Проблема обезвреживания и утилизации токсичных отходов на современном этапе развития цивилизации приобрела первостепенное значение, то есть решению этой проблемы посвящены работы ученых многих стран мира.

Рядом организаций Украины и России (в наибольшей мере в НПО "Техэнергохимпром", Россия; НТИЦ " Водообработка" и СКТБ с ОП ФХИ НАН Украины) проведен анализ более 500 видов различных отходов химических производств.

Установлено, что в большинстве своем отходы являются многокомпонентными смесями органических и неорганических соединений. Поскольку состав и агрегатное состояние отходов в большой мере зависят от характера химического производства, то для каждого конкретного случая необходимо исследование физико-химических свойств отходов и разработка соответствующей технологии их термического обезвреживания.

Отходы, которые могут быть обезврежены термическим методом, как правило, высоко токсичны, имеют сложный химический состав. Переработка их в полезные продукты в большинстве случаев экономически нецелесообразна, а удаление в отвалы ведет к загрязнению окружающей среды.

Жидкие отходы представлены в основном сточными водами, которые не принимаются на биологическую очистку, и кубовыми остатками после регенерации органических веществ.

Пастообразные отходы - это шламы, смолы, осадки из фильтров и отстойников, счистки из емкостей и теплообменного оборудования, образующиеся как от основных технологических процессов, так и от процессов биологической и механической переработки отходов. Твердые отходы обычно представлены деревянной тарой, бумажной, пленочной и тканевой тарой, загрязненной органическими веществами, отработанными фильтроматериалами, загрязненными обтирочными материалами, спецодеждой и т.п.

Применение огневого метода обезвреживания отходов позволяет получать практически нетоксичные газообразные продукты полного окисления, которые удаляются в атмосферу, и минеральную часть (золу), удаляющуюся в отвалы и на переработку.

В ряде случаев, в зависимости от химического состава отходов, дымовые газы могут содержать окислы серы, фосфора, азота, хлористый водород. В этих случаях следует применять специальные уловители и нейтрализаторы токсичных компонентов.

В зависимости от агрегатного состояния и свойств отходов для огневого обезвреживания применяются шахтные, камерные, барабанные вращающиеся, циклонные и другие печи.
Наиболее совершенными для сжигания жидких отходов являются циклонные печи, преимущества которых обусловлены аэродинамическими особенностями (вихревая структура газового потока), обеспечивающими высокую интенсивность и устойчивость процесса сжигания с малыми тепловыми потерями и минимальными избытками воздуха. Это позволяет создавать малогабаритные устройства, работающие с высокими удельными тепловыми нагрузками, в десятки раз превышающими нагрузки камерных, шахтных и барабанных печей.

Широкое применение циклонные печи нашли для обезвреживания сточных вод, загрязненных органическими и минеральными компонентами. Подача воздуха и топлива осуществляется тангенциально газо-мазутными горелками предварительного смешения, расположенными на боковой поверхности камеры сгорания. Распыливание сточных вод осуществляется центробежными механическими форсунками, установленными радиально ниже зоны горения топлива.

При сжигании тяжелого топлива (мазута), а также при распыливании вязких отходов наблюдается заброс несгоревших частиц на стенки камеры сгорания и образование коксовых отложений, что приводит к нарушению процесса. Подача суспензий центробежными форсунками практически невозможна вследствие их забивания. Для распыления жидкостей с большой вязкостью и суспензий с максимальным размером частиц до 300 мкм применяются пневматические (паровые) форсунки и специальные способы ввода отходов в камеру сгорания.

Введение отходов аксиально встречными потоками позволяет аэродинамически запереть приосевую зону, предотвратить образование коксовых отложений и вынос несгоревших частиц с дымовыми газами через приосевую зону, наиболее полно использовать объем камеры сгорания и, в конечном итоге, повысить эффективность процесса. В случае необходимости сжигания большого количества несовместимых отходов подача может осуществляться несколькими пневматическими форсунками, установленными в нижней части вертикальной камеры сгорания и направленными навстречу потоку отходящих газов.

