Обработка и утилизация опасных и токсичных ПО (полигоны токсичных ПО, концептуальная схема предприятия по переработке токсичных ПО)

Плазмохимическую технологию используют для переработки высокотоксичных жидких и газообразных отходов. При этом происходит не только обезвреживание опасных отходов, но и производство ценных товарных продуктов. Процесс осуществляется в плазмотроне за счет энергии электрической дуги при температуре выше 4000 °С. При такой температуре кислород и любые отходы расщепляются до электронов, ионов и радикалов. Степень разложения токсичных отходов достигает 99,9998 %, а в отдельных случаях 99,99995%.

Высокие затраты энергии и сложность проблем, связанных с плазмохимической технологией, предопределяют ее применение для ликвидации только тех отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.

Перспективно применение плазменного метода для переработки отходов в восстановительной среде с целью получения ценных товарных продуктов. В нашей стране, например, разработана технология пиролиза жидких хлорорганических отходов в низкотемпературной восстановительной плазме, позволяющая получать ацетилен, этилен, хлористый водород и продукты на их основе.

Рис. 3. Схема плазменного агрегата:

1 — плазмотрон;  2 — плазмо-химический реактор; 3 — закалочное устройство; 4— источник электропитания

Схема плазменного агрегата для переработки жидких хлорорганических отходов представлена на рис. 3. Плазмообразующий газ (водород, азотоводородная смесь и др.) нагревается электрической дугой в плазмотроне  1 до 4000-5000 °С. Образующаяся  низкотемпературная плазма из сопла плазмотрона  поступает  в плазмохимический реактор 2, куда форсунками впрыскиваются хлорорганические отходы. При смешивании отходов с плазмой происходит их испарение, термическое разложение (пиролиз) с получением олефиновых углеводородов, хлористого водорода и технического углерода (сажи). Пиролизный газ подвергают скоростной закалке в закалочном устройстве 3, а затем охлаждают и очищают от сажи. Очищенный газ используется при синтезе хлорорганических продуктов. Процесс является замкнутым, безотходным и рентабельным. Себестоимость получаемых продуктов является сравнительно низкой за счет использования неутилизируемых 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.

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.

При организации полигонов  для  захоронения отходов важное значение имеют:

•    правильный 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 за образованием, сбором и удалением фильтрата.

В составе полигона следует предусматривать:

Ø  завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов;

Ø  участок захоронения токсичных промышленных отходов;

Ø  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 оборудо-ванных 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:

Ø  уплотненным основанием из минеральных слоев в комбинации с искусственными материалами;

Ø  проездами;

Ø  сооружениями по сбору просачивающейся воды и ее очистке;

Ø  сооружениями по сбору и утилизации вьщеляющегося газа;

Ø  •      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.

Полигон может располагаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов.

Место захоронения должно располагаться на незначительном удалении от главных транспортных магистралей и быть связано с ними дорогой хорошего качества.

Дефицит площади для захоронения отходов вблизи крупных городов можно уменьшить путем организации сети перегрузочных станций, где отходы должны сортироваться, измельчаться и накапливаться по видам. Это позволяет сократить их объем и использовать для захоронения более удаленные полигоны.

Полигоны размещаются на участках со слабо фильтрующими фунтами (глина, суглинок, сланцы и т. д.), имеющими коэффициент фильтрации не более 0,00001 см/с. Уровень фунтовых вод при их наибольшем подъеме должен составлять не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов (как правило, заглубленного на 7—15 м).

Главными конструктивными элементами участка захоронения отходов являются герметизирующая облицовка, защитный облицовочный слой, дренажный слой для фильтрата и верхнее покрытие. Для обеспечения герметичности применяют минеральные (глиняные) покрытия, полимерные пленочные материалы (например, полиэтилен высокого давления), покрытия из асфальтобетона, а также усиление почвы бентонитом.

Захоронение должно быть оборудовано надежной системой сбора и удаления фильтрата. Для обеспечения хорошего дренажа на все основание хранилища поверх герметизирующего покрытия укладывают высокопористый слой какого-либо материала, например щебня.

Приему на полигон не подлежат следующие виды отходов:

Ø  отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов или других веществ (отсутствие методов утилизации и переработки отходов в каждом конкретном случае должно быть подтверждено соответствующими министерствами);

Ø  радиоактивные отходы;

Ø  нефтепродукты, подлежащие регенерации

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:

Ø  приема и измельчения отходов;

Ø  приготовления суспензии и перевода цианидов в цианаты:

Ø  фильтрации суспензии;

б)     установку по обезвреживанию отходов гальванических производств, включающую:

Ø  емкостный парк для приема отходов;

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

Ø  систему осаждения ионов тяжелых металлов известковым молоком;

Ø  систему фильтрации осадка;

в)установку обезвреживания мышьяксодержащих отходов, включающую:

Ø  емкостный парк для приема отходов;

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

Ø  систему осаждения мышъяксодержащих соединений известковым молоком в виде арсената кальция;

Ø  систему фильтрации осадка;

Ø  систему отпарки фильтрата.