Файл: 1 Характеристика предприятия как источника образования отходов.doc

Проведенные промышленные эксперименты показали, что обработка ОСВ известковой пылью позволяет также снизить содержание водорастворимых соединений марганца в 59 раз, мышьяка - в 3,6 раза и приводит к повышению барьерной функции ОСВ по отношению к бактериальной флоре и гельминтологическим загрязнениям.

На основании полученных результатов сделано предположение о том, что при перемешивании ОСВ с отходами горнометаллургических предприятий, содержащих активные соединения кальция или железа, также может быть достигнут обезвреживающий эффект.

В течение 5 лет на двух крупнейших промышленных отвалах - хвостохранилище Абагурской обогатительно-агломерационной фабрики и шламохранилище Западно-Сибирского металлургического комбината - исследовалась возможность нейтрализации ОСВ заскладированными отходами и обезвреживания отвалов покрытием их поверхности слоем ОСВ.

Полученные результаты показали, что в результате взаимодействия ОСВ с хвостами обогащения железных руд обеспечивается снижение содержания водорастворимых и подвижных форм тяжелых металлов (цинк, свинец, медь, никель, кобальт, стронций), а также лития, марганца, смол, формальдегида в 2-12 раз при одновременном гельминтологическом обезвреживании. При размещении ОСВ на шламохранилище, где складировались сталеплавильные шлаки и порода углеобогащения, установлено снижения уровня загрязнения токсичными соединениями (ртуть, ванадий, олово, марганец, мышьяк, свинец) не только ОСВ, но и их смесей с заскладированными отходами в 2-4 раза.

В то же время проведенные эксперименты показали, что смеси отходов с ОСВ способствуют созданию благоприятных условий для формирования активной почвенной структуры и фитоценоза на поверхности рекультивируемых отвалов вследствие повышения плотности сложения, водоудерживающей способности, содержания биогенных веществ, способности к самозарастанию. Рекультивированные участки в течение первого года полностью покрывались растительностью на фоне окружающей техногенной пустыни в условиях неблагоприятного климатического и техногенного воздействия. Последующие наблюдения в течение 5 лет показали устойчивость фитоценоза и развитие почвообразования на рекультивируемой территории.

Один из способов тепловой обработки — нагревание осадка в автоклавах до 170-200°С в течение 1ч. За это время разрушается кол­лоидная структура осадка, часть его переходит в раствор, а осталь­ная часть хорошо уплотняется и фильтруется. Степень распада орга­нического вещества зависит от вида осадка и температуры.

---

Достоинства метода: осадок не загрязняется реагентами, непрерывен процесс, осуществляется кондиционирование и стерилизация осадка, компактна установка. Недостаток — слож­ность эксплуатации установки, трудности при очистке надиловой воды /23/.

Метод замораживания и оттаивания имеет ограниченное при­менение. Его сущность заключается в том, что при замораживании часть связанной влаги переходит в свободную, происходит коагуля­ция твердых частиц осадка и снижается его удельное сопротивле­ние. При оттаивании осадки образуют зернистую структуру; их вла­гоотдача повышается. После оттаивания осадок уплотняют, а затем подсушивают.

Сущность метода жидкофазного окисления заключается в окис­лении органической части осадка кислородом воздуха при высокой температуре и высоком давлении /16/.

2.2.4 Обезвоживание осадков

Осадки обезвоживают на иловых пло­щадках и механическим способом.

Наиболее простым способом удаления влаги из осадка с последующим его подсушиванием является жидкий розлив по спланированным участкам. Технология эксплуатации иловых площадок заключается в равномерном периодическом напуске сброженного или стабилизированного осадка на рабочую площадь, своевременном отводе иловой воды с площадок и ускорении подсушки осадков разрушением образующейся на их поверхности корки. Обезвоживание осадков на иловых площадках не всегда представляется возможным и во многом зависит от места расположения очистных сооружений и климатических условий, создает опасность загрязнения воздушного бассейна, грунтовых и поверхностных вод /24/.

