Практическое занятие 7 Переработка твердых отходов

Цель работы: расчет технологической схемы комплексной переработки отхода ТЭЦ – летучей золы от сжигания экибастузского угля.

В ходе работы необходимо выполнить следующие задания:

1. Определение класса опасности твердого отхода производства.

2. Определение выхода полезных продуктов при фторидной переработке летучей золы, образующейся при сжигании экибастузского угля.

В России средний уровень переработки отходов не превышает 26 %, а негативное воздействие постоянно накапливаемых отходов на окружающую среду и, следовательно, уровень экологической опасности постоянно возрастают. Образование отходов в экономике России составляет 3,4 млрд тонн в год, в том числе 2,6 млрд тонн/год – промышленные отходы. Средний уровень переработки промотходов составляет порядка 35 %. В результате низкого уровня использования продолжается накопление отходов в окружающей природной среде [9]. Согласно экспертным оценкам, объемы накопления неиспользуемых отходов достигли в России 80 – 90 млрд тонн.

Воздействие мест накопления и захоронения отходов на окружающую среду часто превышает установленные ПДК.

1. Определение класса опасности твердых отходов производства

В соответствии с критериями отнесения опасных отходов к классу опасности Приказом МПР России от 15.06.01 №511 [10] установлено пять классов опасности для окружающей природной среды: I – чрезвычайно опасные, II – высокоопасные, III – умеренно опасные, IV – малоопасные, V – практически неопасные (Приложение 5). Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды может осуществляться расчетным или экспериментальным методами [11].

Показатель степени опасности компонента отхода для ОПС К_i рассчитывается по формуле:

K_i = C_i/W_i (7.1)

где С_i – концентрация i-го компонента в опасном отходе (мг/кг отхода); W_i – коэффициент степени опасности i-го компонента опасного отхода для окружающей природной среды (мг/кг).

Для отхода, состоящего из нескольких компонентов:

K = K₁ + K₂ + …….+ K_n (7.2)

К – показатель степени опасности отхода для окружающей природной среды; К₁, К₂, .... К_n – показатели степени опасности отдельных компонентов отхода для окружающей природной среды.

Коэффициент степени опасности компонента отхода для окружающей среды является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативного воздействий на окружающую природную среду. Размерность коэффициента степени опасности для окружающей среды условно принимается как мг/кг.

Компоненты отходов, состоящие из таких химических элементов как кислород, азот, углерод, фосфор, сера, кремний, алюминий, железо, натрий, калий, кальций, магний, титан в концентрациях, не превышающих их содержание в основных типах почв, относятся к практически неопасным компонентам со средним баллом (К_i), равным 4, и, следовательно, коэффициентом степени опасности для окружающей среды (W_i) равным 10⁶. А также компоненты отходов природного органического происхождения, состоящие из таких соединений как углеводы (клетчатка, крахмал и иное), белки, азотсодержащие органические соединения (аминокислоты, амиды и иное), то есть веществ, встречающихся в живой природе, относятся к классу практически неопасных компонентов со средним баллом (К_i) равным 4 и, следовательно, коэффициентом степени опасности для окружающей среды (W_i) равным 10⁶.

Для определения коэффициента степени опасности компонента отхода для окружающей среды по каждому компоненту отхода устанавливаются степени их опасности для окружающей природной среды для различных природных сред по показателям из воздействия на окружающую среду (до 12 показателей).

В соответствии с таблицей 7.1 устанавливают коэффициенты W_i.

Таблица 7.1

Определение коэффициентов степени опасности компонентов отходов

Первичные показатели опасности компонента отхода	Степень опасности компонента отхода для окружающей природной среды по каждому компоненту отхода
	1	2	3	4
ПДКп , (ОДК *), мг/кг	<1	1-10	10,1-100	>100
Класс опасности в почве	1	2	3	не установ.
ПДКв (ОДУ.ОБУВ), мг/л	<0,01	0,01-0,1	0,11-1	>1
Класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования	1	2	3	4
ПДКр.х. (ОБУВ), мг/л	<0,001	0,001-0,1	0,011-0,1	>0,1
Класс опасности в воде рыбохозяйственного использования	1	2	3	4
ПДКс.с.(ПДКм.р., ОБУВ), мг/м	<0,01	0,01-0,1	0,11-1	>1
Класс опасности в атмосферном воздухе	1	2	3	4
ПДКпп (Мду, МДС), мг/кг	<0,01	0,01-1	1,1-10	>10
Lg(S ,мг/л /ПДКв, мг.л)	>5	5-2	1,9-1	<1
Lg(Снас, мг/м /ПДКр.з)	>5	5-2	1,9-1	<1
Lg(Cнac, мг/м /ПДКс.с. илиПДКм.р.)	>7	7-3,9	3,8-1,6	<1,6
Lg Коw (октанол/вода)	>4	4-2	1,9-0	<0
LD мг/кг	<15	15-150	151-5000	>5000
LD , мг/кг **	<500	500-5000	5001-50000	>50000
LD мг/л/96ч	<1	1-5	5,1-100	>100
БД=БПК /ХПК 100%	<0,1	0,01-1,0	1,0-10	>10
Персистентность (трансформация в окружающей природной среде)	Образование более токсичных продуктов, в т.ч. обладающих отдаленными эффектами или новыми свойствами	Образование продуктов с более выраженным влиянием других критериев опасности	Образование продуктов, токсичность которых близка к токсичности исходного вещества	Образование менее токсичных продуктов
Биоаккумуляция (поведение в пищевой цепочке)	Выраженное накопление во всех звеньях	Накопление в нескольких звеньях	Скопление в одном из звеньев	Нет накопления
БАЛЛ	1	2	3	4

