Общая характеристика проблемы утилизации отходов

Основные источники и нормативы образования отходов

Образование отходов представляет собой объективно обусловленный процесс и объясняется следующими факторами:

• необходимостью выемки большого количества вскрышных пород при добыче сырья для промышленности;
• ограниченным уровнем содержания полезных компонентов в перерабатываемом сырье, характеризующимся в ряде случаев лишь несколькими единицами и даже долей процентов;
• несовершенством современных технологических процессов переработки сырья;
• естественным выводом из эксплуатации в результате износа производственного оборудования и расходных материалов;
• естественным образованием производственного мусора и бытовых отходов.

В числе источников образования отходов целесообразно выделить:

Промышленность:

• добыча и обогащение полезных ископаемых
• физико-химическая переработка сырья (энергетика, металлургия, химия, промышленность строительных материалов, пищевая промышленность и др.)
• механическая обработка материалов (металла, дерева, пластмасс и др.)
• очистые сооружения промпредприятий (осадки и шламы водогазоочистки)

Сельское хозяйство:

• растениеводство;
• животноводство.

Cтроительство

Сфера потребления:

• жилищно-коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание;
• транспорт, связь.

Наибольшими удельными показателями образования отходов характеризуются те виды производства, которые связаны с добычей сырья и его первичной переработкой. Образование отходов в этих видах производства может достигать до 5-7 т на тонну продукции (в отдельных случаях и более). Так, вскрышные породы при добыче апатитовых и фосфоритовых руд образуются в количестве 5,3 т/т продукции, шламы при производстве нефелинового глинозема – 7 т/т продукции, алунитового глинозема – 4,5 т/т продукции. Отходы обогащения железных и марганцевых руд образуются в зависимости от технологии и качества руд в пределах от 5% до 80% от перерабатываемой руды, руд цветных металлов – в среднем 60%, фосфоритного сырья – 5 т/ т фосфоритного концентрата.

Довольно отходоемкими являются технологические процессы физико-химической переработки природного сырья, в частности, в химической промышленности при производстве минеральных удобрений, черной и цветной металлургии, в топливно-энергетическом комплексе при сжигании углей. Так, образование фосфогипса в производстве экстракционной фосфорной кислоты составляет от 4,2 до 5,4 т на тонну кислоты, шлама при производстве борной кислоты – 2,7 т/т кислоты, галитовых отходов в производстве хлористого калия - 2,5-4 т/т продукции, пиритных огарков при производстве серной кислоты - 0,6-0,7 т/т кислоты, шлаков металлургических – от 30 кг до 3,2 т на тонну металлов и сплавов; зол и шлаков тепловых электростанций, работающих на каменном угле - от 138 до 500 кг/т сжигаемого угля.

Отходы механической обработки материалов (точением, пилением, штамповкой, прессованием, экструзией и т.д.) зависят от вида материала, формы заготовки, используемой технологии. Объемы их образования характеризуются величиной от единиц до десятков процентов от массы (объема) обрабатываемого материала. Так, металлическая стружка при изготовлении деталей из проката черных металлов образуется в количестве в среднем 15% от массы заготовок, при обработке чугунных отливок – 35% от массы заготовки. Опилки при распиловке древесных материалов и изготовлении из них различной продукции образуются в количестве 7-18% от объема или массы используемого сырья, древесная стружка - 8-33%.

Осадки очистных сооружений промышленных предприятий в зависимости от вида производства образуются в пределах 0,1-120 г/л стоков.

Шламы гальванопроизводства (при влажности 98 %) составляют 3-10% от объема стоков при реагентном способе обезвреживания сточных вод и 6-12% - при электрокоагуляционном.

Отходы газоочисток промышленного производства, в частности шламы газоочисток доменных, мартеновских, электросталеплавильных печей и конвертеров образуются в количестве до 30 кг/т выплавленного металла.

Одним из наиболее важных источников образования отходов, вызывающих постоянную озабоченность природоохранных органов, являются процессы потребления конечной продукции в сфере материального производства, а также в сфере услуг и быта, в результате которых образуются так называемые отходы потребления. К наиболее распространенным видам таких отходов следует отнести амортизационный лом черных и цветных металлов, отработанные нефтепродукты, аккумуляторы, ртутьсодержащие люминесцентные лампы и гальванические элементы, изношенные шины, промасленную ветошь, отходы тары и упаковки, производственный мусор и ТБО. Необходимо при этом иметь в виду, что любая произведенная продукция в результате ее потребления в конечном итоге полностью переходит в категорию отходов и безвозвратных потерь.

Твердые бытовые отходы образуются также в значительных масштабах, при современном уровне потребления - от 200 до 500 кг на человека в год.

Таблица 1.

Обобщенные удельные показатели образования отходов

Главные особенности отходов как вторичного сырья

1. Все отходы являются вторичными материальными ресурсами.
2. Не все отходы могут стать вторичным сырьем; вторичным сырьем они могут стать, если вовлекаются в хозяйственный оборот или перерабатываются.
3. Вторичное сырье – это товар особого рода, поскольку образование отходов не является целью материального производства и конечного потребления, а его цена может иметь отрицательное значение.
4. Ресурсы большинства видов вторичного сырья (предложение) значительно превышают потребности в них экономики (спрос), а качество продукции с использованием отходов, как правило, всегда ниже качества продукции из первичного сырья при не всегда адекватном снижении цены на нее.
5. Спрос на вторичное сырье и продукцию с его использованием имеет определяющее значение при организации производства по его переработке в каждом конкретном регионе.

Классификация направлений использования отходов

Все многообразие возможных направлений использования отходов может быть классифицировано следующим образом:

• использование в хозяйственных целях без переработки (реализация на другие предприятия или использование в собственном производстве деловых отходов из металла, дерева, текстильных материалов и др.; использование минеральных и других отходов в качестве стройматериалов при отсыпке и ремонте дорог, планировке местности, отсыпке и укреплении дамб и др.; использование в качестве удобрений, раскисляющих добавок, пигментов, наполнителей, модификаторов и др.);
• изготовление из отходов вторичного сырья для частичной или полной замены первичного сырья в промышленном производстве (товарного лома из отходов черных и цветных металлов; дробленки, агломерата или гранулята из полимерных отходов; резиновой крошки и регенерата из изношенных шин; макулатурной массы для замены целлюлозы и древесной массы);
• в качестве вторичного сырья в производстве строительных материалов (полимерно-древесных и минерально-древесных брусьев, облицовочных и теплозвукоизоляционных материалов с использованием дерева, полимеров, стекла, макулатуры и их смесей, быстротвердеющего вяжущего из фосфогипса, портландцемента из золы ТЭС и т.д.);
• в качестве рудного и нерудного сырья для извлечения из них невыбранных ценных компонентов (черных и цветных металлов, включая благородные и редкоземельные из отходов добычи и обогащения руд черных и цветных металлов и металлургических шлаков; сырья для производства минеральных удобрений из отходов добычи и обогащения руд цветных металлов и первичного сырья для химической промышленности; макулатуры, стеклобоя, полимерных и металлических отходов – из ТБО; цветных металлов – из пиритного огарка, цветных и драгоценных металлов - из радиоэлектронной аппаратуры; ванадия - из золы мазутных ТЭС);
• в качестве энергоресурсов (в виде готового топлива или топливной добавки - древесные отходы; отработанные нефтепродукты и др.; в производстве топлива - древесного угля, топливных брикетов из древесных отходов, регенерированных нефтепродуктов; получение биогаза из органических отходов; пиролиз отходов с выделением горючего газа и жидкого топлива).

Классификация отходов по потребительским свойствам

Использование того или иного вида отхода определяется рядом факторов, таких как объем образования отхода (который должен быть, во-первых, больше объема транспортной партии, а во-вторых, объем образования отходов на территории, радиус которой равен максимальному экономически рентабельному расстоянию перевозки, должен превышать мощность предприятия) состав отхода, наличие технологий для переработки отхода, спрос на продукцию с использованием отхода. Все указанные факторы можно объединить понятием потребительские свойства отхода.

