Токсичные отходы 3 страница

4. Разделение золы и шлака в технологическом процессе их удаления для повышения ценности золошлаковых отходов. Предпочтительным является применение системы сухого золоудаления, основанной на улавливании золы в электрофильтрах, в связи с этим может потребоваться вложение инвестиций в установку электрофильтров.

5. Комплексное энерготехнологическое использование топлив, объединение крупных промышленных установок с мощными топками ТЭС для получения металлов и других технологических продуктов с целью наиболее полной утилизации как органической, так и минеральной части топлива, увеличения степени использования тепла, сокращения расхода топлива. При этом топливо перед сжиганием можно подвергать направленному пиролизу с получением ценных химических продуктов.

6. Детальная отработка трех наиболее важных способов получения жидких топлив из ископаемых углей [67]:

- газификации (производства синтез-газа с последующим получением на его основе жидкого топлива);

- гидрогенизации (насыщения угля водородом при температуре около 500^оС и давлении в несколько сотен атмосфер);

- пиролиза (высокотемпературного разложения угля в инертной среде).

7. Усовершенствование методов размещения золошлаковых отходов с целью снижения отрицательных экологических последствий. Необходима реализация проектов по модернизации золоотвалов.

Подходы к утилизации ртутьсодержащих отходов. К ртутьсодержащим отходам относятся отработанные и бракованные люминесцентные лампы, термометры и контрольно-измерительные приборы, которые достаточно часто попадают в бытовой мусор. В Хабаровском крае накоплено 300 тыс. люминесцентных ламп, 10 тыс. ртутьсодержащих приборов на предприятиях. Много ртути оседает на брошенных участках предприятий. На территории бывшего ОАО «Амурскбумпром» накоплено большое количество ртутьсодержащих шламов.

Ртутьсодержащие отходы на предприятиях представлены главным образом люминесцентными лампами. Несмотря на наличие в Хабаровском крае специализированного предприятия по переработке ртутьсодержащих отходов ООО «Региональный центр демеркуризации», проблема утилизации отработанных люминесцентных ламп в крае пока не решена в полной мере. В настоящее время в крае перерабатывается лишь 20 – 30 % отработанных люминесцентных ламп.

В целях предотвращения загрязнения окружающей среды ртутьсодержащими отходами, усиления контроля за перемещением, хранением и утилизацией ртути, ее соединений и ртутьсодержащих приборов в Хабаровском крае принято постановление Губернатора от 14.01.02 г. № 12 [26], в котором утвержден порядок обращения с ртутью, ее соединениями, ртутьсодержащими приборами и отходами. Этот порядок позволит установить учет, движение и хранение ртути, ее соединений и ртутьсодержащих приборов на предприятиях, учреждениях Хабаровского края.

К основным мероприятиям по снижению объемов образования ртутьсодержащих отходов можно отнести следующие.

1. Организация сбора и хранения ртути, создание пунктов приема ртутьсодержащих отходов от населения и предприятий. В настоящее время ртутьсодержащие приборы, люминесцентные и кварцевые лампы сдаются на переработку в ООО «Региональный центр демеркуризации» и его филиалы. ООО «Региональный центр демеркуризации» активно разворачивает работу по утилизации ртутьсодержащих отходов в крае при поддержке министерства природных ресурсов Хабаровского края.

2. Внедрение оборудования и технологий по переработке и утилизации ртутьсодержащих отходов. В г. Амурске ООО «Региональный центр демеркуризации» смонтированы установки по переработке и утилизации ртутьсодержащих отходов (УДМ – 3000М) и по утилизации ртутных ламп (УДМ – 3000). Установки апробированы в работе, получены положительные результаты. В настоящее время ведется дополнительная работа по устранению замечаний, выданных рабочей комиссией.

3. Приобретение и ввод в эксплуатацию малогабаритных вакуумных термодемеркуризационных установок (производительность – 100–500 ламп/ч, потребление электроэнергии – 10 кВт/ч, вес – 420 кг, обслуживающий персонал – 2 чел/смену, срок окупаемости – 1 год). Предлагается к внедрению малогабаритная термодемеркуризационная установка УРЛ–2М, которая способна обезвреживать отработанные лампы всех типов, содержащие ртуть промышленные отходы, медицинские и другие приборы и устройства, загрязненные ртутью почвы и строительные материалы. Действие установки основано на вакуумной дистилляции ртути с криоконденсацией ртутных паров. Криогенная ловушка, являясь мощным криоконденсационным насосом, поддерживает высокую скорость откачки ртутных паров и низкую остаточную концентрацию ртути в выхлопных газах. Однако нужно принимать во внимание необходимость обезвреживания и утилизации сопутствующих твердых отходов (стеклобоя) и дополнительную адсорбционную очистку отходящих газов. Только в этом случае можно гарантировать экологическую чистоту установки [104].

