Закон України «Про відходи» визначає, що відходи – це будь-які речовини, матеріали і предмети, що утворилися у процесі виробництва чи споживання, а також товари (продукція), що повністю або частково втратили свої споживчі властивості і не мають подальшого використання за місцем їх утворення чи виявлення, і від яких їх власник позбувається, має намір або повинен позбутися шляхом утилізації чи видалення.
У результаті техногенної діяльності людини відбувається накопичення відходів, які забруднюють літосферу, гідросферу та атмосферу. Оскільки накопичення відходів є практично безперервним процесом, то виникає потреба їх зберігання та складування. За характером продукування відходи поділяють на дві основні групи: відходи виробництва (промислові відходи) та відходи споживання (відходи вжитку).
Існує п'ять класів небезпеки, де найбільш шкідливим є перший тип (ці матеріали призводять до незворотних змін в екосистемі):
- клас 1 (ртутовмісні, гальванічні елементи, мінеральні олії);
- клас 2 (батарейки, свинець, нафта, розчин сірчаної кислоти);
- клас 3 (паливо, ацетон, порошок цементу, відпрацьовані фільтри);
- клас 4 (будівельне сміття, тверді побутові відходи);
- клас 5 (харчові залишки, кераміка, метал, гума, скло, деревина).
На підприємствах визначення типу сміття користуються спеціальним класифікатором відходів, де враховуються різні критерії сортування. Робота кожного підприємства передбачає утворення відходів, причому їхній відсоток безпосередньо вказує на якість та продуманість використовуваних технологій.
Відходи поділяються на тверді та рідкі, промислові та побутові, виробництва та споживання.
Відходи виробництва—усе те, що утвориться в процесі виробництва чи після завершення його циклу, крім продуктів у вигляді енергії чи речовини — предметів виробництва.
Відповідно до цього визначення до відходів виробництва відносяться залишки багатокомпонентної природної сировини після витягу з неї цільового продукту, наприклад, порожня рудна порода, шлаки і пил теплових електростанцій, доменні шлаки і горіла земля металургійного виробництва, металева стружка машинобудівних підприємств і т.д. Крім того, до них відносяться значні відходи лісової, деревообробної, текстильної й іншої галузей промисловості, дорожньобудівельної індустрії і сучасного агропромислового комплексу (невикористані хімічні добрива і пестициди, необладнані цвинтарі загиблих під час епідемій тварин і ін.).У принципі відходами виробництва є і речовини, що містяться в технологічних газах, що відходять, (димові) чи в стічних водах підприємств, що використовують воду в технологічних процесах. Ці газоподібні і рідкі види відходів звичайно розглядаються в рамках екологічних проблем забруднення атмосферного повітря і водного басейну Землі і їх охорони.
У промисловій екології під відходами виробництва розуміють відходи, що знаходяться у твердому агрегатному стані (деякі газоподібні і рідкі відходи можуть переходити у тверду фазу, наприклад, у фільтрах чи відстійниках). Те ж відноситься і до відходів споживання — промисловим і побутовим.
Відходи споживання. Промислові відходи споживання — машини, верстати й інше застаріле обладнання підприємств. Побутові відходи - відходи, що утворюються в результаті життєдіяльності людей і які вони викидають як небажані чи марні. До твердих побутових відходів відносять картон, газетний, пакувальний чи споживчий папір, усіляку тару (дерев'яна, скляна, металева), що вийшли з ужитку чи втратили споживчі властивості, предмети і вироби з дерева, металу, шкіри, скла, пластмаси, текстилю й інших матеріалів, зламані чи застарілі побутові прилади - сміття, а також сільськогосподарські і комунальні харчові відходи - викиди.Велику небезпеку для навколишнього середовища представляють токсичні відходи, у тому числі частина безпечних на стадії їхньої появи відходів, що здобувають токсичні властивості під час збереження.
Характерне для сучасного світу розширення індустріального виробництва супроводжується використанням величезної кількості сировини й енергетичних ресурсів, спрямованих на виробництво матеріальних благ.
