Основные технологии переработки промышленных и твердых коммунальных отходов

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2017

Л. Б. Хорошавин, В. А. Беляков, Е. А. Свалов

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПЕРЕРАБОТКИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ И ТВЕРДЫХ
КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Допущено Уральским отделением
Учебно-методического объединения вузов РФ
по образованию в области строительства
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся
по направлению подготовки бакалавров
08.03.01 «Строительство» (профиль – Городское строительство),
всех форм обучения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА

2-е издание, стереотипное

УДК 628.4.03:628.47

 Х82

В учебном пособии приведена классификация отходов, показаны их
объемы, определены основные направления переработки. Рассмотрены различные аспекты переработки промышленных отходов: источники их образования, особенности отходов горнорудных предприятий, безотходные технологии, обращение с токсичными промышленными отходами, технологии переработки радиоактивных отходов, образование отходов при чрезвычайных
ситуациях, области применения продукции из промышленных отходов.

Адресовано студентам, изучающим дисциплину «Экология городской
среды».

Хорошавин,  Л. Б.

Основные технологии переработки промышленных и 
твердых коммунальных отходов [Электронный ресурс]: [учеб. 
пособие] / Л. Б. Хорошавин, В. А. Беляков, Е. А. Свалов ; [науч. 
ред. А. С. Носков] ; М-во образования и науки Рос. Федерации, 
Урал. федер. ун-т. – 2-е изд., стер. — М. : ФЛИНТА : Изд-во
Урал. ун-та, 2017. – 220 с.

ISBN 978-5-9765-3265-6 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1747-9 (Изд-во Урал. ун-та)

Х82

УДК 628.4.03:628.47

Рецензенты:

кафедра геоэкологии факультета гражданской защиты
Уральского государственного горного университета
(заведующий кафедрой доктор геолого-минералогических наук,
профессор  А.  И.  С е м я ч к о в);

М.  В.  Ж у к о в с к и й,  доктор технических наук, профессор
(Институт промышленной экологии УрО РАН)

Научный редактор

А.  С.  Н о с к о в,  доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой гидравлики Строительного института УрФУ

© Уральский федеральный 
    университет, 2016

ISBN 978-5-9765-3265-6 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1747-9 (Изд-во Урал. ун-та)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ...................................................................................................... 5

Введение ............................................................................................................ 7

Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОТХОДОВ, ИХ ОБЪЕМ
И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ...................................... 19

1.1. Классификация отходов ................................................................... 19
1.2. Объем отходов ................................................................................... 27
1.3. Основные направления переработки отходов ................................. 30

Глава 2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ
И ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ ................................. 36

2.1. Основные источники образования и виды

промышленных отходов .................................................................. 36

2.2. Основные технологии переработки промышленных отходов ...... 38
2.3. Комплексная переработка сырья и отходов производства ............ 39
2.4. Безотходные технологии переработки промышленных отходов ...  50
2.5. Обращение с токсичными (опасными) промышленными отходами   52
2.6. Технологии переработки радиоактивных отходов ......................... 76
2.7. Образование отходов при природных

и техногенных чрезвычайных ситуациях ....................................... 82
2.7.1. Виды возникновения чрезвычайных ситуаций .................... 84
2.7.2. Природные и техногенные экологические риски ................. 88
2.7.3. Экологические последствия и экологический ущерб

при техногенных авариях, катастрофах
и опасных природных явлениях ............................................ 95

2.8. Отходы горнорудных предприятий ................................................. 97
2.9. Промышленное загрязнение почв отходами ................................... 102
2.10. Области применения продукции из промышленных отходов .....108

Глава 3. ТВЕРДЫЕ КОММУНАЛЬНЫЕ ОТХОДЫ
И ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ ................................ 111

3.1. Количество и вещественный состав

твердых коммунальных отходов .................................................... 111

3.2. Экозащитный сбор, хранение и транспортирование

твердых коммунальных отходов
на мусороперерабатывающие заводы ........................................... 121

3.3. Существующие технологии

на мусороперерабатывающих заводах и их продукция ................. 124

3.4. Основные технологии переработки

твердых коммунальных отходов ..................................................... 128

3.5. Области применения продукции

из твердых коммунальных отходов ..............................................141

Глава 4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РАЦИОНАЛИЗМ
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ОЗДОРОВЛЕНИЕ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ............................................................................ 146

4.1. Основные направления природопользования .............................. 146
4.2. Экологические проблемы и эколого-экономическая