Все отходы, исходя из их потребительских свойств как вторичного сырья, можно разделить на четыре категории:

• отходы, представляющие собой высококачественное вторичное сырье, переработка которого в местных условиях позволяет получить продукцию, пользующуюся спросом, и обеспечивает высокую рентабельность производства (промышленные отходы, образующиеся в виде побочной готовой продукции; многие виды отходов добычи сырья и его обогащения, отходы металлургических и химических производств с показателями содержания в них ценных компонентов, приближенных к первичному сырью; лом черных и цветных металлов; высококачественные марки макулатуры; значительная часть текстильных отходов производства; чистые производственные отходы полимеров; чистые производственные отходы стеклобоя; использованные ПЭТ-бутылки и др. емкости);
• отходы, представляющие собой вторичное сырье среднего качества, переработка которого позволяет выпускать продукцию пользующуюся спросом, но доходы от ее реализации примерно равны затратам на сбор, первичную обработку и переработку отходов (отходы добычи и обогащения сырья с относительно низким содержанием в них невыбранных ценных компонентов; такие же отходы металлургических и химических производств и эти же отходы в смешанном состоянии; макулатура, содержащая картон; смешанная макулатура; полимеры, содержащие посторонние включения; текстильные отходы потребления в виде изделий; кусковые древесные отходы; стеклобой; изношенные шины);
• трудноутилизируемые отходы, затраты на переработку которых в существующих экономических условиях превосходят доходы от их использования или для переработки которых отсутствуют приемлемые технологические решения (отходы добычи и обогащения сырья, металлургических и химических производств, переработка которых с целью извлечения из них ценных компонентов является убыточной; влагопрочные отходы бумаги и картона; смеси полимеров; подметь, пух в текстильной промышленности; отходы вентиляционных камер; сильнозагрязненные отходы стеклобоя и полимеров). В этих случаях компенсация превышения затрат над доходами при переработке трудноутилизируемых отходов, как правило, осуществляется за счет средств их поставщика;
• неутилизируемые опасные отходы, переработка которых осуществляется в порядке их обезвреживания либо за счет средств поставщика отходов, либо за счет специальных источников финансирования, например, за счет статей в бюджетах муниципальных образований и других источников (ртутные лампы, загрязненные нефтесодержащие отходы, ламинированная бумага, импортная полимерная упаковка; картонно-бумажная упаковка из-под мяса, птицы, рыбы; упаковка из-под токсичной продукции).

Наиболее благоприятные экономические условия для сбора и переработки имеются ресурсы чистых отходов тары и упаковки, изготовленных из однородных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат, алюминий, стекло. Сложные композиционные материалы, изготовленные из различных материалов, требуют значительно больших затрат Довольно существенны затраты на мойку загрязненных отходов.

Одной из главных составляющих затрат на организацию производств по сбору и переработке отходов упаковки следует считать маркетинговые исследования, поскольку сбыт может быть обеспечен только той продукцией, которая пользуется спросом. Затраты на изучение рынка сбыта, организацию сбора и предварительной обработки отходов достигают в себестоимости произведенной продукции до 75%.

Иллюстрации масштабов образования и использования основных видов отходов в Российской Федерации

По оценкам НИЦПУРО ежегодно в России образуется 2,7 млрд. т промышленных отходов, 0,7 млрд. т жидкого бесподстилочного свиного навоза и птичьего помета, 35-40 млн. т ТБО. Итого: более 3,4 млрд. т/год. Свиной навоз, птичий помет и ТБО почти не перерабатываются. Промотходы используются в хозяйственных целях на 38%. Таким образом, ресурсы неиспользуемых отходов можно оценить в 2,5 млрд. т в год, в том числе 1600 млн. т/год - отходы добычи и обогащения, 65 млн. т/год – других промышленных отходов, 700 млн. т/год - свиного навоза и птичьего помета (влажность 95-97%), 30-35 млн. т/год – ТБО. Кроме того, 80 млрд. т представляют ресурсы ранее накопленных промышленных отходов.

Таблица 2.

Оценка макроэкономических показателей образования и использования основных видов отходов в России (в расчете на 2002 год)

Таблица 3.

Оценка количества образования важнейших видов вторичного сырья (промотходов) в расчете на 2002 год (млн. т)

Таблица 4.

Оценка доли вторичного сырья в производстве важнейших видов промышленной продукции