Відходи видобувної промисловості. Під час видобутку вугілля щорічно на поверхню з надр піднімають близько 1 млрд м^3 порожньої породи. З неї утворюють терикони, які займають тисячі гектарів родючої землі. Терикони «палають», утворюють хмари диму. З видобутком донецького вугілля кількість відходів порожньої породи щорічно зростає на 10% через роботу на більшій глибині з менш потужними вугільними пластами. Ці відходи можна використовувати для заповнення порожнеч вироблених шахт, при виробництві будівельного матеріалу, мінеральних добрив, у дорожньому будівництві.
Для дорожнього будівництва придатні 70% пустих порід, для виробництва цементу - 24%, щебеню - 30%, кераміки - 16%, силікатної цегли - 10%. Проте, поки використовується не більше 5% подібних відходів. Тільки біля вугільних шахт Донбасу відомо близько 700 териконів (у Донецьку — 89, Макіївці — 68). Частина з них — горілі, використовуються як матеріал-наповнювач у будівельній промисловості, при будівництві доріг, дамб тощо. Частина донбаських териконів горить (через самозаймання органічної речовини), при цьому температура речовини всередині терикона перебуває в межах 100—800ºС.
Провідна роль при горінні породи належить діяльності мікроорганізмів, адже вміст сірки у відвалах часто сягає 10%, сульфідна сірка – 85%. Її окиснення здійснюється тіоновими бактеріями (Thiobacillus ferrooxidans). Тіонові бактерії являють собою, зазвичай, автотрофні мікроорганізми, що використовують СО2 для побудови свого тіла і отримують енергію при окисленні сірки і її відновлених продуктів. Мікроорганізми стійкі в умовах кислого середовища, оскільки при окисненні сульфідів утворюється сульфатна кислота, проте вони не переносять високих температур. Мікроорганізми здійснюють процес окиснення, який супроводжується виділенням тепла і розігрівають певну зону, а власне горіння може протікати всередині терикону в сприятливих умовах при доступі достатньої кількості кисню, коли відбувається загоряння органічної частини вугілля. Разом з парогазовими викидами в атмосферу з боку шахтних териконів можуть потрапляти сполуки токсичних елементів – миш’яку, кадмію, ртуті. Розігрів органічної частини вугілля в осередках окиснення супроводжується її термічним розкладанням, аналогічним процесу піролізу. При цьому утворюються органічні компоненти: феноли, моноетаноли, нафтопродукти, формальдегіди.
Наразі, підприємства які працюють в сфері хімічної промисловості споживають велику кількість енергії, сировини та води, а отже, під час виробництва утворюється багато побічної продукції. При виваженому екологічному підході, побічна продукція має бути використана як вторинні ресурси, але зараз в більшості компаній накопичується як відходи. Переважно всі відходи хімічної промисловості, через надмірну токсичність, повинні бути знищенні. Значний вплив хімічна галузь має також і на проблему глобального потепління. Збільшенню парникового ефекту сильно сприяють такі хімічні речовини як оксиди сірки та азоту, хлорфторовуглеводороди, різноманітні технологічні гази, які є результатом роботи хімічних підприємств.
Хімічні процеси і реактори, об'єднані в хіміко-технологічні системи, складають основу виробництва в багатьох галузях промисловості: нафтохімічній, металургії чорних і кольорових металів, целюлозній і лісохімічній, харчовій, хіміко-фармацевтичній, виробництві мінеральних добрив та будівельних матеріалів, фото- і кіноматеріалів. Продукти хімічної промисловості забезпечують хімізацію всього народного господарства, у тому числі й агропромислового комплексу.
Хімічна індустрія виділяється надзвичайно широкою сировинною базою. Вона використовує нерудну мінеральну (хімічну) сировину із земних надр (калійні і кухонні солі, фосфорити, апатити, сірку), паливні мінеральні ресурси (нафту, природний газ, вугілля, сланці), відходи чорної і кольорової металургії, лісової, харчової та легкої промисловості.
