Разработка технологии переработки нефтешламов, промышленных и бытовых отходов в нефтепродукты

По этому же принципу действует реагент Я, предлагаемый ОАО Рос- НИПИтермнефть [22]. Реагент Я диспергирует нефтепродукты с последующей адсорбцией их на поверхности гидрофобизированного сорбента и капсу- лирования в процессе естественной карбонизации сорбента атмосферной углекислотой.

Известны также способы разделения нефтешлама на водную, нефтяную и твердую фазы экстракцией нефтепродуктов из шлама легкими углеводородами: бутаном, пентаном, гексаном, их смесями [23].

Биологическая обработка. Данный вид удаления нефтешламов наиболее эффективный и самый экологически чистый, при этом являясь самым длительным и «капризным». Широко применяются такие биопрепараты, как «Валентис», «Лидер», «Родер», «Биоверсал». Основной особенностью работы таких препаратов является обязательное поддержание условий жизнедеятельности организмов: концентрации нефтепродукта, температуры окружающей среды, наличия питательных веществ для микроорганизмов [17].

1.3.7. ТПО радиоактивных препаратов, их утилизация и возможные варианты переработки

К твердым радиоактивным отходам относятся не поддающиеся отмывке загрязненные материалы, использованная спецодежда, твердые отходы радиоактивных образцов. Все эти ТПО переносятся для вечного захоронения в бетонные траншеи и заливаются цементом. В зависимости от токсичности радиоактивных элементов они подразделяются на пять групп [24]. Группа А - изотопы с особо высокой радиотоксичностью: Например: 210РЬ; 210Ро; 226Яа; 228ТЬ; 230ТЬ; 232ТЬ; 23211; 237Кр; 238Ри; 239Ри; 241Ат;

Ст

Группа Б - изотопы с высокой радиотоксичностью:

Например: 908г; 10611и; 1248Ь; П61; ,44Се; ,70Тш; 210В1; 223Яа; 224Яа; 227ТИ;

234ТЬ; 230и; 234и; 235^ 24,^

Группа В - изотопы со средней радиотоксичностью:

Например: 22Ка; 24Ма; 32Р; 358; 36С1; 54Мп; 56Мп; 59Ре; 60Со; 82Вг; 898г; 9,У; 90У; 95ЫЬ; 95гг; 105Ки; ,258Ь; 132Л; 1331; 1341; 134С8; 137Св; 14,Се; ,71Тт; 2038Ь; 206В1; 231ТЬ; 239НР

Группа Г - изотопы с малой радиотоксичностью:

Например: 14С; 38С1; 55Ре; 64Си; 69гп; 71Ое; 91шУ; 972г; 96тТс; 99тТс; 131С8;

134тСз; 136Сз

Группа Д - изотопы с наименьшей радиотоксичностью: Например: 3Н

Все радиоактивные элементы, как известно, вызывают ионизирующее излучение. В ряде случаев твердые радиоактивные отходы вызывают двойную токсичность:

Собственно химическую токсичность, вызванную химическими свойствами элементов и соединений, входящих в твердые радиоактивные отходы.

Радиоактивность, иногда называемую радиотоксичностью.

Однако применяемый в бывшем Советском Союзе, а теперь в РФ способ захоронения ТПО радиоактивных материалов является далеко не оптимальным. Существуют физические способы дезактивации ТПО радиоактивных материалов. Для этого ТПО радиоактивных материалов подвергаются мощному лучевому воздействию, в результате которого радиоактивный материал превращается в обычный не радиоактивный изотоп. Например, по ядерной реакции:

где: /Н2 - радиоактивный изотоп водорода, так называемый дейтерий;

У- поток У излучения (мощный поток электромагнитных лучей);

Von1 - нейтрон;

У iH1 - обычный нерадиоактивный изотоп водорода [25]. Интересно отметить, что существуют даже биологические способы поглощения сравнительно небольшой радиации (а - ; I- и У - излучения) некоторыми видами высших растений Planta. Так, в частности, существует один из представителей высших растений Neptunus, которое размножается вегетативным способом, не требует полива водой, не нуждается в сильном солнечном свете, поглощает радиацию в помещении, поглощает излучение телевизора, компьютера в значительной степени, выделяет йод. Растение Neptunus полезно при заболевании щитовидной железы, живет 25 лет, не требует полива и, кроме того, поглощает табачный дым, питается пылью и грязью из воздуха.

1.3.8. ТО медицинских учреждений, ветеринарных, лечебных и научно- исследовательских организаций

В данную группу твердых отходов входят все отходы больниц, поликлиник, ветеринарных и научно-исследовательских организаций. Эта группа включает все отработанные тампоны, использованные бинты после перевязки, хирургические твердые отходы, стоматологические отходы. Все эти отходы очень опасны, если они будут просто выброшены на открытые неконтролируемые свалки.

