Классификация твердых отходов. Объемы образования отходов в промышленности. Возможности и пределы утилизации отходов. Утилизация промышленных токсичных отходов. Полигоны для захоронения отходов. Технологическая схема работы полигона.
Ключевые слова: отходы токсичный утилизация
Рубрика: Экология и охрана природы
Предмет: Экология и природопользование
Вид: курсовая работа
Язык: русский
Прислал: Крупеня Маргарита
Дата добавления: 08.05.2003
Наличие в отходах ртути, хромовокислого калия, треххлористой сурьмы, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ требует отнесения их к первому классу опасности.
Наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трехокисной сурьмы, азотнокислого свинца и др. относит их ко второму классу опасности.
Наличие в отходах сернокислой меди, оксида свинца, щавелевокислой меди, четыреххлористого углерода относит их к третьему классу опасности.
Классификация промышленных отходов по видам представлена на рис. 1.
Классификация позволяет определить пути дальнейшего движения отходов (утилизация на местах образования, передача другим предприятиям, вывоз на свалку, сброс в канализацию, сжигание и т.п.). На основе этой классификации разрабатываются схемы централизованного сбора, вывоза и переработки промышленных отходов для использования в качестве вторичного сырья и для предотвращения их отрицательного воздействия на окружающую среду.
Рис. 1. Классификация промышленных отходов по видам
Все твердые промышленные отходы можно разделить на два вида: нетоксичные и токсичные. В своей основной массе твердые отходы нетоксичны.
Для определения классов опасности токсичных отходов и их перечня используются следующие нормативные акты:
1. Временный классификатор токсичных отходов;
2. Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов (санитарные правила);
3. Предельные количества токсичных промышленных отходов, допускаемые для складирования в накопителях (на полигонах) твердых бытовых отходов (нормативный документ);
Токсичные отходы можно разбить на несколько групп, некоторые из которых представлены ниже:
Ш мышьяксодержащие неорганические твердые отходы и шламы; ртутьсодержащие отходы; циансодержащие сточные воды и шламы; отходы, содержащие свинец, цинк, кадмий, никель, сурьму, висмут, кобальт и их составления;
Ш отходы, содержащие металлоорганические токсичные соединения олова, галогенорганические и кремнийорганические соедине-нчя;отходыщелочныхметаллов,фосфорорганическихсоединений;шламы производства тетраэтилсвинца; использованные органические растворители (в соответствии с номенклатурой продукции, закрепленной за министерством); пестициды, пришедшие в негодность и запрещенные к применению;
Ш фосфорсодержащие и фторсодержащие отходы и шламы; пестициды, пришедшие в негодность и запрещенные к применению;
Ш отходы гальванических производств;
Ш отходы нефтепереработки, нефтехимиии сланцехимической переработки; использованные органические растворители;
Ш хромсодержащие отходы; шламы и сточные воды; отходы карбонилов железа и никеля.
Очень важна максимально полная утилизация полимерных отходов, поскольку она дает возможность не только уменьшить расход нефти и газа на их синтез, но и снижает нагрузку на окружающую среду, так как в атмосферных условиях полимеры разлагаются очень медленно.
Широкое применение во всех отраслях народного хозяйства ресурсосберегающих технологий должно стать решающим фактором улучшения природоохранной деятельности, обеспечивая максимально возможное предотвращение экологического ущерба. Ресурсосберегающие технологии, окупаясь в короткий срок, обеспечивают наибольший выход конечного продукта в расчете
Одним из наиболее опасных отходов, основным методом переработки которых служит сжигание, являются галогено-органические отходы. Фтористые и бромистые отходы менее распространены, но их обрабатывают тем же способом, что и хлорсодержащие материалы. Хлорированные органические материалы могут содержать водную фазу или определенное количество воды. Отходы с высоким содержанием хлора имеют низкую теплоту сгорания, так как хлор, аналогично брому и фтору, препятствует процессу горения.
