Спосіб детоксикації продуктів термічної переробки твердих побутових відходів щодо хрому та марганцю

Реферат: Спосіб детоксикації продуктів термічної переробки твердих побутових відходів щодо хрому та марганцю, що включає додавання детоксиканту та їх здрібнення і зволоження, причому як детоксикант використовують природний сорбент до мінералогічного складу якого входять алюмосилікати, а вміст кальциту та доломіту складає від 5 % до 10 %. UA 72963 U (12) UA 72963 U UA 72963 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до екологічної безпеки територій складування відходів, зокрема продуктів термічної переробки побутових відходів. Необхідність своєчасного знешкодження побутових відходів є основою екологічної безпеки природних ландшафтів і охорони навколишнього середовища від забруднення важкими металами. Продукти термічної переробки являють собою у більшості випадків не рівноважні системи, які вміщують агресивні та токсичні речовини. їх міграція у геологічне середовище порушує геохімічну рівновагу природних екосистем, що в свою чергу негативно впливає на розвиток біосферних процесів. Одним з таких небезпечних об'єктів є шлаки, які утворюються у процесі термічної переробки твердих побутових відходів. Хімічний склад відходів характеризується значним вмістом сполук важких металів у шлаках. Це обумовлює токсичну дію шлаків після термічної переробки відходів на об'єкти навколишнього середовища, що становить загрозу для здоров'я людини. Складування та поховання таких відходів без попередньої детоксикації зазвичай призводить до порушення екологічної безпеки територій, тому вони мають пройти процес детоксикації. Для мінімізації негативного впливу відходів термічної переробки потрібні спеціальні способи їх знешкодження, які і унеможливлювали негативний вплив цих відходів на екосистему і здоров'я населення. Ці методи повинні бути екологічно безпечними, технологічно та економічно вигідними. Відомий спосіб знешкодження токсичних відходів, за яким їх обробляють зв'язуючими реагентами, такими як поліізоціонат та полігліколь. Крім того обробку відходів ведуть за допомогою дії електромагнітного поля [1]. Недоліком цього способу є складність технології за рахунок багатостадійності процесу та необхідності великої кількості хімічних реагентів для обробки відходів. Відомий також спосіб переробки відходів з додаванням до них наступних реагентів: доціонат, вапно, залізо (II) та залізо (III) у формі відповідних солей. Спосіб включає їхнє змішування, пресування та теплову обробку при температурі 550 °C та тиску 350 бар. [2]. Недоліками обох способів є низький рівень екологічної безпеки, що пов'язано з використанням цілої низки хімічних реагентів, які є токсичними. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі є спосіб знешкодження токсичних відходів, що включає їх змішування з водою до отримання пластичної маси з рухомістю 7-10 см. Отриману масу обробляють сульфатом заліза. Обробку ведуть 3-5 хв. [3]. Даний спосіб має ряд недоліків: - використання хімічних реагентів, що знижує екологічну безпеку способу; - багатостадійність, складність технології; - висока вартість його реалізації. Задачею корисної моделі є розробка способу детоксикації продуктів термічної переробки твердих побутових відходів щодо хрому та марганцю, що приведе до зниження міграційної здатності важких металів і відповідно ступеню токсичності. Поставлена задача вирішується шляхом додавання детоксиканту до шлаку та їх здрібнення з наступним зволоженням, при цьому як детоксикант використовують природний сорбент до мінералогічного складу якого входять алюмосилікати, а вміст кальциту та доломіту складає від 5 % до 10 %. Спосіб реалізується наступним чином: шлак термічної переробки твердих побутових відходів (ТПВ) попередньо здрібнюють до отримання однорідного фракційного складу, до подібного стану здрібнюють лесову породу. Далі наважки шлаку та природного сорбенту у заданому співвідношенні перемішують у сухому стані до отримання однорідної маси і після чого додають дистильовану воду, добре перемішують суміш з метою зволоження. Спосіб детоксикації продуктів термічної переробки твердих побутових відходів (шлаку) ґрунтується на використанні сорбційних процесів, перебіг яких призводить до трансформації геохімічних форм важких металів. При взаємодії шлаку з природним дисперсним матеріалом відбувається зв'язування хрому і марганцю та осадження важкорозчинних сполук металів внаслідок перебігу процесів хемосорбції, іонного обміну. Перелічені процеси відбуваються на межі розділу твердої та рідкої фаз, тому наявність води є необхідною умовою для забезпечення взаємодії речовин, що знаходяться у твердій фазі. Приклад. Наважки сорбенту масою 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 