Учет и утилизация отходов

электрода (катод и анод), обычно из меди, иногда полые. В камеру под

определенным давлением, в заранее установленных количествах поступают

отходы, кислород и топливо, может добавляться водяной пар. В камере

поддерживается постоянное давление и температура. Возможно применение

катализаторов. Существует анаэробный вариант работы установки [17]. При

переработке отходов плазменным методом в восстановительной среде возможно

получение ценных товарных продуктов: например, из жидких хлорорганических

отходов можно получать ацетилен, этилен, HCl и продуктов на их основе [4].

В водородном плазмотроне, обрабатывая фторхлорорганические отходы, можно

получить газы, содержащие 95 – 98 % по массе HCl и HF [12].

Для удобства возможно брикетирование твердых отходов и нагрев

пастообразных до жидкого состояния [17].

Для переработки горючих радиоактивных отходов была разработана

технология с использованием энергии плазменных струй воздуха с

введенным активированным углеводородным сырьем, чистые, или содержащим

галениды. Такой 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; образуется коксовый

остаток и негорючие материалы – шлак, относящийся к категории кислых и

улавливающий до 98 % радионуклидов (137Cs, 90Sr, 37Fe, 60Co) [15].

Высокая энергоемкость и сложность процесса предопределяет его

применение для переработки только отходов, огневое обезвреживание которых

не удовлетворяет экологическим требованиям.

5. Утилизация жидких отходов

Промышленные отходы, находящиеся в жидком агрегатном состоянии, обычно

являются трудноутилизируемы, а зачастую представляют серьезную угрозу

окружающей среде ввиду высокой токсичности. Жидкие отходы, по сравнению я

твердыми отходами, технологически значительно более сложно изымать из

производства, транспортировать.

5.1. Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка сточных вод, как правило, является предварительным

этапом для очистки промышленных сточных вод. При этом обеспечиваются

выделение незначительной доли взвешенных веществ и снижение загрязнения.

Высокая эффективность процесса достигается интенсификацией

гравитационного отстаивания, затем пропуском сточных вод через слой

различных зернистых материалов или через сетчатые барабанные, напорные

фильтры или фильтры с плавающей нагрузкой и без добавления химических

реагентов и с использованием фильтровальных материалов.

Метод целесообразно использовать при создании замкнутых систем

водоснабжения промышленных предприятий.

Существуют различные варианты конструкций и модификаций аппаратов

тонкослойного отстаивания.

На практике применяются две принципиально отличающиеся конструкции: с

перекрестным движением потока воды и выделенного осадка и с противоточно-

прямоточным. У конструкций блоков с перекрестной схемой существует

некоторый перерасход фильтрующего материала. Блоки в противоточно-

прямоточных схемах лишены данного недостатка. Поэтому могут изготавливаться

практически из любого тонкого и пленчатого материала: листов алюминия,

оцинкованного железа, дюраля, поливинилхлорида, стеклопластика, листового

или пленчатого полиэтилена, лавсановой пленки. Особый интерес представляют

пленочные материалы из-за их невысокой стоимости и небольшой массы, что

облегчает их монтаж [25]. Несмотря на давность разработки данных устройств

и простоту их изготовления и эксплуатации они пока не получили должного

применения и распространения.

За рубежом давно применяется отстойник оригинальной конструкции финской

фирмы «Larox». Данное очистное оборудование имеет высокую

производительность: скорость восходящего потока составляет 5 – 8 м/ч.

Вследствие подачи суспензии в фильтрующий слой мельчайшие частицы

взвешенного вещества, направляющиеся вместе с восходящим потоком, остаются

в этом слое. В итоге слив содержит (20 – 50) · 10-6 твердой фазы.

Конструкция аппарата может быть модифицирована по степени концентрации

осадка. [23]

Значительное распространение в отечественной и мировой практике

получили фильтры с насыпной (зернистой) загрузкой, в качестве которой может

использоваться кварцевый песок, мраморная крошка, антрацит, керамзит, кокс,

древесные или полиэтиленовые опилки и другие материалы. Основным критерием,

характеризующим эффективность данных конструкций, является их грязеемкость,

которая увеличивается при смягчении фильтрующего материала [24, 43].

Таблица 2.

Грязеемкость различных материалов [43]

|Материал |Грязеемкость, кг/м3 |

|Кварцевый песок |1,1 |

|Синтетическое волокно |4,0 – 5,2 |

|Плавающая загрузка |8 – 14 |

|Отходы производства стройматериалов |10,2 – 12,4 |

Значительный интерес представляют фильтрующие материалы, которые не

требуют регенерации и могут быть утилизированы после выгрузки их из

фильтра, например в качестве топлива: антрацит, бурый уголь, коксовая

крошка, торф [25].

В недавнем времени были разработаны фильтры непрерывного действия, в

которых процессы фильтрации и промывки загрузки протекают непрерывно в

разных оптимизированных по форме, конструкции и габаритам аппаратах.

