Анализ способов утилизации токсических отходов
Перечень групп отходов и методов их переработки. Особенности плазменного способа утилизации токсических отходов, особенности их сжигания. Полигоны для захоронения отходов. Обезвреживание токсичных промышленных отходов. Понятие биодеградации отходов.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.08.2013 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Перечень групп отходов и методов их переработки
- 2. Плазменный способ утилизации токсических отходов
- 3. Сжигание отходов
- 4. Полигоны для захоронения отходов
- 5. Обезвреживание токсичных промышленных отходов
- 6. Биодеградация отходов
- Заключение
- Литература
Введение
В городах с высокой плотностью населения экологическая обстановка резко ухудшается. Самой главной проблемой является не промышленная деятельность предприятий, а отходы, получаемые в результате переработки химических веществ. Если быть еще более точными, проблема состоит в утилизации этих отходов. Основой поддержания необходимой санитарной обстановки в стране и ее городах является регулярный сбор, вывоз отходов за пределы города и их утилизация. Таким образом, ежегодно на свалках скапливаются сотни тысяч отходов, которые отравляют нашу окружающую среду! Поэтому последнее время больше внимания уделяется разработкам и внедрению эффективных, безотходных и к тому же экологически чистых технологий промышленной переработки мусора.
Целью работы является рассмотрение способов утилизации токсических отходов.
Задачи работы:
выделить основные группы токсических отходов;
рассмотреть способы, применяемые в настоящее время для утилизации токсических отходов;
определить наиболее выгодные (рентабельные) способы.
утилизация обезвреживание токсический отход
1. Перечень групп отходов и методов их переработки
В таблице 1 представлен перечень групп токсических отходов и методов их переработки.
Таблица 1
Перечень групп отходов
|
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 гидроксидам |
Тоже |
||
|
Жидкие влажностью 80 - 90% по массе |
|||||
|
3 |
Содержащие мышьяк а) жидкие |
Мышьяковый 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; загрязненные опилки; ветошь; загрязненная деревянная тара; твердые смолы; мастика; промасленная бумага и упаковка; обрезки пластмасс, оргстекла; остатки лакокрасочных материалов; пестициды |
Твердые |
Термическоe 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; масла;. 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 |
Термическое 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 солей 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 нитрилакриловой кислоты |
Твердые, пастообразные |
Затаривание в герметичные контейнеры и захоронение в специальные карты |
|
Все токсические отходы можно разделить на 10 групп. В зависимости от их состава и агрегатного состояния вырабатываются определенные способы утилизации. Рассмотрим некоторые из них.
2. Плазменный способ утилизации токсических отходов
Плазмохимическую технологию используют для переработки высокотоксичных жидких и газообразных отходов. При этом происходит не только обезвреживание опасных отходов, но и производство ценных товарных продуктов. Процесс осуществляется в плазмотроне за счет энергии электрической дуги при температуре выше 4000°С. При такой температуре кислород и любые отходы расщепляются до электронов, ионов и радикалов. Степень разложения токсичных отходов достигает 99,9998 %, а в отдельных случаях 99,99995%.
Высокие затраты энергии и сложность проблем, связанных с плазмохимической технологией, предопределяют ее применение для ликвидации только тех отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.
Перспективно применение плазменного метода для переработки отходов в восстановительной среде с целью получения ценных товарных продуктов. В нашей стране, например, разработана технология пиролиза жидких хлорорганических отходов в низкотемпературной восстановительной плазме, позволяющая получать ацетилен, этилен, хлористый водород и продукты на их основе.
Рис.1. Схема плазменного агрегата
Схема плазменного агрегата для переработки жидких хлорорганических отходов представлена на рис.1. Плазмообразующий газ (водород, азотоводородная смесь и др.) нагревается электрической дугой в плазмотроне до 4000-5000°С. Образующаяся низкотемпературная плазма из сопла плазмотрона поступает в плазмохимический реактор, куда форсунками впрыскиваются хлорорганические отходы. При смешивании отходов с плазмой происходит их испарение, термическое разложение (пиролиз) с получением олефиновых углеводородов, хлористого водорода и технического углерода (сажи). Пиролизный газ подвергают скоростной закалке в закалочном устройстве, а затем охлаждают и очищают от сажи. Очищенный газ используется при синтезе хлорорганических продуктов. Процесс является замкнутым, безотходным и рентабельным. Себестоимость получаемых продуктов является сравнительно низкой за счет использования неутилизируемых отходов.
Представляет интерес использование плазменной технологии для утилизации фреонов, являющихся озоноразрушающими веществами и представляющих серьезную опасность для озонового слоя Земли.
Для плазмохимического разрушения фреонов целесообразно в качестве плазмообразующего газа использовать водород. В этом случае в результате взаимодействия плазмы с фреонами будут образовываться кислые газы HC1 и HF, а также хлор, фтор и диоксид углерода. Абсорбцию кислых газов необходимо проводить в скруббере с получением товарных продуктов - соляной и плавиковой кислот. Удаление галогенов может быть осуществлено с помощью щелочи.
