UA142199U - Спосіб обробки небезпечних відходів - Google Patents

Abstract

Спосіб обробки небезпечних відходів включає, послідовно, стадію приготування суміші з твердих порошкоподібних або пастоподібних органічних небезпечних відходів та неорганічних в'яжучих компонентів, з утворенням змішаної композиції, та стадію остаточного отвердіння змішаної композиції, з утворенням консолідованого стабільного твердого продукту. На стадії приготування суміші як в'яжуючий компонент додають відходи виробництв, вибрані з групи, що містить цементний пил, фосфогіпс, червоний шлам, у вигляді окремого компонента, або їх комбінацію, та цемент портланд-типу в кількості, що не перевищує необхідну для забезпечення отвердіння суміші до твердої або напівтвердої форми, в змішану композицію, отриману на попередньому етапі, додають воду або водний розчин в кількості, що не перевищує необхідну для отримання гомогенізованої пластичної суміші, змішують небезпечні відходи та в'яжуючий компонент, з їх взаємним покриттям та проникненням, до отримання композиції для грануляції, з об'ємним співвідношенням в ній небезпечних відходів і в'яжучого компонента від 1:2 до 1:4, на стадії остаточного отвердіння здійснюють формування отриманої композиції для грануляції в гранули, покриті шаром водонепроникної речовини, при цьому як покриваючу водонепроникну речовину додають цементний пил та цемент портланд-типу, в кількості, що не перевищує необхідну для підвищення в'язкості, але не нижче 0,25 частин цементу портланд-типу в суміші, з об'ємним співвідношенням покриваючої водонепроникної речовини і композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи (1-1,5):(3-4), процес ведуть до утворення консолідованого стабільного твердого продукту, що має захисну оболонку у вигляді шару водонепроникної речовини, який повністю покриває поверхню композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи.

Description

Корисна модель належить до галузі екології та охорони навколишнього середовища, а, саме до способів обробки небезпечних відходів в формі порошків, гранул або пасти, що містять азот, фосфор, фтор, хлор, сірку, з метою підготовки їх до транспортування та зберігання, та може бути використана, переважно, але не виключно, при обробці некондиційних добрив, отрутохімікатів, зокрема пестицидів, що зробилися непридатними чи заборонені до застосування.

Проблема утилізації небезпечних відходів, що містять азот, фосфор, фтор, хлор, сірку, зокрема непридатних або заборонених пестицидів, і інших подібних продуктів агрохімії, різних сумішей, що містять такі небезпечні речовини, повністю не вирішена на теперішній час у жодній з країн світу.

Некондиційні небезпечні відходи і отрутохімікати, зокрема пестициди, досить часто мають форму порошку або пасти, та, в умовах нашої країни, переважно накопичені в значних кількостях на складах, де зазвичай зберігаються в місткостях (бочках, каністрах та цистернах), мішках, та іншій подібній тарі, що, самі по собі, мають обмежений термін служби, по закінченню якого вони стають непридатними для подальшого зберігання небезпечних відходів.

Небезпечні речовини у відходах і отрутохімікатах, які мають складну хімічну структуру, розкладаються на ще більш небезпечні речовини протягом досить значного проміжку часу їх неконтрольованого зберігання, тому з непридатної тари вони потрапляють в навколишнє середовище у дуже небезпечному (токсичному) стані, проникають до грунту і грунтових вод, забруднюють довкілля, заражають воду, рослини, в цілому негативно впливають на природну біоту та здоров'я людини, якість її життя.

При зберіганні просто неба небезпечні відходи у вигляді порошку також можуть підніматися в повітря і розноситись повітрям, забруднюючи атмосферу та, знову ж таки, негативно впливаючи на здоров'я людини та якість її життя.

Крім забруднення навколишнього середовища при тривалому зберіганні небезпечних відходів на складах проблемою є зменшення доступного безпечного місця для їх зберігання, внаслідок того, що їх кількість та об'єм з часом зростає, зокрема у випадку з пестицидами, за рахунок тих, строк використання яких закінчився, або які було визнано непридатними до використання.