Коэффициенты для наиболее распространенных компонентов опасных отходов приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2

Коэффициенты опасности веществ

Наименование компонента	Wi	Наименование компонента	Wi
Альдрин	138	Никель	128,8
Бенз(а)пирен	59,97	N-нитрозодифениламин	2511,88
Бензол	316,2	Пентахлорбифенилы	59,98
Гексахлорбензол	354	Пентахлорфенол	75,85
2-4Динитрофенол	39,8	Ртуть	10,0
Ди (n)бутилфталат	215,44	Стронций	2951
Диоксины	24,6	Серебро	331,1
Дихлорпропен	398	Свинец	33,1
Диметилфтатат	358,59	Тетрахлорэтан	735,6
Дихлорфенол	39,8	Толуол	100,0
Дихлордифенилтрихлорэтан	213,8	Трихлорбензол	598,4
Кадмий	26,9	Фенол	215,44
Линдан	463,4	Фураны	359
Марганец	537,0	Хлороформ	215,4
Медь	358,9	Хром	100,0
Мышьяк	55,0	Цинк	463,4
Нафталин	517,9	Этилбензол	517,9

Степень опасности отхода рассчитывают по формуле 7.1 и по данным таблицы 7.3 проводят отнесение отходов к классу опасности расчетным методом.

Таблица 7.3

Соотношение между классом и степенью опасности отхода

Класс опасности отхода	Степень опасности отхода для окружающей природной среды
I
II
III
IV
V

В случае отнесения производителями отходов отхода расчетным методом к 5-му классу опасности, необходимо его подтверждение экспериментальным методом. При отсутствии подтверждения 5-го класса опасности экспериментальным методом отход может быть отнесен к 4-му классу опасности.

Экспериментальный метод отнесения отходов к классу опасности для окружающей среды осуществляется в специализированных аккредитованных для этих целей лабораториях. Экспериментальный метод основан на биотестировании водной вытяжки отходов. Класс опасности устанавливается по кратности разведения водной вытяжки, при которой не выявлено воздействие на гидробионтов в соответствии со следующими диапазонами кратности разведения в соответствии с таблицей 7.4:

Таблица 7.4

Класс опасности отхода	Кратность разведения водной вытяжки из опасного отхода, при которой вредное воздействие на гидробионтов отсутствует
I	>10000
II	От 10000 до 1001
III	От 1000 до 101
IV	< 100
V	1

Пример 1

Рассчитать класс опасности отхода производства угольного адсорбента, содержащего гидроксид меди. Содержание меди на поверхности сорбента составляет 17%.

Решение

Класс опасности отхода определяется по показателю степени опасности отхода К_∑, рассчитываемому по сумме индексов токсичности всех компонентов отхода по формуле

К_∑= К₁+К₂

1. Рассчитаем концентрацию С_i (мг/кг) меди по формуле:

С_i = m_i / M, где m_i – масса меди в отходе, мг.

С (меди) = 170000 мг/кг;

2. Показатель степени опасности (индекс токсичности) компонента отхода для ОС К_i рассчитывается по формуле К_i = C_i/W_i.

3. Рассчитаем коэффициент степени опасности каждого компонента

опасного отхода для окружающей среды по формулам 7.1 и 7.2.

4. По таблице 4 находим коэффициент степени опасности меди для окружающей природной среды: W = 358,9 мг/кг.

5. Компонент отхода уголь относится к практически неопасным компонентам со средним баллом К_i равным 4 и коэффициентом степени опасности для окружающей среды W_i = 10⁶_.

6. Определяем показатель степени опасности каждого компонента отхода:

K₁ (уголь) = 830 000/1 000 000 = 0,83

K₂ (медь) = 170000/358,9 = 434,6

7. Определяем класс опасности отхода: К_Σ=0,83 + 434,6 = 435,43.

Ответ: так как 435,43 ≥ К_Σ>102, то данный отход имеет III класс опасности.