Для обезвреживания данного типа отходов используются аппараты типа Пурвокс [5] или электротермические реакторы. Эти аппараты позволяют полностью и гарантированно уничтожать такие отходы за счет высокотемпературной переработки (1200 - 1400°С).

1.4. Твердые бытовые отходы (ТБО), их складирование, сепарация и

сортировка по группам

1.4.1. Общие основные положения

Исследование свойств. ТБО связано со значительными трудностями ввиду большого числа составляющих компонентов. Это число меняется в зависимости от климатических условий, времени года, особенностей местности и т.п. Так, плотность ТБО колеблется от 0,60 до 0,45 т/м3 [26]. При этом морфологический состав ТБО значительно меняется (таблица 9) [27].

Упаковочные материалы (бумага, картон, стекло, металл, дерево и пластмасса) — это только одна часть всего бытового мусора, которая составляет около 20 % отходов.

Таблица 9.

Компонент, в % масс.	Климатическая зона
	средняя	южная	северная
1	2	3	4
Пищевые отходы	35-45	40-49	32 - 39
Бумага, картон	32-35	22-30	26 - 35
Дерево	1-2	1 -2	2 - 5
Черный металлолом	3-4	2-3	3-4
Цветной металлолом	0,5 - 1,5	0,5 - 1,5	0,5 - 1,5
Текстиль	3 - 5	3 - 5	4-6
Кости	1 -2	1 -2	1 -2
Стекло	2-3	2-3	4 - 6
Кожа, резина	0,5 - 1	1	2 - 3
Камни, штукатурка	0,5 - 1	1	1 -3
Пластмасса	3-4	3;б	3-4
Прочее	1 -2	3-4	1 - 2
Отсев	5 - 7	6-8	4-6

 

Другая часть — пищевые и растительные отходы, зола, газеты и журналы, выброшенные игрушки и инструменты, тряпки, мебель и другие предметы (новогодние елки, изношенные шины, батарейки, а иногда стиральные машины, телевизоры и холодильники), составляющие около 80 % отходов, поступающих от населения.

ТБО перед их переработкой необходимо обязательно подвергать сепарации по группам. Затем каждая группа, исходя из ее физико-химических свойств, подвергается переработке. Рассмотрим вопросы складирования и сепарации ТБО.

1.4.2. Основы складирования и сепарации ТБО

В нашей стране в большинстве городов применяется планово- регулярная, или коммунальная очистка, т.е. отбросы с мест их сбора удаляют в установленные сроки независимо от фактического накопления, без заявок или вызовов транспорта. Мусоросборные машины по определенному маршруту объезжают кварталы города и забирают имеющиеся отходы. В зависимости от местных условий их могут пересыпать из дворовых мусоросборников в кузов машины или вывозить прямо в контейнерах, оставляя взамен пустой контейнер.

Вывозить содержимое мусорных контейнеров на свалку экономически и экологически невыгодно. В этих условиях более целесообразна организация двухступенчатой системы сбора и переработки, при которой отходы везут не на свалку, а на расположенные в черте города перерабатывающие станции или заводы. Там отходы сортируют, измельчают, уплотняют, прессуют, извлекают из них полезные вещества. И только остатки отправляют на свалки.

Процесс предварительной сортировки мусора предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов.

Отбор наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации твердых бытовых отходов. Поскольку сортировка твердых бытовых отходов - одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, то есть выделение из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки.

Мусоросортировочные заводы давно используются за рубежом. Теперь активно внедряются в нашу систему утилизации твердых бытовых отходов. Примером послужит опытно-промышленный центр, внедренный в практику МГУП «Промотходы» и одобренный Правительством города Москвы, по сортировке отходов торговых, административных, образовательных и зрелищных комплексов города с прессованием балластной части в сортировочный бункер. Схема производства представлена на рисунке 1 [28].

1 234 56789

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема опытно-промышленного центра по сортировке отходов, содержащих вторичное сырье.

 

— приемный конвейер; 2 — подающий конвейер; 3 — сортировочный конвейер; 4 — воронки; 5 — сепаратор черных металлов; 6 — сепаратор цветных металлов; 7 — вертикальный гидравлический пресс для цветных металлов; 8 — приемно-подающий конвейер; 9 — горизонтальный гидравлический пресс для вторичного сырья и части балласта; I — подача необработанных отходов;

— подача картона на прессование; III — подача бумаги на прессование; IV — подача текстиля на прессование; V — подача полиэтиленовой пленки на прессование; VI — выход "петбутылок"; VII — выход стеклобоя; VIII — выход черного металла; IX — подача балласта на прессование; X — подача цветного металла в пресс; XI — выход кип вторичного сырья и балласта; XII — выход кип цветного металла.