Оптимальное проведение процесса сжигания зависит от соблюдения технологических параметров: температуры в огневом реакторе, удельной нагрузки, рабочего объема реактора, дисперсности распыления, аэродинамической структуры и степени турбулентности газового потока в реакторе и др.
Сжигание производят в печах различной конструкции, основным элементом которых является колосниковая решетка, на которой собственно и протекает процесс. Пространство внутри печи разделено на несколько зон, где последовательно протекают процессы, в результате которых происходит сжигание отходов.
Процесс сжигания состоит из пяти стадий, которые, как правило, протекают последовательно, но могут проходить и одновременно. Это -- сушка, газификация, воспламенение, горение и дожигание.
В зоне сушки влага, содержащаяся в отходах, превращается в пар. Общая потребность в энергии на этой стадии состоит из двух составляющих: энергии, необходимой для повышения температуры до 100°С при атмосферном давлении (для подъема температуры воды с 20 до 100 °С необходимо 334 кДж/кг), и энергии, необходимой для превращения воды в пар (2260 кДж/кг). Температура других компонентов отходов не может превышать 100°С до тех пор, пока вода не превратится в пар.
На следующей стадии в зоне газификации происходит превращение горючих веществ в летучие компоненты.
Летучие газы, проходя по топке, попадают в зону воспламенения и загораются при 250°С. Распространение горения увеличивается при росте плотности и объема газового потока. После воспламенения летучие компоненты сгорают, причем дополнительный подвод тепла уже не требуется. Важно, чтобы "постель" (слой) сжигаемого материала была равномерной и имела нужную высоту. Учитывая, что отходы обычно засыпают в устройство для сжигания слоями высотой 100--120 см и что их объем сразу же уменьшается, нужно так проводить засыпку, чтобы всегда обеспечивалась равномерная плотность и необходимая высота слоя отходов, предназначенных для сжигания.
В зоне сгорания повышается температура отходов. Для полного их сгорания и охлаждения колосников в этой зоне необходим подвод достаточного количества воздуха, причем необходимо, чтобы отходы долго находились в зоне высоких температур. Если утилизируются сырые необработанные отходы, то период их полного сгорания составляет не менее 3 ч.
В зоне дожигания происходит охлаждение раскаленного шлака воздухом или водой до 250--350 °С.
В процессе сгорания 1 т твердых отходов в среднем образуется до 4000 м3 газообразных продуктов (в пересчете на 0 °С), в которых содержится от 20 до 100 кг летучей золы.
Промышленные отходы перед сжиганием должны пройти ряд подготовительных операций: дробление, гомогенизацию, дегидратацию и др.
На рисунке 4 представлена промышленная установка сжигания токсичных отходов, предназначенная для одновременного сжигания как жидких, так и твердых отходов предприятий машиностроения, химической и лакокрасочной промышленности, в технологических циклах которых используются различные токсичные вещества, эмульсии, растворители и нефтепродукты. А также очистка металлической тары и металлолома от остатков красок, смол и клеевых материалов.
Преимущества данной установки состоят в следующем:
Ш Сжигание различного вида отходов в четырехкамерной печи особой конструкции;
Ш Оптимальное ведение процесса путем регулирования параметров теплообразования и сжигания;
Ш Полное сжигание отходов с различной теплотворной способностью до стерильной золы;
Ш Сокращение объема отходов в 50-100 раз;
Ш Возможность переработки жидких негорючих отходов;
Ш Особенности технологического процесса и конструкция установки обеспечивают отсутствие в сбросных газах вредных веществ;
Ш Наличие эффективной системы газоочистки обеспечивает соблюдение предельно допустимых выбросов в атмосферу;
Ш Безопасная эксплуатация оборудования с помощью системы блокировок и контроля процессов сжигания и газоочистки;
Ш Использование тепла от сжигаемых отходов для нагрева воды или пара.
Рис 4. Установка для сжигания токсичных отходов
А1 - камера прокалки металлической тары; А2 - камера сжигания твердых отходов; A3 - камера сжигания жидких отходов; А4 - камера дожигания дымовых газов; Б1 - Б5 - баки; H1 - Н6 - насосы; С1 - скруббер; AT1 - АТ2 - теплообменники; В1 - вентилятор; К1 - узел загрузки; Т1 - тележка; Р1 - рекуператор; Ф1 - фильтр рукавный.
