыть свалку в 1991 г., но до сих пор альтернативы не найдено. Аналогичная ситуация сложилась во многих североамериканских городах: около 2/3 свалок закрыты, а срок эксплуатации остальных истекает в ближайшие 5 лет. На европейском континенте мусора производится меньше, однако из-за ограниченности площадей проблема его ликвидации стоит не менее остро. В среднем в Европе на свалки удаляют около 55% образующихся ТБО. В Японии общую фракцию, оставшуюся после выделения перерабатываемых отходов, в обязательном порядке городские власти заставляют разделять на горючую и негорючую части. Горючий мусор (до 72%) направляют на мусоросжигательные заводы, негорючий – сортируют, плавят и отправляют на переработку. Только 24–25% ТБО направляют для обезвреживания на один из 2411 полигонов, созданных с учетом всех экологических требований. Закрытые свалки после рекультивации используют под спортивные сооружения. Единственным признаком бывшей свалки являются трубы для отвода метана из толщи свалочного грунта. В Финляндии практически нет свалок, отходы сортируются и идут на переработку. 234 В Республике Беларусь насчитывается около 200 свалок и полигонов. Самые современные – в Слониме и Ивье. В окрестностях столицы функционируют 3 свалки: Тростенецкая (1957 г., 26,7 га, гидроизоляция грунта не предусмотрена, захоронено более 16 млн. т), Северная (1981 г., 25 га, предусмотрена гидроизоляция основания, захоронено около 30 млн. т, использована система защиты грунта) и Прудище (1968 г., 22 га, без гидроизоляции основания), – которые принимают промышленные отходы. Современный полигон – это комплекс природоохранных сооружений, предназначенный для складирования, изоляции и обезвреживания ТБО, обеспечивающий защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующий распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов. При выборе способа обезвреживания ТБО путем складирования их на полигонах и свалках принимают во внимание следующие обстоятельства: 1) для достижения минимального загрязнения окружающей среды предусматривают водонепроницаемые защитные экраны, пересыпку ТБО инертными материалами, максимальное уплотнение ТБО, устройство системы удаления и очистки фильтрата, правильную организацию работ по приемке и распределению ТБО на территории полигона; 2) газ, образующийся в процессе эксплуатации, должен проходить специальную очистку, после чего его используют, а территории закрытых полигонов подлежат рекультивации; 3) ценные компоненты ТБО вторично по данной технологии практически не используют; 4) полигоны захоронения отходов устраивают при наличии свободных площадей, предназначенных для этих целей. Полигоны размещают за пределами городов и населенных пунктов, размер санитарно-защитной зоны должен быть не менее 500 м от жилой застройки до границы полигона. По гидрологическим условиям благоприятными считаются участки с отложениями глины и суглинков и залеганием уровня грунтовых вод на глубине более 2 м. Нельзя использовать под полигоны участки с выходом грунтовых вод на поверхность в виде ключей, территории, затопляемые водами, участки, расположенные ближе 15 км от аэропортов. Под полигоны отводят отработанные карьеры глин, участки в лесных массивах, овраги. При отводе участка выдают рекомендации по использованию нарушенной территории после закрытия полигона: создание лесопаркового хозяйства, устройство открытых складов строительных материалов. Капитальное строительство на участках складирования ТБО запрещено из-за выделения ядовитых и взрывоопасных газов в течение длительного времени (свыше 40 лет после закрытия полигона). На выбранном участке проводят геологические, гидрогеологические и санитарные исследования. Предусматривают устройство искусственных водонепроницаемых экранов: – однослойного глиняного, толщиной не менее 0,5 м; – грунтобитумного, обрабатывая грунт органическими вяжущими материалами или отходами нефтеперерабатывающей промышленности (0,2–0,4 м); – двухслойного экрана из латекса; – из полиэтиленовой пленки, стабилизированной сажей и др. На свалках и полигонах в условиях постоянно наслаивающихся отходов происходит сложный комплекс превращений: на начальном этапе главную роль играет аэробная микробиота, далее по мере изоляции и уплотнения создается анаэробная зона, в которой протекают процессы брожения, в том числе метанового, сульфатредукции, деполимеризации, гумификации и др. Вследствие выделения биологического тепла в толще отходов поддерживается температура 30–40°С. В результате всех этих процессов образуется два продукта, представляющих опасность для окружающей среды: фильтрат и биогаз. В фильтрующуюся через слой отходов воду переходят органические и минеральные вещества, в том числе токсичные (галогенсодержащие органические соединения, ароматические соединения, тяжелые металлы). Уровень загрязненности фильтрата по ХПК может достигать 35 тыс. мг О2/дм3, по БПК – 15 тыс. мг О2/дм3. Уплотнение отходов на свалках снижает их проницаемость, что приводит к уменьшению объема образующегося фильтрата. На современных высоконагружаемых полигонах предусматривают строительство внутренней дренажной системы, а собранный фильтрат направляется на очистку. Наиболее распространенный способ очистки – перекачка в канализационные сети для дальнейшего обезвреживания его вместе с городскими сточными водами. Это допускается, если объем 236 фильтрата не превышает 5% стока, подаваемого на очистку. Широко применяется технология распределения собранного фильтрата по поверхности складируемого материала для увеличения влажности и ускорения процесса стабилизации отходов. При этом объем фильтрата уменьшается из-за испарения, но концентрация загрязнений в конечном стоке будет более высокой. В последние годы достаточно широкое распространение получили биологические методы очистки фильтрата в аэробных и анаэробных условиях. В Германии, например, производительность установок по аэробной обработке фильтратов составляет около 4000 м3/сут. При биологической очистке содержание металлов в фильтрате снижается на 10–85%. Биогаз, образующийся в толще свалки, кроме метана и других алканов, содержит ароматические, в том числе галогенированные, углеводороды, хлор, аммиак, сероводород и представляет серьезный источник загрязнения атмосферы. Проникая в подвалы, шахты, колодцы, биогаз создает опасность взрыва. Целесообразно собирать, очищать и использовать биогаз, образующийся на полигонах. Термические методы переработки твердых бытовых отходов. Цель термических методов переработки ТБО – обезвреживание и получение энергии (топлива). Под термическими методами понимают сжигание и пиролиз. Сжигание. В настоящее время мусоросжигание наиболее распространено в Японии, Германии, Франции, Швейцарии, Швеции. Достоинствами этого метода являются надежное обезвреживание, получение энергии, экономия земельных площадей. Основные недостатки – уничтожение ценных компонентов, высокие капитальные затраты и загрязнение воздушной среды взвешенными частицами золы и недожога, а также вредными газообразными примесями (оксиды серы, азота, углерода, хлорид водорода, фторид водорода, углеводороды, диоксины, фураны и др.). Современные мусоросжигательные заводы (МСЗ) должны быть оборудованы высокоэффективными газоочистными устройствами, стоимость которых достигает 50% общих капиталовложений на строительство. Вместе с тем отсутствуют системы газоочистки, позволяющие уловить диоксины, ртуть. Поэтому в мировой практике наметилась тенденция отказа от сжигания мусора без предварительной подготовки. Закрываются старые мусоросжигательные заводы в Финляндии, США, Японии, Германии. По прогнозам специалистов, все более широкое распространение будет получать сжигание специально подготовленных отходов. С 70-х гг. ХХ в. в США и Великобритании проводятся работы по переработке ТБО в гранулированное топливо, при сжигании которого снижается негативное воздействие на окружающую среду. При изготовлении такого топлива используются операции дробления, извлечения различных фракций, что повышает капитальные и эксплуатационные затраты, однако позволяет получить топливо более высокого качества. В России построено 8 МСЗ, в Украине – 3. В Минске, на УП «Экорес», в течение 9 лет функционировала мусоросжигательная станция мощностью 4 т/ч, причем утилизация тепла от сжигания не проводилась. Выбросы вредных веществ (оксиды азота, серы, углерода, тяжелые металлы, пыль, сероводород) в атмосферу достигали 400 т в год. По этой причине в 1992 г. станция была выведена из