4. Проектирование и изготовление стационарной и передвижной установки на базе автомобиля «КамАЗ» (производительность – 200 ламп, продолжительность цикла – 4 – 6 ч, расход дизтоплива – 65 – 85 кг/цикл, обслуживающий персонал – 2 чел.).

5. Внедрение ООО «Региональный центр демеркуризации» технологий по переработке ртутьсодержащих шламов ОАО «Амурскбумпром».

Вопрос обращения с ртутьсодержащими отходами заслуживает повышенного внимания по двум причинам [97]:

1. Ртуть по своему влиянию является наиболее токсичной в ряду остальных тяжелых металлов;

2. Ртуть настолько распространена в быту, что население не воспринимает ее как реальную опасность.

Ртуть – серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре. Ртуть и ее соединения относятся к чрезвычайно токсичным, канцерогенным веществам 1-го класса опасности сразу по трем компонентам окружающей природной среды: воздуху, воде и почвам. Ртуть относится к чрезвычайно стойким загрязнителям, поскольку скорость ее поступления в окружающую среду несоизмерима со скоростью естественных процессов разложения и выноса ртути.

Ртуть является одним из наиболее токсичных веществ вследствие высокой летучести ее паров (ртуть интенсивно испаряется уже при 0^оС), способности окисляться, перераспределяться в компонентах окружающей среды, мигрировать и аккумулироваться по трофическим цепям водных и наземных экосистем. Ртуть активно сорбируется почвами, зданиями, промышленными установками и другими предметами, используемыми в промышленности и в быту.

Пространственная миграция ртути происходит, главным образом, по двум каналам: водному и атмосферному. Время существования ртути в атмосфере определяется периодом в 3 – 5 дней, после чего она в основном в виде органических соединений закрепляется на уровне земной поверхности. Ртуть отличается высокой степенью вовлечения в водную миграцию, депонируется растительностью и живыми организмами, из водной среды выводится и накапливается в донных отложениях водоемов, а также фиксируется почвой.

Среди актуальных проблем экологии важное место занимают вопросы, связанные с загрязнением ртутью объектов городской среды – жилых, общественных и производственных помещений. Часто причинами возникновения ртутного загрязнения являются нарушения правил выполнения работ с ртутьсодержащими приборами при их использовании, хранении и утилизации, производственные аварии. В результате образуются длительно действующие очаги загрязнения воздуха в жилых и общественных зданиях парами ртути. При разливе ртути происходит ее дробление на капли, диаметр которых может составлять несколько мкм или даже доли мкм. Это приводит к огромному увеличению поверхности ртути и быстрому насыщению воздуха ее парами. В производственных условиях ртуть в виде пара или пыли ртутных соединений попадает в организм человека через легкие и практически полностью поглощается организмом [98].

Использование и обезвреживание отходов, содержащих полихлорированные дифенилы (ПХБ). Полихлорированные би(ди-)фенилы (ПХБ) относятся к стойким органическим загрязнениям. Группа ПХБ состоит из 209 различных веществ. ПХБ – это ароматические соединения, в которых атомы водорода в молекуле бифенила заменены атомами хлора. Основная область применения ПХБ - содержащих продуктов – электротехника, электропромышленность. ПХБ производились как промышленные химикаты, которые главным образом использовались для изоляции в электрооборудовании. ПХБ применяются:

· в трансформаторах (в качестве изолирующих и охлаждающих жидкостей);

· в конденсаторах (в качестве диэлектрических жидкостей);

· в стабилизаторах напряжения (пылеулавливающие агенты);

· в выпрямителях (пестицидные наполнители);

· в электромагнитах (добавки к красителям);

· в кабелях (оптические жидкости) и т.д.

