ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 42-006-04

Данная работа является результатом выполнения технологической разработки.

В процессе жизнедеятельности человека в год образуется 365 кг твердых бытовых отходов (ТБО) на одного человека. В городе с населением 600000 человек образуется около 219000т ТБО/год.

Использования ТБО в качестве вторсырья и удобрения невозможно из-за наличия в них:

-диоксинов Д) и фуранов (Ф);

-соединение тяжелых металлов (СТМ)pb.cd.zn.hg.liт.д.

-гельминтозного загрязнения (болезнетворные организмы).

Дорогостоящие процессы термического обезвреживания (с удельными капиталовложениями 150-470usd/ т ТБО) неприемлемы, т.к. при сжигании ТБО количество образовавшихся Д и Ф на 2-3 порядка выше, чем в исходном материале, а с отходящими газами рассеиваются СТМ.

Любое газоочистительное оборудование бессильно защитить окружающую среду от этих вредностей.

Наиболее эффективным и рациональным способом обезвреживания ТБО, реализующим возможности по утилизации компонентов, является промывка их известковым молоком с дальнейшей сортировкой и компостированием.

При расходе 30-60 кг СаО на 1 т ТБО нейтрализуются Д и Ф, выводятся в раствор соединения тяжелых металлов и обезвреживается органическая составляющая ТБО, которую после компостирования используют в качестве экологически чистого удобрения.

Затраты на известь составляют 30 руб./т ТБО. Удельные капиталовложения составят 12-15usd/т годовой производительности по ТБО.

ТБО (см. рисунок) погружают в бассейн с известковым молоком, в котором

поддерживается щелочная среда с рН 8,5-8,65 и температура 20-70 ⁰С, по истечении 5-8 часов ТБО извлекают из бассейна, дают обтечь жидкости и сортируют по компонентам, часть раствора с осадком постоянно выводят на переработку известными способами, а органическую составляющую ТБО компостируют. В качестве химического реагента используют калий, натрий и аммоний, содержащие соединения. В бассейне ТБО продувают озоном.

Органическая составляющая (пищевые отходы) после обработки химическими реагентами и окислениями представляет собой экологически чистое удобрение с широким диапазоном использования.

При разработке технологий переработки ТБО установлено, что в своем составе они содержат опаснейший класс веществ - галоидированные диоксины и диаксиноподобные вещества (ДО). ДО - это супертоксиканты особо вредные и опасные продукты синтетической химии, побочные продукты ряда химических производств и попутные микровыбросы промышленности и хозяйственной деятельности человека. ДО - практически нигде не упоминающийся до 90-х годов в учебной и научной литературе класс опаснейших веществ. В отличии от простейших диоксинов, галоидосодержащие диоксины (ДО) представляют собой хлорированные или бромированные бензольные кольца, соединенные кислородными мостиками. Это так называемые полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны, и соответственно полибромдибензодиоксины и полибромдибензофураны. Особую опасность ДО представляют в связи с тем, что, несмотря на свою нерастворимость в чистой воде и чистом воздухе, ДО великолепно растворяются в воде содержащей гуминовые кислоты или фульвокислоты из почвенного гумуса, ввиду их высокой способности к комплексообразованию с составными частями гумуса. С аэрозолями воздуха ДО образуют комплексные соединения и благодаря их высокой способности к прилипанию они хорошо переносятся не только по земле, но и по воздуху. В почве ДО разлагаются в течение 20-30 лет и более, в воде разложение ДО длится до 2-х лет и более.

В химической промышленности главным источником поступления ДО в сферу обитания является производство хлор и бром содержащих препаратов. Наблюдается рост загрязнения ДО вследствие беспрепятственного переноса их по многим пищевым цепям, особенно продуктам мясного и молочного характера. В последние годы типичным источником заражения галоидированными ДО природной среды, названных производств является низкотемпературное сжигание ТБО. Специальные испытания ряда зарубежных специалистов показали, что ДО устойчивы к воздействию температуры. Более того, при температуре 800 ⁰С происходит образование бромосодержащих ДО, а не их разрушение. Изучению условий образования и разложения диоксинов и фуранов (Ф), при сжигании отходов, посвящено большое количество работ, в результате которых было установлено, что диоксины и фураны плохо разлагаются вплоть до температуры 750 ⁰ С и практически полностью разлагаются при температуре более 1000 ⁰. По другим данным для полного разложения диоксинов и фуранов достаточна выдержка при температуре 1000-1100 ⁰С в течение 3-х секунд. Образование диоксинов в дымовых газах наиболее интенсивно происходит при их выдержке при температуре 300-400 ⁰. По данным ОАО «НИИ по промышленной и санитарной очистке газов» содержание ДО и фуранов в зоне сжигания может достигать 6000нг/м ³. Наличие в дымовых газах аммиака, соединения калия, кальция и натрия резко снижает интенсивность образования диоксинов. Снижение интенсивности образования диоксинов происходит вследствие связывания хлора в соединение в соединенияcacl₂,rcl.nh₄cl. При вводе в поток дымовых газов, имеющих температуру около 100 ⁰С, распыленного СаО на пылеулавливающем аппарате улавливается:

