Полигоны промышленных отходов

Возможно использования  шлаков в качестве сырья для производства облицовочных плит, возможна попутная выплавка чугуна или стали. [10]

2. Переработка на основе сжигания в барботируемом расплаве шлака.

Суть технологического процесса заключается в высокотемпературном  разложении компонентов рабочей  массы в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1250 – 1400 ºС и выдерживании их в течение 2 – 3 секунд, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических соединений до простейших компонентов. Экологическая эффективность подтверждена крупномасштабными испытаниями на полупромышленной барботажной печи при переработке обычного бытового мусора от жилых домов на заводах. Получаемый шлак, используется для изготовления строительных изделий (минеральная вата, декоративная керамическая плитка, фундаментные блоки и др.), а также для строительства дорог.

3. Переработка и обезвреживание отходов с применением плазмы

Для получения высокой степени  разложения токсичных отходов, особенно галоидосодержащих, конструкция сжигающей печи должна обеспечивать необходимую продолжительность пребывания в  зоне горения, тщательное смешение при определенной температуре исходных реагентов с кислородом, количество которого также регулируется. Для подавления образования галогенов и полного их перевода в галогеноводороды  необходим избыток воды и минимум кислорода, последнее вызывает образование большого количества сажи. При разложении хлорорганических продуктов снижение температуры ведет к образованию высокотоксичных и устойчивых веществ – диоксинов

Применение низкотемпературной плазмы – одно из перспективных направлений  в области утилизации опасных  отходов. Посредством плазмы достигается  высокая степень обезвреживания отходов химической промышленности, в том числе галлоидосодержащих органических соединений, медицинских учреждений; ведется переработка твердых, пастообразных, жидких, газообразных; органических и неорганических; слаборадиоактивных; бытовых; канцерогенных веществ, на которые установлены жесткие нормы ПДК в воздухе, воде, почве и др.

Плазменный метод может использоваться для обезвреживания отходов двумя  путями:

• Плазмохимическая ликвидация особо опасных высокотоксичных отходов;
• Плазмохимическая переработка отходов с целью получения товарной продукции.

Наиболее эффективен плазменный метод  при деструкции углеводородов с  образованием CO, CO₂, H₂, CH₄. Безрасходный плазменный нагрев твердых и жидких углеводородов приводит к образованию ценного газового полуфабриката в основном водорода и оксида углерода – синтез–газ – и расплавов смеси шлаков, не представляющих вреда окружающей среде при захоронении в землю, а синтез–газ можно использовать в качестве источника пара на ТЭС или производстве метанола, искусственного жидкого топлива. Кроме этого, путем пиролиза отходов возможно получение хлористого и фтористого водорода, хлористых и фтористых УВ, этанола, ацетилена. Степень разложения в плазмотроне таких особо токсичных веществ как полихлорбифенилы, метилбромид, фенилртутьацетат, хлор– и фторсодержащие пестициды, полиароматические красители достигает 99.9998 % с образованием CO₂, H₂O, HCl, HF, P₄O₁₀. [11]

Разложение отходов происходит по следующим технологическим схемам:

• Конверсия отходов в воздушной среде;
• Конверсия отходов в водной среде;
• Конверсия отходов в паро–воздушной среде;
• Пиролиз отходов при малых концентрациях.

Выбор того или иного способа  переработки, возможность вариаций по количественному соотношению реагентов позволяют оптимизировать работу установки для широкого спектра отходов по их химическому составу. [12]

Существуют самые разнообразные  модификации плазмотронных установок, принцип их конструкции и порядка работы заключается в следующем:  основной технологический процесс происходит в камере, внутри которой находятся два электрода (катод и анод), обычно из меди, иногда полые. В камеру под определенным давлением, в заранее установленных количествах поступают отходы, кислород и топливо, может добавляться водяной пар. В камере поддерживается постоянное давление и температура. Возможно применение катализаторов. Существует анаэробный вариант работы установки. При переработке отходов плазменным методом в восстановительной среде возможно получение ценных товарных продуктов: например, из жидких хлорорганических отходов можно получать ацетилен, этилен, HCl и продуктов на их основе. В водородном плазмотроне, обрабатывая фторхлорорганические  отходы, можно получить газы, содержащие 95 – 98 % по массе HCl и HF. [13]

 Для удобства возможно брикетирование  твердых отходов и нагрев пастообразных до жидкого состояния.

