WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

«Министерство образования Российской Федерации ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.Г.Ветошкин ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ ОТ ОТХОДОВ Учебное пособие ...»

-- [ Страница 3 ] --

Основные достоинства метода - пригодность для разделения минера лов с весьма малой (до 0,1 г/см.3) разницей в плотностях и необязатель ность классификации материала перед обработкой. Кроме того, обогаще ние в тяжелых средах обеспечивает более высокие технологические пока затели по сравнению с отсадкой, просто в аппаратурном оформлении и эксплуатации. Недостатки метода - необходимость регенерации утяжели теля, часть которого захватывается продуктами обогащения.

Для обогащения в тяжелых суспензиях используют различные типы конусных, реечных и спиральных классификаторов с расходом суспензои да 150…800 г/т обогащенного материала.

3.2.2. Магнитное обогащение В том случае, если отходы могут содержать металлические включе ния, их обычно пропускают через магнитный сепаратор (например, с дви жущейся лентой). В магнитном поле, создаваемом с помощью электромаг нитов, происходит отделение магнитных металлов от органической части отходов.

Магнитное обогащение основано на различном поведении минералов в постоянных магнитных или электромагнитных полях. Сила притяжения разных минералов к магнитам неодинакова. Наиболее магнитно чистое железо. Если силу его притяжения принять за 100, то для других сильно магнитных минералов она составит от 40 (магнетит) до 6,7 (ильменит, пирротин), для среднемагнитных - 0,40…1,82 (гематит, лимонит, сидерит и др.), а для слабомагнитных, к которым относится большинство минералов цветных металлов, не превысит 0,37 (кварц, пирит, доломит и т.п.). Поэто му в настоящее время магнитная сепарация является одним из основных методов обогащения руд черных металлов, особенно магнетитовых. Она применяется также для сортировки металлического лома, извлечения же лезной фракции из бытовых и промышленных отходов.

Аппараты для магнитного обогащения называют магнитными сепа раторами. Их конструкции, предназначенные для крупнокусковых (120…150 мм) материалов, работают в воздушной среде, и обогащение в них называют сухой магнитной сепарацией. Сепараторы для мелких мате риалов (крупность менее 6…8 мм) используют для обогащения как в воз душной, так и в водной (мокрая магнитная сепарация) средах. Мокрая магнитная сепарация для мелких материалов дает лучшие результаты и имеет преимущественное применение, так как в этом случае исключается слипание фракций магнитных и немагнитных частиц между собой и по давляется пылевыделение.

Магнитное обогащение проводят в различных типах сепараторов. Для сильномагнитных железных руд применяют преимущественно барабанные сепараторы сухого и мокрого вариантов обогащения. В первом случае ап парат состоит из латунного вращающегося барабана, внутри которого по мещают неподвижные электромагниты. При прохождении руды через маг нитное поле сепаратора частицы с более высокими магнитными свойства ми перемещаются по траекториям, отличным от траекторий менее магнит ных зерен, благодаря чему происходит разделение частиц (рис. 3.8). При мокром обогащении отделению пустой породы способствуют струи (ван на) воды, помогающие смыванию менее магнитной пустой породы с бара бана (ленты).

Рис. 3.8. Барабанный магнитный сепаратор Удельная производительность магнитных сепараторов на крупном ма териале с наибольшей магнитной проницаемостью может достигать 60 т/ч на 1 -и ширины сепаратора.

3.2.3. Электрические методы обогащения Электрическую сепарацию применяют для сыпучих материалов круп ностью до 5 мм, переработка которых другими методами малоэффективна (компоненты близки по плотности, магнитным или физическими свойст вам). В настоящее время ее используют для обогащения и доводки грави тационных концентратов руд черных и цветных металлов, в алмазной, сте кольной, керамической промышленности, при обогащении углей, формо вочных песков и в других случаях. Методами электрической сепарации обогащают только сухие материалы, поэтому данные способы особенно перспективны в маловодных районах.

Эти методы основаны на разнице в поведении заряженных частиц в электрическом поле или на заряженном электроде, обусловленной их раз личием в электропроводности. Как известно, все тела по электропроводно сти делятся на проводники тока, полупроводники и непроводники (диэлек трики). В случае движения по заряженному электроду в целом электроней тральные электропроводящие частицы отдают ему заряд противоположно го знака и сохраняют одноименный с электродом заряд. Последнее приво дит к отталкиванию частицы от электрода. Диэлектрик, напротив, взаимо действует с электродом частицами противоположного знака, прилипает к нему.

Обычно электрод имеет форму заземленного вращающегося барабана, лежащего в основе конструкции электростатического барабанного сепа ратора, схема разделения частиц в котором сходна с таковой для магнит ных сепараторов. При загрузке, например, сверху на вращающийся бара бан частицы-проводники отталкиваются от барабана и попадают в ближ ний бункер. Минералы-диэлектрики прилипают к барабану и вращаются вместе с ним до скребка на противоположной стороне барабана, где отде ляются и поступают в дальний бункер. Полупроводниковые частицы скап ливаются в среднем бункере.

Основной принцип действия электрических сепараторов дополняют приемами, усиливающими эффективность их работы. Один из них - снаб жение частиц зарядом, противоположным знаку заряда в барабане, еще до попадания на последний: электризация трением (трибоэлектризаиия) на конвейерах, в кипящем слое и др. Для улучшения разделения и увеличения траектории отклонения проводящих частиц барабан окружают электродом сегментом с противоположным зарядом. Это приводит к ионизации возду ха и зарядке частиц за счет коронного разряда. Такая конструкция получи ла название коронно-электростатического барабанного сепаратора. Для увеличения производительности барабаны можно располагать один над другим (каскадно).

Помимо барабанов, электроды имеют форму пластин, камер, труб, лент, что в сочетании с коронирующим электродом дает соответствующие названия электрическим сепараторам: пластинчатый коронный, камерный коронный, трубчатый коронный и ленточный коронный.

Наибольшее распространение получили коронно-электростатические барабанные сепараторы с производительностью по исходному питанию до 20 т/ч, частотой вращения до 500 мин-1 и напряжением на электродах 20…50 кВ.

На рис. 3.9 показана принципиальная схема электрического сепарато ра с коронирующей системой для разделения цветных металлов и поли мерных отходов. Смесь, подлежащая разделению, подается на заземлен ный электрод - барабан 4, который перемещает частицы в зону действия коронирующих электродов 6. В результате частичного пробоя воздуха в межэлектродном пространстве образуются ионы, которые передают заряд частицам металла и полимера. Металлические частицы быстро разряжают ся, отрываются от барабана и попадают в бункер 8. Полимерные отходы сохраняют заряд длительное время и притягиваются к барабану до тех пор, пока не счищаются с него щеткой 3, после чего попадают в бункер 7.

Рис. 3.9. Принципиальная схема электрического сепаратора с коронирую щей системой:

1 – бункер;

2 - вибропитатель;

3 - щетка;

4 - вращающийся заземленный электрод (барабан);

5 - источник высокого напряжения;

6 - коронирующие электроды;

7, 8, 9 – бункеры.

Разработаны также индуктивные приборы, позволяющие удалять не магнитные металлы в электромагнитном поле. В верхней части прибора расположена катушка индуктивности, содержащая электромагнитное поле высокой частоты. Электропроводящие частицы изменяют это поле, и воз никающий сигнал через усилитель включает электромагнит управления за слонкой. Порция материала с посторонними металлическими включения ми удаляется из общего массопотока, после чего заслонка возвращается в исходное положение. Производительность индуктивных сепараторов при насыпной плотности отходов 500 кг/м3 достигает 8000 кг/ч.

3.2.4. Флотационное обогащение Флотация - широко распространенный метод обогащения полезных ископаемых и твердых отходов. Она основана на различиях в смачиваемо сти тех или иных минералов.

Процесс флотации протекает по следующей схеме. Тонкоизмельчен ные твердые отходы в виде пульпы с небольшим количеством специаль ных реагентов насыщают воздухом. При этом поверхность смачиваемых частиц покрывается водой, а на поверхности несмачиваемых частиц закре пляется пузырек воздуха, вытесняющий с нее воду. Прилипшие к пузырь кам воздуха частицы поднимаются (флотируются) на поверхность и обра зуют пенный продукт, а смачиваемые частицы остаются в пульпе и посту пают на дальнейшую переработку или в отвал (хвосты).

Флотация материала пузырьками воздуха называется пенной флота цией. Однако флотацию можно осуществлять не только пузырьками возду ха, но и капельками масла (масляная флотация) и пленками несмачиваю щих жидкостей (пленочная флотация). Наиболее распространена пенная флотация, рассматриваемая далее.

Разделение минералов флотацией не зависит от их плотности. Так, медный минерал халькопирит плотностью 4,2 г/см3 флотирует, а кварц плотностью 2,6 г/см3 не флотирует и переходит в хвосты.

Процесс флотации можно регулировать, воздействуя на поверхность частиц различными веществами, делающими ее более гидрофильной или гидрофобной, усиливающими устойчивость пены, меняющими другие свойства системы. В зависимости от выполняемых функций эти вещества (флотационные реагенты) делят на собиратели, пенообразователи, де прессоры, активаторы и регуляторы.

Собиратели действуют на границе раздела минеральная частица - во да, повышая гидрофобность твердой поверхности. Они делятся на анион ные (ксантогенаты), катионные (высшие алифатические амины) и аполяр ные (масляные). Аполярные собиратели в настоящее время имеют ограни ченное применение, но используются в качестве пенообразователей.

Пенообразователи действуют на границе раздела жидкость-воздух и относятся к поверхностно-активным веществам (ПАВ), уменьшающим по верхностное натяжение, что облегчает образование более мелких воздуш ных пузырьков в пульпе, замедляет их слияние в более крупные, т.е. спо собствует образованию прочной и устойчивой пены. Наиболее распро странены масляные пенообразователи (сосновое и пихтовое масло) и выс шие алифатические спирты.

Собиратели и пенообразователи редко позволяют выделить какой либо один минерал и обычно способствуют коллективной флотации груп пы минералов. Чтобы получить ценный минерал в виде отдельного про дукта, дополнительно применяют другие реагенты в рамках селективной флотации.

Депрессоры (подавители) избирательно увеличивают смачиваемость поверхности определенного минерала и препятствуют воздействию соби рателей на поверхность. В качестве подавителей более распространены цианиды, известь.

Активаторы, например медный купорос и серная кислота, восстанав ливают флотируемость депрессированных материалов.

Регуляторы применяют для создания среды с определенными физиче скими и химическими свойствами, прежде всего оптимального рН, при ко тором возможно наилучшее действие флотационных реагентов. Обычно для регулирования щелочности или кислотности пульпы применяют из весть, соду и серную кислоту.

Один и тот же реагент может принадлежать нескольким из указанных групп, выполняя, например, одновременно роль собирателей и пенообра зователей (многие масла и органические растворимые соединения). Из весть может быть и подавителем, в частности для пирита, и регулятором.

Флотацию осуществляют в аппаратах, называемых флотационными машинами. В зависимости от способа образования пузырьков и перемеши вания пульпы флотационные машины можно разделить на механические (наиболее распространенные), пневматические и комбинированные (пнев момеханические).

В механических флотационных машинах воздух засасывается импел лером через полую трубу, разбивается на мелкие пузырьки и равномерно распределяется по всему объему пульпы машины.

В пневматических флотомашинах воздух подается в пульпу под дав лением через пористое днище ванны машины или через ряд узких трубок, опущенных в пульпу открытыми концами.

В пневмомеханических флотомашинах воздух подводят снизу под импеллер, который разбивает его на мелкие пузырьки и равномерно рас пределяет по ванне.

Наиболее распространенные в России механические машины «Меха нобр» (рис. 3.10) имеют объем камеры до 6,3 м3, производительность по потоку до 12 м3/мин. Длина машины, состоящей из ряда камер, достигает 30…40 м.

