1.17: Тверді відходи

Last updated
Save as PDF

Page ID: 6431

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

ВСТУП

У природних системах не існує такого поняття, як відходи. Все протікає в природному циклі використання та повторного використання. Живі організми споживають матеріали і з часом повертають їх в навколишнє середовище, як правило, в іншій формі, для повторного використання. Тверді відходи (або сміття) - поняття людське. Це стосується різноманітних викинутих матеріалів, а не рідин або газу, які вважаються марними або нікчемними. Однак те, що нікчемно для однієї людини може бути цінним для когось іншого, а тверді відходи можна вважати недоречними ресурсами. Вивчення ефективних способів зменшення кількості вироблених відходів та переробки цінних ресурсів, що містяться у відходах, є важливим, якщо люди хочуть підтримувати придатне для життя та стале середовище.

Утилізація твердих відходів була проблемою, з якою стикаються люди з тих пір, як вони почали жити разом у великих постійних поселеннях. З міграцією людей в міські умови обсяг твердих відходів у концентрованих районах значно збільшився.

Стародавні культури займалися утилізацією відходів різними способами: вони скидали їх за межі своїх поселень, включили частину в підлогові покриття та будівельні матеріали, а частину переробляли. Скидання та/або спалювання твердих відходів було стандартною практикою протягом століть. Більшість громад у Сполучених Штатах скидали або спалювали своє сміття до 1960-х років, коли Закон про утилізацію твердих відходів 1965 року (частина Закону про чисте повітря) вимагав екологічно безпечного видалення відходів.

ДЖЕРЕЛА І ВИДИ ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ

Існує два основних джерела твердих відходів: немуніципальні та муніципальні. Тверді побутові відходи - це викинутий твердий матеріал з промисловості, сільського господарства, гірничодобувної промисловості та видобутку нафти та газу. Він становить майже 99 відсотків усіх відходів у Сполучених Штатах. Деякі загальні предмети, які класифікуються як некомунальні відходи, є: будівельні матеріали (покрівельна черепиця, електричні прилади, цегла); мул стічних вод; залишки спалювальних установок; зола; скрубер мул; нафта/газ/гірничодобувні відходи; залізничні зв'язки та контейнери для пестицидів.

Тверді побутові відходи складаються з викинутих твердих матеріалів з житлових будинків, підприємств та міських будівель. Він становить невеликий відсоток відходів у Сполучених Штатах, лише трохи більше одного відсотка від загальної кількості. Тверді побутові відходи складаються з матеріалів від пластмас до харчових обрізків. Найпоширенішим відходом є папір (близько 40 відсотків від загальної кількості).

Інші поширені компоненти: дворові відходи (зелені відходи), пластмаси, метали, дерево, скло та харчові відходи. Склад комунальних відходів може варіюватися від регіону до регіону та від сезону до сезону. Харчові відходи, до складу яких входять відходи тваринного та рослинного походження, що утворюються в результаті приготування та споживання їжі, широко відомі як сміття.

Деякі тверді відходи згубно впливають на здоров'я і самопочуття людини. Ці матеріали відносять до небезпечних відходів. Небезпечні відходи визначаються як матеріали, які є токсичними, канцерогенними (викликають рак), мутагенними (викликають мутації ДНК), тератогенними (викликають вроджені дефекти), легкозаймистими, корозійними або вибухонебезпечними. Хоча небезпечні відходи в Сполучених Штатах нібито регулюються, деякі явно небезпечні тверді відходи виключаються з суворого регулювання; до них відносяться: гірничодобувна промисловість, небезпечні побутові та малі відходи бізнесу.

СПОСОБИ УТИЛІЗАЦІЇ ВІДХОДІВ

Більшість твердих відходів або відправляється на сміттєзвалища (скидається), або на сміттєспалювальні установки (спалюється). Океанський скидання також був популярним способом для прибережних громад утилізувати свої тверді відходи. При цьому способі великі баржі виносять відходи в море і скидають їх в океан. Ця практика зараз заборонена в Сполучених Штатах через проблеми забруднення, які вона створила. Більшість комунальних і некомунальних відходів (близько 60%) відправляється на сміттєзвалища. Полігони популярні, оскільки вони відносно прості в експлуатації та можуть обробляти багато відходів. Існує два типи звалищ: санітарні звалища та безпечні звалища.

На санітарному полігоні тверді відходи розкладаються і ущільнюються в ямі, районі каньйону або гігантському насипу. Сучасні санітарні полігони вистилають шарами глини, піску і пластику. Кожен день після того, як сміття скидається на звалище, його засипають глиною або пластиком, щоб запобігти перерозподілу тваринами або вітром.

