Способы утилизации химических отходов

Современная промышленность вырабатывает множество продуктов, которыми каждый человек пользуется в повседневной жизни. Но при этом мало кто из пользователей задумывается о том, насколько велики объёмы выбросов различных химических соединений в экосферу планеты. До недавнего времени, а именно до ухудшения состояния экологии, об утилизации химических отходов не задумывались и сами производители. Законодательство сегодня устанавливает новые правила.

Основные категории химических отходов

Чтобы определить способы утилизации хим. отходов, нужно сначала разделить на несколько подвидов все вредные вещества. Легче всего это сделать, взяв за основу тип предприятий, которые занимаются выбросом. Это:

1. Фармацевтические заводы. Для получения лекарств они используют множество вредных реагентов, которые после прохождения всех стадий производства образуют сложные соединения.
2. Нефтехимия и нефтепереработка. Один из самых масштабных загрязнителей. Побочные продукты реакций могут вредить окружающей среде напрямую.
3. Лаборатории в НИИ. Несмотря на то что объёмы исследований не могут сравниться с промышленными, чаще всего загрязнение носит локальный характер и может негативно отражаться даже на сотрудниках при несоблюдении мер безопасности.
4. Бытовая химия. Тоже является одним из крупнейших вредителей окружающей среды. Побочные продукты реакций, происходящих при её производстве, однако, могут использоваться в качестве неорганических или органических удобрений, что частично сводит на нет потребность во вторичной переработке.
5. Больницы, аптеки и другие медучреждения. Использование агрессивных реактивов при получении результатов анализов, а также большие объёмы отработанной в результате биомассы тоже могут сильно вредить местной экологии.
6. Металлургия, электрохимия, смежные заводы по производству изделий разных отраслей. Здесь могут быть самые разные загрязнители — кислоты, которыми травят готовые прокатные листы, щёлочи, придающие заданные свойства поверхностям, всевозможные порошки и смеси для легирования и так далее.

Особое место среди всех занимают заводы по производству резины и эластичных материалов. В их недрах во время технологического процесса вырабатываются довольно агрессивные соединения, которые выбрасываются как в воздух при помощи труб, так и в воду, фильтруясь потом в толще прибрежной почвы.

Порядок проведения процедуры

Компания, которая желает прибегнуть к частичной переработке отходов собственного производства, должна в первую очередь найти специалистов, получивших государственный патент на проведение таких действий. Собственноручные действия в этой области противоречат законодательству и могут привести к значительным штрафам или иной, более серьёзной ответственности.

Поэтому лучше обратиться в фирму, которая обладает нужными мощностями для утилизации или расщепления на полезные составляющие, пригодные для повторного использования.

Примерный порядок таков:

1. Подготовка отчётности по объёмам вредных веществ, которые предполагается вывезти с территории. Это может быть сделано как исполнителем, так и заказчиком. Делается для составления как можно более полного представления о предстоящем объёме работ и формирования сметы на предоставляемые услуги. Во время подготовительного этапа исполнитель вправе свободно проводить все необходимые тесты для определения типа веществ, которые ему придётся перерабатывать.
2. Составление и подписание договора на основании собранных данных. Учитываются описанные объёмы и приблизительная сложность проводимых действий по расщеплению или переработке. На основании этого выставляется конечная цена за все услуги. Этот документ является основанием передачи вредных соединений и вывоза их на законных основаниях с территории производства.
3. Собственно, транспортировка. Она должна выполняться в специальных контейнерах или других ёмкостях установленного образца для предотвращения утечки во время перевозки. Все случаи потери некоторого количества вредных соединений по дороге будут накладывать вину именно на фирму-утилизатора.
4. Переработка. Физическое устранение или расщепление на составные элементы как можно больших объёмов полученного отработанного сырья.

После этого составляется отчёт о проделанной работе. В нём должны быть указаны полученные результаты и примерное соотношение общей массы полученных от заказчика отходов к той, что была удачно подвергнута переработке. На основании отчёта и производится оплата в полном объёме.

Способы утилизации

В зависимости от вещества, которое необходимо переработать, используется один из стандартных способов. Некоторые из них могут применяться в нескольких случаях или комбинироваться в одном, если после задействования одного нужно разобраться с продуктами его распада. Это:

• Нейтрализация. Подходит для кислот и органических соединений, а также отходов пищевой или сельскохозяйственной промышленности. Используется щелочной гидролиз.
• Дистилляция — для расщепления отходов в жидкой форме на составные части.
• Термообработка. Промышленный мусор сжигается. Выделяющиеся при этом газы и дым подвергаются дополнительной очистке, чтобы сбрасываемый в атмосферу остаток имел приемлемый по санитарным нормам состав.
• Алкоголиз — проводится с применением спиртов. Вредные вещества в них растворяются, после чего вся смесь сжигается с выделением менее токсичных соединений.
• Окисление и хлорирование. Применяется для агрессивных щелочей и соединений на их основе. Способ эффективен и может нейтрализовать практически любые вредные вещества.