Рис. 3.10. Двухкамерная прямоточная флотационная установка:

а — поперечный разрез;

б — продольный разрез;

1 — отбойники;

2 — флотационная камера;

3 — вал импеллера;

4 — воздушная трубка;

5 — электродвигатель;

6 — пеносниматель;

7 — отверстия в статоре для внут ренней циркуляции воды;

8 — статор;

9 — импеллер;

10, 11 — соответст венно приемный и выпускной карман Из практики- флотации известно, что оптимальная плотность пульпы составляет 25…35% твердого, крупность измельченного материала 0,3…0,5 мм, расход реагентов собирателей и пенообразователей 10… г/т полезного ископаемого, активаторов 50…1000 г/т, депрессоров и регу ляторов 10…10000 г/т.

В результате флотации получают концентраты, содержащие несколь ко извлекаемых минералов (коллективный концентрат) или по преимуще ству только один (селективный концентрат). Соответствующие схемы флотации получили название коллективной и селективной схем.

3.3. Сжигание твердых отходов Сжигание твердых и пастообразных отходов может осуществляться во всех типах печей, за исключением барботажных и турбобарботажных.

Наиболее широкое применение получили факельно-слоевые топки. Топки для слоевого сжигания, которые более других используются для сжигания твердых отходов (прежде всего твердых бытовых отходов и их смеси с производственным мусором), классифицированы по ряду других призна ков: способам подачи и воспламенения отходов, удаления шлака и т.д. По режиму подачи отходов в слой различают топочные устройства с периоди ческой и непрерывной загрузкой. По организации тепловой подготовки и воспламенения отходов в слое различают топки с нижним, верхним и сме шанным (неограниченным) воспламенением. По способу подвода к слою топлива (отходов) существуют следующие схемы, отличающиеся сочета нием направлений газовоздушного и топливно-шлакового потоков:

встречные (противоток), параллельные (прямоток), поперечные (перекре стный ток) и смешанные.

Многочисленные исследования горящего слоя топлива (методами зо нометрии, надслойного газового анализа, газообразования в слое, распре деления температур в слое) позволили условно разделить весь процесс в нем на три основных периода: подготовка топлива (отходов) к горению, собственно горение (окислительная и восстановительная зоны), дожигание горючих и очаговых остатков.

В зоне подготовки отходы прогреваются, из них удаляется влага и вы деляются летучие вещества, образовавшиеся в результате нагрева отходов.

В кислородной зоне происходит сгорание углерода кокса с образованием диоксида и частично оксида углерода, в результате чего выделяется основ ное количество тепла в слое. В конце кислородной зоны наблюдается мак симальная концентрация CO2 и температура слоя. Непосредственно к ки слородной зоне примыкает восстановительная зона, в которой происходит восстановление диоксида углерода, оксида углерода с потреблением из вестного количества тепла. Заканчивается процесс горения выжиганием озоленного кокса.

Слоевые топки получили широкое применение для сжигания твердых бытовых и близких к ним по морфологическому составу ПО.

Требуемые обработка и скорость движения слоя во всех зонах горения наиболее просто достигаются при использовании механических ступенча тых колосниковых, а также цепных решеток. В большинстве конструкций шуровка и передвижение мусора происходят за счет движения ступеней наклонной решетки.

Подвижные ряды колосников каждой ступени наклонно переталкивающей решетки (рис. 3.11, а) совершают одновременные воз вратно-поступательные движения в направлении перемещения мусора.

Частота движения, а также длина возвратно-поступательного движения колосников регулируются индивидуально для каждой ступени.

Рис. 3.11. Схема наклонных колосниковых решеток:

а – наклонно-переталкивающая;

б – обратно-переталкивающая;

в – опрокидывающая;

г – желобная;

д - валковая Обратно-переталкивающая и каскадная решетки относятся к группе переталкивающих с глубокой шуровкой слоя. Эти типы решеток имеют различное конструктивное оформление. Обратно-переталкивающая решет ка (рис. 3.11, б) набрана из чередующихся поперечных рядов подвижных и неподвижных колосников, причем подвижные ряды колосников соверша ют возвратно-поступательные движения навстречу спускающемуся слою.

Решетка выполнена с наклоном в сторону перемещения слоя.

Каскадные решетки выполняются горизонтальными либо с неболь шим наклоном в сторону перемещения отходов, или в противоположную сторону (решетки с обратным наклоном). Перемещение отходов вдоль ко лосникового полотна осуществляется за счет возвратно-поступательного движения колосников, расположенных под острым углом к направлению перемещения слоя.

Рабочее полотно секторных решеток (рис. 3.11, в) составлено из под вижных колосников в форме сектора. Колосники набраны в ряды-секции.

Попеременное поворотное движение отдельных колосников вокруг опор ной оси, проходящей через вершины секторных колосников, обеспечивает продвижение отходов вдоль решетки.

В желобной решетке (рис. 3.11, г) регулируются только число и длина ходов. Все решетки, кроме ступенчатой опрокидывающей с гидравличе ским приводом, имеют механические приводы.

Шуровка и продвижение слоя осуществляются как движением частей колосниковой решетки, так и разделением всего полотна решетки на части, расположенные уступом, в местах перехода зоны подготовки к сжиганию в зону сжигания, и зоны сжигания в зону дожигания. Такое разделение обес печивает интенсивное перемешивание мусора, но вызывает повышенный унос золы. Первую часть расчлененной решетки называют подсушиваю щей, вторую — главной, третью - дожигательной. На рис. 3.11,д показана схема наиболее распространенной валковой колосниковой решетки.

Барабанные печи - основной вид теплоэнергетического оборудова ния, которое применяется для централизованного сжигания твердых и пас тообразных отходов. Этими печами оснащены станции обезвреживания отходов. Основным узлом барабанной печи (рис. 3.12) является горизон тальный цилиндрический корпус 1, покрытый огнеупорной футеровкой 2 и опирающийся бандажами 6 на ролики 7. Барабан наклонен под небольшим углом в сторону выгрузки шлака и в процессе работы вращается со скоро стью 0,8…2 мин-1, получая движение от привода 10 через зубчатый венец 9. Во избежание продольного смещения барабана предусмотрены ролики 8.

Рис. 3.12. Схема барабанной печи: А - загрузка отходов;

В - выгрузка золы (шлака);

С - дымовые газы;

D - дополнительное топливо;

Е - воздух;

F - тепловое излучение;

1 - корпус барабанной печи;

2 - футеровка;

3 - раз грузочный торец;

4 - присоединительные сегменты;

5 - вентилятор;

6 бандажи;

7 - ролики опорные;

8 - ролики боковые;

9 - зубчатый венец;

10 привод;

11 - зона испарения воды;

12 - отходы;

13 - зона горения;

14 - зола (шлак).

Твердые и пастообразные отходы подаются в корпус печи с ее торца в направлении стрелок А. В случае необходимости дополнительное топливо или жидкие горючие отходы (растворители) распыливаются через форсун ку (стрелка D), повышая температуру внутри печи. В зоне 12 поступивший материал, перемешиваясь при вращении печи, подсушивается, частично газифицируется и перемещается в зону горения 13. Излучение от пламени в этой зоне раскаляет футеровку печи и способствует выгоранию органи ческой части отходов и подсушке вновь поступившего материала. Образо вавшийся в зоне 24 шлак перемещается к противоположному торцу печи в направлении стрелки В, где падает в устройство для мокрого или сухого гашения золы и шлака.

Газы, покидающие печь, могут содержать несгоревшие примеси, по этому обычно после барабанной печи в схеме установки (рис. 3.13) преду сматривается камера дожигания. Для очистки отходящих газов предусмат риваются скрубберы или электрофильтры.

Рис. 3.13. Установка с барабанной печью:

1 - очистка газов;

2 -труба;

3 - камера дожигания;

4 - барабан;

5 - подача отходов;

6 – шлак.

Печи с псевдоожиженным (кипящим) слоем. Этот метод получил широкое распространение для термического обезвреживания отходов.

В печах с кипящим слоем продукт переходит во взвешенное состоя ние в камере сгорания потоком воздуха, проходящим через слой сыпучего (порошкообразного или дробленого) материала, не перемещаясь по на правлению этого потока.

Скорость газового потока должна быть достаточной для того, чтобы частицы находились во взвешенном состоянии и вихревом турбулентном движении, напоминающем поток кипящей жидкости.

В нагретом кипящем слое происходит интенсивный теплообмен меж ду частицами и газом. Теплопередача в кипящем слое в 4 раза выше, чем в неподвижном.

На рис. 3.14 показана принципиальная схема печи с кипящим слоем.

Вертикальный корпус печи 3, футерованный огнеупорным кирпичом, име ет внизу газораспределительную решетку 8 провального или беспроваль ного типа. В процессе работы печи под решетку подается псевдоожижаю щий газ, обычно воздух. Воздух приводит во взвешенное состояние зерни стую загрузку, которая распределяется на плотную фазу слоя 1 и разбав ленную фазу 2.

Рис. 3.14. Схема работы печи с псевдоожиженным слоем:

1 - плотная фаза ожиженного слоя;

2 - разбавленная фаза ожиженного слоя;

3 - печь;

4 - распыленный загруженный материал;

5 - камера;

6 - ци клонный сепаратор;

7 -труба для возврата материалов;

8 - газораспредели тельная решетка.

Сверху на загрузку через форсунки или дозаторы подаются отходы.

Горение осуществляется в камере 5. Вода, попадающая в кипящий слой, почти мгновенно испаряется. Турбулизованная раскаленная поверхность кипящего слоя с движущимися во всех направлениях твердыми частицами не дает образовываться крупным сферическим каплям, мгновенно разру шает их до мельчайших капель, что значительно увеличивает суммарную поверхность испарения. Наличие крупных частиц или слипшихся агломе ратов шлама создает условия для частичного горения отходов, например нефтеотходов внутри слоя, так как они тонут в слое. Среднее время суще ствования крупных частиц составляет около 30 мин. Дымовые газы, со держащие минеральные механические примеси, очищаются в циклоне 6.

Выгрузка пыли производится шнеком 7.

Печи кипящего слоя менее универсальны, чем барабанные и многопо довые и требуют особых условий работы. Кроме того, эксплуатация печей с кипящим слоем на нефтеперерабатывающих предприятиях привела к от рицательным результатам. Главный недостаток состоял в том, что предва рительно подогретый до 600°С слой песка периодически остывал до 400…450°С. При такой температуре в слое песка горение прекращалось, шли процессы крекинга и коксования, т.е. газификация шлама, что приво дило к образованию коксовых агломератов и закупориванию кипящего слоя. В то же время при правильном выборе объекта обезвреживания и со блюдении технологических режимов печи кипящего слоя работают надеж но и эффективно.

Глава 4. Утилизация и ликвидация твердых промышленных и бытовых отходов.

4.1. Сбор, сортировка и подготовка отходов к переработке Проблематичность промышленной переработки ТБО состоит, прежде всего, в том, что этот вид отходов имеет сложный морфологический со став. Пока нет рациональной технологии переработки столь разных по сво ему составу материалов, содержащихся в ТБО, в одном технологическом процессе, а разделение смеси различных компонентов на составляющие на полигонах и свалках практически невозможно.

Наиболее рациональным решением проблемы твердых бытовых отхо дов могла бы быть организация селективного сбора или хотя бы грубая предварительная сортировка перед их сжиганием или компостированием.

Еще лучшей была бы технология комплексной переработки ТБО, предпо лагающая, в том числе, предварительную сортировку отходов с после дующим сжиганием горючей фракции и утилизацией выделяемой при этом теплоты, компостированием, по возможности, органической фракции и пе реработкой остальных отходов, включая отходы сжигания. Следует отме тить, что масштабы использования технологии комплексной переработки ТБО в мире пока незначительны.

Значительное развитие в мире получила технология селективного сбора компонентов ТБО: стекла, макулатуры, полимерных и металличе ских бутылок и банок, пищевых отходов. В Германии, кроме того, сущест вует двойная система удаления ТБО и отдельно отходов упаковки. Селек тивный сбор таких отходов осуществляют в специальные контейнеры, рас положенные в местах сбора ТБО, в жилых районах, у магазинов, торговых точек, в зонах отдыха. Даже стеклотару из белого и темного стекла соби рают в различные контейнеры. Существует система приемных пунктов, в том числе автоматов, для приема металлических банок на платной основе (возврат залоговой цены).

В Германии с 1985 г. проводят раздельный сбор органических быто вых отходов, которые затем компостируют и бесплатно распределяют сре ди населения. Это позволило сократить массу сбора отходов для захороне ния на 25%. Обеспечена также повторная переработка 44% белой жести, содержащей олово, используемой для консервирования продукции.

В большинстве европейских стран предварительную сортировку твер дых бытовых отходов (ТБО) проводит население. Для раздельного сбора пластмассовых отходов, стеклотары, пищевых отходов и так далее уста навливают контейнеры, населению выдают специальные мешки, ящики.

Вывоз отходов осуществляется предприятиями коммунального хозяйства или перерабатывающими предприятиями.

В Российской Федерации система сортировки отходов населением практически не действует. В населенных пунктах в жилых зданиях выше пяти этажей предусмотрено строительство мусоропроводов. Для приема бытовых отходов используют передвижные и стационарные контейнеры емкостью от 0,1 до 0,8 м3. Для контейнеров также оборудуют заасфальти рованные или забетонированные площадки на открытом воздухе.

Первой стадией переработки бытовых отходов является измельчение. Для этого используют молотковые, ножевые дробилки, ударно-отражательные мельницы, рифленые вальцы. Для фракционирования применяют барабан ные и вибрационные сита. Далее проводят сепарацию отходов. Лучше все го разработаны процессы выделения из бытовых отходов металлолома и макулатуры. Сепарацией и последующим использованием других компо нентов отходов можно значительно повысить экономическую целесооб разность процесса. На сепарацию отходы поступают после предваритель ного измельчения. При переработке бытовых отходов используют мокрый и сухой методы сепарации.

При сборе отходов необходимо сразу же их сортировать. Рассортиро ванные отходы из контейнеров легко подвергаются переработке. Напри мер, в 1985 г выпуск бумаги и картона из вторсырья в Англии составил 55%, ГДР – 50%, Египте – 97%, а в СССР всего 27% от общего выпуска этой продукции.

Аналогично решаются задачи по переработке промышленных отходов (ПО), например сбор и переработка отходов металлов. Эффективность ис пользования лома и отходов металлов зависит от их количества и качества заготовленного лома.

Обработку ПО целесообразно проводить в местах образования отхо дов, что сокращает затраты на погрузочно-разгрузочные работы, снижает безвозвратные потери при их перевалке и транспортировке и высвобожда ет транспортные средства.

Критерием определения целесообразности переработки отходов в местах их образования является количество и степень использования отхо дов в производстве. Основными направлениями ликвидации и переработки твердых промышленных отходов (кроме металлоотходов) являются вывоз и захоронение на полигонах, сжигание, складирование и хранение на тер ритории промышленного предприятия до появления новой технологии пе реработки их в полезные продукты (сырье).

Основные операции первичной обработки металлоотходов — сорти ровка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в раз делении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в уда лении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. Пакетирование отходов организуется на предприятиях, на которых образуется 50 т и более высечки и обрезков в месяц. Каждая партия должна сопровождаться удо стоверением о взрывобезопасности и безвредности. Стружку перерабаты вают на пакетирующих прессах, стружкодробилках, брикетировочных прессах. Брикетированию (окускование механическим уплотнением на прессах, под молотком и других механизмах) подвергается сухая и неокис ленная стружка одного вида, не содержащая посторонних примесей с дли ной элемента до 40 мм для стальной и 20 мм для чугунной стружки. Прес сование вьюнообразной стружки целесообразно проводить в отожженном состоянии, так как при этом отпадает необходимость выполнения таких подготовительных операций, как дробление, обезжиривание, отбор обти рочных материалов и мелких кусков металла.

4.2. Утилизация твердых отходов.

Специалисты полагают, что большая часть всех бытовых, промыш ленных и других отходов представляет собой ценное сырье, которое вновь может быть использовано в соответствующих отраслях народного хозяй ства.

Однако одно дело переработать и использовать раздельно собранные отходы (макулатуру, тряпье, металлы) и ненужные предметы, другое - из влечь и очистить уже попавшие в мусор. Рассортировать механизирован ным способом мусор на все ( или хотя бы на основные) входящие в него фракции - дело далеко не простое, требует разработки специального, весь ма сложного оборудования. На наиболее совершенных зарубежных заво дах по обработке мусора предусматривается комплексное извлечение ос новных ценных составляющих.

Технология включает:

- аэросепарацию мусора;

- электромагнитную сепарацию;

- компостирование и другие процессы.

Из мусора извлекают черный металл, бумагу, пластмассу, органиче ское вещество. Органическое вещество затем разделяется. Часть органики с высоким содержанием кормовых веществ, овощей, фруктов, хлеба и т.д.

перерабатывается в корм для скота. Из остальной органики изготавли вают компост. Около 50% исходного мусора, который нельзя использовать как вторсырье или для компостирования, сжигается.

4.2.1. Утилизация металлоотходов.

Экономический эффект использования металлоотходов в качестве вторсырья металлургический промышленности очевиден. 1 тонна чугунно го или стального лома может сберечь народному хозяйству 3,5 т мине рального сырья (2 т. железной руды, 1 т. кокса, 0,5 т. известняка_ при сни жении удельного расхода энергии на 75…80% и воды на 40%. В итоге 1 т стали выплавленной из отходов, примерно в 20 раз дешевле стали, полу ченной из руды. В то же время помимо защиты литосферы сокращается количество загрязняющих веществ в атмосферу и гидросферу на 75…80%.

Поэтому и не удивительно, что в зарубежных странах широко использует ся металлолом. Только в 1975 г в США использовалось свыше 60 млн.т ме таллолома, в ФРГ – около 20 млн.т, Англии – 15 млн.т, Японии – 36 млн.т.

Доля металлолома в шихте сталеплавильных печей в 1972 году в США со ставила 46%, ФРГ – 40%, Англии – 50%, Италии – 58%, Франции – 31%, Японии – около 35%. В советской металлургии тех времен черные металлы составляли более 48% шихты, при производстве стали в электропечах – более 90%. В настоящее время использование металлолома в металлургии значительно возросло из-за сложностей в экономике.

На предприятиях, где образуется большое количество металлоотхо дов, организуются специальные цехи (участки) для утилизации вторичных металлов. Чистые однородные отходы с паспортом, удостоверяющим их химический состав, используют без предварительного металлургического передела.

В машиностроении разработка малоотходных технологических про цессов связана прежде всего с необходимостью увеличения коэффициента использования металла. Естественно, что это увеличение дает не только технико-экономические выгоды, но и позволяет уменьшить отходы и вредные выбросы в окружающую среду.

Сравнительно новым технологическим процессом в литейном произ водстве является использование быстротвердеющих формовочных смесей.

Этот процесс, при котором происходит химическое затвердевание форм и стержней, прогрессивен не только в технологическом, но и в санитарно гигиеническом отношении вследствие значительного сокращения пылевы деления. Коэффициент использования металла увеличивается при таком литье до 95…98%.

Предложена новая технология изготовления разовых литейных форм без использования формовочных смесей с органическими связующими.

Увлажненный водой песок формируется и затем быстро замораживается жидким азотом. Полученные в таких формах отливки из чугуна и цветных сплавов имеют хорошую структуру и гладкую поверхность.

Одним из видов технологических потерь в кузнечно-прессовых цехах является угар металла, достигающий 5% массы загружаемого в печь мате риала. Угар повышается с увеличением продолжительности нагрева, по этому для сокращения потерь необходимо интенсифицировать процесс на грева, устанавливая его оптимальный режим в соответствии с конструкци ей нагревательного оборудования и формой заготовки.

Другим видом технологических потерь металла при его нагреве явля ется окалина, возникающая в результате окисления поверхностного слоя металла. При пламенном нагреве потери металла от окалины составляют ~ 3% массы заготовки. Особенно толстый слой окалины образуется при не равномерном нагреве. Эффективными способами борьбы с угаром и обра зованием окалины являются нагрев заготовки в защитной без окислитель ной среде, а также контактный и индукционный нагрев, позволяющий сни зить потери металла до 0,5%. Для уменьшения образования окалины ис пользуется нагрев в нейтральной среде токами высокой частоты.

В термических цехах целесообразно применять нагрев деталей в ван нах, что предотвращает окисление и обезуглероживание поверхностного слоя стальных деталей. При этом масляные ванные предпочтительнее свинцовых, загрязняющих атмосферу аэрозолем свинца. Заменив в нагре вательной ванне минеральное масло расплавом селитры, можно снизить потребление и сброс нефтепродуктов.

При термической обработке металлов большой практический интерес представляют новые производственные методы, основанные на проведе нии процессов в замкнутых объемах с экономичным расходом исходных составляющих и без выделения продуктов реакции в окружающую среду.

Например, циркуляционный метод диффузионного насыщения металлов и сплавов одним и несколькими элементами с использованием специальных установок (рис. 4.1), в которых рабочее пространство герметично, а разо вый поток создается реверсивным вентилятором. В отличие от прямоточ ного газового метода, при котором происходит выброс вредных веществ в атмосферу, циркуляционный метод обеспечивает безвредность техпроцес са химико-термической обработки.

Рис. 4.1. Схемы циркуляционных установок:

а – камерная муфельная;

б – шахтная муфельная;

в – камерная без муфельная;

г – шахтная мезмуфельная.

Прогрессивный процесс ионного азотирования (рис. 4.2) по равнению с печным обладает большей экономичностью, повышает коэффициент ис пользования электроэнергии, нетоксичен и отвечает требованиям защиты окружающей среды.

В области обработки материалов резанием большой интерес пред ставляет новый универсальный метод — иглофрезерование. При иглофре зеровании не образуется пыли, этот метод позволяет заменить такой не приятный химический процесс, как травление.

На шлифовальных и заточных операциях перспективно применение алмазно-абразивных инструментов и кругов из нового синтетического ма териала — эльбора, что способствует уменьшению количества абразивного шлама и удлиняет сроки замены смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), содержащих вредные вещества (нитриты и др.).

Рис. 4.2. Схема электропечи ионного азотирования:

1,2 - нагревательные камеры;

3 – подвеска с деталью;

4 – термопара;

5 – обрабатываемые детали;

6, 7 – разъединитель;

8 – тиристорный ис точник питания;

9 – блок измерения и регулирования температуры;

10 – газоприготовительная установка;

11 – вакуумный насос Уменьшению загрязнения воздушного бассейна способствует совер шенствование методов окраски машин. При обычном способе окраски рас пылением пневматическими краскораспылителями потери краски, загряз няющей воздух, составляют 40…60%. Получивший широкое распростра нение способ окраски в электростатическом поле позволил свести непро изводительные потери лакокрасочных материалов к минимуму, одновре менно существенно повысив санитарно-гигиенические показатели процес са. Сущность метода заключается в том, что распыленная краска подается в электростатическое поле высокого напряжения с отрицательным потен циалом на электродных сетках и положительным на изделии. Частицы краски, несущие отрицательный заряд, притягиваются к изделию. Способ окраски в электростатическом поле легко поддается автоматизации.

Другим направлением снижения вредного влияния процесса окраски на атмосферу является уменьшение токсичности применяемых материа лов. Лакокрасочные материалы, содержащие органические растворители, заменяются водорастворимыми материалами.

На автомобильных заводах процесс травления поковок в растворе серной кислоты полностью заменен очисткой поковок от окалины сталь ной дробью в дробометных барабанах непрерывного действия и в проход ных дробометных камерах. Это дало возможность прекратить сброс в от стойники отработанной серной кислоты и железа, а также уменьшить объ емный расход технической воды на 10000 м3/год.

В прокатном производстве в последние годы созданы и получили ши рокое распространение так называемые деталепрокатные станы (зубопро катные, винтовой прокатки в винтовых камерах, поперечно-винтовой, кли новой и др.), позволяющие отказаться в ряде случаев от дальнейшей ме таллообработки и сэкономить металла на 10…35% по сравнению с резани ем.