г додають до шлаку у кількості відповідно 4,5; 4,0; 3,5; 3,0 г, зразки перемішують у сухому стані до отримання однорідної маси. 3 Потім до суміші вносять 6 см дистильованої води, перемішують з метою зволоження. Контроль ступеню детоксикації шлаку проводили за визначенням вмісту в ньому хрому та марганцю до та після детоксикації. Для оцінки рухомих форм металів, які є найбільш токсичними, використовували стандартну методику ацетатних витяжок [4]. Визначення вмісту 1 UA 72963 U марганцю та хрому проводилося атомно-абсорбційним методом. Рухомі форми цих металів, є найбільш міграційноздатними та можуть мігрувати за трофічними ланцюгами. Вміст рухомих форм хрому та марганцю наведений у таблиці 1. Таблиця 1 Вміст рухомих форм хрому та марганцю Метал Вміст металу, мг/кг після детоксикації частка сорбенту, % 10 20 30 1,3 1,2 1,2 40,0 42,0 36,0 до детоксикації хром марганець 14,0 180,0 ГДК, мг/кг 40 1,2 36,0 6 50 5 10 15 20 Ефективність процесу детоксикації продуктів термічної переробки ТПВ з використанням природного сорбенту оцінювалась за зміною вмісту рухомих форм металів у шлаці після його взаємодії з природними сорбентами тобто ступенем детоксикації відходів. У запропонованому способі зниження токсичності шлаку відбувається за рахунок двох складових (факторів): по-перше, внаслідок прояву сорбційних властивостей природного дисперсного матеріалу відбувається трансформація рухомих форм важких металів у нерухомі, переведення токсичних елементів з розчинного стану до важкорозчинних сполук, по-друге, внаслідок розведення небезпечних продуктів термічної переробки ТПВ нейтральним, екологічно безпечним природним матеріалом, при цьому зменшується відносний вміст важких металів у шлаці. Розведення продуктів термічної переробки ТПВ у процесі знешкодження шлаку екологічно чистим природним сорбентом є додатковим фактором, який збільшує ступінь детоксикації шлаку. Тому під час оцінки загального ступеню зниження небезпеки продуктів термічної переробки ТПВ щодо хрому та марганцю, враховували обидва фактори: сорбційні властивості природного дисперсного матеріалу та розведення небезпечних продуктів термічної переробки ТПВ нейтральним природним матеріалом. Сумісний вклад цих факторів оцінювали за формулою:  25 30 C0  CK , C0 (1) де  - ступінь детоксикації; C0 - вміст важкого металу у шлаку до детоксикації, мг/кг; Ck - вміст важкого металу у суміші після детоксикації, мг/кг. За цією формулою проводився розрахунок ступеню детоксикації шлаку щодо рухомих марганцю та хрому з використанням лесової породи. Результати експерименту щодо ступеню детоксикації шлаку в залежності від частки природного сорбенту наведені у таблиці 2. Таблиця 2 Ступінь детоксикації рухомих форм хрому та марганцю в залежності від частки сорбенту (%) Метал хром марганець 35 10 90,1 77,4 Ступінь детоксикації, % Частка природного сорбенту, % 20 30 90,2 89,4 75,9 78,9 40 85,5 78,6 Таким чином, експериментально встановлено, що оптимальною та достатньою для детоксикації сполук хрому є обробка природним сорбентом у кількості 20 %, для сполук марганцю - 30 %. Розроблений спосіб має такі переваги: 2 UA 72963 U 5 10 15 - використання природного матеріалу дає можливість вважати даний спосіб екологічно безпечним; - спосіб економічно вигідний за рахунок низької собівартості сорбенту; - висока ступінь детоксикації досягається при додаванні невеликої кількості природного матеріалу. Після детоксикації шлаку концентрації металів в ньому не перевищують норм граничної допустимої концентрації (ГДК), що робить його безпечним для навколишнього середовища та придатним для виготовлення будматеріалів. Джерела інформації: 1. Пат. 2727 Україна МПК В 09 В 3/00 Спосіб знешкодження побутових та промислових відходів / В.І. Заболотний. - № 20040504027 Заяв. 26.05.2004; Опубл. 15.07.2004. 2. Пат. 2125915 Россия С1 6 В 09 В 3/00, F 23 G 5/00 Продукт переработки промышленных и бытовых отходов и способ его изготовления / Кремнитц Харальд. - № 92016222/04 Заяв. 20.12.1991; Опубл. 10.02.1999 // Бюл. № 4. 3. Пат. 2104809 Россия С1 6 В 09 В 3/00, С 02 F 1/62 Способ обезвреживания токсичных отходов / Л.Г. Власичева, М.Ф. Тихомирова. - № 95111315/25 Заяв. 30.06.1995; Опубл. 20.02.1998 // Бюл. № 5. 4. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. - М.: Издво МГУ, 1970.-487 с. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб детоксикації продуктів термічної переробки твердих побутових відходів щодо хрому та марганцю, що включає додавання детоксиканту та їх здрібнення і зволоження, який відрізняється тим, що як детоксикант використовують природний сорбент до мінералогічного складу якого входять алюмосилікати, а вміст кальциту та доломіту складає від 5 % до 10 %. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3