169133 (Рекуперация, вторичная переработка, хранение и использование твердых отходов), страница 3

В производстве стекла и стеклянного волокна твердые отходы могут достигать 50-70%, а в производстве стеклянного волокна отходы составляют не менее 15-30% от выпуска годной продукции. Задачи промышленной экологии, требования к малоотходным производствам и технологии стекловарения предопределили основные варианты рационального использования получаемых отходов как вторичных материальных ресурсов. Неоднородный состав отходов, их специфические свойства создают основные трудности повторного их использования в процессах стекловарения. Комплекс проведенных исследований в Московском государственном университете инженерной экологии позволил разработать оригинальные методы промышленной рекуперации отходов.

Способ рекуперации отходов стекловолокна путем переплавки, включающий кучевую загрузку через окно 1 отходов 12, их варку при температуре °С, гомогенизацию расплава и термическую грануляцию, осуществляют в реакторе с двойным сводом. Реактор снабжен плавильным бассейном 11, каналом кондиционирования 10, узлами подачи топлива 2, 7 и воздуха 5. Каналы ввода воздуха и топлива снабжены устройствами для изменения угла их наклона, нижняя часть составного свода 6 в конце плавильного бассейна выполнена с наклоном под углом 25±45°. Термический гранулятор 9 выполнен со штуцерами ввода и вывода охлаждающей воды и снабжен форсункой с механизмом регулирования угла наклона относительно вытекающей струи стекломассы. Термическое гранулирование струи стекломассы ведут при ее вязкости 10⁵-10⁹ Пз струей воды под давлением 0,15-0,3 МПа при соотношении струи расплава стекломассы и воды 1,4-2 и соударяющихся под углом 45-80° на высоте, равной 15-30 диаметров отверстия питателя. Применение в реакторе двойного свода с теплообменником 5 и фильтра 3 позволяет эффективно использовать тепло отходящих газов 4 и снижать перепад температур между верхним и нижним строением плавильного бассейна, что резко снижает выбросы в атмосферу из расплава вредных и дефицитных компонентов и значительно улучшает структуру получаемых гранул. Диаметр получаемых гранул колеблется от 2 до 4 мм. Производительность по гранулам составляет 10 т/сут.

Оптимальные условия в объеме отходов и получаемом расплаве, минимальные потери при сгорании топлива и стабилизация химического состава стеклогранул, соответствующего требованиям на сырьевые материалы для стекловарения, позволили по сравнению с имеющимися решениями снизить расход топлива на 40%, повысить производительность в 2,5-3 раза и значительно снизить выбросы в окружающую среду соединений бора. Экономия минерального сырья при подготовке стекольной шихты с использованием специально переработанных отходов основного производства достигает 30%.

Способ рекуперации отходов стекловолокна путем их механического измельчения в сочетании с термообработкой при температуре 450-830 °С в туннельной или барабанной печи и последующим резким охлаждением заключается в следующем. Стеклянные нити в мягкой и твердой фазах, прошедшие операции сбора, транспортировки и сортировки направляются в туннельную печь в виде слоя определенных размеров и подвергают термообработке при температуре 450-830 °С. При этом размеры слоя обеспечивают равномерный отжиг отходов и удаление органического или неорганического покрытия их поверхности по всему объему.

Подготовленные таким образом отходы подают в камеру охлаждения с целью резкого снижения их температуры. Охлаждение осуществляют за счет термического удара при перепаде, равном Тсг, где Тег - температура сгорания наиболее термостойкого компонента покрытия стеклянных нитей или их отходов. Резкий перепад температур вызывает спонтанные структурные изменения в объеме переработанного материала, происходит его разупрочнение и наблюдается эффект массового самоизмельчения отдельных волокон отходов. Далее отходы с пониженной по сравнению с до операции резкого охлаждения прочностью на истирание и излом направляются в установку для их измельчения, например, в молотковую дробилку. Процесс измельчения ведет при отношении твердой фазы к мягкой, большем не менее чем в 3 раза отношения твердой фазы к мягкой перед термообработкой. Дополнительно может осуществляться ввод возвратного стеклобоя в измельчитель или в печь отжига, количество которого может изменяться в диапазоне 2-45% от массы отходов. Ввод возвратного стеклобоя в измельчитель осуществляется с целью интенсификации процесса измельчения отходов. В этом случае стеклобой выполняет роль дополнительных помольных тел. Одновременно решается вопрос вторичного использования стеклобоя. Ввод возвратного стеклобоя в печь отжига используется при наличии в стекле кусков размером более 30-70 мм. За счет термоудара такие куски разрушаются на фракции с размером 1-15 мм, которые затем направляются в измельчитель в качестве помольных тел и для дополнительного их измельчения до фракции с максимальным размером 0,8-1,0 мм.