Порошковая металлургия позволяет создавать материалы и изделия с особыми, часто уникальными составами, структурой и свойствами, а ино гда вообще недостижимыми при других техпроцессах. При этом обеспечи вает значительный экономический эффект за счет потерь материалов до 5…7%. Для сравнения отметим, что при металлообработке литья и проката часто теряется в стружках до 60…70% металла.

В подшипниковой промышленности разработана и внедрена техноло гия использования шлифовального шлака для производства колец под шипников методами порошковой металлургии, что позволяет получать ежегодную экономию до 70 000 т качественного порошка легированной стали.

4.2.2. Утилизация макулатуры.

Основными видами продукции, изготавливаемой с использованием макулатуры как в России, так и за рубежом являются тароупаковочные виды бумаги и картона, санитарно-гигиеническая и газетная бумага, писчепечатные виды бумаги, обойная бумага. Кроме того, макулатуру ши роко используют при производстве некоторых строительных материалов, в частности, мягких кровельных и изоляционных (пергамин, толь, рубероид) и плиточных облицовочных материалов. Все более широкое развитие по лучают малые предприятия по производству из макулатуры бугорчатых прокладок для яиц, заменяющих целлюлозу полуфабрикатов, волокнистых плит, эковаты и др. Например, для производства бугорчатых прокладок макулатуру замачивают и распускают в воде на волокна, из полученной суспензии под вакуумом формуют прокладки, которые затем подвергают сушке. Такая технология не требует сложного оборудования, больших производственных площадей и характеризуется сравнительно невысоким расходом энергии. Типовая установка позволяет получать из 350 т макула туры 5 млн. прокладок в год. Воздействие установки на окружающую сре ду заключается в образовании сточных вод (до 40 м3 сутки), чистота кото рых зависит, в свою очередь, от степени загрязненности использованной макулатуры.

Для облицовки стен, потолков, перегородок жилых, производ ственных и складских помещений, а также изготовления тары из макула туры производят волокнистые плиты. Технология производства из макула туры волокнистых плит включает в себя роспуск макулатуры в воде на во локна, отлив ковра, прессование плит и обрезку их по периметру. Обрезки и бракованные плиты снова применяют в производстве. Вода для роспуска макулатуры может быть использована многократно;

данная технология не предполагает образования сточных вод и может рассматриваться как эко логически чистая и практически безотходная.

Производство теплоизоляционных материалов с использованием ма кулатуры может быть осуществлено либо по "мокрому", либо по "полусу хому" способам.

Мокрый способ заключается в роспуске макулатуры в воде, введении легкого пористого наполнителя (перлит, вермикулит), клеевых добавок, последующих отливе плит и их сушке. Как и при производстве волокни стых плит, сточные воды отсутствуют. Технология безотходная, экологи чески чистая.

По полусухому способу теплоизоляционный материал изготавливают из макулатуры с использованием в качестве наполнителя цемента или гип са (от 20 до 35%). Сточные воды отсутствуют. Технология проста в приме нении и базируется на легкодоступном отечественном оборудовании. Из 600 т макулатуры за год установка, занимающая производственную пло щадь 250 м2, позволяет выпускать 2000 м плит/год.

Лишь в крайне незначительных объемах подвергают пока утилизации влагопрочные отходы бумаги и картона, такие как ламинированная бумага для упаковки молочных продуктов и соков, пропитанные смолами бумага и картон, пропитанные нефтепродуктами бумага и картон, кожкартон и др.

В то же время разработана безотходная и экологически чистая технология переработки отходов ламинированной бумаги для упаковки молочных про дуктов и соков.

Основными перспективными направлениями вовлечения макулатуры и других картонно-бумажных отходов в хозяйственный оборот, рекомен дуемыми для широкомасштабного внедрения в большинстве регионов России, являются:

- сбор, сортировка и поставка макулатуры заготовительным организаци ям или предприятиям - переработчикам;

- организация малых предприятий по производству волокнистых плит, литьевых изделий или теплоизоляционных материалов, облицовочных плит.

4.2.3. Утилизация отходов древесины Отходы древесины широко используют для изготовления товаров культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода, изготовляемых главным образом методом прессования. Кроме того, переработанные дре весные отходы применяются в производстве древесностружечных плит, корпусов, различных приборов и т. п. Отходы древесины – обрезки, опил ки, стружки, тара – могут быть использованы для производства технологи ческой щепы и древесных плит (древесностружечных и древесноволокни стых), фанеры и картона. Один м3 древесностружечных плит эквивалентен 3,6 м3 деловой древесины, 1 м3 клееной фанеры – 5 м3, 1 т картона – 14 м3.

Из древесных отходов можно изготавливать товары культурно-бытового назначения хозяйственного обихода – мебель, посуда, спортинвентарь, иг рушки и т.п. изготавливаемых методом прессования. Технологический процесс прессования изделий из отходов древесины – приготовление прессмассы, составляемой из измельченной древесной массы и клеевого раствора (смола с отвердителем) и прессования в пресс-формах.

Значительную часть кусковых древесных отходов производства (от ходы лесозаготовки, лесопиления и деревообработки) традиционно ис пользуют в производстве древесностружечных плит, а отходы бывшей в употреблении древесины (в основном деревянная тара) применяют с до бавлением минеральных вяжущих для производства арболита. Однако до ля расходуемых на эти цели древесных отходов как кусковых, так и мягких (стружка, опилки) все еще остается низкой. Древесина является горючим материалом, поэтому ее отходы могут использоваться как местное топли во. Распространенным является применение древесных опилок как средст ва, улучшающего структуру почвы, а также в качестве поглотителя масло и нефтепродуктов при уборке территорий и помещений.

В последние годы разработан ряд новых технологий переработки дре весных отходов, к которым относятся производства:

- топливных брикетов;

- плит типа ДСП;

- производство бруса;

- стеновых камней и теплоизоляционных материалов;

- облицовочных плит.

Для получения топливных брикетов древесные отходы измельчают до размеров 3…5 мм и менее, измельченный материал сушат и прессуют под давлением 50…100 атм и при температуре до 200 °С. При этих условиях древесина переходит в пластифицированное состояние. Для прессования используют торфобрикетировочные, винтовые и поршневые прессы. При мерная мощность установки составляет 5000 т/год. За рубежом брикетиро вание древесных отходов широко распространено, в России пока анало гичные производства весьма редки. Это направление перспективно с точки зрения возможности получения альтернативного вида топлива, пригодного для применения в небольших хозяйствах.

Для изготовления древесностружечных плит (ДСП) используют дре весную стружку или же измельчают до получения стружки кусковые дре весные отходы. Стружку сушат, смешивают с синтетическим связующим и прессуют плиты при температуре 150 °С. Мощность типового производст ва - 1000 т/год или 100 тыс. м2 плит/год.

Разработан ряд композиций плит, позволяющих использовать влаго прочные отходы бумаги и картона, такие, например, как ламинированные отходы упаковки молока. Оборудование для производства таких плит вы пускает отечественная промышленность.

Разработана технология производства бруса с использованием дре весных отходов и бишофито-магнезиального связующего. Древесные от ходы измельчают, смешивают их со связующим, после чего брус получают экструзией на винтовом прессе. Мощность установки составляет от 4 до тыс. м3 бруса в год. Достоинством технологии является простота и эффек тивность производства, недостатком - использование дорогостоящего маг незиального вяжущего.

Производство стеновых камней заключается в смешивании измель ченных древесных отходов с минеральным вяжущим (гипс, цемент) и формировании стеновых блоков (200200400 мм) с их последующей вы держкой. В зависимости от степени прессования при формовании и содер жания связующего возможно либо получение материала с повышенными теплоизоляционными свойствами, но меньшей прочности, либо материала более высокой прочности, но с худшими теплоизоляционными свойст вами. Материал предназначен для малоэтажного строительства, кладки пе регородок внутри помещений и т.д. Производительность таких установок колеблется в широких пределах от 300 до 10000 м3 блоков в год.

Производство облицовочных плит на основе древесных отходов воз можно с использованием минеральных связующих, без связующего и с применением термопластичных полимеров.

Технология производства плит с использованием минеральных вяжу щих (в основном цемента) - цементно-стружечных плит (ЦСП) заключает ся в подготовке древесных отходов, смешивании их с цементом, прессова нии плит, выдержке последних, обрезке и складировании плит. Мощность производства составляет от 20 до 200 м3 плит в сутки. Необходимая пло щадь для производства мощностью 200 м3 плит в сутки составляет 9700 м2, установленная электрическая мощность - 2460 кВт, расход воды -17000 м3, расход пара - 28000 т в год, следовательно, данная технология является в достаточной степени материало- и энергоемкой. К ее достоинствам следу ет отнести и то, что получаемые плиты не содержат токсичных добавок.

Технология прессования плит без связующего заключается в измель чении отходов, их сушке и последующем прессовании при температуре 180…220 °С. Получаемый материал отличается высокой плотностью. Ос новное направление использования таких плит - изготовление паркетных полов. Мощность производства -15 тыс. м2 плит в год. Необходимая про изводственная площадь -100 м2, установленная мощность - 150 кВт. Полу чаемые плиты нетоксичны, однако себестоимость их изготовления доста точно высока.

Технология производства древесно-полимерных плит основана на ис пользовании мягких древесных отходов (стружки, опилок, дробленки) и отходов термопластичных полимеров (полиэтилена, полистирола, поли пропилена, поливинилхлорида и др.) и отходов изделий из них. Техноло гия включает в себя стадии измельчения отходов, их смешивания и после дующего формования. Она практически безотходна. Мощность установки по исходному сырью - 50 т в год (170 т - древесных отходов, 80 т - поли мерных отходов) или 50 тыс. м2 плит в год.

Таким образом, основными (типовыми) направлениями вовлечения древесных отходов в хозяйственный оборот, рекомендуемых для широко масштабного внедрения в большинстве регионов России, следует считать:

- продажу кусковых древесных отходов на дрова населению;

- продажу древесных отходов заготовительным предприятиям, в том чис ле в виде щепы или для ее изготовления;

- организацию производства материалов строительного назначения (плит, стеновых камней и т.д.).

4.2.4. Утилизация волокнистых материалов.

Волокнистые отходы производства, характеризующиеся высоким ка чеством, и которые, как правило, не выходят за стены тех предприятий, где они образуются, подлежат переработке в основную или дополнительную продукцию без применения специального оборудования.

Текстильные отходы производства, которые не могут быть перерабо таны на тех предприятиях, где они образуются, подлежат отправке на спе циальные фабрики по переработке вторичного сырья. На этих фабриках после операций измельчения (резки) и, возможно, разволокнения их пере рабатывают в нетканые материалы различного назначения или в более простую по технологии изготовления продукцию в виде пакли, ваты ме бельной и технической, обтирочных концов и т.д.

То или иное назначение нетканого материала зависит, в первую оче редь, от сырьевого состава отходов, необходимых для его изготовления.

Например, традиционные шерстяные или полушерстяные отходы исполь зуют чаще всего для выработки утеплителей для швейной промышленно сти - ватинов и мебельных прокладок, а отходы синтетических волокон чаще всего применяют для изготовления текстильных материалов для транспортного строительства.

Текстильные отходы производства и потребления, состоящие из хи мических, хлопковых и смешанных волокон, которые из-за отсутствия щи пального оборудования не могут быть в настоящее время разволокнены и переработаны в продукцию ответственного назначения, используют чаще всего как обтирочный материал или просто выбрасывают на свалки.

Низкосортные отходы производства, такие как подметь и пух из пыль ных камер, которые практически непригодны для изготовления текстиль ной продукции, отслужившие свой срок промышленные фильтры, очистка и восстановление которых экономически нецелесообразно, при наличии измельчающего оборудования могут быть использованы, например, для получения композиционных материалов, применяемых, в свою очередь, для изготовления волокнистых строительных плит. В настоящее время от ходы этой группы чаще всего подвергают уничтожению путем сжигания или выбрасывания на свалки. Отходы этой группы могут быть после соот ветствующей подготовки переработаны в плитные материалы строитель ного назначения, но и здесь в каждом конкретном случае необходимо ре шать проблемы, связанные с монтажом оборудования, экологической безопасностью производства, его рентабельностью и другие.

