РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ПРИЧИН ОТХОДООБРАЗОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМАХ КАК ТЕХНОГЕННОГО ФАКТОРА, ВЛИЯЮЩЕГО НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ
Современное представление о свойствах отходов существует во многом благодаря знаниям в области конкретного процесса образования отходов, которое связано с технологическими процессами вполне конкретных производств. Как правило, эти свойства получены при исследованиях отходов в связи с потребностями производства основного продукта и не могут претендовать на роль обобщающих свойств.
Чтобы изучить объективные механизмы отходообразования и отразить их в свойствах отходов, рассмотрим простейший технологический процесс в иерархии его развития.
2.1. Исследования факторов, влияющих на образование промышленных
отходов и определяющих загрязнение окружающей среды
2.1.1. Исследования процесса образования промышленных отходов на физической модели.
Исследовалась система "технологический процесс - окружающая природная среда" применительно к получению концентрированного раствора поваренной соли с заданным содержанием растворимого вещества. Рассматривался механизм образования отходов на основных этапах этого технологического процесса.
На стадии разработки новой технологии. В первоначальном изложении осуществлялось растворение поваренной соли (NaCl) в нагреваемой последовательно до 600С воде. Для того чтобы избежать непредусмотренные сопутствующие реакции, исходной методикой создания раствора заданной концентрации предусматривалось в качестве первоначального сырья использовать химически чистую поваренную соль в кристаллическом состоянии, а также дистиллированную воду в закрытом стеклянном сосуде (рис. 2.1). Характеристика сырья представлена в таблице 2.1. В качестве отходов предполагались только потери энергии в виде тепла, затраченного на нагрев раствора и потери с испаряющейся водой. Других отходов в технологии не предвидилось.
Таблица 2.1
Характеристика сырья производственной системы
для получения солевого раствора
Технические показателиВодаСольв экспериментев промышленностив экспериментев промышленностиВодородный показатель, pH6,711--Жесткость общая, мг•экв/л0,2720,0--Нерастворимый сухой остаток, %1?10-48•10-315•10-345•10-2Содержание сульфатов (SO2-4), мг/л605005•1034•102Содержание хлоридов (Cl-), г/л1060см. п.9см. п.9Содержание нитратов , мг/л-6•10-5--
Содержание металлов,
мг/л (мг/кг - для соли)
-Fe:0,9
Al:0,9
Pb:0,07
Sr:3,0 As:0,1
Fe:3,0
Fe:11Мутность по стандартной шкале, мг/л-1,0--Массовая доля , %--99,897,0Массовая доля Са2+, %2?10-3Массовая доля Mg2+, %2?10-3Массовая доля К+, %--Массовая доля , %-0,03--Крупность соли, <0,8 мм(0,8-1,2мм), %--75(25)70(10) Суммарная жесткость дистиллированной воды, характеризуемая наличием ионов, Са2+ и Mg2+ в воде и определялась, как
Продукцией системы является соединение ассоциированных ионов Na+, Cl+, SO2-4 вокруг поляризованных молекул воды. Массовая характеристика ионов Ca2+ и Mg2+ столь незначительна, что не дает основания к отходообразованию в виде осадка.
Рис. 2.1. Установка для исследования механизма отходообразования:
1 - рабочий стакан; 2 - крышка;
3 - растворитель; 4 - растворимое вещество;
5 - вибростенд; 6 - вибратор;
7 - электропривод; 8 - индукционный виброграф;
9 - термометр; 10 - термонагреватель;
11 - электромагнитный индуктор.
Насыщенность раствора достигалась при содержании NaCl в воде до 23,36 г на 100 мл и температуре 200 C. Растворимость свыше этого значения зависила от температуры следующим образом [160]:
, г/100 мл ,
в диапазоне температур . В данном случае эта зависимость не являлась существенной. При увеличении количества соли на 9,0 г при температуре 60 0С насыщенность составила 26,5 г на 100 мл воды. Количество NaCl свыше этого значения при данной температуре не растворялось в воде и в данной технологии имело свойство отхода, который остался после фильтрации насыщенного раствора поваренной соли.
Сразу же сделан очевидный вывод о том, что прямой причиной отходообразования, в некотором обобщении, является избыточное содержание отдельных компонентов сырья, принимающих участие в технологическом процессе.
В дальнейших исследованиях отмечено, что на этапе реализации технологии в промышленном масштабе возникли многочисленные отклонения от задуманного.
1. Производственное сырье, как правило, может иметь некоторые отклонения от запланированного состава (табл. 2.1). Вместо чистой поваренной соли заданного состава (ГОСТ 13830-97), приходилось использовать продукт промышленной добычи, состав которого отличался от заданного дополнительными минеральными включениями, в том числе, нерастворимыми в воде. Промышленная вода обладала повышенной жесткостью, многие её компоненты способны реагировать с основным составом поваренной соли и его включениями с образованием новых фаз - нерастворимых осадков и газовыделений :
,
,
,
.
В результате, концентрированный солевой раствор имел несколько иной химический состав, содержал дополнительные включения, накипи в виде , , (около 25% выпадения в осадок), двуокись углерода, являющиеся, по существу, незапланированными отходами данного производства.
Поскольку в воде содержались следы соляной кислоты, происходило образование следующих химических соединений:
.
Особенностью данного этапа технологии являлось существование незапланированных химических превращений, которые протекали только благодаря наличию посторонних компонентов в сырье производственной системы. Поэтому, структура сырья, ее соответствие требованиям технологического процесса является одним из важнейших факторов, влияющих на механизм отходообразования в производственной системе.
2. В процессе эксплуатации данная технология подлежала постоянному совершенст
- Київ+380960830922