Тому практичною необхідністю є відмова від тривалого зберігання небезпечних відходів на складах, необхідність розвантаження таких складів, убезпечення небезпечних відходів і отрутохімікатів на час їх тимчасового зберігання, при їх транспортуванні та утилізації або знищенні. При цьому важливою задачею є необхідність зробити їх (більш) безпечними для людей та навколишнього середовища.

Одночасно способи, які можуть використовуватися для обробки небезпечних відходів з метою підготовки їх до транспортування та зберігання, в разі, коли присутні небезпечні речовини, зазвичай досить складні та вартісні, при цьому небезпечні речовини найчастіше все ж залишаються в деякому вигляді навіть після такої обробки.

Одним із придатних та безпечних способів обробки небезпечних відходів є розміщення (інкапсуляція) небезпечних відходів в матриці з інертного матеріалу. Зазвичай, такий спосіб передбачає, що, після деякої хімічної обробки, небезпечні відходи укладаються в водонепроникну оболонку, яка, після затвердіння, стабілізує небезпечні речовини у твердій масі.

Як інкапсулюючі (герметизуючі) речовини використовують суміші, що містять рідке скло

Інаприклад деклараційний патент на винахід ОА 72704 (А), опубл. 15.03.2005 р., МПК АбЄ20

З/001, бітум (наприклад, заявка З 4234632 (А), опубл. 18.11.1980 р., МПК СО2Е 11/00; СО8К 11/00; 421 9/34; В650О 71/00), та бетон, в якому як в'яжуючий компонент використовують цемент портланд-типу (наприклад заявка Ш5 4149968 (А), опубл. 17.04.1979 р., МПК СО2Е 11/00;

Со4в 28/04; Сб026 5/021.

Відомий спосіб стабілізації фторовмістних залишків пестицидів методом затвердіння |заявка

СМ105562422 (А), опубл. 11.05.2016 р., МПК ВО9В 3/001, згідно з яким залишки фторовмістних відходів пестицидів і розчин кислоти змішують з суспензією, а потім суспензію змішують з гашеним вапном і цементом; і, нарешті, суміш брикетують і сушать на повітрі.

Недоліком способу є те, що небезпечні відходи лише зв'язані в брикети, та не ізольовані від навколишнього середовища. Тому небезпечні речовини, що залишаються в деякому вигляді після такої обробки, все ж таки можуть потрапляти до навколишнього середовища та забруднювати його.

Крім цього небезпечні відходи фактично лише консервуються для тривалого збереження, а їх подальша утилізація, не передбачена та, за потреби, утруднена. бо Утворені в результаті такого способу брикетовані тверді відходи мають більшій за вихідний матеріал об'єм та масу, що, в подальшому, призводить до зменшення доступного безпечного місця для зберігання некондиційних небезпечних відходів і отрутохімікатів на складах.

Найбільш близьким аналогом є спосіб обробки небезпечних відходів (заявка 05 5269975 (А), опубл. 14.12.1993 р., МПК ВО9В 3/00; С04В8 18/18; С048 28/02; 521 9/16; 21Е 98/30; 621Е 9/161 що включає змішування органічних відходів, води і катіонного аміну з утворенням емульсії, змішування емульсії з цементом з утворенням суміші без руйнування емульсії, виливку суміші в форму і затвердіння суміші до затверділої форми. Зазначений спосіб може бути застосовний до органічних відходів, зокрема таких як пестициди, гербіциди, рідин і шлами, що містять важкі метали, та до змішаних радіоактивних відходів.

Відомий спосіб є технічно та технологічно складним, вимагає наявності стаціонарного обладнання, яке ускладнює можливість його використання в польових умовах, де зазвичай зберігаються небезпечні відходи типу некондиційних добрив, отрутохімікатів, пестицидів, що зробилися непридатними чи заборонені до застосування.

Таким чином, відомі, та описані вище способи обробки небезпечних відходів є недостатніми і не дуже ефективними в разі, якщо потрібно передбачити можливість забезпечити, після певного терміну зберігання, їхнє подальше транспортування та утилізацію.