Сбору и заготовке текстильных и волокнистых отходов следует уде лять основное внимание.

4.2.5. Утилизация резинотехнических изделий.

Известны два принципиально различных вида технологических про цессов переработки изношенных шин: с разрушением и без разрушения их резиновой составляющей.

Методы переработки изношенных шин с разрушением резиновой со ставляющей основаны на процессах сжигания, термического и каталитиче ского крекинга, пиролиза, разложения резины под действием озона, кисло рода и других химических реагентов. Применение этих методов приводит к глубокой деструктуризации полимера, в большинстве случаев - к распаду молекулярной цепи. Получаемые продукты горения или разложения мож но рассматривать как возможное сырье для органического и нефтехи мического синтеза. Протекание таких процессов требует больших затрат энергии и наличия достаточно сложного оборудования. Поэтому для того, чтобы оправдать все затраты, ценность полученных в результате такой пе реработки продуктов должна быть очень высокой. Пока такие процессы не нашли широкого применения.

Чаще всего применяют методы переработки шин, обеспечивающие максимальное сохранение структуры химической составляющей, что по зволяет осуществлять процессы регенерации резины и производство рези носодержащих изделий из восстановленной резины.

Традиционным при переработке шин является механический метод, основанный на измельчении на дробильных вальцах и последующем отсе ве тонкой фракции резиновой крошки на виброситах. Однако, даже при оптимальных условиях, производительность дробильных вальцов недоста точна, а потребность в энергии больше, чем для других типов измельчите лей. Более производительным является метод измельчения с применением роторных машин и дисковых мельниц. Производство по переработке шин механическим методом является экологически чистым, пыль твердых час тиц и измельченного текстильного корда улавливается местной вентиляци ей и осаждается в циклонах и рукавных фильтрах и может быть повторно использована.

Применение криогенных методов позволяет создать процесс с более полным отделением металлического и текстильного корда, и последую щим размолом резины за две, три операции. В основе метода - предвари тельное «охрупчивание» резины при температуре жидкого азота с после дующим ее измельчением. Криогенная технология обладает рядом пре имуществ:

- энергозатраты на измельчение "охрупченной" резины в 10 раз ниже энергозатрат на измельчение при положительных температурах;

- имеется возможность получения резинового порошка любой дис персности;

- при получении порошков резины тонкого помола (10…50 мкм) резко снижается пожаро- и взрывоопасность. Однако при этом возникает другая проблема - большой расход хладагента (0,6 кг жидкого азота на 1 кг рези ны), что при всей экономичности метода в отношении потребления элек троэнергии на механические стадии и сокращение числа операций дробле ния, делает этот процесс неэкономичным из-за высокой стоимости хлада гента. Поэтому применение криогенной технологии становится экономи чески оправданным только в тех случаях, когда производство размещено вблизи металлургических и иных производств, где имеются цеха разделе ния воздуха и жидкий азот, не являющийся основной целью производства, сравнительно дешев.

В ряде стран, в том числе и России, для переработки изношенных по крышек применяют взрывные технологии. Так, на опытной установке ме таллокордные шины разрушались до кусков от 20 до 60 мм с минималь ными затратами взрывчатых веществ. Такой продукт представляет боль шой интерес для шиноперераба-тывающих заводов. Самые большие энер гозатраты на разрушение шины связаны с предварительным измельчением с получением кусков резины размерами до 50 мм. Взрывная технология позволяет получать и более мелкие куски резины (до 10…15 мм).

Традиционная механическая технология по переработке шин с тек стильным кордом включает в себя следующие операции:

- вырезка бортового кольца на борторезательном станке;

- грубое измельчение покрышек на куски на шинорезе роторно ножевого типа до кусков размером 6060 мм;

- среднее дробление на дробильных вальцах до кусков шин размером порядка 10 мм;

- мелкое измельчение до размера 1…0,5 мм на размольных вальцах;

- рассев резиновой крошки по фракциям и отделение текстильного корда на виброситах.

Энергозатраты на получение одной тонны резиновой крошки по такой технологии составляют примерно 780 кВт-ч.

Технология переработки шин с металлокордом имеет некоторые от личия и содержит следующие стадии:

- вырезка бортового кольца;

- резка шин на 3…4 части на механических ножницах или на шиноре зе;

- грубое дробление на дробильных вальцах усиленной мощности ( кВт);

- среднее дробление на дробильных вальцах;

- электромагнитная сепарация металлокорда;

- мелкое измельчение до размера частиц 1…0,8 мм на размольных вальцах;

- сепарация крошки на виброситах и удаление текстильного корда.

Процесс переработки шин с металлокордом более энергоемкий по сравнению с переработкой шин с текстильным кордом.

Резиновая крошка, полученная в таких процессах регенерации, может служить вторичным сырьем для ряда производств. Традиционным и про мышленно наиболее освоенным направлением использования резиновой крошки является производство регенерата, применяемого частично вместо каучуков в производстве всех видов резиновой продукции от шин до рези новой обуви.

Тонко измельченную резиновую крошку изношенных шин размером 0,5 мм используют при производстве шин и резинотехнических изделий, приготовлении асфальтовых смесей и битумных мастик, а также для вы пуска различных материалов строительного назначения.

Дробленая резина, резиновая крошка и резиновый регенерат могут применяться при производстве гидроизоляционных, кровельных и иных строительных материалов.

С использованием резиновой крошки могут быть изготовлены цвет ные формовые резиновые элементы кровли (черепица резиновая). Черепи ца имеет замковые устройства, срок ее службы - не менее 25 лет.

Резиновые плиты, применяемые для устройства полов промышленных зданий и сельскохозяйственных помещений, содержат не менее 40% рези новой крошки, связующим являются отходы заводов синтетического кау чука. Срок службы таких плит не менее 20 лет. При их применении ис пользуют химическую стойкость резины и ее изоляционные свойства. Та кие плиты предназначены для устройства не искрящих полов в пожаро опасных производствах, а также химически стойких полов в химических цехах.

Резинополимерные плиты содержат до 85% резиновой крошки разме ром 1…8 мм со связующим - вторичным полимерным порошком. Их при меняют для устройства спортивных площадок, садовых дорожек. Они не требуют дополнительного крепления. Срок их службы - не менее 20 лет.

Кроме перечисленных материалов, с использованием резиновой крошки могут быть изготовлены: подрельсовые прокладки, резиновые коврики для автомобилей, ковры для салона автобусов, брызговики, колеса для хозяйственных тележек.

Производство материалов строительного и технического назначения из резиновой крошки изношенных шин - пример высокорентабельного производства. Для его организации используют стандартное отечественное оборудование для получения резинотехнических материалов: резиносме сители, смесительные вальцы, каландры и вулканизационные прессы.

При разработке природоохранных мер на уровне местного или регио нального управления необходимо учитывать, что изношенные шины не подлежат размещению на полигонах и свалках отходов из-за их пожаро опасных свойств. В связи с этим возможны следующие направления их практического использования:

- включение в хозяйственный оборот без переработки для укрепления откосов дорог, дамб, берегов водоемов, и т.д.;

- организация сбора изношенных шин с текстильным кордом для по ставки на переработку регенератным и шиноремонтным заводам;

- организация сбора изношенных шин с металлокордом;

- организация мест складирования изношенных шин и прежде всего с металлокордом для временного хранения в течение неопределенного вре мени;

- организация собственного цеха по переработке изношенных шин мощностью 3…5 тысяч тонн в год с получением крупных кусков шин раз мером 100100, 150150 мм, которые будут являться товарной продукци ей для регенератных заводов.

В качестве базового технологического процесса переработки шин целесообразно использовать технологию по получению резиновой крошки размером 1,5…1,0 мм. Из такой крошки можно получить различную про дукцию: резиновая кровля, резинополимерные мастики, покрытия полов спортивных сооружений, резинокордный шифер, черепица, монолитные шины для контейнеров, автомобильные коврики, брызговики, подрельсо вые прокладки для железнодорожных путей, настилы для устройства трамвайных и железнодорожных переездов и др.

4.2.6. Утилизация полимерных отходов.

Основными направлениями использования полимерных отходов про изводства являются повторное их применение в производственном цикле по прежнему назначению в качестве добавки к основному сырью (в кон центрации примерно 10…12%);

переработка во вторичный гранулят и крошку с последующим изготовлением из них (или с их добавлением к ос новному сырью) широкого ассортимента товаров народного потребления.

Полиэтиленовые отходы производства и потребления можно перера батывать во вторичный гранулят для последующего использования в про изводстве дренажных труб (в том числе гофрированных), пленок для сель скохозяйственного применения, литьевых изделий для сантехники, транс портной тары в виде ящиков для фруктов и овощей и т.д. Они могут при меняться также в качестве связующего при изготовлении композиционных материалов на основе древесных, бумажных и текстильных отходов.

Поливинилхлоридные отходы используют в дорожном строительстве, а также для получения жесткого винипласта, линолеума и других изделий.

Полистирольные отходы применяют для изготовления облицовочных листов, товаров народного потребления и других изделий.

4.2.7. Утилизация золошлаковых отходов.

Золошлаковые отходы складируют в отвалы, что приводит к отчужде нию значительных площадей земель. В результате пылеобразования и го рения отвалов загрязняются прилегающие к ним местность и воздушный бассейн. Кроме того, при гидравлическом способе удаления золы и шлаков (а именно этот способ остается пока доминирующим на современных ТЭС) весьма значителен расход воды, загрязняемой в процессе удаления золы.

Он составляет 30…40 м3/т отхода. Вода после контакта с золой имеет рН выше 10, содержит фтор, мышьяк и ванадий в концентрациях, превышаю щих предельно допустимые.

Можно выделить следующие направления использования зо лошлаковых отходов:

- в производстве бетона для замены части цемента и наполнителя;

- в производстве искусственных наполнителей типа глинозольного ке рамзита, зольного гравия, шлакогранулята, азурита, аглопоритового гра вия;

- в производстве кирпича и шлакоблоков;

- в дорожном строительстве при отсыпке дорожного полотна, а так же при обваловывании дамб.

4.2.8. Утилизация ртутьсодержащих отходов.

Наиболее распространенный способ переработки отработанных ртут ных ламп - термическая демеркуризация, основанная на испарении ртути под действием высоких температур и последующей конденсации ее паров.

Метод обеспечивает соблюдение санитарных норм как на выбросы в атмо сферу в процессе переработки ламп, так и на концентрацию ртути, содер жащейся в продуктах их переработки - стеклобое и ломе цветных метал лов. Остаточное содержание ртути в продуктах переработки после демер куризации составляет не более 1 мг/кг. Извлеченная в процессе демеркури зации ртуть с концентрацией 30…70% должна направляться затем на дальнейшую переработку.

Существуют и другие способы обезвреживания и переработки ртуть содержащих ламп, в частности, технология водной отмывки, реагентные и другие. Однако пока они не получили широкого распространения.

4.3. Переработка и сжигание мусора.

Одним из методов обезвреживания бытового мусора является биоло гическая переработка с получением компоста и биотоплива. Процесс обезвреживания и переработки осуществляется за счет самовозгорания му сора, и поэтому называется биотермическим. Этот процесс происходит в результате роста и развития разнообразных, в основном теплолюбивых микроорганизмов в аэробных условиях (т.е. при достаточном доступе воздуха). В нашей стране и за рубежом компосты из отходов применяются в пригородном овощеводстве, сельском хозяйстве, при озеленении городов и т.д. Компостирование также способствует организации естественного круговорота веществ в природе.

Совершенно надежным методом обезвреживания, не допускающего вредных выбросов и отходов и не оказывающего вредного последствия, является переработка мусора в компост. Самыми опасными являются по лигоны. Строительство мусоросжигательных заводов противоречит тен денции перевода всех промышленных предприятий, ТЭЦ и местных ко тельных в крупных городах с твердого на газообразное и жидкое топливо в целях снижения загрязнения атмосферы.

