Утилизация отходов с получением вторичной продукции является основой экономики замкнутого цикла. Она обеспечивает ресурсосбережение и уменьшает загрязнение окружающей среды. Не удивительно, что Президент и Правительство нашей страны выступают за развитие отрасли утилизации отходов с получением вторичных материальных или энергетических ресурсов.
Однако, руководство Росприроднадзора ради личного обогащения выступает против решений Президента и Правительства. Сейчас идет массовая приостановка лицензий утилизаторов отходов из-за отсутствия заключения государственной экологической экспертизы (ГЭЭ). Подробнее об этом можно прочитать в статье «Производство продукции из отходов: перспективы и проблемы для нашей страны».
Более 95% технологий утилизации отходов не являются новыми (соответственно согласно законодательства не требуют прохождения ГЭЭ). Они десятки лет широко используются как в России, так и за рубежом.
В настоящей статье рассмотрим действительно новые технологии, включая специальную активацию материалов. Такие методы позволяют значительно увеличить эффективность утилизации отходов.
Содержание
Способы активации материалов
Активация-это увеличение потенциальной энергии веществ за счет специальной обработки (кинетической, термической, электромагнитной и др.). Она вызывает физические или химические изменения в обрабатываемых материалах.
Одним из методов активации твердых веществ, изменяющих их характеристики и реакционную способность является механоактивация. Это процесс образования более активных химических веществ за счет интенсивной механической обработки.
Переработка стеклобоя с получением жидкого стекла
Жидкое стекло является чрезвычайно востребованным материалом. Оно широко применяется в производстве строительных материалов, в гидроизоляции, укреплении неустойчивых грунтов, изготовлении клеев и красок, огне- и биозащите и др. Подробнее можно прочитать в статье «Жидкое стекло: получение из стеклобоя, виды и области применения».
По традиционной технологии жидкое стекло получают при спекании стеклобоя или песка с кальцинированной содой при 1300 град. С. Механоактивация сырьевых компонентов позволяет обойтись без высокотемпературного спекания. При измельчении стеклобоя в вибромельнице в присутствии раствора щелочи жидкое стекло образуется при обычной температуре.
Механоактивация жидких сред
Механическая активация жидких сред сопровождается разрывом межмолекулярных связей, молекулярных цепей на более короткие фрагменты, вплоть до образования свободных радикалов. Для гетерогенных систем происходит измельчение твердых частиц с одновременным их диспергированием.
Получение водоэмульсионных топлив из нефтесодержащих отходов
Большая часть нефтесодержащих отходов содержат воду. Даже современные дорогостоящие центрифуги не позволяют полностью отделить нефтепродукты от воды. Капли воды приводят к неустойчивому горению нефтяных топлив из-за теплопотерь на испарение воды.
В то же время равномерное распределение воды в виде микронных частиц позволяет получить очень эффективные топлива с улучшенными экологическими характеристиками и высокой полнотой сгорания.
- высокооборотные диспергаторы;
- электромагнитные аппараты;
- мощные ультразвуковые диспергаторы;
- кавитаторы различных принципов действия.
Оптимальным размером водяных капель в нефтяных топливах является 5-10 мкм (меньше-энергии недостаточно для эффективного диспергирования, больше 10 мкм-недостаточно равномерно распределяются в топливе).
- увеличение полноты сгорания топлива (сокращение недожога на 80-85%);
- уменьшение количества оксидов азота и серы;
- снижение количества СО;
- исключение отложения сажи.
Таким образом, современные методы интенсивной обработки позволяют превратить нефтесодержащие отходы и нефтезагрязненные сточные воды в эффективные водоэмульсионные топлива.
Ускорение переработки отходов в биогазовых установках
В биогазовых установках микроорганизмы эффективно перерабатывают органические отходы с выделением метана и углекислого газа. Метан сжигается в генераторе для получения электроэнергии и тепла, а остатки после разложения становятся отличным удобрением (богаты питательными веществами и полезной микрофлорой).
Единственным недостатком является длительное время до начала интенсивного выделения биогаза, составляющее 20-25 суток. Предварительная обработка отходов в эффективных диспергирующих аппаратах (высокоскоростные диспергаторы, кавитаторы и др.) позволяет существенно повысить эффективность биогазовых установок.
Это достигается за счет уменьшения размеров органических отходов до оптимальных значений (1-5 мкм), резко ускоряющее деятельность микроорганизмов за счет увеличения поверхности контакта. При этом растет как скорость разложения органики, так и глубина ее переработки:
- сокращается время до начала получения биогаза с 20-25 до 2-3 суток;
- увеличивается доля метана в биогазе до 80-90%;
- снижается стоимость производства электроэнергии.
Переработка органических отходов в биогазовых установках-одна из немногих технологий, полностью соответствующих экономике замкнутого цикла. Она обеспечивает экологически безопасную и безотходную переработку отходов с одновременным получением энергии и продукции (ценных органических удобрений).
Электромагнитные аппараты-универсальный способ интенсификации переработки отходов
Особенно эффективно происходит активация веществ в электромагнитных аппаратах (ЭМА) кипящего слоя. В них обеспечивается высокая концентрация энергии в зоне контакта ферромагнитных тел, движущихся в переменном электромагнитном поле.
Экспериментально доказано, что в зоне таких контактов многократно ускоряются физико-химические процессы и даже изменяется течение химических реакций.
Утилизация хлорсодержащих отходов
При обработке в ЭМА хлорорганических отходов в присутствии раствора едкого натра при обычной температуре происходит их полный щелочной гидролиз с переводом всего хлора в солевую форму.
В отсутствии ЭМА такие реакции возможны только при очень высоких значениях давления и температуры. Электромагнитное поле значительно ослабляет полярную связь C-Cl, а активация за счет соударений движущихся в магнитном поле ферромагнитных частиц приводит к эффективному ее разрушению с образованием хлорида натрия.
Не содержащие галогенов органические остатки могут сжигаться в энергетических установках в качестве топлив.
Очистка сточных вод
В основе очистки сточных вод с использованием ЭМА кипящего слоя лежит взаимодействие дисперсных частиц загрязнителей с магнитным полем, ускоряющим эффективность очистки. Кроме того механоактивация за счет движущихся ферромагнитных частиц обеспечивает дополнительное увеличение глубины очистки.
В результате увеличивается скорость и глубина осаждения загрязнителей (тяжелые металлы, нефтепродукты, органические вещества и др.) до нормативов сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения.
Обработка сточных вод в ЭМА приводит к гибели патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов. Это дает возможность перерабатывать такие осадки в эффективные органические удобрения. Более подробно об областях применения электромагнитных аппаратов можно прочитать в статье .
Заключение
Требование Росприроднадзором заключения государственной экологической экспертизы (ГЭЭ) для всех технологий утилизации отходов не позволит внедрить эти перспективные технологии. Исключение составляет только производство жидкого стекла из стеклобоя. Это связано с тем, что он имеет 5 класс опасности. Работы с ними не требуют ни лицензии, ни проведения ГЭЭ.
Переработка органических отходов в биогазовых установках происходит в герметично закрытом биореакторе и совсем не может оказать негативного воздействия на окружающую среду. Однако, объяснить это Росприроднадзору очень сложно.