Следовательно, СаО разрушает диоксины и фураны, вступая с ними в химическое взаимодействие, а полнота протекания химической реакции - вопрос температуры и времени. Опытным путем установлено, что по истечение 9-12 месяцев после введения, равномерного распределения в ТБО 3-5% СаО (КОН,naoН,nh₄ohили Са(ОН) ₂ диоксины и фураны в ТБО не обнаруживаются. Исходное содержание ДО и Ф составляло 80-100нг/кг.

Удельные капитальные затраты на реализацию способа с использованием щелочной среды рН 8.5 - 8.65 составят порядка 12-15usd/т ТБО. Таким образом, предлагаемый способ позволяет высокоэффективно при капитальных затратах в 12-15usd/т годовой производительности по ТБО, против 150-715usd/т перерабатывать отходы во вторсырье и экологически чистое удобрение, при этом низкотемпературная переработка и экологически чистое удобрение, при этом низкотемпературная переработка ТБО исключает образование дополнительных количеств ДО и Ф.

ТБО в своем составе, кроме диоксинов и фуранов, содержит другие вредности, в т.ч.:

-болезнетворные микробы (гельминтозное загрязнение);

-соединение тяжелых металлов (pb,zn,cd,mn,hg,al,as,si,li,taи т.д.);

-ионы тяжелых металлов способные образовывать высокотоксичные летучие газообразные металлоорганические соединения.

Перемешивание 30 кг извести с 1 т жидкого навоза является эффективным обеззараживающим средством навоза обремененного сальмонелами. Щелочная среда повышает дезинфекционную эффективность формальдегида.

Концентрацияfвыше 1,5 мг/л ведет к увеличению риска флюороза скелета типа остеосклероза и тугоподвижности суставов (эту болезнь медики ставят рядом с раком).

Эффективно дефторирование воды оксидами кальция и магния.

Подщелачивание сточных вод с рН 6,4 до рН 8,5 снижает содержание в них свинца с 486 мг/л до 0,14 мг/л, марганца с 2700 до 900 мг/л. При высоких концентрациях ионы металлов становятся токсичными, что вызывает функциональные деформации и даже летальный исход. Установлен синергизм тяжелых металлов в организме из-за их комплексного воздействия. При синергизме эффект действия многократно усиливается, например, токсичность иона свинца усугубляется при недостатке кальция.

Обработка ТБО известковым молоком (рН 8-12) позволяет использовать органическую составляющую в качестве удобрения. Попавшие с удобрением в почву тяжелые металлы (даже медь и цинк) практически не попадают в растения, а по хрому и кадмию фиксировались только следы. Это дает основания полагать, что известь, содержащаяся в удобрении, препятствуют миграции металлов в растения.

В процессе сбора, транспортировки и переработки ТБО протекают биологические процессы, которые не обеспечивают достаточную чистоту стоков. Поэтому часто для доочистки стоков используют физико-химические методы, например, озонирование, которое обеспечивает глубокое обесцвечивание стоков и достаточно полное удаление биологически окисляемых органических веществ.

Для Липецка и Липецкой области такой способ переработки отходов наиболее приемлем. На территории области расположены значительные запасы известняка и доломита сырья для получения извести. Известковые печи сахарных заводов работают в настоящее время сезонно и при необходимости могут давать известь круглосуточно, что обеспечит занятость в районах. В Липецкой области нет необходимости в строительстве новых известковых печей, что снизит капитальные затраты в целом.

Отпадает необходимость в значительных площадях для захоронения отходов. Полигоны с компостом по истечение 4-5 лет можно освобождать под закладку свежего сбора ТБО. ТБО после извлечения по истечению 5-8 часов из бассейна не пахнут. Поэтому рабочее место сортировщика становится более комфортабельным. Способ переработки ТБО с помощью погружения в щелочной бассейн в малых городах и сельских поселках улучшат условия проживания. Способ переработки ТБО известковым молоком запатентован Липецкими инженерами, которые могут выполнить проектные работы. Необходимое оборудование могут выполнить Липецкие предприятия.