В последнее время стали использовать пиролиз. Пиролиз - это терми ческий метод разложения отходов при недостатке или отсутствии кисло рода, в ходе которого сложные вещества ("некомпостируемые отходы") расщепляются на более простые. При термическом разложении этих от ходов получаются три вида продуктов: топливный газ, битумная смола и твердые углеродистые соединения - пирокарбон.

На современных мусороперерабатывающих заводах осуществляют процесс обезвреживания отходов путем механизированного биотермиче ского компостирования. Основные стадии технологического процесса, реализуемого на заводах:

- прием и предварительная подготовка ТБО;

- биотермическое компостирование;

- сортировка и складирование компоста;

- обработка некомпостируемых фракций.

Процесс биотермического обезвреживания основывается на способно сти некоторых видов микроорганизмов использовать компоненты ТБО для питания в процессе жизнедеятельности. В результате развития микроорга низмов в аэробных условиях, т.е. при хорошем доступе воздуха, происхо дит саморазогревание отходов. Активная деятельность микроорганизмов зависит от многих факторов: наличия в составе ТБО органических и мине ральных веществ в формах, доступных для питания микроорганизмов;

температуры, необходимой для жизнедеятельности;

влажности отходов;

рН среды;

доступа воздуха.

При термическом обезвреживании и утилизации ТБО значительно (на 65…75%) уменьшается объем отходов, уничтожается патогенная микро флора. Горючие компоненты окисляются с образованием углекислого газа и паров воды. Отходящие газы топок содержат токсичные газовые компо ненты, твердые частицы золы и сажи. Шлаки, образовавшиеся при сжига нии, складируют на полигонах. Особенности термической обработки ТБО определяются разнообразием их химического состава, размеров частиц, теплот сгорания. Так, нижний предел теплоты сгорания ТБО составляет 3350 кДж/кг, верхний - 10500 кДж/кг.

Таким образом, с точки зрения охраны окружающей среды и эффек тивного использования природных ресурсов наиболее рациональным явля ется создание специальных мусороперерабатывающих заводов, исклю чающих загрязнение атмосферы и отчуждения значительных территорий под полигоны, которые в густонаселенных районах страны не имеют бу дущего.

Мусоросжигание наиболее широко распространено за рубежом. Для этого существует много причин, основная из них - идеальность по сани тарно-гигиеническим требованиям, поэтому мусоросжигательные заводы за рубежом располагают вблизи жилой застройки, что значительно снижа ет расходы на вывоз отходов из домовладении.

При сжигании отходов можно получать тепло, электроэнергию или то и другое вместе, а также металл для вторичного использования. при сжи гании отходов в мусоросжигательных установках существует опасность загрязнения атмосферы. Процесс сжигания сопровождается образованием дымовых газов, содержащих большое число взвешенных частиц - золы и недожога. В ряде случаев при полном сгорании твердых бытовых отбро сов в топке помимо углекислого газа и водяных паров образуются окислы серы и хлористый водород.

На практике не всегда удается достичь полного сгорания отбросов по целому ряду причин, поэтому в дымовых газах могут быть также мель чайшие не догоревшие горючие частицы мусора, окись углерода, серово дород, органические соединения. Поэтому огромное значение приобретает очистка дымовых газов.

Основные стадии технологического процесса термической обработки:

- приемка отходов;

- термическая обработка (сжигание);

- очистка отходящих газов;

- шлако-золоудаление и сепарация металлов.

Схема мусоросжигательного завода показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема мусоросжигательного завода:

1 – приемный бункер;

2 – грейфер;

3 – загрузочный бункер;

4 – колос ники;

5 – воздуходувка;

6 – камерная печь;

7 – форсунка;

8 – паровой ко тел;

9 – транспортирующее устройство;

10 – электрофильтр;

11 – дымосос;

12 – труба.

Подлежащие сжиганию отходы специализированным автотранспор том привозят на завод и разгружают в приемный бункер 1, откуда грейфе ром 2 подают в загрузочный бункер 3 камерной печи 6. Печь оборудована ступенчато расположенными подвижными колосниками 4, под которые воздуходувкой 5 подается воздух, необходимый для процесса горения.

Жидкие горючие отходы могут впрыскиваться в печь форсункой 7. Дымо вые газы отдают тепло в котле 8, очищаются в электрофильтре 10 и при помощи дымососа 11 выбрасываются в атмосферу через трубу 12.

Шлак, перемещающийся с колосниковой решетки, охлаждается водой и направляется на складирование транспортирующим устройством 9. Теп ло, выработанное в котле, может использоваться непосредственно в виде пара или расходоваться на производство электроэнергии.

Сжигание ТБО требует высокой степени очистки отходящих газов, поскольку в них могут присутствовать опасные продукты разложения хлор- и фторсодержащих полимерных и иных материалов, продукты окис ления цветных металлов, диоксины и т.д. Компостирование затрудняется необходимостью извлечения из состава ТБО цветных металлов. Техноло гии пиролиза и плазмохимической переработки, экологически более безо пасные, пока еще не получили достаточного развития.

Глава 5. Захоронение отходов.

Защита почвы, лесных угодий, поверхностных и грунтовых вод от за грязнения их твердыми и жидкими отходами проводится путем сбора и складирования промышленных и бытовых отходов на свалках и полигонах.

Складирование отходов на полигонах является наиболее простым, деше вым и часто применяемым методом их обезвреживания.

Переработку промышленных отходов производят на специальных по лигонах, создаваемых в соответствии с требованиями СНиП 2.01 28—85 и предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоро нения токсичных отходов промышленных предприятий, НИИ и учрежде ний.

Приему на полигоны подлежат мышьяксодержащие неорганические твердые отходы и шламы, ртутьсодержащие отходы, циансодержащие сточные воды и шламы, отходы, содержащие свинец, цинк, олово, кадмий, никель, сурьму, висмут, кобальт и их соединения;

отходы. гальваническо го производства, использованные органические растворители;

органиче ские горючие (обтирочные материалы, ветошь, твердые смолы, обрезки пластмасс, оргстекла, остатки лакокрасочных материалов, загрязненные опилки, деревянная тара, промасленная бумага и упаковка, жидкие нефте продукты, не подлежащие регенерации, масла, загрязненные бензин, керо син, нефть, мазут, растворители, эмали, краски, лаки, смолы), неисправные ртутные дуговые и люминесцентные лампы;

формовочная земля;

песок, загрязненный нефтепродуктами;

испорченные баллоны с остатками ве ществ и др. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на полигон должны быть обезврежены на предприятиях.

На полигоны не принимаются:

- радиоактивные отходы;

- отходы для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов и других веществ;

- древесные отходы (опилки, тара и т.д.);

- производственные и строительные отходы;

- нефтепродукты, подлежащие регенерации.

На полигонах предусматривается переработка отходов с использова нием физико-химических методов, термического обезвреживания отходов с утилизацией теплоты, демеркузацию ламп с утилизацией серебра и дру гих ценных металлов, прокаливание песка и формовочной земли литейных производств, подрыв газонаполненных баллонов в специальной камере, за таривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение.

Для предотвращения загрязнения почвы установлены предельно допустимые концентрации в зависимости от пути миграции химических веществ в определенные среды (зеленую массу и плоды растений, в атмо сферу, воду и др.), так называемое ПДК почвы.

ПДК почвы - это концентрация химического вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), которая не должна вызывать прямого или косвенного от рицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье че ловека, а также на самоочищающую способность почвы.

В зависимости от пути миграции химических веществ в определенные среды существует 4 разновидности ПДК почвы :

ТВ – трансиокационный показатель, характеризующий переход хими ческого вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

МА – миграционный воздушный показатель, характеризующий пере ход химических веществ из почвы в атмосферу;

МВ – миграционный водный показатель, характеризующий переход химических веществ из почвы в грунтовые и поверхностные воды;

ОС – общесанитарный водный показатель, характеризующий влияние химических веществ из почвы на самоочищающую способность почвы и микробиоценоз.

Например, 200 мг оксида фосфора в кг почвы не окажет отрицатель ного влияния на здоровье человека, перешедшего в него через растения, т.е. в этом случае ПДК почвы составляет 200 мг/кг по ТВ. Или изопропил бензол 0,5 мг/кг через воздушную среду - 0,5 мг/кг по МА;

хром 0,05 мг/кг по МВ, марганец – 1500 мг/кг по ОС, а формальдегид 7 мг/кг, бензапирен всего 0,02 мг/кг.

В случае применения новых химических соединения, для которых от сутствуют ПДК почвы, проводят расчет временных допустимых концентраций ВДК почвы :

ВДК почвы = 1,23 + 0,48 lg ПДК пр где ПДК пр - предельно-допустимая концентрация химических веществ для продуктов (овощные и плодовые культуры), мг/кг.

Основную массу ТБО - около 96%, направляют на свалки. Остальные 4% сжигают на мусоросжигательных заводах или компостируют, Под складирование ТБО изымают значительные территории земель ных ресурсов, общая площадь которых составляет в России около 10 тыс.

га. Многие свалки уже заполнены или близки к заполнению, а строитель ство новых полигонов и свалок ТБО связано в крупных городах, как пра вило, с определенными трудностями, особенно при наличии поблизости крупных водоемов.

Неорганизованные свалки отходов приводили к образованию пыли, распространению неприятных запахов, вызывали опасность возникновения пожара, загрязнения грунтовых и поверхностных вод. Была разработана технология высоконагружаемых полигонов твердых бытовых отходов, эксплуатирующихся по бессточной схеме, которые позволяют свести эти отрицательные явления к минимуму.

В верхнем слое отходов на глубине до 3м обезвреживание завершает ся через пятнадцать - двадцать пять лет. В более глубоких слоях этот про цесс протекает еще медленнее - 50 и даже 100 лет. Некоторые составляю щие мусора разлагаются еще дольше или вообще не поддаются разруше нию (по крайней мере в обозримом будущем), даже если находятся на по верхности земли.

5.1. Сбор и транспортирование отходов и загрязнений.

В настоящее время в мировой практике наметилась тенденция пере хода к централизованной обработке ПО на полигонах и предприятиях с за водской технологией обезвреживания и утилизации образующихся полез ных вторичных продуктов, в том числе отходящего тепла от процессов сжигания. Заводская технология переработки отходов, особенно произво дящая тепловую электрическую энергию, потребляемую сторонними орга низациями, предполагает наличие четкой регламентированной системы сбора и систематической доставки исходного сырья, в данном случае ПО, отчасти являющихся топливом.

В настоящее время в мировой практике используются четыре основ ные принципиальные схемы доставки ТБО и ПО, которые часто комбини руются между собой и дополняют друг друга. По первой схеме сбор отхо дов производится автомобильным транспортом, доставляющим их непо средственно на места обработки или на перегрузочные станции, где они уплотняются и перегружаются на большегрузные автомобили. При этом предпочтение отдается перевозке отходов в контейнерах. По второй схеме погрузка осуществляется в железнодорожные цистерны, вагоны, полуваго ны или на платформы. Здесь также уделяется большое место контейнерно му способу перевозок. Третьей системой предусмотрен вывоз отходов из города водным транспортом.

Помимо железнодорожного и автомобильного транспорта, отходы мо гут доставляться на место переработки контейнерным пневмотранспортом по трубам, проложенным на земле, под землей или под водой.

Способ сбора и временного хранения отходов определяется их физи ческим состоянием и классом опасности веществ - компонентов отходов.

Временное хранение ПО на территориях предприятий, как правило, осуществляется в стационарных складах. При этом должны быть соблюде ны общие санитарно-гигиенические требования к состоянию воздуха рабо чей зоны с учетом ПДК вредных веществ.

