Технологии переработки ртутьсодержащих отходов (РСО) производства и потребления

Ртутьсодержащие отходы (рсо)

Согласно ГОСТ Р 52105 -2003, в зависимости от содержания металлической ртути РСО подразделяют на 4 группы:

1 группа – металлическая ртуть, загрязненная механическими включениями или растворенными химическими веществами, при массовой доле основного вещества 95% и более;

2 группа – отходы с массовой долей металлической ртути 50% и более;

3 группа – отходы, содержащие металлическую ртуть, ее неорганические и/ или органические соединения, при массовой доле ртути от 0,026% до 50%

4 группа – отходы, содержащие ртуть или ее соединения с массовой долей от 0,00021% (ПДК ртути в почве) до 0,026%.

Технологии переработки ртутьсодержащих отходов:

1. Демеркуризация ртутных ламп установкой УРЛ-2М

2. «Экотром-2»- установка для переработки ртутных ламп

Демеркуриза́ция — удаление ртути и её соединений физико-химическими или механическими способами с целью исключения отравления людей и животных.

1. Демеркуризация ртутных ламп установкой урл-2м

Технические характеристики и габариты установки.

Время выхода на режим 1 час.

Производительность до 200 ламп/час и 8000 горелок дрл/смену (8 часов).

Размеры обрабатываемых ламп до 160 см.

Температура демеркуризации до 450 С.

Остаточное содержание ртути:

- в отходящих газах не более 0,0003 мг/ м.куб.

- в стеклобое не более 2,1 мг/кг.

Габаритные размеры 190*128*210 см.

Вес 720 кг.

Максимально потребляемая электрическая мощность не более 15 кВт.

2. «Экотром-2» – установка для переработки ртутных ламп.

Производительность: Отработанные лампы 1200 штук/час Стекло измельченное 250-280. кг/час Люминофор 15-18 кг/час Цокали 5кг/час

Энергопотребление: электроэнергия 9квт/час

Установка «Экотром-2» предназначена для разрушения ртутьсодержащих ламп, трубок, горелок, термометров и других стеклянных приборов с ртутным наполнением и разделения их на стеклянный бой, лом черных и цветных металлов и люминофор, собираемые раздельно в транспортные технологические сборники для последующей перевозки, переработки и утилизации.

Очищенные от ртути стеклобой и металлические цоколи (алюминиевые и стальные) используются как вторичное сырье. Люминофор также является сырьем для получения ртути на специализированных предприятиях (например, ртутный рудник ЗАО НПП «Кубаньцветмет») и на малогабаритных установках типа УРЛ-2М производства ФИД-ДУБНА.

«Экотром-2» – установка для переработки ртутных ламп.

1. Пневмо-вибрационный сепаратор

2. Узел загрузки

3. Пневмо-ударный измельчитель

4. Циклон

5. Фильтр тонкой очистки

6. Адсорбер

7. Газодувка

8. Промежуточный сборник стеклянного боя

9. Транспортно-технологический сборник люминофора

10. Перекрывной кран

Описание установки.

Ртутьсодержащие отходы (люминесцентные лампы, трубки, горелки, бактерицидные лампы, термометры и стеклянные приборы с ртутным наполнением (не разрушенные)) доставляются к установке, разделения компонентов в специальной таре для сбора, хранения и транспортирования.

Прямые люминесцентные лампы выгружаются на стол узла автоматической загрузки (2), откуда при открытии воздушного клапана засасываются в пневмо-вибрационный сепаратор (1). Открытие воздушного клапана осуществляется по достижению в сепараторе требуемой величины разряжения. Подача других ртутьсодержащих отходов осуществляется поштучно вручную.

Стеклянный бой и лом черных и цветных металлов разделяются на вибрирующей решетке сепаратора (1).

