Уничтожение и переработка токсичных отходов
Переработка, обезвреживание и захоронение токсичных отходов (в Германии их называют специальными, в США — опасными, в Финляндии ― сложными) представляют особую экологическую необходимость и являются технически и организационно достаточно сложной задачей, не говоря уже о больших капитальных и эксплуатационных затратах. В развитых странах количество токсичных отходов оценивается в 70 кг на одного человека в год, а стоимость обезвреживания одной тонны — в 500 долларов.
К сожалению, наши знания о токсичности веществ весьма ограниченны. Даже для лекарств, пищевых добавок и косметических средств эти сведения крайне скудны.
Большую сложность представляет определение класса опасности смеси отходов в тех случаях, когда содержание собственно токсичных отходов в ней невелико. Всё зависит от дозы, т. е. количества отходов и концентрации токсичных веществ в них.
Знаменитый Парацельс, врач и естествоиспытатель XVI века, один из основателей ядохимии, в своё время писал: «Всё есть яд и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным».
Обезвреживание и захоронение токсичных отходов проводится на специальных полигонах. Строительство и эксплуатация полигонов осуществляется в соответствии с «Санитарными правилами проектирования, строительства и эксплуатации полигонов захоронения неутилизируемых отходов» и строительными нормами и правилами СНиП 2.01.28-85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов.
Выбор места для полигона, проектирование, строительство и функционирование строго регламентировано перечисленными выше нормативными документами. Полигон размещается в обособленных, свободных от застройки, хорошо проветриваемых местах, которые допускают осуществление мероприятий и инженерных решений, исключающих загрязнение окружающей среды, населённых пунктов, зон отдыха трудящихся и источников питьевого водоснабжения.
Особое внимание уделяется проектированию дождевой, хозяйственно-бытовой канализации и дренажа. Вертикальная планировка полигона должна обеспечивать, как правило, один стоковый бассейн дождевых вод, а плановая компоновка — простой и по возможности прямолинейной. Общая система канализации полигона должна быть бессточной; незагрязнённая часть сточных вод должна использоваться для производственного водоснабжения, загрязнённые сточные воды должны сжигаться или испаряться.
Полигоны являются природоохранными сооружениями и предназначены для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учреждений и т. д., т. е. от всех источников их образования.
Приему на полигон подлежат только токсичные отходы I (чрезвычайно опасные), II (высоко опасные), III (умеренно опасные) и, при необходимости, IV (малоопасные) классов опасности, перечни которых в каждом конкретном случае согласовываются с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической и коммунальной служб, заказчиком и разработчиком проекта полигона.
Высокотемпературное обезвреживание токсичных веществ
Поскольку не менее 2/3 токсичных веществ являются органическими соединениями, то и высокотемпературное сжигание служит основной операцией для любого полигона по обезвреживанию токсичных отходов. Агрегат для термического обезвреживания токсичных промышленных отходов (фирма «MAN», Германия) представлен на рис.
Установка для сжигания твёрдых, пастообразных и жидких неутилизируемых токсичных отходов состоит из:
системы подачи и дозировки отходов;
печи с вращающимся барабаном;
камеры дожигания;
системы золо- и шлакоудаления;
котла-утилизатора;
системы очистки дымовых газов.
Условия сжигания и дожигания органических отходов строго регламентированы:
— температура 1000-1100 оС для отходов, не содержащих галогенпроизводных углеводородов и полициклических соединений, степень разложения и удаления углеводородов не менее 99,99 %;
— температура 1200-1300 оС для отходов, содержащих галогенпроизводные углеводороды и полициклические соединения, степень разложения и удаления органических соединений не ниже 99,99 %;
— время нахождение газов (образующихся при разложении) в печи и камере дожигания не менее 2 с;
— коэффициент избытка воздуха в печи 2,2–2,5;
— концентрация О2 в отходящих газах не менее 3 %;
— концентрация СО не более 57 мг/нм3;
— концентрация взвешенных частиц и аэрозолей не более 20 мг/нм3;
— концентрация диоксинов и фуранов не более 0,5 нг/нм3;
— концентрация НС1 менее 75 мг/нм3, степень его удаления более 90 %.
Для получения сопоставимых величин все концентрации токсичных веществ должны быть приведены к содержанию О2 в отходящих газах, равному 11 %, по уравнению:
Сх = Сxi(20,9 - 11,0)/(20,9 - Со2),
где Сх – концентрация загрязнителя при концентрации кислорода в отходящих газах 11 %, мг/м3; Cxi – концентрация искомого токсичного вещества (по результатам анализа), мг/м3; Со2 – концентрация кислорода в отходящих газах по данным анализа, %.
В зависимости от условий сжигания эта величина может изменяться в достаточно широких пределах.
Схема установки для сжигания токсичных отходов на полигоне Ecokem (Финляндия) представлена на рис.
1 - вращающаяся печь; 2 - камера дожигания; 3 - паровой котел; 4 - абсорбер; 5 - рукавные фильтры; 6 - вентилятор; 7 - труба; 8 - емкость для приготовления известкового молока;
9 - емкость для шлака, золы, шлама; 10 - ковш крана для загрузки в печь сыпучих материалов, бочки с жидкими или пастообразными отходами, загружаемые непосредственно в печь, или насос для загрузки в печь жидких и пастообразных отходов.
Как уже отмечалось ранее, обезвреживание одной тонны токсичных отходов в среднем обходится в 500 долларов США, для некоторых же веществ — в 3–5 раз дороже, поэтому во всех странах уделяется пристальное внимание поиску эффективных и дешевых методов обезвреживания.