Хімічна промисловість спричиняє значні забруднення метаном, аміаком, пилом. Загальні обсяги промислових викидів у повітряний простір колосальні. Найбільш небезпечними забруднювачами атмосфери є кислоутворюючі оксиди – азоту, сірки, а також вуглекислий газ, чадний газ, аміак, фтор, хлор та промисловий пил. Коксохімічне виробництво забруднює атмосферу оксидом та діоксидом вуглецю, оксидом сірки. На 1 т перероблюваного вугілля виділяється близько 0,75 кг діоксиду сірки та по 0,03 кг різних вуглеводнів та аміаку.
Рідкі радіоактивні відходи утворюються в процесі експлуатації атомнихелектростанцій (АЕС), регенерації ядерного палива з відпрацьованих тепловидільнихелементів, використання різних джерел радіоактивних випромінювань у науці, техніці й медицині.
Рідкі радіоактивні відходи за своєю активністю діляться на 3 категорії:
низького рівня активності, питома активність яких не перевищує 10−5 кюрі/л,
середнього рівня — від 10−5 до 1 кюрі/л і
високоактивні відходи — вище від 1 кюрі/л.
Низькоактивні — продукти діяльності наукових центрів, в яких вони використовуються для проведення різних хімічних тестів. Радіоактивність низькоактивних відходів швидко зменшується (зазвичай в лічені дні або декілька тижнів), і від такого матеріалу вже можна позбавитися, як від звичайного сміття.
Більшу складність становлять високоактивні відходи — відпрацьоване радіоактивне паливо АЕС, або матеріал, що використовується у створенні ядерної зброї.
Гігієнічні вимоги до знешкодження промислових відходів
Спосіб захоронення відходів вибирається в залежності від класу їх небезпеки, агрегатного стану, водорозчинності.
На усі небезпечні відходи, що вивозяться на місце захоронення (полігон, шламонакопичувач та ін.), повинні бути екологічні паспорти з хімічною характеристикою їх складу, з інструкцією щодо техніки безпеки при поводженні з ними і рекомендаціями щодо проведення першої допомоги при гострому отруєнні. Паспорт, підписаний відповідальними особами підприємства, видається на кожен вид відходів і на кожен рейс транспорту.
На полігоні тверді промислові відходи III та IV класу небезпеки складують на спеціальній карті пошарово: кожен шар розрівнюється і ущільнюється згідно з Санітарними правилами N 2811-83.
Захоронення твердих та пиловидних відходів II та III класу небезпеки, токсичні інгредієнти яких не розчиняються у воді, можна здійснювати на полігонах промислових відходів - у котлованах. Відсипку відходів у котловани необхідно проводити з пошаровим ущільненням.
Спосіб поховання визначається фізико-хімічними характеристиками відходів: агрегатним станом, розчинністю у воді, летючостю, ступенем дисперсності, класом небезпеки речовин та їхніх сполук. Згідно із загальними правилами для створення безпечного полігону потрібна обов'язкова наявність водонепроникної підкладки і вінілового покриття, а також систем дренажу, регулювання стоків, збору фільтрату. Як правило, полігон складається з трьох прилеглих один до одного котлованів площею 2 га кожен. Дно котловану має нахил і його укладають шаром піску, а по бокам- непроникною глиною. Котлован застеляють армованим ізолюючим геомембранним покриттям на основі вінілового каучуку «гіналон». Зверху покриття насипають ще один дренажний шар гравію і піску, а потім знову застеляють покриттям. Шар гравію і піску між двома покриттями служить для контролю протікань, а також запобігає накопиченню рідини на нижньому покритті.
Захоронення пиловидних відходів слід проводити в котлованах з урахуванням заходів, що гарантують виключення рознесення цих відходів вітром. Добова робоча площа поховання повинна бути мінімальною. Після кожного завантаження в котлован пиловидних відходів вони повинні ізолюватися шаром грунту товщиною
не менше 20 см. Тверді і пастоподібні відходи II і III класу небезпеки, що містять токсичні розчинні у воді речовини, підлягають похованню в котлованах з ізоляцією дна і бічних стінок ущільненим шаром глини товщиною 1 м і захисним екраном з поліетиленової плівки.
При захороненні відходів першого класу небезпеки, які мають слаборозчинні токсичні речовини, повинні бути прийняті додаткові заходи, спрямовані на запобігання їх міграції в грунтові та підземні води.