- сжатый воздух
- масла и нефтешламы
- техническая вода
- дымовые газы
Централизованный сбор, транспортировка, обезвреживание и захоронение неутилизируемых токсичных промышленных отходов обеспечивают эффективную санитарную очистку городов. Количество и разнообразие токсичных промышленных отходов в настоящее время так велико, что обезвреживание этих отходов на самих предприятиях экономически нецелесообразно. Все эти отходы из-за химических и физических свойств не могут быть обезврежены и уничтожены с соблюдением мер безопасности и охраны окружающей среды совместно с бытовыми отходами методом сжигания или складирования на полигонах, поэтому появилась необходимость создания региональных полигонов по обезвреживанию и захоронению неутилизируемых токсичных промышленных отходов
Полигоны для захоронения отходов являются природоохранными сооружениями, предназначенными для регулярного централизованного сбора, удаления, обезвреживания и хранения неутилизируемых отходов. Количество и мощность полигонов для каждого региона обосновывается технико-экономическими расчетами.
В составе полигона следует предусматривать:
Ш завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов;
Ш участок захоронения токсичных промышленных отходов;
Ш гараж специализированного автотранспорта, предназначенного для перевозки токсичных промышленных отходов.
Завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов предназначен для сжигания и физико-химической переработки отходов с целью их обезвреживания или понижения токсичности (класса опасности), перевода их в нерастворимые формы обезвоживания и сокращения объема отходов, подлежащих захоронению.
Участок захоронения токсичных промышленных отходов представляет собой территорию, предназначенную для размещения специально оборудо-ванных карт(котлованов), в которые складируются токсичные твердые отходы различных классов опасности, а также вспомогательных зданий и сооружений.
В соответствии с современными требованиями захоронение отходов должно быть оборудовано следующими отдельными инженерными сооружениями:
Ш уплотненным основанием из минеральных слоев в комбинации с искусственными материалами;
Ш проездами;
Ш сооружениями по сбору просачивающейся воды и ее очистке;
Ш сооружениями по сбору и утилизации вьщеляющегося газа;
Ш * сооружениями по защите ландшафта с помощью рекультивации земель.
Полигоны размещают в свободных от застройки, открытых, хорошо проветриваемых незатопляемых местах, на которых возможно выполнение необходимых инженерных работ. Вокруг полигона на расстоянии не менее 3000 м должна быть создана санитарно-защитная зона.
Полигон может располагаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов.
Место захоронения должно располагаться на незначительном удалении от главных транспортных магистралей и быть связано с ними дорогой хорошего качества.
Дефицит площади для захоронения отходов вблизи крупных городов можно уменьшить путем организации сети перегрузочных станций, где отходы должны сортироваться, измельчаться и накапливаться по видам. Это позволяет сократить их объем и использовать для захоронения более удаленные полигоны.
Полигоны размещаются на участках со слабо фильтрующими фунтами (глина, суглинок, сланцы и т. д.), имеющими коэффициент фильтрации не более 0,00001 см/с. Уровень фунтовых вод при их наибольшем подъеме должен составлять не менее 2 м от нижнего уровня захороняемых отходов (как правило, заглубленного на 7--15 м).
Главными конструктивными элементами участка захоронения отходов являются герметизирующая облицовка, защитный облицовочный слой, дренажный слой для фильтрата и верхнее покрытие. Для обеспечения герметичности применяют минеральные (глиняные) покрытия, полимерные пленочные материалы (например, полиэтилен высокого давления), покрытия из асфальтобетона, а также усиление почвы бентонитом.
Захоронение должно быть оборудовано надежной системой сбора и удаления фильтрата. Для обеспечения хорошего дренажа на все основание хранилища поверх герметизирующего покрытия укладывают высокопористый слой какого-либо материала, например щебня.
