Утилизация и обезвреживание твердых отходов

ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Деятельность человека приводит к образованию большого числа отходов. Они образуются как в сфере производства, так и в сфе­ре потребления, загрязняя окружающую среду. Основные направле­ния предохранения окружающей среды от негативного воздействия отходов или уменьшения такого воздействия следующие:

• собственно уменьшение отходов (способы более полного исполь­зования сырья и уменьшения отходов в химических производствах рассматривались в других разделах);

• получение из отходов полезных продуктов с возвратом последних в сферу производства или потребления;

• очистка отходящих потоков от примесей для уменьшения нагрузки на окружающую среду;

• обезвреживание токсичных отходов для предотвращения катастро­фических последствий;

• захоронение отходов, т.е. их локализация в определенных местах без контакта с окружающей средой.

Общая схема образования и переработки отходов в производстве приведена на рис.

			Товарный продукт
					Свежая вода
Сырье		Производство	Вспомогательные материалы
			Отходы
	твердые				газообразные
			жидкие
Свежая вода	Очистка и транспор-тирование		неводные	Сточные воды		Очистка и охлаждение	Свежая вода
Шлам	Сточные воды					Сточные воды	Газовые выбросы
			Переработка	Сжигание
			Товарный продукт	Отходящие газы
				Очистка		Вода
			Газовые выбросы			Сточные воды

Большое разнообразие отходов по составу образующих веществ обуславливает первостепенное значение методов химической техно­логии в их обработке. Ввиду большого многообразия отходов предло­жить обобщенную схему их утилизации и обезвреживания не пред­ставляется возможным, поэтому рассмотрим некоторые из них. В ос­нову выбора положены методы обработки отходов из разных источни­ков их образования.

Твердые отходы могут содержать самые разнообразные по природе компоненты — металлы, неорганические и органические ве­щества, поэтому сначала их сепарируют. Фракции с веществами органической природы подвергают, как правило, термической переработке. Рассмотрим следующий пример.

Утилизация пластмасс и эластомеров. Отходы пластических масс и эластомеров образуются в отраслях, связанных с их синтезом и переработкой. В эту же группу отходов также попадают бытовые изделия из полимерных материалов при окончании их срока эксплуатации.

Длительное время захоронение в почву и сжигание были наиболее распространенными способами уничтожения отходов пластмасс и эластомеров. Теплота, выделяющаяся при их сжигании, использовалась для генерирования водяного пара. Однако термическое разложе­ние приводит к образованию сажи, выделению токсичных газов и, как следствие, повторному загрязнению воздушного бассейна.

К основным способам утилизации отходов пластических масс от­носятся: термическое разложение путем пиролиза; деполимеризация с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров); вторичная переработка.

Пиролиз полимеров осуществляется при температурах 1100 -1400К без доступа воздуха и позволяет получить высококалорийное топливо, сырье и полупродукты, используемые в различных технологических процессах, а также мономеры для синтеза полимеров. При пиролизе отходов полиэтилена образуются следующие полезные продукты (в %): этилен — 25, метан — 16, бензол — 12, пропилен — 10.

Установка термического пиролиза включает дробилку, шнековый питатель, печь пиролиза, скруббер для промывки пирогаза, холодиль­ник, ректификационную колонку разделения углеводородов и камеру сжигания отходящих газов. В случае переработки поливинилхлорида предусматривается скруббер для поглощения НС1. Печь пиролиза от­ходов представляет обогреваемую вертикальную цилиндрическую ка­меру, в которой измельченные пластмассовые отходы перемещаются под действием силы тяжести вниз, а продукты пиролиза, выходящие через верх печи, направляются на переработку.

Процессу деполимеризации с получением мономеров подвергают только те виды пластмасс, которые распадаются при сравнительно низких температурах (570-710 К). К таким полимерам относятся по­листирол и его сополимеры, полиакрилаты. Пиролиз полистирола со­провождается получением 50-70% исходного стирола; при термичес­ком разложении полиметилметакрилата выход газообразного метилметакрилата достигает 91—96%.

Наиболее эффективный способом утилизации отходов полимер­ных материалов является их вторичная (а в некоторых случаях много­кратная) переработка. Освоены процессы переработки вышедшей из употребления полиэтиленовой пленки в трубы для сельского хозяйст­ва и изделия менее ответственного назначения, а также во вторичную пленку, технологический процесс получения которой начинается с гранулирования использованной пленки, и смешивании полученных гранул с первичным полиэтиленом.