(ИТС 15-2021) УТИЛИЗАЦИЯ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВ (КРОМЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ)

Следующим шагом является ручная сортировка отделенных компонентов пе-

чатных плат [71].

Однородность измельченных частиц радиоэлектронного лома по геометри-

ческим размерам могут обеспечить ножевые измельчители и шредерные уста-

новки.

Имеется комплекс для переработки радиоэлектронного лома без предвари-

тельной ручной разделки радиоэлектронных блоков с корпусными элементами для

выделения металлического концентрата.

В комплексе используются две молотковые дробилки. Первая дробилка

обеспечивает первичное дробление радиоэлектронного лома, вторая - оконча-

тельное его дробление. Дробилки технологически соединены с грохотом посред-

ством ленточного транспортера с подвесным магнитным сепаратором. Для исклю-

чения запыления производственного помещения приемные бункеры и подрешет-

ные пространства дробилок соединены с всасывающими патрубками циклонов, в

которых оседают пылевидные фракции разрушаемых материалов. Извлечение

ферромагнитных материалов (стальная и чугунная крошка, крошка ферромагнит-

ных сердечников) из раздробленного лома производится подвесными магнитными

сепараторами. Грохот, входящий в состав комплекса, разделяет раздробленную

массу радиоэлектронного лома без ферромагнитной составляющей на две фрак-

ции: крупную и мелкую. Для сепарации измельченного радиоэлектронного лома по

крупности и плотности в комплексе применен многопродуктовый пневматический

каскадно-гравитационный классификатор [70].

В дальнейшем компоненты, содержащие металлы, в том числе драгоценные

металлы, поступают на переплавку.

На современных автоматизированных производствах технологические про-

цессы переработки радиоэлектронного лома и печатных монтажных плат включают

в себя предварительную обработку (измельчение, дробление) и обогащение сырь-

евых концентратов, пирометаллургические и гидрометаллургические процессы.

Схема технологического процесса утилизации печатных монтажных плат представ-

лена на рисунке 7.3.

К основным этапам современного высокотехнологичного способа утилизации

радиоэлектронного лома печатных монтажных плат, относятся:

1Этап. Подготовка сырья.

Основные технологические операции: разделка, разборка, прессование, из-

мельчение и сепарация сырьевых материалов с применением специального обо-

рудования, станков и ручного инструмента, сортировка и подготовка сырья для

дальнейшей переработки в соответствии с технологическим процессом.

Установки переработки печатных плат оснащены газоочистными (пылеулав-

ливающими) установками, все отходы (пыль) газоочистки направляются на даль-

нейшую переработку вместе с сырьевыми материалами в соответствии с техноло-

гическим процессом.

В результате этапа подготовки сырья для дальнейшей переработки и исполь-

зования в технологическом процессе осуществляется получение обогащенного сы-

рьевого концентрата, содержащего медь и благородные металлы, лома черных ме-

таллов и алюминия.

2Этап. Пирометаллургическая переработка.

Основные технологические операции: плавка сырьевого концентрата, содер-

жащего медь и благородные металлы, для получения черновой меди (в конвер-

тере); огневое рафинирование черновой меди для получения анодной меди (в

анодной печи) и изготовления медных анодов для их дальнейшей переработки. Об-

разующиеся в пирометаллургическом процессе оборотные шлаки повторно пере-

рабатываются в конвертере до максимального извлечения из них ценных компо-

нентов, после чего образующийся шлак перерабатывается в печи восстановления

шлака с целью получения свинцово-оловянного сплава и конечного шлака.

Из конечного шлака, по достижении необходимого качественного состава, из-

готавливается щебень. Технологический процесс представляет из себя следующий

процесс: конечный шлак остывает, и далее осуществляется дробление охлажден-

ного шлака до необходимой фракции с помощью щековой дробилки.

В качестве флюсов при плавке сырья в пирометаллургическом оборудовании

для получения необходимых качественных показателей расплава металла и шлака

используются песок кварцевый (SiO2), стекло, известь строительная (CaO), лом и

стружка стальные, чугунные (Fe).

Пирометаллургическое оборудование оснащено общей газоочистной систе-

мой, все отходы (пыль) газоочистки в соответствии с технологическим процессом

возвращаются в производственный процесс для переработки.

В результате этапа пирометаллургической переработки для дальнейшей пе-

реработки и использования в технологическом процессе осуществляется получе-

ние анодной меди, в качестве готовой продукции получение свинцово-оловянного

сплава и щебня из металлургического шлака.

3Этап. Электролитическое рафинирование меди

Основные технологические операции: подготовка анодов; электролитиче-

ское рафинирование меди (анодов) для получения катодной меди; регенерация

электролита; обработка (снятие катодов с основы, промывка) медных катодов.

Процесс электролиза ведется с применением укрытия ванн специальным ру-

лонным материалом.

Поверхность пола внутри цеха электролиза меди имеет химически стойкое

водонепроницаемое бетонное основание с приямками для сбора аварийных про-

ливов технологических жидкостей.

Электролитическое рафинирование анодной меди производится путем элек-

тролиза с растворимым анодом в водном растворе H2SO4. При этом медные аноды

растворяются, а на матрице катодов осаждается очищенная от примесей медь. Ме-

нее благородные элементы остаются в электролите, а благородные металлы пере-

ходят в анодный шлам. Электролит постоянно циркулирует между промежуточной

емкостью и электролизными ваннами, часть электролита выводится на регенера-

цию для удаления из него меди и никеля. Не растворившиеся в процессе электро-

лиза остатки медных анодов (скрап) возвращаются в производственный процесс на

переработку.

Образованный в процессе электролиза анодный шлам извлекается из элек-

тролизных ванн и направляется на дальнейшую переработку для извлечения из

него благородных металлов.

В результате этапа электролитического рафинирования меди для дальней-

шей переработки и использования в технологическом процессе осуществляется по-

лучение анодного шлама, в качестве готовой продукции - получение катодной

меди.

4Этап. Производство драгоценных металлов

Основным сырьевым материалом для получения драгоценных металлов яв-

ляется анодный шлам электролитического рафинирования меди.

Производство драгоценных металлов осуществляется по технологии, явля-

ющейся комбинацией пирометаллургических, гидрометаллургических, электрохи-

мических и сорбционных процессов.

Технологический процесс извлечения и рафинирования драгоценных метал-

лов включает в себя:

- обезмеживание анодного шлама электролитического рафинирования меди

(растворение Cu в H2SO4; возврат раствора на электролиз меди с предваритель-

ным осаждением Ag с помощью NaCl);

- плавка обезмеженного анодного шлама в конвертере с получением сплава

Доре. Сплав Доре разливается в слитки для последующей переплавки в аноды или

реализации;

- переплавка в аноды в индукционной печи серебра, восстановленного на

стадии обезмеживания анодного шлама электролитического рафинирования меди,

и из оборотных растворов;

- электролиз в водном растворе HNO3 анодов из серебра или из сплава Доре

с получением катодного серебра в виде кристаллов и анодного шлама, содержа-

щего золото и металлы платиновой группы;

- растворение анодного шлама в «царской водке» для перевода в раствор

золота и металлов платиновой группы. Образующийся осадок возвращается в про-

изводственный процесс на извлечение серебра;

- осаждение из полученного раствора чернового золота;

- переплав чернового золота в индукционной печи в аноды;

- электролиз анодов золота в водном растворе HAuCl4 методом Вольвиля;

- переплавка полученных золотых катодов в слитки или в гранулы.

Извлечение платины:

- окисление оставшегося после осаждения золота раствора с помощью H2O2,

осаждение комплексной соли платины;

- получение черновой платины в виде кека путем восстановления ее соли.

Извлечение палладия из раствора, остающегося после извлечения Pt:

- осаждение соли палладия добавлением K2CO3 и промывкой осадка раство-

ром NH4Cl;

- растворение соли палладия с образованием палладиево-аммиачного ком-

плекса;

- осаждение соли палладия путем добавления HCl;

- повторное растворение соли палладия с образованием палладиево-амми-

ачного комплекса;

- повторное осаждение соли палладия добавлением HCl;

- получение чернового палладия в виде кека путем его восстановления (с до-

извлечением палладия из остающихся растворов по той же схеме).

Полное извлечение драгоценных металлов из солянокислых растворов до

содержания менее 1 мг/л проводят методом сорбционной очистки.

Используемое оборудование для электрохимических и гидрометаллургиче-

ских процессов имеет герметичное исполнение с местными отсосами и очисткой в

мокрых скрубберах; технологические газы конвертера проходят очистку в газо-

очистной установке с циклоном и рукавными фильтрами; аспирационные газы ин-

дукционных печей и сушильных шкафов очищаются в сухом фильтре.

Сброс стоков технологических жидкостей в канализацию не осуществляется.

Образующиеся в производственном процессе стоки подвергаются очистке и

нейтрализации. Для очистки технологических стоков используется установка

очистки и нейтрализации технологических стоков. Очищенные технологические

стоки поступают в накопительный резервуар, из которого далее подаются на под-

питку водооборотных технологических циклов, а образующийся шлам возвраща-

ется в производственный процесс на переработку.

Поверхность пола внутри производственных участков цеха производства

драгоценных металлов имеет химически стойкое водонепроницаемое бетонное ос-

нование с приямками для сбора аварийных проливов технологических жидкостей.

Отходы (пыль) газоочистки конвертера в соответствии с технологическим

процессом возвращаются в производственный процесс для переработки.

В результате этапа производства драгоценных металлов для дальнейшей

повторной переработки и использования в технологическом процессе осуществля-

ется получение оборотных шлаков и шламов, в качестве готовой продукции - полу-

чение сплава Доре, серебра, золота, металлов платиновой группы

7.2.2 Утилизация жидкокристаллических мониторов, утративших

потребительские свойства

Утилизация жидкокристаллических мониторов, утративших потребитель-

ские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для даль-

нейшего использования

Описание метода. Процесс переработки мониторов начинается с ручного демон-

тажа составных частей. Демонтированные компоненты, как правило, сортируются на

пластик, металл, печатные платы, провода, люминесцентные лампы, ЖК-дисплеи для

дальнейшей переработки. На демонтаж 3-4 единиц техники уходит примерно один час.

Фракционный состав ЖК-телевизора: металл - 44%; пластик - 18,5%; стекло -

14%; печатная плата - 11%; ЖК-дисплей - 6%; провода - 1,5%; подсветка - 1%; про-

чее - 4%.

Особую опасность для окружающей среды представляют ЖК-дисплеи с CCFL-

подсветкой (люминесцентная лампа с холодным катодом). В зависимости от характери-

стик люминесцентной лампы в ней может содержаться до 3,5 мг ртути. Поэтому транс-

портировка, прием и хранение электронной техники проводятся таким образом, чтобы

избежать повреждения люминесцентных ламп. Однако очень часто телевизоры и мони-

торы поступают на участок по переработке с уже разбитыми лампами. На участке в

связи с этим проводятся постоянный контроль и мероприятия по непревышению пре-

дельно-допустимой концентрации ртути в воздухе рабочей зоны.

Демонтированные лампы, как правило, утилизируются по той же технологии, что

и обычные энергосберегающие люминесцентные лампы. ЖК-дисплеи с LED- или OLED-

подсветками считаются безопасными для окружающей среды, поскольку не содержат

токсичные вещества в каких-либо значительных количествах.

Между подсветкой и ЖК-дисплеем находится пакет из различных полимерных оп-

тических пленок. Это увеличитель яркости, светорассеивающая пленка, призматическая

пленка, светонаправляющая и светоотражающая пленки. Как правило, эти пленки под-

лежат утилизации ввиду их разнообразного состава и низкой стоимости.

Составные слои ЖК-дисплея:

- поляризационный фильтр;

- стеклянная подложка;

- электроды;

- жидкие кристаллы;

- цветовой фильтр, TFT-слой, ориентационная пленка.

Поляризационный фильтр представляет собой многослойную композицию из по-

лимеров органического и неорганического происхождения. Он считается экологически

безопасным, но при высоких температурах горения может выделять токсичные веще-

ства [72].

Стеклянная подложка имеет толщину 0,4 - 1,1 мм и изготавливается из натриевого

или из более дорогих боросиликатных и алюмосиликатных стекол. Является экологиче-

ски безопасной.

Электроды покрыты оксидами индия и олова. Толщина слоя может составлять до

125 нм. Оксид индия является ценным ресурсом, и его получение представляет интерес.

Известны технологии выделения оксида индия из ЖК-дисплеев гидрометаллургическим

методом. Однако экономическая эффективность данного метода все еще под вопросом

по причине малой концентрации оксида индия в сырье.

Жидкие кристаллы имеют сложный состав и представляют собой смесь из 10-25

различных компонентов на основе ароматических полимеров. Количество жидких кри-

сталлов на 1 см²примерно составляет 0,6 мг. Основным производителем жидких кри-

сталлов является немецкая компания Merck, которая выполнила ряд токсикологических

и экотоксикологических исследований. Согласно полученным результатам, жидкие кри-

сталлы не являются остротоксичными, канцерогенными, мутагенными, не вредны для

водных организмов и имеют низкий потенциал биоаккумуляции.

Цветовой фильтр, TFT-слой, ориентационная пленка не нуждаются в обезврежи-

вании, поскольку не содержат какие-либо токсичные вещества.

Таким образом, материалы, которые используются в ЖК-дисплеях, не представ-

ляют опасности для окружающей среды. Имеющиеся технологии утилизации ЖК-дис-

плеев в основном направлены на извлечение и повторное использование основного со-

ставляющего компонента - стекла. Качество переработанного стекла зачастую очень

низкое, и его крошка может использоваться как добавка в асфальт, бетон и другие стро-

ительные материалы. Более качественные стекла могут быть получены при удалении

поляризационного фильтра, но это значительно усложняет и удорожает технологию [72].

Компания Merck предложила использовать стекло ЖК-дисплеев для защиты фу-

теровки мусоросжигательных ротационных печей от агрессивных веществ или частично

заменить песок в составе шихты для металлургического процесса выделения благород-

ных металлов.

7.2.3 Утилизация отходов телевизоров с плазменными панелями

жидкокристаллических мониторов

Утилизация

отходов

телевизоров

плазменными

панелями

жидкокристаллических мониторов проводится с целью извлечения ценных

компонентов для дальнейшего использования

Описание метода. Телевизоры с плазменными дисплеями составляют относи-

тельно небольшую часть среди остальных типов телевизоров. Процесс утилизации те-

левизоров с плазменными дисплеями начинается с демонтажа и сортировки его различ-

ных компонентов для дальнейшей переработки. В отличие от техники с жидкокристал-

лическим дисплеем, значительную массовую долю телевизора, кроме металла и элек-

троники, составляет стекло.

Плазменные дисплеи бывают AC- и DC-типа. Плазменные дисплеи DC-типа со-

держат ртуть, количество которой может составлять до 30 мг на один дисплей.

Плазменный дисплей не содержит полимерные материалы, а основная его часть

выполнена из стекла. Стекло на основе оксида свинца, из которого сделаны диэлектрик

и перегородка, относится к токсичным материалам.

На сегодня ввиду отсутствия более эффективных технологий переработки, плазмен-

ные дисплеи утилизируются путем их размола на дробилках. Полученная стеклянная

крошка может использоваться в производстве строительных материалов [73].

7.2.4 Утилизация отходов мониторов и телевизоров с электронно-лучевой

трубкой (ЭЛТ-мониторов и телевизоров)

Основными компонентами компьютерного монитора или телевизора являются ки-

нескоп, пластиковый корпус, печатные платы, провода, отклоняющая система, защит-

ные элементы. Кинескоп составляет примерно две трети массовой доли всего монитора

или телевизора. Фракционный состав кинескопа следующий: экран, конус, металл, элек-

тронно-лучевая трубка (ЭЛТ), стеклоцемент.

Внутренняя поверхность экрана покрыта четырьмя слоями. Первый слой пред-

ставляет собой углеродное покрытие с различными добавками поверхностно-активных

веществ. Второй слой образует покрытие из люминофоров, на который нанесен воско-

подобный слой для выравнивания и защиты поверхности. Покрытие из алюминия обра-

зует четвертый слой, наносимый для повышения яркости. В случае конуса кинескопа,

его внутренняя сторона покрыта слоем оксида железа, а внешняя - графитом. Экран и

конус кинескопа соединены между собой с помощью стеклоцемента.

Кинескоп изготовлен из стекла, химический состав которого изменяется в зависи-

мости от выполняемых функций элементов кинескопа. Одной из основных функций

стекла является защита от рентгеновского излучения. Для этого в стекло электронной

пушки обычно вводят около 34 масс.% оксида свинца. Несколько меньшее количество

оксида свинца содержит конус кинескопа (22 масс.%). В случае же экрана кинескопа его

стекло специально сделано большей толщины для поглощения опасного рентгеновского

излучения. Кроме того, данное стекло должно обладать хорошими оптическими свой-

ствами, поэтому его изготавливают из бариево-стронциевого стекла (поглощает рентге-

новское излучение примерно в полтора раза хуже, чем свинцовое стекло).

Способы утилизации кинескопов

Процесс утилизации начинается с ручного демонтажа телевизоров или компью-

терных мониторов. На этой операции демонтируются корпус, печатные платы, дина-

мики, провода, защитный металлический кожух, отклоняющая система и электронная

пушка. Также в целях безопасности на этой операции из кинескопа стравливается ва-

куум путем проделывания отверстия на месте высоковольтного вывода или через гор-

ловину электрической пушки. Защитный железный хомут поверх соединения конуса ки-

нескопа с экраном также срезается. Все эти компоненты отправляются на дальнейшую

переработку. В итоге остается лишь кинескоп, который необходимо разделить на конус

и экран ввиду их различного химического состава, что важно при их последующей ути-

лизации.

Разделение конуса и экрана наиболее часто выполняется с помощью алмазной

пилы, раскаленной нихромовой проволоки или лазера. После этого из разрезанного ки-

нескопа извлекается внутренний магнитный экран с маской, а сам экран отправляется в

камеру, в которой с помощью пылесоса собирается люминофор. Таким образом, на вы-

ходе получают два вида стекла - свинцовое и бариево-стронциевое.

Далее осуществляются следующие технологические операции:

- дробление кинескопов;

- выделение магнитной фракции;

- механическое удаление покрытий;

- промывка стекла водой;

- сушка;

- сепарация на свинцовое, бариево-стронцивое и смешанное стекла с помощью

специальных анализаторов (рентгенофлуоресцентного или ультрафиолетового) и пнев-

мопушек.

В данной технологии вода используется в замкнутом цикле, а количество отходов

составляет 0,5% (стеклянная пыль, люминофор, покрытия).

Бариево-стронцивое стекло нашло применение в производстве строительных ма-

териалов в связи с низкой выщелачиваемостью ионов бария и стронция, концентрация

которых не превышает допустимые нормы [73].

7.2.5 Утилизация отходов холодильников и морозильников

Утилизация холодильников и морозильников проводится с целью

извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования

Описание метода. Основные этапы переработки холодильного оборудования

(Рисунок 7.4):

1. Освобождение контура охлаждения. Сначала отделяется кабель и удаляется

содержимое холодильника: выдвижные ящики, стеклянные вставки и т. п.

2. Удаление и переработка смеси масла и хладагента, которой заполнен контур

охлаждения. Для этого контур охлаждения прокалывают специальной цангой, а затем за

счет создаваемого разрежения воздуха отсасывается смесь масла и хладагента. С по-

мощью дополнительного устройства осуществляется отделение хладагента от масла,

что позволяет оптимальным образом утилизировать фторхлоруглеводороды, содержа-

щиеся в хладагенте. Компрессорное масло может быть подвергнуто переработке для

вторичного использования.

3. Отделение компрессора, состоящего в основном из сплава железа и меди.

4. Механическая переработка. На этой стадии удаляются содержащиеся во вспе-

ненной изоляции холодильника вспенивающие агенты (фторхлоруглеводороды). Холо-

дильник измельчается в закрытой установке в атмосфере азота и при небольшом раз-

режении. В результате такой обработки происходит контролируемое выделение находя-

щихся в пеноматериале вспенивающих агентов. Образующиеся газы отсасываются из

измельчающей установки, отфильтровываются путем пропускания через батареи с ак-

тивированным углем и накапливаются в специальном резервуаре. Измельченные мате-

риалы подвергаются дальнейшей рассортировке и концентрируются (рисунок 7.3). В ре-

зультате происходит деление на железо, другие металлы и полистирол. Пенополиуре-

тан подвергается размалыванию и нагреву. При этом удаляются и выделяются путем

пропускания через батареи с активированным углем оставшиеся в нем вспенивающие

вещества [74].