эффективность природопользования ........................................... 147

4.3. Экологические проблемы инженерной экологии ......................... 151
4.4. Экологический мониторинг отходов ............................................. 157
4.5. Государственный производственный

и общественный контроль в сфере обращения с отходами ......... 162

4.6. Пути выхода страны из экологического кризиса .......................... 164
4.7. Перспективные технологии переработки

промышленных и коммунальных отходов ...................................... 167

Заключение ................................................................................................... 178

Приложение 1. Распоряжение Правительства Российской Федерации
от 31 августа 2002 г. № 1225-р «Экологическая доктрина
Российской Федерации на 2010–2020 гг.» .................................................. 180

Приложение 2. Основы государственной политики в области
экологического развития Российской Федерации на период до 2030 г.
(утв. Президентом Российской Федерации 30 апреля 2012 г.) ................... 201

Приложение 3. Образцы постановлений по обращению с отходами ........ 214

Библиографические ссылки ......................................................................... 216

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое учебное пособие разработано в помощь студен
там при изучении ими дисциплины «Экология городской среды»
в соответствии с рабочей программой дисциплины профессионального цикла в седьмом семестре обучения. Может быть полезно при изучении дисциплины «Экология производства строительных материалов и изделий», читаемой студентам, будущим бакалаврам, обучающимся по направлению «Строительство».

Структура работы, последовательность изложения тем подчи
нены задаче создать у читателя представление о наиболее важных
областях экологической науки, обязательных для изучения в рамках университетского курса указанных дисциплин. В первую очередь рассмотрены общие экологические проблемы, присущие как
крупным городским агломерациям, так и малым населенным пунктам, расположенным вблизи промышленных предприятий. Выполнены анализ оценки воздействия объектов промышленности
на окружающую среду, а также экономическая оценка ущерба от загрязнения городской среды. Приведены нормативы качества и показатели состояния окружающей среды города.

В учебном пособии рассмотрены классификация твердых ком-

мунальных отходов и основные технологии их переработки: количество и вещественный состав, сбор, сортировка, хранение и транспортировка мусора на мусороперерабатывающие заводы; технологии переработки твердых промышленных и коммунальных отходов,
их комплексная переработка и возможные области применения
продукции на основе вторичного сырья. Показана система организации управления твердыми бытовыми отходами. Обоснована целесообразность перехода на полную переработку не пригодных
для дальнейшего использования пищевых продуктов, предметов
быта и товаров, потерявших потребительские свойства, по безотход

ным экологически чистым технологиям с прогрессивным налогообложением переработчиков и изготовителей продукции из отходов.

Особенностью данного пособия по сравнению с уже имею
щимися по данному курсу является включение нового материала
о развити технологий по переработке радиоактивных отходов, а также об отходах, образующихся при природных и техногенных чрезвычайных ситуациях.

В заключительной части пособия даны рекомендации и пред
ложения по рациональной организации природопользования, экологическому мониторингу отходов и контролю в сфере обращения
с отходами. Обобщены теоретические основы и приведены основные направления по регулированию качества окружающей среды,
определенные действующими правовыми и нормативными документами, обозначены пути и выдвинуты предложения для устойчивого экологического развития городов России.

Авторами данного издания являются Л. Б. Хорошавин, доктор

технических наук, академик Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы, ведущий научный сотрудник
Уральского отделения Академии технологических наук РФ, старший научный сотрудник, научный консультант по теплоупорам
(тел. 8-922-13-33-862) (введение, глава 4 и заключение); В. А. Беляков, кандидат технических наук, доцент кафедры «Городское строительство» Строительного института и кафедры «Материаловедение в строительстве» Института материаловедения и металлургии» (тел. 8-922-22-83-482) (главы 1–3); Е. А. Свалов, председатель
Комитета по экологии и природопользованию администрации Екатеринбурга (тел. 354-55-50) (предисловие, подбор и анализ справочных материалов, приложения и общая редакция текста работы).

При подготовке учебного пособия использованы материалы

учебников и учебных пособий по экологии, охране окружающей
среды, природопользованию отечественных и зарубежных авторов
(указания на них содержатся в библиографических ссылках).

ВВЕДЕНИЕ

Никакой живой организм не может жить

в создаваемых им отходах.

