В настоящем разделе на основании предоставленных предприятиями анкет представлены технологии и оборудование, применяемые на предприятиях различных отраслей экономики Российской Федерации для термического обезвреживания отходов, содержащих в своем составе органические вещества, с целью снижения уровня их опасности и (или) уменьшения их массы. Специализация рассматриваемых технологий не зависит от специфики отраслей экономики, в которых они могут применяться, а ориентирована на группы видов отходов, содержащих в своем составе органические вещества и подлежащих термическому обезвреживанию.
Источниками образования отходов, содержащих в своем составе органические вещества, является как жизнедеятельность населения, так и производственная и административно-хозяйственная деятельность предприятий. Примерами таких отходов являются: твердые коммунальные отходы (ТКО); загрязненные органическими веществами грунты; пришедшие в негодность и запрещенные пестициды; стойкие органически загрязнители, в том числе полихлорированные бифенилы; нефтешламы; отходы хлорорганических производств химической промышленности; отходы производства минеральных удобрений и химических средств защиты растений; отходы производства органического синтеза (кислот, альдегидов, кетонов, спиртов и др.); некондиционное ракетное топливо; осадки сточных вод и многие другие [1].
Для выбора оптимальных технологических и конструктивных характеристик используемых термических установок и оборудования необходимо исходить из конкретных видов отходов, подвергаемых термическому обезвреживанию, на основе классификации отходов, приведенной в таблице 1.1 [1].
Таблица 1.1 - Классификация отходов применительно к термическому обезвреживанию [1]
Агрегатное состояние (физическая форма) | Горючесть отхода | Состав веществ | Тип нейтрали- | Летучесть органических примесей | Возможность возгонки минеральных продуктов обезвре- | Температура жидко- |
Жидкие отходы | Горючие отходы, для которых 0°С | Отходы, содержащие только органические и неорганические вещества, при окислительной обработке которых образуются , , | В качестве нейтрали- | Легколетучие | Полностью возгоняю- | Вещества с температурой жидко- |
Твердые отходы | Негорючие отходы, для которых 0°С | Отходы, содержащие органические и минеральные соединения азота, при окислительной обработке которых образуются оксиды азота () | В качестве нейтрали- | Летучие | Практически невозго- | Вещества с температурой жидко- |
Пастообразные отходы (шламы, илы, осадки) | Отходы, содержащие органические соединения элементов S, Р, CI, F, при окислительной обработке которых образуются газообразные кислоты или окислы (, , HCI, HF) | В качестве нейтрали- | Малолетучие | Частично возгоняю- | Вещества с температурой жидко- | |
Отходы, содержащие органические, минеральные вещества или органические соединения элементов Na, K, при окислительной обработке которых образуются минеральные соли (NaCI, , , , KCI) | Без нейтрализации дымовых газов | Нелетучие (жидкий остаток) | ||||
Отходы, содержащие органические вещества, элементы, их окислы, соли или органические соединения элементов, при окислительной обработке которых образуются элементы или окислы (CuO, , , NiO, ZnO, , ) | Нелетучие (твердый остаток) |
Классификация отходов, подвергаемых термическому обезвреживанию, объединяет семь основных показателей.
1) По агрегатному состоянию и физической форме отходы разделяются на 3 группы: жидкие, твердые и пастообразные.
В соответствии с ФККО-2014 отходы по агрегатному состоянию и физической форме подразделяются следующим образом (девятый и десятый знаки кода): жидкое (10); твердое (20); дисперсные системы (30); твердые сыпучие материалы (40); изделия из твердых материалов, за исключением волокон (50); изделия из волокон (60); смеси твердых материалов и изделий (70).
2) По горючести отходы разделяются на два класса: горючие и негорючие.
Горючие отходы при комнатной температуре горят самостоятельно, без затрат дополнительного топлива.
Для термического обезвреживания негорючих отходов при комнатной температуре необходимы затраты дополнительного топлива.
3) По составу веществ отходы подразделяются на 5 групп.
К первой группе относятся отходы, содержащие в своем составе органические и неорганические вещества, при окислительной переработке которых образуются безвредные дымовые газы (, , ), не требующие никакой очистки.
Во вторую группу отнесены отходы, которые кроме веществ первой группы содержат соединения азота, при огневом обезвреживании которых образуется оксид азота (NO).
К третьей группе относятся отходы, содержащие органические соединения элементов S, Р, CI, F, при окислительной обработке которых образуются газообразные кислоты и окислы (, , HCI, HF).
К четвертой группе относятся отходы, при обезвреживании которых образуются NaCI, , , , KCI.
К пятой группе относятся отходы, содержащие органические вещества, элементы, их окислы, соли или органические соединения элементов, при окислительной обработке которых образуются элементы или окислы (CuO, , , NiO, ZnO, , , HgO, ).
4) По типу нейтрализующего реагента системы очистки газов отходы разделяются на 4 группы.
К первой группе относятся отходы, для обезвреживания которых в качестве нейтрализующего реагента используются щелочные реагенты (NaOH, , KOH, ). Эти реагенты используются при повышенной температуре рабочего процесса и возможности протекания газофазной реакции нейтрализации.
Ко второй группе относятся отходы, для обезвреживания которых в качестве нейтрализующего реагента используются щелочноземельные реагенты (, СаО, ). Эти реагенты применяются при относительно низкой температуре рабочего процесса и возможности протекания гетерофазной реакции нейтрализации.
К третьей группе относятся отходы, при обезвреживании которых в качестве нейтрализующего реагента используются щелочные и щелочноземельные реагенты.
К четвертой группе относятся отходы, при термическом обезвреживании которых не требуется применение нейтрализующих реагентов.
5) По летучести органических примесей отходы разделяются на 5 групп. При оценке летучести веществ сопоставляют температуру их кипения с равновесной температурой испарения воды в распыленном состоянии в контакте с дымовыми газами или с температурой кипения воды при атмосферном давлении. В зависимости от летучести все вещества, содержащиеся в отходах, подразделяют на легколетучие, летучие, малолетучие, нелетучие (в виде жидкого или твердого остатка).
Условно к легколетучим веществам относят вещества с температурой кипения ниже 85°С, вещества с температурой кипения 85°С100°С относят к летучим, к малолетучим относят вещества с высокой температурой кипения 200°С, к нелетучим - вещества, которые практически не испаряются.
6) По температуре жидкоплавкого состояния минеральных продуктов отходы подразделяются на три группы:
а) отходы с температурой начала спекания золы, значительно превышающей температуру процесса обезвреживания;