Приему на полигон не подлежат следующие виды отходов:
Ш отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов или других веществ (отсутствие методов утилизации и переработки отходов в каждом конкретном случае должно быть подтверждено соответствующими министерствами);
Ш радиоактивные отходы;
Ш нефтепродукты, подлежащие регенерации
Технологическая схема работы полигона должна предусматривать следующие основные мероприятия, позволяющие регулярно и организованно, с соблюдением мер безопасности, удалять неутилизируемые токсичные промышленные отходы предприятий и организаций, обезвреживать их и надежно захоранивать, обеспечив защиту окружающей среды:
Ш организацию сбора неутилизируемых токсичных промышленных отходов на предприятиях-поставщиках;
Ш организацию транспортировки токсичных отходов на полигон;
Ш организацию приема, обезвреживания и захоронения токсичных отходов на полигоне.
При организации сбора токсичных промышленных отходов на предприятиях-поставщиках следует руководствоваться документом «Предельное количество накопления токсичных промышленных отходов на территории предприятия (организации)" и санитарными правилами «Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов".
Способ временного хранения отходов определяется их физическим состоянием и классом опасности веществ -- компонентов отходов. При наличии в составе отходов веществ различного класса опасности их следует относить к токсичным на основании нормативного материала
Временное хранение отходов необходимо осуществлять, как правило, в стационарных складах. Допускается временное хранение отходов на специальной площадке под навесом при соблюдении определенных условий.
Хранение токсичных отходов в открытом виде (навалом, насыпью) или в негерметичной открытой таре как на складе, так и на специальной площадке не допускается.
Транспортировка токсичных промышленных отходов на полигон, как правило осуществляется специализированным транспортом полигона.
Весь автотранспорт, предназначенный для транспортировки отходов должен быть переоборудован с целью:
Ш Обеспечения механизации погрузки и выгрузки отходов;
Ш Исключения возможности потери отходов и загрязнения окружающей среды при транспортировке;
Ш Обеспечения удобства и безопасности обслуживания.
Жидкие негорючие отходы, поступающих на полигон, перед захоронением следует обезвоживать и при технической возможности обезвреживать (понижение валентности некоторых металлов, перевод в нерастворимые соединения).
Жидкие, твердые и пастообразные горючие отходы, поступающие на полигон, следует сжигать в печах по возможности с утилизацией физического тепла продуктов сгорания, с последующей очисткой отходящих газов от вторичных вредных веществ.
Твердые и пастообразные негорючие отходы, содержащие растворимые вещества 1 класса опасности, как правило, при технической возможности перед захоронением подлежат частичному обезвреживанию, заключающемуся в переводе токсичных веществ в нерастворимые соединения. Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании непосредственное захоронение твердых и пастообразных негорючих отходов, содержащих растворимые вещества 1 класса опасности, в герметичных металлических контейнерах.
В цехе физико-химического обезвреживания твердых и жидких негорючих отходов следует предусматривать:
а) установку по обезвреживанию твердых циансодержащих отходов, включающую системы:
Ш приема и измельчения отходов;
Ш приготовления суспензии и перевода цианидов в цианаты:
Ш фильтрации суспензии;
б) установку по обезвреживанию отходов гальванических производств, включающую:
Ш емкостный парк для приема отходов;
Ш систему восстановления Сr+6 и Мn+7 раствором серной кислоты и железного купороса;
Ш систему осаждения ионов тяжелых металлов известковым молоком;
Ш систему фильтрации осадка;
в)установку обезвреживания мышьяксодержащих отходов, включающую:
Ш емкостный парк для приема отходов;
Ш систему перевода соединений трехвалентного и треххлористого мышьяка в мышьяковую кислоту, арсенат натрия и нитрооксифенил -- аросоновую кислоту;
Ш систему осаждения мышъяксодержащих соединений известковым молоком в виде арсената кальция;
Ш систему фильтрации осадка;
Ш систему отпарки фильтрата.
