Физико-химические свойства золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов

В публикации 1997 г., цитированной ЕС, говорилось, что заводы, сжигающие опасные отходы, производят до 40% диоксинов Европы.

Другие органические вещества

Среди других наиболее опасных органических веществ в выбросах МСЗ основное внимание следует уделить устойчивым высокомолекулярным соединениям. В основном это полиароматические углеводороды (ПАУ) и несколько групп высокотоксичных, содер

жащих хлор веществ, включающих ПХБ и полихлорнафталины (ПХН), хлорбензолы и хлорфенолы.

Хлорбензолы

Хлорбензолы также присутствуют в выбросах МСЗ. Особое значение имеет гексахлорбензол (ГХБ) – полностью замещенная форма бензола. ГХБ устойчив, токсичен, способен к бионакоплению. Он токсичен для водной флоры и фауны, для наземных животных и растений, для человека. Ранее он использовался в качестве пестицида и гербицида. Исследования показали, что ГХБ может усиливать токсичность молока кормящих женщин, обусловленную диоксинами. Он отнесен МАИР к группе канцерогенов 2B («возможный канцероген для человека»). ГХБ оказывает влияние на развитие плода, функционирование печени, иммунной системы, почек и центральной нервной системы. Наиболее чувствительными к его воздействию являются печень и нервная система.

Хлорфенолы

Группа фенолов, найденных в выбросах МСЗ, включает 14 хлорированных, 3 бромированных и 31 смешанных соединений. Помимо того, что эти соединения сами по себе токсичны, они представляет опасность еще и как основа для образования диоксинов: из двух фенольных колец может образоваться одна молекула диоксина.

Полиароматические углеводороды (ПАУ)

Группа побочных продуктов горения органических соединений. Некоторые из них устойчивы, токсичны, способны к бионакоплению, канцерогены. При избытке кислорода количество образующихся ПАУ зависит от состава отходов и температурного режима. Общий выброс ПАУ от МСЗ в атмосферу составляет 0,02-12 мг/м3.

Тяжелые металлы

Многие тяжелые металлы токсичны уже при низких концентрациях, некоторые из них устойчивы и способны к бионакоплению. Тяжелые металлы поступают в печь МСЗ в составе различных отходов. После уменьшения объема сжигаемой массы, их концентрация в золе возрастает до 10 раз. Преимущественно тяжелые металлы (кроме ртути) концентрируются в летучей золе МСЗ, однако они представлены и в газообразных выбросах. Так, ртуть преимущественно выводится с газообразными выбросами МСЗ.

Ртуть в основном содержится в батареях, флюорисцентных лампах и красках. Кадмий – в красках, ПВХ и пигментах, используемых для его окрашивания. Свинец присутствует в батареях, пластмассах и пигментах. Сурьма - в замедляющих горение веществах, используемых при изготовлении пластиков.

В странах ЕС в 1990 г. МСЗ были ответственны за выбросы в атмосферу 8 % (16 т.) кадмия, 16 % (36 т.) ртути. Валовые выбросы хрома от МСЗ составляли 46 т., а свинца - 300 т. Для предотвращения выбросов тяжелых металлов в последующие годы был разработан ряд фильтрующих устройств. Например, рукавные фильтры задерживают до 95% тяжелых металлов (что означает увеличение их концентрации в летучей золе) за исключением ртути.

Выбросы ртути остаются одной из основных проблем МСЗ. Почти 100% ртути в газообразном состоянии выбрасывается в атмосферу, поскольку она не оседает на фильтрах, на частицах пыли и почти не остается в золе. 20-50% выбросов составляет молекулярная ртуть, оставшаяся часть присутствует в виде соединений двухвалентной ртути. После выбросов в атмосферу растворимая двухвалентная ртуть в основном оседает в окрестностях МСЗ. Молекулярная ртуть, с другой стороны, до того как превратиться в двухвалентную и осесть, может переноситься на большие расстояния.

Глава 2. Некоторые физико-химические свойства золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов

токсичный выброс мусоросжигательный переработка

Термический метод обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) на мусоросжигательных заводах (МСЗ) сопровождается образованием вторичных золошлаковых отходов. К ним относятся шлак и летучая зола, количество которых зависит от вида топки и режима ее работы, а также от исходного состава ТБО. Кроме шлака и летучей золы присутствуют и продукты реакции, образующиеся в результате взаимодействия специальных реагентов (СаО, Са(ОН)2 и др.) с вредными веществами, содержащимися в ТБО (сера), в дымовых газах (S02, HCI, HF и др). Количество образующихся продуктов реакции зависит от исходного состава ТБО, оборудования и схемы очистки отходящих газов.

В золошлаковых отходах МСЗ № 2 летучая зола совместно с продуктами газоочистки составляет до 15 % (т.е до 3,6 % общего объема ТБО), в том числе продукты газоочистки — до 3 % (т.е. до 0,7 % общего объема ТБО).

При анализе набора оксидов в шлаке (табл. 1) авторами выявлены наиболее вероятные источники происхождения любого оксида, а для некоторых можно предложить организационно-технические мероприятия, снижающие их концентрацию в шлаке. Так, например, основным источником Si02 с большой вероятностью можно считать уличный смет. Отсюда следует, что целесообразно складировать уличный смет отдельно от ТБО.

Уменьшение доли СаО связано с улучшением качества бетонных изделий и дорожных покрытий, где кальций Является одним из распространенных вяжуших. Уменьшение содержания Fe203 прежде всего связано с сокращением объемов стеклянной тары и ростом объемов ПЭТФ-тары для пищевых продуктов. Авторы считают, что поиск наиболее рациональных технологий обращения со шлаковыми отходами МСЗ следует вести в технологиях стекловарения. В табл. 2 приведены данные по составам оконного стекла и шлака, из которых следует, что химический состав шлака близок к химическому составу шихты для изготовления стекла и стеклоэмалей.

Анализ фракционного состава показывает, что температура и время пребывания в топочном пространстве достаточны для плавления стекла. Неплавленное стекло соответствует мелким фракциям, которые проваливаются на первых секциях колосниковой решетки, т.е. там, где средняя температура в слое ТБО ниже 550 — 600 "С. На последних секциях крупные куски стекла подверглись более полному переплаву, и их доля, в общем количестве стекла, резко возросла. Следовательно, полного переплава стекла можно добиться при его переработке внутри слоя горения ТБО, что соответствует данным о температурных режимах стекловаренных печей, т.е. 1000 - 1100 "С.

Из опыта эксплуатации МСЗ № 2 следует, что при термической технологии обращения со шлаком влажность шлака, выгружаемого из шлаковой ванны после шлаковыталкивателя составляет 20 22 г и в значительной мере определяет величину непроизводительных потерь энергии. Также влага впитывает повышенный расход реагентов.

В атмосфере мусоросжигательной печи количество ПО определяется влажностью исходных продуктов.

Другим видом опасных отходов газоочистки является зола с фильтров МСЗ № 2. Состав золы МСЗ № 2 и содержание микроэлементов исследовались на ОАО "ВТИ" и РосНИИЦ ЧСМЗ РФ. Результаты исследований приведены в табл. 3 и 4 соответственно.

 Скачать реферат