Из сепаратора воздух с высоким содержанием ртутьсодержащего люминофора и мельчайшей стеклянной пыли поступает в циклон (4), где основная масса люминофора (99%) отделяется и поступает в транспортно-технологический сборник люминофора (9). В этот же сборник собирается оставшаяся часть люминофора после прохождения фильтра тонкой очистки (5). Очищенный от взвешенных частиц воздух поступает в адсорбер (6), где проходит химическую очистку от паров ртути на активированном угле, импрегнированном серой. Очищенный до ПДК населенных мест воздух (0,0003 мг/м³) через газодувку (7) выбрасывается в атмосферу. Для отходов с высоким содержанием ртути (горелки ламп типа ДРЛ, натриевых, бактерицидные лампы, термометры, другие стеклянные приборы с ртутным наполнением) предназначен дополнительный пневмо-ударный измельчитель (3) со сборником (9). В этом случае измельченные отходы не поступают в пневмовибрационный сепаратор (1), а непосредственно из измельчителя (3) попадают в транспортно-технологический сборник отходов с высоким содержанием ртути (9). Промежуточный сборник (8), исключается из системы.

Тбо - Твердые бытовые отходы

Свойства ТБО:

1. Фракционный состав – размер частиц 50-250 мм.

2. Химический состав: - зольность, органическое вещество, содержание серы, азота, углерода, кислорода, влажность, плотность, теплота сгорания.

3. Физические свойства – механическая структура, волокнистость, сцепление, вязкость, сыпучесть.

Основные количество ТБО все еще вывозится на свалки. Недостатки:

1. отторжение земель

2. затраты а транспортировку

3. потеря ценных компонентов

4. загрязнение грунтовых вод

5. распространение инфекции

6. распространение вредных запахов.

Полигоны – это инженерно-технологические сооружения, используемые для захоронения отходов.

- они размещаются вдали от города.

- для них отводятся карьеры, овраги, бросовые земли

- содержание полигонов контролируется через химические, токсикологические, бактериологические показатели.

Данный способ обращения с ТБО противоречит экологическим требованиям и ресурсосберегающим принципам. Поэтому идет интенсивный поиск новых прогрессивных способов переработки ТБО во всем мире.

Основной вид утилизации ТБО - сжигание

Основные виды сжигания:

1. слоевое сжигание на валковой или колосниковой переталкивающей решетке, установленной в нижней части печи.

2. В котлоагрегатах с топками с псевдоожиженным слоем (система «твердое-газ»)

3. В печах с циркулирующим кипящим слоем , но с обязательной подготовкой отходов к сжиганию.

Недостатки методов сжигания:

1. образование больших объемов шлаков (10-25% от объема отходов)

2. содержание токсичных тяжелых металлов не позволяет использовать шлаки в стройиндустрии.

3. нет многостадийной газоочистки отходящих газов.

4. содержание токсичных веществ в выбросах больше, чем в исходных отходах (диоксины, дибензофураны).

Необходимо предпринимать следующие меры:

1. раздельный сбор и сортировка отходов

2. совершенствование термических технологий.

Механический перенос импортного оборудования на российские заводы не приемлем из-за недостатка предварительной подготовки отходов.

Результаты анализа мусоросжигающих заводов в РФ:

1. Процесс сжигания не стабилен, не держится постоянная температура 850С.

2. большой недожиг

3. образование диоксинов

4. полная потеря цветных металлов

5. попадание в печь камней

6. источники вторичного загрязнения.

Компостирование – альтернатива сжиганию.

Компостирование – это биохимическое разложение отходов с помощью микроорганизмов. Речь идет о ферментации органической части отходов, которая может быть использована для производства этанола, кормовых дрожжей, биологически активных добавок.

Для микроорганизмов ТБО – это резервный источник энергии, когда не хватает углеводов (глюкоза).

Микробиологический синтез ТБО требует существенно меньше энергии, целевые продукты получаются с достаточно высокими выходами и экологически чистые (например, глюкоза и молочная кислота)

Основные принципы очистки газовых выбросов:

1. сухие пылеуловители– аппараты с механизмом осаждения пыли

– циклоны (центробежное осаждение),

- камеры (гравитационное осаждение)

2. мокрые пылеуловители – контакты газов с жидкостью, при этом осаждение происходит:

- на капли,

- на поверхность газовых пузырей

- на пленку жидкости.

Виды мокрых пылеуловителей:

- скрубберы – для крупных частиц,

- газопромыватели.

3. Фильтры – процесс фильтрации газа через пористую перегородку.

Виды перегородок:

-гибкие пористые

- полужесткие пористые

- жесткие пористые.

Виды фильтров по степени очистки:

- тонкой очистки (нерегенерируемые)

- воздушные (не)регенерируемые

- промышленные (не)регенерируемые

Виды фильтров по структуре перегородки:

3.1. Тканевые – обычно в виде рукава. 2 вида тканей: обычные и войлоки.

3.2. Волокнистые фильтры – в один или несколько слоев с однородно распределенными волокнами. Улавливание частиц по всей глубине слоя.

Бывают: сухие и мокрые.

3.3. Зернистые фильтры – используются реже.

Виды зернистых фильтров:

3.3.1. Насадочные (насыпные) фильтры – улавливающие элементы не связаны друг с другом,

3.3.2 Зернистые жесткие фильтры – зерна фильтра связан между собой в режиме спекания, прессования.

4. электрофильтры - отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах. Электрофильтры используются для самых мелких частиц.

В процессе ионизации молекул газов электрическим зарядом происходит заряд содержащихся в них частиц. Ионы абсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля они перемешиваются и осаждаются к осадительным электродам.

Заряд частиц в поле коронного заряда происходит по двум механизмам:

- воздействием электрического поля – частицы бомбардируются ионами, движущимися в направлении силовых линий поля.

- диффузией ионов.

5. Комбинированные

5.1. Каталитические методы – основаны на химическом превращении токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов

5.2. Абсорбция – бывает двух видов:

- физическая абсорбция - излечение газа с применением воды, органических растворителей или водных растворов этих веществ без их взаимодействия с извлекаемым газом.

- хемосорбция – в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

При одновременной абсорбции двух газов скорость абсорбции каждого газа понижается.

5.3. Адсорбция – поглощение примесей пористыми телами – адсорбентами.

Метод используется при невысоком содержании газообразных и парообразных примесей. В отличие от абсорбции можно использовать высокие температуры.

Адсорбтив – ценный компонент, находящийся в подвергаемой очистке газовой фазе.

Адсорбат – этот же компонент, но в адсорбированной фазе.

Адсорбенты – пористые материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью. Имеют синтетическое или природное происхождение.

Поглотительная способность адсорбентов выражается концентрацией адсорбата в массовой или объемной единице адсорбента.

Процесс адсорбции сопровождается выделением тепла, т.е. для его осуществления температуру нужно понижать.

Процесс адсорбции протекает в 3 фазах:

1. Внешняя диффузия - диффузия молекул поглощаемого вещества из потока газа к внешней поверхности адсорбента.

2. Внутренняя диффузия – проникновение молекул загрязняющего вещества, достигших наружной поверхности зерен внутрь пористого зерна поглотителя к местам сорбции.

3. сорбция (конденсация) молекул на внутренней поверхности зерен.

Существуют несколько промышленных технологий обезвреживания отходов с преобладанием минеральных веществ.

1. Наиболее универсален метод электропереплава (1500С) с получением теплоизоляционного засыпного материала от 180 до 250 кг/м3 или пористого наполнителя конструкционных бетонов с плотностью 900кг/м3. Недостаток – летучую золу также надо потом обезвреживать.

2. Термические технологии

Высокие температуры до 3000С, плазменная струя, расплав металла, СВЧ нагрев, разложение до атомов, малые объекты продуктов сгорания

Такими технологиями можно обезвреживать любые отходы, химическое оружие, негорючие отходы.

Для уничтожения 1 кг необходимо 3кВт-ч энергии. Высокая энергоемкость и стоимость.

3. Физико-химические методы

- разложение упаковки под действием химических реагентов

- разрушение структуры под действием излучений и микроволн

- уничтожение в струе плазмы.

4. Биохимические методы

- бактерии выщелачивают железо, медь, цинк, окисляя их серной кислотой, которую вырабатывают из сульфида металла.

- бактериальное очищение воды от нефтепродуктов

Биохимическое обезвреживание отходов – медленный и более дорогой процесс, существует эпидемиологическая опасность.