Для цього небезпечні відходи повинні бути розміщені (інкапсульовані) в матриці з інертного матеріалу, що, одночасно, є міцною, компактною, не дозволяє небезпечним відходам забруднювати навколишнє середовище, та може бути без значних складнощів перероблена (утилізована) разом з інкапсульованими в ній небезпечними відходами.

В основу корисної моделі поставлено задачу створення простої, та, водночас безпечної технології обробки небезпечних відходів, що зберігаються у формі порошків, гранул, пасти, яка, за рахунок уведення нових операцій та зміни складу в'яжучих компонентів, дозволяє ефективно капсулювати небезпечні відходи на час їх транспортування та зберігання, та запобігає потраплянню небезпечних речовин в навколишнє середовище.

Ще одна, супутня першій, задача корисної моделі полягає в мінімізації використання при обробці небезпечних відходів дорогих в'яжучих компонентів, таких як цемент портланд-типу, або аналогічні йому продукти, та покращення економічних показників процесу за рахунок використання дешевої і доступної сировини, що, по суті, є відходами, що отримуються в якості

Зо побічних продуктів в різних технологічних промислових процесах, та, фактично, як такі, теж потребують утилізації.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі обробки небезпечних відходів включає послідовно, стадію приготування суміші з твердих порошкоподібних або пастоподібних органічних небезпечних відходів та неорганічних в'яжучих компонентів, з утворенням змішаної композиції, та стадію остаточного отвердіння змішаної композиції, з утворенням консолідованого стабільного твердого продукту, згідно з корисною моделлю, на стадії приготування суміші як в'яжучий компонент додають відходи виробництв, вибрані з групи, що містить цементний пил, фосфогіпс, червоний шлам, у вигляді окремого компонента, або їх комбінацію, та цемент портланд-типу в кількості, що не перевищує необхідну для забезпечення отвердіння суміші до твердої або напівтвердої форми, в змішану композицію, отриману на попередньому етапі, додають воду або водний розчин в кількості, що не перевищує необхідну для отримання гомогенізованої пластичної суміші, змішують небезпечні відходи та в'яжучий компонент, з їх взаємним покриттям та проникненням, до отримання композиції для грануляції, з об'ємним співвідношенням в ній небезпечних відходів і в'яжучого компонента від 1:2 до 1:4, на стадії остаточного отвердіння здійснюють формування отриманої композиції для грануляції в гранули, покриті шаром водонепроникної речовини, при цьому як покриваючу водонепроникну речовину додають цементний пил та цемент портланд-типу, в кількості, що не перевищує необхідну для підвищення в'язкості, але не нижче 0,25 частин цементу портланд-типу в суміші, З об'ємним співвідношенням покриваючої водонепроникної речовини і композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи (1-1,5):(3-43, процес ведуть до утворення консолідованого стабільного твердого продукту, що має захисну оболонку у вигляді шару водонепроникної речовини, який повністю покриває поверхню композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи.

Завдяки тому, що на стадії приготування суміші як в'яжучий компонент додають відходи виробництв, вибрані з групи, що містить цементний пил, фосфогіпс, червоний шлам, у вигляді окремого компонента, або їх комбінацію, та цемент портланд-типу в кількості, що не перевищує необхідну для забезпечення отвердіння суміші до твердої або напівтвердої форми, в змішану композицію, отриману на попередньому етапі, додають воду або водний розчин в кількості, що не перевищує необхідну для отримання гомогенізованої пластичної суміші, змішують 60 небезпечні відходи та в'яжучий компонент, з їх взаємним покриттям та проникненням, до отримання композиції для грануляції, з об'ємним співвідношенням в ній небезпечних відходів і в'яжучого компонента від 1:2 до 1:4, забезпечується можливість мінімізації використання цементу портланд-типу, та одночасної утилізації небезпечних відходів та відходів виробництв.