Механическое обезвоживание осадковпроводят на вакуум-филь­трах (барабанных, дисковых, ленточных), листовых фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах и виброфильтрах.

На вакуум-фильтрах из осадков может быть удалено в среднем 80%, на дисковых — 90%, а на фильтр-прессах — 98% общего коли­чества механически связанной воды. Производительность вакуум-фильтров наиболее высокая, на них можно обрабатывать практически любые виды осадков. Выбор конструкции фильтра зависит от технико-экономических показателей процесса, от условий последующего использования или дальнейшей обработки.

Достоинством метода центрифугирования является простота, экономичность и управляемость процессом. После обработки на центрифугах получают осадки низкой влажности.

---

Для эффективного обезвоживания осадков их предварительно об­рабатывают химическими реагентами (СаО, FеС1₃). Дозу реагента определяют экспериментально в зависимости от удельного сопротив­ления осадка: чем оно выше, тем больше реагента требуется для сни­жения удельного сопротивления осадка /25/.

2.2.5 Пастеризация

Этот способ используется в основном в Швейцарии и ФРГ для предупреждения распространения Salmonellaпри внесении ила на поля. Необходимым условием является нагревание ила до 70°C и выдерживание его при этой температуре в течение 30 мин. Конструкции аппаратов для этого процесса и условия их эксплуатации детально обсуждены в работах Хубера и Михалифи. Реакторы могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режиме, нагрев обычно осуществляется несколькими последовательно расположенными теплообменниками. Теплообменники также используются для охлаждения после окончания пастеризации. Это снижает стои­мость процесса и позволяет охладить ил до температуры мезофильного анаэробного сбраживания.

Использование сбраживания после пастеризации необходимо для предотвращения повторного роста энтеробактерий. По опыту, накопленному в Швейцарии, пастеризация позволяет достичь вполне приемлемого уровня—100 клеток энтеробактерий/г. Кроме того, яйца гельминтов при этом те­ряют жизнеспособность.

Альтернативный подход развивается в Великобритании и ФРГ. Он основан на сжигании биогаза в иле с помощью погруженных горелок. Эксплуатационные ус­ловия в таком реакторе позволяют достичь температуры 55 ^СС в течение 3 ч.

2.2.6 Радиационная обработка

Использование радиационной обработки для стерилизации не является в настоящее время чем-то необычным (например, стерилизация продуктов питания, медицинского оборудования). Поэтому совершенно логично было исследовать возможности радиационной обработки для получения ила со значительно сни­женным содержанием патогенных и паразитических организмов. С промышленной точки зрения это означает использование ра­диоизотопных источников (кобальта-60, цезия-137) и электрон­ных ускорителей. В настоящее время одинаково доступны как ускорители, так и установки, использующие кобальт-бб. Однако применение установок, использующих цезий-137, следует рассмат­ривать как дело будущего, хотя уже существует промышленная установка для дезинфекции ила, основанная на применении цезия-137, в Альбукерке, Нью-Мексико, и еще несколько опыт­ных установок в других городах США. В табл. 2.2 представлены основные характе­ристики применяемых для этого типов излучения.

---

Таблица 2.2 - Методы радиационной обработки

Метод	Излучение	Энергия, МэВ	Период полу­распада, годы
Со-60 Cs-137 Электронный пучок	γ- γ- β-	1,17 и 1.33 0.66 1,55	5,27 30 -

Сопоставляя стоимость трех ме­тодов радиационной обработки и можно сказать, что с точки зрения экономичности использование цезия-137 имеет существенные преимущества. Однако на стоимость будут также влиять доза, тип ила и производительность установки. Выбор, таким обра­зом, зависит от многих факторов, но по стоимости этот метод сопоставим с пастеризацией. Некоторое преимущество радиа­ционной обработки состоит в лучшей осаждаемости и более низ­кой концентрации БПК в иловых жидкостях.

