РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Матеріали дослідження
Дослідження процесу піролізного знешкодження відходів проводилося нами на прикладі ТОВ "Елга" (м. Шостка Сумської обл.). Технологічний процес знешкодження протермінованих медпрепаратів та непридатних до застосування біоцидів заснований на термічному розкладі в ретортних печах органічних сполук при високій температурі без доступу кисню повітря з наступним уловлюванням шкідливих речовин та допалюванням піролізних газів у топці печі. Режим виробництва - періодичний.
Застосування низько- та середньотемпературного піролізу для розкладу органічних сполук на більш прості складові дозволяє уникнути надмірного утворення NOx та викидів окислів важких металів разом з димовими газами. Їх очистка перед системою високотемпературного допалювання дозволяє зменшити в димових газах кількість HCl, SОx, а також видалити висококиплячі вуглеводні, що надалі застосовуються як паливо. Система високотемпературного (1100-1300 °С) каталітичного (Pd, Fe2O3, Al2O3) допалювання виконана відповідно до нормативів Директиви ЕС 94/67, що дозволяє не перевищувати нормативних рівнів вмісту діоксинів і бенз(а)пірену в димових газах.
Для більш безпечного ведення процесу попередньо проводиться лужний гідроліз відходів при температурі 250-300 °С і надлишковому тискові 0,2-0,4 кгс/см2 у присутності каталізатора. Якщо у вихідних відходах присутні Cl, P, S, то їх взаємодія з гідролізуючим агентом приводить до утворення неорганічних термостабільних сполук, таких як фосфати, сульфати і хлориди натрію та кальцію. Основну реакцію процесу піролізу можна представити у вигляді:
T, P, cat
CaHbOcNdPxSyClz + NaOH + CaO ------------> CaCl2 + Ca(PO4)3 + CaSO4 + органічні сполуки різного складу.
Для ведення процесу піролізу температуру в реторті підвищують до 600-700 °С і утримують на цьому рівні до кінця процесу. Піролізні гази після очистки в адсорбері надходять у топку, де допалюються на каталізаторі при температурі 1100-1300 °С. Процес піролізу ведеться до закінчення виділення газу, що визначається манометром по зниженню тиску.
Відходами знешкодження неякісних медпрепаратів та непридатних біоцидів є тверді (шлак, зола) і газоподібні продукти піролізу. Рідкі відходи відсутні, оскільки в технологічному процесі вода не використовується.
В натурних умовах знешкодження відходів проводиться на установках двох піролізних дільниць, які знаходяться в м. Шостка Сумської обл., яке розташоване в зоні помірного потенціалу забруднення атмосфери згідно Державних будівельних норм (ДБН) 360-92 - 2-а зона, повторюваність приземних інверсій до 40%, тумани 10-20% при швидкості вітру до 10 м/с. Переважаючий напрямок вітрів улітку - північно-західний (4,3 м/с), зимою - південно-західний (5,0 м/с).
Дослідно-промислова дільниця піролізу (площа 200 м2) із знешкодження непридатних медикаментів розташована в нежитловій південно-східній частині м. Шостка. З південно-східної сторони виробнича база межує з промисловими будівлями лісоторговельного складу та підприємства "Вторчормет". СЗЗ складає 50 м. Схема розташування підприємства й джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря наведена в додатку А.
Рівні забруднення повітря в районі розташування дільниці обумовлюються загальними джерелами викидів, викидами автотранспорту, що рухається по вулицях та магістралях міста.
Дільниця піролізу із знищення непридатних до застосування біоцидів знаходиться в приміщенні розміром 15х30 м. Вона розташована на відстані 2км від житлової зони м. Шостка, в північно-західному напрямку на відстані 1,1 км від с. Ображеєвка. В межах цього ж проммайданчика проектується установка "Вихрь" для бездимного термічного спалювання рідких горючих відходів, що не підлягають регенерації.
Рівень забруднення атмосферного повітря в районі розміщення дільниці піролізу обумовлений загальними джерелами викидів, викидів від автотранспорту, хімічним об'єднанням "Свема".
Розмір СЗЗ для даного виробництва тимчасово прийнятий у розмірі 1000 м.
Схема розташування дільниці й джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря приведена в додатку Б.
Для піролізу застосовується наступне технологічне обладнання: піч на твердому паливі, реторта, адсорбер, димова труба (h=22 м), нержавіюча сталева ємність для приготування робочого розчину NaOH.
Основна частина піролізної установки - дві реторти, які являють собою типові стандартні стальні ємності (V=2750 дм3 кожна), де безпосередньо проходить процес піролізу. Вони вмонтовані в піч, яка викладена шамотною й керамічною цеглою на бетонній підлозі і складається з топкового та зольного відділення. В топку печі введено: труби прямого (аварійного) допалення піролізного газу, трубу піролізних газів, що пройшли адсорбер. Для відведення продуктів спалювання топкова частина з'єднується з димовою трубою, яка знаходиться за межами будівлі.
Гази, що виходять з реторти, поступають в адсорбер - типову стандартну ємність (V=250 дм3), яка заповнюється негашеним комковим вапном.
Газоочисна установка (ГОУ) - два промивача (V=700 дм3 кожний), встановлених послідовно й заповнених 30% розчином NaOH.
Ємність з нержавіючої сталі для приготування 30% розчину NaOH (V=250 дм3). Робочий розчин готують на одну операцію.
Процес знешкодження відходів періодичний, здійснюється протягом 8-18 годин і включає підготовку устаткування; підготовку сировини, завантаження адсорбера, блоку очищення газів, реторти; послідовні етапи термічної обробки (лужний гідроліз, піроліз з очисткою газів); вивантаження, упакування та транспортування кінцевих твердих відходів (золи, шлаків).
Перед початком роботи проводиться перевірка герметичності систем установки піролізу, засобів контролю, сигналізації, готовності системи газоочистки, результати якої реєструються в журналі.
В реторту вручну завантажують відходи в упаковці, додають відпрацьований вміст адсорбера, ГО