Завдяки тому, що на стадії остаточного отвердіння здійснюють формування отриманої композиції для грануляції в гранули, покриті шаром водонепроникної речовини, при цьому як покриваючу водонепроникну речовину додають цементний пил та цемент портланд-типу, в кількості, що не перевищує необхідну для підвищення в'язкості, але не нижче 0,25 частин цементу портланд-типу в суміші, з об'ємним співвідношенням покриваючої водонепроникної речовини і композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи (1-1,5):(3-4), процес ведуть до утворення консолідованого стабільного твердого продукту, що має захисну оболонку у вигляді шару водонепроникної речовини, який повністю покриває поверхню композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи забезпечується можливість отримати як кінцевий продукт водонепроникну, тверду та компактну масу у вигляді гранули, в цілому інертну до атмосферних впливів, в якій небезпечні речовини у зв'язаному виді іммобілізовані в матриці, та не мають контакту з навколишнім середовищем.

В першому можливому варіанті здійснення способу отримувана на стадії приготування суміш небезпечних відходів та в'яжуючих компонентів містить, в об'ємному співвідношенні, на 1 частину небезпечних відходів 1 частину цементу портланд-типу, 1 частину цементного пилу та 2 частини фосфогіпсу.

В другому можливому варіанті здійснення способу отримувана на стадії приготування суміш небезпечних відходів та в'яжучих компонентів містить, в об'ємному співвідношенні, на 1 частину токсичних відходів 1 частину цементу портланд-типу, 1 частину цементного пилу та 2 частини червоного шламу.

Описані вище суміші цементу портланд-типу та цементного пилу у сполученні з фосфогіпсом або червоним шламом дозволяють забезпечити зв'язування небезпечних відходів, які мають різний хімічний склад і різну структуру, й матеріалів, які містять такі відходи.

Можливим варіантом реалізації способу є варіант, при якому як в'яжучий компонент додатково додають відходи виробництв, вибрані з групи, що містить відходи металургійного виробництва у вигляді подрібнених шлаків і шламів, відходи спалювання вугілля або мазуту,

Зо або їх комбінацію.

Доцільним варіантом реалізації способу є варіант, що включає додаткову операцію подрібнення небезпечних відходів, та/або в'яжучого компонента, з отриманням дрібнозернистих часток, з максимальним розміром зерен від 5 до 20 мм.

Доцільним є, також, якщо формування отриманої композиції для грануляції в гранули здійснюють щодо композиції для грануляції, що має вологість між 15 та 25 мас. 95 сухої суміші, та до отримання гранул з максимальним розміром від 6 мм до 20 мм., в яких маса покриваючої водонепроникної речовини складає не більше 2095 від загальної маси композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи.

Дотримання вищезазначених умов дозволяє забезпечити оптимізацію процесу формування гомогенізованої пластичної суміші в гранули, утворення водонепроникної захисної оболонки у вигляді шару в'яжуючого компонента, який, в тонко розподіленому стані, повністю покриває поверхню капсули, що містить небезпечні відходи.

Він, також, позитивно впливає на властивості вихідного твердого продукту, зокрема виключає крихкість, та забезпечує досить високу механічну міцність та водостійкість, та, одночасно при цьому, в подальшому, легкість подання в пристрій для переробки (утилізації), та можливість переробки гранул разом з інкапсульованими в них небезпечними відходами.

Переважно спосіб може бути застосований щодо небезпечних відходів, які повинні бути вибрані з групи, що містить азот, фосфор, фтор, хлор, сірку, та є твердими або пастоподібними формами пестицидів, або отрутохімікатів, або відходів їх виробництва.

Сукупність істотних ознак технічного рішення в цілому забезпечує створення способу обробки небезпечних відходів придатного для забезпечення процесу інкапсуляції та подальшого транспортування та переробки (утилізації) небезпечних відходів, що містять азот, фосфор, фтор, хлор, сірку, зокрема пестицидів, що зробилися непридатними чи заборонені до застосування в польових умовах. Крім цього, пропонований спосіб дозволяє мінімізувати можливий шкідливий вплив кінцевого одержуваного продукту на навколишнє середовище при його зберіганні.

Спосіб обробки небезпечних відходів, для їх транспортування та зберігання, здійснюють наступним чином.

