Спосіб знищення високотоксичних відходів

Винахід відноситься до способів термічної переробки високотоксичних відходів і може бути використаний для знешкодження небезпечних хімічних речовин органічного походження і переробки їх у корисні речовини. Знищення високотоксичних відходів із вмістом хлору, мастил, екстрактів, забруднених поліхлорованими біфенолами, діоксинами і фуронами, застарілих чи заборонених пестицидів, прострочених лікарських препаратів, бойових отруйних речовин і різних сумішей, що містять токсиканти, являє собою проблему, не вирішену на теперішній час у жодній з країн світу. Тільки в нашій країні знищенню підлягають тисячі тон речовин, що містять поліхлоровані біфеніли і діоксиди, пестициди і інші продукти агрохімії, прострочені лікарські препарати і бойові отруйні речовини. Найбільш розповсюдженим способом вирішення цієї проблеми є спалювання високотоксичних речовин при високих температурах, збирання золи і нейтралізації газоподібних продуктів [1]. Як і в запропонованому винаході, у відомому аналозі високотоксичні відходи спалюють при високих температурах, збирають золу і нейтралізують газоподібні продукти згорання. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є великі витрати палива (приблизно 1т дизельного палива чи мазуту на 1т речовин, що знешкоджуються) та необхідність жорсткого витримування умов протікання процесу. У протилежному випадку при спалюванні утворюються продукти неповного згорання і надтоксичні діоксиди, що неприпустимо з точки зору екології. Відомий спосіб знешкодження високотоксичних речовин, в тому числі і пестицидів, непридатних для цільового використання, шляхом змішування небезпечної речовини з лугом з наступним введенням суміші в глину при масовому співвідношенні компонентів речовини, лугу і глини - 1:(0,15-2,50):(1-20) [2]. Суміш формують у гранули і випалюють у електричній печі при 1200-1250°С на протязі 7-10 хвилин. Як і в запропонованому винаході, у відомому аналозі високотоксичні речовини спалюють при високих температурах і нейтралізують газоподібні продукти згорання. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є великі енергетичні витрати, зумовлені необхідністю створення і підтримання високих температур у електричній печі і складність способу, зумовлена необхідністю використання глини, дозування і перемішування компонентів. Прототипом вибраний спосіб знищення токсичних відходів шля хом спалювання відходів в присутності лугу, збирання золи і очищення газоподібних продуктів згорання від залишків золи за допомогою електрофільтра. Спалення провадять у спеціальному котлі-утілізаторі при температурі 1100-1400°С на протязі 2-3 секунд. Високу температуру у котлі створюють шля хом спалювання розпилених нафти, мазуту чи дизельного палива [3]. Як і в запропонованому винаході, у прототипі знищення високотоксичних речовин здійснюють шляхом спалювання їх в умовах високих температур, збирання золи і нейтралізації небезпечних речовин у газоподібних продуктах згорання. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є значні витрати коштовного палива (нафти, мазуту чи дизельного палива) для створення і підтримання високих температур, а також складність і висока вартість обладнання для здійснення способу. Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є створення способу знищення високотоксичних відходів. Технічний результат, який може бути отриманий при використанні способу полягає у збільшенні кількості горючих складових у газоподібних продуктах згорання. Це дає можливість перетворити високотоксичні речовини па безпечні і корисні і зменшити витрати на знешкодження відходів. Суть винаходу полягає в тому, що в способі знищення високотоксичних відходів шля хом спалювання їх в умовах високих температур, збирання золи і нейтралізації небезпечних речовин газоподібних продуктів згорання, високотоксичні відходи додають у паливо газогенератора і разом з паливом газифікують. Для зменшення витрат на знищення високотоксичних відходів, використовують тверде паливо наприклад відходи деревопереробного виробництва. Для збільшення кількості горючих складових газифікацію провадять в присутності води. Запропонований винахід відрізняється від прототипу тим, що високотоксичні відходи додають у паливо газогенератора і разом з паливом газифікують. Запропонований винахід відрізняється від прототипу також тим, що використовують тверде паливо, наприклад відходи деревопереробного виробництва. Запропонований винахід відрізняється від прототипу також тим, що газифікацію проводять в присутності води. Між суттєвим ознаками запропонованого винаходу і технічним результатом, якого можна досягти при використанні винаходу існує такий причинно-наслідковий зв'язок. При газифікації у присутності води суміші, що складається з високотоксичних речовин органічного походження і палива, у кінці процесу одержують газоподібні продукти згорання із значним вмістом горючих складових (CO і Н2). На відміну від прототипу, де основною складовою газоподібних продуктів згорання е негорючий діоксид вуглецю (CO 2), який викидають в атмосферу, у винаході газоподібні продукти згорання завдяки значному вмісту горючих складових можуть мати подальше корисне використання, наприклад, для опалення приміщень чи виготовлення синтетичного палива і т.