Очистка сточных вод от ПАВ

Очистка сточных вод от красителей

Очистка сточных вод от фенола

Вакуумные технологии очистки воды

Мембранные технологии

Обратный осмос

Нанофильтрация

Ультрафильтрации - керамика

Ультрафильтрации - полимеры

Электродиализ

Первапорация

Электрофлотация

Фильтр-прессы

Сорбционные технологии

Выпарные установки

Требования ПДК

Переработка твердых отходов

Утилизация твердых отходов

В химической и нефтехимической промышленности образуются многочисленные твердые отходы, различающиеся по своему происхождению и составу. Ввиду большого многообразия этих отходов предложить обобщенную схему их утилизации и обезвреживания не представляется возможным, поэтому рассмотрим основные методы применительно к многотоннажным отходам производства.

Переработка фосфогипса

Фосфогипс образуется как отход в производстве фосфорной кислоты из природных фосфатов. При разложении фосфатов серной кислотой в раствор переходит фосфорная кислота и образуется труднорастворимый сульфат кальция (фосфогипс):

Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ = 5CaSO₄ + 3H₃PO₄ + HF

В зависимости от температуры и концентрации получаемой кислоты сульфат кальция выделяется в форме дигидрата CaSO₄ • 2H₂O (гипс), полугидрата CaSO₄ • 1/2Н₂О или безводной соли CaSO₄ (ангидрит). При получении экстракционной фосфорной кислоты дигидратным способом образуется 7,5-8,4 т влажного фосфогипса в пересчете на дигидрат. Фосфогипс (в пересчете на сухое вещество) содержит до 94% CaSO₄, а также в виде примесей неразложившийся фосфат, неотмытую фосфорную кислоту, полуторные оксиды, соединения стронция, различные микропримеси (редкоземельные элементы, Mo, Co, Mn, Zn), соединения фтора.

Основными примесями, препятствующими прямому использованию фосфогипса вместо природного гипса в строительстве, являются соединения фтора и Р2Од. В России и странах СНГ в настоящее время в отвалах находится более 40 млн. т фосфогипса и ежегодно образуется около 10 млн. т этого отхода. Фосфогипс помимо загрязнения окружающей среды наносит большой экономический ущерб, поскольку до 10% себестоимости фосфорной кислоты приходится на затраты по его транспортировке и хранению. Шламохранилища занимают огромные площади земель, необходимых сельскому хозяйству.

В нашей стране и за рубежом разработано несколько направлений использования фосфогипса, ниже приводится их экономическая эффективность в расчете на 1 т отхода:

Процесс получения гипсовых вяжущих из фосфогипса обычно состоит из двух стадий: очистка фосфогипса от соединений фтора и фосфора и последующая дегидратация CaSO4 • 2Н2О до CaSO4 • 1/2H2О. Дегидратацию осуществляют путем обжига в печах при температуре 150-170 °С либо в автоклавах при 120-170 °С. Технология получения вяжущих освоена в промышленном масштабе, в настоящее время по этому методу перерабатывается в мире 3 млн. т фосфогипса и производится 1,9 млн. т вяжущих материалов.

В производстве цемента фосфогипс гранулируют и подсушивают в барабанных сушилках до содержания гигроскопической влаги около 5%. Использование фосфогипса уменьшает расход топлива в производстве цемента, повышает производительность печей и качество цементного клинкера.

В производстве серной кислоты и цемента высушенный фосфогипс смешивают с глиной, песком и коксом и обжигают при 1200-1400 °С. При обжиге протекают следующие реакции:

CaSO4 + 2С = CaS + 2СО2; CaS + 3CaSO4 = 4СаО + 4SO2

Процесс может быть описан суммарной реакцией:

2CaSO4 + С = 2СаО + 2SO2 + СО2

В процессе применяют небольшой избыток углерода (20-30% от стехиометрического) для компенсации его расхода на побочные реакции.

Образующийся диоксид серы направляется на окисление до SO3, который далее абсорбируется водой с получением серной кислоты.