При воздействии излучения на осадки сточных вод процесс обезвоживания значительно облегчается. Результаты исследований показали, что облученные осадки ока­зывают примерно такое же положительное воздействие на удобрения, вносимые в почву, и растения, что и необработанные осадки.

Таким образом, радиационная обработка является, безуслов­но, перспективным способом дезинфекции ила. В Великобритании она не считается необходимой, а в странах Общего рынка и США, где принято проводить такую дезинфек­цию, радиационную обработку ила применяют чаще других спо­собов (что также связано с выгодным использованием побочного продукта — цезия-137). Этому вопросу посвящено множество ра­бот, выполненных в этих странах, а также Канаде и Японии /26/.

2.2.7 Термообработка

В этом процессе используются гораздо более жесткие условия, чем при пастеризации, — как правило, высокое давление и тем­пература около 200 °С. Основными целями термообработки яв­ляются улучшение свойств ила перед обезвоживанием и полу­чение стабильных и инертных твердых частиц. Этот процесс может значительно улучшить свойства ила. Термообработка может снижать удельное сопротивле­ние фильтрования от 10¹⁴ до 10¹¹ м/кг для активного и от 10¹² до 0,5-10¹¹ м/кг для сброженного ила. Однако ни­чего не сообщается о проведении каких-либо бактериологических исследований в термообработанном иле, так как условия термо­обработки таковы, что подвергшийся ей ил должен быть сте­рильным. Процесс термообработки не пользуется большой популяр­ностью в Великобритании, однако применяется во Франции и ФРГ.

---

Основной проблемой при термообработке является концен­трация обрабатываемых жидкостей. Она может достигать 25000 мг/л по ХПК, и необходимо делать соответствующие по­правки при проектировании основной стадии биоокисления. Однако следует учитывать, что способность стоков к биодегра­дации после термообработки невелика и поэтому в них после очистки будет оставаться органический углерод /26/.

Сушку осадков про­изводят в случае их подготовки к рекуперации. Для сушки применя­ют конвективные сушилки: барабанные, со встречными струями, с кипящим слоем, распылительные. В качестве сушильного реагента используют топочные газы, перегретый пар или горячий воздух. Наи­более часто применяют дымовые газы при 500-800°С. Широкое рас­пространение для термической сушки обезвоженных осадков сточ­ных вод получили барабанные сушилки .

Основными недостатками барабанных сушилок являются их гро­моздкость, большая металлоемкость и высокие капитальные и эксп­луатационные затраты. В последнее время начали использовать су­шилки со встречными струями. Распылительные сушилки применяют для сушки очень влажных осадков.

Эффективная установка по обезвреживанию осадков разработана специалистами Московского энергетического института, она прекрасно зарекомендовала себя в эксплуатации и не имеет аналогов в мире /27/. Технологическая схема установки следующая. Осадки сточных вод после механического обезвоживания до влажности 70% поступают в сушильную камеру, где в качестве сушильного агента используется парогазовая смесь в замкнутом контуре (сушилка-рекуператор).

Избыток парогазовой смеси направляется в камеру на термическое; при этом предотвращается загрязнение окружающей среды продуктами разложения органических веществ.

Процесс сжигания ОСВ осуществляется в циклонном реакторе с жидким шлакоудалением. Это позволяет полностью нейтрализовать тяжелые металлы, содержащиеся в ОСВ, путем остеклования их методом плавления, с получением стеклогравия, инертного к окружающей среде.

Процесс термического обезвреживания проводится без использования топлива, которое необходимо только для запуска установки.

Циклонные реакторы используются для сжигания осадков сточных вод, содержащих любые типы и концентрации органических веществ (кислоты, фенолы, альдегиды, смолы, спирты, полимеры, S, Cl, P, N - соединения и др.) и минеральные соединения.

Экологические характеристики технологического процесса соответствуют нормам западноевропейских стран.

---