Рисунок 7.4 - Основные этапы переработки холодильного оборудования

Сбор холодильного агента

Эта операция заключается в удалении холодильного агента, в каком бы состоянии

он ни находился, с накоплением его в соответствующем внешнем контейнере. Ее можно

проводить без обязательного анализа состава или обработки холодильного агента. В хо-

лодильном агенте могут находиться воздух, кислоты, вода, примеси других холодильных

агентов или твердые частицы, появившиеся в результате сгорания двигателя. Такой хо-

лодильный агент не должен ни при каких условиях использоваться в другом контуре,

если не будет переработан или очищен в соответствии с нормативом стандарта ARI 700.

В то же время он может быть снова использован в том же холодильном контуре, если

его состояние делает такое использование возможным. Для сбора холодильного агента

используют два основных метода:

1) сбор в состоянии пара;

2) сбор в состоянии жидкости.

Второй способ позволяет производить сбор за меньшее время. Оба способа тре-

буют использования соответствующих устройств для сбора. Для агрегатов малой и сред-

ней мощности могут использоваться переносные устройства.

Сбор в состоянии пара. Сбор холодильного агента производится примерно

так же, как и удаление его из контура с использованием вакуумного насоса. Отдельные

операции выполняются в зависимости от конструкции устройства для сбора. По суще-

ству, речь идет о соединении посредством гибкой трубки всасывающего штуцера устрой-

ства с клапаном Шредера со стороны низкого давления установки и соединении выпуск-

ного штуцера с контейнером для сбора. На входе установлен фильтр-осушитель, кото-

рый должен заменяться через определенные промежутки времени при каждой смене

холодильного агента.

Сбор в состоянии жидкости. Для сбора холодильного агента в жидком состоянии

требуется специальное устройство по сбору и специальная схема подсоединения. Бал-

лон для сбора холодильного агента должен иметь два штуцера, один для жидкости, дру-

гой для пара. Устройством для сбора обеспечивается накачивание парообразного холо-

дильного агента через верхнюю часть баллона на участке низкого давления агрегата,

создавая вакуум в его контуре. В результате разницы давлений между баллоном и агре-

гатом происходит перекачивание жидкого холодильного агента в баллон. После того, как

вся жидкость удалена, производится удаление остающегося пара путем изменения

схемы подсоединений.

Баллон может быть заполнен холодильным агентом только на 77-80% своего объ-

ема, необходимо, чтобы при проведении операции по сбору специалист следил за этим

показателем.

Регенерация холодильного агента

При регенерации холодильного агента производится его очистка от загрязнений.

Очистка проводится путем отделения масла и фильтрации самого холодильного агента

через фильтры-осушители. Устройства для регенерации оснащены системами управле-

ния, позволяющими задавать тип перерабатываемого холодильного агента. В зависимо-

сти от модели некоторые устройства для регенерации могут производить операции по

отделению масла или выделению кислот из холодильного агента. Эти устройства

обычно оснащены гильзовыми фильтрами-осушителями, обеспечивающими удержание

влаги, загрязнений, металлической стружки и кислот. Отделение масла производится

посредством одного или нескольких прохождений его через устройство для регенера-

ции. С этой точки зрения, функционирование устройств по регенерации может быть рас-

считано на один или несколько циклов прогона масла.

Переработка холодильного агента может позволить восстановить его рабочие по-

казатели на уровне заданных при изготовлении, что подтверждается путем проведения

химического анализа. Для обеспечения восстановления характеристик холодильного

агента устройство по регенерации должно обеспечивать удержание 100% содержа-

щихся в нем влаги и масла. На практике для восстановления начальных параметров чи-

стоты холодильного агента устройство по переработке должно обеспечивать отделение

масла, выделение кислот, частиц твердых засорений, влаги и воздуха. Во время функ-

ционирования контура холодильный агент загружается и попадает в устройство в виде

пара или жидкости, подвергаясь, следовательно, кипению при высокой температуре и

воздействию давления. Затем холодильный агент поступает в сепаратор, где скорость

его движения заметно снижается: это приводит к поднятию вверх сильно разогретого

пара, в то время как частицы загрязнений падают на дно сепаратора, откуда удаляются

на определенном этапе процесса. Очищенный пар поступает в конденсатор с воздуш-

ным охлаждением и переходит в состояние жидкости; затем он попадает в одну или не-

сколько камер охлаждения, где происходит его переохлаждение со снижением темпера-

туры до 3-4 °C. Остаточная влажность и микроскопические частицы загрязнений удаля-

ются фильтром. Охлаждение холодильного агента облегчает его перелив во внешний

баллон [75].

7.2.6 Утилизация отходов мобильных телефонов

Утилизация отходов мобильных телефонов проводится с целью

извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования

Описание метода. Утилизация мобильного телефона начинается с сортировки

телефонов по производителям и иным критериям.

На втором этапе осуществляется разборка телефонов на составные части. Далее

три самые важные составляющие - аккумулятор, пластиковый корпус и печатная

плата - идут на переработку. Аккумуляторы из-за большого содержания токсичных ве-

ществ (мышьяк, свинец, ртуть) поступают, как правило, на специальные заводы по пе-

реработке аккумуляторных батарей.

Печатная плата отсоединяется от элементов корпуса и направляется на извлече-

ние драгоценных металлов.

Далее корпусы и печатные платы дробятся и в достаточно измельченном виде -

практически в состоянии пыли - поступают в сортировочную камеру, где путем механи-

ческих и химических процессов происходит окончательная разделение материалов. До-

рогостоящие металлы экстрагируются, обрабатываются, дополнительно очищаются и

поступают на соответствующие предприятия. Пластик чаще всего поступает на дорожно-

строительные заводы и добавляется в дорожное покрытие.

7.2.7 Комплексная

утилизация

электрического

электронного

оборудования, утратившего потребительские свойства

Комплексная утилизация отходов электронного и электрического оборудования

проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования.

Описание метода. Сущность метода заключается в отсутствии предварительной

сортировки электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские

свойства. Оборудование подвергается переработке путем дробления и измельчения.

Далее методом магнитной сепарации из общей массы отделяются металлы (металло-

содержащие составляющие), которые используются в дальнейшем как вторичное сырье

[76].

Схема утилизации отходов электрического и электронного оборудования (далее -

ОЭЭО) представлена на рисунке 7.5. Процесс утилизации осуществляется в 4 этапа.

Этап I - подготовка ОЭЭО к предварительному измельчению производится от-

дельно по следующим группам:

А - телевизоры и мониторы с жидкокристаллическим экраном: из ОЭЭО удаля-

ются люминесцентные лампы, матричное стекло, световые фильтры, полиметилметак-

рилат (оргстекло).

Б - крупная бытовая техника (стиральные машины, газовые и электрические

плиты): из ОЭЭО удаляются стекло, силовые электродвигатели, дерево.

В - остальная мелкая бытовая техника: из ОЭЭО удаляются керамика, дерево,

аккумуляторные батареи, отходы бумаги и картона.

Этап II - предварительное измельчение и ручная сортировка ОЭЭО: отходы под-

вергаются переработке путем дробления.

Подготовленные на Этапе I отдельные компоненты ОЭЭО поступают в цепную

дробилку, где происходит предварительное измельчение материалов за счет непрерыв-

ного механического воздействия путем ударов о звенья цепи.

Далее методом магнитной сепарации раздробленный материал разделяется на

два потока: магнитная фракция и немагнитная фракция. Фракции поступают на ручную

сортировку, в процессе которой из раздробленного материала удаляются и сортируются

цветные металлы, печатные платы, черные металлы.

Этап III - доизмельчение ОЭЭО производится в шредере. Измельченные до раз-

мера 0-30 мм черные, цветные металлы и пластмассы поступают на следующий этап.

Рисунок 7.6 - Схема сепарации измельченных ОЭЭО

7.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружаю-

щую среду при утилизации и обезвреживании электрического и

электронного оборудования, утратившего потребительские свой-

ства; осветительного электрического оборудования, утратив-

шего потребительские свойства; отходов оборудования, содер-

жащего озоноразрушающие вещества

При утилизации или обезвреживании ЖК-дисплеев с CCFL-подсветкой следует

учитывать, что одной из составных их частей является ртутьсодержащая люминесцент-

ная лампа. Основную опасность представляют разбитые лампы, так как может происхо-

дить испарение ртути.

При утилизации или обезвреживании ЭЛТ-мониторов и телевизоров основную

опасность для окружающей среды представляет оксид свинца, который входит в состав

стекол кинескопа. Количество оксида свинца в одном кинескопе зависит от его размера

и может варьироваться от 0,5 до 2,9 кг с увеличением его замеров от 13 до 32 дюймов,

соответственно.

При утилизации или обезвреживании хладагентов основным фактором воздей-

ствия на окружающую среду будет являться утечка хладагента в случае разгерметиза-

ции оборудования по переработке данного вида отходов.

При утилизации или обезвреживании ОЭЭО эмиссии загрязняющих веществ в

окружающую среду могут быть связаны с проливами (и возможным последующим испа-

рением) реагентов на этапах экстракции и обогащения драгоценных металлов.

Раздел 8 Обезвреживание медицинских отходов

8.1 Общая информация о деятельности по обезвреживанию

медицинских отходов

Медицинские отходы - все виды отходов, в том числе анатомические, патолого-

анатомические, биохимические, микробиологические и физиологические, образующи-

еся в процессе осуществления медицинской деятельности и фармацевтической дея-

тельности, деятельности по производству лекарственных средств и медицинских изде-

лий, деятельности в области использования возбудителей инфекционных заболеваний

и генно-инженерно-модифицированных организмов в медицинских целях, а также при

производстве, хранении биомедицинских клеточных продуктов [77].

В соответствии со статьей 49 Федерального закона «Об основах охраны здоровья

граждан в Российской Федерации» медицинские отходы разделяются по степени их эпи-

демиологической, токсикологической, радиационной опасности, а также негативного воз-

действия на среду обитания в соответствии с критериями, устанавливаемыми Прави-

тельством Российской Федерации [77, 78], на следующие классы:

1) класс «А» - эпидемиологически безопасные отходы, приближенные по составу

к твердым бытовым отходам;

2) класс «Б» - эпидемиологически опасные отходы;

3) класс «В» - чрезвычайно эпидемиологически опасные отходы;

4) класс «Г» - токсикологические опасные отходы, приближенные по составу к

промышленным;

5) класс «Д» - радиоактивные отходы.

В настоящем справочнике НДТ рассмотрено обезвреживание медицинских отхо-

дов классов Б и В.

Медицинские отходы опасны в эпидемиологическом отношении, так как помимо

токсичных химических веществ в них присутствуют патогенные бактерии и вирусы. Все-

мирная организация здравоохранения указывает, что 15% отходов медико-санитарной

деятельности считаются чрезвычайно опасными материалами [79]. При неправильной

организации системы обращения медицинские отходы могут загрязнять атмосферный

воздух, почву, грунтовые воды, способствовать размножению грызунов и переносу ими

возбудителей инфекций.

В мегаполисах и крупных городах, где сосредоточены медицинские учреждения,

размещены клинические базы институтов, медицинские организации, сети частных ме-

дицинских клиник, проблема ежегодного роста количества образования эпидемиологи-

чески опасных медицинских отходов представляет особую актуальность [80].

Способы и методы обеззараживания и/или обезвреживания медицинских отходов

классов Б и В определены в главе X СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологиче-

ские требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным

объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам,

жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, орга-

низации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) меропри-

ятий» [81].

Основные данные по методам и технологиям обезвреживания медицинских

отходов

Обезвреживание (обеззараживание) медицинских отходов заключается в уничто-

жении патогенных и условно патогенных микроорганизмов, содержащихся в отходах, в

целях устранения их эпидемиологической опасности. Обезвреживание медицинских от-

ходов осуществляется соответствующим физическим и/или химическим методами обра-

ботки отходов (в том числе аппаратным методом - на специализированных установках)

[81].

К основным методам обезвреживания медицинских отходов относятся:

- физические методы (стерилизация под давлением водяным паром; микроволно-

вая обработка; стерилизация ионизирующим и инфракрасным излучением);

- химическая дезинфекция [81- 83];

- сжигание в специальных печах - инсинераторах.

Термические методы обезвреживания описаны в справочнике НДТ ИТС 9-2020

«Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами», утвержденном при-

казом Росстандарта от 23 января 2020 года № 2181 [84].

Физические методы обеззараживания медицинских отходов классов Б и В, вклю-

чающие воздействие водяным насыщенным паром под избыточным давлением, радиа-

ционным, электромагнитным излучением, применяются при наличии специального обо-

рудования - установок для обеззараживания медицинских отходов [81-83].

Химический метод обеззараживания медицинских отходов классов Б и В включает

воздействие растворами дезинфицирующих средств, обладающих бактерицидным

(включая туберкулоцидное), вирулицидным, фунгицидным (спороцидным - по мере

необходимости) действием в соответствующих режимах, применяется с помощью спе-

циальных установок или способом погружения отходов в промаркированные емкости с

дезинфицирующим раствором в местах их образования. Комбинация метода химиче-

ской дезинфекции медицинских отходов с механическим измельчением способствует

более полному проникновению дезинфектанта в толщу отходов, повышая надежность и

эффективность дезинфекции и существенно уменьшая объемы потребляемого дезин-

фектанта и удаляемых обработанных отходов [81, 83].

Обработка с помощью микроволн - это сравнительно новый способ дезинфекции,

который основывается на излучении, которому подвергаются обеззараживаемые объ-

екты. В результате этого процесса уничтожаются микроорганизмы на потенциально ин-

фицированных и инфицированных опасных медицинских отходах. Данный метод, кроме

обезвреживания отходов, дает уменьшение их веса [82].

Экологические проблемы, возникающие при обезвреживании медицинских

отходов

При обезвреживании медицинских отходов химическим методом (химическая дез-

инфекция) потенциальную опасность представляют химические реагенты, поскольку

сами они являются токсичными веществами.

Обезвреживание медицинских отходов физическими методами (микроволновая

обработка, стерилизация ионизирующим и инфракрасным излучением)

- с

экологической точки зрения наиболее безопасный вариант, но только в том случае, если

процесс ведется на исправном, герметичном оборудовании. Большую экологическую

опасность представляет использование неисправного оборудования, выделяющего

радиоактивное излучение.

8.2

Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

обезвреживания медицинских отходов

Основными технологиями обезвреживания медицинских отходов являются хими-

ческие и физические методы [85].

8.2.1 Технологии обезвреживания медицинских отходов, основанные на

химических методах

Технологии обезвреживания, основанные на химических методах химическими

растворами (стерилянтами) или газами, направлены на обеззараживание медицинских

отходов.

Химическая стерилизация

Область применения. Химический метод обезвреживания медицинских отходов

включает воздействие растворами средств дезинфекции, обладающими бактерицид-

ными (включая туберкулоцидное), вирулицидными, фунгицидными действиями. Приме-

няются в установках или способах погружения отходов в промаркированные баки с дез-

инфицирующими растворами. Способ чаще применяется с добавлением хлорсодержа-

щих веществ. Химическая дезинфекция происходит с процессами измельчения или рас-

творения отходов, для того чтобы обеспечить максимальное воздействие на отходы.

Для этого метода требуется большой объем воды, чтобы полностью растворить дезин-

фицирующие средства [85,86]

Описание метода. Группы средств химической дезинфекции [85]:

- галогенсодержащая группа, активными действующими веществами являются

хлор, бром, йод;

- в кислородсодержащей группе действующим веществом является кислород, вы-

деляющийся из перекиси водорода, перекисных соединений, надкислот;

- поверхностно-активные вещества (ПАВы);

- гуанидсодержащие средства на основе сложных органических соединений;

- состав альдегидсодержащих средств состоит из формальдегида, сайдекса, гига-

септа;

- спирты (этанол, пропанол, изопропанол);

- фенолсодержащие средства.

Химический метод дезинфекции медицинских отходов имеет ряд особенностей

[85]:

- не гарантируется полное уничтожение возможного инфекционного начала из-за

различной чувствительности микроорганизмов к различным дезинфицирующим сред-

ствам, а также в связи с неравномерностью проникновения дезинфицирующего сред-

ства в толщу отходов;

- часто приводит к возникновению аллергических реакций и поражению кожного

покрова на руках у медперсонала;

- не изменяется внешний вид отходов, что не исключает вероятности их повтор-

ного использования;

- при захоронении отходов, обработанных хлорсодержащими препаратами, воз-

никает большой риск загрязнения окружающей среды (особенно водоемов) соединени-

ями хлора;

- при сжигании обеззараженных отходов в печах образуются диоксины, являющи-

еся канцерогенами;

- удельные затраты дезинфицирующих средств (на тонну отходов), а также за-

траты на предотвращение возможного экологического ущерба существенно превышают

аналогичные затраты для других способов обеззараживания.

Стерилизация газами [86, 87]

Основные действующие вещества: окись этилена, смесь окиси этилена с броми-

стым метилом.

Объекты стерилизации: термолабильные изделия из резины, полимерные мате-

риалы (тюбик-капельницы для глазных капель) и др.

Описание метода. Для газовой (холодной) стерилизации используют герметич-

ные контейнеры или специальные аппараты с камерами типа автоклава. Герметично за-

крывающееся оборудование присоединяют к баллону с газом и заполняют парами окиси

этилена, формальдегида или специализированными многокомпонентными системами.

Газовую стерилизацию используют при обработке приборов, аппаратов, сложных

оптических систем, крупногабаритных изделий или изделий из титана, полимерных

смол, резин.

По окончании процесса газовой стерилизации проводится дегазация. Способы де-

газации:

- активная - продувание стерильной продукции стерильным воздухом;

- пассивная - выдерживание в вентилируемом помещении в течение длительного

(до 20 суток) промежутка времени.

8.2.2 Технологии обезвреживания медицинских отходов, основанные на

физических методах

Технологии обезвреживания, основанные на физических методах, направлены на

обеззараживание медицинских отходов.

Стерилизация водяным паром под давлением [88]

Область применения. Метод используется с применением специального аппа-

рата автоклава. Автоклав - аппарат для стерилизации водяным паром под давлением и

при температуре более 100 °C. Автоклав применяют для стерилизации медицинских от-

ходов, (перевязочный материал, бельё, инструмент, посуда и др.)

Описание метода. В автоклаве происходит дезинфекция медицинских отходов

паром. Медицинские отходы, подвергшиеся такой дезинфекции, необходимо дополни-

тельно обработать - спрессовать, измельчить или раздробить, так, чтобы отходы были

неидентифицируемы и не могли быть повторно использованы в других целях. Процесс

дополнительной обработки существенно уменьшает объем медицинских отходов.

Достоинством автоклавов является то, что они могут быть использованы для об-

работки до 90% медицинских отходов, размеры автоклава легко подобрать для удовле-

творения потребностей любой медицинской организации, использование автоклавов

эффективно, стоимость их относительно невелика.

Микроволновая обработка [86, 89]

Область применения. Микроволны используются для медицинских отходов, со-

держащих микробиологические компоненты.

Описание метода. Микроволновая обработка может быть осуществлена как ста-

ционарно, так и на передвижных объектах. Для этого типа дезинфекции отходы измель-

чаются, затем орошаются водой и подвергаются микроволновому излучению. Тепло и

пар, образующиеся в ходе обработки, обеспечивают равномерный нагрев всех отходов

и эффективно нейтрализуют все инфекционные агенты. Измельчение уменьшает объем

отходов до 80%. Весь процесс может происходить в одном резервуаре, привлечение

квалифицированного персонала не требуется, достаточно только пройти соответствую-

щий инструктаж. Обработка медицинских отходов микроволновым излучением дешевле,

чем сжигание.

Стерилизация ионизирующим излучением [86, 88]

Область применения. Стерилизация медицинской техники, материалов и меди-

цинских отходов.

Описание метода. Стерилизационный эффект ионизирующего излучения явля-

ется результатом воздействия на обменные процессы клетки, тогда как радиоактивное

и инфракрасное излучение, высокочастотные колебания оказывают свое бактерицидное

действие с помощью тепла, развиваемого в обрабатываемом предмете.