Второй закон В. И. Вернадского

Главной задачей переработки промышленных и коммунальных

отходов является оздоровление окружающей среды, резкое снижение ее загрязнения и мутации путем переработки любых отходов
по безотходным экологически чистым технологиям с выпуском
высокоценной продукции. При этом должен строго выполняться
основной экологический закон: техногенный мир, создаваемый человеком, необходимо развивать строго гармонично, в соответствии
с развитием Мира, созданного Природой. Невыполнение данного
закона привело к созданию в нашей стране жесточайшего экологического кризиса.

В различных учебниках по экологии указывается, что если су
ществующее в мире положение с отходами будет сохраняться и дальше, то человечество погибнет через 20, 40 и в самом оптимистическом случае – через 100 лет.

Призывы к борьбе с отходами практически ничего не дают: ко
личество их, например, в нашей стране продолжает увеличиваться
на 4 млрд т ежегодно, загрязнение окружающей среды резко возрастает, дефицит кислорода в атмосфере достиг 10 %, растут мутации и болезни человека. Так, в мире только в 2012 г. от загрязнения
атмосферы погибло около 7 млн человек.

В настоящее время в нашей стране отходы составляют 90–98 %

от всех добываемых природных ресурсов, т. е. промышленность
работает в основном на производство отходов. Накопилось уже
8 млрд м3 промышленных и коммунальных отходов. Полигоны заполнены в среднем по стране на 50–90 %. Объем отходов животно

водческих предприятий и птицефабрик в виде навоза, помета
и сточных вод составляет около 700 млн м3 в год, а под хранение этих отходов занято более 2 млн га земли. Поэтому необходимо до 2020–2025 гг. ввести полный запрет на складирование
твердых коммунальных отходов на более чем 200 полигонах
и свалках, где их скопилось 31 млрд т.

Следует от призывов переходить к созданию действительно ра
ботающих в Российской Федерации эколого-экономических законов по переработке отходов. И главным в них должно стать экономическое стимулирование:

– создание полностью безналоговых предприятий, перераба
тывающих отходы, изготовливающих высококачественную продукцию из отходов, и полное освобождение от всех налогов предприятий, потребляющих эту продукцию;

– снижение налогов на безотходные предприятия и соответ
ственно резкое увеличение налогов на отходные предприятия с целевым направлением этих средств на безотходные предприятия;

– снижение отходов от природных и техногенных чрезвычай
ных ситуаций;

– финансовое стимулирование предприятий и людей, достиг
ших успехов в борьбе с отходами.

Фактически отходы одного предприятия являются наицен
нейшим сырьем для другого предприятия. Поэтому в экономике
должна существовать единая технологическая цепочка производства продукции, наиболее эффективной формой которой является
кластерная форма экономики. Конкретной областью в этом направлении является переработка отходов в нужную продукцию.

Существует великое множество различных отходов, для каж
дого из которых имеется своя оптимальная технология переработки. Охватить их все в одном издании практически невозможно. Поэтому приведем только отдельные виды отходов и технологии их
переработки.

Фактически из одних отходов, а также от их оптимального

объединения и совместной переработки можно получать многие виды ценнейшей продукции. В перспективе необходимо переходить

на безотходные, экологически чистые технологии. Для их разработки следует привлекать институты РАН России, отраслевую и заводскую науку, инвесторов, чиновников.

Переработка отходов немыслима без экологической культу
ры – повышения уровня экологического образования и экологического воспитания. Это означает формирование человека как творческой личности с высоким уровнем экологических знаний, интеллекта и патриотизма.

Для общего руководства и финансирования переработки отхо
дов необходимо создание отдельного федерального органа «Росвторресурс» с региональными объединениями с целью выполнения государственной программы «Экологическая доктрина Российской
Федерации на 2010–2020 годы» (прил. 1) и «Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года» (прил. 2). В пособии приведены
также образцы постановлений по обращению с отходами (прил.  3).

Терминология, принятая в экологии

Экология – наука, изучающая закономерности взаимодействия

человека с окружающей средой, вопросы сохранения и развития
здоровья, совершенствования физических и психических возможностей человека. Это бурно развивающаяся наука, охватывающая
практически все стороны деятельности человека. Поэтому, как и положено в подобных науках, здесь используется множество различных терминов, обозначающих соответствующие процессы и явления. Ниже приводится принятая авторами терминология, отражающая их взгляды на проблему, а также на некоторые законы природы
и экологии.

Абиотические факторы – факторы неживой природы и био
тические факторы, факторы живой природы, оказывающие прямое или косвенное влияние на живые организмы.

Биогеоценоз – наземная экосистема, объединяющая на основе

обмена веществ, энергии и информации сообщества живых орга

низмов (биоценоз) с пространственной совокупностью абиотических сообществ (биотопом).

