Утилизация и переработка отходов промышленности

В ЦНИИЭП инженерного оборудования разработаны типовые проекты установок глубокой очистки сточных вод посредством фильтров с песчаной загрузкой и пропускной способностью 10, 17 и 25 тыс. м³/сут [43]. Особый интерес представляют конструкции каркасно-засыпных фильтров (КЗФ), обеспечивающих высокую эффективность процесса.

Челябинским ВНИИВОДГЕО разработана конструкция каркасно-засыпных фильтров с засыпкой из гравия с крупностью зерен 40-60 мм и песка, 0,8-1,0 мм. Скорость фильтрации - 10 м/ч, продолжительность фильтроцикла - 20 ч при средней концентрации веществ до 20 мг/л [43].

Фильтры с плавающей загрузкой из вспененного полистирола можно применять для очистки сточных вод предприятий металлургии, химической и легкой промышленности. Преимуществами данного способа очистки экономичность, простота конструкции, долговечность, надежность очистки [23].

Фильтры с пенополиуретановой загрузкой могут применяться для очистки стоков от нефтепродуктов и масел в не эмульсионном состоянии. Скорость фильтрования 10 м/ч, продолжительность фильтроцикла при оптимальном режиме 50-60 ч., при форсированном 27-36 ч. Грязеемкость при оптимальном режиме 8,8-17,0 кг/м³, при форсированном 6,8-9,6. [38]

Напорные сверхскоростные фильтры позволяют получить эффективность очистки 70-80 %. Значительными преимуществами обладают автоматические напорные сверхскоростные фильтровальные [24, 25, 43].

8.2 Биологическая очистка сточных вод

На современном этапе развития науки и техники биоочистка является основным и наиболее перспективным методом удаления загрязнений из сточных вод, т.к. обеспечивает достаточно глубокий распад веществ и основан на использовании природных процессов и катализаторов.

Среди биологической очистки наибольшее распространение получил аэробный метод [23], который постоянно продолжает совершенствоваться. Постоянно разрабатываются новые типы агрегатов, модифицируются существующие конструкции.

Путем интенсификации процесса биологической очистки путем применения высоконагружаемых одноступенчатых систем, установок, совмещающих биоочистку с ионизацией и использования для аэрации чистого кислорода [8, 24].

В стране и за рубежом все более широкое распространение получают двухступенчатые биологические системы обработки сточных вод, т.к. обеспечивают более глубокую очистку вод, нежели одноступенчатые [23].

Для очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества, можно использовать аэротенки-смесители [43].

Совсем недавно был разработан метод с использованием биокоагулянта - раствора трехвалентного железа в культуре Thibascillus Ferrooxidans, используемого для осаждения тяжелых металлов и фосфора из промышленных сточных вод. С помощью данной культуры их сточных вод биологических очистных сооружений возможно растворение металлической стружки. Полученный биокоагулянт с содержанием трехвалентного железа до 50 г/л использовался для доочистки производственных сточных вод от тяжелых металлов и фосфора. При этом количество фосфора уменьшается в 100, хрома в 40, меди в 10 раз и достигает ПДК. При переработке биокоагулянта можно получить железооксидные пигментные материалы, используемые в лакокрасочной промышленности [10].

Сложившаяся обстановка на промышленных предприятиях свидетельствует об исчерпании возможности традиционных экстенсивных способов развития очистных сооружений. В настоящее время необходим качественно новый подход к развитию и обновлению технологий очистки сточных вод и переработки осадков [10].

8.3 Термическая обработка осадков сточных вод

Проблема утилизации промышленных сточных вод сводится далеко не только к методам их очистки. Необходим и поиск совершенных технологий переработки осадков жидких отходов, обеспечивающих природоохранные и ресурсосберегающие требования.

До недавнего времени задачу обезвреживания осадка и избыточного активного ила в основном решали сооружения иловых картов, что вызывало вторичное загрязнения окружающей природной среды. Важной проблемой было и остается до сих пор присутствие в осадках неутилизируемых компонентов: концентрированных нелетучих веществ, токсичных веществ, тяжелых металлов.

Анализ мирового опыта показывает, что в создавшихся условиях наиболее приемлемым методом остается депонирование осадков непосредственно на иловых картах (терм).