Применение ионизирующей радиации имеет ряд преимуществ перед тепловой

стерилизацией. При стерилизации с помощью ионизирующего излучения температура

стерилизуемого объекта поднимается незначительно, в связи с чем такие методы назы-

вают холодной стерилизацией.

Для обработки медицинских отходов необходимы создание выделенных зон, при-

обретение специальных установок и наем специально подготовленного персонала, так

что этот способ является достаточно затратным по сравнению с другими способами

(кроме сжигания). Риск облучения персонала, хотя и минимальный, также является не-

достатком этого способа.

Любая форма облучения вызывает изменения в белках, нуклеиновых кислотах и

других составных элементах клетки, обусловливающих ее жизнедеятельность. Суще-

ствует много факторов, снижающих и увеличивающих чувствительность микроорганиз-

мов к ионизирующему облучению: наличие влаги, кислорода, сульфгидрильных и других

защитных соединений, высушивание, свойства субстрата, pH среды, температура и др.

[88, 90].

Плазменная стерилизация [86, 89]

Метод плазменной стерилизации основан на действии плазмы, частично или пол-

ностью ионизированного газа или пара, состоящего из нейтральных атомов (молекул) и

заряженных частиц (ионов и электронов). Положительно и отрицательно заряженные

частицы в нем находятся в равновесии. Наибольшей антимикробной активностью обла-

дает плазма из хлора, перекиси водорода, глутарового альдегида. При данном методе

после впрыскивания раствора вещества в стерилизационную камеру включается источ-

ник электромагнитного излучения, под воздействием которого одновременно происхо-

дит деление молекул, сопровождающееся выделением видимого и ультрафиолетового

излучения. В результате создается биоцидная среда, состоящая из молекул вещества

(хлора, перекиси водорода или глутарового альдегида, свободных радикалов и ультра-

фиолетового излучения. При отключении электромагнитного поля свободные радикалы

преобразуются в молекулы воды и кислорода, не оставляя никаких токсичных отходов.

Плазменная стерилизация является экономически эффективным методом стери-

лизации медицинских отходов из материалов, чувствительных к действию высокой тем-

пературы и влаги. В плазменном стерилизаторе допускается обрабатывать изделия, по-

терявшие потребитеские свойства, из полимеров, электроинструменты и кабели, опто-

волоконные, световодные системы, электронные устройства, изделия из оптического

стекла и др.

8.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружаю-

щую среду при обезвреживании медицинских отходов

В ходе химического обезвреживания медицинских отходов потребляются химиче-

ские вещества (стерилянты) или газы (окись этилена, формальдегид или специализиро-

ванные многокомпонентные системы). При использовании стерилянтов требуется зна-

чительный расход воды.

При использовании физических методов обезвреживания медицинских отходов

потребляются электроэнергия, пар, вода (для орошения измельченных отходов).

Эмиссии в окружающую среду при использовании химических методов

обезвреживания/обеззараживания медицинских отходов

При проведении процессов, основанных на химических методах обезвреживания

отходов с использованием химикатов, возможно образование опасных для окружающей

среды химических соединений. Все методы низкотемпературной стерилизации исполь-

зуют химические вещества (стерилянты) 1 или 2 класса опасности. Поэтому все про-

цессы должны происходить в замкнутом цикле при герметичной камере стерилизаторов.

Данный вид обеззараживания (дезинфекции) требует использования большого

объема воды для растворения дезинфицирующих средств.

В ходе дегазации по окончании процесса газовой стерилизации возможно выде-

ление загрязняющих веществ в атмосферный воздух [87].

Эмиссии в окружающую среду при использовании физических методов

обезвреживания медицинских отходов

Ограничением использования метода стерилизация водяным паром под давле-

нием является то, что в процессе стерилизации в автоклаве может произойти выделение

химических веществ, присутствующих в отходах. В зависимости от конструкции авто-

клава, эти химические вещества могут попасть в воздух при открывании автоклава.

Раздел 9 Утилизация и обезвреживание биологических отходов

9.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию биологических отходов

Согласно Закону Российской Федерации от 14.05.1993 года (ред. от 02.07.2021)

«О ветеринарии» биологическими отходами являются: трупы животных и птиц, аборти-

рованные и мертворожденные плоды; ветеринарные конфискаты, другие отходы, непри-

годные в пищу людям и на корм животным [90]. Биологические отходы образуются одним

из следующих способов:

- естественным;

- лабораторным;

- ветеринарным;

- промышленным.

Ветеринарные правила перемещения, хранения, переработки и утилизации био-

логических отходов, утвержденные Минсельхозом России 26 октября 2020 года № 626,

устанавливают требования при перемещении, хранении, переработке и утилизации био-

логических отходов, за исключением радиоактивных биологических отходов [90].

Как указано в пункте 24 Ветеринарных правил «обезвреживание умеренно опас-

ных биологических отходов должно осуществляться путем сжигания в печах (кремато-

рах, инсинераторах). Под открытым небом в траншеях (ямах) допускается сжигать био-

логические отходы, образующиеся только при отгонном животноводстве, включая оле-

неводство, в районах Крайнего Севера, перечень которых устанавливается Правитель-

ством Российской Федерации» [90].

Термические методы обезвреживания описаны в справочнике НДТ ИТС 9-2020

«Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами», утвержденном при-

казом Росстандарта от 23 января 2020 года № 2181 [84].

Согласно пункту 19 Ветеринарных правил утилизация умеренно опасных биоло-

гических отходов допускается в целях производства кормов и кормовых добавок для жи-

вотных, удобрений, биогаза и другой продукции технического назначения [91]. Утилиза-

ция умеренно опасных биологических отходов направлена на получение товарной про-

дукции в результате переработки отходов.

Утилизации подвергаются биологические отходы, допущенные ветеринарной

службой к переработке на кормовые цели. Наиболее широкое применение получил ме-

тод утилизации с получением мясокостной муки [90, 91]. Утилизации подлежат биологи-

ческие отходы, кроме биологических отходов, зараженных или контаминированных воз-

будителями. В результате получают

следующие виды продукции:

- мясокостная мука (из мягкого сырья, отходов внутренних органов, костей и пр.);

- мясокостная мука (из туш животных, различных отходов, внутренних органов, ря-

довой кости и пр.).

Мясокостная мука производится путем последовательного измельчения биологи-

ческих отходов, термической обработки (варка со стерилизацией), разделением муки и

жира, прессованием.

Также изготавливают другие белковые добавки из измельченного сырья, исполь-

зуя метод экструзии, сушку [92, 93].

Часть биологических отходов перерабатывается в технические продукты:

- черный (технический) альбумин (применяется в производстве клея для столяр-

ных работ в деревообработке);

- технический жир (предназначен для мыловарения, производства глицерина,

смазок, жирных кислот);

- пенообразователь (применяется при тушении горящих жидкостей и нефтепро-

дуктов);

- ингибитор кислотной коррозии (применяется в металлообработке для снижения

расхода очищающих металлы кислот).

Информация о методах переработки умеренно опасных биологических отходов,

образующихся при убое животных, представлена в справочнике НДТ ИТС 43-2017 «Убой

животных на мясокомбинатах, мясохладобойнях, побочные продукты животноводства»,

утвержденный приказом Росстандарта от 13 января 2017 года № 2820 [94].

На территории Российской Федерации имеются специализированные заводы по

производству мясокостной муки, сырье на которые ввозится, и относительно небольшие

мясокомбинаты, перерабатывающие собственные биологические отходы.

Концентрация производств по регионам неравномерна, но отражает наличие сы-

рьевой базы. Наиболее модернизированные предприятия, работающие с большими

объемами сырья и выпускающие мясокостную муку с высоким содержанием протеина,

расположены в Центральном и Приволжском федеральных округах [93, 95].

Экологические проблемы, возникающие при утилизации и обезвреживании

биологических отходов

При обезвреживании биологических отходов возникает ряд экологических про-

блем, связанных с выбросами загрязняющих веществ от сжигания отходов [92].

При утилизации биологических отходов с получением мясокостной муки одним из

важных экологических факторов является выделение загрязняющих веществ в атмо-

сферный воздух и запах. При получении кормовых добавок и прочих органических про-

дуктов методом сушки в герметичной камере с замкнутым контуром исключаются эмис-

сии в атмосферный воздух. Процесс сопровождается образованием сточных вод за счет

испарившейся из отходов воды.

9.2

Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации биологических отходов

Утилизация биологических отходов производится для широкого спектра биологи-

ческих отходов, за исключением отходов контаминированных возбудителями ряда особо

опасных болезней животных, при которых отходы подлежат уничтожения, согласно ве-

теринарному законодательству.

Технологии утилизации биологических отходов, с получением мясокостной

муки

Область применения. Метод используется на ветеринарно-санитарных утилиза-

ционных заводах и в утилизационных цехах путем термической обработки.

Переработка непищевых биологических отходов предполагает получение цен-

ного, безопасного и стойкого при хранении корма. Необходимым условием является тер-

мообработка биологических отходов, в ходе которой происходит обеззараживание и

обезвоживание сырья.

Описание метода. Основные стадии технологического процесса (рисунок 9.1)

включают: применение тепловой обработки; удаление влаги и удаление жира. Процессы

проводят в варочных котлах непрерывного либо порционного действия. Такие техноло-

гические параметры, как температура и длительности варочного процесса, являются

важнейшими показателями обеззараживания биологических отходов и качества готовых

кормовых продуктов животного происхождения [96, 97].

Технология утилизации - варка в вакуумных котлах при повышенном давлении су-

хим (без контакта с острым паром или водой) или мокрым способом, при которой выход

мясокостной муки, содержащей 30-60% белка, составляет 40-45% [96].

Биологические отходы

Нагревание

Измельчение

(варка)

Белковая масса

Прессование

Дробление

Очистка жира

Хранение/

отгрузка

Отгрузка жира

продукции

Рисунок 9.1 - Основные стадии технологического процесса утилизации биологических

отходов на ветеринарно-санитарных утилизационных заводах и в утилизационных

цехах

Утилизация и обезвреживание биологических отходов экструзионным спо-

собом

Утилизация и обезвреживание отходов экструзионным способом направлены на

получение кормовых продуктов для животных.

Область применения. Может быть использован для всего спектра биологиче-

ских отходов.

Описание метода. В основе технологии лежит способ сухой экструзии, при кото-

ром нагрев экструдируемого материала происходит за счет трения как внутри его, так и

в стволе экструдера. Основную проблему представляет высокая влажность отходов (до

85%). Для ее решения измельченные отходы животного происхождения предварительно

смешивают с растительным наполнителем.

В качестве наполнителя могут быть использованы зерно, зерноотходы, отруби,

шроты. Объем наполнителя в 3-5 раз больше отходов животного происхождения и опре-

деляется их влажностью [98, 99].

Таким путем уменьшают влажность массы, подаваемой в экструдер. Полученную

смесь подвергают экструзионной переработке, получая продукт, пригодный для кормле-

ния крупного рогатого скота (далее КРС), свиней, кроликов; для кошек, собак, домаш-

них грызунов, а также кормов для промысловых и аквариумных рыб (рисунок 9.2).

Рисунок 9.2 - Экструдированные корма [98]

Полный технологический процесс [99] состоит из:

- измельчения;

- смешивания измельченной массы в определенной пропорции с растительным

наполнителем;

- экструзии смеси;

- охлаждения;

- затаривания.

Рисунок 9.3 - Основные стадии технологического процесса экструдирования

биологических отходов [99]

Содержание сырого протеина 20-25% - при экструдировании отходов от перера-

ботки КРС и свиней; до 30-35% - при экструдировании отходов птицы. Экструдирован-

ный продукт характеризуется высокой степенью усвояемости (более 90%) и бактериаль-

ной чистотой (ОМЧ в 1 г продукта - 20-25 тыс. ед. при норме 500 тыс. ед.) [98, 99].

Утилизация биоэнергетическим методом сушки в замкнутом контуре

Известна технология утилизации биологических отходов с получением кормовых

добавок, биотоплива, удобрений методом сушки в герметичной камере с обогревом че-

рез стенку. В процессе сушки загруженная масса отходов перемешивается и нагрева-

ется для испарения влаги. Образовавшийся пар возвращается в камеру. Избыток влаги

выводится из системы через конденсатор. При достижении влажности продукта от 5 до

10%, установка автоматически отключается. Температура в реакторе и длительность

пребывания в нём отходов (8-10 часов) обеспечивает стерильность получаемого про-

дукта.

9.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружаю-

щую среду при утилизации и обезвреживании биологических от-

ходов

При проведении варочного процесса образуются токсичные, дурнопахнущие вы-

бросы, требующие очистки и обеззараживания, а также сточные воды, содержащие

жиры. Сведения об уровнях эмиссии в окружающую среду отсутствуют.

При проведении экструзионного процесса происходит выброс в атмосферный воз-

дух токсичных веществ (сероводорода, сернистого газа, меркаптанов). Требуется

очистка газовых выбросов [99].

При проведении процесса сушки биологических отходов в замкнутом контуре вы-

бросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух отсутствуют. Процесс сопровож-

дается образованием сточных вод.

Раздел 10 Утилизация и обезвреживание отходов органических

растворителей

10.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию отходов органических растворителей

В настоящем подразделе рассматриваются отходы органических растворителей,

в том числе отходы галогенированных органических растворителей и их смесей.

Растворители объединяют разнообразные группы жидких, органических летучих

соединений, которые обладают способностью переводить нелетучие или труднолетучие

пленкообразующие вещества в растворы, не подвергая их химическим изменениям.

Если растворители не растворяют непосредственно пленкообразующий материал, а

разбавляют раствор до нужной рабочей консистенции, они называются разбавителями.

Лучшими растворителями являются ароматические (толуол, ксилол, сольвент) и хлори-

рованные углеводороды (хлорбензол, дихлорэтан), которые применяются в смеси со

спиртами и уайт-спиритом.

Растворители для химических соединений необходимы в различных сферах про-

изводств. Отходы органических растворителей образуются на предприятиях по произ-

водству лакокрасочных материалов (ЛКМ); ремонтных заводах; лифтостроительных

предприятиях, автомобильных производствах, типографиях, мебельных фабриках, ин-

ститутах, автосервисах и других организациях.

Рынок растворителей в России ежегодно увеличивается на 2,5%. Наиболее актив-

ными регионами в плане развития отрасли производства растворителей являются: Ом-

ская, Саратовская и Самарская области, а также Татарстан и Башкортостан [100].

Общее количество растворителей, ежегодно расходуемых предприятиями

страны, около 0,5 млн т [101]. Россия закупает растворители и разбавители, а также го-

товые составы для удаления красок или лаков (согласно ТН ВЭД они относятся к группе

3814 «Растворители и разбавители сложные органические, в другом месте не поимено-

ванные; готовые составы для удаления красок или лаков»). Импорт товаров группы 3814

в Россию в 2019 году по сравнению с 2018 годом сократился на 2,34% (в стоимостном

выражении) [102].

Основными импортерами товаров данной группы в Россию в 2019 году были: Гер-

мания (с долей 22%), Италия (с долей 12%); Великобритания (с долей 11,5%) и Нидер-

ланды (с долей 9,97%) [102].

Ежегодно в Российской Федерации, по данным статистического наблюдения, ути-

лизируют и обезвреживают более 80% отходов растворителей [103].

При обращении с растворителями, потерявшими потребительские свойства, раз-

личают содержащие галогены и не содержащие галогены растворители.

К галогенсодержащим растворителям относятся: хлорфторуглеводороды; хлори-

рованные углеводороды; галогенированные углеводороды. Галогенсодержащие раство-

рители (особенно хлорсодержащие) отличаются высокой растворяющей способностью

и пониженной горючестью, совмещаются со многими органическими растворителями,

однако из-за высокой токсичности они находят ограниченное применение. Вредное воз-

действие данных веществ вызвало принятие правил регулирования их использования:

- 1980 год - Венская конвенция по сокращению выпуска хлорфторуглеводородов;

- 1987 год - Монреальский протокол по замораживанию производства и потребле-

ния хлорфторуглеводородов;

- 1990 год - Лондонский протокол о 50-процентном сокращении производства и

потребления хлорфторуглеводородов к 1995 году и полном прекращении к 2000 году.

Не содержащие галогенов органические растворители можно подразделить на

следующие группы: алифатические и алициклические углеводороды; ароматические уг-

леводороды; спирты; кетоны; сложные эфиры; простые эфиры и эфиры гликолей. Кроме

этих чистых растворителей и неизбежных смесей, существуют также специальные смеси

растворителей для технических применений, например, разбавители для красителей,

смол, металлов и т. д.

Отходы органических растворителей по степени возможного риска для здоровья

человека разделены на 3 класса.

Класс 1: высокотоксичные растворители. К ним относятся вещества с известной

канцерогенностью для человека; высокой вероятностью ее наличия и опасные для окру-

жающей среды.

Класс 2: негенотоксичные растворители. К ним относятся вещества, обладающие

негенотоксичной канцерогенностью для животных, или растворители, являющиеся воз-

можной причиной таких необратимых явлений, как нейротоксичность или тератоген-

ность. К данному классу относятся также растворители, предположительно оказываю-

щие значительное, но обратимое токсическое действие.

Класс 3: малотоксичные растворители. К ним относятся растворители с низким

потенциалом токсичности для человека; для них не требуется устанавливать предель-

ное содержание, обусловленное информацией о риске для здоровья человека. Раство-

рители класса 3 имеют ДСВ от 50 мг/сут и выше [103].

Регенерации (восстановлению) подлежат следующие виды растворителей [104],

утративших потребительские свойства:

- спирты (метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, гептанол, ок-

танол, нонанол, деканол, этиленгликоль);

- эфиры (метилацетат, этилацет, н-пропилацетат, изопропилацетат, бутилацетат,

н-амилацетат, изоамилацетат, н-октилацетат);

- ароматические углеводороды (толуол, диметилбензолы, этилбензол, про-

пилбензол, кумол, стирол, фенилацетилен, индан, циклобутадиен, дифенил, дифенил-

метан, трифенилметан, тетрафенилметан);

- прочие химические растворители: нефрасы, ацетон, ксилолы, а также загрязнен-

ные многокомпонентные растворители: 645, 646, 647, Р-4 Р-10, Р-12, Р-14 и др.

Многие предприятия самостоятельно не утилизируют растворители. Это обуслов-

лено экономическими соображениями, а также отсутствием заинтересованности в их по-

вторном использовании [105, 106]. На рынке представлен широкий выбор оборудования

для регенерации, как легко воспламеняемых растворителей, так и растворителей на

водной основе. Ряд фирм специализируется на продвижении в России и странах Тамо-

женного союза как импортных, так и отечественных высокопроизводительных установок

регенерации растворителей [107, 108]. Установки регенерации растворителей позво-

ляют вернуть в производство широкий спектр отработанных органических растворите-

лей с температурой кипения до 200 °C: ацетон, толуол, ксилол, смесевые сольвенты,

бензин, уайт-спирит, перхлорэтилен и др. [109] Степень очистки растворителей состав-

ляет до 99,7%. Срок службы оборудования - от 12 до 15 лет.

Установки успешно работают более чем на 70 крупных российских предприятиях

(рисунок 10.1) [109]. Органические растворители перерабатываются с восстановлением

их до приемлемых потребительских свойств.

Рисунок 10.1 - Регионы России, где внедрены установки регенерации

растворителей

Утилизацией и обезвреживанием органических растворителей занимается не-

сколько десятков компаний, расположенных в основном в крупных промышленных цен-

трах, где имеется спрос на их деятельность.

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания

отходов органических растворителей

Основными технологиями утилизации и обезвреживания органических раствори-

телей являются их регенерация и сжигание.

Некоторые виды растворителей и других летучих продуктов можно сжигать только

на установках с полной очисткой дымовых газов. К ним относятся соединения, содержа-

щие ртуть, свинец, мышьяк, кремний, марганец, фосфор, галогены (хлор, бром, иод,

фтор), нитросоединения, амины, цианиды и др. [110].

Сведения о технологиях обезвреживания отходов путем сжигания представлены

в справочнике НДТ ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими

способами» [84]. Небольшие объемы органических растворителей передают на захоро-

нение в специальных контейнерах на специально оборудованные для данных целей по-

лигоны промышленных отходов.