Одним из важнейших направлений промышленного применения является создание на базе представленной разработки мобильных установок по плазменной утилизации отходов. На базе представленного плазмохимического реактора разрабатывается мобильный вариант установки, размещенный на трейлере (рисунок 2). Мобильная установка предназначена для утилизации токсичных отходов на местах хранения, а также для ликвидации последствий аварий связанных с разливом токсичных веществ.
Рис. 2. Схема мобильной установки для утилизации токсичных отходов.
Таким образом, разработанный плазмохимический реактор обладает рядом стратегических преимуществ, которые обеспечивают существенные конкурентные преимущества по сравнению с традиционными технологиями уничтожения токсичных отходов.
3. Сжигание отходов
Огневой способ обезвреживания и переработки отходов является наиболее универсальным, надежным и эффективным по сравнению с другими. Во многих случаях он является единственно возможным способом обезвреживания промышленных и бытовых отходов. Способ применяется для утилизации отходов в любом физическом состоянии: жидких, твердых, газообразных и пастообразных. Наряду с сжиганием горючих отходов огневую обработку используют и для утилизации негорючих отходов. В этом случае отходы подвергают воздействию высокотемпературных (более 1000°С) продуктов сгорания топлива.
Сжиганием называется контролируемый процесс окисления твердых, жидких или газообразных горючих отходов. При горении образуются диоксид углерода, вода и зола. Сера и азот, содержащиеся в отходах, образуют при сжигании различные оксиды, а хлор восстанавливается до HCl. Помимо упомянутых газообразных продуктов при сжигании отходов образуются и твердые частицы - металлы, стекло, шлаки и др., которые требуют дальнейшей утилизации или захоронения.
Этот способ характеризуется высокой санитарно-гигиенической эффективностью. Область применения огневого способа и номенклатура отходов, подлежащих огневому обезвреживанию, постоянно расширяются. К ним относятся отходы хлорорганических производств, основного органического синтеза, производства пластических масс, резины и синтетических волокон, нефтеперерабатывающей промышленности, лесохимии, химико-фармацевтической и микробиологической промышленности, машиностроения, радиотехнической и приборостроительной промышленности, целлюлозно-бумажного производства и многих других отраслей промышленности.
Способом сжигания можно обезвреживать и такие сложные с точки зрения утилизации отходы, как смесь органических и неорганических продуктов, а также галогенорганические отходы.
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.
4. Полигоны для захоронения отходов
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.
При организации полигонов для захоронения отходов важное значение имеют: правильный выбор площадки; создание необходимых инженерных сооружений; порядок заполнения полигона отходами; глубина предварительной обработки отходов; проведение мониторинга окружающей среды; контроль за образованием, сбором и транспортировкой биогаза; контроль за образованием, сбором и удалением фильтрата.
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:
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);
радиоактивные отходы;
нефтепродукты, подлежащие регенерации
Технологическая схема работы полигона представлена на примере полигона Красный бор на рисунке 3.
Рисунок 3
5. Обезвреживание токсичных промышленных отходов
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: приема и измельчения отходов; приготовления суспензии и перевода цианидов в цианаты; фильтрации суспензии;
б) установку по обезвреживанию отходов гальванических производств, включающую: емкостный парк для приема отходов; систему восстановления Сr+6 и Мn+7 раствором серной кислоты и железного купороса; систему осаждения ионов тяжелых металлов известковым молоком; систему фильтрации осадка;
в) установку обезвреживания мышьяксодержащих отходов, включающую: емкостный парк для приема отходов; систему перевода соединений трехвалентного и треххлористого мышьяка в мышьяковую кислоту, арсенат натрия и нитрооксифенил - аросоновую кислоту; систему осаждения мышъяксодержащих соединений известковым молоком в виде арсената кальция; систему фильтрации осадка; систему отпарки фильтрата.
6. Биодеградация отходов
Некоторые штаммы микроорганизмов при определенных условиях обладают способностью биодеградации, т.е. вырабатывают энзимы, разлагающие сложную структуру контаминирующих веществ на простейшие липидные цепочки, и, наконец, на CO2 и H2O. Жиры, сахариды, крахмалы и продукты жизнедеятельности, содержащиеся в веществах животного и растительного происхождения, производимых современными предприятиями, представляют собой подходящее питание для микроорганизмов, находящихся в бактериальной смеси препарата.
Препарат находит применение на многих предприятиях, перерабатывающих жиры, сахариды, крахмалы и экскременты. Возможно использование препарата как в домашнем хозяйстве, меньших производствах и цехах, так и на средних и крупных промышленных заводах.
Заключение
В России накоплено более 1,1 млрд т. токсичных, экологически опасных отходов, которые хранятся в принадлежащих предприятиям хранилищах, накопителях, на складах, могильниках, на полигонах, свалках и других объектах.
