Обезвреживание и использование токсичных промышленных отходов

 Представляет  интерес использование плазменной  технологии для утилизации фреонов,  являющихся озоноразрушающими веществами и представляющих серьезную опасность для озонового слоя Земли. 

 Для плазмохимического  разрушения фреонов целесообразно  в качестве плазмообразующего  газа использовать водород. В  этом случае в результате взаимодействия  плазмы с фреонами будут образовываться  кислые газы HC1 и HF, а также хлор, фтор и диоксид углерода. Абсорбцию  кислых газов необходимо проводить  в скруббере с получением товарных  продуктов — соляной и плавиковой  кислот. Удаление галогенов может  быть осуществлено с помощью  щелочи. 
 

4.2 Сжигание отходов 

 Огневой способ  обезвреживания и переработки  отходов является наиболее универсальным,  надежным и эффективным по  сравнению с другими. Во многих  случаях он является единственно  возможным способом обезвреживания  промышленных и бытовых отходов.  Способ применяется для утилизации  отходов в любом физическом  состоянии: жидких, твердых, газообразных  и пастообразных. Наряду с сжиганием горючих отходов огневую обработку используют и для утилизации негорючих отходов. В этом случае отходы подвергают воздействию высокотемпературных (более 1000 °С) продуктов сгорания топлива.  

Сжиганием называется контролируемый процесс окисления  твердых, жидких или газообразных горючих  отходов. При горении образуются диоксид углерода, вода и зола. Сера и азот, содержащиеся в отходах, образуют при сжигании различные оксиды, а  хлор восстанавливается до HCl. Помимо упомянутых газообразных продуктов при сжигании отходов образуются и твердые частицы - металлы, стекло, шлаки и др., которые требуют дальнейшей утилизации или захоронения. 

 Этот способ  характеризуется высокой санитарно-гигиенической  эффективностью. Область применения  огневого способа и номенклатура  отходов, подлежащих огневому  обезвреживанию, постоянно расширяются.  К ним относятся отходы хлорорганических  производств, основного органического  синтеза, производства пластических  масс, резины и синтетических  волокон, нефтеперерабатывающей  промышленности, лесохимии, химико-фармацевтической  и микробиологической промышленности, машиностроения, радиотехнической  и приборостроительной промышленности, целлюлозно-бумажного производства  и многих других отраслей промышленности. 

 Способом  сжигания можно обезвреживать  и такие сложные с точки  зрения утилизации отходы, как  смесь органических и неорганических  продуктов, а также галогенорганические  отходы. 

Одним из наиболее опасных отходов, основным методом  переработки которых служит сжигание, являются галогено-органические отходы. Фтористые и бромистые отходы менее распространены, но их обрабатывают тем же способом, что и хлорсодержащие материалы. Хлорированные органические материалы могут содержать водную фазу или определенное количество воды. Отходы с высоким содержанием хлора имеют низкую теплоту сгорания, так как хлор, аналогично брому и фтору, препятствует процессу горения. 

 Оптимальное  проведение процесса сжигания  зависит от соблюдения технологических  параметров: температуры в огневом  реакторе, удельной нагрузки, рабочего  объема реактора, дисперсности распыления, аэродинамической структуры и  степени турбулентности газового  потока в реакторе и др. 

Сжигание производят в печах различной конструкции, основным элементом которых является колосниковая решетка, на которой собственно и протекает процесс. Пространство внутри печи разделено на несколько  зон, где последовательно протекают  процессы, в результате которых происходит сжигание отходов. 

 Процесс сжигания  состоит из пяти стадий, которые,  как правило, протекают последовательно,  но могут проходить и одновременно. Это — сушка, газификация, воспламенение,  горение и дожигание. 

 В зоне  сушки влага, содержащаяся в  отходах, превращается в пар.  Общая потребность в энергии  на этой стадии состоит из  двух составляющих: энергии, необходимой  для повышения температуры до 100°С при атмосферном давлении (для подъема температуры воды с 20 до 100 °С необходимо 334 кДж/кг), и энергии, необходимой для превращения воды в пар (2260 кДж/кг). Температура других компонентов отходов не может превышать 100°С до тех пор, пока вода не превратится в пар. 

 На следующей  стадии в зоне газификации  происходит превращение горючих  веществ в летучие компоненты. 

 Летучие газы, проходя по топке, попадают в зону воспламенения и загораются при 250°С. Распространение горения увеличивается при росте плотности и объема газового потока. После воспламенения летучие компоненты сгорают, причем дополнительный подвод тепла уже не требуется. Важно, чтобы "постель" (слой) сжигаемого материала была равномерной и имела нужную высоту. Учитывая, что отходы обычно засыпают в устройство для сжигания слоями высотой 100—120 см и что их объем сразу же уменьшается, нужно так проводить засыпку, чтобы всегда обеспечивалась равномерная плотность и необходимая высота слоя отходов, предназначенных для сжигания. 

 В зоне  сгорания повышается температура  отходов. Для полного их сгорания  и охлаждения колосников в  этой зоне необходим подвод  достаточного количества воздуха,  причем необходимо, чтобы отходы  долго находились в зоне высоких  температур. Если утилизируются  сырые необработанные отходы, то  период их полного сгорания  составляет не менее 3 ч. 