эксплуатации. Согласно постановлению Совета министров, к 2008 г. в Республике Беларусь необходимо построить 15 заводов по переработке мусора и вторичного сырья, 2 из них – в Минске. Пиролиз. Практика показывает, что наиболее перспективным является способ обезвреживания отходов в две ступени: аэробное биотермическое компостирование органической части с получением компоста и пиролиз некомпостируемой части (резина, кожа, дерево, полимерные материалы и т. д.). При пиролизе в результате термического разложения отходов без доступа кислорода образуются пиролизные газы и твердый углеродистый остаток – пирокарбон. Пиролизные газы подвергают дожигу с утилизацией тепла и очисткой полученных дымовых газов, пирокарбон после охлаждения измельчают, выделяют черные и цветные металлы и используют в качестве топлива. Теплота сгорания пирокарбона составляет 12–13 тыс. кДж/кг. Компостирование твердых бытовых отходов. Различают компостирование на специальных мусороперерабатывающих заводах и полевое. Компостирование в промышленных условиях. Метод механизированного биотермического компостирования вмировой практике начали применять в 20-х гг. прошлого столетия. Такие заводы эксплуатируются 238 во Франции, Италии, Германии, Нидерландах. Встранах бывшегоСССР заводы были построены в Москве, Санкт-Петербурге, Минске, Ташкенте, Баку, Алма-Ате и др., однако в настоящее время их эксплуатация возможна только при осуществлении раздельного сбора или сортировки отходов. В противном случае содержание тяжелых металлов в компосте превышает нормативы. ТБО с мусоровозов перегружаются в бункеры, днища которых выполнены в виде пластинчатых питателей. Отходы из бункеров перегружают на ленточные конвейеры, по которым они направляются в сортировочный корпус. Крупные некомпостируемые фракции отделяют с помощью цилиндрического грохота с размером ячеек сит 150–250 мм и направляют в бункер для сбора балласта. Просеянный материал по конвейерам подается в главный корпус, проходя последовательно электромагнитные сепараторы для выделения черного и цветного металла и аэродинамический сепаратор, выделяющий легкие фракции – пленку и бумагу. Черный металл подвергают прессованию на гидравлических пакетировочных прессах и отгружают потребителю, цветной металл собирается в бункере-накопителе. Отсортированные отходы по конвейерам подают в загрузочные устройства биотермических барабанов, где протекает компостирование. Биобарабан представляет собой сварной металлический цилиндр, установленный на роликоопорах с уклоном в сторону разгрузочного устройства. Биобарабан снабжен воздуховодами, в которые от вентиляторов подается воздух. Для сокращения теплопотерь поверхность теплоизолирована, внутри барабана в предохранительных стаканах установлены термодатчики. Ежедневно биобарабан загружают свежими отходами на половину объема, они попадают в среду с активным биотермическим процессом, ускоряется достижение термофильной стадии. Масса разогревается до температуры 60°С, при которой погибают патогенные микроорганизмы, яйца гельминтов, личинки и куколки насекомых, т. е. отходы обезвреживаются. Кроме разложения и обезвреживания отходов, в биобарабане осуществляется их механическое истирание. Выходящий продукт по внешнему виду не похож на исходный мусор, плотность отходов увеличивается в 3–4 раза. После биобарабана отходы проходят баллистический стеклосепаратор с пневмоотсевом пленки. Он представляет собой конвейер с быстрым движением ленты (2–7 м/с), с которого материал сбрасывается в воронку, разделенную перегородкой на два отсека. Тяжелые частицы, обладающие большей инерцией (стекло, камни), отбрасываются в дальний отсек, а легкие фракции (компост) ссыпаются в ближний. В верхней части воронки встроен всасывающий патрубок, в который вентилятором засасывается пленка. Окончательно компост очищается от балластных фракций на мелком сите (10–15 мм) грохота и по системе конвейеров подается на складские площадки. С помощью бульдозеров формируют штабеля, в которых компост дозревает. Штабеля периодически «перелопачивают» и при необходимости увлажняют. Время дозревания компоста 2–3 мес. Некомпостируемые фракции направляют на полигон для захоронения или на сжигание. Выход компоста составляет около 60% от массы отходов, металлов