В производстве серной кислоты и извести фосфогипс восстанавливают коксом или продуктами конверсии природного газа:

CaSO4 + 2С = CaS + 2СО2; CaSO4 + 4СО = CaS + 4СО2; CaSO4 + 4Н2 = CaS + 4Н2О

Сульфид кальция обрабатывают водой, а полученную суспензию - диоксидом углерода:

CaS + Н2О + СО = H2S + CaCO3

Полученный сероводород окисляется до диоксида серы:

H2S + 3/2О2 = SO2 + Н2О

Разработаны способы, основанные на взаимодействии предварительно приготовленного (NH4)2CO3 с фосфогипсом или на непосредственном контактировании газообразных NНз и СО2.

Разработана схема комплексной переработки фосфогипса в сульфат аммония, оксид кальция и концентрат редкоземельных элементов. Метод основан на том, что СаО, полученный из осадка СаСО3, растворяется в аммониевых солях, а редкоземельные элементы остаются в осадке. Прокаливание СаСО3 проводят при 1000 "С, полученный оксид кальция обрабатывают раствором NH4Cl с получением раствора СаСl2 и осадка редкоземельных элементов. Аммонизированный раствор СаСl2 насыщается CO2 для выделения СаСО3 и регенерации NH4Cl.

В сельском хозяйстве фосфогипс используется для гипсования солонцовых почв. При внесении в такие почвы фосфогипса (6-7 т на 1 га) происходит образование сульфата натрия, который легко вымывается. Фосфогипс рекомендуется применять в качестве местных удобрений. Использование такого удобрения экономически оправданно при отсутствии дальних перевозок (до 500 км). Использование фосфогипса не требует очистки от Р2O5 поскольку эта примесь играет положительную роль при внесении в почву.

Потребность в нашей стране в серосодержащих удобрениях составляет более 2 млн т/год.

Среди других методов переработки фосфогипса перспективным является извлечение из него элементной серы путем восстановления при температуре 1100-1200 °С.

Переработка пластмасс и эластомеров

Технологические отходы пластических масс и эластомеров образуются в отраслях, занимающихся синтезом и переработкой этих продуктов. По статистическим данным, в производстве этих отходов образуется от 5 до 35%.

Длительное время захоронение в почву и сжигание были наиболее распространенными способами уничтожения отходов пластмасс и эластомеров. Тепло, выделяющееся при сжигании, использовалось для генерирования водяного пара. Однако при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полимеров, выделение токсичных газов и, как следствие, повторное загрязнение воздушного бассейна.

К основным способам утилизации отходов пластмасс относятся: термическое разложение путем пиролиза; деполимеризация с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров); вторичная переработка.

Пиролиз полимеров осуществляется при температурах 800-1100 °С и позволяет получить высококалорийное топливо, сырье и полупродукты, используемые в различных технологических процессах, а также мономеры для синтеза полимеров. При пиролизе отходов полиэтилена (Т = 740 °С) образуются полезные продукты: этилен (25%), метан (16%), бензол (12%), пропилен (10%).

Установка термического пиролиза включает дробилку, шнековый питатель, печь пиролиза, скруббер для промывки пирогаза, холодильник, ректификационную колонну разделения углеводородов и камеру сжигания отходящих газов. В случае переработки поливинилхлорида предусматривается скруббер для поглощения НСl. Печь пиролиза отходов представляет собой обогреваемую вертикальную цилиндрическую камеру, в которой измельченные пластмассовые отходы перемещаются под действием силы тяжести вниз, а продукты пиролиза из верхней части печи направляются на переработку.

Разработаны процессы каталитического гидрокрекинга для превращения полимерных отходов в бензин и масла.

Процессу деполимеризации с получением мономеров подвергают только те виды пластмасс, которые распадаются при сравнительно низких температурах (300-450 °С). К таким полимерам относятся полистирол и его сополимеры, полиакрилаты. Пиролиз полистирола сопровождается получением 50-70% исходного стирола, при термическом разложении полиметилметакрилата выход газообразного метилметакрилата достигает 91-96%.

Наиболее эффективным способом утилизации отходов полимерных материалов является их вторичная (а в некоторых случаях многократная) переработка. Освоены процессы переработки вышедшей из употребления полиэтиленовой пленки в трубы для сельского хозяйства и изделия менее ответственного назначения, а также во вторичную пленку. Технологический процесс получения вторичной полимерной пленки заключается в подготовке исходного сырья (использованной пленки), гранулировании и смешении полученных гранул с первичным полиэтиленом с последующим получением пленки обычными методами.