10.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации

обезвреживания

отходов

органических

растворителей

Основными направлениями утилизации отходов растворителей является регене-

рация.

Обезвреживание органических растворителей проводится методом сжигания.

Сведения о технологиях обезвреживания органических растворителей путем сжигания

представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов

термическими способами» [84].

Для утилизации отходов органических растворителей используются физические и

физико-химические методы - дистилляция и реэкстракция.

Дистилляция

Область применения. Используется для утилизации растворителей, не содержа-

щих галогены, утративших потребительские свойства [111, 112].

Описание метода. Дистилляция (регенерация) предназначена для разделения

отработанных растворителей на растворители, подлежащие повторному использова-

нию, и остатки, не подлежащие повторному использованию. Дистилляция применима

для всех растворителей и хладагентов, подлежащих регенерации.

Дистилляторы (регенераторы) растворителей - оборудование, обеспечивающее

очистку загрязненных растворителей без потери их свойств.

Если отработанные растворители содержат воду, то предварительное обезвожи-

вание производится с помощью фильтров-отстойников [111].

Загрязненный растворитель (органический или водный) в ходе процесса дистил-

ляции испаряется и затем конденсируется. Грязный растворитель закачивается насосом

в так называемую рабочую камеру [113]. Нагревание потока, подаваемого на дистилля-

цию, происходит с помощью нагревательных элементов (теплообменников) обеспечен-

ных надлежащей теплоизоляцией или электрическим нагревателем. При достижении

точки кипения растворитель начинает испаряться. Пары растворителя проходят через

конденсатор. Конденсат - прозрачный и очищенный растворитель - вытекает из уста-

новки. Загрязненный остаток (твердые примеси) удаляется [113].

Эффективность утилизации отработанных растворителей возможно повысить

[111] за счет:

а) применения азеотропной дистилляции;

б) применения вакуумной дистилляции;

в) использования пленочных испарителей.

Вакуумная дистилляция предназначена для обработки растворителей с высокими

температурами кипения (выше 200 °C).

Азеотропная дистилляция обычно используется для улучшения качества регене-

рации растворителей. Азеотропная дистилляция состоит в добавлении вещества

(обычно пара) для формирования азеотропной смеси с растворителем, который подле-

жит последующей регенерации. Азеотропная смесь имеет более низкую температуру

кипения, чем исходный растворитель, и извлечение растворителя таким образом облег-

чается.

Применение вакуумной дистилляции и предварительный нагрев растворителя

снижают энергопотребление при дистилляции [109].

Реэкстракция

Область применения. Используется для утилизации растворителей, не содержа-

щих галогены, утративших потребительские свойства [112, 114].

Описание метода. Реэкстракция представляет собой процесс обратного извлече-

ния вещества из экстракта путем обработки специальным раствором, который называют

реэкстрагентом. В качестве реэкстрагента используют воду, водные растворы, нерас-

творимые в экстрагенте органические вещества [112, 114]. Получаемый продукт - реэкс-

тракт.

Реэкстракция осуществляется одним из следующих способов:

1) промывка органической фазы;

2) осаждение компонента непосредственно из органической фазы;

3) селективное извлечение компонента.

При реэкстракции достигаются следующие цели:

- выделение вещества из экстракта;

- разделение веществ (избирательная реэкстракция);

- концентрирование извлекаемых веществ;

- регенерация экстрагента для повторного использования.

Выбор реэкстрагентов зависит от механизма экстракции.

Регенерация экстрагента может быть осуществлена также ректификацией, выпа-

риванием и т. д.

Существует ряд способов утилизации хлорсодержащих растворителей, таких как

адсорбция на углях, ректификация, ионный обмен, адсорбция на молекулярных ситах.

Но все данные методы являются сложными, малопроизводительными и экономически

нецелесообразными [101].

10.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в

окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов

органических растворителей

В процессе утилизации и обезвреживания отходов органических растворителей

потребляются водные ресурсы (в процессе конденсации и нагрева потока, подаваемого

на дистилляцию), энергоресурсы, реэкстрагенты (вода, растворы реэкстрагентов), уголь,

ионообменные смолы и т. п.

Текущие уровни потребления в процессах утилизации и обезвреживания органи-

ческих растворителей зависят от применяемых технологических процессов и мощности

используемого оборудования и установок.

При дистилляции отработанных растворителей возможны выбросы углеводоро-

дов в атмосферу и образование сточных вод, которые подлежат очистке [109].

В ходе утилизации отходов растворителей возможно повышение концентрации

вредных химических веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе. Причи-

нами загрязнения атмосферы, как правило, являются потери легколетучих веществ че-

рез возможные неплотности в герметичном оборудовании (малое дыхание) и выбросы

во время опорожнения оборудования (большое дыхание) [115].

В процессе регенерации отходов растворителя образуются отходы - кубовые

остатки. Объем образования данного отхода зависит от «чистоты» отхода растворителя

и содержания в нем различных примесей (остатки лакокрасочных материалов, взвешен-

ные вещества, масла и т. п.).

Раздел

Утилизация автомобильных аккумуляторов,

утративших потребительские свойства

11.1 Общая информация о деятельности по утилизации

автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские

свойства

Существует несколько типов автомобильных аккумуляторов, отличающихся мате-

риалом электродов и электролита.

Из всего разнообразия в автомобилях в качестве стартерных используются только

свинцовые. Корпуса всех свинцовых аккумуляторов делаются из прочной кислотостой-

кой пластмассы, чтобы обеспечить максимальную безопасность во время транспорти-

ровки и эксплуатации.

В настоящее время в качестве материала для электродов используется свинец

не в чистом виде, а с разнообразными добавками, в зависимости от которых аккумуля-

торы автомобильные делят на несколько типов.

По итогам 2019 года объем первичного рынка аккумуляторов в Российской Феде-

рации составил 1,4 млн ед., а объем вторичного рынка аккумуляторов в Российской Фе-

дерации (общее количество поставленных аккумуляторов российскими аккумулятор-

ными заводами и иностранными дистрибьюторами для свободной продажи автолюбите-

лям или корпоративным клиентам) - примерно 10,7 млн [116].

Если рассматривать производство аккумуляторов российскими заводами, то в

2019 году их выпуск увеличился на 19% по сравнению с 2014 годом и составил примерно

7,9 млн ед. В то же время экспорт аккумуляторов превысил 824 тыс. шт. А вот импорт

аккумуляторов автомобильных в Россию увеличился на 16% по сравнению с 2014 годом

и составил 5,08 млн экземпляров [116].

Заводы, осуществляющие деятельность по производству аккумуляторов, в том

числе с использованием вторичного сырья, а также предприятия, осуществляющие ути-

лизацию аккумуляторов в Российской Федерации, представлены в источнике [117], а их

месторасположение на территории Российской Федерации - на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 - Месторасположение крупных предприятий по производству

аккумуляторов и утилизации отходов автомобильных аккумуляторов на

территории Российской Федерации

Основные данные по методам и технологиям утилизации аккумуляторов ав-

томобильных, утративших потребительские свойства.

В настоящем справочнике утилизация аккумуляторов автомобильных, утративших

потребительские свойства, рассмотрена только в части выделения лома свинца, свин-

цовой пасты, полипропилена, электролита или кристаллического сульфата натрия. Вто-

ричное производство свинца из различных продуктов, содержащих свинец, например,

аккумуляторов, листового свинца, представлено в ИТС 13-2020 «Производство свинца,

цинка и кадмия».

Метод утилизации аккумуляторов автомобильных включает следующие этапы:

- Слив электролита. Может выполняться на технологической линии, которая осу-

ществляет весь процесс автоматически.

- Измельчение корпуса отхода аккумулятора. Осуществляется в дробилке.

Отделение металлосодержащей фракции. Раздробленное сырье поступает в

электромагнитный сепаратор, где происходит отделение металлосодержащей фракции.

- Сортировка остатка. Вибрационный грохот с ячейками различного размера сор-

тирует крупные элементы и отправляет их на повторное измельчение.

- Разделение на фракции. Измельченные отходы поступают в сепаратор для раз-

деления на фракции.

- Обезвоживание и сепарация. В результате получают сырье - металл и полимер-

ную фракцию (полипропилен и поливинилхлорид).

В результате утилизации свинцовых аккумуляторов можно получить такие мате-

риалы, как:

- Свинец и сплавы на его основе;

- стальной лом;

100

- медь;

- электролит или натрия сульфат кристаллический;

- полимерные гранулы, например, из полипропилена.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации аккумуляторов ав-

томобильных, утративших потребительские свойства. Опасность переработки авто-

мобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства, обусловлена нали-

чием в их составе таких опасных компонентов, как свинец, щелочь, серная кислота.

Содержание свинца в автомобильных аккумуляторах составляет около 50% от об-

щей массы аккумулятора, присутствует также около 2% сурьмы, 15% различных видов

пластмасс, примерно 15% электролита, который может быть представлен раствором

серной кислоты или щелочи.

11.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации

автомобильных

аккумуляторов,

утративших

потребительские свойства

Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в

настоящее время в области утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших по-

требительские свойства, рассмотрены только в части выделения лома свинца, свинцо-

вой пасты, полипропилена, электролита или кристаллического сульфата натрия. Произ-

водство вторичного свинца из различных продуктов, содержащих свинец, например, ак-

кумуляторов, листового свинца, представлено в ИТС 13-2020 «Производство свинца,

цинка и кадмия».

11.2.1 Утилизация отходов автомобильных аккумуляторов методом ручной

разборки и сортировки

Область применения. Используется для автомобильных аккумуляторных бата-

рей всех видов.

Описание метода. Ручная сортировка сопровождается четырьмя этапами.

Первоначально производится слив электролита с соблюдением всех правил тех-

ники безопасности.

После этого аккумулятор тщательно промывают, применяя содовый раствор.

Далее специалисты приступают к разборке устройства на составляющие, исполь-

зуя слесарный инструмент.

После проведения ручной разборки остается производится сортировка получен-

ных составных элементов. Свинец и пластик подвергаются дальнейшей специальной

технологической переработке с получением товарной продукции.

11.2.2 Утилизация отходов автомобильных аккумуляторов методом

разделки

Область применения. Используется для автомобильных аккумуляторных бата-

рей всех видов.

101

Описание метода. Какие-то отдельные моменты переработки могут отличаться,

но в целом технология утилизации аккумуляторов включает следующие этапы:

Слив и переработка электролита. На начальном этапе разрушается корпус акку-

муляторной батареи и сливается электролит. Аккумуляторы могут просто разбиваться в

результате сброса их в определенную емкость. На некоторых предприятиях есть диско-

вые пилы, которыми они разрезаются. Слитый электролит подвергают нейтрализации.

Эта операция проводится в герметичных камерах при высокой температуре. На некото-

рых предприятиях есть специальное оборудование, которое позволяет переработать

электролит и запустить его в основное производство.

Дробление. Далее проводится дробление аккумуляторов в мощных дробилках.

В результате происходит полное разрушение аккумуляторов.

Фильтрация. После дробилок получившаяся масса пропускается через фильтры,

где отсеивается свинцово-кислотная паста. Ее отсеивают и отправляют на дальнейшую

переработку.

Разделение металлов и пластика. Оставшаяся смесь дробленого пластика и свин-

цовых элементов подается в установку гидродинамической сепарации. Цель этой опе-

рации - разделить пластиковый бой и металлические элементы.

Переработка пластика. Отделенный пластик собирается и отправляется на предпри-

ятия, занимающиеся выпуском пластиковых гранул. В дальнейшем их используют в каче-

стве исходного сырья при производстве корпусов аккумуляторов автомобильных.

Очистка металлов. Полученная смесь металлических элементов смешивается с от-

фильтрованной ранее пастой. Все это заливается водой с добавлением химикатов, кото-

рые нейтрализуют кислоту. В результате получается нейтрализованный осадок. Вода очи-

щается и снова запускается в цикл. Полученная металлическая смесь подвергается сушке.

На некоторых линиях отделяют стальной лом при помощи магнитной сепарации.

11.2.3 Утилизация отходов автомобильных аккумуляторных батарей

Область применения. Используется для отходов автомобильных аккумуляторных

батарей всех видов, а также стационарных аккумуляторов, батарей источников беспере-

бойного питания свинцово-кислотных, компьютерных свинцово-кислотных аккумуляторов,

аккумуляторов компьютерных кислотных и других свинецсодержащих отходов.

Описание метода.

Технология утилизации основана на сочетании следующих операций.

Слив электролита. На первоначальном этапе осуществляется слив электролита

перед дроблением отходов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Слитый элек-

тролит в дальнейшем используется для нейтрализации избыточного карбоната натрия,

образованного при десульфуризации свинцовой пасты. Нейтрализация осуществляется

с образованием сульфата натрия, который в последующем очищается, выпаривается,

кристаллизуется, усредняется и сушится с получением продукта - кристаллического

сульфата натрия.

Дробление отходов аккумуляторов. На следующем этапе осуществляется дроб-

ление отходов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в мощных дробилках.

Грохочение с отмывкой. Дробленая масса пропускается через вибросито с выде-

лением свинцовой пасты содержанием серы 6-7% и смеси крупных частиц лома свинца,

пластмасс.

102

Сепарация смеси крупных частиц лома свинца, пластмасс. Смесь крупных частиц

лома свинца и пластмасс подается на гидродинамическую сепарацию для разделения

смеси и получения следующих продуктов:

- вторичного сырья - полипропилена;

- вторичного сырья - лома свинца.

Десульфуризация свинцовой пасты. Выделенная свинцовая паста с содержанием

серы 6-7% подвергается десульфуризации до содержания в ней серы менее 1%. Свин-

цовая паста в дальнейшем используется в качестве вторичного сырья при производстве

вторичного свинца.

11.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в

окружающую

среду

при

утилизации

автомобильных

аккумуляторов, утративших потребительские свойства

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду зависят от

применяемой технологии утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потре-

бительские свойства.

Утилизация отходов автомобильных аккумуляторных батарей сопровождается вы-

бросами загрязняющих веществ, номенклатура которых зависит от сочетания выполняе-

мых при утилизации операций. Текущие уровни эмиссий в атмосферный воздух при утили-

зации отходов автомобильных аккумуляторных батарей представлены в таблице 11.1.

Т а б л и ц а 11.1 - Текущие уровни выбросов при утилизации отходов автомобильных ак-

кумуляторных батарей

Текущие уровни выбросов

Единица

Загрязняющее вещество

загрязняющих веществ в

измерения

атмосферный воздух

Кислота серная

мг/м³

2,797

Свинец

мг/м³

0,567

Взвешенные вещества (пыль сульфата натрия)

мг/м³

1,958

Сточные воды в процессе утилизации отходов автомобильных аккумуляторов, как

правило, не образуются.

Утилизация отходов автомобильных аккумуляторных батарей может сопровож-

даться образованием отходов, перечень которых зависит от способа утилизации. Воз-

можно образование отходов разнородных пластмасс в смеси в случае, если они не под-

вергаются дополнительной переработке, отходов нейтрализации электролита, если он

не используется для производства товарной продукции.

В Европейском союзе отходы свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных бата-

рей согласно Директиве Европейского парламента и Совета Европейского Союза

2012/19/EU «Об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE)» отно-

сятся к отходам электрического и электронного оборудования.

Сведения о текущих уровнях выбросов загрязняющих веществ в атмосферный

воздух при обработке в шредерах металлических отходов, в том числе отходов электри-

103

ческого и электронного оборудования, по данным справочника EC по наилучшим доступ-

ным технологиям Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treat-

ment, 2018 [118] приведены в таблице 11.2.

Т а б л и ц а 11.2 - Текущие уровни выбросов при обработке в шредерах металлических

отходов, в том числе отходов электрического и электронного оборудования

Метод

очистки

Пыль

применяемый

(мг/н.м³)

на заводе

Только

5,3 - 33(¹)

0,08(¹)

0,15(¹)

0,013(¹)

0,007(¹)

0,056(¹)

1,5(¹)

циклон

Тканевый

1,1 - 2

0,008

0,003

0,0006

0,003

0,6

фильтр

Скруббер Вен-

0,007 -

0,0006 -

0,001 -

9,4 - 24,1

0,02 -0,03

0,2

тури

0,02

0,14

0,02

0,29

Циклон и мок-

2,7 -

0,002 -

0,00004 -

0,004 -2,4

н/д

0,02

н/д

рый скруббер

36,3(²)

0,02

0,001

Циклон и тка-

0,1 - 5

0,8

0,006

н/д

0,12

невый фильтр

Циклон, скруб-

бер Вентури,

< 2,4

н/д

< 0,007

< 0,0003

н/д

0,008

0,16

адсорбция уг-

лем

Циклон, скруб-

0,002 -

0,1 - 12,8

н/д

0,0044

0,0003

н/д

бер Вентури

0,008

Тканевый

фильтр, скруб-

бер Вентури,

2,1

Н/д

0,02

н/д

0,0008

0,02

0,6

адсорбция уг-

лем

Тканевый

фильтр, скруб-

6,2 - 7,2

0,007

н/д

бер Вентури

Циклон,

1,1

0,0006

0,003

0,00005

н/д

0,002

0,02

впрыск воды

Выбросы завода, оснащенного только циклоном.

Измерение до снижения выбросов в атмосферу. Значение концентрации после удаления составляет 4,4

мг/н.м³.

Значения концентрации являются средними за три учетных года.

Максимальная нагрузка, указанная в таблице, является максимальной нагрузкой, рассчитанной для каж-

дого из учетных годов

104

Раздел 12 Утилизация батарей первичных и аккумуляторных,

утративших потребительские свойства

12.1 Общая информация о деятельности по утилизации батарей

первичных и аккумуляторных, утративших потребительские

свойства

В настоящее время используются различные виды первичных и аккумуляторных

батарей. Они имеют разную сферу применения, отличаются параметрами размеров,

внешнего вида, циклов перезарядки, емкости, сроков хранения и химического состава

[119].

Наиболее распространенными разновидностями первичных и аккумуляторных ба-

тарей являются следующие:

- марганцево-цинковые (ZnMn) - являются самыми распространенными видами

батареек; популярные названия - щелочные и алкалиновые;

- никель-кадмиевые (NiCd) - используются для автономной работы электроин-

струмента, радиостанций;

- никель-цинковые (NiZn) - используется как стандартный гальванический эле-

мент;

- никель-металлогидридные (NiMH) - используются как замена стандартного галь-

ванического элемента, в электромобилях, радиоаппаратуре, осветительной технике;

- литий-ионные (Li-ion) - применяются в современных бытовых и строительных

приборах, а также в мобильных устройствах;

- литий-полимерные (Li-pol) - используются в мобильных устройствах и цифровой

технике;

- литий-тионилхлоридные (Li-SOCl2) - являются первичными источниками тока,

используются в автономных системах телеметрии и передачи данных в нефтегазовой

промышленности, военной промышленности, космической и др.;

- свинцово-кислотные и свинцово-щелочные - применяются в транспортных сред-

ствах, вычислительной технике, бытовых и специальных приборах, связном оборудова-

нии, военной промышленности;

- ртутно-цинковые батарейки (тип РЦ) - применяются в медицине, радиоаппара-

туре, военной промышленности;

- серебряно-цинковые (AgZn) - используются в наручных часах, материнских пла-

тах ноутбуков и компьютеров, калькуляторах и иной технике, а также в авиационной,

космической, военной промышленности.

Основные данные по методам и технологиям утилизации батарей первич-

ных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Утилизация отходов первичных и аккумуляторных батарей зависит от типа бата-

рей и может включать такие операции, как сортировка, дробление, магнитную сепара-

цию, нейтрализацию электролита, гидрометаллургический передел.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации батарей первичных

и аккумуляторных, утративших потребительские свойства. Опасность утилизации

первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в настоя-

щее время обусловлена содержанием практически во всех батареях токсичных веществ

105

в виде различных металлов и химикатов, которые при разрушении корпусов батарей по-

падают в окружающую среду. Компонентами первичных и аккумуляторных батарей яв-

ляются такие элементы, как свинец, никель, кадмий, цинк, ртуть, оксид серебра, кобальт,

литий.

При утилизации первичных и аккумуляторных батарей существует риск загрязне-

ния почвы тяжелыми металлами и загрязнение атмосферного воздуха выбросами в ат-

мосферу паров ртути, хлор- и серосодержащих соединений.