Для предприятий, на которых образуется большое количеств жидких и небольшое количество твердых отходов, применяются комбинированные печи. Твердые отходы подвергаются разложению и частичному сжиганию в камере, расположенной в газоходе печи. Газообразные продукты разложения и неполного сгорания твердых отходов направляются на дожигание в циклонную камеру, в которой сжигаются жидкие отходы и топливо. Совместное сжигание позволяет уменьшить капитальные затраты на создание установки и сократить расход топлива на термическое обезвреживание жидких отходов, обладающих низкой теплотой сгорания.

Оснащение вращающихся печей вихревыми дожигателями позволяет получить дымовые газы с объемной долей окиси углерода менее 0,1%. Дожигатель представляет собой цилиндрическую камеру с пережимом, имеющую тангенциальные каналы для ввода дымовых газов и воздуха. Дожигатель оснащен горелочными устройствами для подачи топлива в случае необходимого повышения температуры.

Термическое обезвреживание пестицидов

В связи с несовместимостью некоторых видов отходов (например, недопустимо смешение цинеба, пентатиурама, хлорофоса) следует предусмотреть раздельный прием, подготовку, подачу и сжигание по партиям одноименных пестицидов.

Порошкообразные и пастообразные отходы (потоки 1 и 2) поочередно принимаются непосредственно в бункер дозатора или другого оборудования. Жидкие отходы (поток 3) принимаются в приемную емкость.

Подготовка отходов к сжиганию заключается в приготовлении из них легкораспыляемых систем. Из порошкообразных отходов и воды готовят суспензии; из водных растворов и пастообразных отходов при добавлении воды или растворителя (керосина, дизтоплива) готовят эмульсии. Вязкость подготовленных отходов должна быть не более 0,7247 •10-4 м2/с (10° Е). Для получения устойчивых, не расслаивающихся систем рекомендуется суспензии и эмульсии обрабатывать в соответствующем оборудовании.

Загрязненную тару необходимо обезвреживать. Картонные и пластмассовые барабаны, бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем, деревянные ящики направляются на сжигание. Металлическая тара обрабатывается водным раствором щелочи и водой, смыв используется для приготовления суспензий и эмульсий. Металлическая тара после обработки направляется на утилизацию.

Узел сжигания утилизируемого устройства (УС) состоит из камеры сгорания и камеры дожигания. Равномерная подача подготовленных отходов в камеру сгорания, для обеспечения качественного сжигания, осуществляется пневматическими форсунками.

Для первоначального розжига и поддержания температуры в камерах сгорания и дожигания устанавливаются горелки. Температура в камере сгорания поддерживается на уровне 900 – 1100° С. Дымовые газы из камеры сгорания направляются в камеру дожигания, где при температуре 1100 – 1300° С и интенсивном смешении компонентов горения завершается процесс окисления продуктов неполного сгорания.

В качестве дутьевого воздуха используется воздух из системы вентиляции узла приема и подготовки отходов.

Сгораемая тара сжигается одновременно с подготовленными отходами или самостоятельно по мере накопления.

Дымовые газы из камеры дожигания направляются в узел мокрой очистки дымовых газов (УМО), где проходят две ступени очистки в циклонно-пенных аппаратах (ЦПА). В ЦПА первой ступени осуществляется быстрое охлаждение, очистка от пыли и связывание кислых компонентов (HCl, SO₂, Р₄О₁₀). Нейтрализация кислых компонентов, образующихся при горении отходов, осуществляется за счет введения соответствующего количества нейтрализующего агента; причем часть его вводится в отходы на стадии подготовки, а часть может подаваться отдельным потоком в камеру сгорания или в камеру дожигания, остальное – в узел мокрой очистки дымовых газов.

С целью исключения конденсации водяных паров в газоходе и дымовой трубе (ТД) охлажденные и очищенные дымовые газы направляются в подогреватель газов (ПГ), где нагреваются отходящими из камеры дожигания дымовыми газами до 130 – 200° С и затем сбрасываются в атмосферу.

Подача воздуха на горение отходов и топлива и транспортировка дымовых газов по всему тракту установки осуществляется за счет соответствующих тягодутьевых машин.