Для переработки горючих радиоактивных  отходов была разработана технология с использованием  энергии  плазменных  струй  воздуха  с  введенным  активированным углеводородным сырьем, чистые, или  содержащим галениды. Такой способ получил широкое применение при сжигании органических отходов низкой и средней активности, что позволяет перевести опасные отходы в инертную форму и уменьшить их объем в несколько раз; образуется коксовый остаток и негорючие материалы – шлак, относящийся к категории кислых и улавливающий до 98 % радионуклидов (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ³⁷Fe, ⁶⁰Co). [14]

Высокая энергоемкость и  сложность процесса предопределяет его применение для переработки только отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.

4. Пиролиз.

Существует два типа пиролиза токсичных промышленных отходов.

4.1. Окислительный пиролиз – процесс термического разложения промышленных отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями землю, сильно пылящих отходов. Кроме этого, окислительному пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и возгарают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в измельченном состоянии, автомобильный скрап и др.

4.2. Сухой пиролиз.

Этот метод термической  обработки отходов обеспечивает их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива  и химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных  технологий и рациональному использованию  природных ресурсов. Сухой пиролиз  – процесс термического разложения без доступа кислорода. В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий продукт и твердый углеродистый остаток. [15]

В зависимости от температуры, при которой протекает пиролиз, различается [16]:

a. Низкотемпературный пиролиз или полукоксование (450 – 550° С). Данному виду пиролиза характерны максимальный выход жидких и твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания. Метод подходит для получения первичной смолы – ценного жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры, являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать в качестве энергетического и бытового топлива.

b. Среднетемпературный пиролиз или среднетемпературное коксование (до 800° С) дает выход большего количества газа с меньшей теплотой сгорания и меньшего количества жидкого остатка и кокса.

c. Высокотемпературный пиролиз или коксование (900 – 1050° С). Здесь наблюдается минимальный выход жидких и твердых продуктов и максимальная выработка газа с минимальной теплотой сгорания – высококачественного горючего, годного для далеких транспортировок. В результате уменьшается количество смолы и содержание в ней ценных легких фракций.

Для полного сгорания отходов  при высоких температурах необходимо тщательное соблюдение требований по правильному смешиванию горючих  компонентов. Кроме того, возникает  проблема утилизации зольного остатка, который также является токсичным. При сжигании твердых отходов  выделяется энергия, при этом объем  отходов сокращается на 80 – 90%, что позволяет заменить каменный уголь и нефть. [17]

 

2.2 Механическая переработка

 

Физическая или механическая переработка отходов означает ряд  процессов вторичной переработки, некоторые из которых уже находят  применение в промышленности. Примером наиболее приемлемого вида физической переработки промышленных отходов  является «склеивание». Перерабатываемые материалы измельчаются и склеиваются  с помощью связующих веществ, основу которых составляют материалы, из которых изготавливается эластичный пенополиуретан. Такие материалы обладают более высокой по сравнению с исходным материалом плотностью, и широко применяются в мире, Другой способ физической переработки – термопластическая обработка, которой подвергают материалы, которые при прессовании образуют эластомерное вещество, пригодное для производства обувных подошв и брызговиков. Процесс физической переработки пригоден для сравнительно малых объемов отходов сырья.