В местах хранения отходов следует механизировать погрузку отходов в специализированный автотранспорт полигона. Для откачки жидких и пастообразных отходов из ёмкостей в специализированные автоцистерны предусматривается установка насосов или проведение других мероприятий (передавливание, вакуумные системы и т.п.) На предприятиях - поставщиках отходов назначается приказом лицо, ответственное за сбор, хранение и отгрузку отходов на полигон. На каж дую отгруженную партию отходов необходимо представлять паспорт с технической характеристикой состава отходов и кратким описанием мер безопасности при обращении с ними. Форма паспорта на отходы заполня ется поставщиком и подписывается руководителем предприятия - постав щика отходов.

Транспортирование токсичных ПО на место централизованной обра ботки, как правило, осуществляется специальным автотранспортом.

В соответствии с ГОСТ 19433—81 к опасным грузам относятся веще ства и предметы, которые при транспортировании, погрузочно разгрузочных работах и хранении могут послужить причиной взрыва, по жара или повреждения транспортных средств, устройств, зданий и соору жений, а также гибели, увечья, отравления, ожогов, облучения или заболе вания людей и животных. По своим химическим свойствам опасные грузы делятся на 9 классов.

5.2. Складирование и захоронение отходов на свалках, полигонах, поверхностных хранилищах.

Обработка ПО на полигонах является более прогрессивным способом, чем сброс на свалки ТБО, поскольку наряду с захоронением и примитив ным сжиганием, здесь предусматриваются установки для промышленной обработки некоторых видов промышленных отходов.

До середины 1970 г. ввиду отсутствия эффективных средств обработ ки и утилизации большого числа ПО были широко распространены мето ды их складирования на городских свалках вместе с ТБО или на специали зированных свалках ПО, в большинстве случаев имевших примитивное устройство.

В настоящее время такой метод складирования и обезвреживания от ходов запрещен. Примитивные мусорные свалки заменяются на организо ванные полигоны ТБО.

Отходы складируют на грунт с соблюдением условий, обеспечиваю щих защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунто вых вод, препятствующих распространению болезнетворных микроорга низмов. На полигонах производится уплотнение ТБО, позволяющее увели чить нагрузку отходов на единицу площади, обеспечивая тем самым эко номное использование земельных участков. После закрытия полигонов по верхность земли рекультивируется для последующего использования зе мельного участка. Все работы на полигонах по складированию, уплотне нию, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка полностью ме ханизированы. Предельное количество токсичных ПО, допускаемое для складирования на полигонах ТБО, нормируется документом, утвержден ным Главным государственным санитарным врачом РФ. Основное условие приема ПО на полигоны ТБО — соблюдение санитарно-гигиенических требований по охране атмосферного воздуха, почвы, грунтовых и поверх ностных вод. Главными критериями приема токсичных ПО на полигоны ТБО являются состав фильтрата при рН = 5…10, температуре 10…40 °С, способность к самовозгоранию, выделению ядовитых газов, интенсивному пылению. ПО, допускаемые для совместного складирования с ТБО, долж ны отвечать технологическим условиям: иметь влажность не более 85 %, не быть взрывоопасными, самовоспламеняющимися, самовозгорающими ся. Не допускаются для совместного складирования ПО, температура са мовоспламенения которых менее 120 °С, а также все отходы, способные к самовозгоранию за счет химических реакций в толще складируемой массы.

ПО, допускаемые на полигон, не должны выделять пары и газы, дающие взрывоопасные или ядовитые смеси с воздухом и газами полигонов.

Промышленные отходы IV класса опасности принимаются на полиго ны ТБО без ограничений в количественном и качественном отношениях.

Куски крупнее 250 мм укладывают в толщу рабочего слоя ТБО, а отходы, имеющие фракционный состав 0,15…250 мм, содержащие вредные веще ства в допустимых пределах, используются в качестве изолирующего слоя.

Эти отходы характеризуются содержанием токсичных веществ в водной вытяжке (1л воды на 1 кг отходов) на уровне фильтрата из ТБО, а интегри рующие показатели БПКпл и ХПК составляют не более 300 мг/л Слой захораниваемых на свалках ТБО и ПО достигает обычно большой толщины. После исчерпания возможности складирования свалки засыпают землей, но в толще отходов в течение десятков лет идут биологические процессы анаэробного сбраживания органической части отходов с выделе нием биогаза. На местах бывших крупных свалок в ряде случаев считается экономичным наладить промышленную добычу биогаза.

Шламонакопители - основной тип промышленных хранилищ, кото рые строят по одно- и многокаскадному принципу с созданием плотины, берегов и чаши шламохранилища. Для того чтобы сливаемые промышлен ные стоки не фильтровались через стенки и дно прудов-отстойников, при меняются экраны из различных материалов. Экраны из суглинка являются наиболее распространенными. Однако этот способ защиты имеет ряд су щественных недостатков – при экранировании больших площадей он тру доемок: послойная укладка, смачивание, укатка дорог требуют сотен тысяч кубических метров грунта. Кроме того, он недостаточно эффективен, так как не исключает полностью фильтрации и с течением времени подверга ется разуплотнению.

Экраны из полиэтиленовой пленки являются более эффективными, так как практически полностью исключают фильтрацию, при этом способе не требуется разработки карьеров качественного грунта, он дешевле, чем суглинистый экран. Однако этот способ имеет и недостатки: необходимы тщательная планировка поверхности, удаление растительных остатков и крупных включений из грунта.

Для экранирования применяют противофильтрационные стенки из за глинизированных грунтов с применением высокодисперсных глин. Недос татком этого способа является сезонность работ при возведении стенки.

При существующей технологии создание стенки в зимнее время затрудне но в связи с нарушением процессов глинизации и диспергирования частиц в растворах и невозможностью их отложения на грунтах, подлежащих эк ранированию.

5.3. Подземное захоронение промышленных стоков.

Подземное захоронение промстоков путем их закачки в глубокие скважины получило распространение в ряде зарубежных стран. К преиму ществам данного метода относится уменьшение загрязнения поверхност ных вод, а также исключение при таком захоронении необходимости их полного обезвреживания.

Предоставление недр для захоронения вредных веществ и отходов производства, сброса сточных вод допускается только в исключительных случаях и при соблюдении специальных требований и условий. Таким об разом, подземное захоронение ПО (жидких и твердых) следует рассматри вать только как метод весьма ограниченного применения.

Как показала практика подземного захоронения, наиболее пригодны ми для сброса промстоков являются осадочные породы: песчаники, из вестняки, доломиты, обладающие достаточно высокой проницаемостью.

Пласт-коллектор должен залегать ниже уровня грунтовых вод, быть хоро шо изолирован и не содержать подземных вод, пригодных для хозяйствен но-питьевых и промышленных целей. Такие пласты-коллекторы залегают, как правило, на глубине свыше 300…400 м.

Стоки, подлежащие подземному захоронению, не должны содержать большого количества взвеси, волокон, коллоидных частиц, органических осадков. Их следует подвергать предварительной обработке с целью уда ления этих компонентов. Закачиваемые стоки не должны содержать масла, жиры, парафины, осмоляющие вещества, а также составы, способствую щие бактериальной деятельности, так как все это может привести к очень быстрой закупорке призабойной зоны скважины и выходу ее из строя.

Выбор участка для подземного захоронения отходов весьма сложен и оценивается по многим геологическим, гидродинамическим и санитарным критериям. Недостатками метода подземного захоронения являются:

- невозможность надежного контроля за распространением в пласте загрязняющих веществ;

- трудности, связанные с техникой подземного удаления большого числа промышленных стоков;

- необратимое загрязнение многих подземных формаций;

- возможность попадания отходов путем диффузии и конвекции в ес тественные подземные потоки;

- отсутствие информации о поведении отходов при их вступлении в контакт с растворами и породами формации в условиях повышенных тем ператур и давлений;

- повышение или понижение токсичности некоторых компонентов от ходов из-за размывания;

- возможность образования более токсичных соединений в результате химического взаимодействия между относительно безвредными соедине ниями.

5.4. Переработка и утилизация отходов по полной заводской технологии.

За последнее время в развитых промышленных странах Западной Ев ропы и США переработка основной массы ПО ведется централизованно, по полной заводской технологии. При этом практически исключается про цесс захоронения или складирования отходов на территории предприятий за исключением золы, шлака и обезвоженных гальваношламов, которые по мере накопления вывозятся на переработку в строительные материалы или для других целей.

В состав основного оборудования завода полной заводской техноло гии, например, входят:

- установка для обработки отработанных масел;

- установка для обработки загрязненных растворителей, включая обо рудование для опорожнения бочек, содержащих пожаровзрывоопасные вещества;

- установка для обработки неорганических химических загрязнений;

- установка с барабанной печью для сжигания и прокаливания про мышленных твердых, жидких и пастообразных отходов;

- котел-утилизатор и система очистки дымовых газов;

- специальная циклонная печь с мокрой очисткой дымовых газов для термического обезвреживания галогеносодержащих углеводородов.

Формы физического состояния поступающих отходов сильно варьи руются. С точки зрения технологических процессов обработки отходы раз делены на три группы: жидкие, пастообразные и твердые.

Поступающие на завод ПО в зависимости от своих свойств подверга ются физико-химической или термической обработке. Физико химическими методами в основном перерабатывают неорганические отхо ды, такие как: кислоты, щелочи, растворы цианидов, хроматов, предвари тельно нейтрализованные шламы.

В цех сжигания через приемный пункт поступают следующие виды ПО:

- жидкие отходы — отработанное масло, органические перекачивае мые отходы, галогеносодержащие растворители, отходы с содержанием полихлорированных бифенилов, сжигаемые сточные воды;

- пастообразные отходы — лакокрасочные, красочные и клеевые от ходы, а также масляные пульпы;

- твердые отходы - упакованные отходы в бочках, больничные отхо ды, другие виды твердых отходов, подача которых в барабанную печь осуществляется с помощью грейфера;

- газообразные отходы - отходящие газы, поступающие из вакуумных насосов приемного пункта отходов.

Все отходы, поступающие на заводской комплекс, проходят предва рительную подготовку перед термической обработкой: обезвоживание, дробление, сортировку. Обезвоженные жидкие горючие отходы нефтепро дуктов и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), растворители и отхо ды лакокрасочного производства, производственный мусор сжигают, и те пло отходящих газов используют для обжига осадков нефтесодержащих сточных вод и сушки гальваношламов. Сточные воды, образующиеся в технологическом процессе обработки отходов, а также ливневые воды по сле очистки от механических примесей и нефтепродуктов используют для мойки автомашин комплекса, гашения золы, приготовления реагентов.

Доставленные на такой завод отработанные масла и нефтесодержащие отходы подвергаются обработке путем нагрева до 90…100 °С и после дующего отстаивания в вертикальных резервуарах, где они разделяются на четыре фракции:

- осадок, перекачиваемый на сжигание двухпоршневыми насосами и предварительно проходящий через дробилки;

- воду, подаваемую в камеру дожигания;

- масло, идущее потребителям для вторичного использования;

- легковоспламеняющиеся отходы, которые собираются в верхней части резервуара и направляются в конденсатор, а затем в жидком виде смешиваются с растворителями, привозимыми отдельно, и направляются на сжигание. Растворители служат топливом для барабанной печи, являю щейся основным оборудованием завода для обезвреживания отходов.

Поступающие на сжигание через загрузочные узлы ПО перемешива ются и сгорают в барабанной печи. Оптимальный режим ее работы обес печивается регулированием частоты вращения барабана. Твердые и жид кие шлаки на выходе из барабанной печи попадают в мокрый шлаковый бункер и транспортируются на склад. Несгоревшие частицы и отходящие газы поступают в камеру дожигания, где поддерживается температура 900…1000 °С.

Расположенный после камеры дожигания паровой котел обеспечивает тепловой энергией нужды завода, а избыток пара используется для подог рева воды в системе теплоснабжения. Температура перегретого пара со ставляет около 240 °С, температура выходящих из котла газов колеблется в пределах 280…300 °С.

Осажденную в котле-утилизаторе золу собирают в бункер и перевозят после увлажнения на свалку специальной конструкции. Дымовые газы очищают от кислотных соединений в струйном скруббере. Отходящие га зы очищаются в электрофильтре.

Шлаки и обезвоженные гальванические шламы вывозят в определен ное место и складируют с соблюдением осторожности.