Перечень групп отходов и методов их переработки
Номер группы отходов |
Отходы |
Состав отходов |
Агрегатное состояние |
Методы переработки и захоронения |
|
I |
Гальванических производств |
Слабокислые или щелочные, содержащие соли металлов или их гидроксиды |
Жидкие влажностью80- 95% no массе |
Физико-химический метод переработки, заключающийся в понижении валентности некоторых металлов (Cr, Mn), осаждении гидроксидов и других нерастворимых солей, фильтрации. Осадки после фильтрации транспортируются на захоронение в специальные карты, а фильтрат направляется на очистку |
|
2 |
Шламовые осадки очистных сооружений |
To же, содержащие минеральные соли, соли металлов или их гид- роксидм |
Тоже |
||
Жидкие влажностью 80- 90% по массе |
|||||
3 |
Садержащие мышьяк а)жидкие |
Мышьяко- вый и мышьяковистый ангидриды и другие соединения мышьяка в смеси с другими солями |
Жидкие влажностью 85- 98% по массе |
Физико-химический метод переработки, заключаюшийся в переводе соединений мышьяка в арсенид калия, отстаивании и фильтрации Осадок после фильтрации транспортируется на захоронение в специальные карты, а фильтрат направляется на выпарку |
|
б) твердые и смолообразные |
Соли мышьяка |
Твердые влажностью 10- 15%по массе |
3aтapивание в герметичные контейнеры и захоронение в специальные карты |
||
4 |
Содержащие цианистые соединения |
Цианистые соединения и другие co- ли |
Твердые, жидкие |
Физико-химический метод переработки, заключающийся в дроблении твердых отходов и их перемешивании с жидкими отходами (или водой), переводе цианидов в цианаты, отстаивание и фильтрация. Осадок после фильтрации транспортируется на захоронение в специальные карты, а фильтрат направляется на локальные очистные сооружения |
|
5 |
Органические горючие : а)твердые |
Обтирочные материалы; загрязненые опилки; ветошь; загрязненная деревянная тара; твердые смолы; мастика; промасленная бумага и упаковка; обрезки пластмасс, оргстекла; остатки лакокрасочных материалов; пестициды |
Твердые |
Термическоеe обезвреживание с утилизацией тепла отходящих газов для выработки водяного пара энергетических параметров в котлах-утилизаторах и с системой очистки отходящих газов от пыли и паров хлористого водорода, фтористого водорода и оксидов серы. Зола и ишак, образующихся при сжигании отходов, транспортируются на захоронение в специальные карты |
|
б)жидкие |
Жидкие нефтепродукты, не подлежащие регенерации; мас- ла; . загрязненные бензин, керосин, нефть и мазут |
Жидкие Влажностью до 15% по массе |
Тоже |
||
в) пастообразные |
Загрязненные пастообразные лаки, эмали, смолы, краски, масла |
Пастообразные влажностью до 10% по массе |
Тоже |
||
6 |
Жидкие органические горючие, содержащие хлор (не менее 40%) |
Загрязненные растворители, кубовые остатки |
Жидкие Влажностью до 15% no массе |
Термическоеe обезвреживание с утилизацией тепла отходящих газов для выработки водяного пара в котлах-утилизаторах и с системой утилизации хлористого водорода в виде раствора соляной кислоты, хлористого кальция или других солей |
|
7 |
Гальванических производств |
Смесь солсй металлов или их гидроксидов |
Твердые влажностью 10-15% по массе |
транспортируются на захоронение в специальные карты |
|
8 |
Ртутьсодержащие |
Неисправные ртутные дуговые и люминесцентные лампы |
Твердые |
Демеркуризация ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов |
|
9 |
Формовочная смесь |
Земля, загрязненная органическими веществами |
Тоже |
Прокаливание с утилизацией земли |
|
10 |
Сильнодействующие ядовитые вещества |
Мышьяковый и мышьяковистый ангидриды, сулема, соли синильной кислоты, соли нитрилакрн-лпвой кислоты |
Твердые, пастообразные |
Затаривание в герметичные контейнеры и захоронение в специальные карты |
0.00 | 0.00 | |
0.00 | 0.00 | |
0.00 | 0.00 |