Способы обезвреживания токсичных отходов

В настоящее время важным аспектом защиты окружающей среды является сокращение количества неутилизируемых промышленных отходов. Однако если их переработка затруднительна, экономически нецелесообразна или опасна, то токсичные отходы должны обезвреживаться.

Ниже приводятся в качестве примера существующие и применяемые в настоящее время способы обезвреживания токсичных промышленных отходов.

Жидкофазное окисление используется для обезвреживания жидких отходов и осадков сточных вод. Суть его заключается в окислении кислородом органических и элементоорганических примесей сточных вод при температуре 150—130° С и при давлении 2—28 Мпа.

Интенсивности окисления в жидкой фазе способствует высокая концентрация растворенного в воде кислорода, значительно возрастающая при высоком давлении.

Органические и элементоорганические соединения окисляются с образованием органических кислот, углекислого газа, воды, азота, водных растворов хлоридов, бромидов, фосфатов, нитратов и оксидов металлов, а при окислении азотсодержащих веществ, помимо нитратов, образуется значительное количество аммонийного азота.

Жидкоплазменное окисление требует меньше энергетических затрат, чем другие методы, но является более дорогостоящим, обладает высокой коррозионностью, вызывает образование накипи на поверхности нагрева, происходит неполное окисление некоторых веществ, невозможность окисления сточных вод с высокой теплотой сгорания.

Применение этого метода целесообразно при первичной переработке отходов.

Гетерогенный катализ применяется для обезвреживания газообразных и жидких отходов.

Различают и применяют термокаталитическое окисление, термокаталитическое восстановление, профазное каталитическое окисление:

Термокаталитическое окисление можно использовать для обезвреживания газообразных отходов с низким содержанием горючих примесей. В зависимости от природы примесей и активности катализаторов окисление происходит при температуре 250—400° Сив установках различных параметров. Степень окисления вредных веществ составляет 98—99,9%. Современные промышленные катализато ры глубокого окисления при температуре до 600—800° С не применяют при высоком содержании в отходах пыли и водяных паров. Неприменим этот метод и для переработки отходов, содержащих высококииящие и высокомолекулярные соединения, вследствие неполноты окисления и забивания поверхности катализаторов. Нельзя применять термокаталитическое окисление при наличии в отходах даже в небольших количествах фосфора, свинца, мышьяка, ртути, серы, галогенов и их соединений, так как это приводит к дезактивации и разрушению катализаторов.

Термокаталитическое восстановление используется для обезвреживания газообразных отходов, включающих в себя нитрозные газы, содержащие окислы азота.

Профазное каталитическое окисление применяется для перевода органических примесей сточных вод в парогазовую форму с последующим окислением кислородом. При содержании в сточных водах неорганических и нелетучих веществ возможно дополнение этого процесса огневым методом или другими видами обезвреживания отходов.

В целом методы гетерогенного катализа не являются самостоятельными и конечными, а используются как ступень в общем технологическом цикле обезвреживания токсичных отходов.

Пиролиз промышленных отходов.

Существует два различных типа пиролиза промышленных отходов: окислительный пиролиз и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз — это процесс термического разложения отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания многих видов отходов, в том числе "неудобных" для газификации или сжигания: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим содержанием золы; загрязненных мазутом, маслами и другими соединениями, сильно пылящих отходов. Кроме того, окислительному пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и возгорают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в измельченном состоянии и др. Метод окислительного пиролиза является перспективным направлением ликвидации твердых промышленных отходов и сточных вод.

Сухой пиролиз — метод термической обработки отходов, обеспечивающий их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов. Это процесс термического разложения без доступа кислорода. В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий продукт и твердый углеродистый остаток. В зависимости от температуры, при которой протекает пиролиз, различают: низкотемпературный, среднетемпературный и высокотемпературный пиролиз. Метод сухого пиролиза получает все большее распространение, так как позволяет в результате переработки отходов получить ценное жидкое топливо, полукокс, используемый в качестве энергетического и бытового топлива, высококачественное горючее, пригодное для дальних транспортировок, в связи с чем является одним из самых перспективных способов утилизации твердых органических отходов и выделения ценных компонентов из них на современном этапе развития науки и техники.

Огневая переработка.

В основу этого метода положен процесс высокотемпературного разложения и окисления токсичных компонентов отходов с образованием практически нетоксичных или малотоксичных дымовых газов и золы. Использование данного метода позволяет получить ценные продукты: отбеливающую землю, активированный уголь, известь, соду и другие материалы. Огневой метод переработки токсичных промышленных отходов классифицируется в зависимости от типа отходов и способа обезвреживания:

· — сжигание отходов, способных гореть самостоятельно, — наиболее простой способ, однако он не является широко распространенным ввиду ценности горючих отходов и возможности их использования в данное время или в будущем;

· — огневой окислительный метод — применяется для негорючих отходов, представляет собой сложный физико-химический процесс, состоящий из нескольких физических и химических стадий. Огневое окисление применимо в большей степени по отношению к твердым и пастообразным отходам;

· — огневой восстановительный метод используется для уничтожения токсичных отходов без получения каких-либо побочных продуктов, пригодных для дальнейшего использования в качестве сырья или товарных продуктов. В результате образуются безвредные дымовые газы и стерильный шлак, сбрасываемый в отвал. Так обезвреживаются газообразные и твердые выбросы, бытовые отходы и др.;

· - огневая регенерация предназначена для извлечения из отходов определенного производства реагентов, используемых в этом производстве, или восстановления свойств отработанных реагентов или материалов. Эта разновидность огневого обезвреживания обеспечивает не только природоохранные, но и ресурсосберегающие цели.

Для достижения требуемой санитарно-гигиенической полноты обезвреживания отходов методом огневой переработки необходимо экспериментальное определение оптимальных температур, продолжительности процессов, коэффициента избытка кислорода в камере горения, равномерности подачи отходов, топлива и кислорода.

При сжигании на свалках пластмасс, синтетических волокон, хлоруглеводородов в дымовых газах могут появиться токсичные вещества. В связи с этим был дополнительно разработан дожигатель, предназначенный для обезвреживания газовых выбросов до степени, соответствующей гигиеническим требованиям по концентрации в них вредных веществ.

Плазменный метод переработки и обезвреживания отходов — применение низкотемпературной плазмы — одно из перспективных направлений в области утилизации опасных отходов. Посредством плазмы достигается высокая степень обезвреживания химических отходов; 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.

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

Для переработки горючих радиоактивных отходов была разработана технология с использованием энергии плазменных струй воздуха с введенным активированным углеводородным сырьем. Этот 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.

Высокая энергоемкость и сложность плазменного метода предопределяет его применение для переработки таких отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.