Биосфера – глобальная экосистема, особая активная оболочка

Земли, состав, строение и энергетика которой определяются деятельностью живых организмов.

Биота – любая пространственная совокупность всех живых

организмов безотносительно к категории сообщества (например,
биота суши, биота океана, биота биосферы и др.).

Вред окружающей среде – отрицательное изменение окружаю
щей среды в результате ее загрязнения, повлекшее за собой деградацию естественных экологических систем и истощение природных ресурсов.

Геоэкология – междисциплинарная наука о взаимодействии

геологических, географических, биологических и социально-производственных систем. Изучает разумное, экологически безопасное природопользование, частные геосферы и проблемы, связанные с деятельностью человека.

Загрязнение окружающей среды – поступление в окружающую

среду вещества, энергии, свойства, местоположение, количество которых оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду.

Инженерная экология – междисциплинарная наука, изучаю
щая влияние промышленности, всего хозяйства – от отдельных
предприятий до техносферы – на природу и, наоборот, влияние
условий окружающей среды на функционирование предприятий
и их комплексов.

Качество окружающей среды – состояние окружающей сре
ды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями или их совокупностью.

Ноогенез – процесс формирования ноосферы.
Ноосфера – сфера разума согласно В. И. Вернадскому, каче
ственно новая, высшая стадия развития биосферы под контролем
разумной деятельности человека.

Оздоровление окружающей среды (вместо охраны окружаю
щей среды) – деятельность органов государственной власти РФ,
общественных организаций, отдельных лиц, направленная на со

хранение и восстановление природной среды, предотвращение
отрицательного воздействия хозяйственной и иной деятельности
на окружающую среду и ликвидацию ее последствий.

Окружающая среда – совокупность компонентов природной сре
ды, природных, природно-техногенных и техногенных объектов.

Техногенез – процесс развития культуры и техники, порождаю
щий изменения в окружающей человека среде.

Техносфера – часть биосферы, коренным образом преобразо
ванная человеком в инженерно-технические сооружения: города,
заводы, карьеры, шахты, дороги, плотины, водохранилища и др.,
все, что создано человеком; это техногенный мир, в отличие от природного мира, того, что создано природой.

Экология природопользования – экологизация совокупности

всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер
по его сохранению и восстановлению.

Экосистема – комплекс, в котором абиотические и биотичес
кие компоненты связаны обменом веществ, энергии и информации, самая крупная экосистема – биосфера.

Экоразвитие – экономически ориентированное социально
экономическое развитие, при котором рост благосостояния людей
не сопровождается ухудшением состояния среды обитания и деградацией природных систем, а, наоборот, сопровождается повышением качества окружающей среды.

Экологический мониторинг – комплексная система наблюде
ний за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных
и техногенных факторов.

Экологический контроль – система мер, направленных на пре
дотвращение, выявление и пресечение нарушений законодательства в области охраны окружающей среды, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и другой деятельности требований,
в том числе норматив и нормативных документов, в области охраны окружающей среды.

Экологический аудит – независимая комплексная, докумен
тированная оценка соблюдения субъектами хозяйственной и иной

деятельности требований, в том числе нормативов и нормативных
документов, в области охраны окружающей среды, требований
международных стандартов и подготовка рекомендаций по улучшению такой деятельности.

Экологический риск – вероятность наступления события, имею
щего отрицательные последствия для природной среды и вызванного отрицательным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера, их последствий.

Экологическая безопасность – состояние защищенности

природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного отрицательного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного
характера.

Экологические факторы – определенные условия и элементы

среды, оказывающие специфическое воздействие на неживую и живую природу. Подразделяются на абиотические (совокупность факторов неорганической среды), биотические (совокупность факторов органической среды) и техногенные (совокупность факторов
техногенной среды, порожденной человеком).

Экологический интеллект – экологическое сознание, экологи
ческий разум, направленные на оздоровление природы, воспитание любви к природе и патриотизма.

Экологическая культура – гармоничное единство экологичес
кого образования и экологического воспитания, направленных на повышение уровня знаний, интеллекта и формирование активной природоохранной позиции с оздоровлением окружающей среды и воспитанием истинной любви к природе.

Важнейшие разделы экологической науки

Синергетическая экология – раздел экологии, в котором изу
чаются обратные процессы самоорганизации и восстановления
самой природы, произошедшие в ней под воздействием техногенных процессов ее сохранения и восстановления.