12.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших

потребительские свойства

Методы переработки и применяемые технологические процессы в области разных

типов батарей первичных и аккумуляторных различаются.

Основные методы утилизации отходов первичных и аккумуляторных батарей

направлены на восстановление различных металлов:

- Свинец может быть восстановлен отделением до переработки различных мате-

риалов, из которых сделана батарея (свинец, пластик, кислота и т. д.); либо батареи мо-

гут быть переработаны целиком в специальной металлургической печи, где металлы вы-

деляются в конце процесса.

- Никель-кадмиевые батареи могут быть переработаны похожим способом, при ко-

тором восстанавливается кадмий и железо-никелевый сплав для производства стали;

для извлечения кадмия используются пирометаллургические и гидрометаллургические

методы. Наибольшее распространение из пирометаллургических методов, основанных

на отгонке газообразных соединений кадмия, получила вакуумная дистилляция, которая

характеризуется получением оксида кадмия низкого качества и вторичных отходов, ис-

пользование которых в других отраслях проблематично.

- Батареи, содержащие ртуть, чаще всего перерабатываются вакуумно-темпера-

турным способом, при котором ртуть испаряется с последующей конденсацией. Вторич-

ная ртуть может быть снова введена в производственный цикл.

- Никель-металлгидридные батареи перерабатываются механическим разделе-

нием материалов (пластика, водорода и никеля) в вакуумной камере для предотвраще-

ния утечки водорода.

- Литий-ионные батареи в настоящее время перерабатывают механическим раз-

делением материалов с последующим восстановлением содержащихся металлов.

- Цинк-карбоновые (воздушные) и щелочно-марганцевые батареи могут быть пе-

реработаны методом механического разделения материалов или различными мето-

дами, включающими в себя плавку и другие металлургические процессы нагревания,

приводящие к восстановлению металлического содержимого (в частности, цинка).

Более подробное описание методов утилизации отходов батарей первичных и ак-

кумуляторных представлено в разделах 12.2.1-12.2.4 настоящего справочника НДТ.

106

12.2.1 Гидрометаллургический метод (сернокислотный способ)

Область применения. Используется для переработки кадмий- и свинецсодержа-

щих аккумуляторных батарей.

Описание метода. Метод основан на использовании для утилизации растворов

серной кислоты, аммиака, солевых композиций.

Применение гидрометаллургических операций позволит как решить экологиче-

ские проблемы по утилизации кадмийсодержащих отходов, так и обеспечить потребно-

сти машиностроения и металлургии в качественном оксиде кадмия.

Процесс утилизации и переработки батареек и аккумуляторов обычно состоит из

нескольких этапов. Например, процесс переработки батареек с извлечением свинца со-

стоит из следующего.

Вначале батареи и аккумуляторы загружаются в специальную емкость больших

размеров. Далее отходы по конвейерной ленте попадают в бетонный колодец с электро-

магнитом над ним (который притягивает лишний металлолом) и с сеточным дном, куда

в специальную емкость вытекает электролит из «потекших» батареек, после чего бата-

реи размалываются дробилкой на мелкие куски.

Далее происходит процесс разделения материалов с помощью водяной пыли, по-

даваемой при высоком давлении. Самые мелкие части и пластик оседают в отдельном

резервуаре для последующего концентрирования, а более крупные части попадают на

дно резервуара, откуда их механический ковш вытаскивает в резервуар с каустической

содой. Там этот металлолом превращается в свинцовую пасту.

Получившуюся свинцовую пасту по конвейерной ленте передают в бункер для

плавки, где она расплавляется до жидкого состояния. Выделяющиеся пары быстро охла-

ждаются и сбрасываются в отдельные контейнеры (впоследствии свинец пойдет на оче-

редной этап переработки).

В процессе рафинирования образуются два компонента - рафинированный твер-

дый и мягкий свинец и сплавы свинца. Сплавы отправляются на заводы для использо-

вания, а рафинированный свинец нагревают и отливают из него слитки.

Недостатками сернокислотного способа являются: низкая степень извлечения

кадмия за счет потерь его с железосодержащим промпродуктом, технологические труд-

ности очистки промышленных растворов.

12.2.2 Механический метод утилизации первичных и аккумуляторных

батарей

Область применения. Метод используется для утилизации различных типов пер-

вичных и аккумуляторных батарей (марганцево-цинковых, литий-ионных и других).

Описание метода. Метод заключается в превращении твердых элементов, содер-

жащихся во внутренней части первичной и аккумуляторной батареи, в порошок.

На первоначальном этапе происходит ручная сортировка батарей по типам с це-

лью исключения попадания других типов первичных и аккумуляторных батарей.

Отходы литиевых первичных и аккумуляторных батарей для их безопасной утили-

зации необходимо подготовить путем ее разряжения, криогенной обработки, иными спо-

собами с целью исключения возгорания или взрыва.

107

Отсортированные по типам первичные и аккумуляторные батареи подвергаются

дроблению с последующим просеиванием на многочастотном вибросите сверхтонкого

рассева и аэродинамическим сепарированием в воздушной колонне.

В результате утилизации образуются следующие продукты:

- лом черных и цветных металлов;

- резиновые изоляторы и полимерные оболочки элементов питания;

- порошкообразные компоненты, например, смесь оксида цинка, металлического

цинка, диоксида марганца, графита.

Внутренние составляющие элементов питания становятся пригодными для обра-

ботки с помощью различных химических процессов, результатом которых является из-

влечение металлов.

Одно из преимуществ данной технологии заключается в том, что с ее помощью

можно заменить традиционные системы измельчения на компактные, высокопроизводи-

тельные блоки.

12.2.3 Утилизация отходов литиевых первичных и аккумуляторных батарей

комбинацией механических, физических, физико-химических, химических

методов

Область применения. Метод используется для утилизации различных типов ли-

тиевых первичных и аккумуляторных батарей (литий-ионных, литий-полимерных, литий-

тионилхлоридных).

Описание метода. Метод заключается в превращении твердых элементов, содер-

жащихся во внутренней части первичной и аккумуляторной батареи, в солевой концен-

трат.

На первоначальном этапе происходит ручная сортировка батарей по типам с це-

лью исключения попадания других типов батарей.

Для литиевых первичных или аккумуляторных батарей перед дроблением необ-

ходима предварительная подготовка, которая позволяет подготовить батарею путем ее

разряжения, криогенной обработки, иными способами с целью исключения возгорания

или взрыва.

Отсортированные по типам батареи и прошедшие предварительную подготовку

подвергаются дроблению с последующей нейтрализацией кислотного содержимого ще-

лочным раствором.

В результате дробления и нейтрализации образуются:

- твердая фракция, которая подвергается магнитной сепарации с выделением

лома металлов и угольных катодов;

- жидкая фракция (слабощелочной раствор солей лития, натрия), которая очища-

ется с получением очищенной воды для повторного использования и получением соле-

вого (литиево-натриевый) концентрата.

108

12.2.4 Утилизация алкалиновых первичных и аккумуляторных батарей

комбинацией механических, физических, физико-химических, химических

методов

Область применения. Метод используется для утилизации различных типов ал-

калиновых первичных и аккумуляторных батарей (марганцово-цинковых, никель-ме-

таллгидридных и других).

Описание метода. Метод заключается в превращении твердых элементов, содер-

жащихся во внутренней части первичной и аккумуляторной батареи, в солевой концен-

трат.

На первоначальном этапе происходит ручная сортировка батарей по типам с це-

лью исключения попадания других типов батарей.

Отсортированные по типам батареи подвергаются дроблению с последующей

нейтрализацией щелочного электролита кислым раствором.

Полученный раствор очищается с последующим выделением:

- очищенной воды для повторного использования;

- сухого остатка.

12.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в

окружающую среду при утилизации батарей первичных и

аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду зависят от

применяемой технологии утилизации отходов первичных и аккумуляторных батарей.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации гидрометаллургическим ме-

тодом (сернокислотный способ) первичных и аккумуляторных батарей, утратив-

ших потребительские свойства

Использование растворов серной кислоты сопровождается выделением в атмо-

сферу сернистых газов, а использование аммиака - осложняется его летучестью и про-

блематичностью регенерации.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации механическим методом пер-

вичных и аккумуляторных батарей

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации механическим мето-

дом первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в от-

крытых источниках не выявлены.

При этом отмечается, что данный метод отличается низким потреблением элек-

троэнергии и идеально подходит для измельчения твердых материалов.

Исходя из особенностей процесса можно ожидать образование выбросов взве-

шенных веществ различного происхождения и различного фракционного состава.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации литиевые первичных и акку-

муляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химиче-

ских, химических методов

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации литиевые первичных

и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических,

химических методов, в открытых источниках не выявлены.

109

Эмиссии в окружающую среду при утилизации алкалиновых первичных и

аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-хими-

ческих, химических методов

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации алкалиновых первич-

ных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-хими-

ческих, химических методов, в открытых источниках не выявлены.

В Европейском союзе отходы свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных бата-

рей согласно Директиве Европейского парламента и Совета Европейского Союза

2012/19/EU «Об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE)» отно-

сятся к отходам электрического и электронного оборудования.

Сведения о текущих уровнях выбросов загрязняющих веществ в атмосферный

воздух при обработке в шредерах металлических отходов, в том числе отходов электри-

ческого и электронного оборудования, по данным справочника EC по наилучшим доступ-

ным технологиям Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treat-

ment, 2018 [118] приведены в таблице 11.2 настоящего справочника НДТ.

110

Раздел 13 Утилизация и обезвреживание отходов фильтров и

фильтровальных материалов отработанных

13.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию отходов фильтров и фильтровальных

материалов отработанных

Фильтры и фильтровальные материалы широко используются в технологическом

оборудовании в системах очистки газовых выбросов и жидкостей для нужд промышлен-

ности, сельского хозяйства и отдельных домохозяйств, в автотранспортных средствах.

Для фильтрации могут использоваться следующие материалы:

Металлические проволочные сетки

Отличаются по конструкции, способу изготовления и конфигурации отверстий. По

способу изготовления выделяют тканые, сварные, крученые, плетеные и щелевые филь-

тры. По конфигурации отверстий бывают фильтры с прямоугольными, ромбическими,

квадратными и другими формами ячеек. Для изготовления проволоки чаще всего ис-

пользуют бронзу, сталь, латунь, никель.

Неметаллические сетки

Производят из синтетических полимерных материалов типа полипропилена, лав-

сана, капрона, фторлона. Структура неметаллических фильтров напоминает структуру

фильтров металлических. Среди преимуществ фильтрующих устройств данного типа

можно выделить высокую коррозионную стойкость. Средняя тонкость фильтрации со-

ставляет 10 мкм, но есть возможность изготовления сеток с размерами в десятые доли

микрометра.

Фильтровальные ткани

Достаточно часто используются при очистке жидкостей. Среди них наибольшее

применение находят хлопок, шерсть, натуральный шелк, лен, асбест и т. д.

В настоящее время существует большое количество видов тканых материалов,

используемых в качестве фильтровального материала. Наиболее распространенными

являются: ткань бельтинг, полиамидная, полиэфирная нить, фильтромиткаль, серпянка.

Данные материалы изготавливают в основном из натуральных, синтетических или ком-

бинированных волокон.

Нетканые текстильные фильтровальные материалы

Производятся из натуральных, химических волокон, а также их смесей. Основное

преимущество таких материалов в сравнении с натуральными тканями заключается в

более низкой стоимости и лучшей фильтрационной способности.

Бумага и картон

Применяются в том случае, когда фильтруются неагрессивные жидкости, напри-

мер, нефтепродукты. Для изготовления фильтровальной бумаги используется древес-

ная целлюлоза или хлопковые волокна. Технические фильтровальные картоны полу-

чают из смеси хлопковых волокон с отходами прядения типа циклонного пуха и хлопча-

тобумажного очеса.

111

Мембранные фильтрующие материалы

Производятся из нитрата и ацетата целлюлозы, полиамида, поливинилхлорида,

фторуглеродных соединений и т. п. Чтобы повысить механическую прочность, применя-

ется армирование материалов ультратонкой проволокой или синтетическими тканями

(тефлон, нейлон и другие).

Металлокерамические материалы

Являются продуктом спекания или прессования металлических порошков бронзы,

алюминия, нержавеющих сталей, вольфрама.

Керамические материалы

Производятся на основании спекания зернистых минеральных частиц и последу-

ющего добавления связующего вещества (но не обязательно).

Полимерные фильтрующие материалы

Это пористые пластмассы. Они достаточно экономичны, что обусловлено невысо-

кой стоимостью исходного сырья для их производства. Среди недостатков пенопласто-

вых материалов чаще всего упоминается неравномерность поровой структуры (труд-

ность обеспечения стабильного размера пор) [120].

Фильтровальные материалы применяются в горной металлургии, химической от-

расли, машиностроительной отрасли, обрабатывающей и перерабатывающей промыш-

ленности, а также в медицине и пищевой промышленности. Фильтровальные материалы

широко используют для очистки топлива авиационной техники, автотранспорта, желез-

нодорожного транспорта и водного транспорта.

Согласно данным федерального статистического наблюдения практически треть

от общего объема образования отходов фильтров составляют фильтры автотранспорт-

ных средств, в том числе фильтры очистки топлива и масла автотранспортных средств,

фильтры воздушные. Более половины (до 60%) от общего количества ежегодно прода-

ваемых автомобильных фильтров приходится именно на масляные. Принимая во вни-

мание, что статистическим наблюдением не учитываются отходы фильтров, образую-

щихся при эксплуатации личных автотранспортных средств, можно предполагать, что

реальное количество образующихся отходов фильтров автомобильных значительно

выше статистических данных.

В настоящем Справочнике рассматриваются технологии утилизации масляных

фильтров, отработанных при эксплуатации автотранспортных средств.

Фильтры могут быть разных типов: проточные, частично-проточные, комбиниро-

ванные, а также центробежные. Соответственно, названые варианты отличаются кон-

струкцией. Однако выделяют несколько элементов, которые присутствуют в фильтрах

всех видов:

- корпус: может быть с крышкой или без нее, что зависит от вида изделия (для

одно- или многоразового использования);

- фильтрующий элемент: изготавливается из бумаги или пластика, образует

складчатую конструкцию, что способствует увеличению полезной площади;

- обратный клапан: препятствует попаданию масла из системы смазки в фильтр;

- перепускной клапан: обеспечивает возможность подачи масла напрямую, в об-

ход фильтра, что необходимо для работы системы при низких температурах или в слу-

чае, когда фильтрующий элемент забивается, перестает выполнять свою функцию;

- уплотнители (снижают вероятность образования течи);

- прижимная пружина (фиксирует обратный клапан, когда машина не работает).

112

В центробежных фильтрах дополнительно предусматриваются ротор и ось [121].

Отработанный автомобильный масляный фильтр конструктивно представляет со-

бой металлическую капсулу, в которой находятся резиновые и полимерные клапаны,

фильтрующий элемент (бумага, текстиль, натуральные и синтетические волокна), сталь-

ные детали и отработанное моторное масло.

В настоящее время современными предприятиями производятся разборные и не-

разборные масляные фильтры.

В каждом отработанном автомобильном масляном фильтре сосредоточено от 200

до 500 г отработанного автомобильного масла. В результате в системе обращения мас-

ляных фильтров оборачивается свыше 14 000 м³отработанного масла [122].

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания

отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных.

Фильтры и фильтровальные материалы, образующиеся в технологическом обору-

довании, в основном подлежат утилизации и обезвреживанию на промышленных пред-

приятиях, образующих данные отходы, или сжигаются. Сведения о технологиях обез-

вреживания отходов путем сжигания представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2015

«Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)».

Фильтры масляные автомобильные традиционной конструкции имеют металличе-

ские днища и стержень, гарантирующие высокую механическую прочность, фильтрую-

щую перегородку, изготовленную из специального фильтрующего материала, а также

резиновые прокладки. Таким образом, отходы масляных фильтров представляют ре-

сурсную ценность как по причине содержания в них масла, так и по высокому содержа-

нию в них ресурсоемких материалов.

Утилизация разборных масляных фильтров осуществляется путем разделки

фильтров с дальнейшей утилизацией ее составных частей.

Неразборные масляные фильтры (spin-on) чаще всего используются в грузовых

автомобилях. Достоинством этого типа фильтров является высокая устойчивость к ме-

ханическим повреждениям, а также легкая замена, практически лишенная риска внесе-

ния загрязнений в систему смазки двигателя. Однако серьезным недостатком является

сложный и дорогостоящий процесс утилизации использованных фильтров [123].

Неразборные масляные фильтры образуют единый узел, состоящий из корпуса и

фильтрующего элемента. Во время проведения работ по техническому обслуживанию

заменяется весь узел. Поэтому его утилизация остается проблемой. В настоящее время

существуют линии и оборудование, осуществляющее утилизацию отработанных масля-

ных фильтров.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации и обезвреживании

отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных, в первую оче-

редь, связаны с необходимостью организации сбора этих отходов, необходимостью при-

менения термических методов для обезвреживания отдельных деталей фильтров и низ-

ким качеством выделяемого металла в связи с загрязнением фильтров.

113

13.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации и обезвреживания отходов фильтров

фильтровальных материалов отработанных

13.2.1 Технология утилизации автомобильных масляных фильтров с

предварительной разборкой

Область применения. Применяется для утилизации разборных автомобильных

масляных фильтров.

Описание метода. Корпус фильтра распаковывается с последующей сортировкой

компонентов. Технология утилизации состоит в быстром разрезании корпуса фильтра,

отделении и сборе отработанного масла, разборке фильтроэлемента, отделении и от-

жиме промасленной шторы, отделении стального лома, резинотехнических изделий, от-

сортировки деталей, подлежащих рециклингу при производстве новых фильтров. Масло

поступает на регенерацию, сталь - в металлолом и в мартен, резина - в переработку,

брикетированная бумажная штора - в печь.

13.2.2 Технология утилизации автомобильных масляных фильтров без

предварительной разборки

Область применения. Применяется для утилизации автомобильных масляных

фильтров. Линия используется для переработки от 1000 до 1200 кг/ч фильтров разме-

ром 100 × 140 мм от легковых автомобилей и размером 150 × 200 мм от грузовиков.

Описание метода. Процессом утилизации предусмотрено следующее:

- загрузка материала;

- удаление вручную посторонних включений;

- первая стадия измельчения;

- заключительная стадия измельчения с просеиванием;

- удаление остатков масла с материалов;

- отделение ферромагнитных материалов от бумаги.

Процесс позволяет получить железо (с остаточным содержанием масла не более

3%), которое продается как металлолом. Отходы бумаги могут быть использованы в со-

ставе альтернативного топлива или направлены на обезвреживание термическим спо-

собом.

114

13.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в

окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов

фильтров и фильтровальных материалов отработанных

В процессе утилизации автомобильных масляных и топливных фильтров

основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы. Уровень

потребления энергетических ресурсов зависит от применяемой технологии утилизации.

Применение технологии утилизации масляных и топливных фильтров может

сопровождаться выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух при разборке

фильтров или в процессе отжима фильтрующей шторы.

При наличии процессов утилизации вторичных отходов, таких как

брикетированная бумажная штора, методом сжигания, также образуются выбросы

загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

115

Раздел 14 Утилизация и обезвреживание отходов продукции,

содержащей галогенированные ароматические вещества,

стойкие органические загрязнители; отходы органических

пестицидов и агрохимикатов

14.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию отходов продукции, содержащей галогенированные

ароматические вещества, стойкие органические загрязнители

Данная группа отходов включает:

- отходы продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества,

стойкие органические загрязнители;

- отходы органических пестицидов и агрохимикатов.

Все рассматриваемые в данном разделе отходы содержат в своем составе стой-

кие органические загрязнители (СОЗ).

Согласно Стокгольмской конвенции, стойкие органические загрязнители - это ве-

щества, которые обладают токсичными свойствами, проявляют устойчивость к разложе-

нию, характеризуются биоаккумуляцией и являются объектом трансграничного переноса

по воздуху, воде и мигрирующими видами, а также осаждаются на большом расстоянии

от источника их выброса, накапливаясь в экосистемах суши и водных экосистемах [124].