Заповнені відходами котловани ізолюють ущільненим шаром грунту товщиною 2 метри, після чого покривають водонепроникним покриттям з гудрону, швидкотвердіючих смол, цементогудронів.
Рідкі відходи I - III класів небезпеки, перед вивезенням на полігон слід зневодити до пастоподібної консистенції на самому підприємстві. Поховання відходів у рідкому стані забороняється.
Відходи, які горять, слід спалювати в печі, режим роботи якої повинен забезпечити оптимальні умови спалювання відходів при температурі 1000 - 1200 (град.) C. Щоб виключити забруднення атмосферного повітря, необхідно спорудити установки газо-пилоочистки.
Забороняється приймати на полігон промислові відходи: для яких розроблені ефективні методи вилучення важких металів та інших речовин; радіоактивні відходи; нафтопродукти, що підлягають регенерації.
Місця для полігонів захоронення промислових відходів визначають органи місцевого самоврядування з урахуванням вимог земельного, природоохоронного та санітарного законодавства
Полігони - комплекс природоохоронних споруд, призначених для складування, ізоляції та знешкодження ТПВ, що забезпечує захист від забруднення атмосфери, грунту, поверхневих і ґрунтових вод, що перешкоджає поширенню гризунів, комах і хвороботворних мікроорганізмів.
Рідкі радіоактивні відходи (РРВ) та тверді радіоактивні відходи (ТРВ) низького рівня активності, так звані нетехнологічні відходи, що утворяться за рахунок обмивки приміщень і при пранні спецодягу, після ретельного очищення від радіоактивних ізотопів методами іонного обміну або дистиляцією направляються у виробництво для повторного використання або можуть скидатися в каналізацію. Для тимчасового зберігання високоактивних РАВ призначені резервуари для зберігання відпрацьованого ядерного палива і сховища перед подальшою переробкою. Довготривале зберігання РАВ вимагає консервації відходів у формі, яка не буде вступати в реакції і руйнуватися протягом довгого часу. Одним із способів досягнення подібного стану є вітрифікація*.
Установка працює таким чином. Перероблений розчин подають у варильну зону через трубчасті живильники без форсунок. Для отримання фосфатного скла розчин попередньо змішують з ортофосфорною кислотою. Для отримання боросилікатного скла як флюси використовують мінерал — датолітовий концентрат і діоксид кремнію. Під живильниками на скломасі утворюється кальцинований продукт, на верхній поверхні кальцинату зневоднюється поданий розчин й кальцинується сухий залишок, нижня частина якого поступово переходить у розплавлений шар.
Якщо накопичується скломаса, рівень якої у варильній та виробітковій зонах завдяки донному перетоку стає однаковим, то готове скло зі зливного отвору у виробітковій зоні стікає у приймальну циліндричну ємність. Об'єм зливної порції скла становить 200 л.
Відхідні гази з електропечі надходять у барботер — конденсатор, що складається із барботера з трубчастим холодильником і трубчастого дефлегматора. Парогазовий потік подають у нижню частину апарата, в якому завдяки барботажу через шар охолоджувальної рідини (конденсату) відбувається конденсація парів води та азотної кислоти, а також вилучення та розчинення твердої фази і радіонуклідів у конденсаті.
Висновок
Видобуток і переробка сировини, необхідної для виробництва енергії, різних матеріалів і в остаточному підсумку задоволення тих чи інших потреб суспільства, веде до виснаження природних ресурсів Землі, руйнування природних екосистем, порушення біосферних процесів і небаченого забруднення навколишнього середовища, у тому числі в результаті нагромадження відходів виробництва.
Найбільші обсяги відходів накопичуються у видобувній (вугільні терикони, відвали порожньої породи) і переробній промисловості (особливо в металургії і хімічній промисловості). Чималу питому вагу серед них займають побутові підходи, які важко утилізуються; відходи сільськогосподарського виробництва (свиноферм). Тож важливим аспектом людської дільності є удосконалення існуючих та розроблення нових методів знешкодження відходів.