 Сбрасываемые в атмосферу дымовые газы соответствуют директиве ЕЭС-9367 от 16.12.94г., предусматривающей содержание вредных компонентов в дымовых газах при сжигании опасных отходов: СО не более 100 мг/м³, NO_х не более 150 мг/м³; HCl не более 10 мг/м³, HF не более 1 мг/м³, SO₂ не более 50 мг/м³, Сорг. не более 10 мг/м³, пыль не более 10мг/м³, сумма ПХДД и ПХДФ (в пересчете на 2,3,7,8-ТХДД) менее 0,1нг/м³. Нормы на содержание вредных компонентов в дымовых газах установлены при следующих условиях: дымовые газы – сухие, температура – 273° К, давление – 101,3 гПа, содержание О₂=11 % об.

Зола из узла сжигания и шлам из отстойника (ОТ) содержат в своем составе в основном SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, CaO, MgO, NaCl, Na₂SO₄, Na₄Р₂О₇, KCl, CuO, ZnO. В зависимости от состава сжигаемого отхода зола и шлам направляются на утилизацию или захоронение. Водный раствор солей из отстойника направляется на охлаждение дымовых газов в узел мокрой очистки.

При двухсменной работе установки производительностью 250 кг/ч отходы сельскохозяйственного производства, накопившиеся в Одесской области, могут быть обезврежены за полтора года. При непрерывной работе установки время обезвреживания накопленных пестицидов составит ~ 7 мес.

Для обезвреживания пестицидов рекомендуется создать установку производительностью 250 кг/ч, включающую узлы приема, подготовки, подачи и сжигания отходов; очистки, охлаждения и удаления дымовых газов.

С целью уточнения технических решений при разработке технологии термического обезвреживания необходимо провести исследования условий приготовления из отходов легкораспыливаемых систем.

Ориентировочная стоимость основного технологического оборудования установки составит 100 000 $.

Термическое обезвреживание непригодных лекарственных препаратов

Отходы пластмасс предварительно измельчаются и равномерно дозируются в камеру сгорания с помощью шнекового питателя. Прочие твердые отходы, упакованные в сгораемую тару с максимальным размером 300 мм, или россыпью подаются на сжигание с помощью загрузочного устройства, оснащенного толкателем, через загрузочный люк с водоохлаждаемой заслонкой. Жидкие отходы из накопительного бака насосом подаются на форсунку и сжигаются в распыленном виде. В зависимости от реологических свойств отходов применяется механическая или пневматическая форсунка.

Для первоначального розжига, а при необходимости, для поддержания горения установлена горелка, работающая на жидком топливе. Температура в камере сгорания поддерживается на уровне 950-1100° С.

Дымовые газы из камеры сгорания направляются камеру дожигания, где при температуре 1100-I300° С завершается процесс окисления продуктов неполного сгорания. Температурный уровень 1300° С поддерживается при сжигании хлорсодержащих отходов. Для поддержания температурного уровня в дожигателе установлена топливная горелка. Турбулизация потока в дожигателе достигается за счет тангенциального ввода дымовых газов и воздуха. Воздух, необходимый для горения отходов, вентилятором подается в подколосниковое пространство и в воздушное сопло дожигателя.

Зола, образующаяся при сгорании отходов, периодически удаляется из подколосникового пространства. Она не содержит токсичных компонентов и может использоваться в качестве наполнителя для изготовления шлакоблочных изделий.

Дымовые газы после дожигателя проходят две ступени очистки в циклонно-пенных аппаратах. В ЦПА первой ступени осуществляется охлаждение, очистка от пыли и связывание кислых компонентов. В ЦПА второй ступени производится окончательная очистка дымовых газов.

Охлажденные и очищенные газы с температурой 80-100° С направляются в подогреватель газов, нагреваются до 150-200° С и затем сбрасываются в атмосферу. Подогреватель газов входит в состав агрегата сжигания, включающего камеру сгорания и камеру дожигания. Транспортировка дымовых газов по всему тракту установки осуществляется за счет разрежения, со¬здаваемого дымососом.

Шлам, отводимый из ЦПА, представляет собой раствор солей (NaCl, Na₂SO₄, Na₂CO₂) влажностью 90 % и может сливаться в канализацию.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка средств защиты растений можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок средств защиты растений в России».

Newchemistry.ru