Спектр токсического воздействия СОЗ включает в себя летальность, вредное вли-

яние на репродуктивность и развитие, подавление иммунной системы, дерматологиче-

ские заболевания, мутагенный и канцерогенный эффект.

Основными целями Стокгольмской конвенции являются сокращение использова-

ния, прекращение производства и последующая полная ликвидация промышленно-про-

изводственных СОЗ, а также уменьшение непреднамеренно образующихся выбросов

СОЗ.

По условиям Стокгольмской конвенции, ратифицированной Россией 27 июня

2011 года, в перечень наиболее опасных стойких органических загрязнителей биосферы

включено 12 соединений - альдрин, хлордан, ДДТ, дильдрин, эндрин, гептахлор, мирекс,

гексахлорбензол, токсафен, ПХБ, ПХДД, ПХДФ. При этом только ПХДД и ПХДФ не ис-

пользуют в промышленности и сельском хозяйстве; они образуются как примеси при

производстве хлорсодержащей химической продукции, в процессах термического обез-

вреживания промышленных и коммунальных отходов, при производстве целлюлозы

и др.

В настоящее время производство и применение практически всех СОЗ запре-

щены.

Основные данные по технологиям утилизации и обезвреживания отходов

продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие ор-

ганические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов.

Большинство отходов продукции, содержащей стойкие органические загрязни-

тели и отходы органических пестицидов и агрохимикатов, обезвреживается термиче-

116

скими методами. Сведения о технологиях обезвреживания отходов термическими спо-

собами представлены в ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов термиче-

скими способами».

Известны технологии обезвреживания СОЗ, альтернативные термическим мето-

дам обезвреживания отходов и примененные на действующих промышленных предпри-

ятиях. Данные технологии характеризуются высокой степенью деструкции (СД) СОЗ-со-

ставляющих - от 99,999% до 99,9999% и более. К таким технологиям относится дехло-

рирование оксидами металлов. К химическим процессам, приводящим к удалению

хлора, относятся, в том числе:

- электрохимическое восстановление - дехлорирование металлическим натрием;

- дехлорирование щелочными системами;

- дехлорирование в присутствии полиэтиленгликоля;

- восстановление алкоксидом натрия;

- восстановление высокотемпературной гидрогенизацией;

- каталитическое дехлорирование;

- каталитическая гидрогенизация;

- технология сольватированного электрона;

- биологический метод обезвреживания.

На стадии разработки находятся также фотохимический и радиолизный методы.

117

14.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации и обезвреживания отходов продукции, содержащей

галогенированные

ароматические

вещества,

стойкие

органические загрязнители; отходы органических пестицидов и

агрохимикатов

Сведения о технологиях обезвреживания отходов термическим способом путем

сжигания представлены в ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов термиче-

скими способами».

В настоящем подразделе рассмотрены технологии обезвреживания СОЗ, альтер-

нативные термическим способам и примененные на действующих промышленных пред-

приятиях.

14.2.1 Метод щелочного дегидрохлорирования СОЗ

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ, в том числе ПХДД.

Описание метода. Щелочное дегидрохлорирование загрязненных ПХДД/ПХДФ

считается наиболее перспективным среди химических методов как для жидких, так и для

твердых материалов. Дегалогенирование можно осуществить с помощью смесей вод-

ных растворов солей щелочных металлов и полиспиртов. Реакционная смесь выдержи-

вается при температуре 140-220 °C, степень деструкции диоксина достигает 99,95%.

Высокая эффективность дегазации ПХДД/ПХДФ отмечена при применении полиэти-

ленгликолята калия, который позволяет провести дехлорирование до образования KCl

и других относительно нетоксичных продуктов. В зависимости от температурного ре-

жима и времени реакции эффективность деструкции ПХДД и ПХДФ может достигать

99,9% [125].

14.2.2 Химическое восстановление в газовой фазе (Gas Phase Chemical

Reduction (GPCR))

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ.

Описание метода. Данная технология обеспечивает наилучшие результаты

среди всех технологий обезвреживания СОЗ, отличных от сжигания. В процессе GPCR

реакция разложения СОЗ проходит в разряженной газовой среде в отсутствие кисло-

рода, что предотвращает образование диоксинов и способствует разложению диокси-

нов, присутствующих в отходах. Процесс основывается на реакции газо-фазного термо-

химического восстановления, заключающейся во взаимодействии водорода с органиче-

скими и хлорорганическими соединениями. При температурах в диапазоне от 800 до

900 °C и низком давлении водород вступает в реакцию с такими соединениями, как по-

лихлорированные бифенилы, ДДТ, гексахлорбензолы и смесями пестицидов, разлагая

эти вещества в основном на метан и галогеноводород и некоторое количество легких

углеводородов. Галогеноводороды нейтрализуются гидроксидом натрия и восстанавли-

ваются до хлорида натрия. Так как реакция с водородом происходит в газовой фазе,

118

необходима предварительная обработка как твердых, так и жидких отходов. Разрабо-

таны и широко используются технологии предварительной обработки. Твердые отходы

перерабатываются непосредственно, без какого-либо измельчения или уменьшения

размеров фракций отходов.

В зависимости от количества отходов и производительности установки, с помо-

щью данной технологии можно переработать до 100 т отходов в сутки. Данная техноло-

гия обезвреживания может применяться для всех СОЗ, в том числе отходов с высокими

концентрациями СОЗ, ПХБ содержащих трансформаторов, батареек и использованных

масел.

В процессе GPCR все выбросы и твердые частицы могут быть уловлены для их

анализа и дальнейшей переработки, если необходимо. Остатки, образовавшиеся в про-

цессе, состоят из получаемого газа, воды газопромывателя, песка и шламов от перера-

ботки (очистки) получаемого газа. Данная технология прошла промышленные испыта-

ния, лицензирована и используется в Австралии, Японии и Канаде [125].

14.2.3 Каталитическое разложение (BCD)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ, в том числе ДДТ,

ПХБ, диоксинов и фуранов.

Описание метода. Технология используется для переработки больших объемов

отходов с высоким содержанием СОЗ, таких как ДДТ, ПХБ, диоксины и фураны. Техно-

логия BCD является усовершенствованным вариантом разработанного ранее

Агентством по охране окружающей среды США процесса каталитического дехлорирова-

ния для восстановления почв и осадков, загрязненных хлорсодержащими органиче-

скими веществами.

В технологии BCD твердые или жидкие отходы подвергаются переработке путем

нагревания до 300-350 °C в водородной среде при нормальном давлении и присутствии

смеси углеводородов с высокой точкой кипения, гидроокиси натрия и катализатора.

Во время процесса высокореактивный атомарный водород, образующийся в подогретой

смеси, разлагает хлорорганические и другие отходы с образованием неорганических со-

лей, инертных остатков и воды. Затем катализатор, использованный в BCD, отделяется

от осадка, восстанавливается и используется повторно.

Технология BCD позволяет утилизировать до 20 т загрязненных твердых отходов

в час и до 9000 л жидкости за один раз. На основании процесса BCD можно разработать

установки меньшей производительности.

Мониторинг сбросов и выбросов от устаревших установок, использующих техно-

логию BCD, показывали наличие хлорорганических соединений и диоксинов. В процессе

BCD все выбросы и осадки могут улавливаться для проведения анализа и повторной

очистки, если необходимо.

Усовершенствованное оборудование позволяет достичь разложения > 99,99999%

для 30-процентного ДДТ и > 99,999999% для 90% ПХБ.

Технология BCD была использована для обезвреживания 42 000 т загрязненных

ПХБ почв [125].

119

14.2.4 Окисление в сверхкритической воде (СКВО)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ.

Описание метода. Технология представляет собой низкотемпературное окисле-

ние нитратом кальция в реакторе псевдосжиженного слоя. Метод позволяет минерали-

зовать такие химические элементы, как фтор, фосфор, сера, азот в соединения типа

фторапатитов, гидроксиапатитов, гидроксил-карбонатапатитов и сульфата кальция.

Происходит исчерпывающее окисление органической части перерабатываемых продук-

тов в основном до углекислого газа и азота. Таким образом, образующиеся газообраз-

ные продукты по своему составу близки к составу воздуха.

Технология предусматривает мобильность установок и является более энерго-

сберегающей по сравнению с термическими способами обезвреживания ядовитых ве-

ществ. Для процесса СКВО характерна более низкая температура процесса, чем у тер-

мических способов, более высокая устойчивость процесса, малый конечный выход окис-

лов азота и серы. Окисление достигается в гомогенных однофазных условиях, которые

обеспечивают условия для смешения компонентов и высокие скорости тепло- и массо-

переноса; высокая эффективность разрушения токсичных компонентов достигается

сравнительно быстро и в относительно малых по объему реакторах, процесс происходит

в полностью замкнутой системе, позволяющей изоляцию от окружающей среды токсич-

ных и опасных уничтожаемых материалов до проведения процесса, а также сбор и ана-

лиз обезвреженных продуктов окисления до их контролируемого сброса в окружающую

среду.

Процесс СКВО использовался для обезвреживания широкого спектра материа-

лов, в том числе СОЗ, промышленных органических химикатов, химикатов, используе-

мых в сельском хозяйстве, взрывчатых веществ, а также очистки широкого спектра за-

грязненных объектов, таких как промышленные стоки, илы (шламы), хозяйственно-бы-

товые сточные воды, загрязненные ПХБ, пестицидами, алифатическими и ароматиче-

скими галогенсодержащими веществами.

Зарегистрированная эффективность обезвреживания и удаления для технологии

СКВО составляет

> 99,99994% для переработки диоксинсодержащих отходов и

> 99,999% для обезвреживания различных опасных органических соединений (в том

числе хлорсодержащих растворителей, ПХБ и пестицидов) [125].

14.2.5 Восстановление натрием (SR)

Область применения. Используется для переработки отработанных масел с со-

держанием СОЗ, в том числе ПХБ.

Описание метода. Данная технология считается хорошо проработанной, исполь-

зовалась в промышленном масштабе в течение ряда лет для переработки отработанных

масел с низкими и высокими концентрациями ПХБ. Технология является передвижной и

широко может использоваться для обезвреживания ПХБ на производственных участках,

где располагаются работающие трансформаторы.

По данным [125] в процессе SR хлор, входящий в состав ПХБ, полностью восста-

навливается щелочным металлом при рассеивании натрия в минеральных маслах. Про-

цесс дехлорирования осуществляется путем перемешивания реакционной смеси в су-

120

хой азотной среде при нормальном давлении. В конце реакции избыток натрия удаля-

ется путем добавления воды. Предварительная обработка заключается в удалении

влаги из реагентов. При использовании процесса SR образуется минимальное

количество твердого осадка. Побочные продукты реакции: вода, хлорид натрия, гидро-

окись натрия и бифенилы.

14.2.6 Катализируемое основанием разложение (КОР)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ.

Описание метода. Растворы или суспензии СОЗ в высококипящих углеводородах

(нефтепродуктах) нагревают в присутствии каустической соды и катализатора. В этих

условиях нефтепродукты служат источником водорода, который отщепляется и вступает

в реакцию со связанным хлором в составе СОЗ. В присутствии щелочи главными про-

дуктами переработки являются пары воды и хлорид натрия [125].

14.2.7 Биологические методы

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ, в том числе ПХБ.

Описание метода. Данные методы ограниченно пригодны для обезвреживания

СОЗ. В первую очередь подвергаются обезвреживанию низкохлорированные ПХБ

(моно-, ди-, три- и некоторые тетрахлорбифенилы). Высокохлорированные соединения

остаются неизменными в условиях биоразложения и негативно влияют на все виды

штаммов бактерий. Микроорганизмы способны разлагать хлорорганические вещества.

Деструкция проходит по схеме действия окислительно-восстановительных ферментов в

три стадии:

- образование фермент-субстратного комплекса;

- процесс подготовительного метаболизма;

- стадия дегалогенизации.

Интенсификация механизма обезвреживания отходов обеспечивается за счет

применения специально адаптированной анаэробной микрофлоры [125].

14.2.8 Химическая утилизация отходов продукции, содержащей

галогенированные ароматические вещества, стойкие органические

загрязнители

Область применения: отходы масел трансформаторных, содержащих полихлор-

ированные дефинилы и терфинилы.

Краткое описание технологии.

Метод заключается в последовательной обработке совтола олеумом и триэтано-

ламином. Продукт утилизации совтола представляет собой триэтаноламинную соль

сульфированного совтола и является смесью органических веществ.

Полученная в результате утилизации отходов масел трансформаторных, содер-

жащих полихлорированные дефинилы и терфинилы, антисептическая паста, по мнению

авторов технологии, может быть использована для обработки древесины.

121

14.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в

окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов

продукции, содержащей галогенированные ароматические

вещества, стойкие органические загрязнители; отходы

органических пестицидов и агрохимикатов

Эмиссии при обезвреживании стойких органических загрязнителей зависят при-

меняемых методов. В источнике [125] отсутствует подробное описание возможных эмис-

сий для каждой технологии, изложенной в разделе 14.2 настоящего справочника НДТ.

Сведения о текущих уровнях выбросов загрязняющих веществ в атмосферный

воздух при физико-химической переработке отходов или оборудования, содержащего

стойкие органические загрязнители (СОЗ), по данным справочника EC по наилучшим до-

ступным технологиям Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste

Treatment, 2018 [118] приведены в таблице 14.1.

Т а б л и ц а 14.1 - Текущие уровни выбросов при физико-химической переработке отхо-

дов или оборудования, содержащего стойкие органические загрязнители (СОЗ)

Параметр

Тип измерения

Среднее значение

Поток (м³/ч)

Периодический

55 825

Неметановые летучие органические соеди-

Непрерывный

нения (мг/м³)

ПХБ (мкг/м³)

Периодический

0,5

Диоксиноподобные ПХБ (нг I-TEQ /м³)

Периодический

0,06

Эмиссии в окружающую среду при химической утилизации отходов продукции, со-

держащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязни-

тели представлены выбросами загрязняющих веществ, перечень и значения которых

представлены в таблице 14.2.

Т а б л и ц а 14.2 - Текущие уровни выбросов загрязняющих веществ при химической ути-

лизации отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества,

стойкие органические загрязнители

Текущие уровни выбросов

Загрязняющее вещество

Единица измерения

загрязняющих веществ

в атмосферный воздух

Оксид серы (VI)

г/сек

0,00502

Толуол

г/сек

0,000356

Триэтаноламин

г/сек

0,0000059

Трихлорбензол

г/сек

0,0002

Утилизация отходов масел трансформаторных, содержащих полхлорированные

дефинилы и терфинилы, сопровождается образованием отработанного сорбента.

122

Раздел 15 Утилизация и обезвреживание твердых коммунальных

отходов

15.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию твердых коммунальных отходов

Твердые коммунальные отходы - отходы, образующиеся в жилых помещениях в

процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потреби-

тельские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помеще-

ниях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твердым коммунальным отхо-

дам также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц,

индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в

жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами [1].

Твердые коммунальные отходы (далее - ТКО) могут содержать следующие ком-

поненты: бумагу, картон; пищевые отходы; дерево; металл (черный и цветной); текстиль;

кости; стекло; кожа; резина; камни; полимерные материалы, прочие (неклассифицируе-

мые части); отсев (менее 15 мм). Сведения о морфологическом составе ТКО различных

климатических зон представлены в таблице 15.1 [126, 127].

Т а б л и ц а 15.1 - Морфологический состав ТКО для различных климатических зон,%

массы

Климатическая зона

Компонент

средняя

южная

северная

Пищевые отходы

30-37

37-45

29-36

Бумага, картон

37-41

23-32

26-36

Дерево

1-2

2-6

Черный металл

3-4

2-3

3-4

Цветной металл

1-2

Текстиль

3-5

4-6

Кости

1-2

Стекло

2-3

4-6

Кожа, резина

0,5-1

2-3

Камни

0,5-1

1-3

Пластмасса

5-6

Прочее

1-2

3-4

1-2

Отсев (менее 15 мм)

5-7

6-8

4-6

123

Морфологический состав ТКО постоянно изменяется, появляется больше твер-

дых, неразлагаемых составляющих: стекло, керамика, металлы, резина, пластмассы; со-

держание легкоразлагаемой органики (пищевых отходов) в общей массе ТКО снизилось.

Состав ТКО крупных городов России отличается большим содержанием упаковочных

материалов (бумага, пластик, цветной металл) [126, 127].

В настоящее время ТКО в Российской Федерации преимущественно направля-

ются на захоронение, которое может предваряться сортировкой с выделением утильных

фракций и последующей их утилизацией.

Вовлечение утильных фракций твердых коммунальных отходов в хозяйственный

оборот в качестве вторичных источников сырья и энергоресурсов дает экологический и

экономический эффект, позволяет существенно уменьшить техногенную нагрузку на

окружающую среду в условиях продолжающегося необратимого сокращения природных

ресурсов [127].

Наиболее высокое качество утильных фракций достигается при организации раз-

дельного накопления.

Основные данные по методам и технологиям утилизации твердых комму-

нальных отходов

Твердые коммунальные отходы перед их утилизацией и обезвреживанием как

правило подвергаются сортировке, в том числе применяются баллистическая сепара-

ция, воздушная, магнитная и электродинамическая сепарация.

Баллистическая сепарация позволяет разделять ТКО на три потока: легкие плос-

кие фракции (пакеты, листы бумаги), тяжелые объемные фракции (пластиковые бутылки

и т.п.) и отсев.

Воздушная сепарация позволяет отделить легкие фракции за счет их скорости пе-

ремещения в потоке воздуха.

Магнитная сепарация используется для удаления из смеси материалов, проявля-

ющих магнитные свойства.

Электродинамическая сепарация используется для отделения цветных металлов

[130]. Метод обработки измельчением ТКО, как правило, применяется перед компости-

рованием или пиролизом отходов. Для измельчения ТКО, учитывая наличие в отходах

частиц разного размера и твердости, используется универсальное оборудование типа

шредера [129, 131].

Ручная сортировка отходов осуществляется с целью отбора определенных фрак-

ций, пригодных для последующей утилизации. При ручной сортировке со стола конвей-

ера изымаются «полезные» компоненты. В итоге на конвейере остаются отходы, не под-

лежащие сортировке. При сортировке раздельно собранных отходов, представленных

главным образом однородными материалами, удаляются примеси, и на конвейере оста-

ется только отсортированное вторичное сырье [127, 128].

При оптико-механической сортировке - компоненты ТКО распознают при помощи

рентгеновского или инфракрасного излучения. Такой метод сортировки целесообразно

применять для систем раздельного накопления отходов. В этом случае он позволяет

обеспечить высокий процент отбора фракций, высокую степень чистоты извлечения ма-

териалов с высокой производительностью [129, 130].

124

Прессование (сжатие, укатывание, трамбование, виброуплотнение или сочетание

перечисленных методов) используется при обработке ТКО как непосредственно в ме-

стах их сбора, так и в процессе их транспортировки и переработки.

Сушка - процесс удаления влаги из отходов путем ее испарения и отвода образу-

ющихся паров. При сушке в виде пара удаляется легколетучий компонент (вода, органи-

ческий растворитель и т. д.), что обеспечивает более высокие физико-механические ха-

рактеристики получаемых продуктов [129, 131].

Сведения о термических методах (технологиях утилизации и обезвреживания ТКО

путем сжигания) представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвре-

живание отходов термическими способами» [84].

Одним из методов утилизации ТКО является производство твердого топлива из

ТКО. Твердое топливо из ТКО используется в качестве полного или частичного замеще-

ния основного вида топлива, например, для цементной промышленности, в энергетиче-

ских установках.

Твердое топливо из ТКО получают путем измельчения, сепарации и обезвожива-

ния предварительно отсортированных твердых коммунальных отходов. Твердое топ-

ливо из ТКО может использоваться в измельченном состоянии или в виде спрессован-

ных брикетов.

Содержание опасных веществ (хлор, ртуть) в твердом топливе из ТКО должно

строго контролироваться и не превышать допустимых норм [132, 133].

ГОСТ Р 55133-2012 «Системы менеджмента качества. Частные требования для

их применения при производстве топлива твердого топлива из бытовых отходов» уста-

навливает требования к системе менеджмента качества для производства твердого топ-

лива из бытовых отходов от получения отходов до поставки твердого топлива из быто-

вых отходов [134].