 В зоне  дожигания происходит охлаждение  раскаленного шлака воздухом  или водой до 250—350 °С. 

 В процессе  сгорания 1 т твердых отходов в  среднем образуется до 4000 м3 газообразных  продуктов (в пересчете на 0 °С), в которых содержится от 20 до 100 кг летучей золы. 

 Промышленные  отходы перед сжиганием должны  пройти ряд подготовительных  операций: дробление, гомогенизацию,  дегидратацию и др. 

На рисунке 4 представлена промышленная установка  сжигания токсичных отходов, предназначенная  для одновременного сжигания как  жидких, так и твердых отходов  предприятий машиностроения, химической и лакокрасочной промышленности, в технологических циклах которых  используются различные токсичные  вещества, эмульсии, растворители и  нефтепродукты. А также очистка  металлической тары и металлолома  от остатков красок, смол и клеевых  материалов.  

Преимущества  данной установки состоят в следующем: 

Сжигание различного вида отходов в четырехкамерной  печи особой конструкции;  

Оптимальное ведение  процесса путем регулирования параметров теплообразования и сжигания;  

Полное сжигание отходов с различной теплотворной способностью до стерильной золы;  

Сокращение объема отходов в 50-100 раз;  

Возможность переработки  жидких негорючих отходов;  

Особенности технологического процесса и конструкция установки  обеспечивают отсутствие в сбросных газах вредных веществ;  

Наличие эффективной  системы газоочистки обеспечивает соблюдение предельно допустимых выбросов в атмосферу;  

Безопасная эксплуатация оборудования с помощью системы  блокировок и контроля процессов  сжигания и газоочистки;  

Использование тепла от сжигаемых отходов для  нагрева воды или пара.  
 
 

Рис 4. Установка  для сжигания токсичных отходов 

А1 - камера прокалки металлической тары; А2 - камера сжигания твердых отходов; A3 - камера сжигания жидких отходов; А4 - камера дожигания дымовых газов; Б1 - Б5 - баки; H1 - Н6 - насосы; С1 - скруббер; AT1 - АТ2 - теплообменники; В1 - вентилятор; К1 - узел загрузки; Т1 - тележка; Р1 - рекуператор; Ф1 - фильтр рукавный.  

- сжатый воздух 

- масла и нефтешламы 

- техническая  вода 

- дымовые газы 
 
 
 
 
 
 

      5.3 Обезвреживание токсичных промышленных  отходов 

Жидкие негорючие  отходы, поступающих на полигон, перед  захоронением следует обезвоживать и при технической возможности  обезвреживать (понижение валентности  некоторых металлов, перевод в  нерастворимые соединения). 

Жидкие, твердые  и пастообразные горючие отходы, поступающие на полигон, следует  сжигать в печах по возможности  с утилизацией физического тепла  продуктов сгорания, с последующей  очисткой отходящих газов от вторичных  вредных веществ. 

Твердые и пастообразные  негорючие отходы, содержащие растворимые  вещества 1 класса опасности, как правило, при технической возможности  перед захоронением подлежат частичному обезвреживанию, заключающемуся в переводе токсичных веществ в нерастворимые  соединения. Допускается при соответствующем  технико-экономическом обосновании  непосредственное захоронение твердых  и пастообразных негорючих отходов, содержащих растворимые вещества 1 класса опасности, в герметичных  металлических контейнерах. 

В цехе физико-химического  обезвреживания твердых и жидких негорючих отходов следует предусматривать: 

а) установку  по обезвреживанию твердых циансодержащих отходов, включающую системы: 

приема и измельчения  отходов; 

приготовления суспензии и перевода цианидов в  цианаты: 

фильтрации суспензии; 

б) установку  по обезвреживанию отходов гальванических производств, включающую: 

емкостный парк для приема отходов; 

систему восстановления Сr+6 и Мn+7 раствором серной кислоты и железного купороса; 

систему осаждения  ионов тяжелых металлов известковым  молоком; 

систему фильтрации осадка; 

в)установку обезвреживания мышьяксодержащих отходов, включающую: 

емкостный парк для приема отходов; 

систему перевода соединений трехвалентного и треххлористого мышьяка в мышьяковую кислоту, арсенат  натрия и нитрооксифенил — аросоновую кислоту; 

систему осаждения  мышъяксодержащих соединений известковым молоком в виде арсената кальция; 

систему фильтрации осадка; 

систему отпарки фильтрата. 

 Перечень  групп отходов и методов их  переработки 

Номер группы 

отходов  Отходы Состав отходов Агрегатное состояние Методы переработки и захоронения

I Гальванических производств 

Слабокислые или  щелочные, содержащие  

соли металлов или их 

гидроксиды  

Жидкие влажностью80- 95% no  

массе  

Физико-химический метод переработки, заключающийся  в понижении валентности некоторых  металлов (Cr, Mn), осаждении гидроксидов и других нерастворимых  

солей, фильтрации. Осадки после фильтрации транспортируются на захоронение в специальные  карты, а фильтрат направляется на очистку 

2 

Шламовые  

осадки  

очистных  

сооружений 

To же, содержащие  

минеральные соли, соли металлов  

или их гид-  

роксидм  

      Тоже 
 
 

      Жидкие влажностью 80- 90% по массе  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 

Садержащие мышьяк  

а)жидкие  

Мышьяко-