Небезпечні відходи, що містять азот, фосфор, фтор, хлор, сірку, наприклад пестициди, що 60 зробилися непридатними чи заборонені до застосування та шкідливі для навколишнього середовища змішують з в'яжучими та отвердіючими компонентами.

Як в'яжучі та отвердіючі компоненти можуть бути використані відходи, зокрема відходи цементного виробництва, наприклад цементний пил електрофільтрів, відходи виробництва мінеральних добрив, наприклад фосфогіпс, червоні шлами. Цементний пил, фосфогіпс, червоний шлам використовують кожен окремо або всі разом у суміші.

До суміші також додають цемент портланд-типу в кількості, що не перевищує необхідну для забезпечення отвердіння суміші до твердої або напівтвердої форми. Зазначену кількість цементу портланд-типу визначають для конкретної суміші залежно від в'яжучих та отвердіючих властивостей відходів, які буде використано.

Наприклад, суміш небезпечних відходів та в'яжучих компонентів може містити, в об'ємному співвідношенні у суміші, на 1 частину небезпечних відходів 1 частину цементу портланд-типу, 1 частину цементного пилу та 2 частини фосфогіпсу. Як альтернатива суміш небезпечних відходів та в'яжучих компонентів може містити, в об'ємному співвідношенні у суміші, на 1 частину небезпечних відходів 1 частину цементу портланд-типу, 1 частину цементного пилу та 2 частини червоного шламу. Можливі і інші комбінації небезпечних відходів та в'яжучих компонентів, зокрема додавання у суміш відходів металургійного виробництва у вигляді подрібнених шлаків і шламів, відходів спалювання вугілля, мазуту.

За потреби (якщо небезпечні відходи або в'яжучі компоненти мають тверду форму грудок, скам'янілостей, тощо) попередньо здійснюють додаткову операцію подрібнення небезпечних відходів, та/або в'яжучих компонентів, до отриманням дрібнозернистих часток, з максимальним розміром зерен від 5 до 20 мм.

В змішану композицію, отриману на попередньому етапі, додають воду в кількості, що не перевищує необхідну для отримання гомогенізованої пластичної суміші, що придатна для подальшої грануляції. Зазначену кількість води знову ж таки визначають для конкретної суміші залежно від в'яжучих та отвердіючих властивостей відходів, які використано.

Далі, з використанням пристрою для змішування, змішують небезпечні відходи та в'яжучий компонент, з їх взаємним покриттям та проникненням, до отримання композиції призначеної для подальшої грануляції що повинна мати об'ємне співвідношенням небезпечних відходів і в'яжучого компонента від 12 до 1:4.

Зо Вихід за вказані межі може утруднити або взагалі улеможливити процес грануляції. Бажано також, для забезпечення процесу грануляції, щоб композиція для грануляції мала вологість між 15 та 25 мас. 95 сухої суміші.

На наступній стадії отриману композиція для грануляції гранулюють до отримання гранул, покритих шаром водонепроникної речовини.

Процес грануляції здійснюють в барабанних, тарілчастих, швидкісних або вібраційних змішувачах. Капсулювання також може бути здійснено в апаратах з псевдо зрідженим шаром і апаратах вихрового шару (АВС). Таке обладнання може досить легко бути розміщеним поблизу наявних складів, на яких зберігаються небезпечні відходи (наприклад пестициди та отрутохімікати).

В процесі грануляції як покриваючу водонепроникну речовину в гранулятор додають цементний пил та цемент портланд-типу, в кількості, що не перевищує необхідну для підвищення в'язкості, але не нижче 0,25 частин цементу портланд-типу в суміші, з об'ємним співвідношенням покриваючої водонепроникної речовини і композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи (1-1,5):(3-4). Вихід за вказані межі може утруднити або взагалі улеможливити отримання гранул, покритих шаром водонепроникної речовини.

Процес грануляції ведуть до утворення консолідованого стабільного твердого продукту, що має захисну оболонку у вигляді шару водонепроникної речовини, який повністю покриває поверхню композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи. Бажано, щоб в результаті гранулювання були отримані гранули з максимальним розміром від Є мм до 20 мм., в яких маса покриваючої водонепроникної речовини складає не більше 20 95 від загальної маси композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи.