Технико-экономический эффект от использования этого способа рекуперации выражается в увеличении производительности процесса в 1,4-1,7 раза, снижении энергозатрат на 32-43% и уменьшении загрязнении окружающей среды. Использование в стекловарении порошка из отходов целевого продукта путем его добавки в качестве комплексного компонента в традиционную порошковую или компактированную шихту позволяет экономить до 45% дорогостоящего минерального сырья.

На основе разработанных технологий вторичной переработки промышленных и бытовых отходов стекла и стекловолокна получены новые материалы и изделия, отвечающие в полной мере требованиям экологической экспертизы и промышленного дизайна: стеклогранулят, стеклопорошки, стеклянные микрошарики и полые микросферы, воднодисперсионные краски, облицовочная стеклоплитка различной фактуры и оттенков и другие материалы.

Создание новых лакокрасочных композиций с повышенной прочностью, термостойкостью и износостойкостью, малым тепловым расширением и низкой стоимостью становится возможным благодаря разработке новых составов, в частности, применению наполнителей с улучшенными свойствами.

Такими уникальными характеристиками обладают мелкодисперсные системы, состоящие из сферических частиц стекла с размерами от 3 мкм до 400 мкм. Гранулометрический и химический составы наполнителей являются основными критериями для выбора конкретной области их использования. Идеальная форма поверхности, отсутствие острых кромок обеспечивают равномерное распределение напряжений вокруг частиц и улучшение механических и потребительских характеристик наполненных материалов.

Предложен состав антикоррозионной композиции, предназначенной для обработки и восстановления покрытий днища кузова легковых автомобилей, а также для защиты от коррозии химического и нефтегазового оборудования. За счет введения в битумную основу стеклянных наполнителей увеличивается гидрофобность и адгезионная способность, возрастает ударная прочность и термостойкость покрытия, а также повышается проникающая способность наносимой композиции. Композиция рекомендована также в качестве клея для различных конструкционных материалов.

Разработано аппаратурно-технологическое оформление линии для производства воднодисперсионной краски различного назначения. В качестве наполнителя 2 латексной основы используются микрошарики, микросферы, а также порошки из промышленного и бытового стеклобоя. В смесителе 1 происходит перемешивание всех компонентов 3, необходимых для получения воднодисперсионной композиции. Полученный состав накапливается в бункере 4 и с помощью оборудования по дозированию 5 и расфасовке 6 направляется в бункер хранения готового продукта.

Воднодисперсионная композиция наносится на бетонную, оштукатуренную, кирпичную, деревянную и другие поверхности без предварительной их подготовки. Срок службы покрытия по сравнению с аналогом возрос в 3-7 раз.

Предлагаются к реализации также составы рефлектирующих эмалей и мастик, в которых светоотражающую функцию выполняют стеклянные микроизделия.

В НПО «Радон» переработке подвергаются радиоактивные отходы средний и низкой активности.

В целях экономии объема хранилищ и обеспечения безопасности при длительном хранении твердые РАО перед захоронением подвергаются переработке сжиганием и прессованием. Сжигаются горючие отходы: древесина, бумага, ветошь, спецодежда, биологические отходы и т.п. Коэффициент сокращения объема - 60-80. Образующаяся зола отверждается методом цементирования, превращаясь в монолитные блоки. Высокоэффективная система газоочистки обеспечивает надежную защиту атмосферного воздуха.

Прессованию подвергаются негорючие отходы или те, сжигание которых нецелесообразно ввиду содержания опасных веществ: металлоизделия, резина, пластмасса, лабораторное оборудование. Коэффициент сокращения объема - 4-8.

Крупногабаритные и свехпрочные конструкции поступают на захоронение в индивидуальных контейнерах без переработки. Пустоты, образующиеся в хранилище между упаковками с РАО, заполняются цементным раствором.

