Общая характеристика методов утилизации и обезвреживания промышленных отходов

Методы утилизации и обезвреживания промышленных отходов и загрязнений

Общая характеристика методов утилизации и обезвреживания промышленных отходов

Все процессы переработки и обезвреживания отходов, в соответствии с принятой классификацией технологических процессов, можно разделить на физические, химические, физико-химические, биохимические и комбинированные.

В физических процессах изменяются лишь форма, размеры, агрегатное состояние и некоторые другие свойства отходов при сохранении их качественного химического состава. Эти процессы доминируют, например, при дроблении и измельчении вскрышных пород, хвостов обогащения, шлаков и зол, при окомковании тонкодисперсных материалов, брикетировании рудной мелочи, строительных отходов, в магнитных и электрических методах сепарации смешанных отходов, в процессах сушки и испарения.

Химические процессы изменяют физические свойства исходного сырья и его качественный химический состав. Взаимодействие веществ в них осуществляется в стехиометрических соотношениях, определяемых уравнениями протекающих реакций.

Важное место среди химических процессов занимают термические способы. Для ускорения обезвреживания загрязнителей или их извлечения во всех типах термических превращений могут быть использованы катализаторы.

Термические способы предусматривают тепловое воздействие на отходы, которое приводит к изменению их первоначального состава. Виды термического воздействия: сжигание, газификация, пиролиз, нагревание на воздухе, в вакууме и т. д. Их используют для удаления и обезвреживания органических веществ и некоторых цветных металлов, термической стабилизации грунтов, сжигания строительных отходов и т. п.

Сжигание - весьма распространенный метод термической переработки отходов. Он реализуется при температурах не ниже 600 °С и относится к окислительным термическим процессам автогенного характера. Автогенность означает, что теплоты, выделяемой при окислении, достаточно для поддержания горения и что дополнительного топлива для этого не требуется.

При сгорании органической части отходов образуются диоксид и оксид углерода, пары воды, оксиды азота и серы, аэрозоли. Методы сжигания не нуждаются в организации шламового хозяйства, имеют компактное, простое в обслуживании оборудование, низкую стоимость очистки отходящих газов. Однако область их применения ограничивается свойствами продуктов реакции.

Их нельзя использовать для переработки отходов, если последние содержат фосфор, галогены, серу. В этом случае могут образовываться продукты реакции, например, диоксины и фураны, по токсичности во много раз превосходящие исходные газовые выбросы.

Твердые продукты сгорания отходов, как правило, в виде золы накапливаются в нижней части печи и периодически вывозятся на захоронение или используются в производстве вяжущих веществ.

Основным полезным продуктом сжигания отходов является обычно тепло отходящих газов, используемое для выработки пара, электроэнергии, горячей воды для производственных и бытовых нужд.

Газификация как индустриальная технология применяется для переработки твердых, жидких и пастообразных отходов. В частности, она широко используется в металлургии для получения горючих газов из бурого высокозольного угля.

Сущность газификации заключается в обработке углесодержащего вещества (угля) при 600-1100°С водяным паром, кислородом (воздухом) или диоксидом углерода. В результате соответственно паровой, кислородной, углекислотной или комбинированной конверсии угля образуется равновесная смесь вновь образованных (водород, оксид углерода) и исходных газов. Эта смесь (генераторный газ, синтез-газ), включающая продукт неполного окисления угля (оксид углерода), а также водород, используется как газообразное топливо.

Синтез-газ может содержать туман жидких смолистых веществ.

Пиролиз, как способ нагревания органических веществ до относительно высоких температур без доступа воздуха, сопровождается разложением высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные, жидкую и газообразную фракции, коксованием и смолообразованием. В индустриальных технологиях его используют при сухой перегонке дерева, коксовании угля, крекинге нефти и в других случаях.

В зависимости от температуры реализации различают три вида пиролиза:

низкотемпературный, или полукоксование (не более 450-550°С);

среднетемпературное коксование ????????????????

(до 800^оС повышением температуры снижается выход жидких продуктов и увеличивается - газообразных продуктов. Поэтому низкотемпературный пиролиз обычно проводят для получения первичной смолы - наиболее ценного источника жидкого топлива и различных химических продуктов.

Основная задача высокотемпературного пиролиза - получение высококачественного горючего газа. Твердый остаток (пиролизный кокс) используют в качестве заменителя природных и синтетических углесодержащих материалов, сорбента при очистке питьевых и сточных вод и т. д.

Методы осаждения основаны на обменных ионных реакциях с образованием малорастворимых в воде веществ, выпадающих в виде осадка. Они особенно эффективны при нейтрализации нерадиоактивных тяжелых металлов Pb, Hg, и радионуклидов в грунте. В почве после ее обработки фиксируется более 90 % указанных элементов. Осаждение также применяют для очистки грунта от полихлорированных бефинилов, хлорированных и нитрированных углеводородов.

Технологии комплексообразования используют для связывания (иммобилизации) тяжелых металлов, полициклических и ароматических углеводородов, хлорорганики, нефте- и радиоактивных отходов. Комплексообразователями 14 служат неорганические вяжущие типа: портландцемент, зола, силикаты калия и натрия (жидкое стекло), известь, бентонин и др.

Недостаток метода - невысокая стойкость некоторых комплексообразователей к воздействию атмосферной и грунтовой влаги, изменению температурного режима, приводящая к разрушению композиционного материала.

Физико-химические процессы переработки отходов широко применяются индустриальных технологиях металлургии, основных химических производств, органического синтеза, энергетики и особенно в природоохранных технологиях т. п.). В утилизационных способах они образуют наиболее представительную группу методов, используемых в основном не столько для переработки и утилизации, сколько для обезвреживания промышленных и бытовых отходов.

В этом плане можно назвать методы коагуляции и флокуляции, экстракции, сорбции, ионного обмена, флотации, ультрафиолетового облучения, радиационного воздействия и др.

Биохимические процессы представляют собой химические превращения, протекающие с участием субъектов живой природы, выполняющих роль биологического катализатора. Они основаны на способности различных штаммов микроорганизмов разлагать или усваивать многие органические соединения.

Биохимические превращения составляют основу жизнедеятельности живых организмов растительного и животного мира. Продуктом этих превращений являются вещества неживой природы. На использовании биохимических превращений построены многие технологии, например методы переработки сельскохозяйственной продукции, а также отходов с получением биогаза, очистки сточных вод и др.

Поиск по сайту: