Обращение с отходами

    Очистка стоков методом  ионного  обмена позволяет извлекать и утилизировать  ценные  компоненты сточных вод: цветные  металлы, ПАУ, радиоактивные вещества – очищать сточные воды до ПДК с последующим использованием вод в замкнутых технологических процессах предприятий [23].

    Одним из перспективных направлений очистки  сточных вод является применение мембранных технологий: обратный осмос, ультра- и микрофильтрация – наиболее универсальные, экономически целесообразный и экологически безопасные методы обработки сточных вод [43, 42]. Самым производительным из этих методов является способ ультрафильтрации, пригодный для очистки сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, металлургической, пищевой, пищевой, микробиологической отраслей промышленности и при гальванопроизводстве. Методы ультра- и микрофильтрации  обладают высокой эффективностью очистки, невысокими энергозатратами, простотой и компактностью установок, автоматизацией и экологичностью процесса [42].

    Существуют  различные типы гиперфильтрационных  и ультрафильтрационных аппаратов, отличающихся способами размещения мембран: с плоскокамерными, трубчатыми, рулонными или спиральными фильтрующими элементами и с мембранами из полых волокон малого диаметра.

Таблица 3.

Характеристика  некоторых ультрафильтрационных мембран [42]

    Институтом  эколого-технологических проблем  на протяжении нескольких лет проводились исследования и опытные работы по очистке различных технологических растворов, в том числе гальваностоков и жидких радиоактивных отходов, с помощью мембранной технологии и сорбентов.

    Новизна метода заключается и возможности использования любых твердых сорбентов и электроосмотического концентратора с замкнутыми рассольными камерами с отечественными ионообменными мембранами марок МК-40 и МА-40.

    Технические характеристики установки с использованием данных мембран:

Производительность, л/ч                      100 
Коэффициент очистки               50 
Коэффициент концентрирования             100 
Рабочее напряжение на электроосмотическом концентраторе, В      50 
Сила тока на электроосмотическом концентраторе, А             15 

    В ИЭТП был разработан гранулированный сорбент из отходов деревопереработки (шлифовальной пыли, опилки, кора и др.) и различных гидролизных лигнинов, который имеет более низкую стоимость по сравнению с различными отечественными и зарубежными аналогами (Таблица 4). 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 4.

    Характеристика  гранулированных  сорбентов [37]

5.3. Биологическая очистка сточных вод

    На  современном этапе развития науки  и техники биоочистка является основным  и наиболее перспективным методом удаления загрязнений из сточных вод, т.к. обеспечивает достаточно глубокий распад веществ и основан на использовании природных процессов и катализаторов.

    Среди биологической очистки наибольшее распространение получил аэробный метод [23], который постоянно продолжает совершенствоваться. Постоянно разрабатываются новые типы агрегатов, модифицируются существующие конструкции.

    Путем интенсификации процесса биологической  очистки путем применения высоконагружаемых одноступенчатых систем, установок, совмещающих биоочистку с ионизацией и использования для аэрации чистого кислорода [8, 24].

    В стране и за рубежом все более  широкое распространение получают двухступенчатые биологические системы обработки сточных вод, т.к. обеспечивают более глубокую очистку вод, нежели одноступенчатые [23].

    Для очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества,  можно  использовать аэротенки-смесители [43].

    Совсем  недавно был разработан метод  с использованием биокоагулянта  – раствора трехвалентного железа в культуре Thibascillus Ferrooxidans, используемого для осаждения тяжелых металлов и фосфора из промышленных сточных вод. С помощью данной культуры их сточных вод биологических очистных сооружений возможно растворение металлической стружки. Полученный биокоагулянт с содержанием трехвалентного железа до 50 г/л использовался для доочистки производственных сточных вод от тяжелых металлов и фосфора. При этом количество фосфора уменьшается в 100, хрома в 40, меди в 10 раз и достигает ПДК. При переработке биокоагулянта можно получить железооксидные пигментные материалы, используемые в лакокрасочной промышленности [10].

    Сложившаяся обстановка на промышленных предприятиях свидетельствует об исчерпании возможности традиционных экстенсивных способов развития очистных сооружений. В настоящее время необходим качественно новый подход к развитию и обновлению технологий очистки сточных вод и переработки осадков [10].

5.4. Термическая обработка осадков сточных вод

    Проблема  утилизации промышленных сточных вод сводится далеко не только к методам их очистки. Необходим и поиск совершенных технологий переработки осадков жидких отходов, обеспечивающих природоохранные и ресурсосберегающие требования. 

    До  недавнего времени задачу обезвреживания осадка и избыточного активного ила в основном решали сооружения иловых картов, что вызывало вторичное загрязнения окружающей природной среды. Важной проблемой было и остается до сих пор присутствие в осадках неутилизируемых компонентов: концентрированных нелетучих веществ, токсичных веществ, тяжелых металлов.

    Анализ  мирового опыта показывает, что в  создавшихся условиях наиболее приемлемым методом остается депонирование осадков непосредственно на иловых картах (терм).

    Объем накопленных осадков можно сокращать  за счет повышения их влагоотдачи и вследствие деструкции органической компоненты.

    Для высокой эффективности технологического процесса целесообразно создавать  полную герметизацию с помощью оболочки-покрытия из полимерного материала с откачиванием из-под него образующихся испарений и газов. Эластичное покрытие легко адаптируемо к реальной конфигурации существующих карт, таким образом, создает замкнутое технологическое пространство, в котором отходы можно подвергнуть обработке без контакта с окружающей средой [7].

    Наиболее перспективным методом обезвреживания таких отходов следует считать термический метод, гарантирующий наиболее полную деструкцию с образованием газовой фазы.

    В результате термографических исследований осадков, накопленных на иловых картах БОС г. Стерлитамак, исследователям удалось выяснить, что в интервале температур 125 – 195 ºС происходит переход в газообразное состояние механически связанной воды в осадке. Наблюдалось уменьшение массы образца, происходящее с поглощением тепла.

    В дальнейшем, при увеличении температуры до 300 – 415 ºС, происходило уменьшение массы осадка, вызванное выгоранием органики. В этом интервале температур протекали экзотермические процессы.

    Дальнейший  нагрев осадка происходил с выделением тепла при практически постоянном уменьшении массы образца в интервале 800 – 900 ºС.

    Далее осадок не претерпевал заметных изменений  массы.

    Аналогичные термографические исследования проводились  и для влажного осадка, отобранного  непосредственно на иловых картах. Основная потеря массы навески образца происходила за счет удаления влаги из осадка (75 – 175 ºС), при максимуме потери массы при 120 ºС. При 300 – 415 ºС практически не наблюдалась деструкция органики (в отличие от того же интервала при обработки сухого остатка), а при 800 ºС и выше масса навески перестала изменяться и прекратились превращения. Зольность осадка составила 9,9 % (на рабочую массу) или 55 % (на сухую массу). [6]

    Учитывая  размеры иловых карт и массу накопленных  в них осадков, практически невозможно полностью переработать осадок в полном объеме. Однако есть возможность в различных участках карты наладить высокотемпературную обработку отходов, стремясь не достигать температур газовой фазы, опасных для гермопокрытия карты.

    Технологически  выгодно, организуя процесс термической  деструкции отходов, проводить очистку отходящих газов  и по возможности использовать их в качестве тепла для энергоносителей [6].

    Остающуюся  золу целесообразно использовать в  качестве сырья для производства стройматериалов [7]. 

    На  территории России в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за отсутствия эффективной технологии их утилизации возникла реальная угроза загрязнения почв, подземных вод, рек и морей.

    Химический  состав нефтешламов предельно сложен и включает нефть, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, механические примеси и радиоактивные элементы. Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных фракций: водной, нефтяной и твердой [38].

    Обычно  для переработки нефтешламов используются биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические, чисто огневые и комбинированные технологии с низкой производительностью и высокими материальными, энергетическими и финансовыми затратами, непозволяющими осуществить полную переработку и утилизацию нефтешламов и не обеспечивающими экологическую безопасность.

    Суть  электроогневой технологии сжигания состоит во взаимодействии электрическое поле с радикалами любых углеводородов на атомарно-молекулярном уровне и одновременно воздействии на любые углеводородные цепочки, в частности на бенз(а)пирен, таким образом, что они расщепляются на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в электрическом поле до безвредного углекислого газа.

    Вначале необходимо откачать и переработать в полезные товарные продукты большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров. Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо в нефтяном амбаре с нефтешламами или непосредственно около него. Далее необходима обработка в центрифугах последующие слои нефтешламов, относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в эффективное топливо для теплоэнергетики.