15.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации и обезвреживания твердых коммунальных отходов

Основным направлением утилизации и обезвреживания ТКО, представляющих

собой смесь материалов является метод сжигания или пиролиза. Сведения о техноло-

гиях утилизации и обезвреживания ТКО путем сжигания представлены в справочнике

НДТ ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами».

Утилизация ТКО с целью получения твердого топлива из ТКО базируется на фи-

зических методах [84, 133].

Утилизация отдельных фракций ТКО базируется на сортировке ТКО.

15.2.1 Методы сортировки твердых коммунальных отходов

Различают ручную и автоматизированную сортировку.

При ручной сортировке распознавание нужных материалов производится персо-

налом визуально, а отбор осуществляется вручную. Традиционная схема сортировки от-

ходов выглядит следующим образом: отходы по подающему конвейеру поступают в ка-

бину сортировки, где при их движении по сортировочному конвейеру рабочие постов от-

бора выделяют тот или иной вид вторичного сырья. В качестве механической подготовки

125

Прессование - процесс обработки отходов давлением, производимый с целью

увеличения их плотности и уменьшения объема. Прессование отходов обычно выпол-

няется с использованием мобильных пресс-компакторов или пресс-контейнеров.

Брикетирование - прессование отходов в куски однородного состава и геометри-

чески правильной формы, так называемые брикеты. Для брикетирования обычно приме-

няются специальные механизированные комплексы, состоящие из измельчителей (дро-

билок), уплотнителей - брикетирующих установок и, в отдельных случаях, упаковочных

машин [130, 136].

15.2.2 Технология производства твердого топлива из ТКО

Согласно «ГОСТ 33564-2015 Топливо твердое из бытовых отходов. Термины и

определения» топливо твердое из бытовых отходов определено как твердое топливо,

подготовленное из неопасных отходов и предназначенное для выработки энергии на му-

соросжигательных фабриках (установках) или фабриках (установках) попутного мусоро-

сжигания. Подготовленное - здесь значит переработанное, гомогенизированное и улуч-

шенное до показателей качества, принятых у изготовителей и потребителей.

Технология производства твердого топлива из ТКО может включать следующие

технологические операции:

- сортировка;

- измельчение, дробление;

- сепарация (немагнитных материалов и сепарация магнитных материалов, гра-

витационная сепарация или оптическая сепарация);

- просеивание;

- сушка;

- гомогенизация и уплотнение (грануляция, брикетирование).

На рисунке 15.2 схематично представлена технология производства твердого

топлива из ТКО [132, 133].

Сбор

и хранение

ТКО

Процесс

2-й этап

Процесс

1-й этап

дробления

сепарации

дробления

сепарации

2-й стадии

1-й стадии

Введение

Высокотемпера-

Изготовление

искусственных

брикетов

турная сушка

добавок

Рисунок 15.2 - Схема технологии производства твердого топлива

127

Классификация твердого топлива из ТКО и его основные технические характери-

стики установлены ГОСТ 33516-2015 «Топливо твердое из бытовых отходов. Техниче-

ские характеристики и классы» [137]. Классификация твердого топлива из ТКО произво-

дится в зависимости от значений следующих показателей:

- среднеарифметическое значение низшей теплоты сгорания (Q);

- среднеарифметическое значение содержания хлора (CI);

- среднеарифметическое и 80-процентильное значение содержания ртути (Нg).

Потребители твердого топлива из отходов могут устанавливать дополнительные

и/или более жесткие требования, чем указаны в ГОСТ 33516-2015.

15.2.3 Технология компостирования

Компостирование - аэробный процесс, в ходе которого кислород реагирует при

определенных условиях с органическими материалами, образуя CO2, воду и гумусовые

соединения.

Существуют две системы компостирования:

- открытое (буртовое) компостирование;

- закрытое компостирование.

Открытое буртовое компостирование предусматривает укладку отходов в бурты

высотой от 1,80 до 3,00 м. Возможная форма буртов: треугольная, трапецеидальная или

плоская. Средняя длительность процесса гниения органических отходов около 10-60

недель.

Известны технологии компостирования отсева, полученного при сортировке ТКО,

и иных органических биоразлагаемых отходов в климатической камере, которая прово-

дится с использованием специального укрывного материала -полупроницаемой мем-

браны из многослойного пластика. Мембрана позволяет существенно снизить эмиссии

продуктов разложения органических отходов в окружающую среду. Типичный процесс

под укрывным материалом длится восемь недель, разделенных на три фазы. Вылежи-

вающийся материал на четыре недели остается в фазе I («интенсивное компостирова-

ние»), затем две недели в фазе II («созревание») и две недели в фазе III («дозревание»).

В течение этих восьми недель три раза проводится ворошение. Покрытие буртов при-

сутствует в фазах I и II. Установленные в бурте измерительные зонды контролируют

снабжение кислородом и температуру реакции и регулируют продолжительность венти-

ляции. Условия компостирования обеспечивают защиту окружающей среды от механи-

ческого распространения компонентов компостируемого субстрата по прилегающей тер-

ритории и обеспечивает независимость компостирования от климатических факторов.

Благодаря мембране исключается доступ к компостируемому субстрату насеко-

мых, животных и т.п. Технологией предусмотрен контроль и автоматизация принуди-

тельной аэрации, обеспечивающей поддержание уровня кислорода в компостируемой

смеси. Равномерное распределение кислорода и влаги по объему бурта обеспечивается

избыточным парциальным давлением кислорода за счет полупроницаемой мембраны и

регулярного нагнетания воздуха.

Технологией также предусмотрен автоматический контроль температуры, для

подтверждения достижения и поддержания температуры 80 °С для обеззараживания

компостируемой массы.

Производственный цикл обезвреживания отходов определяется температурными

условиями проведения процесса и может составить для целей обезвреживания 28-56

дней. Для получения качественного компоста требуется более длительный период вре-

мени.

128

Закрытое компостирование

Цеховое компостирование (в плоских буртах) проводится в помещениях. Отходы

закладываются на компостирование в виде непокрытых плоских буртов в закрытых по-

мещениях. Увлажнение происходит непрерывно через спринклерные системы и/или пе-

риодически при перемешивании. Аэрация буртов производится вытяжным способом.

Воздух из цеха очищается в биологическом фильтре.

Туннельное компостирование. Разложение органических отходов происходит в

полностью закрытом туннеле с подвижным днищем. Отходы непрерывно перемешива-

ются с деаэрацией и увлажнением в зависимости от степени гниения. Отработанный

воздух отводится и очищается.

Боксы / контейнеры. Система работает в режиме загрузки-разгрузки со стационар-

ным или передвижным днищем. Аэрация происходит через перфорированное днище,

отработанный воздух отсасывается и очищается. По аналогии с туннельным способом

интенсивный процесс длится 8-10 суток.

Горизонтальные вращающиеся барабаны (биобарабаны). В системе использу-

ются перфорированные вращающиеся чаны или барабаны. Данный метод обеспечивает

хорошую гомогенизацию и механическое расщепление отходов.

Для получения компоста высокого качества необходимо устранить попадание в

готовый продукт вредных веществ из состава ТКО. Для этого органические биоразлага-

емые отходы следует собирать раздельно и подвергать предварительной механической

обработке перед компостированием (отделение примесей и металлов, измельчение).

В результате компостирования происходит стабилизации отходов, что позволяет

уменьшить вес и объем обезвреженных органических отходов из отсева ТКО. При ис-

пользовании закрытых и утепленных вертикальных биореакторов объем органической

части отходов уменьшается до 70% от изначального, а в случае использования полевого

компостирования - до 40% [138].

15.2.4 Технология сбраживания органических отходов, собранных раз-

дельно или выделенных при сортировке ТКО

Сбраживание органических отходов представляет собой анаэробный процесс

разложения органических веществ.

Различают два основных температурных режима сбраживания: мезофильное

(диапазон температур до +35 °C) и термофильное (диапазон температур до +55 °C).

Сбраживание может осуществляться в накопительных установках (длительность про-

цесса от 18 до 21 дня) и в проточных установках (время процесса1-5 дней).

Установки для сбраживания органических отходов подразделяются на мокрые (со-

держание сухих веществ до 15%) и сухие (содержание сухих веществ от 20 до 40%) про-

цессы ферментации, мезофильные (диапазон температур до +35 °C) и термофильные

процессы (диапазон температур до +55 °C). Установки для сбраживания органических

отходов также подразделяются на накопительные и проточные, время осуществления

процессов сбраживания в которых составляет от 18 до 21 дня для накопительных и 1-5

дней для проточных установок.

В результате процесса сбраживания получается биогаз и остатки брожения.

129

Свойства биогаза: плотность 1,22 кг/м³; теплотворная способность

4,5

6,5

кВт·ч/м³; содержание метана 55 - 65% (55-75% в случае проточных установок); содержа-

ние углекислого газа 35 - 45%.

Остатки сбраживания возможно использовать в сельскохозяйственных целях как

удобрение при подтверждении соответствия установленным требованиям, установлен-

ным, например, ГОСТ 33380-2015 «Удобрения органические. Эффлюэнт.Технические

условия».

15.2.5 Технология сушки органических отходов, собранных раздельно

Собранные раздельно органические отходы (пищевые отходы) подвергаются

сушке с получением продукции (кормовые добавки, удобрение, биотопливо). Сушка осу-

ществляется в герметично закрытой камере, в которой производится одновременно пе-

ремешивание и нагрев загруженных отходов до 100 С. Образующийся пар удаляется из

камеры в конденсатор, где происходит его частичная конденсация, избыток пара возвра-

щается в камеру для поддержки влажности отходов, конденсат выводится из конденса-

тора. При остаточной влажности продукта от 5 до 10% происходит прекращении поступ-

ления пара в конденсатор, установка автоматически отключается. Время обработки (8-

10 часов или 24ч в зависимости от модели оборудования, влажности отходов), темпера-

тура обеспечивают стерилизацию продукции.

По окончании процесса сухая стерильная масса выгружается из камеры. Выгрузка

продукции осуществляется через окно выгрузки, при запуске соответствующего автома-

тического режима, в любую подходящую емкость/мешок. Одновременно можно взять об-

разцы отработанного остатка для проведения лабораторных исследований.

Герметичная камера и замкнутый контур циркуляции паровоздушной смеси обес-

печивают отсутствие выбросов, испарений и запаха. В течение процесса выводится кон-

денсированная вода, которую можно собирать в емкость или отводить в систему кана-

лизации.

15.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в

окружающую среду при утилизации и обезвреживании твердых

коммунальных отходов

Текущие уровни потребления в процессах обезвреживания и утилизации ТКО

определяются применяемыми технологическими процессами. Уровень потребления

энергоресурсов и водных ресурсов также зависит от морфологического состава ТКО.

Основными экологическими проблемами, возникающими при утилизации ТКО, яв-

ляются:

- обращение с веществами, опасными для окружающей среды;

- санитарно-эпидемическая опасность ТКО;

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух на всех этапах утилиза-

ции;

- пожароопасность (для отходов, обладающих пожароопасными свойствами, или

выделяющими пожароопасные вещества при хранении).

В ходе механических и физических методов обработки ТКО производится выброс

130

загрязняющих веществ в атмосферный воздух от дробилок и измельчителей. Физиче-

скими факторами воздействия являются шум измельчителей и дробилок.

В ходе биологической утилизации ТКО и его органической фракции (компостиро-

вание) возможны выбросы в атмосферу, сбросы сточных вод и образование отходов.

Применение закрытого компостирования позволяет обеспечить организацию выбросов

загрязняющих веществ с последующей очисткой отходящих газов. Применение «клима-

тической камеры» позволяет снизить эмиссии в атмосферный воздух.

Процесс сбраживания отходов направлен на аккумуляцию и использование обра-

зующегося биогаза и использование остатков сбраживания в качестве удобрения. При

этом эмиссии в атмосферный воздух минимизированы, возможность использования

остатка сбраживания определяется качеством собранных отходов.

Процесс сушки раздельно собранных пищевых отходов характеризуется отсут-

ствием эмиссий в атмосферный воздух, образованием конденсата, который в виде сточ-

ных вод подлежит сбросу в канализацию. Образование отходов при сушке зависит от

качества собранных отходов, наличия в них непищевых компонентов.

131

Раздел

16 Утилизация и обезвреживание зол и шлаков от

сжигания твердого топлива

16.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию зол и шлаков от сжигания твердого топлива

К отходам от сжигания твердого топлива относятся золы, топливные шлаки и зо-

лошлаковая смесь.

Зола - несгорающий остаток, образующийся из минеральных примесей топлива

при полном его сгорании и осажденный из дымовых газов золоулавливающими устрой-

ствами. В зависимости от вида топлива зола подразделяется на антрацитовую, камен-

ноугольную, буроугольную, сланцевую, торфяную и др. Химико-минералогический со-

став золы отвечает составу минеральной части сжигаемого топлива.

Содержание золы при сгорании топлива различно: в каменных и бурых углях - от

1 до 45%, в горючих сланцах - от 50 до 80%, в топливном торфе - от 2 до 30% [140].

По способу удаления различают золу сухого отбора (зола-уноса) и мокрого (зола гидро-

удаления). Важными показателями качества золы являются ее дисперсность и грануло-

метрический состав. По степени дисперсности зола-уноса различается на низкодисперс-

ную с величиной удельной поверхности (по воздухопроницаемости) менее 150 м/кг,

среднедисперсную - от 150 до 300 м/кг и высокодисперсную - более 300 м/кг. Грануло-

метрический состав золы колеблется в широких пределах: размеры зерен - 1-200 мкм

[141, 142, 143]. Топливный шлак - это материал, скапливающийся в нижней части топоч-

ного пространства тепловых агрегатов и удаляемый в жидком или спекшемся состоянии.

Гранулированные шлаки представляют собой механическую смесь зерен

0,14-20

мм[143].

При совместном удалении золы и шлака гидротранспортом на тепловых электро-

станциях образуется золошлаковая смесь [140]. Золошлаковые смеси в зависимости от

зернового состава делятся на крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые

(рисунок 16.1). К шлаковой составляющей в золошлаковой смеси относят шлаковый ще-

бень (частицы размером более 5 мм) и шлаковый песок (частицы размером от 0,315 до

5 мм) [143].

Рисунок 16.1 - Золошлаковый отход

Согласно «Энергетической стратегии до 2035 года», утвержденной распоряже-

нием Правительства Российской Федерации от 09 июня 2020 года № 1523-р, к 2035 году

объем полезного использования золошлаков тепловых электростанций должен состав-

лять не менее 50% [144, 145].

132

Доля утилизации золошлаковых отходов ТЭС от совокупной ежегодной выработки

в период с 2019 по 2020 год по оценкам экспертов в среднем составляет более 15%

(рисунок 16.2).

Рисунок 16.2 - Доля утилизации золошлаков от совокупной ежегодной выработки [146]

В основном отходы золошлаков образуются при эксплуатации угольных ТЭС.

Объем накопления зол и шлаков от сжигания твердого топлива оценивается от 1,1 до

1,7 млрд т. По данным Национальной ассоциации производителей и потребителей зо-

лошлаковых материалов, на конец 2014 года в Российской Федерации работало 135

угольных ТЭС, у которых в эксплуатации находились 238 секций золоотвалов (рисунок

16.3) [146].В настоящее время значительно расширилась область применения золошла-

ковых отходов (рисунок 16.4) [141, 142]. Преимущество использования золошлаков за-

ключается в значительной экономии первичного сырья и ресурсов. Кроме того, конечный

продукт обладает улучшенными свойствами.

Рисунок 16.3 - Основные направления утилизации золошлаков ТЭС [147]

Основным направлением утилизации является применение золошлаков ТЭС в

производстве строительных материалов, в дорожном строительстве, кроме того, из зо-

133

лошлаков можно извлекать благородные металлы, редкие и рассеянные элементы, по-

лучать вторичный уголь, алюмосиликатные полые микросферы, инертную массу алюмо-

силикатного состава и другие продукты [147, 148].

Золы сухого улавливания используются в качестве самостоятельного вяжущего,

а также как активная добавка к неорганическим и органическим вяжущим веществам

[141, 142].

Золошлаковые отходы применяются для упрочнения слабых грунтов, вертикаль-

ной планировки и исправления неудобий (осушение болот, засыпка оврагов), а также в

качестве удобрений в сельском хозяйстве [141, 142].

Получило развитие направление использования золошлаковых отходов в метал-

лургии с целью получения алюминия, извлечения редкоземельных металлов, извлече-

ния галлия в качестве галлийсодержащего сырья.

В сельском хозяйстве высококальциевая зола находит применение в раскислении

почв сельхозугодий.

Наряду со спросом на золошлаки для крупнотоннажных направлений переработки

золошлаков имеется спрос и на отдельные фракции летучей золы для малотоннажных

технологий производства высокотехнологичной продукции различными отраслями про-

мышленности. К таким узким фракциям можно отнести легкую фракцию золы (ЛФЗ)

[149].

В 2010 году создана «Национальная ассоциация производителей и потребителей

золошлаковых материалов» (НАППЗШМ) [150, 151].

Основные данные по методам и технологиям утилизации зол и шлаков от

сжигания твердого топлива

Предпочтительным с точки зрения дальнейшего превращения отходов в товарные

продукты является раздельный отбор золы и шлаков непосредственно после сжигания.

Размер частиц золы-уноса колеблется от 3-5 до 100-150 мкм. Количество более круп-

ных частиц обычно не превышает 10-15%.

Шлак удаляется из котла, попадая в шлаковые ванны и охлаждаясь, а зола-унос -

из сборных бункеров очистного оборудования (циклонов и электрофильтров). Кусковые

шлаки представляют собой агрегированные и сплавившиеся частицы золы размером от

0,15 до 30 мм [148].

Смешанные зола и шлаки образуют золошлаковую смесь.

Для использования золошлаковых отходов в производстве компонентный состав

отхода должен соответствовать определенным техническим требованиям. Применение

зол и шлаков как добавок при производстве строительных материалов и изделий вклю-

чено в ряд действующих национальных стандартов (ГОСТ) и методических документов.

Перечень ряда документов представлен в таблице 16.1.

134

Т а б л и ц а 16.1 - Перечень нормативных документов по использованию золошлаковых

отходов [142]

№

Наименование документа

Область применения

п/п

ГОСТ 26644-85

Распространяется на щебень и песок из шлаков, образу-

«Щебень и песок из шлаков

ющихся при сжигании углей на тепловых электростан-

тепловых электростанций для

циях в топках котлов с жидким и твердым шлакоудале-

бетона. Технические усло-

нием.

вия». Введ. 1 января 1987 г.

Устанавливает требования к щебню и песку из шлаков

М.: Изд-во стандартов, 1986

(далее - щебню и песку), применяемым в качестве за-

полнителя для тяжелых и легких бетонов сборных и мо-

нолитных бетонных и железобетонных конструкций зда-

ний и сооружений

ГОСТ 25818-2017

Распространяется на золы-уноса сухого отбора, образу-

«Золы-уноса тепловых элек-

ющиеся на тепловых электростанциях в результате сжи-

тростанций для бетона. Тех-

гания углей или смесей углей в пылевидном состоянии и

нические условия».

применяемые в качестве компонента для изготовления

Введ. 01 марта 2018 г. М.:

тяжелых, легких, ячеистых бетонов и строительных рас-

Стандартинформ, 2017

творов, сухих строительных смесей, а также в качестве

тонкомолотой добавки для жаростойких бетонов и мине-

ральных вяжущих для приготовления смесей и укреплен-

ных грунтов в дорожном строительстве

ГОСТ Р 57789-2017

Распространяется на золы-уноса (далее - золы), шлаки

«Золы, шлаки и золошлако-

и золошлаковые смеси тепловых электростанций (ТЭС),

вые смеси ТЭС для произ-

применяемые в качестве сырья для производства искус-

водства искусственных пори-

ственных пористых заполнителей: зольного и шлакози-

стых заполнителей».

тового гравия, глинозольного и глиношлакового гравия и

Введ. 01 марта 2018 г. М.:

щебня, зольного аглопоритового гравия и щебня, глино-

Стандартинформ, 2019

зольного и глиношлакового песка, зольного аглопорито-

вого песка, по ГОСТ 33928 применяемых при изготовле-

нии легких бетонов по ГОСТ 25820 и силикатных бетонов

по ГОСТ 25214

ГОСТ 25485-2019

в качестве кремнеземистого компонента применяют вто-

«Бетоны ячеистые. Общие

ричные продукты промышленности и энергетики, в том

технические условия». Введ.