і. Таким чином винахід дозволяє переробити високотоксичні відходи на висококоштовні корисні речовини, що в значній мірі компенсує витрати на їх знешкодження. При переробці високотоксичних продуктів у газогенераторі можна використовува ти дешеві палива, наприклад відходи деревопереробного виробництва, низькосортове чи буре вугілля і т.і. Це також сприяє зменшенню витрат на знищення високотоксичних відходів. Для збільшення кількости горючої складової при знищенні деяких високотоксичних відходів у процесі газифікації доцільно додавати воду від зовнішнього джерела. Спосіб, що пропонується, може бути здійснений за допомогою відомого газогенератора [4]. На фіг.1 зображена схема газогенератора, на фіг.2 - переріз за А-А. Газогенератор містить циліндричний корпус 1, у вн утрішній порожнині якого за допомогою фланця 2 встановлений бункер 3. У верхній частині бункера 3 розмішений компенсатор 4, призначений для компенсації температурних напруг. У нижній частині бункера 3 розміщена камера горіння 5, в нижній частині якої по колу розміщені отвори 6. Під камерою горіння 5 розташований зольник 7 з люком 8, обладнаний герметичною дверцею 9. Днище 10 зольника 7 виконане похилим. Для завантаження бункера 3 високотоксичними відходами і паливом у верхній частині корпуса 1 встановлено люк 11. На горловині люка 11 розміщена кришка 11, притиснута ресорою і затягнута рукояткою 13. У верхній частині корпуса 1 передбачений патрубок 14 для виведення газоподібних продуктів згорання. Патрубок 14 підключений до системи нейтралізації небезпечних складових у газоподібних продуктах згорання, наприклад за допомогою лугу (на кресленні не показана). Камера горіння 5 оточена повітряною кільцевою камерою 15 та сполучена з нею отворами 6. За допомогою втулок 16 камера 15 сполучена з кільцевим каналом 17 попереднього підігріву палива та високотоксичних відходів, що сполучений з патрубками подачі повітря 18. На верхній частині корпуса 1 розміщений патрубок 19 з вентилем 20, призначений для виведення сконденсованої водяної пари. Активна зона 21 камери горіння 5 сполучена каналом 22 з патрубком 14 виведення газоподібних продуктів. Отвори 6, що розміщені у нижній частині камери горіння 5 прикриті козирками 23. Знищення високотоксичних відходів здійснюється таким чином. При відкритій кришці 12 суміш високотоксичних відходів і палива завантажують у бункер 3. Відповідно вологості палива і типу високотоксичних відходів додають воду. С уміш надходить у камеру горіння 5, куди через кільцевий канал 17, втулки 16 і отвори 6 надходить підігріте повітря. В камері горіння високотоксичні відходи разом з паливом спалюють при температурі 800-950°С с одержанням СО2 і інших складових. Далі газоподібні продукти надходять до активної зони 21 газогенератора з температурою 1100-1300°С, де внаслідок термохімічного перетворення має місце відновлення діоксиду вуглецю СО2 на СО і розкладання води на Н2 і О. Таким чином одержують газоподібні продукти згорання що містять горючі складові СО і Н2, а також небезпечні речовини хлористий водень, сірний, сірчаний та фосфорний гідрати та азот. Газоподібні продукти згорання надходять до патрубка 14, і далі - до системи, де вищезгадані небезпечні речовини нейтралізуються і перетворюються на натрієві солі соляної, сірної чи фосфорної кислот. Зола, яка не має небезпечних складових, надходить до зольника, звідки через люк 8 і похиле дно 10 при відкритій дверці 9 до ємності для збирання золи. Приклад 1. Реакція знешкодження пестициду гексихлорциклогексана (С6Н5Сl6). У камері горіння 5 має місце окисновостановча реакція речовини з киснем (О2) С5Н6Сl6+6O2=6СO2+6НСl В активній зоні 21 має місце відновлювання діоксиду вуглецю на окис вуглецю 6 СO2+6С=12СО Приклад 2. Реакція знешкодження пестициду ДДТ (С 14Н9Сl5) У камері горіння 5 має місце реакція: С14Н9Сl5+15O2=14СO2+2Н2O+6НСl У активній зоні 21 має місце реакція: 14СO2+14С=28СО Вода, в тому числі і від зовнішнього джерела розкладається на Н2 і О і тоді має місце реакція: 2Н2O+2С=2СО+2Н2. Небезпечні складові НСl нейтралізують лугом (NaOH) НСl+NaOH=NaCl+H2O. Таким чином, високотоксичні пестициди у газогенераторі перетворюються на горючий газ із вмістом CO і Н2 і нешкідливі сполучення у вигляді NaCl і H2O, що можуть бути використані як вихідні продукти при виробництві нових корисних речовин. Аналогічно відбувається знешкодження і інших високотоксичних речовин і перетворення їх на нешкідливі і корисні речовини. Кінцеві продукти контролюють у вигляді проб газу на виході пристрою і після нейтралізації очищуючими розчинами перед викиданням в атмосферу спеціально призначеними приборами для аналізу забруднень навколишнього середовища. Запропонований спосіб дозволяє знешкоджувати високотоксичні відходи, в тому числі, пестициди, одержуючи екологічно чисті продукти при мінімальних шкідливих викидах в а тмосферу і мінімальній вартості здійснення процесу. Джерела інформації: 1. Пат. США 4140066, кл. F23G7/00,1979. 2. Пат. СРСР 1790459, кл. В09В3/00,1993. 3. Заявка РФ 94035500, кл. F23G7/00, 1996(прототип). 4. Пат. України на корисну модель №990, кл. F23G5/00, 2001.