Широкое применение нашли фильтры непрерывного действия с насыпным слоем

фильтрующего материала Дина-Сэнд (Швеция). Использование непрерывности

процесса позволяет в 3 – 4 раза увеличить грязеемкость загрузки, в 1,5 – 3

раза сократить расход сбросных вод, фильтровать сильнозагрязненные и

нефтесодержащие стоки [8].

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].

5.2. Физико-химические методы очистки сточных вод

Физико-химические методы очистки сточных вод пригодны для использования

на предприятиях различных отраслей и могут применяться как самостоятельно,

так и в комплексе с другими способами очистки и переработки сточных вод.

Методы коагуляции и флокуляции могут применяться на предприятиях

химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, легкой промышленности.

Сорбционные методы, с использованием в качестве сорбентов золу, торф,

коксовую мелочь, селигатели, активированные угли различных марок, наиболее

эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их

последующей переработкой и использованием, а очищенные воды пригодны для

оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве одного из перспективных методов выделения из сточных вод

взвешенных веществ могут быть использованы конструкции и методы флотации.

Флотация применима для удаления ПАУ, нефтепродуктов и масел, волокнистых

компонентов. Наиболее широкий диапазон в технологических схемах очистки

сточных вод имеет принцип напорной флотации. Для очистки вод с высокой

концентрацией нерастворенных загрязнителей и содержащих нефть и

нефтепродукты целесообразно внедрение в эксплуатацию импеллерных установок,

которые обеспечивают высокую эффективность очистки.

Очистка стоков методом ионного обмена позволяет извлекать и

утилизировать ценные компоненты сточных вод: цветные металлы, ПАУ,

радиоактивные вещества – очищать сточные воды до ПДК с последующим

использованием вод в замкнутых технологических процессах предприятий [23].

Одним из перспективных направлений очистки сточных вод является

применение мембранных технологий: обратный осмос, ультра- и микрофильтрация

– наиболее универсальные, экономически целесообразный и экологически

безопасные методы обработки сточных вод [43, 42]. Самым производительным из

этих методов является способ ультрафильтрации, пригодный для очистки

сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической,

металлургической, пищевой, пищевой, микробиологической отраслей

промышленности и при гальванопроизводстве. Методы ультра- и микрофильтрации

обладают высокой эффективностью очистки, невысокими энергозатратами,

простотой и компактностью установок, автоматизацией и экологичностью

процесса [42].

Существуют различные типы гиперфильтрационных и ультрафильтрационных

аппаратов, отличающихся способами размещения мембран: с плоскокамерными,

трубчатыми, рулонными или спиральными фильтрующими элементами и с

мембранами из полых волокон малого диаметра.

Таблица 3.

Характеристика некоторых ультрафильтрационных мембран [42]

| Области применения |Характеристика мембран |

| |Диаметр пор,|Удельная |

| |нм |произв-ть, |

| | |л/м2 |

|Жирная вода пищевых предприятий |20 ( 2,5 |33,5 – 57 |

|Маслосодержащие воды автотранспортных |30 ( 5 |66 – 132 |

|предприятий | | |

|Сточные воды масложирной промышленности, |50 |100 – 200 |

|эмульсии нефтепродуктов | | |

|Малоэмульсионные воды металлургических |50 |100 – 600 |

|предприятий, моющие растворители, промывные | | |

|воды автомоек | | |

|Малоэмульсионные воды металлургических |4,3 |— |

|предприятий | | |

|Маслосодержащие стоки автотранспортных и |45 ( 5 |186 - 294 |

|металлургических предприятий | | |

Институтом эколого-технологических проблем на протяжении нескольких лет

проводились исследования и опытные работы по очистке различных

технологических растворов, в том числе гальваностоков и жидких

радиоактивных отходов, с помощью мембранной технологии и сорбентов.

Новизна метода заключается и возможности использования любых твердых

сорбентов и электроосмотического концентратора с замкнутыми рассольными

камерами с отечественными ионообменными мембранами марок МК-40 и МА-40.

Технические характеристики установки с использованием данных мембран:

Производительность, л/ч 100

Коэффициент очистки 50

Коэффициент концентрирования 100

Рабочее напряжение на электроосмотическом концентраторе, В 50

Сила тока на электроосмотическом концентраторе, А 15

В ИЭТП был разработан гранулированный сорбент из отходов

деревопереработки (шлифовальной пыли, опилки, кора и др.) и различных

гидролизных лигнинов, который имеет более низкую стоимость по сравнению с

различными отечественными и зарубежными аналогами (Таблица 4).

Таблица 4.

Характеристика гранулированных сорбентов [37]

|Показатели |Фирма |

|Марка |СТК |АГ-2А |207 С |APS-60 |ГШП |

|Размер |1,0 – 3,0 |1,0 – 3,0 |2,36 – 4,75|3,0 |2,0 – 5,0 |

|Прочность |66 |75 |95 |90 |78 |

|на | | | | | |

|% | | | | | |

|Суммарный |0,83 |0,80 |0,70 |0,70 |0,83 |

|см3/г | | | | | |

|Цена 1 т., |1850 |1445 |3050 |3700 |1144 |

|$ | | | | | |

5.3. 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].

5.4. 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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

МЕНЮ

Учет и утилизация отходов

ИНТЕРЕСНОЕ