Объем накопленных осадков можно сокращать за счет повышения их влагоотдачи и вследствие деструкции органической компоненты.

Для высокой эффективности технологического процесса целесообразно создавать полную герметизацию с помощью оболочки-покрытия из полимерного материала с откачиванием из-под него образующихся испарений и газов. Эластичное покрытие легко адаптируемо к реальной конфигурации существующих карт, таким образом, создает замкнутое технологическое пространство, в котором отходы можно подвергнуть обработке без контакта с окружающей средой [7].

Наиболее перспективным методом обезвреживания таких отходов следует считать термический метод, гарантирующий наиболее полную деструкцию с образованием газовой фазы.

В результате термографических исследований осадков, накопленных на иловых картах БОС г. Стерлитамак, исследователям удалось выяснить, что в интервале температур 125 - 195 єС происходит переход в газообразное состояние механически связанной воды в осадке. Наблюдалось уменьшение массы образца, происходящее с поглощением тепла.

В дальнейшем, при увеличении температуры до 300 - 415 єС, происходило уменьшение массы осадка, вызванное выгоранием органики. В этом интервале температур протекали экзотермические процессы.

Дальнейший нагрев осадка происходил с выделением тепла при практически постоянном уменьшении массы образца в интервале 800-900 єС.

Далее осадок не претерпевал заметных изменений массы.

Аналогичные термографические исследования проводились и для влажного осадка, отобранного непосредственно на иловых картах. Основная потеря массы навески образца происходила за счет удаления влаги из осадка (75 - 175 єС), при максимуме потери массы при 120 єС. При 300 - 415 єС практически не наблюдалась деструкция органики (в отличие от того же интервала при обработки сухого остатка), а при 800 єС и выше масса навески перестала изменяться и прекратились превращения. Зольность осадка составила 9,9 % (на рабочую массу) или 55 % (на сухую массу). [6]

Учитывая размеры иловых карт и массу накопленных в них осадков, практически невозможно полностью переработать осадок в полном объеме. Однако есть возможность в различных участках карты наладить высокотемпературную обработку отходов, стремясь не достигать температур газовой фазы, опасных для гермопокрытия карты.

Технологически выгодно, организуя процесс термической деструкции отходов, проводить очистку отходящих газов и по возможности использовать их в качестве тепла для энергоносителей [6].

Остающуюся золу целесообразно использовать в качестве сырья для производства стройматериалов [7].

На территории России в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за отсутствия эффективной технологии их утилизации возникла реальная угроза загрязнения почв, подземных вод, рек и морей.

Химический состав нефтешламов предельно сложен и включает нефть, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, механические примеси и радиоактивные элементы. Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой [38].

Обычно для переработки нефтешламов используются биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические, чисто огневые и комбинированные технологии с низкой производительностью и высокими материальными, энергетическими и финансовыми затратами, непозволяющими осуществить полную переработку и утилизацию нефтешламов и не обеспечивающими экологическую безопасность.

Суть электроогневой технологии сжигания состоит во взаимодействии электрическое поле с радикалами любых углеводородов на атомарно-молекулярном уровне и одновременно воздействии на любые углеводородные цепочки, в частности на бенз(а)пирен, таким образом, что они расщепляются на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа.

Вначале необходимо откачать и переработать в полезные товарные продукты большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров. Причем термиче-скую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в нефтяном амбаре с нефтешламами или непосредственно около него. Далее необходима обработка в центрифугах последующие слои нефтешламов, относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в эффективное топливо для теплоэнергетики.

В процессе теплового разжижения густых, вязких и твердых фракций нефтешламов необходимо перекачки их из амбаров и расфасовки в энергетические капсулы и брикеты из наиболее твердых смолистых и энергоемких фракций для последующего использования в качестве топлива.

Процесс горения позволяет использовать в качестве топлива любые горючие отходы. В результате применения данной технологии можно утилизировать отходы, мусор и нефтешламы. Преимущества разработанной на основе этой технологии установки:

-экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен в несколько раз);

-низкая себестоимость производства;

-высокая степень очистки отходящих газов.

При сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, резко снижается количество всех токсичных компонентов в отходящих газах на 70 -- 80 % первоначальной их концентрации. В пламени исчезают практически все токсичные компоненты СО, СН, NО_х, ПАУ, в том числе бенз(а)пирен. При послойном сжигании остатков различных нефтешламов можно регулировать параметры активизирующего горение электрического поля (напряженность, частоту высокого напряжения) в зависимости от их состава и количества для обеспечения оптимальной скорости горения и достижения минимальной токсичности отходящих газов.

С помощью электроогневого метода утилизации нефтешламов возможно выделение ценных фракций нефти (бензин, керосин) [38].

Термические методы обработки осадков сточных вод позволяют существенно сократить их количество и снизить токсичность. Термические методы приобретают большое значение при переработке осадков, шламов и илов. При достаточной степени переработки осадков сточных вод прекратится увеличение массы накапливаемых отходов и появится возможность использовать ценные компоненты осадков в других отраслях.

Заключение

Подводя итог всему вышесказанному, можно сказать, что, несмотря на длительность изучения настоящей проблемы, утилизация и переработка отходов промышленности по-прежнему не ведется на должном уровне.

Острота проблемы, несмотря на достаточное количество путей решения, определяется увеличением уровня образования и накопления промышленных отходов. Усилия зарубежных стран направлены, прежде всего, на предупреждение и минимизацию образования отходов, а затем на их рециркуляцию, вторичное использование и разработку эффективных методов окончательной переработки, обезвреживания и окончательного удаления, а захоронения только отходов, не загрязняющих окружающую среду. Более эффективно и целесообразно предотвращать образование отходов, начиная со стадии добычи полезных ископаемых и заканчивая потреблением готовой продукции. Достичь этого можно путем разработки и внедрения технологий рационального использования природных ресурсов, выделения ценных компонентов из побочных продуктов производства и отходов.

В советские годы длительное время существовала ориентация промышленности нашей страны на ресурсосберегающие технологии, однако это отображало скорее экономические цели производства, нежели попытку предотвратить вредное воздействие на окружающую среду. В наше время разнообразие продукции, которая при современном развитии науки и техники может быть безотходно получена, весьма ограничено и достижимо лишь на ограниченном числе технологических циклов и только на высокорентабельных отраслях и предприятиях.

Многостороннее и глубокое освоение безотходных производств - долговременное и кропотливое дело, которым предстоит заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и многих других специалистов. Полностью безотходное производство - далекая перспектива, но необходимо уже сейчас решать эту задачу, как на общеэкономическом уровне, так и в отдельных отраслях хозяйства. Для этого необходимо предельно корректно и профессионально вести учет и оценку промышленных отходов начиная со стадии разработки технологических схем, в которых неизбежно образование отходов, и заканчивая мероприятиями по их утилизации, переработке и возможному дальнейшему использованию в данном производственном цикле или в других отраслях.

Список литературы

1. http://www.gintsvetmet.ru

2. http://www.ecoms.ru

3. Максимов И.Е. Состояние и перспективы использования экозащитных систем в решении проблем отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.

4. Багрянцев Г.И., Черников В.Е. Термическое обезвреживание и переработка промышленных и бытовых отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.

5. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., Химия, 1990.

6. Бикбулатов И.Х., Шарипов А.К. Термическая обработка осадков сточных вод в изолированных иловых картах / Инженерная экология. 2001, №1, С. 16 - 21.

7. Бикбулатов И.Х., Шарипов А.К. Хранилищереактор для избыточного активного ила, сырых остатков и шламов // Инженерная экология. 2000, №5, С. 47 - 52.

8. Водоподготовка. Процессы и аппараты / Под редакцией Мартыновой О.Н. - М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.

9. Воловик А.В., Шелков Е.М., Долгоносова И.А. Переработка бытовых и промышленных отходов в высокотемпературной шахтной печи // Экология и промышленность России. - 2001, № 10, с. 9 - 12.

10. Гаев А.Я., Герценштейн Ф.Э., Шагивалеева Р.Г. Радикальный путь решения проблемы иловых отвалов // Экология и безопасность населения Урала. Сборник статей. - Пермь. 1995.