Широко распространены ПХБ в конденсаторах электроприборов (бытовых и промышленных). Часть приборов поступает в мусоросборные контейнеры, и удаляются вместе с ТБО. Производят или используют ПХБ конденсаторные или металлургические заводы. На территориях вокруг этих предприятий содержание ПХБ в почвах превышает нормативы в 5 – 33 раз. В СССР ПХБ выпускали с 1934 года в двух вариантах:

· совол (для заливки трансформаторов);

· ТХБ – трихлорбифенил (используется в конденсаторах).

ПХБ используется также в качестве связующих и пластификаторов для полимерных материалов (пластмасс, резин), для лаков, красок, лакокрасочных материалов; а также как материалы – носители и растворители для пестицидов.К промышленным установкам, приводящим к образованию ПХБ и их выбросам в ОС, относятся также:

· установки для сжигания отходов, включая установки для совместного сжигания бытовых, опасных или медицинских отходов или осадков СВ (сточных вод);

· термические процессы в металлургической промышленности;

· производство целлюлозы с использованием хлора для отбеливания;

· установки для сжигания древесины и др. видов топлива из биомассы;

· процессы производства химических веществ, связанные с выбросом стойких органических загрязнителей, прежде всего производство хлорфенолов;

· крашение (с использованием хлоранила) и отделка в текстильной и кожевенной промышленности.

Кроме того, неорганизованное сжигание на свалках приводит к образованию вторичных токсикантов, зачастую более опасных, чем их соединения. При неполном сгорании на мусорных свалках ПБХ образуют диоксины и дибензофураны.

Большую опасность представляют пожары объектов, где имеются емкости с ПХБ, например, трансформаторы. При горении или сжигании ПХБ могут образовываться четыре типа хлор-органических продуктов и все они значительно токсичнее самих ПХБ.

Рекомендуемые мероприятия по сокращению рассеивания ПХБ в ОС включают:

· изъятие – путем утилизации отработанных приборов, поступающих через сеть промежуточных пунктов сбора на утилизирующие предприятия;

· запрет на их производство;

· ограничение использования;

· замену на менее устойчивые и токсичные соединения;

· применение лучших образцов природоохранной техники для минимизации рассеивания загрязнителей (через воду, воздух и отходы).

Снизить риск, связанный с воздействием СОЗ на ОС можно, добившись запрещения производства и использования этих опасных химикатов.

Согласно Протоколу Европейского Экономического Совета ООН по стойким токсичным органическим загрязнителям, с 2005 года вводится запрет на производство и применение ПХБ в сочетании с заменой находящегося в эксплуатации видов устаревшего электрооборудования.

Основными проблемами при обезвреживании ПХБ является:

· высокая химическая устойчивость и токсичность;

· острый дефицит коррозионно-устойчивых материалов и оборудования для создания установок обезвреживания (проблема выбора конструкционных материалов).

Для утилизации и обезвреживания хлорорганических отходов (ХОО) используется две группы методов:

· приводящие к полной деструкции ХОО (сжигание, УФ-озоновое окисление, пиролиз, каталитическое окисление, дехлорирование оксидами металлов); плазменный метод;

· приводящие к удалению хлора при сохранении углеродной основы молекулы (гидролиз щелочными растворами, восстановительное дехлорирование, восстановление водородом, электрохимическое восстановление).

Также используются биологические методы обезвреживания, и некоторые другие. Рассмотрим подробнее некоторые методы отходов.

1 Термическое обезвреживание ПХБ - содержащих металлов основано:

а) на высокотемпературном окислении – сжигании в специальных печах с последующей очисткой дымовых газов от хлористого водорода, хлора и др. токсичных соединений. Для квалифицированного сжигания ХОО необходим правильный выбор оптимальных температурных, гидродинамических, концентрационных и временных условий с целью создания безопасной технологии. В частности, для огневого обезвреживания ХОО нужны более высокие температуры и коэффициенты расхода воздуха, чем для сжигания обычных органических отходов. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют технологии факельного сжигания ХОО в окислительной среде. Этим способом в мире обезвреживается основное количество ХОО. Крупные участки сжигания ХОО с утилизацией соляной кислоты (HCI) и тепла продуктов сгорания дают значительную прибыль. ХОО нередко имеют высокую теплотворную способность (16 ÷ 25) 10³ Кдж/кг, то есть являются высококалорийным топливом. Для сжигания используют печи с камерными и циклонными топками. Температура сжигания 1100 – 1500^о С. Применяется очистка дымовых газов методом абсорбции. Перед выбросом в атмосферу газы, сгорая, проходят несколько стадий очистки в электрофильтрах и промывных башнях. Вариантом термического обезвреживания является сжигание в реакторе с кипящим слоем инертного материала. Кипящий слой обеспечивается прокачивание воздуха через твердый материал (песок, почва, специальные катализаторы и др.). б) Пиролиз ХОО проводится при более низких температурах, метод позволяет получать безводный хлористый водород и ценные низкомолекулярные хлорированные продукты. Варьирование условий процесса и использование катализаторов позволяет получать целевые продукты. Соответствующие технологии имеются в Германии, во Франции, в США.

