Технология обеззараживания

В последнее десятилетие в развитых странах выполняются масштабные, дорогостоящие и очень тщательные работы по уничтожению ранее произведенной и ставшей ненужной диоксиногенной продукции. Это относится, например, к остаткам гербицида "agent orange" после прекращения его использования (США), ПХБ после его запрета (Япония) или выведения из оборота (США) и т.д.

Разработаны также многочисленные методы обеззараживания почв и уничтожения отходов диоксиногенных технологий, основанные на различных принципах - физических, химических, биологических, а чаще - комбинированные. Достижения в области термических и низкотемпературных методов дегалогенирования и деструкции диоксинов систематизированы и обобщены в многочисленных печатных сообщениях, обсуждены на научных конференциях. Эффективные и экономичные способы обеззараживания почв и отходов; химической промышленности от диоксинов разработаны в США, а также в ряде других стран - Германии, Италии, Франции.

Наиболее эффективными считаются термические технологии, при которых основным является тепловое воздействие (нагревание или окисление при температурах порядка 1000°С):

• сжигание в стационарной вращающейся печи;

• сжигание в передвижной вращающейся печи;

• уничтожение с помощью ИК-нагрева;

• уничтожение в высокоэффективном электрическом реакторе (fluid wall destruction);

• окисление суперкритической водой;

Проверена эффективность многих нетермических методов обеззараживания объектов, в том числе их комбинированных вариантов:

• химическое дехлорирование;

• химическое разрушение с помощью RuO₄, пероксида водорода, озона и других мощных окислителей;

• химическое разрушение с помощью хлориодидов;

• фотодеструкция;

• гамма-радиолиз;

• комбинированные методы с использованием фотодеструкции (термическая десорбция, УФ-фотолиз и т.д.);

• биологическое разрушение;

• методы извлечения (сорбция, экстракция и т.д.);

• стабилизация-фиксация.

Лишь некоторые из этих технологий, однако, способны удовлетворить стандарту, принятому в цивилизованных странах. В частности в США стандарт 40 CFR 264.343, установленный ЕРА, должен обеспечивать уничтожение и удаление 99,99% всех основных опасных компонентов, а для наиболее опасных органических компонентов токсических отходов, таких, ПХДД, ПХДФ и ПХБ - разрушение и уничтожение на 99,9999%.

Термические технологии уничтожения

Среди термических технологий, использующих высокотемпературное сжигание, применяют один из видов нагрева - прямое пламя от сжигания отходов с добавлением топлива, ИК-излучение, электрические печи или плазменные горелки. В низкотемпературных технологиях сжигания отходов также используются четыре типа энергии: электромагнитное волновое воздействие, сжигание без открытого пламени, сжигание в пламени при низких температурах, бесконтактный нагрев с помощью теплообменников.

Концентрация диоксиноподобных веществ в отходах, подлежащих сжиганию, должна быть 50 мг/м³, а технические характеристики подобного рода устройств в однокамерном варианте должны обеспечивать температуру в зоне горения 1000°С, а время удержания в зоне горения 2 с.

В случае двухкамерного исполнения печи допускается, что температура в зоне горения может быть несколько ниже, однако предусматривается окончательное уничтожение диоксинов в специальной камере дожигания.

Технически наиболее проработанными и экологически самыми эффективными считаются методы высокотемпературного сжигания во вращающейся печи. Создано несколько стационарных и мобильных установок для термообработки во вращающейся печи зараженных диоксинами почв, а также твердых и жидких отходов.

В США функционирует несколько мощных стационарных вращающихся печей для сжигания отходов с ПХБ, в частности установки фирм "Rollins" (Олений Парк, Техас), SCA (Чикаго, Иллинойс) и ENSCO (Эльдорадо, Арканзас).

Эффективность сжигания по ПХБ - 99,9999%. На основании данных по уничтожению ПХБ-содержащих отходов считается, что подобные печи в принципе пригодны для уничтожения любых диоксинсодержащих отходов.

Очень эффективным оказалосъ оксиление суперкритическои водой (SCW, super critical water). Известно, что в суперкритических условиях (температура 374°С, давление 215 атм) вода резко изменяет свои свойства. Из-за малой плотности у нее резко ослабевают водородные связи. Столь же резко снижается ее диэлектри-ческая постоянная (до 2). В результате вода становится аномально эффективным растворителем и разнообразных органических веществ, в том числе галогенорганических, а также кислорода, что делает ее превосходным окислителем. Таким образом, в этих условиях органические вещества оказываются практически полностью растворенными, а неорганические - осажденными. В SCW-процессе, разработанном фирмой "Модар" ("Modar, Inc.", Хьюстон, США), предусматриваются сдавливание (при 220-250 атм) и нагрев (при 450-650°С) водного раствора или шлама при одновременном добавлении сжатого воздуха. Образующаяся однородная суперкритическая жидкость подается затем в блок окисления, где органическая часть быстро, примерно за 1 мин окисляется (влажный окислительный процесс). Затем из реакционной массы при примерно 450° сепарируются неорганические вещества (хлор удаляется в виде хлоридов за счет добавления в сырье материалов основного характера), после чего она превращается в систему SCW+N₂+CO₂. Суперкритическая вода включается в повторный оборот. В целом, эффективность разрушения диоксинов может доходить до 99,999%.