Способы утилизации токсичных отходов:
1. Наиболее перспективным считается термический способ утилизации токсичных отходов. Методы высокотемпературной обработки позволяют восстанавливать активированный уголь, известь, соду и другие продукты;
2. Более широкие возможности у технологической схемы, в которой предусмотрено совместное термическое обезвреживание во вращающихся печах твердых и жидких отходов
3. Биодеградация (разложение с помощью микроорганизмов). Передовые технологии позволяют превратить отходы агропромышленного призводства в удобрения и другие ценные продукты.
4. Наиболее дешевый способ избавиться от своих токсичных отходов - это экспорт в развивающиеся страны. Если переработка химических отходов в Европе стоит от 160 до 200 долларов за тонну, то экспорт в Африку 1 т. отходов обходится от 2,5 до 40 долларов.
Итак, практически все виды отходов содержат полезные вещества. Как писал Д.И. Менделеев, "главной целью прогрессивной технологии является нахождение способа производства полезного из отбросов". Вместе с тем, новый подход к развитию производства получил название "безотходная технология" - это организация промышленного производства, приближающегося к биогеохимичекрму круговороту веществ в экосистемах. Термин был предложен академиком Н.Н. Семеновым, а основные принципы и конкретные методы реализации безотходных технологий разработал академик И.В. Петрянов-Соколов. Безотходная технология основана на полном комлексном использовании сырья, извлекаемого человеком из природы. Она должна исключать образование губительных, чуждых природе отходов. Конечно, полностью безотходное производство - это идеал, но общество должно стремиться к нему.
Литература
1. Бобович Б.Б. Транспортирование, сжигание и захоронение отходов: Учебное пособие. - М.: МГУ. - 1998.
2. Пальгунов П.П. Утилизация промышленных отходов. - М.: 1990.
3. Кукуева Т.И. Утилизация промышленных и бытовых отходов. Томск. - 1992.
4. Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Москва. - 1990.
5. Раковская Е.Г. Промышленная экология. СПб. - 2002.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Накопление отходов в результате деятельности человека. Способы и проблемы утилизации твердых бытовых отходов. Этапы складирования отходов, сжигания мусора, сливания отходов в водоёмы. Правила захоронения отходов. Функционирование полигонов захоронения.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 22.10.2015Классификация твердых отходов. Объемы образования отходов в промышленности. Возможности и пределы утилизации отходов. Утилизация промышленных токсичных отходов. Полигоны для захоронения отходов. Технологическая схема работы полигона.
курсовая работа [82,3 K], добавлен 08.05.2003Особенности утилизации отходов от машиностроительного комплекса, переработки древесины и производства строительных материалов. Анализ тенденций к обработке промышленных отходов на полигонах предприятий с заводской технологией обезвреживания и утилизации.
реферат [21,2 K], добавлен 27.05.2010Проблема утилизации отходов Уральских городов. Инвестиции и план развития завода по переработке твердых бытовых отходов (ТБО). Интервью у министра природных ресурсов. Проблемы переработки и утилизации промышленных отходов. Методы переработки отходов.
реферат [169,7 K], добавлен 02.11.2008Особенности переработки и утилизации пищевых отходов, перспективы расширения данной сферы деятельности в будущем и ее значение в защите окружающей среды. Вторичное использование различных бытовых отходов: стеклотары, упаковки. Сливание отходов в водоемы.
реферат [24,1 K], добавлен 04.06.2014Проблема образования и утилизации твердых бытовых отходов. Динамика удельного роста и морфологического состава. Методы утилизации, устройство полигона и складирование отходов. Гигиенические требования к условиям приема промышленных отходов на полигоны.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 02.02.2014Типы бытовых отходов, проблема утилизации. Биологическая переработка промышленных отходов, отходов молочной промышленности. Отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Переработка отходов после очистки воды. Переработка ила, биодеградация отходов.
курсовая работа [78,1 K], добавлен 13.11.2010Оценка проблемы утилизации мусора в Казани. Анализ достоинств и недостатков существующих способов утилизации и переработки отходов. Способы утилизации твердых бытовых отходов в европейских странах и в России. Массовое сознание и пути решения проблемы.
контрольная работа [38,1 K], добавлен 21.11.2011Актуальность проблемы утилизации бытовых отходов. Определение, разновидности, норма накопления бытовых отходов. Принципы комплексного управления отходами (КУО). Системы сбора и промежуточного хранения отходов. Виды переработки и утилизации мусора.
курсовая работа [62,7 K], добавлен 21.11.2009Характеристика и классификация отходов промышленности, методы их хранения. Использование хранилищ промышленных отходов и наземных полигоны. Термическое обезвреживание токсичных промышленных отходов: жидкофазное окисление, гетерогенный катализ, пиролиз.
реферат [29,5 K], добавлен 12.01.2015