Дощова вода, яка просочується через санітарний полігон, збирається в донному вкладиші. Цей рідкий вилущувач може містити токсичні хімічні речовини, такі як діоксин, ртуть та пестициди. Тому його видаляють, щоб не допустити забруднення місцевих водоносних шарів. За грунтовими водами поблизу полігону ретельно стежать за ознаками забруднення з вилуговування.

Оскільки поховані відходи розкладаються бактеріями, утворюються такі гази, як метан та вуглекислий газ. Оскільки газ метану дуже горючий, його зазвичай збирають разом з іншими газами системою труб, відокремлюють, а потім або спалюють, або використовують як джерело енергії (наприклад, опалення будинку та приготування їжі, вироблення електроенергії). Інші гази, такі як аміак та сірководень, також можуть виділятися звалищем, сприяючи забрудненню повітря. Ці гази також контролюються і при необхідності збираються для утилізації. Нарешті, коли звалище досягає своєї потужності, його герметизують більшою кількістю шарів глини та піску. Однак діяльність з моніторингу газу та води повинна тривати протягом терміну корисного використання сміттєзвалища.

Безпечні полігони призначені для поводження з небезпечними відходами. Вони в основному мають ту ж конструкцію, що і санітарні звалища, але вони мають більш товсті пластикові та глиняні вкладиші. Також відходи відокремлюються і зберігаються відповідно до типу, як правило, в бочках, що запобігає змішуванню несумісних відходів. Деякі небезпечні відходи в США відправляються в зарубіжні країни для утилізації. Країни, що розвиваються, готові прийняти ці відходи, щоб зібрати необхідні гроші. Нещодавні договори Програми ООН з навколишнього середовища стосуються міжнародного перевезення таких небезпечних відходів.

Федеральне регулювання передбачає, що звалища не можуть бути розташовані поблизу розломів, заплав, водно-болотних угідь або інших водойм. У багатьох районах знайти місця звалища не є проблемою, але в деяких густонаселених районах важко знайти відповідні ділянки. Є, звичайно, і інші проблеми, пов'язані зі звалищами. Вкладиші з часом можуть протікати і забруднювати грунтові води токсичним вилущуванням. Полігони також виробляють забруднюючі гази, а рух транспортних засобів на сміттєзвалищах може бути джерелом шуму та забруднюючих речовин для будь-якої сусідньої громади.

Близько 15 відсотків твердих побутових відходів у Сполучених Штатах спалюється. Спалювання - це спалювання твердих відходів при високих температурах (> 1000ºC). Хоча тверді частинки, такі як зола, залишаються після спалювання, величезний обсяг відходів зменшується приблизно на 85 відсотків. Зола набагато компактніше незгорілих твердих відходів. Крім зменшення обсягу відходів, тепло від сміття, яке спалюється на великомасштабних об'єктах, може бути використано для виробництва електроенергії. Цей процес називається «відходи в енергію». Існує два види систем відходів до енергії: заводи масового спалювання та сміттєспалювальні установки.

У масових спалювальних установках всі тверді відходи спалюються. Тепло від процесу спалювання використовується для отримання пари. Цей пар використовується для приводу електрогенераторів. Кислі гази від горіння видаляються хімічними скруберами.

Будь-які частинки в газах згоряння видаляються за допомогою електрофільтрів. Очищені гази потім викидаються в атмосферу через високий стек. Зола від згоряння відправляється на звалище для утилізації.

Найкраще, якщо будуть спалені тільки горючі предмети (папір, вироби з дерева, пластмаси). У сміттєспалювальному заводі відходів відокремлюються від відходів негорючі матеріали. Такі предмети, як скло та метали, можуть бути перероблені. Потім горючі відходи утворюються в паливні гранули, які можна спалювати в стандартних парових котлах. Ця система має перевагу у видаленні потенційно шкідливих матеріалів з відходів перед їх спалюванням. Він також передбачає деяку переробку матеріалів.

Як і в будь-якому процесі горіння, основною екологічною проблемою є якість повітря. Спалювання виділяє в атмосферу різні забруднювачі повітря (тверді частинки, діоксид сірки, оксиди азоту та метан). Також можуть виділятися важкі метали (наприклад, свинець, ртуть) та інші хімічні токсини (наприклад, діоксини). Багато громад не хочуть сміттєспалювальних заводів у межах міста. Сміттєспалювальні установки також дорогі в будівництві та обслуговуванні порівняно зі звалищами.