числе золы-уноса теплоэлектростанций

01 января 2020 г. М.: Стан-

дартинформ, 2019

ГОСТ 530-2012

В качестве кремнеземистого компонента применяют вто-

«Кирпич и камень керамиче-

ричные продукты промышленности и энергетики, в том

ские. Общие технические

числе золы-уноса теплоэлектростанций

условия». Введ. 01 июля 2013

г. М.: Стандартинформ, 2013

ГОСТ 31108-2016 «Цементы

В качестве минеральных добавок -- основных компонен-

общестроительные. Техниче-

тов цемента применяют гранулированный шлак по ГОСТ

ские условия». Введ. 01

3476, активные минеральные добавки - микрокремне-

марта 2017 г. М.: Стандартин-

зем, золы-уноса

форм, 2019

135

Окончание таблицы 16.1

№

Наименование документа

Область применения

п/п

ГОСТ 25592-2019 «Смеси зо-

Распространяется на золошлаковые смеси (далее

лошлаковые тепловых элек-

ЗШС), образующиеся на тепловых электростанциях при

тростанций для бетонов».

совместном гидроудалении золы и шлака или механиче-

Введ. 01 июня 2020 М.: Стан-

ским способом (пневмотранспортом) в золоотвал в про-

дартинформ, 2019

цессе сжигания углей в пылевидном состоянии и пред-

ставляющие собой вторичные минеральные ресурсы

(ВМР), применяемые в качестве компонентов для изго-

товления бетонов для всех видов строительства в соот-

ветствии с ГОСТ 25192, ГОСТ 26633, строительных рас-

творов по ГОСТ 28013, сухих строительных смесей

по ГОСТ 31357, минеральных вяжущих, смесей щебе-

ночно-гравийно-песчаных для покрытий и оснований ав-

томобильных дорог и аэродромов по ГОСТ 25607 и ма-

териалов, обработанных неорганическими вяжущими

для дорожного и аэродромного строительства по ГОСТ

23558, а также для получения минерального порошка

ГОСТ 26644-85 «Щебень и

Распространяется на щебень и песок из шлаков, образу-

песок из шлаков тепловых

ющихся при сжигании углей на тепловых электростан-

электростанций для бетона.

циях в топках котлов с жидким и твердым шлакоудале-

Технические условия»

нием

ОДМ 218.2.031-2013

Методический документ содержит рекомендации по при-

Методические рекомендации

менению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжига-

по применению золы-уноса и

ния угля на тепловых электростанциях при строитель-

золошлаковых смесей от сжи-

стве, реконструкции, ремонтах земляного полотна и до-

гания угля на тепловых элек-

рожных одежд автомобильных дорог общего пользова-

тростанциях в дорожном

ния

строительстве

Утилизация золы-уноса, золошлаков и шлаков проводится путем их использова-

ния как добавок при производстве строительных материалов с различными потреби-

тельскими свойствами, таких как:

производство строительных изделий из тяжелого и ячеистого бетона;

производство гидротехнических бетонов;

производство цементов;

производство сухих строительных смесей;

Пригодность золы и шлака в качестве заполнителя или взамен части вяжущего

материала при производстве строительных материалов и бетонов различного назначе-

ния определяется отсутствием или ограниченным содержанием в них вредных компо-

нентов, ухудшающих физико-механические характеристики строительных материалов и

бетонов или затрудняющих технологические процессы производства и ограничивающих

область их применения.

136

Использование золошлаков вместо традиционных песчано-гравийных смесей, а

также в качестве вяжущего компонента бетонной смеси потенциально имеет возмож-

ность снижения себестоимости строительной продукции на 10-20 % при условии нахож-

дения источника золоотвала угольной ТЭС в пределах эффективного радиуса [142].

Утилизация легких фракций золы производится путем их переработки в полые

зольные микросферы, которые используются для производства различных видов высо-

котехнологичной продукции.

Микросферы золы-уноса представляют собой полые силикатные шарики с глад-

кой поверхностью диаметром от 10 мм до нескольких сотен микрометров и могут исполь-

зоваться для снижения плотности и повышения тепло-, электро- и звукоизоляционных

свойств различных материалов [152].

Основными потребляющими микросферы отраслями являются:

- нефтедобывающие и нефтесервисные компании;

- производители сухих строительных смесей и стройматериалов;

- производители синтактных композитов;

- производители огнеупоров;

- производители продукции для автомобилестроения;

- производители лакокрасочных материалов;

- производители композиционных материалов для микроэлектроники;

- производители эмульсионных взрывчатых веществ.

Экологические проблемы при утилизации и обезвреживании зол и шлаков,

утративших потребительские свойства, возникают при производстве строительных

материалов, в которых применяются золы и шлаки: есть вероятность загрязнения

атмосферного воздуха за счет пыления.

Для минимизации пыления золошлаковых отходов проводятся постоянные и вре-

менные оперативные мероприятия по предотвращению пыления (пылеподавление оро-

шение водой или закрепляющими химикатами (коркообразование), защита от ветра,

снижение высоты падения при перевалке и т. д.)

16.2 Технологические, технические решения и системы

менеджмента, используемые в настоящее время в области

утилизации и обезвреживания зол и шлаков от сжигания твердого

топлива

16.2.1 Утилизация зол и шлаков в качестве добавок при строительстве

автодорог и производстве строительных материалов

Отходы от сжигания твердого топлива на ТЭС широко используются при строи-

тельстве автомобильных дорог в России. Ниже приведены следующие области их при-

менения [153]:

золы сухого отбора:

- медленно твердеющее, самостоятельное вяжущее для устройства оснований

дорожных одежд;

137

- активная гидравлическая добавка в сочетании с цементом или известью для

устройства оснований;

- активная гидравлическая добавка в сочетании с битумными или полимерно-би-

тумными вяжущими;

- составная часть минерального порошка или для его замены при приготовлении

асфальтобетонной смеси;

-добавка взамен части цемента и заполнителя при приготовлении тяжелого бе-

тона и раствора;

отвальные золошлаковые смеси гидроудаления:

- техногенный грунт для сооружения дорожных насыпей;

- материал, укрепленный цементом или другими вяжущими,

- для устройства оснований и дополнительных слоев дорожных одежд;

- малоактивная гидравлическая добавка к извести при приготовлении золоизвест-

ковых вяжущих для укрепления грунтов и каменных материалов;

- взамен минерального порошка и частично песка при приготовлении асфальтобе-

тона;

- заполнитель при приготовлении тяжелого песчаного бетона.

Производство цемента: зола-унос используется в производстве цемента в каче-

стве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси порталцементного клинкера и ак-

тивной минеральной добавки при его помоле. Требования к качеству золы-уноса, шлака

и золошлаковой смеси, используемых в производстве цемента, указаны в ТУ 3470-

10347-82 и ГОСТ 31108-2016 [153].

Производство бетонов и растворов: зола-унос и золошлаковая смесь, образую-

щаяся на ТЭС при пылевидном сжигании твердого топлива, применяется в качестве ми-

неральной добавки, частично заменяющей цемент, при производстве бетонных смесей

и строительных растворов. Количество золы колеблется от 30 до 90 кг 1 м³бетонной

лош

лаковые тепловых электростанций для бетонов≫ [153].

Производство ячеистых бетонов: при производстве ячеистого бетона золу-унос

используют в качестве вяжущего вещества и кремнеземистого компонента бетонной

смеси. Согласно ГОСТ 25485- 2019, для производства ячеистого бетона может приме-

няться зола-унос, содержащая общего CaO не менее 40%, в том числе свободного

CaO - не менее 16%, SO3 - не более 6%, сумму оксидов K2O и Na2O - не более 3,5%.

Производство фракционированного щебня: по «ГОСТ 26644-85 Щебень и песок

из шлаков тепловых электростанций» шлаки сжигания твердого топлива используются

для получения фракционированного щебня с размером зерен: 5-10; 10-20 и 5-20 мм и

шлаковый песок с размером до 5 мм.

16.2.2 Утилизация легких фракций золы с получением полых зольных

микросфер

Метод состоит из извлечения легких фракций летучей золы (ЛФЗ) и утилизации

ЛФЗ физико-химическим методом с получением полых зольных микросфер (ПЗМ) [152,

154].

Описание метода. Требования к процессу извлечения из легких фракций золы

полых зольных микросфер определяются условиями дальнейшего применения ПЗМ,

138

требованиями к физико-химическим свойствам и гранулометрическому составу микро-

сфер со стороны потребителей (рисунок 16.5).

Рисунок 16.5 - Классифицированные полые зольные микросферы

и исходное сырье (фракции летучей золы)

Первым этапом является извлечение легких фракций золы с поверхности карт

гидрозолошлакоотвалов как ручным, так и механизированным способом.

Легкие фракции золы возможно получить фракционированием отвальной золы зо-

лошлакохранилищ методом пенной флотации.

Качество добываемой ЛФЗ существенно влияет на стоимость дальнейшей пере-

работки и потребительские свойства кондиционных полых зольных микросфер. В неко-

торых случаях выделение полых зольных микросфер из добытой ЛФЗ является непри-

емлемым по цене либо фракции не обладают требуемыми потребительскими свой-

ствами.

Вторая стадия - получение полых зольных микросфер из летучей фракции золы.

Известно несколько технологических схем переработки ЛФЗ с получением полых

зольных микросфер, основанных на разных технических подходах.

Полые зольные микросферы извлекаются из легкой фракции летучей золы путем

ее поэтапного процессинга. Процессинг утилизации ЛФЗ с получением кондиционных

ПЗМ включает в себя несколько стадий [154]:

- удаление органических примесей и недожога;

- неразрушающая сушка и отделение мусора;

- классификация материала по крупности частиц, по плотности, по прочности;

- магнитная сепарация продукта, удаление железосодержащих частиц;

- прокаливание материала (при необходимости);

- обезвоживание материала до влажности менее 0,25% и обеспечение его свобод-

ной текучести;

- регулирование кислотно-щелочных свойств материала (уровень pH);

- стерилизация материала (при необходимости - для производителей ЛКМ).

139

Наиболее значимой частью процесса утилизации ЛФЗ является классификация

промежуточного продукта с целью получения товарных ПЗМ различных сортов, соответ-

ствующих требованиям потребителей.

Микросферы широко используются как добавки для производства облегченных

бетонов, тампонажных цементов, сухих строительных смесей, огнеупорных материалов,

полимерных композиций. На основе модифицированных микросфер создан облегчен-

ный теплоизоляционный конструкционный материал - сферобетон, а также синтезиро-

ваны сферосорбенты, которые могут использоваться для очистки жидких радиоактивных

отходов различного происхождения [152].

Алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ) - стеклокристаллические алюмо-

силикатные шарики, которые образуются при высокотемпературном факельном сжига-

нии угля, являются ценными компонентами зольных отходов ТЭС. Высокая механиче-

ская прочность, термостабильность и химическая инертность АСПМ обеспечивают ши-

рокий спектр применения микросфер при производстве теплоизоляционных материа-

лов, радиопрозрачных керамик, наполнителей композиционных материалов и специаль-

ных видов цемента [152].

Микросферы также являются перспективным сырьем для получения на их основе

катализаторов, адсорбентов, способных функционировать в условиях воздействия

агрессивных сред и высокой температуры.

16.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружа-

ющую среду при утилизации и обезвреживании зол и шлаков от

сжигания твердого топлива

Текущие уровни потребления золошлаковых отходов, а также водных ресурсов и

электроэнергии зависят от применяемой технологии производства строительных мате-

риалов.

140

Раздел

17 Утилизация и обезвреживание катализаторов и

сорбентов

17.1 Общая информация о деятельности по утилизации и

обезвреживанию катализаторов и сорбентов

17.1.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию

катализаторов

В настоящее время во многих сферах промышленности применяются катализа-

торы: в металлургии, нефтеперерабатывающей отрасли, нефтехимической и химиче-

ской отраслях. Катализаторы успешно применяются в сфере экологии и защиты окружа-

ющей среды.

Большинство твердых промышленных катализаторов представляют собой ча-

стицы, распределенные в порах инертных носителей. Нанесенные катализаторы полу-

чают двумя основными методами: введением активной фазы в предварительно подго-

товленный носитель путем пропитки; соосаждением каталитически активного материала

и носителя. Также практикуется получение твердых катализаторов по замесной техно-

логии. Данные катализаторы получают смешением активных компонентов. В качестве

носителей наиболее часто применяют оксиды алюминия, кремния, титана, магния,

цинка, циркония, алюмосиликаты, активированный уголь. Особое место среди гетеро-

генных катализаторов занимают катализаторы на основе цеолитов [155].

Катализаторы в своем составе содержат как цветные металлы, так и драгоценные

металлы. Основная часть отходов катализаторов, содержащая драгоценные металлы,

имеет в своем составе платину и палладий. К отходам катализаторов, как правило, от-

носят отработанные катализаторы, содержащие в своем составе металлы и их соедине-

ния, такие как: никель, молибден, хром, цинк, кобальт, ванадий, свинец, медь, титан. В

том числе в промышленности активно используют катализаторы на основе оксидов

кремния и алюминия, а также содержащие редкоземельные металлы и катализаторы на

полимерной основе [156].

В разделе 4 ИТС 33-2020 «Производство специальных неорганических химика-

тов» (далее - ИТС 33-2020) рассмотрено производство твердых гетерогенных катализа-

торов для процессов нефтепереработки, нефтехимии, газоочистки и неорганического

синтеза, которые производятся на российских предприятиях (см. таблицу 17.1) [154].

141

Т а б л и ц а 17.1 - Производство основных катализаторов нефтепереработки, нефтехи-

мии, неорганического синтеза и очистки технологических газов в России

Назначение катализатора

Тип (компоненты) катализатора

Нефтепере-ра-

Изомеризация

Pt на цирконийсодержащем носителе

ботка

Pt на носителе - активном оксиде алю-

миния

Pt на цеолитсодержащем носителе

Гидроочистка бензина

Ni-Co-Mo-W на носителе - активном

Гидроочистка средних дистиллятов

оксиде алюминия

Ni-Mo на носителе - активном оксиде

Гидроочистка вакуумного газойля

алюминия

Гидрокрекинг

Co-Mo на цеолитсодержащем носи-

теле

Ni-Mo на цеолитсодержащем носителе

Ni-Mo на носителе - активном оксиде

алюминия

Гидродепарафинизация

Mo на цеолитсодержащем носителе Ni-

Каталитический риформинг

Pt-Re композиция на носителе - актив-

ном оксиде алюминия

Каталитический крекинг

Микросферический цеолитсодержащий

Шариковый цеолитсодержащий

Селективное окисление сероводо-

Al2O3

рода

Цеолиты

KA, NaA, CaA, NaX

Бета, ЦВМ, ЦВН

Нефтехимия

Дегидрирование углеводородов С4-

Микросферический Cr/Al2O3

С5

Оксихлорирование этилена

CuCl2/Al2O3

Синтез метанола

Zn-Cr, Zn-Cu

Селективное гидрирование

Pd на углеродсодержащем носителе

(очистка от этилена и дивинила)

Pd на носителе - оксиде алюминия

Гидрирование бензола

Pd, Ni, Cr на носителе - активном ок-

сиде алюминия

Неорганический

Конверсия углеводородов в синтез-

Ni/Al2O3

синтез

газ

Низкотемпературная конверсия CO

Zn-Cu

Среднетемпературная конверсия

Fe-Cr-Cu; Fe-Cr

СО

Окисление NH3 до NO

Fe-Cr

Очистка

Очистка отходящих газов от CO и

Pt, Pd, Ni, Cr, Cu/Al2O3

технологических

ЛОС

газов

Очистка от NOx отходящих газов

Pd/Al2O3

Окисление SO2 в производстве сер-

V/SiO2, промотированный пиросульфа-

ной кислоты

тами K, Na, Cs

142

Также в последнее время широкое применение получили автомобильные катали-

заторы (каталитические нейтрализаторы) выхлопных газов в автомобилях [156].

Применение таких катализаторов значительно снижает количество выбросов в ат-

мосферу.

В своей массе все катализаторы представлены утолщенным металлическим бо-

чонком с двумя патрубками (входным и выходным), с помощью которых деталь монти-

руется в выхлопную систему современных автомобилей. Место расположения катали-

тического преобразователя обусловлено его предназначением. Бочонок, именуемый за-

щитным кожухом, изготавливается из стали и предохраняет внутренний наполнитель от

внешних воздействий (рисунок 17.1).

Рисунок 17.1 - Автомобильный катализатор

Учитывая, что главная задача катализатора заключается в перехвате отработан-

ных газов и обезвреживании их еще до попадания в атмосферу, монтаж осуществляется

сразу за выходным коллектором. Вышедшие из него отработанные газы еще имеют тем-

пературу, необходимую для качественной работы фильтра.

Работа катализатора в автомобиле заключается в обеспечении протекания хими-

ческой реакции, в результате которой вредные составляющие разлагаются на безвред-

ные. Осуществляется реакция с помощью особого слоя (каталитического), который

наносится на поверхность внутреннего наполнителя катализатора - монолита.

Монолит, в свою очередь, изготавливается из двух основных материалов: огне-

упорной керамики и стальных листов. Поэтому все катализаторы делятся на два типа:

керамические и металлические. Именно на поверхность монолита наносится каталити-

ческий слой, содержащий ценные металлы: платину, палладий, родий [157].

В Европейском союзе действует справочный документ по наилучшим доступным

технологиям по обращению с отходами («Best Available Techniques (BAT) Reference Doc-

ument for Waste Treatment») (далее - Справочник ЕС), в котором рассмотрены вопросы

обращения с отходами катализаторов [118].

Примеры использования катализаторов в зависимости от сферы промышленно-

сти в Европейском союзе приведены в таблице 17.2.

143

Т а б л и ц а 17.2 - Примеры промышленных секторов, в которых используются катализа-

торы

Промышленный сектор

Примеры

Производство неорганических химиче-

Водород, аммиак, серная кислота

ских веществ

Органический синтез, гидрирование, дегидрирова-

Производство органических химических

ние, кислотно-катализируемые реакции дегидрата-

веществ

ции, оксихлорирование

Риформинг, десульфуризация, гидрокрекинг, кре-

Нефтепереработка

кинг, изомеризация, гидроочистка смазочных ма-

сел

Методы борьбы с загрязнением окружа-

Борьба с NOX с использованием SCR, очистка от-

ющей среды

ходящих газов от сжигания

В том числе в Справочнике ЕС приведены сведения по типу соединений, исполь-

зуемых в качестве катализаторов, данные представлены в таблице 17.3.

Т а б л и ц а 17.3 - Виды катализаторов, используемых в промышленных целях

Важность

Примеры

Ag, Au и металлы платиновой группы.

Металлы являются одними из

Переходные металлы: Fe, Co, Ni, Mo,

Металлы

наиболее важных и широко ис-

Ru, Rh, Pd, W, Re, Os, Ir и Pt.

пользуемых промышленных ком-

Непереходные металлы: Cu, Zn, As, Se,

понентов катализаторов

Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Au, Hg, Pb и Bi

Оксиды металлов являются об-

Оксиды метал-

Al2O3, SiO2, Al2O3, V2O5, ZnO, NiO, MoO3,

щими носителями катализаторов

лов

CoO, WO3

и катализаторами

Сульфиды

Гидроочистка нефти

MoS2 , WS2

металлов

Изоляторы, проявляющие пере-

Кислоты

ход от основного к амфотерному

Na2O, MgO, Al2O3, SiO2 и P2O5

и кислотному характеру

Ограниченное промышленное

Основания

Ba(OH)2, Ca(OH)2, Na

применение

Многостадийные окислительно-

восстановительные и/или кис-

Много-функцио-

лотно-щелочные реакции,

нальные катали-

например изомеризация с по-

Bi2O3, MoO3

заторы

следующим дегидрированием

алканов с последующим гидри-

рованием олефина

Конденсация альдолов, образо-

Катионные (содержат, например, суль-

вание ацеталей, эпоксидирова-

фокислотные группы) и анионные (со-

Ионообменники

ние, гидратация

держат, например, четвертичные ам-

мониевые группы)

144

(ИТС 15-2021) УТИЛИЗАЦИЯ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВ (КРОМЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ) - часть 2