Охрана почвы и недр от загрязнений

              Для сжигания отходов используют колосниковые печи, бес­колосниковые печи с псевдоожиженным слоем теплоносителя, многоподовые печи, электропечи и печи с вращающимися ко­лосниковыми решётками.

              Обычные колосниковые печи наиболее широко применяются для утилизации жидких отходов и крайне редко — для утилиза­ции твёрдых. Бесколосниковые, многоподовые и электрические печи обладают ограниченной гибкостью, и поэтому их можно применять только для сжигания отходов определённых типов. Бесколосниковые печи с неподвижным слоем теплоносителя обычно применяются для сжигания промышленного и бытового мусора.

              Бесколосниковые печи с псевдоожиженным слоем теплоно­сителя получили распространение на предприятиях нефтегазо­вого комплекса. Эти установки способны перерабатывать твёр­дые, жидкие и газообразные отходы. Сжигание отходов в таких печах проводят в псевдоожиженном слое инертного теплоноси­теля (обычно песка), создаваемого за счёт подачи в печь потока воздуха. Отходы подаются непосредственно в слой теплоноси­теля, нагретого до 760—870 °С, который разогревает отходы до температуры самовоспламенения; при этом теплота, образующаяся при сгорании органических компонентов, передаётся теп­лоносителю. Часть мелких частиц теплоносителя выносится с дымовыми газами, от которых в дальнейшем отделяются изве­стными методами; крупные частицы остаются в псевдоожиженном слое теплоносителя.

              Наиболее гибкой конструкцией обладают печи с вращающи­мися колосниковыми решётками, что позволяет использовать их для сжигания отходов любых типов — жидких, твёрдых, амфорных. Печи этого типа являются наиболее перспективными для сжигания отходов.

              Отходы поступают в топочную камеру первой ступени, где происходит частичное сгорание газообразных отходов и испаре­ние жидких. Затем горячие газы направляются в топочную каме­ру второй ступени, что обеспечивает необходимое время пребы­вания отходов в печи. Рабочая температура камеры дожига обыч­но выше, чем в топочной камере первой ступени, время пребы­вания в камере дожига 1—5 сек. Применяемые печи способны с большой эффективностью обеспечить термодеструкцию большин­ства сыпучих и жидких отходов, суспензий и отходов, состав которых с течением времени обычно изменяется.

              В промышленности применяют три основные модификации печей этого типа: работающие при избытке кислорода, с обра­зованием шлака и без образования шлака. В топках печей, рабо­тающих с образованием шлака, развиваются высокие темпера­туры, обычно превышающие 1315 "С. В топке скапливается рас­плавленный шлак; печи этого типа обычно используют для ути­лизации отходов, содержащих значительное количество метал­лов, которые удаляются из печи со шлаком.

              Рабочие температуры в топках печей, работающих без обра­зования шлака, ниже и обычно не превышают 1093 °С. Эти печи обладают более гибкой конструкцией, пригодны для сжигания заводского мусора, затаренных в бочки отходов, сыпучих отходов и отработанного активного ила очистных сооружений.

              Наиболее сложным узлом установки является подача в топочную камеру отходов, особенно отходов, затаренных в бочки, содер­жимое которых неизвестно. В зависимости от конструктивных особенностей топочной камеры подача отходов в топку может производиться как прямотоком, так и противотоком.

              Метод высокотемпературной газификации австрийской фирмы «Фестальпине» позволяет не только утилизировать промышленные отходы, но и использовать образующийся в качестве конечного продукта низкокалорийный газ с теплотворной способностью 3165 кДж/нм3 во влажном состоянии, а также применять образу­ющийся шлак в качестве хорошего строительного материала, примеси для асфальтовых дорожных покрытий и добавки при производстве цемента. Температура в топочной камере устанав­ливается порядка 1600 °С, благодаря чему шлак в жидком состо­янии вытекает через шлаковый спуск и застывает, образуя мел­козернистую стекловидную массу. Мусор при помощи роторных ножниц измельчается и через шлюзовую систему и дозатор по­стоянного действия загружается непосредственно в камеру пер­вичной обработки. Пастообразные отходы в топку загружаются при помощи шламового насоса.

              Имеются печи, в которых напорные горелки для топлива ус­танавливаются тангенциально к стене. При достижении в печи температуры 800 °С в нее снизу подают сжигаемые шламы, далее они движутся по спирали. Вода мгновенно испаряется, а органи­ческая часть шлама постепенно сгорает.

              Для сжигания твёрдых отходов НГК созданы высокоэффек­тивные циклонные печи, имеющие вертикальную цилиндричес­кую камеру сгорания, в которой входные отверстия расположе­ны так, что при определенных скоростях подаваемого воздуха сообщают потоку вихревое движение внутри камеры сгорания. Под действием центробежных сил холодный, более плотный воздух отделяется от горячих, менее плотных продуктов сго­рания, в результате внутренние стенки камеры сгорания име­ют более низкую температуру, чем температура в печи. При высокой температуре продукты сгорания втягиваются в центр вихря, и все органические компоненты отходов полностью сго­рают в камере. Твёрдые неорганические частицы отбрасывают­ся центробежными силами к стенкам печи и остаются внутри неё.

              Фирма «Лурги» (Германия) разработала этажерочные печи для сжигания отходов, содержащих кроме органических веществ воду и минеральные частицы, трудно поддающиеся распыливанию. Отходы в эти печи подаются насосом. Из топок, встроенных по­этажно, в печь можно дополнительно вводить тепло в виде встреч­ных потоков высокотемпературных продуктов горения.

              В Японии для сжигания отходов производств нефтепродуктов разработана печь, состоящая из нескольких поточных камер, объём которых постепенно уменьшается. Отходы, сжигаемые в первой камере, переходят в последующие для дожигания.

              В США разработана установка системы «Торракс», перераба­тывающая различные виды промышленных отходов (осадки сточ­ных вод, отходы масла и бензопродукты, токсичные материа­лы) методом высокотемпературного пиролиза. Установка состо­ит из газогенератора, дополнительной камеры сгорания, элект­ростатического осадителя, камер регенерации, в которых тепло, получаемое при сгорании отходов, используется для нагрева по­тока воздуха. В результате процессов пиролиза образуются горю­чие газы и стерильный гранулированный шлак.

              В Германии, США, ряде других стран для сжигания произ­водственных шламов и осадков сточных вод нашли применение многоподовые печи, аналогичные печам для обжига колчедана в производстве серной кислоты.

              Для обезвреживания производственных шламов применяют аппараты барботажного типа, в которых в слой смеси отходов и жидкого топлива вводят часть воздуха, идущего на горение. При прохождении через перфорированную трубку воздух дро­бится на пузырьки и вспенивает топливо. Топливно-воздушная смесь сгорает в надслоевом пространстве, куда дополнительно подводят воздух. Более совершенными являются печи типа «Вихрь», работающие по турбобарботажному способу. Горение происходит в относительно узкой кольцевой цилиндрической камере, газификацию отходов ведут в тонком слое, что позволя­ет улучшить условия прогрева, вскипания, перемешивания и об­легчает выгорание твёрдых примесей. Барботирующий воздух по­дают односторонне направленно через слой отходов в кольцевой барботажной ванне, в результате отходы получают вращательное движение, что и обеспечивает выгрузку золы и механических примесей. Дополнительный воздух в камеру сгорания подают тан­генциально внутренней и наружной стенкам кольцевой камеры сгорания; он перемещается по всему рабочему сечению камеры. Воздух подают поярусно, с переменой направления вращения от яруса к ярусу на противоположное.

              Для обезвреживания и утилизации производственных шламов сложного состава перспективен плазмохимический метод. Спо­соб переработки органических отходов в струе низкотемператур­ной плазмы позволяет получить синтез-газ высокой степени чистоты и другие ценные органические смеси.

              Знание состава отходов, их поведения при высоких темпера­турах позволяет выбрать тип установки и оптимальные парамет­ры процесса утилизации.

2.10. Рекуперация твёрдых отходов

Среди причин недостаточной степени утилизации твёрдых отходов можно выделить следующие:

—   при проектировании и реконструкции производств не были предусмотрены установки по переработке отходов;

—   при планировании развития производств не учитываются возможности дальнейшего расширения технологических ус­тройств переработки токсичных отходов;

—   отсутствие экономически обоснованных методик расчёта эффективности переработки отходов с учётом экологичес­ких требований, а также экономического стимулирования предприятий;

—   отсутствие оперативной и достоверной информации об объёмах образующихся отходов, их физико-химических свойствах и методах обезвреживания и утилизации.