Учитывая высокую химическую и санитарно-эпидемиологическую опасность складирования и хранения ТБО, перед выбором площадки для складирования необходимо тщательно рассмотреть ряд вопросов: особенности местности, рельеф местности, особенности геологического строения земных слоев предполагаемого места складирования и хранения ТБО, преобладающую розу ветров, особенности окружающего природного ландшафта. Только после тщательного анализа и экспертизы всех этих факторов биогеоценоза можно останавливаться на выборе определенного участка для складирования, хранения и переработки ТБО. Каковы же основные требования к полигону ТБО?

Полигон для складирования и хранения ТБО ни в коем случае не должен заливаться паводковыми водами, т.е. он должен располагаться на определенной высоте по отношению к близлежащим водоемам. Это крайне необходимо из-за санитарно-эпидемиологических требований.

Полигон должен быть окружен солидными лесными массивами и направление преобладающей розы ветров должно быть таким, чтобы воздух с поверхности полигона не мог попасть на близлежащие населенные пункты.

Складирование и хранение ТБО должно производиться на подготовленное водонепроницаемое основание так, чтобы в процессе многолетней работы грунт был плотным (желательно толстый слой глины не менее 5 м.), не было бы вероятностей образования оползней, просачивания водных растворов с продуктами разложения.

ТБО должны складироваться и распределяться по участку сравнительно тонким слоем и этот слой должен быть уплотнен так, чтобы не было разноса мелких и легких частиц.

Высота слоя закладки ТБО не должна превышать 2 м. Уплотненные ТБО должны покрываться промежуточным слоем, который бы препятствовал уносу ветром мелких и легких фракций ТБО, а также препятствовал бы выходу на свободную поверхность развивающихся насекомых и в первую очередь мух.

ТБО должны складироваться, храниться и перемещаться на заранее спланированные участки (карты) по мере сепарации их и переработки.

1.5. Переработка ТБО после проведения сепарации по группам

После проведения глубокой сепарации ТБО по фракциям, возможно получение следующих видов сырья : смесь пищевых природных материалов (овощные очистки, остатки пищи) - гниющие пищевые отходы; целлюлозное волокно (картон, бумага); древесина; стекло; железо; пластические массы.

Первые два вида сырья: смесь пищевых природных материалов и целлюлозное волокно - главные составные части, для получения биомассы- компоста, экологически чистого природного органического удобрения для всех видов почвы [29].

1.5.1. Переработка пищевых отходов, целлюлозно-бумажных, картонных и древесных отходов способом экологической биотехнологии

В состав данной фракции ТБО входят все природные материалы, представляющие собой следующие вещества:

Высокомолекулярные полисахариды (целлюлоза), главная составная часть высших растений Planta, содержащаяся в целлюлозно-бумажных, картонных и древесных отходах и ее спутники: амилоза и амилопектин, содержащиеся во многих пищевых отходах растительного происхождения.

Олигомерные мономерные природные вещества растительного происхождения.

Лигнин - сложное органическое вещество ароматического ряда, содержащееся в древесине и в тканях других высших растений, в целлюлозно-бумажных и картонных отходах, нерастворимое в воде, щелочах, кислотах, органических растворителях.

Некоторое небольшое количество белков, содержащихся в костях и в других отходах животного происхождения тоже высокомолекулярных соединений, построенных из аминокислот (белок - важнейшее вещество живой клетки, выполняющее многообразные функции).

Полисахарид целлюлоза [30]

О

 

Белок является сложным высокомолекулярным органическим природным соединением, построенным из остатков аминокислот, соединенных

—МН—CHR.

!

амидными связями, содержит отдельные пептидные звенья СО—, от

личающиеся боковыми группами ( R ) [31]:

н о к1 н о но

I II I I II I II мне с ынс ынс

/ \ I / \ / I V / \ I / \ У \ I / \ Н С ЫНС С ■■„■■ с он I I II I I

К Н О К11

Спутники целлюлозы, пентозаны, пектиновые вещества и другие полисахариды [32].

Различные олигомерные сахариды, содержащиеся в растительных материалах, а также моносахариды (монозы): пентозы С5НЮО5 и гексозы С6Н1206.

Лигнин, представляющий собой аморфную, светло-желто-коричневую массу, термопластичную в воде и нерастворимую в концентрированной серной кислоте. [33].