выделяется около 4%, легких фракций (пленка, текстиль) – до 13%, остальное – газовые потери и некомпостируемые (балластные) фракции. Компост как органическое удобрение используется в сельском хозяйстве для выращивания зерновых и технических культур, а также в питомниководстве, озеленениииприрекультивацииземель. Компостимеет влажность 40%, содержание элементов на сухую массу составляет, %: калий – 0,3–0,5; азот общий – 1,2–1,5; кальций – 2,5–5,0; фосфор – 0,5–0,6. За последние десятилетия в составе ТБО резко повысилось содержание тяжелых металлов в составе батарей, аккумуляторов, ламп накаливания, люминисцентных ламп, синтетических материалов (красители, стабилизаторы), бумаги с типографской краской, металлических покрытий кожи и т. п. В компосте, выпускаемом на минском УП «Экорес», содержание тяжелых металлов превышало предельно допустимые концентрации, поскольку компостированию подвергались отходы, не прошедшие сортировку. Постановлением Минского городского центра гигиены и эпидемиологии в 1997 г. была запрещена реализация компоста, и завод приостановил проведение биотермического компостирования ТБО. В настоящее время на заводе осуществляется только прессование отходов в кипы для удобства их транспортирования и захоронения на свалке. Полевое компостирование. Применяют в городах с населением 50– 500 тыс. человек при наличии свободных территорий. При правильно 241 организованномполевомкомпостировании в результате переработкиТБО получают компост, только в отличие от промышленных условий процесс этот более длительный (до полугода, в зависимости от сезона). При использовании предварительного дробления отходов процесс ускоряется, выход компоста увеличивается. При выборе площадки для полевого компостирования руководствуются теми же требованиями, что и при выборе участка под полигон. Из выгруженных отходов с помощью грейферных кранов и бульдозеров формируют штабеля, высота которых зависит от метода аэрации. При принудительной аэрации высота штабеля может превышать 2,5 м. Поверхность штабелей укрывают слоем торфа, готового компоста или грунта толщиной около 0,2 м для предотвращения рассеивания легких фракций, размножения мух и для устранения неприятного запаха. В ходе процесса наружные слои материала разогреваются меньше, чем внутренние, поэтому для надежного обезвреживания всей массы отходов их «перелопачивают». При этом улучшаются условия аэрации. Зрелый компост перед отправкой потребителю очищают от крупных балластных фракций с помощью грохота. В некоторых городах осуществляют совместное полевое компостирование твердых бытовых отходов и обезвоженного осадка сточных вод. Другие методы переработки твердых бытовых отходов. Получение биогаза. Извлечение биогаза, образующегося на полигонах ТБО, осуществляется в США, Бразилии, Канаде, Швейцарии, Японии, Англии и в других странах. Биогаз извлекают с помощью вертикальных и горизонтальных перфорированных труб из полиэтилена. Этот процесс может быть пассивным (под действием внутреннего давления) и активным (с применением насосов и газодувок). Но при этом в толщу отходов не должен попадать воздух. Во Франции в производственных условиях апробирована технология переработки ТБО в анаэробных условиях с получением биогаза. Измельченные в дробилке отходы ленточным конвейером, над которым расположен электромагнитный сепаратор для выделения черного металлолома, направляются в метантенк. Для достижения оптимальной консистенции среды подается рециркуляционная вода, выделяемая из сброженной массы прессованием. Температура сбраживания 25°С, длительность 10–16 сут. Часть биогаза компрессором подается 242 под давлением под слой сбраживаемой массы для ее перемешивания, остальная часть направляется в газгольдер. Из 1 т бытовых отходов получают 120–140 м3 биогаза. Гидролиз и сбраживание в этанол. В США и Великобритании проводились эксперименты по кислотному гидролизу целлюлозосодержащей фракции ТБО с последующим сбраживанием в этанол. Разработаны технологии изготовления из твердых бытовых отходов топливных брикетов, строительных блоков. Фракция пищевых отходов может после стерилизации использоваться для производства кормовой добавки (Италия, Рим). Биоразлагаемая фракция направляется на поля в качестве удобрения. |