11. Гриневич В.И., Иванова Н.В., Костров В.В. Экологические технологии: использование низкотемпературной плазмы для очистки отходящих газов // Инженерная экология. 2002, №2, С. 38 - 44.

12. Дмитриев В.И., Коршунов Н.Н., Соловьев Н.И. Термическое обезвреживание отходов хлорорганических производств // Химическая технология, 1996, №5.

13. Избавление биосферы от токсичных отходов. Проблема и пути ее эффективного решения. Соликамск: Сильвинит, 1995.

14. Изоляция радиоактивных отходов в геологических фармациях. Международная конференция. Киев, 1994.

15. Инструкции о порядке единовременного учета образования и обезвреживания токсичных отходов. М, 1990.

16. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. Л., Химия, 1981.

17. Лукашов В.П., Янковский А.И. Переработка и обезвреживание промышленных и бытовых отходов с применением низкотемпературной плазмы. //Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.

18. Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов технологии органических веществ. М.: Химия, 1984.

19. О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения. Федеральный закон от 06.04.99.

20. Об отходах производства и потребления. Федеральный закон от 10.06.98 г. № 3009.

21. Об утверждении Критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды. Приказ МПР РФ от 15.06.01 № 511.

22. Объекты народного хозяйства в подземных горных выработках. СНиП 2.01.55-85

23. Перспективные технологии очистки сточных вод промышленных предприятий. - Алма-Ата. КазНИИТИ. 1991.

24. Пилат Б.В., Якунин А.И., Звонкова Е.Е. Новые методы и аппараты для очистки сточных вод: Аналитическая обзорная информация. - Алма-Ата.: КазНИИТИ. 1990.

25. Пономарев В.Г., Кедров Я.А., Михайлов А.Н., Шафи-Заде И.Г. Анализ конструктивных решений тонкослойных отстойников: Обзорная информация / ЦНИИТЭнефтехим - М. 1989. Серия Охрана окружающей среды. Выпуск 3.

26. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов СанПиН 3183-84 Минздрав СССР, 29.12.84.

27. Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов (к СНиП 2.01.28-85) Госстрой СССР, Приказ 47, 15.06.84.

28. Правила охраны окружающей среды от отходов производства и потребления в РФ от 15.07.94.

29. Правила учета и оценки отходов производства и потребления на территории Пермской области. Комитет природных ресурсов по Пермской области, Управление по охране окружающей среды администрации Пермской области. Пермь, 2001.

30. Предельное количество накопления токсичных промышленных отходов на территории предприятия (организации) N 3209-85. Минздрав СССР, 01.02.85.

31. Размещение промышленных отходов в подземных хранилищах. Зильбельшмидт В.Г., Зильбельшмидт В.В. и др. Пермь: ПГТУ, 1995.

32. Рекультивация отработанных карьеров. Чертес К.Л., Быков Д.Е. и др. Самарский государственный технический университет // Экология и промышленность России, № 10, 2002, с 18 - 22. РОК

33. Санитарные правила по сбору, хранению, транспортировке и первичной обработке вторсырья. СанПиН 2524-82. Минздрав СССР, 22.01.82.

34. Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых промышленных отходов. М.: Минздрав, 1977.

35. Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления. Утв. Зам. Председателя Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды А.А. Соловьяновым от 11.03.99.

36. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. М.: Госстрой, 1985.

37. Установка для сорбционно-электрохимической очистки промышленных стоков. Ефимов К.М. и др. Институт эколого-технических проблем // Экология и промышленность, № 11, 2002, с. 16 - 17.

38. Утилизация нефтешламов. Дудышев В.Д. Российская экологическая академия // Экология и промышленность России. 2002, № 5, с. 20 - 23. УН

39. Федоров Л.А.. Диоксины, как экологическая опасность: ретроспектива и перспективы. - М. Наука, 1993, 267с. 30

40. Фокин А.В., Коломиец А.Ф. Диоксины - проблема научная или социальная? // Природа, 1985, №3.

41. Хмельницкий А.Г. Использование вторичных материальных ресурсов в качестве сырья для промышленности // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.

42. Хосид Е.В. Опыт внедрения новых мембранных методов водообработки стоков. Л.: ЛДНТП, 1989.

43. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Ворнов Ю.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1990.

Размещено на Allbest.ru