Кроме того, есть утилизация химии с помощью биодеградации. В ней используются специальные микроорганизмы, которые пожирают отходы и при этом выделяют в воздух абсолютно неагрессивные соединения. Некоторые из вышеперечисленных способов стоит рассмотреть детальнее.

Щелочной гидролиз

Применяется при работе с отходами из термопластика, останками трупов животных с пищевой промышленности и в других случаях. Метод эффективен, так как в результате выделяются совершенно избавленные от вредных свойств вещества и соединения. Например, если расщепить полиэтилентерефталат, получится тетрафталевая кислота, которая в дальнейшем может использоваться при производстве ПВХ-изделий.

В реакции используется:

• Гидроксид натрия. В некоторых случаях допускается работать с соединениями других щелочных металлов, например, калия.
• Флотореагент-оксаль (Т-92).
• Вода.

Чтобы запустилась реакция, нужно соблюдать пропорции всех действующих веществ и поддерживать необходимую для этого температуру. В случае с отходами пластика, гидролиз проводится при 130 градусах, допустимое максимальное значение — 150. Кроме того, строжайше должна соблюдаться правильная концентрация всех действующих веществ. После осаждения всей массы терефталевой кислоты, реакция прерывается простым снижением температуры, так как при комнатной или более близкой к ней по значению она не происходит.

Метод показал себя не слишком эффективным в борьбе с пластиком, где требуются значительные затраты тепла и проведение всей последовательности технологических операций под высоким давлением.

Гораздо более действенен он при борьбе с биологическими отходами. Вся операция должна проводиться в ёмкости из нержавеющей стали, способной закрываться герметически. В неё помещаются останки туш, а потом подаётся раствор щёлочи. Под большим давлением смесь постепенно разогревается до трехсот градусов Цельсия. При этом трупы растворяются полностью, расщепляясь на менее сложные химические вещества.

Дальнейших действий по нейтрализации не требуется. При соблюдении всех пропорций, получившаяся жидкость может быть безопасно возвращена в грунт.

Метод дистилляции

Применяется в основном для жидких или легко плавящихся и переходящих в газообразное состояние веществ. Суть метода состоит в испарении массы и последующей её конденсации. В результате все составные части жидкостной смеси будут разделены.

Такой способ применяется для таких целей:

• Регенерация отработанных машинных масел. Эффективно только при работе с минеральными их разновидностями.
• Отделение связанных газов из соединений, образующихся при сжигании полимеров. Одним из примеров можно считать переработку изношенных автомобильных покрышек.

Для эффективного испарения и высушивания используются шкафы-сушилки. Они хорошо отделяют влагу от пропитанного ею вещества и конденсируют в другом, отдалённом от самого шкафа месте. В этом случае дистилляция — скорее один из подготовительных этапов. Следующим чаще всего оказывается пиролиз, так как масса вещества с заблаговременно удалённой влагой сжигается гораздо быстрее.

Зачастую, чтобы растопить такие печи, тоже используются отходы. Это делается для того, чтобы ещё больше интенсифицировать процесс очистки, направляя дымовые газы навстречу кускам высушенного материала.

Пиролиз отходов

Вопреки ошибочным представлениям, не является прямой аналогией сжигания, так как вся реакция происходит без прямого воздействия кислорода. В результате проведённых действий из любого по составу вещества остаётся только углеродсодержащий остаток.

Различается низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз. Главное отличие — в рабочих температурах процесса. Первый проводится, как правило, при 450 и выше градусах, второй — при 900 и выше. Высокотемпературный эффективнее, так как бо́льшая часть всего загруженного в печь материала превращается сразу в газ, минуя расплавление.

Кроме того, нужно упомянуть быстрый пиролиз. При нём вещество, которое нужно расщепить, нагревается до заданной температуры скачкообразно, либо к нему сразу подводится громадное количество тепла. В результате не происходит частичного превращения в смолу какого-то объёма вещества, а значит, большая его часть сразу становится газообразной.

Этот метод используется на предприятиях по переработке мусора в качестве дополнительного источника энергии — как тепловой, так и электрической. Дело в том, что одной из отличительных черт быстрого пиролиза является выделение громадного объёма тепла. Оно может быть использовано как для вторичного обогрева, так и для получения электроэнергии. Продукты сгорания при этом могут образовывать мазут, который тоже потом используется как топливо.

Окисление с хлорированием

Применяется для особо сложных химических соединений, имеет практически стопроцентный эффект. В химической промышленности используется для получения сложных веществ с заданными свойствами. При работе с отходами учитывается их общий состав для принятия решения по применению этого метода. В основном полезен в таких случаях:

• Переработке метана или сероуглерода. Это агрессивные и опасные для человека вещества, но после реакции они образуют четырёххлоритый углерод или тетрахлорметан. Это хороший растворитель и помощник в медицине.
• Превращение вредного для человека фенола в пентахлорфенол. Он тоже высокотоксичен, но применяется в ускорителях роста и созревания растений при сверхмалых дозах.

Отходы этих реакций тоже могут быть использованы в качестве сырья для изготовления лекарств или других химических препаратов. В Москве утилизация химических отходов этого типа показала высокие результаты, а их продукты используются для создания высокопроизводительных удобрений.