в) Плазменный метод обезвреживания масел ПХБ, ПХБ - содержащих конденсаторов в высокотемпературной среде плазмообразующего газа – водорода, инертных газов или воздуха. Газ нагревается электрической дугой в плазмотроне до 4000 – 5000 К. Плазма (газ, часть молекул которого ионизирована) поступает в реактор, куда подаются отходы, и осуществляется их пиролиз – молекулы химических веществ расщепляются на атомы, радикалы, ионы, которые при понижении температуры (остывании плазмы) образуют простые соединения – CO₂, H₂O, HCI, HF и др. Продукты пиролиза очищают и подают в реактор синтеза (Канада, Москва, Днепропетровск). Плазменный метод рассматривают как наиболее безопасный и эффективный способ обезвреживания ХОО. Он альтернативен сжиганию, загрязняющему окружающую среду продуктами сгорания, и предпочтителен при переработке особо токсичных, канцерогенных отходов, таких как ПХБ, которые трудно поддаются обезвреживанию обычными методами. Метод позволяет переработать органические отходы различного химического состава и фазового состояния. Степень разложения ПХБ составляет 99,99995 % (трансформаторное масло) за счет высокой скорости деструкции подаваемых веществ. Плазменный процесс в значительной мере замкнут, практически безотходен, позволяет утилизировать отходы для получения товарных продуктов [63, 99].

г) Еще одним вариантом термического обезвреживания ХОО является их разрушение расплавом солей или металлов (алюминия, натрия) с одновременной продувкой воздухом. Разрушение органического материала обеспечивается высокой скоростью теплопередачи от расплава к отходам. Углеводороды отходов при этом окисляется до CO₂ и H₂O, а CI поглощается расплавом и выводится в виде соли. Процесс происходит при температуре 800 – 1000⁰ С без выброса в атмосферу NO_X. Установки действуют в США [63].

2 Химические способы обезвреживания основаны на реакционной способности обрабатываемых соединений [63, 100]. Они позволяют наряду с обезвреживанием получать ценные химические продукты для органического синтеза. К химическим способам относятся:

1) дегалогенирование (дехлорирование) органических соединений с использованием реактива – полимерного продукта, способного разрушать галогенные соединения на 99,4 – 99,8 % до безвредных эфиров и спиртов. Метод применяется для обезвреживания почв, загрязненных ПХБ.

2) Дегалогенирование также может осуществляться в среде инертных органических растворителей с помощью измельченных металлов (Na, K, Zn) при температурах, выше температур плавления металлов.

3) Для обезвреживания ПХБ используют гашеную известь при высокой температуре.

4) Жидкие отходы или суспензии твердых отходов в воде обрабатывают щелочными агентами при воздействии ультразвуком. Способ применяется для обезвреживания отработанных трансформаторных масел, содержащих ПХБ.

5) Метод исчерпывающего хлорирования – хлоролиза, т.е. одновременного хлорирования и пиролиза образующихся соединений (США, Великобритания, Нидерланды, Япония, Франция).

6) Окисление при более низких температурах, чем при термическом обезвреживании с использованием окисляющих агентов (минеральные кислоты, озон, хлорная вода), катализаторов или дополнительного облучения УФ – светом.

7) Фотолиз и радиолиз – разрушение ХОС под действием концентрированной энергии солнечного и радиационного облучения. Для ускорения процесса их комбинируют с другими методами обеззараживания. Возможная полная минерализация ХОС до CO₂, HCI, H₂O_.

3 Биологические методы разложения – осуществляются в биореакторах с помощью специальных штаммов микроорганизмов, разлагающих ПХБ.

В приложении Г представлена установка плазмохимического обезвреживания ПХБ.

Возможные направления переработки твердых бытовых отходов приведены в приложении Д.

Дата добавления: 2014-12-23