 

2.3 Биологическая переработка

 

Побочные продукты деревообрабатывающей и пищевой промышленности можно  подвергать компостированию и использовать для снижения загрязненности почвы  продуктами нефтепереработки. Метод  предполагает разделение веществ на подверженные и не подверженные биологическому распаду и обработку, направленную на удаление органических отходов. В замкнутых системах с искусственной аэрацией процесс завершается в течение нескольких дней, тогда как при естественном протекании он может занять много месяцев. После дальнейшей обработки, включающей фильтрацию и измельчение, образуется великолепное удобрение, которое можно использовать в сельском хозяйстве и садоводстве, например в заказниках, общественных садах и парках. [9]

Выбор наиболее приемлемого  метода утилизации промышленных отходов, который обеспечит в наибольшей степени подавление негативных свойств  токсичных компонентов отхода и  обеспечит не попадание этих компонентов в природные среды, является основополагающей задачей природоохранных технологий.

 

2.4 Захоронение

 

Захоронение или складирование  происходит в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, поскольку  при современном уровне науки  и техники невозможно исключить  образование неутилизируемых, не подлежащих сжиганию и неподдающихся нейтрализации токсичных отходов, и в связи с тем, что их размещение и накопление на земной поверхности представляет серьезную угрозу жизнедеятельности человека и биосфере в целом, а в будущем возможно их использование.

Твердые отходы захоранивают под землей, однако применение метода захоронения – укладывания мусора тонкими слоями на глубине 2,5–3 м с последующим покрытием его небольшим слоем почвы – ограничено вследствие недостатка свободных земель вблизи крупных городов. При соответствующем планировании и контроле метод дает хорошие результаты. Проблема просачивания токсичных веществ и скапливания легковоспламеняющихся газов в местах захоронения твердых отходов требует тщательной топографической оценки мест для захоронения и ограничивает потенциал метода. Недостаток свободных земель для захоронения в больших урбанизированных агломерациях представляет собой серьезную проблему городского планирования. В некоторых странах прибегают к подводному захоронению твердых отходов, однако растущая обеспокоенность общества экологическими последствиями этого для озер и морей делает и данное решение проблематичным.

 

3 Полигоны для захоронения отходов

 

Полигоны для захоронения  отходов являются природоохранными сооружениями, предназначенными для  регулярного централизованного  сбора, удаления, обезвреживания и хранения неутилизируемых отходов. Количество и мощность полигонов для каждого региона обосновывается технико–экономическими расчетами.

3.1 Общие сведения

 

При организации полигонов  для захоронения отходов важное значение имеют:

• выбор площадки;
• создание необходимых инженерных сооружений;
• порядок заполнения полигона отходами;
• глубина предварительной обработки отходов;
• проведение мониторинга окружающей среды;
• контроль за образованием, сбором и транспортировкой биогаза;
• контроль образования, сбором и удалением фильтрата.

В составе полигона следует предусматривать:

• завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов;
• участок захоронения токсичных промышленных отходов;
• гараж специализированного автотранспорта, предназначенного для перевозки токсичных промышленных отходов.

Завод по обезвреживанию токсичных  промышленных отходов предназначен для сжигания и физико–химической переработки отходов с целью их обезвреживания или понижения токсичности (класса опасности), перевода их в нерастворимые формы обезвоживания и сокращения объема отходов, подлежащих захоронению.

Участок захоронения токсичных  промышленных отходов представляет собой территорию, предназначенную  для размещения специально оборудованных  карт(котлованов), в которые складируются токсичные твердые отходы различных классов опасности, а также вспомогательных зданий и сооружений.

В соответствии с современными требованиями захоронение отходов должно быть оборудовано следующими отдельными инженерными сооружениями:

• уплотненным основанием из минеральных слоев в комбинации с искусственными материалами;
• проездами;
• сооружениями по сбору просачивающейся воды и ее очистке;
• сооружениями по сбору и утилизации вьщеляющегося газа;
• сооружениями по защите ландшафта с помощью рекультивации земель.

Полигоны размещают в  свободных от застройки, открытых, хорошо проветриваемых незатопляемых местах, на которых возможно выполнение необходимых  инженерных работ. Вокруг полигона на расстоянии не менее 3000 м должна быть создана санитарно–защитная зона.