Технологии переработки отходов,
разработанные учащимися Лицея естественных наук
З. П. Макаренко
Только в Российской Федерации на поверхности земли ежегодно складируется до 5 млрд. тонн вскрышных и отвальных пород, 700 млн. тонн отвалов обогатительных фабрик, до 1 млрд. тонн накоплено золы и шлаков энергетики и металлургии, свыше 2 млрд. тонн токсичных отходов. Многие токсичные отходы являются источником загрязнения окружающей среды, которое в последнее время приобрело глобальный характер.
Кроме того, с отходами выбрасывается много полезных компонентов, извлечение которых дешевле, чем добыча из природного сырья (Бурков, 2005; Акимова, 2002; ГОСТ 30772, 2001).
В лабораториях Лицея естественных наук и Кировской медицинской государственной академии с 1999 г. проводятся исследования и разрабатываются проекты по переработке и утилизации твёрдых отходов с использованием различных методов; даётся санитарно-экологическая оценка этих отходов.
Перечень выполненных работ приведён в таблице. В таблице также даны технологии переработки отходов, преимущества этих технологий и необходимое оборудование.
В последнее время в России из всех существующих биотехнологий по переработке органических отходов широкое распространение получает вермикультивирование. С помощью красного калифорнийского червя (ККЧ) и дождевых червей можно решить проблему переработки коммунальных отходов в ценные удобрения.
Использование ККЧ для этих целей обходится в два раза дешевле мусоросжигания.
В Кировской области первые попытки по освоению вермитехнологии были предприняты хозяйством «Дороничи», Пасеговским совхозом, фермерами Нолинского и Уржумского районов в 1990–1991 гг. В 1994 г. впервые вермихозяйство на промышленной основе было организовано предприятием «Деметра» на территории г. Кирова.
Результатом деятельности вермихозяйств являются биогумус (одна тонна гумуса равноценна 90–100 тоннам подстилочного навоза) и биомасса червей (корм, лекарственное сырьё).
В лицее выполнено 4 проекта по переработке органических и хромсодержащих отходов; осадков сточных вод, содержащих тяжёлые металлы; бытовых органических отходов с дополнительным использованием штаммов микроорганизмов, листового опада вблизи автодорог.
Для вторичного использования гниющих и биологически неразлагаемых отходов исследовано и рекомендовано использовать: древесный опил, пластик, полиэтилен – в строительных материалах для снижения уровня радиации, а опил, твёрдую резину, полиэтиленовую плёнку, мягкую пористую резину, пенопластовые шарики – в материалах для защиты от шумовых загрязнений.
Санитарно-экологическая оценка отходов биохимзавода, золоотвалов ТЭЦ г. Кирова и г. Кирово-Чепецка, отходов завода ОЦМ, промышленных отходов ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат» позволила определить степень их токсичности и дать рекомендации на переработку для вторичного использования. Также выявлена высокая токсичность и загрязнение территории свалки в Костино и территорий мусорных контейнеров.
Все проекты лицея по очистке сточных вод включают рекомендации на утилизацию отходов.
Таблица
№ |
Темы работ и проектов |
Краткое описание технологий, работ |
|
||
1. |
Разработка биотехнологии переработки органических и хромсодержащих отходов с использованием вермикультуры (1999–2000 гг.) |
Вермикультивирование с использованием ККЧ – экологически чистая и экономически выгодная технология для переработки бытовых отходов. |
2. |
Разработка биотехнологии очистки осадков сточных вод очистных сооружений г.Кирова от тяжёлых металлов с использованием вермикультуры (2001 г.) |
|
3. |
Разработка технологии компостирования твёрдых бытовых органических отходов с использованием штаммов микроорганизмов и вермикультуры (2001 г.) |
|
4. |
Переработка листового опада вблизи автомагистралей с использованием вермикультивирования (2009 г.) |
|
II. Вторичное использование отходов |
||
1. |
Разработка строительных материалов, защищающих от радиации, с использованием бытовых отходов (2007 г.) |
Экспериментально получены новые половые покрытия (смесь в соотношении морская соль: цемент: бытовые отходы: вода – 0,05:5:0,01:5.), которые защищают от радиации в 2–2,7 раза лучше стандартных материалов. Рекомендуется использовать: древесный опил, пластик, полиэтилен. Оборудование: дробилки, смесители, формы. |
2. |
Разработка материалов для защиты от шумовых загрязнений с использованием бытовых и производственных отходов |
Использование в смесях строительных материалов в качестве наполнителя опилок, кусочков твёрдой резины, ленточек полиэтиленовой плёнки, кусочков мягкой пористой резины, пенопластовых шариков снижает уровень шума на 6, 8, 9, 11, 12 дБ соответственно. Оборудование: дробилки, смесители, формы. |
III. Санитарно-экологическая оценка отходов |
||
1. |
Эколого-биологическая оценка неутилизируемых отходов биохимзавода г. Кирова (2000 г.) |
Клиническое наблюдение за лабораторными животными, которым в условиях острого эксперимента внутрижелудочно был введён образец карамели из сборника гидролизата, показало, что наблюдались сдвиги в биохимических показателях крови, что свидетельствует о слабом резорбтивном действии образца. Карамель можно отнести к категории малотоксичных отходов (IV класс) и рекомендовать её к использованию. |
2. |
Биохимическая и гигиеническая оценка токсичности золоотходов ТЭЦ г. Кирова (2000 г.)