Жидкие РАО подвергаются различным методам очистки и обезвреживания, позволяющим сконцентрировать радиоактивные вещества в малом объеме. На конечной стадии они переводятся в твердые формы, безопасные при длительном хранении.

Особенности переработки РАО по данной технологии:

• способность перерабатывать отходы сложного морфологического состава с содержанием негорючих компонентов до 40%;

• относительно малые объемы отходящих газов и малые уносы радиоактивности из печи;

• высокая степень сокращения первоначального объема отходов;

• получение конечного продукта в виде плавленого химически стойкого материала.

Технические характеристики

Производительность по твердым горючим отходам, кг/ч 200

Производительность по жидким горючим отходам, кг/ч 40

Максимальная температура в зоне плавления, °С 1650

Габариты, мм:

диаметр подовой части 1100

высота шахты 5000

Объем отходящих газов печи, м³ 1500

Расход охлаждающей воды, м³ 35

Коэффициент сокращения объема 10-100

Эффективность системы газоочистки:

по аэрозолям 99,5

по радионуклидам 99,5

4. Санитарное захоронение отходов

Санитарное захоронение отходов является альтернативой современной практике сброса ТПБО на открытые свалки. Концепция метода нацелена на создание полигонов как экономически нейтральных производственных объектов. Она включает следующие основные принципы: максимальное использование рабочего объема полигона; контроль состава отходов, поступающих на захоронение; учет реальной массы, поступающей на захоронение; минимизация негативного влияния ингредиентов отхода на биосферу и др..

Санитарному захоронению подлежат отходы, обезвреживание которых нецелесообразно по экономическим соображениям или технически затруднено. Причем наземное складирование вновь образуемых твердых отходов недопустимо. Существующие отвалы, например, фос-фогипса, являются потенциальным сырьем для стекольной промышленности.

Полигон для захоронения отходов должен быть обустроен природоохранными техническими средствами, обеспечивающими перехват водных и газовых эмиссий, формируемых структурой отходов. К этим средствам относятся: противофильтрационный экран в основании полигона, система дренажа для сбора фильтрата в основании полигона, система дренажа для отвода поверхностного стока с прилегающих территорий, система откачки и очистки свалочного фильтрата, газодренажная система, система откачки и обезвреживания газовых эмиссий, непроницаемый поверхностный рекультивационный экран.

Принцип максимального использования рабочего пространства предполагает реальное доведение плотности ТПБО не ниже 0,8 т/м³ и реализацию высотной схемы складирования. Средние затраты захоронения отходов в 1978 г составляли 110-340 $/т, химическая фиксация в твердое состояние увеличивает затраты примерно на 200 $/т, фиксация отходов капсулированием - на 100 $/т.

5. Экологическая оценка влияния промышленности на природу

Оценка природоохранительной деятельности предприятий производится по различным показателям: достигаемой степени очистки вредных выбросов; уровню загрязнения окружающей среды; капитальным и эксплуатационным затратам на экобиозащитную технику и т.д..

Существуют нормы абсолютного количества вредных веществ на 1 т готовой продукции. В качестве критерия оценки можно рекомендовать индекс относительной токсичности массы, применяемый в химической промышленности:

где ПДК₁ и /7ДК) - предельно допустимые концентрации вещества, соответственно принятого за эталон и сравниваемого.

При помощи индекса относительной токсичности и концентрации вещества в выбросе С можно рассчитать относительную токсичность единичного li, l_n и суммарного l_N выбросов:

Общий индекс относительного загрязнения среды определяется по формуле

где /ft, /Jv, /$ - индексы относительной токсичности выбросов в атмосферу, воду и на поверхность литосферы; а, р - коэффициенты, характеризующие перенос загрязняющих веществ в поверхностные или грунтовые воды с учетом фильтрации, сорбции, трансформации.

ОТМ выбросов определяется с учетом объемов единичного, группового и суммарного выбросов:

где M_h М_п, M_N - единичная, групповая и суммарная токсичные массы выбросов; Ц, V_ni V_N- единичный, групповой и суммарный объем выбросов. Общий баланс ОТМ технологического процесса

где М_с + М_в - масса отходов, поступающих в окружающую среду с газовыми выбросами и сточными водами; I М_н - масса нейтрализованных отходов; 1Мр - масса рассеянных отходов.

Относительная экологичность процесса, объекта, предприятия и т.д. определяется по формуле,%,