Принцип обработки поступающих на физико-химическую установку в виде раствора или пульпы гальванических отходов, содержащих неоргани ческие вещества, такие, как кислоты, щелочи, соли и т.д., заключается в превращении вредных веществ в безопасные или менее вредные соедине ния, или в их осаждении в качестве трудно растворимых соединений, ко торые можно выделить путем фильтрации. Содержащий вредные вещества осадок перевозят на специальную свалку. Фильтрат, в котором содержание вредных веществ ниже предельных значений, согласованных с органами власти, спускают в канализационную сеть близлежащего города.

При нормальной эксплуатации в городскую канализационную сеть сбрасывают только сточные воды, поступающие из установки физико химической очистки. Если нужно сбросить другие сточные воды произ водства в канализационную сеть, то их очищают до требуемой степени.

Дождевые воды собирают с помощью колодцев в уравнительный бассейн, откуда их отводят в открытую канаву или направляют на обработку и за тем используют в технологических целях.

Процесс очистки состоит, в частности, из следующих отдельных эта пов:

- гравитационной сепарации масла и песка;

- фильтрации через слой песка;

- фильтрации активным углем;

- химической флокуляции эмульсий и флотации;

- удаления тяжелых металлов путем ионообмена.

5.5. Обработка и утилизация отходов и загрязнений на специализированных полигонах.

Полигоны для обезвреживания и захоронения токсичных ПО являют ся природоохранными сооружениями, предназначенными для регулярного централизованного сбора, удаления, обезвреживания и захоронения неути лизируемых токсичных отходов, загрязнений и некондиционных продук тов (веществ) промышленных предприятий, организаций и учреждений, расположенных в одной или нескольких промышленных зонах.

В соответствии со СНиП 2.01.28-85, в составе полигонов предусмат ривается строительство трех основных объектов, которые могут быть рас положены на одной или нескольких отдельно расположенных площадках:

- цехи для обезвреживания токсичных ПО и некондиционных продук тов (веществ), предназначенного для сжигания и физико-химической пере работки этих отходов и продуктов с целью их полного обезвреживания или понижения токсичности (класса опасности), перевода их в нерастворимые формы, обезвреживания и сокращения объема отходов и загрязнений, под лежащих захоронению;

- участка захоронения отходов и загрязнений, представляющего собой территорию, на которой располагаются специально оборудованные карты или котлованы, куда складируют различные группы токсичных твердых отходов;

- гаража специализированного парка автомашин, предназначенных для транспортирования токсичных ПО.

По оценкам специалистов, в слое на глубине 3 м процесс разложения может закончиться за 15…20 лет, а в более глубоких слоях идет до 100 лет.

Полигоны следует располагать в свободных от застройки, открытых, хорошо проветриваемых незатопляемых местах, на которых возможно осуществление мероприятий и инженерных решений, исключающих за грязнение населенных пунктов, зон массового отдыха и источников питье вого водоснабжения (открытых водохранилищ и подземных вод).

Полигоны должны иметь санитарно-защитные зоны завод по обез вреживанию токсичных отходов мощностью 100 тыс. т и более отходов в год — 1000 м;

завод мощностью менее 100 тыс. т в год — 500 м;

участок захоронения токсичных отходов — не менее 3000 м. Размер санитарно защитной зоны от полигона до населенных пунктов и открытых водоемов устанавливается с учетом местных условий (климат, рельеф, тип почв, на правление ветров и т.д.), но не менее 3000 м. Полигоны должны распола гаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов и лесных посадок.

В соответствии с санитарными требованиями полигоны должны быть расположены на глинистых и суглинистых почвах или иметь специальные водонепроницаемые основания, препятствующие проникновению фильт рата в водный бассейн. Практически на полигоне происходят процессы медленного биохимического (аэробного и анаэробного) разложения ком понентов. Уровень грунтовых вод при их наибольшем подъеме с учетом подъема воды при эксплуатации полигона должен составлять не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов (заглубление 7…15 м).

Срок эксплуатации полигона обычно составляет 10…20 лет, а высота слоя отходов достигает 20…25 м.

Горючие отходы подлежат сжиганию. В отличие от свалок, для этого на специально выделенном участке полигона следует построить печь, ре жим работы которой должен обеспечивать сжигание при температуре 1000…1200°С, исключающее загрязнение окружающего воздуха. Печь должна быть оснащена газоочистными и пылеулавливающими сооруже ниями.

В процессе эксплуатации полигона необходимо проводить системати ческий текущий контроль службой полигона и выборочный контроль СЭС за уровнем содержания токсичных ингредиентов в грунтовых водах, в поч ве территории, прилегающей к полигону, в растениях вокруг полигона, а также в атмосферном воздухе в радиусе 3 000 м.

Все токсичные ПО, поступающие на полигоны, по своим физико химическим свойствам и методам переработки подразделяются на группы, в зависимости от которых применяется тот или иной метод обезврежива ния и захоронения. В СНиП 2.01.28-85 указан примерный перечень трина дцати групп отходов и рекомендуемых методов их переработки. Приему на полигоны подлежат только ПО 1, 2, 3 и 4 классов опасности, перечень ко торых в каждом конкретном случае согласовывается с органами санитар ного надзора и заказчиком проекта полигона.

Поступающие на полигон ПО условно можно разделить на пять ос новных групп. Жидкие отходы, содержащие органические примеси, со ставляют более половины всех привозимых на полигон ПО. В состав жид ких отходов входят в разных количествах и сочетаниях органические со единения, продукты органического синтеза, высокомолекулярные соеди нения, отходы производства пластических масс и смол, органические рас творители, отходы производства синтетических каучуков и т.д. Жидкие отходы гальванических производств имеют в своем составе соли тяжелых металлов, влажность 96…98 %, реакция среды колеблется от кислой до щелочной.

Нефтеотходы — смесь легковоспламеняющихся и горючих жидко стей, а также отработанные масла (машинные, турбинные, веретенные), мазуты, загрязненные растворители (бензол, толуол, ксилол, керосин, аце тон, метанол, амилацетат, бутилацетат, бутанол). Содержание воды в неф теотходах – 70…90 %. Отходы условно твердые (в том числе сыпучие и пылевидные материалы -- сажа, пигменты, красители, наполнители, каоли ны, различные порошки, химреактивы, грязь из мазутных резервуаров) — представляют собой смесь нефтебитума, гудрона с водой и песком.

Особо вредные отходы содержат соединения циангруппы, ртути, мышьяка и других сильнодействующих ядовитых веществ.

Жидкие отходы характеризуются большой влажностью, поэтому не обходимо предварительно сгустить отходы перед засыпкой котлована вы нутой кембрийской глиной и растительным грунтом. В качестве поглоти теля жидкостной фазы применяют древесные опилки. Для захоронения принятых отходов в толще кембрийской глины отрывают котлованы глу биной до 15 м, ширина и длина их может быть различной, угол откоса со ставляет 45°. Кроме того, для захоронения отходов необходимы большие земельные площади, тяжелая техника (экскаваторы, бульдозеры, автосамо свалы) и большие материальные затраты.

Разработан каскадный метод обезвреживания отходов гальванических производств. Этот метод также не связан с захоронением всего объема от ходов и заключается в химической нейтрализации токсичных примесей.

Процесс происходит в последовательно соединенных емкостях, вырытых в толще кембрийской глины.

Жидкие отходы с влажностью 96…99 % и разным химическим соста вом поступают в приемник для естественного осаждения взвесей, солей, шламов, механических примесей. Осветленный раствор, содержащий рас творимые соли металлов, переливают в емкость окисления восстановления;

туда же поступают ПО железного купороса.

После окончания окислительно-восстановительного процесса жидкую фазу переливают в нейтрализатор, где осаждают катионы тяжелых метал лов в виде гидроксидов и солей путем создания необходимой щелочной среды добавлением ПО, содержащих известь, едкий натрий, кальциниро ванную соду, поташ. Химизм процесса заключается в гидролизе извести, нейтрализации кислой среды, осаждении гидроксидов металлов, а также сульфатионов и карбонатионов.

Обезвреженную жидкость, содержащую в своем составе сульфат-ион, нитрат-ион, хлорид-ион, ионы кальция, калия, натрия, магния, кремния в концентрациях, не превышающих предельно допустимые, переливают в сборник обезвреженной жидкостной фазы и оттуда направляют на испаре ние. По мере накопления осадка в первой емкости каскад перемещается:

вторая емкость становится первой, третья - второй, четвертая — третьей, для четвертой емкости отрывают котлован. Первую емкость покрывают слоем кембрийской глины и растительного грунта, затем сеют травы, са жают деревья и декоративные кустарники.

Каскадный метод обезвреживания отходов, содержащих минеральные примеси, позволяет вести процесс обезвреживания непрерывно, с неболь шими затратами земельных площадей, так как непосредственному захоро нению подвергается лишь небольшая часть отходов - твердые токсичные отходы, шламы и взвеси. Основную массу отходов (около 90 %) в виде обезвреженной жидкостной фазы не захороняют. Вместе с тем локальное накопление в определенных емкостях тяжелых металлов в виде гидрокси дов и нерастворимых солей создает предпосылки для их дальнейшего из влечения и утилизации.

Список литературы 1. Алексеев В.И., Винокурова Е.А., Пугачев Е.А. Проектирование соору жений переработки и утилизации осадков сточных вод с использовани ем элементов компьютерных информационных технологий.. Учеб. по собие. – М.: Изд-во АСВ, 2003. – 176 с.

2. Баранцев В.И. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых про изводств. – М.: Агропромиздат, 1985. – 136 с.

3. Беренгартен М.Б., Васильева И.А., Девяткин В.В., Николайкина Н.Е.

Управление отходами в городском хозяйстве. Учебное пособие. /Под ред. В.Г. Систера. - М.: МГУИЭ, 1999. – 120 с.

4. Ветошкин А.Г. Процессы инженерной защиты окружающей среды (тео ретические основы). Учеб. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 380 с.

5. Ветошкин А.Г., Таранцева К.Р. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы). – Пенза: Изд-во ПТИ, 2003. – 267 с.

6. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. - М.:

Стройиздат, 1988. – 248 с.

7. Инженерная экология. /Под ред. В.Т.Медведева. – М.: Гардарики, 2002.

– 687 с.

8. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической техно логии. – Л.: Химия, 1991. – 352 с.

9. Ксенофонтов Б.С. Флотационная очистка сточных вод. – М.: Новые технологии., 2003. – 160 с.

10. Машины и аппараты химических производств. Примеры и задачи. Под общ. ред. В.Н.Соколова. Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с.

11. Найденко В.В., Губанов Л.Н. Очистка и утилизация промстоков гальва нических производств. – Н.Новгород: ДЕКОМ, 1999. 368 с.

12. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико технологических процессов защиты биосферы от промышленных вы бросов. /А.И.Родионов, Ю.П.Кузнецов, В.В.Зенков, Г.С.Соловьев. – М.:

Химия, 1985. – 352 с.

13. Охрана окружающей среды. /Под ред. С.В.Белова. - М.: Высшая школа, 1991. 319 с.

14. Очистка производственных сточных вод. /Под ред. С.В.Яковлева. – М.:

Стройиздат, 1985.

15. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981. – с.

16. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов.

– М.: Стройиздат, 1990. – 352 с.

17. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химиче ской технологии. - М.: Химия, 1967. - 847 с.

18. Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макро кинетика, подобие, моделирование, проектирование. В 5 т. Т.2. Механи ческие и гидромеханические процессы. /Под ред. А.М. Кутепова. – М.:

Логос, 2001. – 600 с.

19. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности (Основы энвайронменталистики). - Калуга:

Изд-во Н. Бочкаревой, 2000. – 800 с.

20. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. Учебное пособие. – М.: Колос, 2003.

21. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению ток сичных промышленных отходов. Основные положения по проектирова нию. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 16 с.

22. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. В 3-х т. Т. 2 и 3. Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2003.

23. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. – М.: Стройиздат, 1988. – 256 с.

24. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. М.:

Изд-во АСВ, 2002. 704 с.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.