              Наиболее рациональным и экономически целесообразным является, безусловно, изыскание путей полезного использова­ния производственных шламов, образующихся в больших коли­чествах на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и хими­ческих предприятиях.

              Рекуперация отходов — извлечение ценных веществ, участву­ющих в технологическом процессе и обычно попадающих в от­ходы, и возвращение их в исходном виде для повторного ис­пользования.

              Применение схем, процессов и производств эффективного использования отходов создаёт возможность и для расширения сырьевой базы производства химической продукции и устраняет некоторые экономические ограничения в производстве химичес­ких материалов.

              Для переработки твёрдых отходов и их кондиционирования используются различные методы. Нефтешламы, мазуты, отрабо­танные масла поддаются обезвреживанию с помощью различ­ных перерабатывающих установок (до 5 м3/ч, со степенью извле­чения нефтепродуктов до 99%) в стационарном и мобильном исполнении.

              Основными направлениями утилизации технологических от­ходов производства пластмасс (слитки, обрезки и др.) являются механическая переработка для изготовления аналогичной про­дукции или менее ответственных изделий (плёнка для парни­ков, мешки для удобрений, тара для упаковки некоторых видов химических продуктов, игрушки и т.п.); химическая переработ­ка с получением полимеров, пластификаторов, мономеров; тер­мическая переработка (пиролиз) с целью получения мономеров и жидких полимеров для органического синтеза, плёнкообразу­ющих материалов.

              Отходы потребления пластмасс (тара, плёнка и др.) исполь­зуются как сырьё при производстве некоторых конструкционных материалов — наполнителей, плит, блоков, кровли и др. Основ­ной проблемой организации переработки отходов потребления пластмасс является организация их сбора, сортировки, очистки от посторонних примесей, гранулирование.

              Основным видом отходов резинотехнических изделий (90%) являются изношенные автомобильные покрышки. В процессе ре­куперации их превращают в резиновую крошку, а текстильный и металлический корд отделяют соответственно воздушными и магнитными сепараторами. Крошка используется для производ­ства регенерата и строительных работ (антикоррозионные мас­тики, гидроизоляционные и кровельные материалы), а также при получении ряда изделий широкого потребления (резиновые трубки, коврики, фартуки и др.). Одно из возможных направле­ний использования резинотехнических изделий — пиролиз с получением жидких углеводородов — низкомолекулярных по­лимеров, используемых в качестве плёнкообразующих, анти­коррозионных покрытий, пластификаторов для производства технического углерода, а также лаков, синтетической олифы и др.

              Деполимеризацией отходов синтетических каучуков можно получать исходные мономеры, повторно используемые при про­изводстве основной продукции.

              Избыточный активный ил с установок биохимической очис­тки сточных вод, содержащий (в пересчёте на сухое вещество) До 37% белков, 20—35% аминокислот и витамины группы В, подвергается термической переработке с получением белково-витаминных кормовых продуктов для домашнего скота и техни­ческого витамина В12.

              Отработанные алюмогели, цеолиты типа СаА и NаА исполь­зуются в строительной и целлюлозно-бумажной промышленно­сти, а отходы цеолитного производства — для получения эколо­гически чистых, не содержащих соединений фосфора синтети­ческих моющих средств.

              Образующийся при производстве изопрена и бутадиена отра­ботанный катализаторный шлам (около 30 кг/т мономера) мо­жет использоваться в электрометаллургической промышленнос­ти для получения хромсодержащих ферросплавов и синтетичес­кого шлама, а также как сырьё в производстве огнеупоров.

              Алюминийсодержащие отходы, являющиеся одними из круп­нотоннажных в химической, нефтехимической и нефтеперера­батывающей промышленности, успешно используются для раз­личных целей. Так, получаемые в процессе переработки алюминийсодержащих отходов гидроксохлориды алюминия могут ис­пользоваться практически во всех процессах взамен сернокисло­го алюминия: для очистки воды оборотных систем нефтеперера­батывающих и нефтехимических предприятий, в производстве огнеупоров, строительной керамики, фарфора, вяжущих веществ, бумаги и картона, при очистке теплопередающего оборудования от карбонатных отложений. До недавнего времени практически все отходы, получаемые при использовании безводного хлорида алюминия (в процессах получения этилбензола, изопропилбензола, синтетических спиртов, присадок и др.), сбрасывались в отвалы. На отработку алюминийсодержащих кислых и щелочных сточных вод потребляется значительное количество щелочей, серной кислоты и других реагентов.