Отримані гранули з інкапсульованими в них небезпечними відходами, можуть зберігатися достатньо тривалий час, безпечно транспортуватися, та, в подальшому, відносно легко знищуватися шляхом їх переробки, з застосуванням достатньо простих технологічних процесів (зокрема термічної обробки).

Claims (7)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб обробки небезпечних відходів, що включає, послідовно, стадію приготування суміші з твердих порошкоподібних або пастоподібних органічних небезпечних відходів та неорганічних в'яжучих компонентів, з утворенням змішаної композиції, та стадію остаточного отвердіння змішаної композиції, з утворенням консолідованого стабільного твердого продукту, який відрізняється тим, що на стадії приготування суміші як в'яжуючий компонент додають відходи виробництв, вибрані з групи, що містить цементний пил, фосфогіпс, червоний шлам, у вигляді окремого компонента, або їх комбінацію, та цемент портланд-типу в кількості, що не перевищує необхідну для забезпечення отвердіння суміші до твердої або напівтвердої форми, в змішану композицію, отриману на попередньому етапі, додають воду або водний розчин в кількості, що не перевищує необхідну для отримання гомогенізованої пластичної суміші, змішують небезпечні відходи та в'яжуючий компонент, з їх взаємним покриттям та проникненням, до отримання композиції для грануляції, з об'ємним співвідношенням в ній небезпечних відходів і в'яжучого компонента від 1:2 до 1:4, на стадії остаточного отвердіння здійснюють формування отриманої композиції для грануляції в гранули, покриті шаром водонепроникної речовини, при цьому як покриваючу водонепроникну речовину додають цементний пил та цемент портланд- типу, в кількості, що не перевищує необхідну для підвищення в'язкості, але не нижче 0,25 частин цементу портланд-типу в суміші, з об'ємним співвідношенням покриваючої водонепроникної речовини і композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи (1-1,5):(3- 4), процес ведуть до утворення консолідованого стабільного твердого продукту, що має захисну оболонку у вигляді шару водонепроникної речовини, який повністю покриває поверхню композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи.

2. Спосіб обробки небезпечних відходів за п. 1, який відрізняється тим, що отримувана на стадії приготування суміш небезпечних відходів та в'яжуючих компонентів містить, в об'ємному співвідношенні, на 1 частину небезпечних відходів 1 частину цементу портланд-типу, 1 частину цементного пилу та 2 частини фосфогіпсу.

3. Спосіб обробки небезпечних відходів за п. 1, який відрізняється тим, що отримувана на стадії приготування суміш небезпечних відходів та в'яжуючих компонентів містить, в об'ємному Зо співвідношенні, на 1 частину токсичних відходів 1 частину цементу портланд-типу, 1 частину цементного пилу та 2 частини червоного шламу.

4. Спосіб обробки небезпечних відходів за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що як в'яжуючий компонент додатково додають відходи виробництв, обрані з групи, що містить відходи металургійного виробництва у вигляді подрібнених шлаків і шламів, відходи спалювання вугілля або мазуту, або їх комбінацію.

5. Спосіб обробки небезпечних відходів за одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що він включає додаткову операцію подрібнення небезпечних відходів та/або в'яжуючого компонента, з отриманням дрібнозернистих часток, з максимальним розміром зерен від 5 до 20 мм.

6. Спосіб обробки небезпечних відходів за одним із пп. 1-5, який відрізняється тим, що формування отриманої композиції для грануляції в гранули здійснюють щодо композиції для грануляції, що має вологість між 15 та 25 мас. 9о сухої суміші, та до отримання гранул з максимальним розміром від 6 мм до 20 мм, в яких маса покриваючої водонепроникної речовини складає не більше 20 95 від загальної маси композиції для грануляції, що містить небезпечні відходи.

7. Спосіб обробки небезпечних відходів за одним із пп. 1-6, який відрізняється тим, що небезпечні відходи вибрані з групи, що містить азот, фосфор, фтор, хлор, сірку, та є твердими або пастоподібними формами пестицидів або отрутохімікатів, або відходів їх виробництва.