|
Наблюдали слабое резорбтивное действие образцов золы на лабораторных животных. Золоотходы можно отнести к слаботоксичным (IV класс опасности). |
3. |
Биохимическая оценка эффективности обезвреживания отходов биохимзавода г. Кирова (2000 г.)
|
Осадок из первичных отстойников БХЗ г. Кирова в условиях острого опыта при пероральном введении и в условиях подострого опыта при пероральном введении в организм животных не обладает летальным эффектом, общетоксическим и кумулятивным действием. Осадок можно отнести к IV классу опасности. |
4. |
Эколого-биохимическая оценка неутилизированных отходов предприятий цветной металлургии (2000 г.) |
Анализ экспериментальных исследований позволяет обоснованно отнести шлам после нейтрализации промывных стоков ОАО «Кировский завод по обработке цветных металлов» к категории малоопасных промышленных отходов (IV класс опасности). Шлам содержит большое количество щелочно-земельных металлов (кальция и магния), поэтому, если выделить эти металлы из шлама можно получить удобрение, естественно, добавив и другие компоненты. Шлам содержит 5,1 % меди и 3,4 % цинка, которые можно использовать в различных производствах, например, для получения цинковых белил. |
5. |
Биохимическая и гигиеническая оценка токсичности золоотходов ТЭЦ- 3 г. Кирово-Чепецка (2001 г.) |
Установлено отсутствие выраженного токсического эффекта золоотвалов ТЭЦ-3 г. Кирово-Чепецка; выявлены сдвиги в некоторых биохимических показателях, что свидетельствует о слабом резорбтивном действии образцов золы. Отходы можно отнести к категории малотоксичных (IV класс опасности). Рекомендуется вторичное использование золоотходов. |
6. |
Исследование влияния химического загрязнения хранилища промышленных отходов ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат» на окружающую среду (2007 г.) |
Исследование подземных вод, почв и высших растений на территории хранилища показало, что наблюдается увеличение степени загрязнения подземных вод от скважины 15002 до хранилища жидких отходов (суммарное химическое загрязнение для скважины 15002 составляет 3,1, а для хранилища отходов – 58,3); почвы на территории хранилища жидких отходов ОАО КЧХК находятся в состоянии чрезвычайной экологической ситуации (суммарный показатель химического загрязнения Zc >16); pH отваров трав увеличивается от р. Вятки к хранилищу промышленных отходов: от 6,7 до 7,88; по комплексу экологических показателей состояние природных объектов на территории хранилища жидких отходов ухудшается от р. Вятки до хранилища. |
7. |
Токсикологические исследования природных объектов в окрестностях накопителя отходов ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат имени Б.П. Константинова» (2007 г.) |
В результате исследований установлено увеличение фитотоксичности и токсичности проб воды из скважин, образцов почв и отваров трав по мере приближения к накопителю отходов. Даны рекомендации по переработке промышленных отходов ОАО «КЧХК» в качестве вторичных ресурсов с целью устранения их как техногенного объекта загрязнения окружающей среды названного химического комбината. |
8. |
Санитарно-экологическая оценка территории свалки твёрдых бытовых отходов в посёлке Костино (2009 г.) |
Комплексные исследования санитарно-экологического состояния территории городской свалки показали, что она токсична, имеет высокую степень химического и бактериологического загрязнения и в связи с этим представляет опасность для окружающей среды и населения. |
9. |
санитарно-экологическая оценка территории мусорных контейнеров (2010 г.) |
Пробы воды и водные вытяжки почв у мусорных баков высокотоксичны, пробы снега – фитотоксичны, мусорные баки в черте Октябрьского района г. Кирова загрязняют близлежащие территории органическими загрязнениями, взвешенными веществами, фосфатами, хлоридами. |
Литература
- Бурков, Н.А. Прикладная экология. – Киров: Вятка, 2005. – 272 с.
- Акимова, Т.А., Хаскин, В.В. Экология. Человек –Экономика – Биота– Среда. М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 566 с.
- ГОСТ 30772-2001 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения.