ИТС 15-2025. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Утилизация и обезвреживание отходов (кроме термических способов)

(утв. Приказом Росстандарта от 24.12.2025 № 2845)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ИТС 15-2016"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-its-15-2016" "ИТС 15-2016. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отход"
  n1["ИТС 15-2021"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-its-15-2021" "ИТС 15-2021. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Утилизация и обезвреживание отходов (кроме термических способов) (утв. Приказом Росстандарта о"
  n2["ИТС 15-2025"]:::doc
  click n2 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-2845" "ИТС 15-2025. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Утилизация и обезвреживание отходов (кроме термических способов) (утв. Приказом Росстандарта о"
  n1 --> n2
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утвержден Приказом Росстандарта от 24 декабря 2025 г. № 2845

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

УТИЛИЗАЦИЯ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОТХОДОВ (КРОМЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ)

WASTE TREATMENT (EXCEPT THERMAL METHODS)

ИТС 15-2025

Дата введения 1 сентября 2026 года

Введение

Настоящий справочник НДТ состоит из 21 раздела, содержащего информацию об уровне технического и технологического развития сферы утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов, основанных на термодеструкции компонентов отходов), применяемых наилучших доступных технологиях (далее — НДТ) и различных аспектах их применения, а также перспективных технологиях. В приложении к справочнику НДТ в дополнение к ГОСТ Р 113.00.12-2023 «Наилучшие доступные технологии. Термины и определения» приводятся основные специализированные термины и определения, используемые при описании сферы утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов).

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Во введении приведено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. В предисловии указаны цель разработки справочника НДТ, его статус, правовой контекст, описание конкретных проблем, решаемых справочником НДТ, описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также порядок его применения.

Область применения. В разделе приводится детализация области применения НДТ, на которую распространяется действие справочника НДТ в соответствии с действующим законодательством. Определена граница отнесения к области применения объектов утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов).

В разделе 1 дана общая информация о сфере утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов) на основании предоставленных предприятиями анкет, приведены обобщенные данные о технологиях и оборудовании, применяемых в Российской Федерации способах утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов) с целью использования отходов для производства товаров, выполнения работ, оказания услуг (в части утилизации) или с целью снижения уровня их опасности и (или) уменьшения их массы (в части обезвреживания); приводится краткий обзор экологических аспектов и связанных с ними основных экологических проблем в рассматриваемой сфере деятельности.

В разделах со 2 по 18 приводится описание технологий и технологических процессов, используемых в настоящее время в сфере утилизации и обезвреживания различных групп отходов (кроме термических способов) как в Российской Федерации, так и за рубежом, их основных эколого-энерготехнологических параметров, основных типов существующего оборудования, их преимуществ и недостатков. Также в разделах рассмотрены технологии утилизации и обезвреживания различных групп отходов (кроме термических способов) с точки зрения их воздействия на окружающую среду, приводятся показатели экологической оценки технологий, в том числе маркерные загрязняющие вещества в выбросах в атмосферу, и текущие уровни эмиссии в окружающую среду.

В разделе 19 приводится общая методология определения наилучших доступных технологий при утилизации и обезвреживании отходов (кроме термических способов), в том числе с использованием методов, позволяющих пошагово рассмотреть несколько технологий и определить наилучшую доступную технологию. Приводится описание наилучших доступных технологий по утилизации и обезвреживанию отходов (кроме термических способов), позволяющих сократить эмиссии в окружающую среду, потребление сырья, воды, энергии и снизить воздействие отходов на окружающую среду. Приводятся данные о потреблении ресурсов и повышении энергоэффективности, технологические показатели НДТ.

В разделе 20 приводится краткое описание наилучших доступных технологий по утилизации и обезвреживанию отходов (кроме термических способов, основанных на термодеструкции компонентов отходов). Приводятся данные о технологических показателях НДТ.

В разделе 21 рассмотрены технологии, находящиеся на стадии промышленного внедрения, которые:

• способны обеспечить снижение негативного воздействия на окружающую среду выше, чем технологии, определенные как наилучшие доступные технологии;
• способны обеспечить снижение производственных экономических затрат при сопоставимом негативном воздействии на окружающую среду.

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки справочника установлены Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 года № 1458 (ред. от 17.11.2022) «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям». Перечень областей применения наилучших доступных технологий определен Распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 года № 2674-р (ред. от 01.11.2021).

1 Статус документа

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее — справочник НДТ) является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой (ТРГ 15), состав которой утвержден приказом Минпромторга России от 5 марта 2025 г. № 1077.

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее — Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых в сфере утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов) технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих использовать отходы для производства товаров, выполнения работ, оказания услуг, снизить негативное воздействие на окружающую среду, водопотребление, повысить энергоэффективность, ресурсосбережение. Из ряда описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся наилучшими доступными технологиями. Для наилучших доступных технологий в справочнике НДТ установлены соответствующие технологические показатели.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Справочник НДТ разработан с учетом справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям «Европейская комиссия. Комплексное предупреждение и контроль загрязнений. Справочное руководство по наилучшим доступным технологиям. Обработка отходов. Европейский Союз. 2018 г.» (European Commission. Integrated Pollution Prevention and Control. Reference Document on Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment. European Union. 2018).

Справочник НДТ актуализирован в 2025 году с учетом справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям «Европейская комиссия. Директива о промышленных эмиссиях 2010/75/EU. Комплексное предотвращение и контроль загрязнения. Справочное руководство по наилучшим доступным технологиям. Обработка отходов. 2018 г.» (European Commission. Industrial Emissions Directive 2010/75/EU. Integrated Pollution Prevention and Control Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment. 2018).

Информация из справочников Европейского союза использовалась с учетом реализованных технологий утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов) в Российской Федерации.

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при утилизации и обезвреживании отходов (кроме термических способов) в Российской Федерации, была обновлена в процессе актуализации справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора и обработки данных, необходимых для разработки и актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 года № 4841 (ред. от 21.03.2023).

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми (актуализируемыми) в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 10 июня 2022 года № 1537-р (ред. от 18.11.2024) «Об утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям», приведена в разделе «Область применения».

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Настоящий справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 24 декабря 2025 г. № 2845.

Настоящий справочник НДТ введен в действие с 1 сентября 2026 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru).

8 Взамен ИТС 15-2021

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие виды деятельности:

• утилизация и обезвреживание отходов, кроме утилизации и обезвреживания отходов термическими способами, основанными на термодеструкции органических веществ, входящих в состав отходов, включая утилизацию и обезвреживание отходов, являющиеся неотъемлемым процессом обрабатывающих или иных производств, если в соответствующем отраслевом справочнике НДТ они не рассмотрены.

Данные виды деятельности согласно «ОК 029-2014 (КДЕС Ред. 2). Общероссийский классификатор видов экономической деятельности» (утв. Приказом Росстандарта от 31 января 2014 года № 14-ст) (ред. от 09.04.2025 г.) входят в группировку 38.2 и 38.3.

В настоящем справочнике НДТ рассматривается деятельность по утилизации и обезвреживанию (кроме термических способов, основанных на термической деструкции) следующих групп отходов:

• отходы смазочных материалов и специальных жидкостей;
• нефтесодержащие отходы, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти;
• отходы оборудования, содержащего ртуть;
• изделия из резины, утратившие потребительские свойства, в том числе резиновые шины, покрышки и камеры;
• пластмассовые изделия, утратившие потребительские свойства, в том числе упаковочные пластмассовые изделия;
• электрическое и электронное оборудование, утратившее потребительские свойства, в том числе:

\circ компьютеры и периферийное оборудование, утратившие потребительские свойства;

\circ коммуникационное оборудование, утратившее потребительские свойства;

\circ электронная бытовая техника, утратившая потребительские свойства;

\circ оптические приборы и фотографическое оборудование, утратившие потребительские свойства;

\circ электрические бытовые приборы, утратившие потребительские свойства;

\circ неэлектрические бытовые приборы, утратившие потребительские свойства;

\circ холодильное и вентиляционное промышленное оборудование, утратившее потребительские свойства;

\circ осветительное электрическое оборудование, утратившее потребительские свойства;

• медицинские отходы;
• биологические отходы;
• отходы органических растворителей;
• автомобильные аккумуляторы, утратившие потребительские свойства <1>;

<1> Только в части утилизации с получением лома свинца, свинцовой пасты, полипропилена, электролита или кристаллического сульфата натрия.

• первичные и аккумуляторные батареи, утратившие потребительские свойства;
• отходы фильтров и отработанных фильтровальных материалов;
• отходы продукции, содержащей галогенированные ароматические органические вещества, в том числе стойкие органические загрязнители;
• отходы органических пестицидов и агрохимикатов;
• отходы оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества;
• твердые коммунальные отходы;
• золы и шлаки от сжигания твердого топлива;
• катализаторы, адсорбенты отработанные;
• отходы металлообработки, в том числе отходы гальванических производств.

Настоящий справочник НДТ не распространяется на технологии утилизации и обезвреживания отходов, содержащих в своем составе органические вещества, термическими способами с деструкцией органических веществ.

Дополнительные виды деятельности при утилизации и обезвреживании отходов (кроме термических способов) и соответствующие им справочники НДТ приведены в таблице 1.

Таблица 1

Дополнительные виды деятельности при утилизации и обезвреживании отходов (кроме термических способов) и соответствующие им справочники НДТ

Раздел 1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов (кроме термических способов)

Утилизация отходов — использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая повторное применение отходов, в том числе повторное применение отходов по прямому назначению (рециклинг), их возврат в производственный цикл после соответствующей подготовки (регенерация), извлечение полезных компонентов для их повторного применения (рекуперация), а также использование твердых коммунальных отходов в качестве возобновляемого источника энергии (вторичных энергетических ресурсов) после извлечения из них полезных компонентов на объектах обработки, соответствующих требованиям, предусмотренным пунктом 3 статьи 10 Федерального закона от 24 июня 1998 года № 89-ФЗ (ред. от 31.07.2025) (энергетическая утилизация) [1].

Обезвреживание отходов — уменьшение массы отходов, изменение их состава, физических и химических свойств (включая сжигание, за исключением сжигания, связанного с использованием твердых коммунальных отходов в качестве возобновляемого источника энергии (вторичных энергетических ресурсов), и (или) обеззараживание на специализированных установках) в целях снижения негативного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду [1].

Объекты обезвреживания отходов — специально оборудованные сооружения, которые обустроены в соответствии с требованиями законодательства в области охраны окружающей среды и законодательства в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения и предназначены для обезвреживания отходов [1].

В настоящем справочнике НДТ в разделах 2 - 18 рассмотрены технологии утилизации и обезвреживания для следующих групп отходов:

• утилизация и обезвреживание отходов смазочных материалов и специальных жидкостей (раздел 2);
• утилизация и обезвреживание нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти (раздел 3);
• утилизация и обезвреживание отходов оборудования, содержащего ртуть (раздел 4);
• утилизация и обезвреживание изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер (раздел 5);
• утилизация и обезвреживание пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковочных пластмассовых изделий (раздел 6);
• утилизация и обезвреживание электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства; осветительного электрического оборудования, утратившего потребительские свойства (раздел 7);
• обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов (раздел 8);
• обезвреживание биологических отходов (раздел 9);
• утилизация и обезвреживание отходов органических растворителей (раздел 10);
• утилизация и обезвреживание автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства (раздел 11) <2>;

<2> Только в части утилизации с получением лома свинца, свинцовой пасты, полипропилена, электролита или кристаллического сульфата натрия.

• утилизация и обезвреживание батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства (раздел 12);
• утилизация и обезвреживание отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных (раздел 13);
• утилизация и обезвреживание отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические органические вещества, в том числе стойкие органические загрязнители (раздел 14);
• утилизация и обезвреживание отходов органических пестицидов и агрохимикатов (раздел 14);
• утилизация и обезвреживание отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества (раздел 7);
• утилизация и обезвреживание твердых коммунальных отходов (раздел 15);
• утилизация и обезвреживание зол и шлаков от сжигания твердого топлива (раздел 16);
• утилизация и обезвреживание катализаторов и сорбентов (раздел 17);
• утилизация и обезвреживание отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств (раздел 18).

Раздел 2 Утилизация и обезвреживание отходов смазочных материалов и специальных жидкостей

Настоящий раздел содержит информацию о видах отходов, включенных в подтипы 4 06 000 00 00 0 «Отходы нефтепродуктов» и 4 13 000 00 00 0 «Отходы синтетических и полусинтетических масел и гидравлических жидкостей» Федерального классификационного каталога отходов.

2.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов смазочных материалов и специальных жидкостей

Согласно Техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 030/2012 «О требованиях к смазочным материалам, маслам и специальным жидкостям» (далее — ТР ТС 030/2012) [2]:

• смазочный материал — вещество нефтяного или синтетического происхождения, облегчающее процесс трения на рабочих поверхностях соприкасающихся деталей, в результате которого уменьшается сила трения и изнашивание поверхности;
• специальная жидкость — жидкость нефтяного или синтетического происхождения, предназначенная для использования в качестве рабочего тела.

К отходам смазочных материалов и специальных жидкостей относятся:

а) отработанные масла нефтяного и/или синтетического происхождения, в том числе:

1. масла моторные (универсальные, карбюраторные, дизельные, для авиационных поршневых двигателей), утратившие потребительские свойства;

2. масла трансмиссионные, утратившие потребительские свойства;

3. масла гидравлические, утратившие потребительские свойства;

4. масла индустриальные, утратившие потребительские свойства;

5. масла компрессорные, утратившие потребительские свойства;

6. масла турбинные, утратившие потребительские свойства;

7. масла антикоррозионные, утратившие потребительские свойства;

8. масла электроизоляционные, утратившие потребительские свойства;

9. масла базовые, утратившие потребительские свойства;

10. смеси перечисленных выше масел;

б) пластичные смазки нефтяного и синтетического происхождения, утратившие потребительские свойства;

в) тормозные жидкости, утратившие потребительские свойства;

г) охлаждающие жидкости (в том числе смазочно-охлаждающие жидкости).

Отходы смазочных материалов и специальных жидкостей образуются при хранении и использовании смазочных материалов и специальных жидкостей.

Основные данные по технологиям утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства

Отработанные смазочные материалы и специальные жидкости, в основном, подлежат утилизации с получением продукции, в том числе вторичного сырья. Согласно ТР ТС 030/2012 [2] смешение отходов смазочных материалов и специальных жидкостей с нефтью (газовым конденсатом), бензином, керосином, топливом (дизельным, судовым, котельно-печным, мазутом) с целью получения топлива, предназначенного для энергетических установок, запрещено.

Утилизация отходов смазочных материалов и специальных жидкостей может осуществляться на специализированных предприятиях или предприятиях нефтепереработки. Продукты утилизации отработанных масел могут использоваться в качестве базового масла в масляном производстве. При раздельном сборе отработанных масел возможно восстановление их первоначальных свойств и повторное использование, что позволяет продлить срок службы масла. Такая утилизация организуется на предприятиях, которые образуют эти отходы.

Утилизация смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства на специализированных установках представлена в основном пиролизом, при котором в зависимости от режима могут быть получены газообразные и жидкие углеводороды, а также пироуглерод в различных соотношениях. Пиролиз относится к термическим методам утилизации и рассмотрен в информационно-техническом справочнике ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Для утилизации смазочных материалов, утративших потребительские свойства, применяются следующие методы (кроме термических) [4]:

• физические;
• физико-химические.

С помощью физических и физико-химических методов из смазочных материалов, утративших потребительские свойства, удаляются механические примеси и вода. Получившийся продукт используют для производства аналогичной продукции или в качестве сырья на нефтеперерабатывающих предприятиях. Гарантом успешной утилизации по описанной схеме является обеспечение раздельного сбора отходов смазочных материалов и специальных жидкостей.

Основные методы утилизации отработанных смазочных материалов и специальных жидкостей и применяемое при их реализации технологическое оборудование представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Методы и оборудование утилизации смазочных материалов, утративших потребительские свойства

Обычно современные технологические процессы утилизации отходов смазочных материалов и специальных жидкостей являются многоступенчатыми и в общем виде включают следующие этапы: очистка от твердых частиц, обезвоживание, удаление легкокипящих (топливных) фракций, удаление продуктов окисления или поликонденсации углеводородов [5].

В случае если полученный по указанной схеме продукт с восстановленными свойствами планируется использовать повторно, то целесообразно предусматривать включение процедуры контроля качества, по результатам которой при необходимости производить введение в восстановленный продукт, например в масло добавок (например, легирующих), улучшающих их эксплуатационные свойства.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации отходов смазочных материалов и специальных жидкостей

Утилизация отходов смазочных материалов и специальных жидкостей сопровождается выделением в атмосферный воздух выбросов углеводородов.

При утилизации отработанных смазочных материалов и специальных жидкостей из них выделяют воду и механические примеси. Поэтому данный процесс сопровождается образованием загрязненных сточных вод и вторичных отходов. Сточные воды должны быть очищены от загрязнений, представленных углеводородами, а отходы необходимо обезвреживать. При обезвреживании, как правило, используются термические методы (см. ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами») [3].

2.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания отходов смазочных материалов и специальных жидкостей (кроме термических способов)

Технологии утилизации отходов смазочных материалов и специальных жидкостей, основанные на физических методах

Для утилизации смазочных материалов, утративших потребительские свойства, используются отстаивание, фильтрация, центробежная очистка.

Отстаивание

Область применения. Используется для очистки отходов масел всех видов.

Описание метода. Отстаивание основано на разделении масла, воды и механических примесей под действием силы тяжести. Эффективность этого способа зависит от разности удельных весов масла и посторонних примесей, вязкости масла, состояния, в котором оно находится, а также от продолжительности периода отстаивания. Наилучшие результаты получаются при наличии большой разности удельных весов масла и механических примесей, невысокой вязкости масла, спокойного состояния масла в резервуаре-отстойнике и длительного времени отстоя (желательно не менее десяти дней). При этом вода и нерастворимые примеси оседают на дно резервуара.

Процесс осуществляется в горизонтальных или вертикальных резервуарах-отстойниках.

Вторичные отходы очистки масел подлежат обезвреживанию [6, 7].

Данный метод, в зависимости от уровня загрязнения масла и времени, необходимого для его отстаивания, может использоваться как самостоятельный или как предварительный с последующей фильтрацией и центробежной очисткой отработанного масла. В качестве главного недостатка данного метода можно отметить продолжительность времени, необходимого для полного оседания частиц, и возможность удаления из масла только крупных частиц размером от 50 до 100 мкм. Вторичные отходы очистки масел подлежат обезвреживанию.

Для повышения эффективности разделения фракций может быть использован предварительный подогрев.

Фильтрация

Область применения. Используется для очистки отходов масел всех видов.

Описание метода. Фильтрация — процесс удаления частиц механических примесей и смолистых соединений путем пропускания масла через сетчатые или пористые перегородки фильтров (рисунок 2.1). В качестве фильтрационных материалов используют металлические и пластмассовые сетки, войлок, ткани, бумагу, композиционные материалы и керамику. Для повышения качества очистки масел увеличивается количество фильтров грубой очистки и вводится в технологический процесс вторая ступень — тонкая очистка масла. Вторичные отходы очистки масел подлежат обезвреживанию [8].

Рисунок 2.1 — Схема установки фильтрации отработанных масел [8]

Центробежная очистка

Область применения. Используется для очистки отходов масел всех видов.

Описание метода. Центробежная очистка является наиболее эффективным и высокопроизводительным методом удаления механических примесей и воды из отработанного масла. Принцип работы установки следующий. Первоначально масло проходит процесс разделения в сепараторе, где удаляются твердые частицы загрязнений. Разделение масел происходит под действием центробежных сил на составляющие фазового типа. На сепаратор подача масла происходит посредством насосов питательного типа действия. Наиболее сильные загрязнения и вода выдаются на барабанную периферию, очищенное масло выводится из сепаратора в непрерывном режиме. Выделенные при сепарации вторичные отходы накапливаются в специальном резервуаре, который регулярно подвергается очистке. Вторичные отходы подлежат обезвреживанию [9].

Минусом центробежной очистки может считаться трудоемкость процесса очистки самой центрифуги от механических примесей. Также центрифуга относится к сложным в эксплуатации устройствам, требующим ручных настроек, а, следовательно, постоянного присутствия оператора [8].

Утилизация масел с помощью центробежной очистки заключается в разделении масел от механических примесей. В результате технологического процесса получается очищенное масло и отход, в виде механических примесей.

Технологии утилизации отходов масел, основанные на физико-химических методах

Для утилизации масел, утративших потребительские свойства, используются следующие физико-химические методы: адсорбция, коагуляция, термовакуумная сушка, селективное растворение.

Адсорбция

Область применения. Используется для очистки отходов масел всех видов.

Описание метода. Адсорбционная очистка отработанных масел заключается в использовании способности веществ, служащих адсорбентами, удерживать загрязняющие масло продукты на наружной поверхности гранул и на внутренней поверхности пронизывающих гранулы капилляров. В качестве адсорбентов применяют вещества природного происхождения (отбеливающие глины, бокситы, природные цеолиты) и полученные искусственным путем (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатные соединения, синтетические цеолиты).

Адсорбционная очистка может осуществляться контактным методом — масло перемешивается с измельченным адсорбентом, перколяционным методом — очищаемое масло пропускается через адсорбент, методом противотока — масло и адсорбент движутся навстречу друг другу. К недостаткам контактной очистки следует отнести необходимость утилизации большого количества адсорбента, загрязняющего окружающую среду. При перколяционной очистке в качестве адсорбента чаще всего применяется силикагель, что делает этот метод дорогостоящим. Наиболее перспективным методом является адсорбентная очистка масла в движущемся слое адсорбента, при котором процесс протекает непрерывно, без остановки для периодической замены или регенерации адсорбента, однако применение этого метода связано с использованием довольно сложного оборудования, что сдерживает его широкое распространение [10].

Коагуляция

Область применения. Используется для очистки отходов масел всех видов.

Описание метода. Коагуляция — укрупнение частиц загрязнений, находящихся в масле в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, осуществляется с помощью специальных веществ — коагулянтов, к которым относятся электролиты неорганического и органического происхождения, поверхностно-активные вещества (ПАВ), не обладающие электролитическими свойствами, коллоидные растворы ПАВ и гидрофильные высокомолекулярные соединения.

Процесс коагуляции зависит от количества вводимого коагулянта, продолжительности его контакта с маслом, температуры, эффективности перемешивания и т.д. Продолжительность коагуляции загрязнений в отработанном масле составляет, как правило, 20 — 30 мин, после чего можно проводить очистку масла от укрупнившихся частиц загрязнений с помощью отстаивания, центробежной очистки или фильтрования [10].

Процесс ведется в несколько стадий:

• подготовка сырья;
• подогрев сырья;
• введение и обработка масла разделяющим агентом;
• осаждение загрязнений масла (грубая очистка в реакторе).

Исходное загрязненное масло закачивается в бак-реактор (3/4 от объема) и нагревается. После чего в масло вводится разделяющий агент, предварительно измельченный до мелкодисперсного состояния. Далее идет процесс перемешивания масла механической (или ручной) мешалкой в течение 5 — 7 мин. В процессе перемешивания происходят укрупнение частиц загрязнений (особенно мелких частиц 1 — 3 мкм) и выпадение их в осадок. Полученная суспензия отстаивается в течение 10 — 24 ч в баке-реакторе (время отстоя зависит от исходных характеристик масла — загрязненности, содержания воды, наличия моюще-диспергирующих присадок) [11].

Термовакуумная сушка

Область применения. Используется для очистки отходов масел всех видов.

Описание метода. Наиболее совершенный и экономичный способ сушки масла распылением его в вакууме при невысокой температуре. Метод заключается в том, что раствор масла с водой распыляется форсункой в бак, в котором создается разрежение. При этом из масла удаляются свободная и растворенная влага, а также растворенный воздух. При тонком диспергировании масла оно быстро отдает свою влагу. Сухое масло в виде капель выпадает на дно вакуумного бака. Эффективность и скорость сушки повышаются при нагреве масла, так как увеличивается испарение влаги. Потери масла от испарения при этом незначительны. Скорость испарения воды из масла зависит также от разности между давлением насыщенного водяного пара при данной температуре и остаточным давлением в вакуумном баке.

Установки для вакуумной сушки масла более производительны и надежны в работе, чем центрифуги. Кроме того, расход электроэнергии для этих установок в 3 — 4 раза меньше [12].

Гидроочистка

Область применения. Используется для очистки масел, полученных при вакуумной перегонке отработанных масел.

Описание метода. Масляная фракция, полученная при вакуумной перегонке отработанных масел (предварительно очищенных от воды и мехпримесей), подвергается гидроочистке в среде водорода. В результате гидроочистки улучшается качество масел, повышается их химическая стабильность.

Технология утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, основанная на физических и физико-химических методах

Область применения. Утилизация смазочных материалов и специальных жидкостей с получением смазывающих добавок, сырьевых продуктов для нефтехимических производств, масло-компонентов и смазок различного назначения.

Описание метода. Метод заключается в реализации физических и физико-химических методов утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших, потребительские свойства, в результате чего из смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства, удаляют механические примеси, воду, гликольсодержащие жидкости и другие продукты деградации смазочных материалов, образующиеся на этапах жизненного цикла продукции. Получившийся промежуточный продукт используется для производства смазочных материалов и сырьевых компонентов для нефтехимических производств.

К отходам, поступающим на утилизацию, относятся отходы минеральных масел, не содержащих галогены, смеси масел минеральных и/или синтетических отработанных, отходы синтетических и полусинтетических масел и гидравлических жидкостей с учетом общих технических условий на отработанные нефтепродукты в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 21046-2021 «Нефтепродукты отработанные. Общие технические условия», при этом указанные отходы не должны содержать, галогенов, полихлорированных дифенилов и терфенилов.

К техническим способам реализации технологии утилизации и регенерации, смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства, с получением товарной продукции относятся:

• гравитационная сепарация;
• трехстадийная (многоступенчатая) фильтрация;
• седиментация с подогревом;
• компаундирование конечных продуктов с введением легирующих присадок;
• олеофильный скимминг;
• коагуляция в смесителях-отстойниках с применением коагулянтов и деэмульгаторов.

В таблице 2.2 приведены сведения по оборудованию, применяемому при регенерации и утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства.

Таблица 2.2

Сведения об оборудовании, применяемом при регенерации и утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства

Для отходов, поступающих на утилизацию определены следующие входящие параметры:

• допускается содержание эмульсий, смазочно-охлаждающих жидкостей и воды не более 20% от объема;
• содержание воды не более 10%;
• содержание механических примесей не более 4%;
• температура вспышки не менее 80 °C.

В результате процесса утилизации отработанных смазочных материалов и специальных жидкостей получается следующая продукция:

• масла компоненты и модификаторы;
• буровые смазки и их компоненты;
• смазки для цепей;
• разделительные смазки.

2.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов смазочных материалов, в том числе масел, и специальных жидкостей

Утилизация отходов смазочных материалов сопровождается выделением в атмосферный воздух выбросов углеводородов.

При использовании физических методов утилизации отработанных смазочных материалов из них выделяют воду и механические примеси. Поэтому данный процесс сопровождается образованием загрязненных сточных вод и вторичных отходов. Сточные воды должны быть очищены от углеводородов, а отходы необходимо обезвреживать, как правило, при этом используются термические методы (см. ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами») [3].

Раздел 3 Утилизация и обезвреживание нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти

3.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти

Нефтесодержащие отходы — это различные по составу и физико-химическим свойствам отходы, содержащие углеводородные смеси, образующиеся в процессах добычи, хранения, транспортировки и использования нефти и нефтепродуктов, строительства, испытания и ремонта нефтяных и газовых скважин.

Сведения о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов минеральных масел рассмотрены в разделе 2 настоящего справочника.

На территории Российской Федерации ежегодно образуется более 3 млн т нефтесодержащих отходов. Основной вклад в образование нефтесодержащих отходов дают [13]:

• нефтедобывающие компании — более 1 млн т нефтесодержащих отходов и нефтезагрязненных грунтов;
• нефтеперерабатывающие заводы — до 0,7 млн т нефтесодержащих отходов;
• иные источники (железные дороги, аэропорты, морские порты) — 0,5 млн т.

Состав и свойства нефтесодержащих отходов зависят от их происхождения. Основными компонентами нефтесодержащих отходов являются углеводороды нефтяного происхождения (в том числе, смолисто-асфальтеновые вещества), вода и твердые минеральные компоненты различного размера в виде крупных камней, песка, ила и оксидов металлов.

3.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти

Основными методами утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов [14] являются:

• физические методы;
• физико-химические методы;
• биологические методы.

3.2.1 Технологии утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов, основанные на физических методах

К физическим методам утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов относятся механические методы разделения нефтесодержащих отходов на фракции.

Механические методы разделения нефтесодержащих отходов на фракции. К механическим методам утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов относятся отстаивание; фильтрация; термомеханическое разделение на фазы; а также сепарационные технологии разделения на две или три фазы (твердую, жидкую и/или углеводородную) посредством использования специальных центрифуг. Методы используются в качестве утилизации и обезвреживанию выделенных фракций.

Термомеханическое разделение на фазы

Область применения. Извлечение углеводородной фракции из нефтесодержащих отходов.

Описание метода. Метод основан на разделении нефтесодержащих отходов на фазы: углеводородную, водную, твердый остаток.

В установке термомеханической очистки нефтесодержащих отходов посредством механического воздействия достигается повышение температуры выше точки кипения воды и нефтепродуктов, входящих в состав отходов. Основной частью технологического блока установки является мельница, на которой происходит интенсивное (на высокой скорости) перемешивание нефтесодержащих отходов с выделением тепла вследствие сил трения. Все крупные частицы перемалываются в пыль, а полученное тепло используется для испарения нефти и воды из нефтесодержащих отходов. Мелкие частицы шлама, увлекаемые парами нефти и воды, улавливаются в гидроциклоне и передаются на первичный охлаждающий конвейер. Работа конденсаторного блока предусматривает: подвод охлаждающей технической воды, отвод извлеченной воды в резервуар, отвод извлеченной нефти в резервуар восстановления нефти, отвод нагретой воды на охлаждение в аппарат воздушного охлаждения, подачу воды в установку дополнительной очистки, отвод летучих фракций, подвод восстановленной нефти в контейнер.

Для удаления незначительного остатка неконденсируемого газа (легких фракций углеводородов) служит система дожига летучих газов при температуре 700 — 800 °C в течение 1 — 2 с.

Переработанный шлам для предотвращения его распыления подвергается охлаждению и увлажнению в установке регидратации и подлежит выгрузке в бункер.

Конечными продуктами являются извлеченная нефть и минеральный остаток (кек).

Применение центрифуг

Область применения. Разделение нефтесодержащих отходов на фракции с применением центрифуг возможно для нефтесодержащих отходов с содержанием механических примесей до 15%. Если механических примесей больше, то нефтесодержащие отходы необходимо разбавлять водой, что требует дополнительного оборудования и снижает производительность.

Описание метода. Для разделения нефтесодержащих отходов на фазы используется центрифуга шнековая горизонтальная осадительная непрерывного действия. Центрифуги бывают двухфазные (декантеры) и трехфазные (трикантеры). Соответственно, первые служат для простого обезвоживания нефтесодержащих отходов (т.е. разделяют нефтесодержащие отходы на жидкость и механические примеси), а вторые дополнительно разделяют жидкую фазу на две составляющие, например, нефть и воду. Скорость вращения центрифуг — от 2 до 5 тыс. оборотов в минуту. Это обеспечивает высокую эффективность разделения.

Достоинствами осадительных шнековых центрифуг являются механизация выгрузки осадка из ротора и непрерывность работы. Это позволяет автоматизировать технологический процесс, полностью исключив при этом ручной труд. В некоторых технологических процессах можно обойтись без расходных материалов (коагулянтов, флокулянтов), что снижает эксплуатационные затраты.

Нефтесодержащие отходы поступают в центрифугу посредством питающего патрубка, где они разгоняются до рабочей скорости и сбрасываются в основную камеру центрифуги через впускные отверстия. В этой камере под воздействием центробежной силы механические примеси в короткий промежуток времени осаждаются на стенках барабана, который выполнен в виде цилиндра с переходом в коническую форму. Такая форма конструкции позволяет обеспечить высокую степень очистки продукта в цилиндрической части и хорошее обезвоживание твердых частиц в конической части барабана. Шнек вращается с другой скоростью, чем барабан, и непрерывно выводит выделенные твердые частицы в узкий конец барабана. В общем виде устройство центрифуги представлено на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 — Устройство центрифуги

Благодаря конической форме барабана механические примеси извлекаются из жидкости и при прохождении через «зону обезвоживания», свободную от воздействия жидкости, обезвоживаются также под воздействием центробежных сил. В заключительной фазе процесса твердые вещества выводятся через отверстия в узкой части барабана и попадают в камеру для сбора твердых частиц, которая располагается в корпусе декантера, и далее «выдавливаются» наружу. В то же время жидкость отводится через противоположный конец барабана под воздействием шнека, где она, будучи за счет центробежной силы разделена на две фазы, выводится самотеком через два сливных отверстия.

Принципиальная схема утилизации нефтесодержащих отходов с применением трехфазной декантерной центрифуги [15] представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 — Принципиальная схема утилизации нефтесодержащих отходов с применением трехфазной декантерной центрифуги

Влажность кека (выделенной твердой фазы) может достигать 0,4%. Содержание твердой фазы в жидкости после декантирования может достигать 0,1% (об.) [16].

3.2.2 Технологии обезвреживания нефтесодержащих отходов, основанные на физико-химических методах

Сорбционный метод

Область применения. Используется для утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов всех видов и происхождений, грунтов, загрязненных нефтепродуктами. Температурный диапазон применения технологического процесса — от +5 до +50 °C.

Описание метода. Сорбционный метод основан на использовании сорбента на основе глауконитового песка для поглощения углеводородов. Глауконитовый песок является универсальным, доступным, сравнительно дешевым материалом природного происхождения. Сорбент на его основе характеризуется отсутствием в своем составе токсичных примесей, способных переходить из структуры минеральных зерен в окружающую среду. Процесс сорбции может быть проведен в оборудовании с перемешивающим устройством или на технологической площадке. Сорбционный материал, впитавший в себя нефтепродукты, в дальнейшем, может быть утилизирован термическими или биологическими методами.

Текущие уровни эмиссии в окружающую среду. При выполнении работ по обезвреживанию нефтесодержащих отходов и грунтов, загрязненных нефтепродуктами, будет оказываться следующее воздействие на окружающую среду:

• испарение легких углеводородов с поверхности грунтов (в основном на начальных этапах работы);
• шумовое воздействие при работе мотокультиватора;
• загрязнение атмосферного воздуха выбросами (выхлопными газами) от двигателя внутреннего сгорания при работе мотокультиватора.

Для предотвращения попадания сточных вод в основании технологической площадки укладывается гидроизолирующий материал, площадка оборудуется системой отвода сточных вод.

Фильтрация

Область применения. Используется для фильтрации нефтесодержащих отходов с высоким содержанием нефтепродуктов. Для этих целей применяют ленточные фильтр-прессы.

Описание метода. Для улучшения фильтрации на ленточном фильтр-прессе проводят интенсивное перемешивание нефтесодержащих отходов, усредняющее их состав, добавляют реагенты (золу, полиэлектролиты и другие), изменяющие их физико-химические свойства и облегчающие процесс фильтрации.

Нефтесодержащие отходы, содержащие большое количество воды, плохо поддаются гравитационным методам обезвоживания. Для улучшения фильтрационных свойств таких нефтесодержащих осадков добавляются коагулянты. После коагуляции производится фильтрация на вакуум-фильтре [17]. Использование этой технологии позволяет уменьшить объемы нефтесодержащих отходов за счет частичного обезвоживания.

Текущие уровни эмиссии в окружающую среду. Воздействие на атмосферный воздух производится за счет испарения легких углеводородов с поверхности отходов.

Капсулирование

Область применения. Используется для утилизации и обезвреживания жидких и твердых нефтесодержащих отходов.

Описание метода. Этот способ позволяет обезвреживать отходы, а полученные продукты в ряде случаев использовать. Отходы подвергают обработке оксидом щелочноземельного металла, предварительно обработанного ПАВ в отношении «отходы-реагент» (1:1-10). После смешения с отходами оксид щелочноземельного металла образует с водой гидроксид, в результате чего отходы равномерно им адсорбируются. Реакция протекает с выделением тепла, значительным увеличением объема за счет диспергирования оксида щелочноземельного металла.

В итоге получают сухой, сильно гидрофобный порошок. Материал инертен в отношении воздействия на воду и почву, так как мельчайшие частицы токсичных компонентов заключены в известковые оболочки — капсулы, которые равномерно распределены в массе продукта, водонепроницаем, морозоустойчив, обладает высокой плотностью, что позволяет выдерживать нагрузки до 90 МПа (900 кгс/см2).

В качестве оксидов обычно используют оксиды кальция и магния, а в качестве ПАВ — стеариновую кислоту, диизооктилсульфосукцинат натрия, пальмитиновую кислоту, парафиновое масло, нонилфенолтетрагликолевый эфир и т.д. [18].

Обезвреживание и утилизация нефтесодержащих отходов физико-химическим методом может проводиться без использования специального оборудования (установки), так и с его использованием. На рисунке 3.3 показана схема установки обезвреживания нефтесодержащих отходов физико-химическим методом.

1 — загрузочный бункер; 2 — шнек; 3 — реактор-смеситель; 4 — резервуар для реагентов; 5 — дозатор; 6 — шнековый конвейер; 7 — ленточный транспортер: 8 — пульт управления

Рисунок 3.3 — Схема установки обезвреживания нефтесодержащих отходов физико-химическим методом капсулирования [19]

Нефтесодержащие отходы поступают в бункер 1 и шнеком 2 перемещается в реактор-смеситель 3. Необходимые реагенты из резервуара 4 проходят через дозатор 5 и шнековым конвейером 6 подаются в реактор-смеситель 3. Обезвреженный продукт отводится из установки ленточным транспортером 7. Управление процессом осуществляется при помощи пульта 8. Проведение процесса связано с образованием выбросов: пыли, легких фракций углеводородов, меркаптанов, сероводорода. Для очистки от данных загрязнителей могут использоваться ионообменные вентиляционные фильтры.

В случае если обезвреживание нефтесодержащих отходов проходит без применения установки, то технологический процесс сводится к следующему. Нефтесодержащие отходы, доставленные автотранспортом или экскаватором на специально обустроенную площадку, равномерно распределяются по ее поверхности слоем определенной толщины. На слой нефтесодержащих отходов разбрасывающими машинами наносится химический гидрофобный реагент на основе щелочноземельного металла. Пропорциональное соотношение смешиваемых веществ определяет химический анализ. Материалы тщательно перемешиваются движущимися почвенными фрезами до получения достаточно однородной смеси. Между молекулами воды, содержащейся в смеси, и щелочноземельным металлом происходит экзотермическая реакция, которая начинается примерно через полчаса после перемешивания и протекает вначале медленно, постепенно ускоряется при сильном разогреве смеси и сопровождается образованием пара и вспышками [18].

Текущие уровни эмиссии в окружающую среду. В процессе применения описанной технологии образуются выбросы в атмосферный воздух, связанные с испарениями нефтепродуктов и работой двигателей автомобильного транспорта.

3.2.3 Технологии утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов, основанные на биологических методах

Технологии утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов, основанные на биологических методах, может осуществляться при работе с активизацией аборигенной микрофлоры (создаются условия ее активации путем внесения удобрений, увлажнения и перемешивания) и с внесением биопрепаратов.

Технология утилизации нефтесодержащих отходов, основанная на добавлении к отходам микроорганизмов, вызывает биодеструкцию нефтяной фазы. Известны многочисленные биопрепараты и агротехнические приемы, интенсифицирующие разрушение углеводородного компонента.

Методы утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов с использованием биопрепаратов являются одними из наиболее экологически чистых, но область их применения ограничивается конкретными условиями: диапазоном активности биопрепаратов, температурой окружающей среды, кислотностью, аэробными условиями [20].

Биологические методы применяют при обработке нефтесодержащих отходов, содержащих нефть в количестве не более 15%, образующихся при очистке емкостей и резервуаров от нефтепродуктов, нефтезагрязненных грунтов.

Биологические методы обезвреживания нефтесодержащих отходов подразделяются на биоремедиацию и фиторемедиацию. Биоремедиация — метод разложения нефти и нефтепродуктов введенными в нефтесодержащий отход нефтеокисляющими микроорганизмами. Фиторемедиация основана на внесении удобрений и посеве специфических видов трав. Часто при обезвреживании нефтесодержащих отходов эти методы используются совместно.

Биоремедиация

Область применения. Применяется для нефтесодержащих отходов и грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

Описание метода. Биоремедиация нефтесодержащих отходов и грунтов, загрязненных нефтепродуктами, представляет собой набор техник, основанных на применении биологических агентов для очистки почв и грунтов от загрязняющих веществ.

Процесс биоремедиации может осуществляться на площадке и в реакторе.

Технологическая схема процесса утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов биологическими методами приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 — Технологическая схема процесса утилизации и обезвреживания нефтесодержащих отходов биологическими методами

Одним из типов технологий, применяемых при биоремедиации, является использование биореакторов. Перед помещением в биореактор из нефтесодержащих отходов удаляются крупные камни, отход подвергается перемешиванию, что делает его более однородным; после добавления воды образуется глинистая суспензия. В данную суспензию вносятся проводящие очистку от поллютанта почвы микроорганизмы, для которых в реакторе создаются оптимальные условия.

Для осуществления процесса в твердофазном биореакторе необходимы определенная влажность и внесение органических наполнителей (солома, сено, лузга подсолнечная, торф, опилки и др.). Органический наполнитель предварительно измельчается до фракции 1 — 3 мм. Необходимое количество наполнителя рассчитывается исходя из заданной начальной влажности смеси (от 60 до 65%). Технологическая схема обезвреживания нефтесодержащих отходов в твердофазном биореакторе представлена на рисунке 3.5.

1 — измельчитель; 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 — транспортеры;

3.1, 3.2 — бункеры; 4 — смеситель; 5 — емкость; 6 — насос; 7 — биореактор; 8 — вентилятор; 9 — перемешивающее устройство; 10 — ковшовый погрузчик

Рисунок 3.5 — Технологическая схема обезвреживания нефтесодержащих отходов в твердофазном биореакторе

Суспензия биопрепарата готовится в емкости с мешалкой, в нижнюю часть которой компрессором подается сжатый воздух.

Отходы, органический наполнитель и готовый биопрепарат подаются в смеситель механического типа и после перемешивания в течение 20 минут перемещаются в твердофазный биореактор.

В твердофазный биореактор непрерывно в течение всего процесса снизу вентилятором подается воздух из расчета 20 — 30 м3 воздуха на 1 м3 обезвреживаемой смеси в час. С периодичностью один раз в несколько суток производится перемешивание смеси специальным устройством на всю глубину. Процесс проводится до получения требуемого содержания нефти в обезвреживаемой среде.

Другой подход биоремедиации заключается в том, что нефтесодержащие отходы размещаются на специально обустроенной площадке, ее обеспечивают аэрацией, питательными веществами и водой для стимуляции роста и метаболизма микроорганизмов, осуществляющих биоремедиацию. По сравнению с биоремедиацией в биореакторах, данная технология требует выделения больших площадей и занимает больше времени. Можно выделить несколько различных вариантов такого подхода.

В одном из вариантов нефтесодержащие отходы распределяют тонким слоем на площади, специально огороженной по периметру для предотвращения распространения загрязнения за ее пределы. Отход вспахивают для обеспечения доступа кислорода почвенным микроорганизмам и добавляют стимулирующие их рост вещества. Также над отходами разбрызгивают воду, что позволяет поддерживать оптимальную влажность и понижает запыленность воздуха.

Нефтесодержащие отходы можно также складывать толстым слоем высотой 1 — 3 м. При этом аэрация путем вспахивания заменяется аэрацией с помощью системы труб, доставляющих в отходы воздух для стимуляции биодеградации. Также в нефтесодержащие отходы добавляют удобрения и поддерживают на определенном уровне влажность.

При смешивании отходов с большим количеством разрыхлителей (сена, кукурузных кочерыжек, соломы) аэрацию можно осуществлять с помощью вакуумных насосов или вентиляторов либо путем перемешивания в специальных резервуарах. Еще один вариант — размещение нефтесодержащих отходов с разрыхлителем в длинные кучи, регулярно перемешиваемые тракторами. После каждого перемешивания отходы укрывают, что позволяет поддерживать нужную температуру и влажность [21].

Микроорганизмы, деградирующие нефть, являются обычными представителями биоценозов водоемов и почв, загрязненных нефтью, принадлежащих в основной массе к родам [22]:

• из бактерий — Micrococcus, Brevibacterium, Acinetobacter, Pseudomonas, Bacillus, Nocardia, Corynebacterium, Pseudomonas, Flavobacterium, Aeromonas, Arthrobacter, Rhodococcus;
• из грибов — Aspergillus, Penicillium, Streptomyces, Actinomucor; Fusarium, Trichoderma, Rhizopus;
• из дрожжей — Candida, Torulopsis, Cryptococcus и др.

Препараты эффективно окисляют нефтепродукты, ароматические углеводороды в температурном диапазоне 15 — 45 °C при значительных начальных концентрациях загрязнений в грунтах.

При бездефицитном питании бактерий эффективность очистки составляет > 90%.

Текущие уровни эмиссии в окружающую среду. При проведении работ будут образовываться выбросы в атмосферный воздух, связанные с испарением нефти и нефтепродуктов, а также работой двигателей автотранспортных средств и спецтехники. В атмосферный воздух от работающей на площадке техники будут поступать такие загрязняющие вещества, как пыль неорганическая, оксиды азота, углерода, серы, сажа, углеводороды.

Технологические площадки являются потенциально опасными объектами воздействия по уровню шума и вибрации на окружающую среду. Образуются вторичные отходы, для которых необходимо определить способ удаления. Есть риски загрязнения подземных вод.

Использование гуминовых препаратов

Область применения. Используется для обезвреживания нефтесодержащих отходов, содержащих подвижные формы тяжелых металлов. Метод применяется в комплексе с биологическими методами обезвреживания нефтесодержащих отходов.

Описание метода. Использование препаратов, содержащих гуминовые кислоты и их соли, позволяет перевести подвижные формы тяжелых металлов в труднорастворимые соединения, снизить токсичность легкорастворимых солей. При взаимодействии гуминовых препаратов с подвижными формами тяжелых металлов в результате обменной реакции образуются устойчивые нерастворимые соединения, инертные по отношению к окружающей среде, неусвояемые растениями, что исключает попадание токсинов в организм животных и человека [23].

Отличительной особенностью гуминовых биоактивированных препаратов и гумино-минеральных комплексов является их полифункциональность и химическая активность. Гуминовые кислоты имеют высокую реакционную способность за счет наличия в их молекулах различных функциональных групп (карбоксильных, фенольных, гидроксильных и т.д.), которые эффективно взаимодействуют с различными загрязнителями, снижая их токсичность. Гуминовые соли и кислоты обладают высокой сорбционной способностью, что позволяет связывать сложные органические соединения, способствует ускорению процессов химического и биологического разложения токсикантов, оказывает непосредственное стимулирующее и протекторное действие на растения и микробиоту. Внесение гуминовых кислот усиливает эффект детоксикации и очистки [24].

3.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти

При обезвреживании нефтесодержащих отходов любым из указанных методов (как правило, на начальных стадиях, на этапах транспортировки, погрузки в реактор и т.п.) происходит загрязнение атмосферного воздуха в связи с испарением легких углеводородов с поверхности отхода.

Предотвращение миграции токсикантов (углеводородов и соединений тяжелых металлов) с площадок производства работ по обработке, утилизации и обезвреживанию нефтесодержащих отходов в сопредельные среды (геологическую среду, подземные воды и т.п.) должно выполняться посредством гидроизоляции этих площадок, оснащения водосборными системами и с локальными очистными сооружениями (при необходимости) и прочих природоохранных устройств.

Раздел 4 Утилизация и обезвреживание оборудования, содержащего ртуть

4.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию оборудования, содержащего ртуть

К отходам оборудования, содержащего ртуть, относятся:

• вышедшие из строя ртутьсодержащие изделия (ртутные термометры, ртутные лампы, другие приборы);
• вышедшие из строя измерительные устройства (барометры, гигрометры, манометры, термометры, сфигмоманометры), содержащие ртуть.

С 1 марта 2022 года в Российской Федерации действует Федеральное государственное унитарное предприятие «Федеральный экологический оператор» (ФГУП «ФЭО»), который обеспечивает сбор, транспортирование, обработку, утилизацию, обезвреживание и размещение отходов I и II классов опасности. Отходообразователи, не имеющие собственных мощностей по обращению с отходами этих классов, обязаны передавать их федеральному оператору на основании договоров на оказание услуг.

В том числе утилизацию ртутьсодержащих отходов осуществляет ряд крупных предприятий в области утилизации ртутьсодержащих отходов, например ЗАО «НПП „Кубаньцветмет“, которое способно утилизировать практически все виды ртутьсодержащих отходов потребления с получением товарной ртути. Оно имеет значительные мощности по рафинированию черновой (отработанной) ртути и производству различных (в том числе, сверхчистых) соединений ртути. На рафинировании черновой (отработанной) ртути и на выпуске некоторых соединений ртути также специализируется ООО „Мерком“.»

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания отходов ртутьсодержащего оборудования

Для утилизации и обезвреживания ртутьсодержащего оборудования используют технологии, основанные на различных методах.

Технологии утилизации и обезвреживания ртутьсодержащего оборудования, основанные на термических методах:

• Высокотемпературный обжиг.
• Термообработка в шнековой трубчатой печи (установки типа УДМ-3000).
• Термовакуумная технология, реализуемая на установке УРЛ-2м.

Технологии обезвреживания оборудования, содержащего ртуть, основанные на химических методах:

1. Метод мокрой химической демеркуризации (гидрометаллургический метод).

Сущность гидрометаллургического метода заключается в обработке раздробленных люминесцентных ламп химическими демеркуризаторами с целью перевода ртути в труднорастворимые соединения, как правило, сульфид ртути.

2. Термохимическая технология периодического действия.

Сущность метода заключается в том, что целые лампы нагревают, выдерживают 25 мин при температуре, обеспечивающей десорбцию ртути, и резко охлаждают путем контакта горячей лампы в смесителе с раствором серосодержащего реагента. В итоге происходит термическое разрушение колбы, а ртуть преобразуется в сульфид ртути.

Технологии обезвреживания ртутьсодержащего оборудования, основанные на физико-химических методах: технология обезвреживания и утилизации люминесцентных ламп разделением их на компоненты.

Метод основан на «холодных и сухих» процессах дробления и сепарации изделий в системе с пониженным давлением в условиях разряжения. В результате происходит разделение ламп на три компонента: стекло, металлические цоколи (V класс опасности) и ртутьсодержащий люминофор, который преобразуется в продукт минерализации люминофора (IV класс опасности).

4.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания оборудования, содержащего ртуть

Основным направлением утилизации, вышедшего из употребления оборудования, содержащего ртуть, является его утилизация, направленная на получение вторичного сырья в виде вторичной ртути и вторичных ресурсов в виде стекла, металлических деталей (цоколи) для последующего использования.

Полученное в результате утилизации вторичное сырье должно соответствовать документам в области стандартизации Российской Федерации.

4.2.1 Технологии утилизации оборудования, содержащего ртуть, основанные на термических методах

Высокотемпературный обжиг

Область применения. Метод используется для утилизации различных видов ртутьсодержащих отходов, в том числе ртутьсодержащих ламп, с целью выделения вторичной ртути.

Описание метода. Высокотемпературный обжиг заключается в прокаливании (обжиге) ртутьсодержащих отходов в трубчатой вращающейся печи. Метод основан на нагреве отходов до 450 — 550 °C (в вакууме или при атмосферном давлении), отгонке ртути с последующим улавливанием и конденсацией ее паров (температура кипения ртути +357 °C). В результате образуется товарная ртуть и вторичные отходы в виде составляющих оборудования, включая бой люминесцентных ламп.

Этот метод реализуется на предприятии ЗАО «НПП „Кубаньцветмет“ с получением товарной ртути.»

Термообработка в шнековой трубчатой печи (установки УДМ-3000)

Область применения. Метод используется для утилизации ртутьсодержащих ламп с целью получения вторичной ртути.

Описание метода. Схема процесса утилизации ртутьсодержащих отходов термообработкой в шнековой трубчатой печи представлена на рисунке 4.1.

1 — дозирующее устройство; 2 — дробилка; 3 — шнековая печь; 4 — фильтр-дожигатель; 5 — конденсатор; 6 — герметичная тара для сбора ступпы; 7 — адсорбер; 8 — фильтрвентиляционный модуль; 9 — демеркуризованный стеклобой

Рисунок 4.1 — Схема процесса обезвреживания РСО термообработкой в шнековой трубчатой печи

Процесс демеркуризации отработанных ртутных ламп состоит из возгонки ртути из предварительно раздробленных ламп, последующей конденсации паров ртути и удалении вторичных продуктов утилизации.

Термообработка осуществляется в шнековой трубчатой печи при температуре 350 — 390 °C. Процесс включает возгонку ртути из предварительно раздробленных ламп, последующую конденсацию паров ртути и удаление продуктов утилизации. Ртуть переходит в газообразное состояние и уносится потоком технологических газов, содержащих, кроме паров ртути, органические соединения, образующиеся в печи при сгорании цоколевой мастики и изоляционных прокладок ламп, и захваченный потоком газа люминофор. Из печи технологический газ поступает в фильтр-дожигатель, где происходит сгорание органических соединений, находящихся в газовой фазе, до CO2 и H2O при контакте газа с поверхностью электронагревателей при температуре 800 — 900 °C.

Затем технологический газ направляется в конденсатор, обеспечивающий охлаждение газа до температуры 35 — 40 °C и конденсацию основной части ртути. Конденсированная ртуть с примесью некоторого количества продуктов уноса (ступпа) является конечным продуктом утилизации и содержит 70% ртути.

После осаждения основной части ртути в конденсаторе технологический газ поступает в адсорбер, где происходит поглощение ртути на химическом поглотителе. Очищенный от ртути технологический газ, содержащий не более 0,01 мг/м3, попадает в фильтровентиляционный модуль, где разбавляется, очищается до концентрации менее 0,0003 мг/м3 и выбрасывается в атмосферу.

Вся установка демеркуризации ртутных ламп герметизирована и находится под постоянным разрежением не менее 10 Па.

Ртуть, выделенная из отработанных ламп в процессе демеркуризации, практически полностью переходит в два продукта: ступпу и сорбент, которые являются конечными продуктами утилизации. Ступпа отправляется на ртутный комбинат в ЗАО «НПП „Кубаньцветмет“ для утилизации. После возгонки ртути и сжигания органических составляющих дробленое стекло и металлы, входящие в конструкцию ртутьсодержащих ламп, переходят во вторичные отходы. Демеркуризированный стеклобой содержит в среднем 96 — 97% стекла, 3% люминофора, 1% цветных металлов, менее 0,0001% ртути, т.е. содержание ртути в нем ниже предельно допустимой концентрации ртути в почвах. Демеркуризированный стеклобой вывозится на захоронение, либо используется как добавка при изготовлении таких строительных материалов, как керамзитобетонные блоки [25].»

Отходы термической демеркуризации отработанных ртутных ламп в основном представлены боем люминесцентных ламп (содержание стекла ~ 95%). Использование демеркуризованного стеклобоя затруднено из-за повышенного содержания люминофора и токсичных элементов (таких как Pb, Zn и др.). После проведения дополнительных работ по удалению люминофора и выделения металлов методами обогащения стеклобой можно использовать для изготовления керамических изделий, для добавки к стекломассе при производстве стекла, в дорожном строительстве, в производстве строительных материалов и др. Кроме того, обогащение демеркуризованного стеклобоя может позволить извлечь для повторного использования цветные металлы [25].

К преимуществам данной технологии относится то, что она малочувствительна к исходному сырью, надежна в работе, может работать в непрерывном режиме и легко позволяет реализовать обогащение демеркуризованного материала с целью его комплексного использования.

Термовакуумная технология, реализуемая на установке УРЛ-2м

Область применения. Установка УРЛ-2м предназначена для демеркуризации вышедших из строя приборов с ртутным наполнением (термометров, игнитронов, и пр.), загрязненных капельной ртутью строительных материалов (штукатурки), почв, а также может использоваться для термической демеркуризации люминесцентных ламп всех типов, горелок ртутных ламп высокого давления типа ДРЛ и энергосберегающих ламп (ЭСЛ).

Описание метода. В установке используется стационарная камера демеркуризации (снабжена электронагревателем) периодического действия; давление паров ртути в камере — не более 0,01 мм ртутного столба; производительность — до 200 ламп/час.

Принцип действия установок, работающих по данной технологии, основан на зависимости давления насыщенного пара ртути от температуры. Обрабатываемые люминесцентные лампы, ртутные колбы и трубки разрушаются в камере установки, нагреваются до температуры быстрого испарения ртути, а пары ртути откачиваются вакуумной системой установки через низкотемпературную ловушку (НТЛ), на поверхности которой происходит конденсация ртути, стекающей в сборник в виде жидкого металла после размораживания ловушки.

Для разрушения целостности ртутьсодержащих отходов, в частности горелок ртутных ламп высокого давления на установке предусмотрена специализированная мельница.

Все соединения оборудования установки герметичны и не позволяют пыли и парам ртути проникать в окружающую среду.

Содержание ртути в выхлопных газах не превышает ПДК ртути для атмосферного воздуха населенных мест (0,0003 мг/м3). Остаточное содержание ртути в демеркуризированном материале не превышает ПДК ртути для почв сельскохозяйственного назначения (2,1 мг/кг).

Устройство установки УРЛ-2м представлено на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 — Устройство установки УРЛ-2м

Конструктивно установка УРЛ-2м выполнена в виде демеркуризационной камеры 1, шарнирно закрепленной на платформе 13. Камера снабжена крышкой 2, электронагревателем 7 и теплоизолятором 8. На камере смонтировано устройство 6 для механического разрушения люминесцентных ламп. Для разрушения горелок ламп типа дуговая ртутная люминесцентная (ДРЛ) и энергосберегающих ламп используется съемная мельница 10, монтируемая на фланце камеры 1. В режиме демеркуризации люминесцентных ламп фланец закрыт заглушкой. Система вакуумной откачки камеры образована бустерным паромасляным насосом 5 и механическим форвакуумным насосом 3. Откачка камеры на высокий вакуум осуществляется через низкотемпературную ловушку (НТЛ) 4 со сборником металлической ртути 11. Установка снабжена силовым электрическим шкафом 12 и пультом управления 14. Рукоятка 9 используется для наклона камеры при выгрузке стеклобоя [26, 27].

К сложностям термовакуумной технологии следует отнести следующие:

• вакуумная технология не приспособлена к утилизации грязных, битых ламп, к утилизации влажных отходов, к утилизации отходов с содержанием пластмасс, так как вакуумная система выходит из строя как от воды, так и при нагреве пластмасс, и от других веществ, компоненты которых засоряют вакуумную систему;
• вакуумная технология предусматривает нагревание до температур не более 170 °C, выше которых компоненты текстолита и компаундов засоряют вакуумную систему, а наиболее устойчивые соединения ртути, в частности киноварь, каломель, сулема и др., не разлагаются, и ртуть не испаряется целиком из демеркуризуемых материалов, кроме того, производительность такой технологии и оборудования ограничена, технология энергоемка, требует для реализации большое количество электроэнергии, применения дорогостоящего жидкого азота; такой способ имеет значительные удельные затраты на утилизацию;
• периодичность действия.

Продукт термической демеркуризации отработанных ртутных ламп представлен вторичной ртутью, уловленной через низкотемпературную ловушку. Демеркуризованная смесь боя лампы (с содержание стекла ~ 95%) без последующего обогащения по существу является отходом производства, поскольку ее вторичное использование затруднено из-за повышенного содержания люминофора и токсичных элементов (таких как Pb, Zn и др.). После проведения дополнительных работ по удалению люминофора и выделению металлов методами обогащения стеклобой можно использовать для изготовления керамических изделий, для добавки к стекломассе при производстве стекла, в дорожном строительстве, в производстве строительных материалов и др. Кроме того, обогащение демеркуризованного стеклобоя позволяет извлечь для повторного использования цветные металлы [26, 27].

Особенности технологий утилизации оборудования, содержащего ртуть, основанные на термических методах

Представленные термические технологии для утилизации и обезвреживания люминесцентных ламп путем дистилляции ртути при температурах, превышающих температуру кипения ртути (357 °C), представляли практический интерес в тот период, когда содержание ртути в лампах составляло 150 — 180 мг и более.

В настоящее время в современных люминесцентных лампах содержание ртути снижено до 2 — 10 мг. Из-за низкого содержания ртути в современных люминесцентных лампах получение ртути термическими методами совершенно нерентабельно. Так, на заводе компании Lampcare, расположенной в Харлоу (Великобритания), по результатам работ с целью обезвреживания ламп термическим способом в течение года (при полной загрузке завода) получен примерно один полный наперсток ртути [28]. При этом дистилляция ртути из люминесцентного порошка осуществляется на оборудовании шведской компании MRT Systems AB, специализирующейся на утилизации ртути, при нагревании порошка при 800 °C (в течение достаточно длительного времени — 16 часов). Высокие температуры прокалки обусловлены тем, что в процессе работы лампы в результате электрохимических эффектов в плазме «ртуть/разреженный газ» ртуть депонируется на 95 — 97% люминофором не только в элементарном виде, но и образует на нем высокотемпературные токсичные соединения, температура разложения которых достигает 640 °C [29, 30]. Температуры, получаемые в представленных термических технологиях, не достаточны для полного термического обезвреживания люминесцентных ламп. Люминофор после прокалки при температурах, превышающих температуру кипения ртути (357 °C), остается токсичным.

4.2.2 Технологии утилизации и обезвреживания оборудования, содержащего ртуть, основанные на химических методах

Метод мокрой химической демеркуризации (гидрометаллургический метод)

Сущность гидрометаллургического метода заключается в обработке раздробленных люминесцентных ламп химическими демеркуризаторами с целью перевода ртути в труднорастворимые соединения, как правило, сульфид ртути. В качестве демеркуризатора чаще всего используются растворы полисульфида натрия или кальция.

Область применения. Метод применяется для утилизации и обезвреживания люминесцентных ламп разных типов и размеров, в том числе компактных люминесцентных ламп, линейных трубчатых люминесцентных ламп, U-образных и фигурных люминесцентных ламп и т.д., а также боя ламп и ртутьсодержащих приборов [31, 32]. Использование данной технологии реализуется на установках типа «Экотром-2У».

Установка «Экотром-2» предназначена для обезвреживания пневмовибрационным методом отработанных ртутьсодержащих ламп, а также для извлечения полезных компонентов. Обезвреживание люминесцентных ламп на установке «Экотром-2» осуществляется разделением их на практически неопасные компоненты: стекло и металлические цоколи (V класса опасности) с получением малоопасного продукта минерализации люминофора (IV класса опасности) из ртутьсодержащего люминофора.

Установка состоит из устройства разделения ламп на составляющие компоненты с загрузкой линейных и компактных ламп, блока утилизации люминофора и системы очистки газовых выбросов. Устройство разделения ламп на составляющие включает в себя узел загрузки линейных и компактных ламп, дробильно-сепарационное устройство и циклон. Блок утилизации люминофора состоит из виброплощадки и специального сборника люминофора.

Система очистки включает в себя рукавный фильтр с компрессором для его продувки, два адсорбера, воздуходувку. Компрессор создает разряжение по всему тракту с 5 — 8 кПа (в зоне загрузки) до 19 — 23 кПа (перед воздуходувкой), что обеспечивает безопасные условия работы на установке, так как исключаются пылевоздушные выбросы в производственное помещение.

Описание метода. Утилизация линейных ртутных ламп на установке «Экотром-2» проводится следующим образом. Доставленные в специальных контейнерах (цилиндрические емкости с чехлами или крышками) ртутные лампы подаются на загрузочный стол приемного устройства узла загрузки. За счет высокого разряжения в пневмовибрационном сепараторе лампы одна за другой непрерывно попадают в дробилку и измельчаются до крупности стекла не более 8 мм. Цоколи улавливаются на вибрирующей решетке сепаратора и попадают в сборник — технологический контейнер. Отделение люминофора от измельченного стекла осуществляется в пневмовибрационном сепараторе за счет выдувания его в противоточно движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Очищенное от люминофора стекло поступает в бункер-накопитель. Ртутьсодержащий порошок люминофора с образовавшейся высокодисперсной частью стеклобоя (далее — «люминофор») уносится воздушным потоком в циклон, где осаждается в сборнике люминофора. При этом постоянно фиксируется вес сборника с люминофором. Остальные 3 — 5% люминофора осаждаются в приемнике рукавного фильтра и периодически добавляются в сборник люминофора. При достижении веса сборника 320 — 340 кг (при утилизации, примерно, 20 — 25 тысяч штук линейных ламп) сборник с люминофором помещается на виброплощадку блока обезвреживания люминофора.

Для обезвреживания люминофора его смешивают в специальной емкости с раствором демеркуризационного препарата на основе полисульфида кальция в количестве 38 — 40 литров. Смесь, находящаяся в сборнике, подвергается вибрационному трибохимическому воздействию в течение 40 — 50 минут. В результате ртуть преобразуется в малоопасное практически нерастворимое соединение сульфид ртути (HgS) (продукт минерализации люминофора), отвечающее ее природной минеральной форме. Продукт минерализации люминофора выгружается из емкости в полимерные мешки.

Основная концепция обезвреживания ламп состоит в том, что на поверхность измельчаемых ртутьсодержащих ламп распылением (капельным путем) наносится химический демеркуризатор (препарат Э-2000Т), при этом металлические цоколи отделяются и поступают в отдельный контейнер. При самопроизвольном высыхании и разложении химических соединений препарата выделяются высокоактивная сера, сероводород, CaO и тепло, которое интенсифицирует дальнейшее разложение препарата и обеспечивает сушку смоченных поверхностей. В процессе смачивания и сушки содержащаяся на поверхности стекла и сорбированная люминофором ртуть преобразуется в сульфидную форму.

Сера и сероводород (до 2 мг/м3), содержащиеся в технологическом воздухе, проходя через адсорбер, снаряженный активированным углем, импрегнируют сорбент, благодаря чему концентрация ртути в удаляемом воздухе снижается до 0,0003 мг/м3, а эффективность химической очистки со временем возрастает [30, 31].

Образовавшийся стеклобой с максимальным размером частиц 6 мм, покрытых затвердевшим слоем люминофора, не пылит, содержание паров ртути над ним на высоте 1 м < 0,0005 мг/м3 — продукт IV класса опасности — размещается на полигонах захоронения бытовых отходов или включается в цементную матрицу для последующего использования. Содержание сульфида ртути в стеклобое < 0,007% [31, 32]. Металлические цоколи используются в качестве вторичного металлического сырья.

Термохимическая технология периодического действия

Область применения. Метод применяется для ртутьсодержащих ламп.

Описание метода. Целые лампы нагревают, выдерживают 25 мин при температуре, обеспечивающей десорбцию ртути, и резко охлаждают путем контакта горячей лампы в смесителе с раствором серосодержащего реагента (реже используют йодсодержащий реагент). В итоге происходит термическое разрушение колбы, а ртуть связывается (технология Сэлта); производительность установки — до 180 ламп/ч. Термохимическая технология не может работать в непрерывном режиме.

При термохимической демеркуризации отработанных ртутных ламп для дальнейшей утилизации обезвреженного боя ламп возможно применение трех принципиально различных способов улавливания паров ртути:

• конденсации ртути с помощью охлаждения технологического газа водой до 35 — 40 °C (с доизвлечением ртути из газов адсорбцией на активном угле);
• конденсации ртути с помощью криогенной вакуум-ловушки (при температуре 196 °C) — криогенная конденсация;
• химического связывания ртути путем обработки ее паров реагентами (в частности, перевод ртути в малотоксичный нерастворимый сульфид).

Основным продуктом термохимической демеркуризации отработанных ртутных ламп является стеклобой (содержание стекла ~ 95%), наряду с уловленной ртутью или сульфидом ртути. Демеркуризованный бой ламп без последующего обогащения является отходом производства, поскольку его вторичное использование затруднено из-за повышенного содержания люминофора, алюминия и токсичных элементов (таких как Pb, Zn и др.). После удаления люминофора и выделения металлов методами обогащения стеклобой можно использовать для изготовления керамических изделий, для добавки к стекломассе при производстве стекла, в дорожном строительстве, в производстве строительных материалов и др. Кроме того, обогащение демеркуризованного стеклобоя позволяет извлечь для повторного использования цветные металлы.

4.2.3 Технологии утилизации оборудования, содержащего ртуть, основанные на физико-химических методах

Технология обезвреживания и утилизации люминесцентных ламп разделением их на компоненты

Область применения. Метод используется для утилизации ртутьсодержащих люминесцентных ламп.

Описание метода. В основу метода положен подход, основанный на ведущей роли люминофора в концентрировании 95 — 97% ртути, присутствующей в утилизируемой лампе [29, 30]. Метод основан на «холодных и сухих» технологических процессах дробления и сепарации изделий в системе с пониженным давлением в условиях разряжения, главной целью которых является максимально полное выделение из лампы люминофора — основного носителя ртути.

Этот метод получил широкое распространение в мире. Известная шведская фирма «MRT system» разработала ряд высокопроизводительных установок утилизации люминесцентных ламп разделением на компоненты, которые широко используются в США, ряде европейских стран, Японии, Южной Корее. Известны разработки американской фирмы «DYTEK», фирмы WEREC GmbH в Германии, компании «Lampcare» в Великобритании и др.

В России технология обезвреживания и утилизации люминесцентных ламп разделением их на компоненты реализована в установке «Экотром-2» (рисунок 4.3). Установка «Экотром-2» характеризуется высокой производительностью — 1200 ламп в час, экологичностью и безопасностью в обслуживании. Установки «Экотром-2» используются в большинстве региональных центров, где осуществляются сбор и утилизация вышедших из употребления люминесцентных ламп: Москве, Санкт-Петербурге, Крыму, Белгороде, Петропавловск-Камчатском, Иваново, Ярославле, Перми, Челябинске, Сургуте и др. Также установки «Экотром-2» поставлены в Белоруссию и Польшу.

Рисунок 4.3 — Схема технологического оборудования процесса утилизации ртутьсодержащих ламп

В процессе утилизации и обезвреживания люминесцентных ламп на установке «Экотром-2» происходит разделение люминесцентных ламп на три компонента: стекло, металлические цоколи (V класса опасности) и ртутьсодержащий люминофор, который преобразуется в герметичном вибрационном смесителе в малоопасный продукт минерализации люминофора IV класса опасности.

Металлические цоколи используются в металлургии. Стекло измельченное может применяться в качестве сырья при производстве строительных материалов: пеностекла, стеклоблоков, тротуарных плит, бордюрных блоков, полимерных изделий, а также для создания оснований дорожных одежд временных подъездных дорог, организации оснований временных площадок. Продукт минерализации люминофора может быть использован в бетонных покрытиях и при изготовлении изделий дорожного назначения.

Технологический процесс разделения ламп в установке «Экотром-2» на компоненты протекает в условиях разряжения воздуха с уловом остаточных паров ртути в адсорберах в системе очистки газов. Выбрасываемый в атмосферу воздух очищается в адсорберах от ртути до значений, не превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) для населенных мест — 0,3 мкг/м3.

Описание технологического процесса. Линейные люминесцентные лампы подаются на узел загрузки установки. За счет высокого разряжения, создаваемого воздуходувкой по всей длине установки, лампы разгоняются в ускорительной трубе и попадают в дробильно-сепарационное устройство, где разрушаются и разделяются на основные составляющие компоненты: измельченное стекло, металлические цоколи и ртутьсодержащий люминофор [33, 34].

Компактные люминесцентные лампы подаются в специальное устройство разделения компактных ламп, которое подсоединяется к ускорительной трубе вместо загрузочного стола линейных ламп. С помощью специального держателя компактная люминесцентная лампа вводится стеклянной частью в дробилку устройства разделения компактных ламп. Раздробленное стекло от компактных люминесцентных ламп поступает под разряжением в дробильно-сепарационное устройство установки «Экотром-2», где происходит его очистка от ртутьсодержащего люминофора. Цоколь вынимается из держателя и помещается в контейнер.

В дробильно-сепарационном устройстве частицы измельченного стекла просыпаются через вибрирующую решетку и направляются в сборник стеклобоя. В процессе движения частиц стекла по тракту установки в условиях вибрации в противоточно движущейся системе «стеклобой-воздух» происходит отделение порошкообразного люминофора от стекла ламп. Ртутьсодержащий порошок люминофора с образовавшейся высокодисперсной частью стеклобоя, далее — «люминофор», уносится воздушным потоком в циклон, где осаждается в сборнике люминофора. Металлические цоколи при разрушении ламп попадают на вибрирующую решетку дробильно-сепарационного устройства, где подвергаются механической очистке и направляются в сборник цоколей. Очищенное от ртутьсодержащего люминофора дисперсное стекло и металлические цоколи имеют показатели значительно ниже предельно допустимых концентраций (ПДК) по ртути (для почвы 2,1 мг/кг) и относятся к практически неопасным компонентам (V класс опасности). Очистка воздушного потока от паров ртути происходит в адсорберах до содержания ртути в воздухе менее ПДК для населенных мест 0,3 мкг/м3. При превышении содержания ртути в выбросах в атмосферу 0,3 мкг/м3 адсорберы меняют местами, и в наиболее загрязненном адсорбере (бывшим первом) производится замена отработанного активированного угля [33, 34].

Ранее, когда выпускались люминесцентные лампы с достаточно высоким содержанием ртути, ртутьсодержащий люминофор отправлялся в ЗАО «НПП „Кубаньцветмет“ для дистилляции ртути.»

Получение вторичной ртути при термической демеркуризации (дистилляции ртути) современных люминесцентных ламп не представляется возможным и нерентабельно из-за очень низкой ее концентрации в люминофоре — значительно менее 0,3%. Согласно ГОСТ Р 54564-2011 при содержании ртути менее 0,3% такой материал не может быть отнесен к сырью для получения ртути.

Для обезвреживания ртутьсодержащего порошка люминофора применяется способ химического преобразования содержащейся в нем ртути в практически нерастворимое малоопасное соединение — сульфид ртути, отвечающее ее природной минеральной форме, с использованием демеркуризационного препарата на основе полисульфида кальция, торговая марка «РИСОЛ».

Обезвреживание ртутьсодержащего люминофора проводится в сборнике люминофора (камера специального вибросмесителя), который после его заполнения люминофором устанавливается на виброплощадку блока обезвреживания. На 200 кг люминофора в сборник вводится 40 л демеркуризационного препарата РИСОЛ и 25 кг цемента. Смесь, находящаяся в сборнике, подвергается вибрационному воздействию в течение 40 — 50 мин. Образовавшийся малоопасный (IV класс опасности) продукт минерализации люминофора выгружается из разгрузочного люка сборника люминофора под воздействием вибрации в полимерные мешки или в составе приготовленной бетонной смеси выгружается в специальную матрицу для формования дорожных бетонных блоков. Подобные способы, называемые за рубежом «солюдификации» и «стабилизации» ртутьсодержащих отходов, включая люминофор отработанных ртутных ламп, в настоящее время получают все большее распространение во многих странах мира [33, 34].

В таблицах 4.1, 4.2, 4.3. приведены технические характеристики установки «Экотром-2». Проектная мощность установки по обезвреженным отходам оценивается в 500 т/год при односменной работе.

Таблица 4.1

Производительность установки

Таблица 4.2

Усредненные показатели образования материальных ресурсов и отходов при разделении ламп на составляющие компоненты

Таблица 4.3

Расход энергетических средств и сырья

Образующиеся в результате металлические цоколи и измельченное стекло демеркуризованы до V класса опасности. Ртутьсодержащий люминофор улавливается в специальный герметичный контейнер, в котором и происходит химическое обезвреживание содержащейся ртути в люминофоре. Получается малоопасный продукт минерализации люминофора (IV класс опасности).

Выбросы, поступающие в окружающую среду из установки через систему очистки, по содержанию ртути не превышает ПДК ртути для населенных мест 0,3 мкг/м3.

Необходимо предусматривать способы удаления вторичных отходов.

Технология утилизации и обезвреживания грунтов, загрязненных ртутью

Технология основана на последовательно реализуемых операциях по классификации грунтов, промывке грунта оборотной водой на вибросите, обогащении полученных фракций с получением черновой ртути и шлама, подвергаемого термическому обезвреживанию с выделением черновой ртути.

Комплексная установка по обезвреживанию ртутных ламп [35]

Область применения. Обезвреживание всех видов ламп; отходов от электротехнических изделий, содержащих ртуть; промышленных РСО — осадки из отстойников систем водоочистки, адсорбенты от систем газоочистки от ртути; отработанные катализаторы химических производств; загрязненный грунт и строительные конструкции; других отходов, содержащих ртуть и ее соединения, с получением вторичной продукции.

Описание метода. Установка состоит из трех независимых модулей, каждый из которых может использоваться самостоятельно:

• модуль по утилизации трубчатых и компактных ламп LP 200 (LP 200 — модуль № 1);
• модуль по утилизации ламп высокой интенсивности HID LAMP PROCESSOR (HIDP — модуль № 2);
• модуль термообработки различных видов ртутьсодержащих отходов Дистиллер — CPD (CPD — модуль № 3).

Установка функционирует как единая технологическая схема (три модуля включаются в единую технологическую цепочку). При этом каждый модуль установки может функционировать самостоятельно, обеспечивая утилизацию ртутьсодержащих отходов, соответствующих их функциональному предназначению.

При утилизации ртутьсодержащих отходов задействуются все три модуля. На модулях № 1 и № 2 выполняются следующие технологические операции:

• дробление (разборка) ламп;
• разделение полученных компонентов ламп на фракции;
• сортировка с получением раздельно собираемых фракций, таких как металлические наконечники, порошок люминофора, фракции стекла;
• загрузка получаемых компонентов в тару;
• передача тары с полученными фракциями на демеркуризацию или на накопление.

Утилизация ламп на модулях № 1 и № 2 осуществляется с использованием метода «холодной сухой» сортировки с предварительным дроблением ламп. В процессе утилизации достигается разделение массы, образующейся в результате дробления, на составные компоненты: стекло, металл, флуоресцентный порошок или стержень зажигания.

Демеркуризация фракций отходов, содержащих ртуть, выполняется на модуле № 3 с получением ртути (качество Р0) и очищенных фракций.

Описание технологии утилизации: ртутьсодержащие отходы поступают в бочках по 30 или 200 л. Загруженный материал последовательно проходит три зоны нагрева. Максимальная температура нагрева достигает 700 °C.

Газы, содержащие пары ртути, воды и продуктов горения, подаются из камеры сгорания в конденсатор, где на поверхности теплообменника конденсатора с водяным охлаждением происходит конденсация паров ртути в жидкую ртуть. Ртуть, смешанная с водой, испарившейся из обработанного материала, накапливается в конденсаторе, отстаивается и сливается. Отработанный воздух поступает на угольный фильтр, фильтруется и сбрасывается в атмосферу. Твердый обезвреженный материал, прошедший через три термокамеры, далее подвергается охлаждению и выгружается через бункер разгрузки в бочки по 200 л.

Комплекс установок термодесорбции ртутьсодержащих отходов [35]

Область применения: утилизация ртутьсодержащих отходов.

Описание метода. Комплекс установок термодесорбции предусматривает:

• удаление из ртутьсодержащих отходов содержащейся элементарной ртути и ртути, образованной при разложении ее соединений в виде паров, конденсацию паров и сбор ртути;
• дожиг технологических газов и их очистку до установленных в Российской Федерации нормативных значений.

Технологический процесс включает следующие операции:

1. Подготовка ртутьсодержащих отходов для подачи в установки непрямой термодесорбции (далее — НТД) и прямой термодесорбции (далее — ПТД).

Твердые ртутьсодержащие отходы с участка хранения отходов поступают в секцию хранения и предварительного дробления. После первичного просеивания на вибросите ртутьсодержащие отходы размером < 35 мм направляются в установку НТД.

Пастообразные ртутьсодержащие отходы первоначально поступают в секцию накопления и очистки шлама. В обводненный шлам вводят флокулянты и подвергают центрифугированию. Выделенную твердую фракцию направляют в секцию смешения и хранения установки НТД, а водную — на установку очистки воды.

Ртутьсодержащий осадок/остаток процесса очистки воды является сырьем установки ПТД. Вода направляется в основную установку очистки воды.

2. Процесс непрямой термодесорбции (НТД).

Отходы, поступающие на установку НТД:

• грунт при ликвидации разливов ртути, загрязненный ртутью;
• смесь осадков механической и физико-химической очистки сточных вод производства хлора и каустика ртутным методом;
• отходы термической регенерации ртути из ртутьсодержащих отходов производства хлора и каустика ртутным методом;
• лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люминесцентные, утратившие потребительские свойства;
• бой стеклянный ртутных ламп и термометров с остатками ртути;
• отходы термометров ртутных;
• концентрат люминофора при обезвреживании ртутьсодержащих отходов;
• осадок (шлам) от очистки сточных вод (от участка обезвреживания РСО);
• шлам от фильтрования сточных вод (от участка обезвреживания РСО) от мытья полов в зданиях 4, 5 и пропарки тары на участке 20).

Через приемный бункер сырье (ртутьсодержащие отходы, просеянные до размера фракции менее 35 мм) подается на загрузочный конвейер установки НТД и далее в сушилку.

Установкой предусмотрено шесть жидкостных горелок мощностью ~ 3,3 ГДж/ч с воздушной тягой, которые обеспечивают правильное сгорание и значительный избыток воздуха. В качестве топлива используется дизельное топливо.

Секция нагрева сушилки находится в изолированной зоне горения. Для сохранения тепла контейнер теплоизолирован высокотемпературной изоляцией толщиной 150 мм.

Отработанные горячие отходы из барабана роторной сушилки направляются в охладитель продуктов. Газовая фаза из барабана роторной сушилки направляется в горячий фильтр.

Для охлаждения отработанной среды в охладитель подается вода. В охладителе для предотвращения неконтролируемых выбросов предусмотрен рукавный фильтр. Пыль с рукавного фильтра подается в охладитель винтовым конвейером. Вода, подаваемая в охладитель, частично испаряется, и водяной пар, через фильтр воздуходувкой отводится в атмосферу.

Очищенная почва и отходы выгружаются из охладителя в наклонный конвейер (с ручным приводом и радиальным ходом) и выводятся с установки НТД.

3. Процесс прямой термодесорбции (ПТД).

Отходы, поступающие на установку ПТД:

• уголь активированный, загрязненный ртутью при очистке сточных вод производства хлора и каустика ртутным методом;
• уголь активированный, отработанный при газоочистке демеркуризации отходов производства ламп люминесцентных, загрязненный ртутью;
• отходы ртутьсодержащие зачистки оборудования гидрохлорирования ацетилена на катализаторе на основе активированного угля, пропитанного сулемой, в производстве винилхлорид мономера;
• химический поглотитель паров ртути на основе угля активированного отработанный; — катализатор на основе активированного угля, пропитанного сулемой, в производстве винилхлорид мономера;
• уголь активированный отработанный от участка обезвреживания РСО;
• осадок (шлам) от очистки сточных вод (от участка обезвреживания РСО);
• шлам от фильтрования сточных вод (от участка обезвреживания РСО: от мытья полов в зданиях 4, 5 и пропарки тары на участке 20).

Подготовленное сырье помещается в загрузочный бункер, откуда шнековым питателем подается в ротационную печь. В качестве топлива используется дизельное топливо.

Сушилка оснащена горелкой, работающей на дизельном топливе, в результате чего образуются продукты сгорания, выступающие в качестве сушильных агентов для сушки отходов. За счет вращения корпуса происходит подача сырья на обработку.

Твердая фракция, выходящая из печи, сбрасывается через поворотный клапан в изолированные приемные бункеры. Газовая фаза (продукты сгорания) из печи направляется в горячий фильтр установки НТД. Система очистки газов общая для установок ПТД и НТД.

4. Система очистки газа.

Газовая фаза подвергается нескольким последовательным этапам обработки:

• фильтрация;
• охлаждение потока горячего газа в холодильнике/конденсаторе до температуры не выше 80 °C;
• далее охлажденные газы поступают в трубу Вентури, где выпадают оставшиеся твердые частицы из паровой фазы;
• охлаждение потока газовой фазы в насадочном скруббере до температуры ниже 50 °C;
• охлаждение газов в теплообменнике до температуры ~ 10 °C;
• подогрев потока газов на 2,5 °C в канальном подогревателе для исключения выпадения влаги, подача в угольный абсорбер для снижения концентрации ртути в газовом потоке почти до нулевых значений;
• газовая фаза подается в термоокислитель для сжигания остаточных органических соединений. Газ нагревается до температуры 800 — 1100 °C;
• после окислителя поток газа подается в охладитель/скруббер для удаления кислых газов (HCl и SO2), образующихся в окислителе;
• для дополнительной очистки отходящего газа от ртути после скруббера предусмотрен мембранный абсорбционный фильтр, проходя через который, газ направляется в атмосферу через дымовую трубу.

5. Система обработки воды и выделения ртути.

Конденсат, образующийся в системе очистки газов, направляется в емкость-загуститель, которая оснащена переливной перегородкой для раздела фаз. Отделившаяся вода от ртути и примесей насосом подается обратно в систему очистки газов.

Далее происходят выделение из шлама жидкой фазы и обработка ее фильтрующей добавкой (обычно диатомовая земля или гипс), в оставшийся шлам добавляется коагулянт — сульфат алюминия — для улучшения отделения твердых частиц из жидкости. Для удаления твердых частиц из шлама применяются гидравлические фильтр-прессы, куда подается шлам, оставшийся от жидкой фазы. Жидкая фаза после фильтр-прессов отправляется в осветлители. Вначале происходит отделение элементарной ртути от фильтруемой воды при прохождении потока по наклонным пластиковым пластинам.

Далее в поток жидкости подаются сульфид натрия и щелочь для осаждения растворенной ртути. Осажденная ртуть из осветлителя откачивается на фильтр-прессы. Получаемая на фильтр-прессах твердая фаза повторно подается в сушилку для обработки.

Из осветлителя вода подается в накопительный резервуар, далее после предварительной очистки на фильтрах с активированным углем проходит очистку от ртути и затем подается обратно в систему.

6. Ртуть, выделяемая в процессе очистки воды процесса НТД, подвергается следующим трем этапам подготовки:

• «кислородный этап», в результате которого удаляются практически все примеси из ртути (длительность составляет от 3 до 14 дней);
• «азотный этап», в результате которого из ртути удаляется весь кислород (длительность составляет ~ 14 дней);
• крайняя дистилляция, происходит в дистилляторе тонкой очистки.

Рассматриваемая технология утилизации ртутьсодержащих отходов позволяет не только обезвредить ртутьсодержащие отходы, но и получить товарные вторичные продукты такие как ртуть, в ряде случаев ртуть марки Р0, полученный металл направляется на предприятия промышленности, стекло — на дальнейшую утилизацию [35].

Продукцией отделения демеркуризации ртутьсодержащих отходов является ртуть по ГОСТ 4658-73 марок Р0, Р1, Р2 и Р3.

4.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов оборудования, содержащего ртуть

Опасность утилизации и обезвреживания ртутьсодержащих отходов во многом обусловлена физико-химическими свойствами ртути.

Обязательным условием при доставке ртутьсодержащих отходов на утилизацию и обезвреживание является обеспечение целостности транспортируемого оборудования. Оборудование с нарушенной целостностью должно доставляться в герметичных транспортных контейнерах, в противном случае пары ртути будут попадать в атмосферный воздух, что окажет губительное воздействие на окружающую среду.

Отходы и приборы с ртутным заполнением должны упаковываться и транспортироваться в специальной таре, соответствующей техническим условиям на тару для сбора и транспортирования ртутьсодержащих отходов и изделий. При транспортировании ртутьсодержащих отходов необходимо обеспечивать обязательную укладку мест правильными рядами во избежание повреждения тары в пути, потери ртути и заражения транспортных средств и местности ртутью.

Все работы, связанные с обращением ртутьсодержащих отходов, должны сопровождаться инструментальным контролем на содержание ртути в рабочей зоне, в выбросах из оборудования в окружающую среду и в образующихся вторичных отходах.

Рассматриваемые термические технологии могут использоваться для получения вторичной ртути из отходов с ртутным наполнением (приборы, оборудование, специальные ртутные лампы, грунты и другие материалы, содержащие капельную ртуть). При этом под особым контролем должна быть обеспечена защита персонала от паров ртути при нестационарных режимах работы: аварийное отключение электропитания, при загрузке и выгрузке отходов, ремонте оборудования и т.п.

1. Технология утилизации ртутьсодержащих отходов на комплексе установок термодесорбции ртутьсодержащих отходов позволяет не только обезвредить ртутьсодержащие отходы, но и получить товарные вторичные продукты. Утилизация РСО позволяет получить товарный продукт — ртуть, в ряде случаев ртуть марки Р0, полученный металл направляется на предприятия промышленности, стекло — на дальнейшую утилизацию [35].

2. Продукцией отделения демеркуризации РСО являются:

• грунт техногенный;
• изолирующий инертный материал «ИИМ-2»;
• инертные строительные материалы на основе боя бетона и кирпича;
• ртуть по ГОСТ 4658-73 марок Р0, Р1, Р2 и Р3.

3. На участке обезвреживания и утилизации РСО образуются следующие отходы I и II класса опасности, которые подлежат утилизации на установке ПТД на участке обезвреживания и утилизации РСО:

• средства индивидуальной защиты органов дыхания от паров ртути и ртутьсодержащих соединений отработанные,
• химический поглотитель паров ртути на основе угля активированного отработанный,
• осадок (шлам) от очистки и фильтрования сточных вод (от участка обезвреживания РСО),
• перчатки резиновые загрязненные ртутью.

Методом мокрой химической демеркуризации (гидрометаллургический метод) люминесцентные лампы обезвреживаются с получением сульфидированного боя ламп и вторичного металла в виде цоколей.

При термохимической демеркуризации отработанных ртутных ламп производится только их обезвреживание с получением боя ламп.

При утилизации и обезвреживании ртутьсодержащего оборудования происходит:

• выделение вторичной ртути и дополнительное получение вторичных материальных ресурсов (стекла и алюминия) или
• связывание ртути в безопасные соединения (сульфид ртути).

В обоих случаях при мокрой химической и термохимической демеркуризации отработанных ртутных ламп необходимо контролировать выделение в атмосферу паров ртути и предусматривать дополнительные меры по обращению с образующимися вторичными отходами.

При утилизации и обезвреживании ртутьсодержащего оборудования следует учитывать не только наличие ртути в отходах, но и возможность обезвреживания загрязненной тары и почвы. Последнее представляется особо важным, если учесть тенденции накопления металлической ртути в окружающей среде и особенности миграции ртути грунтовыми водами и донными осадками.

Раздел 5 Утилизация изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

5.1 Общая информация о деятельности по утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

Состав изделий из резины, утративших потребительские свойства, зависит от ассортимента продукции, который включает резинотехнические изделия, обувь и шины.

В зависимости от назначения резиновые изделия изготавливаются на основе различных каучуков, пластификаторов, наполнителей и других ингредиентов. Резинотехнические изделия могут содержать в своем составе в качестве арматуры текстильные материалы и металл.

Отходы резиновых шин, покрышек с металлическим кордом содержат в среднем 45 — 52% натурального каучука, 10 — 15% металла.

Согласно исследованиям ассоциации «Шиноэкология» и Центра международного сотрудничества ЮНИДО, а также исследованиям Центра развития НИУ ВШЭ «Рынок утилизации отходов», образование отходов шин, покрышек в Российской Федерации ежегодно составляет от 700 тыс. т до 1 млн т [36, 37].

Месторасположение предприятий, осуществляющих утилизацию отходов изделий из резины на территории Российской Федерации, приведено на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 — Месторасположение предприятий, осуществляющих утилизацию отходов изделий из резины на территории Российской Федерации

Самым распространенным способом утилизации является механическое дробление, которое используют действующие в Российской Федерации компании.

Большинство предприятий среднего и мелкого бизнеса ориентированы на местный/региональный рынок сырья.

Основные сведения о методах и технологиях утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

Все известные методы утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, можно разделить на три группы:

• физический метод — дробление;
• физико-химический метод — регенерация;
• термические методы — пиролиз.

К физическим методам относятся технологии механической утилизации, где основным этапом является механическое дробление (измельчение) отходов шин и покрышек, различными способами: ударным воздействием, истиранием, резанием, сжатием, сжатием со сдвигом. Последующие действия с измельченными шинами зависят от требований потенциального потребителя. Например, для использования на цементных заводах извлечение металлического корда не требуется. Для производства резиновой крошки проводятся работы по отделению металлического и текстильного корда, получение тонкодисперсных резиновых порошков осуществляется путем экструзионного измельчения. Продуктами утилизации являются резиновые чипсы или резиновая крошка различных фракций для производства резинотехнических изделий, лом черных металлов низкого качества и текстильное волокно [38].

К физико-химическим методам утилизации отходов относится регенерация резины. Регенерация осуществляется различными способами и позволяет сохранить структуру сырья, использованного в процессе производства резины [39].

Известны и используются в промышленности следующие способы регенерации резин: водонейтральный (нейтральный), термомеханический (риклемейтор-процесс), паровой и его модификации, паровоздушный и паровой высокотемпературный [40]. Подавляющее большинство способов регенерации отходов резины основано на двух последовательных процессах [39, 40]:

• первоначально отходы резинотехнических изделий подвергают механическому измельчению в крошку;
• крошка обрабатывается мягчителем и активатором с получением регенерата.

Утилизация отходов резины термическим методом — пиролиза рассмотрена в ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Экологические проблемы, возникающие при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

Утилизация отходов изделий из резины в большинстве производится физическими методами. Данные методы связаны со значительными энергозатратами при утилизации отходов резины. Физическими факторами воздействия являются шум и вибрация оборудования на стадии механического дробления.

Физический метод утилизации отходов резины сопровождается образованием выбросов загрязняющих веществ в воздух рабочей зоны — пыли тонко измельченного резинового вулканизата.

Процесс регенерации требует использования металлоемкого оборудования (смесители, экструдеры, вальцы и др.). Процесс регенерации сопровождается выбросом в атмосферный воздух паров и дымов, содержащих, в частности, соединения серы.

5.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

В основной массе методы направлены на утилизацию изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер с целью получения вторичного сырья — резиновой крошки, сырья вторичного резиносодержащего, сырья вторичного, содержащего черные металлы и/или сырья вторичного текстильного волокна (в зависимости от корда).

Полученное в результате утилизации вторичное сырье должно соответствовать документам в области стандартизации Российской Федерации.

5.2.1 Технологии утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, основанные на физических методах

В основу технологий утилизации, базирующихся на физических методах, заложено механическое измельчение изделий из резины до небольших кусков с последующим при необходимости механическим отделением металлического и текстильного корда для шин и покрышек и получением вторичного сырья резиновой крошки.

Способы измельчения различаются по температуре измельчения (при отрицательных температурах и при положительных температурах) и способу механического воздействия (ударный способ, истирание, сжатие, сжатие со сдвигом, резание) [41].

Измельчение осуществляется следующими методами:

• резание — при резании изделий из резины, утративших потребительские свойства, разделение на фрагменты происходит с помощью режущих инструментов, являющихся концентраторами напряжения; на эффективность резания влияют скорость резания, форма инструмента и свойства отходов;
• ударное воздействие — при ударном воздействии на изделия из резины кинетическая энергия ударного инструмента расходуется на деформацию разрушения; эффект воздействия инструмента при ударе зависит от его массы и скорости движения;
• истирание — при истирании изделия из резины контактируют с абразивным инструментом; на процесс измельчения истиранием влияет относительная скорость взаимодействия измельчаемого материала и абразивного инструмента.

Основным этапом утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, является измельчение — измельчение резиновых лент до кусков резины (чипсов) может осуществляться на ножевых дробилках. При дроблении обрабатываемая в дробилке масса разделяется на резину, металлический корд, бортовую проволоку и текстильное волокно.

В ряде случаев перед измельчением производится удаление бортовых колец — отделение бортовых колец и нарезка изделий из резины на ленту.

Дополнительные этапы утилизации отходов изделий из резины, в том числе шин и покрышек, включают:

• удаление металлического корда — свободный металл удаляется с помощью магнитных сепараторов и брикетируется;
• повторное измельчение — резина измельчается в экструдере-измельчителе;
• удаление текстильного корда — отделение остатков текстильного волокна от резиновой крошки производится с помощью гравитационного сепаратора;
• тонкодисперсное измельчение и рассев — очищенный резиновый порошок подается на тонкодисперсное измельчение и рассев на фракции (вибросито).

На выходе получают 3 фракции резинового порошка:

• 1-я фракция — 0,5...0,8 мм;
• 2-я фракция — 0,8...1,6 мм;
• также может быть получена дополнительная фракция — 0,2...0,45 мм.

Станки для утилизации изделий из резины (покрышек, шин, камер резиновых) представлены на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 — Станки утилизации отходов шин, покрышек: вырезатель посадочного кольца, разрезатель на ленту, разрезатель на куски, выжиматель посадочного кольца

В настоящее время на российском рынке представлено достаточное количество линий механического дробления различной комплектации [42]. Этапы утилизации отходов шин, покрышек представлены на рисунке 5.3.

Технологическая схема

Рисунок 5.3 — Технологическая схема по утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства (шин, покрышек, камер резиновых), в резиновую крошку [43]

5.2.2 Бародеструкционная технология утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

В основу бародеструкционной технологии утилизации отходов изделий из резины заложено явление «псевдосжижения» резины при высоких давлениях. Во время этого процесса имеющийся металл и бортовые кольца отделяются от основной резиновой массы, которая направляется для дальнейшего измельчения и сепарации.

Схема линии бародеструкционной технологии представлена на рисунке 5.4. Основные этапы утилизации отходов изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, включают:

• 1-й этап технологического процесса — резка и прессование: изделие подается на пресс для резки шин, где отход разрезается на куски массой не более 20 кг;
• 2-й этап технологического процесса — обработка на агрегатах с высоким давлением: в установке высокого давления отход загружается в рабочую камеру, где происходят сжижение резины и истечение ее через отверстия специальной камеры, ее экструзия в виде кусков размерами 20 — 80 мм; одновременно происходит отделение компонентов металла и текстиля, которые направляются на брикетирование;
• 3-й этап — окончательная очистка и получение товарного продукта: после установки высокого давления резиновая масса направляется для окончательной очистки от металлокорда; освобожденная от металлокорда резиновая масса подается в роторную дробилку, где измельчается до 10 мм; в кордоотделителе происходит отделение резины от текстильного корда и разделение резиновой крошки на две фракции: менее 3 мм и от 3 до 10 мм.

Рисунок 5.4 — Схема бародеструкционной технологии утилизации отходов шин и покрышек [44]

Резиновая крошка фракцией более 3 мм подается в экструдер-измельчитель и после измельчения поступает вновь в кордоотделитель. Текстильный корд поступает в контейнер, а резиновая крошка — на вибросито, где рассеивается на три фракции:

• I — от 0,3 до 1,0 мм;
• II — от 1,0 до 3,0 мм;
• III — свыше 3,0 мм.

Фракция резиновой крошки более 3 мм возвращается в экструдер-измельчитель, а резиновая крошка I и II фракций отгружается покупателю [44].

5.2.3 Низкотемпературная технология утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

В основу технологии низкотемпературной утилизации изделий из резины заложено явление перехода резины при низкотемпературном охлаждении в «псевдохрупкое» состояние. Дробление при низких температурах улучшает отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резины [45].

Технологическая схема низкотемпературного метода утилизации отходов шин, покрышек представлена на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 — Технологическая схема низкотемпературной утилизации отходов шин, покрышек [44]

Основные этапы утилизации отходов шин, покрышек включают:

• подготовительный этап — удаление бортовых колец, нарезка изделий из резины на фрагменты;
• измельчение — измельчение резиновых фрагментов до кусков резины определенного размера (может осуществляться на роторных дробилках);
• охлаждение отхода до температур 60 — 90 °C, когда резина переходит в псевдохрупкое состояние с использованием жидкого азота (рисунок 5.5) или воздушной турбоохладительной машины;
• измельчение — измельчение охлажденной резины с отделением металлокорда и текстиля и получением резиновой крошки.

На рисунке 5.6 приведена схема автоматической линии по низкотемпературной утилизации отходов шин и покрышек, исключающей применение жидкого азота.

	Движение покрышек
	Связь с системой управления
	Использование сбросного тепла
	Движение холодильного агента

Рисунок 5.6 — Схема автоматической линии низкотемпературной утилизации отходов шин, покрышек, исключающей применение жидкого азота [44]

5.2.4 Технология утилизации отходов изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, при повышенных температурах

В основу технологии утилизации при повышенных температурах изделий из резины заложено повышение температуры технологического процесса утилизации до температур, специфичных для каждого типа резины, при которых начинается термоактивированный распад полисульфидных или других межмолекулярных связей. Термоактивированный распад межмолекулярных связей облегчает механическое разрушение резины.

Но методы утилизации при высоких температурах не получили распространения из-за постепенного налипания утилизируемой резины на режущие лезвия, на применяемые для ударного разрушения молотки и на стенки камеры измельчения. Единственным исключением является метод сдвигового измельчения, который в случае изопреновой резины применяют даже при 180 — 190 °C, а в случае этиленпропилендиеновой резины — при 240 — 250 °C. Высокотемпературное сдвиговое воздействие применяется на двух основных этапах утилизации: при отслоении шинной резины от корда и при тонком измельчении резины.

5.2.5 Технология регенерации отходов изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

В основу технологии регенерации отходов изделий из резины заложен физико-химический процесс, в результате которого резина превращается в пластичный продукт регенерат.

Существуют различные способы получения регенерата, отличающиеся характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством участвующих в регенерации резины веществ. В процессе регенерации резины происходят следующие процессы [46]:

• деструкция углеводородных цепей;
• структурирование вновь образовавшихся молекулярных цепей;
• уменьшение содержания свободной серы, использованной для вулканизации резины;
• деструкция серных, полисульфидных связей;
• модификация молекулярных цепей каучука;
• изменение углеродных цепей, образованных сажей, содержащейся в резине.

Известны следующие методы производства регенерата: нейтральный, кислотный, щелочной, паровой низкого и высокого давления и термомеханический. Для резин на основе бутилкаучука наиболее эффективен радиационный метод регенерации с использованием излучений высоких энергий. Для производства регенерата любым методом необходимо первоначально измельчить изношенные шины в крошку; при этом конечный размер крошки зависит от метода получения регенерата. В настоящее время в шинной промышленности регенерат практически не применяют, а в промышленности по производству резинотехнических изделий используют только для изготовления малоответственных изделий [46, 47].

Процесс регенерации отходов изделий из резины включает следующие технологические операции:

• сортировку и измельчение отходов резины;
• освобождение отходов резины от текстильного волокна и металла;
• девулканизацию и механическую обработку девулканизата.

Разные способы регенерации отличаются главным образом техническим оформлением процесса девулканизации.

К устаревшим методам регенерации относятся щелочной, кислотный, термический, паровой методы, а также метод растворения.

В настоящее время применяются три метода регенерации: водонейтральный, термомеханический и метод диспергирования [47].

Водонейтральный метод включает следующие основные операции:

• подготовку резины;
• подготовку мягчителей и активаторов;
• девулканизацию;
• влагоотделение и сушку;
• механическую обработку.

Водонейтральный метод имеет периодичность процесса и большие дозировки мягчителя, что влияет на качество регенерата.

Метод диспергирования не получил широкого распространения вследствие сложностей, связанных с распылительной сушкой водной дисперсии резины.

Метод термохимической регенерации является непрерывным процессом. Процесс девулканизации в данном случае осуществляется в непрерывном шнековом девулканизаторе в присутствии мягчителя и активатора деструкции. Данный метод регенерации получил наиболее широкое распространение [39, 47].

5.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

Эмиссии в окружающую среду при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, физическими методами

Утилизация отходов изделий из резины сопровождается выбросами загрязняющих веществ (резиновой пыли) в атмосферный воздух от дробилок и измельчителей.

Сточные воды в процессе утилизации не образуются.

Утилизация отходов изделий из резины может сопровождаться образованием отходов металлокорда и текстильного корда, а также могут образовываться отходы прочих изделий из вулканизированной резины незагрязненные в смеси

Физическими факторами воздействия являются шум измельчителей и вибрация вибросит.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, с использованием бародеструкционной технологии

Утилизация отходов изделий из резины сопровождается выбросами загрязняющих веществ (резиновой пыли) в атмосферный воздух от экструдера-измельчителя и роторной дробилки.

Сточные воды в процессе утилизации не образуются.

Утилизация отходов изделий из резины может сопровождаться образованием отходов металлокорда и текстильного корда.

Физическими факторами воздействия являются шум измельчителей и вибрация вибросит.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, с использованием низкотемпературной технологии

Утилизация отходов изделий из резины сопровождается выбросами загрязняющих веществ (резиновой пыли) в атмосферный воздух от криомельницы.

Сточные воды в процессе утилизации образуются на стадии подготовки при мойке отходов изделий из резины.

Утилизация отходов изделий из резины может сопровождаться образованием отходов металлокорда и текстильного корда.

Физическими факторами воздействия являются шум роторных дробилок (измельчителей).

Эмиссии в окружающую среду при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, с использованием технологии повышенных температур

Утилизация отходов изделий из резины сопровождается выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух от процесса термической обработки.

Утилизация отходов изделий из резины может сопровождаться образованием отходов металлокорда и текстильного корда.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, с использованием технологии регенерации

Утилизация отходов изделий из резины сопровождается выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух на стадиях влагоотделения, сушки и механической обработки.

Утилизация отходов изделий из резины может сопровождаться образованием отходов металлокорда и текстильного корда.

Физическими факторами воздействия являются шум измельчителей на стадии механической обработки.

Раздел 6 Утилизация и обезвреживание пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки

6.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки

Отходы пластмассовых изделий по составу исходного сырья подразделяются на:

• термопласты — полимеры, которые при нагревании приобретают свойства пластичности, текучести; к этому виду отходов относятся: полиэтилен, полипропилен и др.;
• реактопласты — полимеры, которые под действием температуры не переходят в вязко-пластичное или текучее состояние.

По оценкам экспертов, в структуре полимерных отходов 34% составляет полиэтилен (ПЭ), 20% — полиэтилентерефталат (ПЭТ), 17% — ламинированная бумага, 14% — поливинилхлорид (ПВХ), 8% — полистирол (ПС), 7% — полипропилен (ПП) (рисунок 6.1) [48].

Рисунок 6.1 — Структура отходов пластика по видам полимеров

Основной объем рынка сырья вторичного пластмассового формируется за счет отходов потребления, ТКО. Большая часть (около 60% по массе) отходов потребления образуется в жилом секторе — этот сегмент представляет собой наибольшую проблему из-за сложностей со сбором и сортировкой. Коммерческий сектор генерирует около 34% отходов (из которых около 24% — это отходы в местах компактного образования: упаковка, одноразовая посуда и прочее, 10% — полимерные отходы, возникающие при перевозках и обработке грузов). Остальная часть — отходы промышленного (в части упаковки и прочих расходных материалов) и строительного сектора.

В структуре пластиковых отходов наибольшую долю составляет различная упаковка, на втором месте — пленки, на третьем — ПЭТ-тара. Однако в наибольшем количестве собираются ПЭТ-бутылки, поскольку они проще всего идентифицируются и сортируются. При этом значительная часть крупных утилизаторов использует вторичный ПЭТ в собственном технологическом цикле для выпуска конечной продукции на его основе.

Основными потребителями вторичного ПЭТ-сырья являются предприятия по производству тары (в основном, бутылок) и синтетического волокна.

В производстве полуфабрикатов и/или готовой продукции может быть использовано сырье вторичное пластмассовое, такое как:

• вторичные полиэтилентерефталаты (ПЭТ);
• вторичные полистиролы (ПС);
• вторичные полипропилены (ПП);
• вторичные поливинилхлориды (ПВХ);
• вторичные полиэтилены (ПЭ).

Основной объем сырья вторичного полимерного используется для изготовления пластмассовой тары и упаковки (38%), производства деталей из пластмассы для бытовой техники (22%), производства материалов, используемых в строительстве (трубы, кровельные материалы и пр.) (18%) (рисунок 6.2) [48].

Рисунок 6.2 — Структура применения вторичного полимерного сырья

Пластиковые изделия маркируются согласно Техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности упаковки» ТР ТС 005/2011 [49], что позволяет определить тип материала.

Методы утилизации отходов полимеров зависят как от их происхождения, так и от марки полимера. При этом наиболее просто утилизируются технологические отходы, то есть отходы производства, которые не подверглись интенсивному световому воздействию в процессе эксплуатации.

В Российской Федерации действует ряд предприятий, утилизирующих отходы продукции из полиэтилентерефталата в сырье для производства текстильных волокон, стреп-ленты, а также других изделий.

Одно из немногих предприятий в России, осуществляющее полную утилизацию отходов упаковки из полиэтилентерефталата (ПЭТ-бутылок) по технологии bottle-to-bottle («новая бутылка — из б/у бутылки»), расположено в Московской области, г. Солнечногорске. Технология позволяет утилизировать бывшие в употреблении ПЭТ-бутылки в сырье — гранулированный ПЭТ, который повторно используется для производства различной упаковки и изделий. Мощность объекта утилизации составляет 60 тыс. т ПЭТ-бутылки в год [48, 50].

Сбором, сортировкой и утилизацией полимерных отходов в России занимается по разным оценкам до 4000 мелких и крупных предприятий. Наиболее крупные утилизаторы полимерных отходов на российском рынке расположены в Москве и Московской области, Пермском крае, Санкт-Петербурге (рисунок 6.3). Большая часть предприятий по утилизации полимерных отходов ограничивается сортировкой, прессовкой и измельчением пластиковых отходов.

Рисунок 6.3 — Центры промышленной утилизации отходов изделий пластика

Основные направления промышленной утилизации полимерных отходов в России [51, 52, 53] следующие:

• изготовление из отходов сырья вторичного пластмассового, в том числе для поставки на экспорт (дробленки, агломерата, гранулята из ПЭ, ПВХ, ПС, ПП, ПЭТ, лавсанового волокна);
• изготовление из отходов (или с их частичным использованием) традиционной разнообразной продукции производственно-технического и бытового назначения методами литья, прессования, экструзии;
• изготовление из полимерных отходов материалоемкой продукции, как правило, не изготовляемой только из первичного сырья, в том числе из смешанных отходов или в композиции с другими отходами (макулатурой, древесными и текстильными отходами).

В настоящее время утилизация отходов полимеров приобретает экономическую целесообразность, поскольку позволяет существенно экономить первичное сырье и электроэнергию [53].

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки.

Способы утилизации и обезвреживания пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, можно разделить на три основные группы:

• физические (механические);
• физико-химические;
• термические.

В результате утилизации пластмассовых изделий образуется вторичное сырье. В качестве вторичного сырья выступает полимерная крошка или порошкообразные материалы. Сырье вторичное пластмассовое используется для изготовления различного рода изделий (тара, трубы и т.д.). Полученное в результате утилизации вторичное сырье должно соответствовать документам в области стандартизации Российской Федерации.

Все механические способы утилизации пластмассовых отходов с целью вторичного использования полимеров заключены в измельчении различных пластиковых субстанций. Основные операции технологического процесса подготовки отходов пластмасс к утилизации включают дробление, уплотнение, промывку, обогащение и гранулирование [52].

В результате механического дробления образуются различные фракции пластмасс (в том числе крошка и порошкообразные материалы), которые после промывки и обогащения подвергаются литью под давлением. Данный способ, основанный на механическом измельчении, не приводит к изменению физико-химических свойств пластмасс и их структуры.

Отходы пластмасс бытового потребления, выделенные из ТКО, обрабатывают с использованием процессов измельчения, грохочения, рассева и смешения в сочетании с различными видами сепарации. Прошедшие обработку отходы промывают и сушат. Высушенные отходы перемалывают и направляют на устройства для гранулирования или таблетирования [52, 53].

Утилизация пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, физико-химическими способами осуществляется с применением следующих методов:

Метод деструкции пластмассовых отходов. Данная технология позволяет получать олигомеры и мономеры, которые используются для получения волокна и пленки.

Метод повторного плавления. Данный способ утилизации пластмассовых отходов позволяет изготавливать гранулят, применяя технологию литья под давлением либо экструзию.

Метод переосаждения из растворов. Данный способ утилизации позволяет производить композиционные материалы и получать порошки, используемые для нанесения полимерных покрытий.

Метод химической модификации. Данный способ позволяет изготавливать материалы с новыми физическими и химическими свойствами.

Наиболее распространенным из всех перечисленных выше способов утилизации пластиковых отходов является метод повторного плавления (метод гранулирования или таблетирования) [48].

Механизмы термической деструкции полимеров классифицируются по содержанию кислорода на несколько видов: пиролиз, метанолиз, газификацию, сжигание. Термические методы обезвреживания описаны в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

6.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки

6.2.1 Методы сортировки пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки

Перед утилизацией пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства осуществляется процесс сортировки в зависимости от вида пластика.

Различают ручную и автоматизированную сортировку.

При ручной сортировке пластиковые отходы разделяют на группы по типам пластика, используя специальные маркировки и обозначения на упаковке. В процессе ручной сортировки распознавание нужных материалов производится персоналом визуально, а отбор осуществляется вручную. После этого происходит упаковка каждого вида пластика в отдельные мешки или специальные контейнеры для утилизации пластика.

Системы ручной сортировки обычно бывают двух типов: прямые и обратные. В прямых системах сортировки нужные материалы удаляются из общего потока. В обратных системах сортировки, пластмассовые бутылки и упаковка остаются на конвейере, а удаляются нежелательные материалы и загрязнения.

Когда пластиковые бутылки и упаковка удалены при прямой сортировке, они попадают непосредственно в измельчитель или во вторичную систему конвейеров, питающих измельчитель.

Системы обратной сортировки имеют риск большего загрязнения, особенно при непосредственной подаче материала с конца конвейера в пресс или дробилку. Если удаление нежелательных материалов не завершено, эти нежелательные материалы поступают на следующий этап обработки и возможно загрязнят продукт. Тем не менее, обратные системы сортировки работают хорошо, если материалы были предварительно отсортированы. Системы обратной сортировки также хорошо работают при пакетировании продукта. Некоторые обратные системы сортировки используют двусторонние сортировочные конвейеры, где операторы размещаются с двух сторон, чтобы повысить производительность.

При автоматической сортировке используется специализированное оборудование, распознающее вид пластика по его физическим свойствам и цветовому диапазону. Материал попадает на конвейерную ленту, где происходит облучение ультрафиолетом для определения прозрачности (непрозрачности). Далее необходимо прохождение через систему камер, которые анализируют цвет и форму поступившей пластмассы, и сортировка по контейнерам в зависимости от типа пластика.

Различают следующие основные методы сортировки:

1. сортировка по цвету. Измельченный пластик проходит через кабину устройства. По разности цвета (определяется коэффициентом отражения) происходит разделение;

2. сортировка спектрофотометрией. Это уже более наукоемкие технологии. Используются варианты Рамановской, УФ-, ИК-спектрометрии. Конвейерный поток проходит через рабочую часть сортировочной кабины, где разделение происходит при помощи светового потока определенной длины волны. Здесь уже возможен вариант более тонкой сортировки, которая может разделить не только чистые пластики, но и их смеси и композиты;

3. воздушное разделение. В воздушном циклоне потоком воздуха происходит отделение частиц полимера в зависимости от их плотности. Более рационально разделять таким способом значительно разные по плотности пластики, например ПВХ и полиэтилен;

4. флотационная сепарация. В основе лежит процесс разделения по плотности частиц в жидкости. Чаще всего в воде. Оборудование — флотационная ванна. При различной гидростатической плотности одни пластики плывут по поверхности, а другие тонут и движутся по дну флотационной ванны;

5. другие методы. Сюда отнесем более технологичные и трудоемкие методики. Они основаны на технологии с применением более высокотехнологичного оборудования. Например, при сепарации методом растворения, применяют реакторы и испарители. Электротрибологические методики предполагают использование установок с выработкой электроэнергии.

6.2.2 Технологии утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки, основанные на физических методах

В основной массе методы направлены на утилизацию пластмассовых изделий с целью получения сырья вторичного пластмассового (код ОКПД 2: 38.32.33) — нарезанного или гранулированного легкосыпучего полимерного материала.

Существует два основных метода гранулирования пластмассовых отходов [54, 55]:

• холодное гранулирование — расплав полимера продавливается через перфорированную пластину, в результате чего получаются стренги. Стренги охлаждают и нарезают на гранулы;
• горячее гранулирование — расплавленный материал продавливается через круглые отверстия рабочей поверхности. Полученный материал имеет вид стренги, которая в горячем виде нарезается на мелкие гранулы либо таблетки. Гранулы охлаждаются потоком воздуха.

В основу технологии утилизации положен механический рециклинг полимерных отходов с целью их вторичного использования.

Сложность утилизации заключается в необходимости тщательной сортировки и очистки отходов пластика. Утилизация во «флексы» или «дробленку» включает в себя операции дробления, мойки, обезвоживания и сушки. При добавлении операции агломерации получают агломерат, при добавлении процесса грануляции — гранулят, который является готовым вторичным сырьем для производства пластиков.

Основное оборудование для механического рециклинга полимерных отходов включает:

1 Дробилки (ударные, ротационные, конусные, щековые) и шредеры — аппараты для измельчения, дробления отходов пластика с получением мелкофракционной дробленки (флексы).

2 Сепараторы (фотометрическое разделение, электростатическая сепарация, флотационное разделение) — оборудование для разделения пластика по плотности и другим свойствам, чтобы сгруппировать материалы с одинаковыми характеристиками.

3 Линии мойки (воздушные циклоны, гидроциклоны, центрифуги, флотационные ванны) — мойка или продувка с удалением остатков грязи, пыли, а также следов продуктов и сред, с которыми контактировал пластик. В состав линии мойки (рисунок 6.4) входит:

• отсев крупного мусора и инородных фракций на вибросите;
• промывка потоком горячей воды, на фрикционной мойке (за счет гидроудара происходит окончательное отделение примесей от ПЭТ);
• сепарация во флотационной камере, разделяющей материалы по плотности;
• мойка полимера в душевой кабине;
• сушка полимера в центробежной сушилке и обработка пластика горячим воздухом до полного высыхания.

Рисунок 6.4 — Линия мойки отходов пластика

Продуктом измельчения/дробления является нарезанный полимерный материал в легкосыпучей форме, который предназначен для использования [56].

При получении агломерата или гранулята используются:

• сушилки (конусного типа, центробежные) или система воздушных циклонов — сушка производится после стадии отмывки «дробленки» с целью удаления следов влаги перед подачей ее на грануляцию;
• агломераторы — повышение насыпной плотности пластика (для пленочных и тканых материалов полотнистой структуры);
• мельницы и смесители — для приготовления смесей в экструдеры;
• грануляторы (экструдеры и экструзионные линии) — аппараты для высокотемпературного плавления обработанных отходов пластика. Расплав может охлаждаться как воздухом, так и водой. Охлажденный пластик режется ножами на мелкие частички цилиндрической или сферической формы (регранулят).

Продуктом гранулирования является гранулированный полимерный материал в легкосыпучей форме, который предназначен для использования [56].

Схема утилизации пластиковых отходов с получением гранулята «сухим» и «мокрым» методами приведена на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 — Схема утилизации пластиковых отходов с получением гранулята (сухой и мокрый методы)

Основные этапы утилизации «мокрым» методом включают:

• сортировку отходов по качеству, составу, цвету и степени загрязнения;
• предварительное измельчение отходов;
• повторную сортировку полученной субстанции;
• промывку и сушку пластиковых частиц;
• агломерацию отходов;
• пропускание агломерата через металлодетектор;
• экструдирование для получения однородного полимерного расплава;
• изготовление гранулята;
• затаривание сырья вторичного пластмассового и складирование.

Основные этапы утилизации в «сухом» методе включают:

• сортировку отходов по качеству, составу;
• предварительное измельчение отходов (литники забракованные и литьевые изделия) или агломерация отходов (пленка);
• повторную сортировку полученной субстанции;
• агломерацию отходов;
• пропускание агломерата через металлодетектор;
• изготовление гранулята по заданным характеристикам вязкости, плотности и размера;
• затаривание сырья вторичного пластмассового и складирование.

Высоким потенциалом для утилизации обладают использованные полимерные пленки, генерируемые промышленными и торговыми предприятиями, это отделы отправки и получения грузов, склады, центры распределения продукции, оптовые рынки, крупные торговые центры. Схема утилизации полимерной пленки представлена на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6 — Схема утилизации отходов полимерной пленки

Утилизация отходов полимерной пленки в агломерат включает следующие операции: резку кип пленки на части, мойку, получение сечки, сортировку на виброситах, флотацию тяжелых загрязнений, сортировку на виброситах, сушку, агломерацию, расфасовку и упаковку. Агломератор предназначен для формования из отходов полимерных пленок оплавленных частиц неправильной формы размером от 2 до 8 мм для обеспечения условий загрузки и утилизации пленочных отходов в экструдерах и литьевых машинах [55].

Линии для утилизации отходов полимерных пленок гранулированием применяются в случае необходимости глубокой утилизации исходного сырья (пленка с печатью, загрязненная пленка).

6.2.3 Технологии утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки, основанные на физических методах с применением термоформирования

В основу технологии утилизации положен метод повторного плавления полимерных отходов для получения изделий экструзией или литьем под давлением [57, 54].

Литье под давлением — процесс, включающий следующие операции:

• измельчение отходов пленок и листов;
• формование нового изделия методом литья под давлением.

Для утилизации отходов методом литья под давлением, как правило, применяют машины с постоянно вращающимся шнеком, конструкция которого обеспечивает самопроизвольный захват и гомогенизацию отходов.

Метод экструзии заключается в непрерывном продавливании расплавленного полимерного сырья через специальную формирующую головку. Благодаря выходному каналу определяется профиль будущего изделия. Для осуществления экструзионного процесса используют экструдер. В экструдере материал пластицируется, гомогенизируется и при необходимости дегазируется [53]. Схема утилизации отходов полиэтиленовой пленки с применением экструзионного прессования представлена на рисунке 6.7.

Рисунок 6.7 — Схема утилизации отходов полиэтиленовой пленки с применением экструзионного прессования

Наиболее распространенные виды оборудования для утилизации полимерных отходов методом термоформования:

• червячные прессы;
• выдувные агрегаты;
• линии для производства рукавной пленки;
• трубные линии и оболочковые трубные линии;
• линии для производства гофрированных шлангов;
• термопластавтоматы;
• экструдеры.

6.2.4 Технологии утилизации бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), утративших потребительские свойства, основанные на физических методах с применением термоформирования

Технологический процесс получения ПЭТ-флексов из ПЭТ-отходов

В качестве исходного сырья при получении ПЭТ-флексов используют отходы упаковки из полиэтилентерефталата, извлеченные при сортировке твердых коммунальных отходов, а также лом и отходы изделий из полиэтилентерефталата незагрязненные.

Технологический процесс утилизации ПЭТ-отходов состоит из следующих стадий:

1. подача кип с ПЭТ-отходами. Кипы с ПЭТ-бутылкой, прошедшие входной контроль подаются в подразделение (цех) на ленточный транспортер автопогрузчиком, откуда конвейер отправляет распакованную кипу в бункер рыхлителя, где происходит разуплотнение спрессованной ПЭТ-бутылки;

2. ручная сортировка ПЭТ-бутылки. С бункера рыхлителя разуплотненная бутылка валами подается на ленточный сортировочный конвейер, на котором, при необходимости, происходит ручная сортировка. Бутылка, двигаясь по ленточному конвейеру проходит через магнитную ловушку, где происходит отделение металлических предметов от бутылки;

3. предварительная мойка. Бутылка ленточным конвейером подается в машину предварительной мойки, где происходит предварительная очистка ПЭТ-бутылки водой, отделение крупных загрязнений, песка и этикетки;

4. дробление бутылки на ПЭТ-флексы. После предварительной мойки бутылка транспортером подается в дробилки. Дробление ПЭТ-бутылки происходит между неподвижными ножами статора и вращающимися ножами, закрепленными на роторе. Под дробильной камерой расположен ситовой экран с ячейками, который определяют размер частиц. Продукт дробления называется ПЭТ-флекс. Проходя через ситовой экран ПЭТ-флексы, попадают в нижний бункер дробилки, оттуда выводятся шнековой подачей и подаются в горизонтальную обезвоживающую центрифугу. Сырьевым вентилятором подается в накопительный силос;

5. мойка-флотации. Из накопительных силосов ПЭТ-флексы шнековой подачей подаются в двухшнековую мойку-флотации. Мойка-флотации двухшнековая предназначена для промывки ПЭТ-флексов и отделения этикетки и рубленной ПП-пробки от флексов;

6. центрифугирование. Горизонтальная обезвоживающая машина используется для обезвоживания очищенных ПЭТ-флексов. ПЭТ-флексы из ванны двухшнековой мойки-флотации выводятся шнековой подачей в горизонтальную центрифугу, откуда далее сырьевым вентилятором ПЭТ-флексы транспортируются в циклон горячей мойки;

7. горячая мойка. Используется для промывки ПЭТ-флексов и удаления с них клея, масляных, различных минеральных и органических загрязнений;

8. центрифугирование. Далее промытые ПЭТ-флексы шнеком выводятся в горизонтальную центрифугу, в которой осуществляется дальнейшее интенсивное отделение грязной воды и примесей и вентилятором перемещаются в циклон мойки-флотации.

9. Мойка-флотация двухшнековая. Мойка-флотация двухшнековая используется для промывки ПЭТ-флексов и отделения этикетки и примесей. Промытые ПЭТ-флексы загружаются в флотационную мойку для окончательного интенсивного ополаскивания. Из мойки-флотации ПЭТ-флексы выводятся шнеком и подаются в горизонтальную центрифугу;

10. центрифугирование. Горизонтальная обезвоживающая машина используется для предварительного обезвоживания до влажности 8 — 10%. Далее, на выходе из центрифуги, флексы подхватываются потоком горячего воздуха и подаются в трубную сушку;

11. трубная сушка. ПЭТ-флексы, подаваемые потоком горячего воздуха, проходят трубную сушку, где идет подсушивание ПЭТ-флексы до влажности 1,5 — 1,0%. Далее ПЭТ-флексы поступают в циклон сепаратора этикетки;

12. сепаратор этикетки и циклон. Назначение — удаление остатков этикетки и мелкой фракции полимерной пыли, образовавшейся после дробления. ПЭТ-флексы высыпаются из циклона сепаратора под действием силы тяжести движутся вдоль зигзагообразных стенок сепаратора дутьевыми вентиляторами отделяется потоком воздуха легкая фракция, остаточная этикетка, бумага. Далее тягой вентилятора ПЭТ-флексы направляются в циклон-накопитель;

13. загрузка ПЭТ-флексов в емкости для дальнейшего использования и хранения. Полученные в результате утилизации ПЭТ-флексы загружаются в емкости для хранения (МКР). Загрузка мягких контейнеров производится весовым дозированием.

Технологический процесс получения ПЭТ-флексов представлен на рисунке 6.8.

Рисунок — 6.8 — Технологический процесс получения ПЭТ-флексов

Технологический процесс производства полиэфирного волокна из ПЭТ-флексов

Технологический процесс производства полиэфирного волокна включает следующие стадии:

• сушка ПЭТ-флексов (флексов) и формование из расплава (процесс прядения);
• ориентационное вытягивание (процесс вытягивания) и формирование готового волокна в кипах.

1.1 Процесс прядения включает следующие стадии:

Кристаллизация и Сушка ПЭТ-флексов \rightarrow расплав ПЭТ-флексов при экструдировании \rightarrow фильтрация расплава \rightarrow формирование волокна в виде жгута \rightarrow охлаждение нитей жгута \rightarrow замасливание нитей жгута \rightarrow первичная вытяжка нитей жгута \rightarrow укладка нитей жгута в кэны.

1.2 Процесс вытягивания проходит следующие стадии:

Сбор жгута из кэнов (комплектование невытянутого жгута) \rightarrow ориентационная вытяжка жгута \rightarrow гофрирование жгута \rightarrow термофиксация жгута \rightarrow резка жгута и упаковка готового волокна в кипы.

Технологический процесс производства полиэфирного волокна из ПЭТ-флексов представлен на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9 — Технологический процесс производства полиэфирного волокна из ПЭТ-флексов

Технологический процесс получения гранул (гранулята) из ПЭТ-отходов

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) — один из наиболее распространенных термопластов, используемых для производства бутылок, упаковки и текстиля. С развитием индустрии вторичной утилизации все большее значение приобретает эффективная утилизация отходов ПЭТ в гранулы — полимерное сырье, пригодное для повторного использования в производстве.

Грануляция ПЭТ — это технологический процесс преобразования ПЭТ-отходов (в том числе бутылок, преформ, пленок) в однородные гранулы (пеллеты), которые можно снова использовать как вторичное сырье в производстве изделий. Гранулы должны обладать стабильным размером, высокой чистотой и заданными характеристиками вязкости.

Технологический процесс грануляции ПЭТ состоит из следующих основных этапов [58]:

1 этап. Сортировка и подготовка сырья

На начальной стадии отходы ПЭТ проходят стадию сортировки. В процессе сортировки входящий материал разделяется по цветам, из потока удаляются примеси, включая любые виды пластмасс кроме ПЭТ. Основная цель — исключить попадание других видов пластика (например, ПВХ, поликарбонат), которые могут ухудшить качество гранулята или вызвать технические проблемы при утилизации. В качестве оборудования используют сортировочные линии с ручной или автоматической сортировкой, оптические сепараторы (камера определяет цвет продукции, дополнительные NIR-датчики позволяют идентифицировать полимер). С помощью магнитных сепараторов производится выбраковка из потока металлических примесей.

2 этап. Предварительная отмывка и дробление (измельчение)

Отсортированный ПЭТ поступает на стадию предварительной отмывки. В специальных устройствах барабанного типа поверхность материала омывается холодной и горячей водой, происходит удаление песка и части этикеток. При прохождении через металлосепараторы удаляются металлические примеси. Предварительно отмытый ПЭТ поступает в дробилку, где измельчается до фракции размером 5 — 15 мм. Основная цель процесса — увеличить площадь поверхности материала для эффективной последующей мойки. В качестве оборудования используют роторные или ножевые дробилки, шредеры. После измельчения материал подвергается центрифугированию для отделения песка и пылевидных примесей.

3 этап. Мойка и очистка

Измельченный материал проходит этапы:

• отмывки в горячем моющем растворе для удаления загрязнений, клея, остатков этикеток и органических веществ;
• отделения этикетки и рубленной ПП/ПЭ-пробки от хлопьев ПЭТ в разделительном бункере за счет разности плотностей материалов;
• ополаскивания ПЭТ-хлопьев в теплой воде в реакторах полоскания.

В качестве оборудования используются моечные и полоскающие реакторы, центрифуги, циклонные и центробежные сепараторы

4 этап. Сушка и сепарация

Отмытый материал поступает на стадию осушки. Высушивание хлопьев производится в термической вибросушке, где происходит удаление влаги за счет подачи горячего воздуха в псевдоожиженный слой хлопьев. Измельченный и отмытый ПЭТ проходит следующие стадии сепарации:

• отделение частиц черных и цветных металлов на металлосепараторах;
• удаление пыли и легковесных примесей на устройствах аэрофлотации за счет потока воздуха, направленного в направлении обратном потоку хлопьев;
• удаление примесей несоответствующих цветов и материалов устройством фотосепарации.

5 этап. Экструзия

Материал подается в специальный реактор-каттер, где производится предварительный разогрев и доосушка хлопьев за счет трения. Разогретая масса подается в экструдер, где происходит плавление и гомогенизация материала. В процессе экструзии производится дегазация — удаление остатков влаги, продуктов деструкции ПЭТ и летучих веществ вакуумными насосами. Расплавленный материал проходит через фильтр расплава полимера, где удаляются нерасплавляющиеся механические примеси. Расплав ПЭТ проходит через фильеру, на выходе из которой образуются нити полимера — стренги. В качестве оборудования могут использоваться одношнековые или двухшнековые экструдеры, вакуумные дегазаторы, фильтры расплава (сменные и непрерывного действия), фильеры.

6 этап. Гранулирование

Нити полимера охлаждаются в специальной ванне для затвердения, после чего ПЭТ подается на гранулятор, где вследствие нарезки стренг образуются гранулы. Нарезанный материал проходит стадию сушки в центробежной сушилке и стадию классификации на вибростоле, где происходит отделение гранул нестандартного размера. В качестве оборудования используются головки подводного гранулирования, стренговые грануляторы (резка нитей), центробежные сушки гранул. Продуктом этой стадии переработки является аморфный гранулят.

Для улучшения свойств вторичных ПЭТ-гранул может быть использована твердофазная поликонденсация (ТФПК). Аморфные гранулы проходят стадию кристаллизации. Производится их нагрев в псевдосжиженном слое, и гранула становится непрозрачной (приобретает насыщенный цвет). Этот процесс предотвращает слипание (агломерацию) гранул в дальнейшем в реакторе ТФПК при более высоких температурах.

Кристаллизованный материал попадает в реактор ТФПК непрерывного действия колонного типа. В реакторе гранулы медленно движутся сверху вниз под действием силы тяжести, а встречным потоком снизу вверх подается горячий азот. В этих условиях активируется процесс твердофазной поликонденсации, происходит увеличение молекулярной массы полимеров, что увеличивает вязкость ПЭТ гранул.

После прохождения реактора ТФПК производится охлаждение гранул потоком воздуха. Готовая продукция затаривается в мешки.

Применяемое оборудование: кристаллизатор, реактор ТФПК, холодильник, система очистки циркуляционного азота.

На рисунке 6.10 приведена технологическая схема утилизации ПЭТ в гранулы: сортировка, дробление, мойка, сушка, экструзия, гранулирование (без стадии ТФПК).

ПРОЦЕСС ГРАНУЛЯЦИИ ПЭТ

Рисунок 6.10 — Технологическая схема утилизации ПЭТ в гранулы (без стадии твердофазной поликонденсации)

Полученный гранулят может использоваться в следующих целях [58]:

• для производства новых бутылок (в том числе пищевого назначения);
• для литья под давлением (контейнеры, футляры);
• для изготовления волокон и нетканых материалов;
• для изготовления пленки и листов.

Качество готового продукта (гранул из ПЭТ) регламентируется, например, стандартом ПНСТ 833-2023 «Пластмассы. Полиэтилентерефталат рециклированный. Общие технические условия».

6.2.5 Технологии утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки, основанные на физико-химических методах

В основу технологии утилизации положен метод гидролиза полимерных отходов, основанный на расщеплении пластмасс водными растворами кислот при действии высоких температур [55, 57]. Процесс гидролиза имеет множество модификаций. Их отличие заключается в применяемых катализаторах и количестве этапов гидрирования.

Продуктом утилизации является полностью очищенные от токсичных веществ гранулы пластика.

Утилизация пластика осуществляется в следующем порядке:

• промывка и измельчение отходов;
• охрупчивание полученных хлопьев;
• измельчение до частиц размером в несколько сотен микрон;
• гидролизация субстанции водой в реакторе при температурах до 200 °C и небольшом вакууме;
• нейтрализация полученных растворов;
• фильтрация твердых фракций;
• дистилляция полученного водного раствора;
• полимеризация образовавшейся олигомерной смеси.

Добавление различных катализаторов на основе гликолей и метанола дали развитие способам на основе процесса гликолиза и метанолиза.

Гликолиз — способ утилизации пластика основан на процессе гидролиза, где для деполимеризации отходов используются гликоли. Процесс проводится при температурах порядка 210 — 250 °C и при атмосферном давлении. Время реакции и ее скорость зависят от количества добавляемых трансэтерификационных катализаторов [57, 58].

Продукты, получаемые при таком способе утилизации пластмасс, зависят от типа используемого гликоля и его концентрации в получаемом расплаве. Это могут быть смеси олигомеров или бис-(-оксиэтил) терефталата (БОЭТ). Дальнейшее применение они находят в получении с их использованием полиэфиров и полимеров, а также высокомолекулярных спиртов.

В основу метанолиза положен процесс глубокой полимеризации (расщепления) пластмасс с помощью метанола. Процесс метанолиза осуществляется в специальных реакторах (автоклавах) при температуре свыше 150 °C и давлении 1,5 МПа. Для ускорения протекания химических реакций используются катализаторы переэтерификации. В результате получают готовое химическое соединение, например, при утилизации ПТЭФ получают диметилтерефталат [58].

6.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковки

В ходе процессов утилизации полимерных отходов, основанных на физических методах, происходит потребление энергоресурсов, водных ресурсов (для охлаждения расплавленной массы), сжатого воздуха (дегазация оборудования и обрабатываемого материала).

Физические методы утилизации полимерных отходов сопровождаются образованием выбросов пыли и загрязненных сточных вод. В процессе измельчения или дробления отходов с получением мелкофракционных хлопьев производится выброс полимерной пыли, взвешенных веществ. В процессе работы экструдеров, термопластавтоматов в атмосферный воздух выделяются углерода оксид, смесь углеводородов предельных.

Сточные воды в процессе утилизации образуются от мойки измельченных отходов при «мокром» методе при эксплуатации гидроциклонов, центрифуг, флотационных ванн. Это воды промывки, фугат центрифуг и загрязненные воды процесса флотации.

В ходе утилизации изделий из пластмасс образуются отходы на этапах сортировки, сепарации и мойки полимерных отходов. К отходам, которые могут быть образованы, относятся отходы (остатки) сортировки отходов пластмасс, не пригодные для утилизации.

В процессе утилизации бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТ), утративших потребительские свойства, механическим методом образуются выбросы полиэтилентерефталата.

Физическими факторами воздействия являются шум, вибрация и тепловое воздействие.

Раздел 7 Утилизация и обезвреживание электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства; осветительного электрического оборудования, утратившего потребительские свойства; отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества

7.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства; осветительного электрического оборудования, утратившего потребительские свойства; отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества

В настоящем подразделе рассматриваются:

1. электрическое и электронное оборудование, утратившее потребительские свойства, в том числе:

а) компьютерное, серверное, периферийное и офисное оборудование, утратившее потребительские свойства;

б) коммуникационное оборудование, утратившее потребительские свойства;

в) мониторы, приемники телевизионные;

г) электронная бытовая и промышленная техника, утратившая потребительские свойства;

д) оптические приборы и фотографическое оборудование, утратившие потребительские свойства;

е) электрические бытовые и промышленные приборы, утратившие потребительские свойства;

ж) неэлектрические бытовые и промышленные приборы, утратившие потребительские свойства;

2. холодильное и вентиляционное бытовое и промышленное оборудование, утратившее потребительские свойства; осветительное электрическое оборудование, утратившее потребительские свойства;

3. отходы оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества. В том числе к вышеперечисленным электрическим приборам и оборудованию относятся электронное и электрическое оборудование из состава медицинских отходов класса Г.

На рынок России ежегодно поступает до 70 млн единиц электронного и электротехнического бытового оборудования. Суммарная масса электронного лома в России приближается к 1 млн т [59].

Отходы электронного и электрического оборудования (ОЭЭО) — один из возможных источников загрязнения окружающей среды, обладающий высокой ресурсной ценностью: ОЭЭО, являясь поликомпонентным отходом, содержат большое количество фракций, которые возможно вернуть в экономический оборот на производственные предприятия. ОЭЭО содержат черные, цветные и драгоценные металлы, различные виды пластмасс и т.д. [60].

Утилизация ОЭЭО, содержащих озоноразрушающие вещества, входит в число обязательств, принятых Россией при подтверждении своего участия в Монреальском протоколе, вступившем в силу в 1989 году.

Профессиональной утилизацией отходов оборудования сегодня занимаются заводы по утилизации ОЭЭО, расположенные в разных регионах страны. Наибольший объем ОЭЭО утилизируется в центральном регионе. Утилизаторы данных отходов в первую очередь извлекают из отходов электронного и электрического оборудования фрагменты, содержащие драгоценные металлы [61], которые затем продаются аффинажным заводам. Кроме этого, извлекаются лом черных и цветных металлов и различные виды стекла и пластиков.

Схема расположения наиболее крупных утилизирующих ОЭЭО компаний представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 — Схема расположения наиболее крупных утилизирующих ОЭЭО компаний

7.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства; осветительного электрического оборудования, утратившего потребительские свойства; отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества

Основным направлением утилизации электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства, является их полная утилизация с извлечением полезных компонентов для их повторного применения.

В рамках проведения утилизации ОЭЭО на заводах производятся:

• лом черного металла;
• лом алюминия;
• медный лом;
• лом нержавеющей стали;
• лом корпусного пластика;
• лом печатных плат.

7.2.1 Утилизация электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства

На объекты утилизации и обезвреживания электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства, поступают различные виды оборудования, которые сортируют на товарные группы в соответствии со своими особенностями (крупная техника, мелкая бытовая техника, электронный лом и т.д.).

В ходе обработки и утилизации электронного и электробытового оборудования, утратившего потребительские свойства, осуществляются извлечение полезных компонентов для их повторного применения (рекуперация) и получение продукции в соответствии с ГОСТ и/или технических условий (ТУ) предприятия.

В процессе утилизации производятся следующие операции:

• приемка ОЭЭО (идентификация, проверка на комплектацию и наличие повреждений, взвешивание, радиационный контроль);
• сортировка изделий на товарные группы в соответствии со своими особенностями (крупная техника, мелкая бытовая техника, электронный лом и т.д.);
• механический способ утилизации ОЭЭО с использованием систем для утилизации и разделения, гидравлических шредеров (разделение, сортировка и механическая утилизация).

Разделение состоит в демонтаже составных частей оборудования, под которым подразумевается ручная разборка с использованием гидравлического и электрического инструмента. Последовательность разборки определяется типом изделия, его конструктивными особенностями и комплектацией. Процесс разборки выполняется в последовательности, обратному процессу сборки изделия. Демонтированные компоненты сортируются на пластик, металл, стекло и другие материалы, в том числе целые однородные части, которые могут быть повторно использованы (детали, части и материалы, исправные и пригодные для вторичного потребления без дополнительной утилизации).

Механическая утилизация включает в себя утилизацию отсортированного сырья: рубку, резку, пакетирование и брикетирование.

Участок по обращению с ОЭЭО укомплектован следующим оборудованием:

• пре-шредер, предназначенный для утилизации лома цветных металлов, кабеля, резины, пластичных материалов, композиционных материалов. Шредер оснащен магнитным сепаратором и имеет автоматический режим работы, что позволяет упростить работу оператора;
• система для утилизации и разделения неоднородного кабеля с включениями черного металла, предназначенная для утилизации электрических кабелей. Установка оснащена гранулятором с тремя подвижными и двумя неподвижными лезвиями, пневматическим конвейером, предназначенным для транспортировки измельченного материала к сепаратору, сухой сепаратор вибрационного типа;
• линия разборки электродвигателей (оборудование для разделки электродвигателей), предназначенная для утилизации электродвигателей. Установка состоит из маслостанции; станка для разборки стартеров; станка для извлечения обмоток).

В результате механической утилизации отходов электронного и электробытового оборудования получается следующая продукция:

• сырье вторичное стекла;
• сырье вторичное, содержащее черные металлы;
• сырье вторичное, содержащее алюминий;
• сырье вторичное, содержащее медь;
• лом и отходы прочих цветных металлов;
• сырье вторичное пластмассовое.

7.2.2 Утилизация компьютерной техники, утратившей потребительские свойства

Утилизация компьютерной техники, утратившей потребительские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования.

Описание метода. Комплектующие компьютерной техники сортируют по своей ценности: материнские платы, процессоры, блоки питания, провода. Самое ценное в компьютере — материнская плата.

Платы состоят, как правило, из двух частей: элементов монтажа (микросхем), содержащих драгоценные металлы, и не содержащей драгоценные металлы основы с наклеенной на нее входящей частью в виде проводников из медной фольги [61].

Драгоценные металлы для повторного использования извлекаются преимущественно из лома печатных плат. Общее содержание драгоценных металлов в печатных платах составляет от 25 граммов на тонну. Для извлечения драгоценных металлов из печатных плат требуются специализированные технологические линии.

Среднее содержание драгоценных металлов в печатных платах:

• золото — от 25 до 1000 граммов на тонну;
• серебро — от 250 до 5000 граммов на тонну;
• платина — от 5 до 40 граммов на тонну;
• палладий — от 5 до 100 граммов на тонну.

По своим физическим и химическим свойствам многокомпонентный электронный лом не может направляться в металлургическую плавку без механической разделки с целью выделения отдельных компонентов или групп.

Технологические процессы современной утилизации радиоэлектронного лома, как правило, включают в себя ручную дифференцированную разделку, механическое измельчение (дробление), обогащение полученных концентратов и последующие виды утилизации.

Дифференцированная ручная разделка предусматривает разборку блоков и узлов изделий с максимальным использованием инструмента для извлечения навесного монтажа и получения различных концентратов. Производительность таких работ до 150 \div 200\text{кг}/(\text{чел}.\text{смену}) , что является основным сдерживающим фактором производительности. Только после ручной разделки отдельные виды концентратов лома подвергаются измельчению в ножевых или в молотковых дробилках (мельницах). При этом текстолитовую (стеклотекстолитовую) подложку, содержащую цветные металлы с остатками драгоценных материалов, направляют на обжиг в обжиговую печь с системой дожигания и газоочистки [62].

Известна схема утилизации печатных плат, она представлена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 — Схема утилизации отходов печатных плат

В станке для отделения компонентов электронных карт используется контролируемое тепло с тем, чтобы сохранить не только компоненты карты, но и паяльное олово; таким образом, минимизируется выброс паров и токсичных веществ в атмосферу. Тепло производится при помощи воздуховодов и электросопротивлений с управлением термопарами. Компоненты платы разделяются при помощи контролируемых вибраций.

В большинстве случаев после отделения компонентов сами печатные платы, состоящие в основном из меди и текстолита, реализуются как вторичное сырье.

Следующим шагом является ручная сортировка отделенных компонентов печатных плат [63].

Однородность измельченных частиц радиоэлектронного лома по геометрическим размерам могут обеспечить ножевые измельчители и шредерные установки.

Имеется комплекс для утилизации радиоэлектронного лома без предварительной ручной разделки радиоэлектронных блоков с корпусными элементами для выделения металлического концентрата.

В комплексе используются две молотковые дробилки. Первая дробилка обеспечивает первичное дробление радиоэлектронного лома, вторая — окончательное его дробление. Дробилки технологически соединены с грохотом посредством ленточного транспортера с подвесным магнитным сепаратором. Для исключения запыления производственного помещения приемные бункеры и подрешетные пространства дробилок соединены с всасывающими патрубками циклонов, в которых оседают пылевидные фракции разрушаемых материалов. Извлечение ферромагнитных материалов (стальная и чугунная крошка, крошка ферромагнитных сердечников) из раздробленного лома производится подвесными магнитными сепараторами. Грохот, входящий в состав комплекса, разделяет раздробленную массу радиоэлектронного лома без ферромагнитной составляющей на две фракции: крупную и мелкую. Для сепарации измельченного радиоэлектронного лома по крупности и плотности в комплексе применен многопродуктовый пневматический каскадно-гравитационный классификатор [62].

В дальнейшем компоненты, содержащие металлы, в том числе драгоценные металлы, поступают на переплавку.

На современных автоматизированных производствах технологические процессы утилизации радиоэлектронного лома и печатных монтажных плат включают в себя предварительную обработку (измельчение, дробление) и обогащение сырьевых концентратов, пирометаллургические и гидрометаллургические процессы. Схема технологического процесса утилизации печатных монтажных плат представлена на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 — Схема технологического процесса утилизации печатных монтажных плат

К основным этапам современного высокотехнологичного способа утилизации радиоэлектронного лома печатных монтажных плат относятся:

1 этап. Подготовка сырья

Основные технологические операции: разделка, разборка, прессование, измельчение и сепарация сырьевых материалов с применением специального оборудования, станков и ручного инструмента, сортировка и подготовка сырья для дальнейшей утилизации в соответствии с технологическим процессом.

Установки утилизации печатных плат оснащены газоочистными (пылеулавливающими) установками, все отходы (пыль) газоочистки направляются на дальнейшую утилизацию вместе с сырьевыми материалами в соответствии с технологическим процессом.

В результате этапа подготовки сырья для дальнейшей утилизации и использования в технологическом процессе осуществляется получение обогащенного сырьевого концентрата, содержащего медь и благородные металлы, лома черных металлов и алюминия.

2 этап. Пирометаллургическая утилизация

Основные технологические операции: плавка сырьевого концентрата, содержащего медь и благородные металлы, для получения черновой меди (в конвертере); огневое рафинирование черновой меди для получения анодной меди (в анодной печи) и изготовления медных анодов для их дальнейшей утилизации. Образующиеся в пирометаллургическом процессе оборотные шлаки повторно утилизируются в конвертере до максимального извлечения из них ценных компонентов, после чего образующийся шлак утилизируется в печи восстановления шлака с целью получения свинцово-оловянного сплава и конечного шлака.

Из конечного шлака по достижении необходимого качественного состава изготавливается щебень. Технологический процесс представляет из себя следующий процесс: конечный шлак остывает, и далее осуществляется дробление охлажденного шлака до необходимой фракции с помощью щековой дробилки.

В качестве флюсов при плавке сырья в пирометаллургическом оборудовании для получения необходимых качественных показателей расплава металла и шлака используются песок кварцевый (SiO2), стекло, известь строительная (CaO), лом и стружка стальные, чугунные (Fe).

Пирометаллургическое оборудование оснащено общей газоочистной системой, все отходы (пыль) газоочистки в соответствии с технологическим процессом возвращаются в производственный процесс для утилизации.

В результате этапа пирометаллургической утилизации для дальнейшей утилизации и использования в технологическом процессе осуществляется получение анодной меди, в качестве готовой продукции получение свинцово-оловянного сплава и щебня из металлургического шлака.

3 этап. Электролитическое рафинирование меди

Основные технологические операции: подготовка анодов; электролитическое рафинирование меди (анодов) для получения катодной меди; регенерация электролита; обработка (снятие катодов с основы, промывка) медных катодов.

Процесс электролиза ведется с применением укрытия ванн специальным рулонным материалом.

Поверхность пола внутри цеха электролиза меди имеет химически стойкое водонепроницаемое бетонное основание с приямками для сбора аварийных проливов технологических жидкостей.

Электролитическое рафинирование анодной меди производится путем электролиза с растворимым анодом в водном растворе H2SO4. При этом медные аноды растворяются, а на матрице катодов осаждается очищенная от примесей медь. Менее благородные элементы остаются в электролите, а благородные металлы переходят в анодный шлам. Электролит постоянно циркулирует между промежуточной емкостью и электролизными ваннами, часть электролита выводится на регенерацию для удаления из него меди и никеля. Не растворившиеся в процессе электролиза остатки медных анодов (скрап) возвращаются в производственный процесс на утилизацию.

Образованный в процессе электролиза анодный шлам извлекается из электролизных ванн и направляется на дальнейшую утилизацию для извлечения из него благородных металлов.

В результате этапа электролитического рафинирования меди для дальнейшей утилизации и использования в технологическом процессе осуществляется получение анодного шлама, в качестве готовой продукции — получение катодной меди.

4 этап. Производство драгоценных металлов

Основным сырьевым материалом для получения драгоценных металлов является анодный шлам электролитического рафинирования меди.

Производство драгоценных металлов осуществляется по технологии, являющейся комбинацией пирометаллургических, гидрометаллургических, электрохимических и сорбционных процессов.

Технологический процесс извлечения и рафинирования драгоценных металлов включает в себя:

• обезмеживание анодного шлама электролитического рафинирования меди (растворение Cu в H2SO4; возврат раствора на электролиз меди с предварительным осаждением Ag с помощью NaCl);
• плавку обезмеженного анодного шлама в конвертере с получением сплава Доре. Сплав Доре разливается в слитки для последующей переплавки в аноды или реализации;
• переплавку в аноды в индукционной печи серебра, восстановленного на стадии обезмеживания анодного шлама электролитического рафинирования меди, и из оборотных растворов;
• электролиз в водном растворе HNO3 анодов из серебра или из сплава Доре с получением катодного серебра в виде кристаллов и анодного шлама, содержащего золото и металлы платиновой группы;
• растворение анодного шлама в «царской водке» для перевода в раствор золота и металлов платиновой группы. Образующийся осадок возвращается в производственный процесс на извлечение серебра;
• осаждение из полученного раствора чернового золота;
• переплав чернового золота в индукционной печи в аноды;
• электролиз анодов золота в водном растворе HAuCl4 методом Вольвиля;
• переплавку полученных золотых катодов в слитки или в гранулы.

Извлечение платины:

• окисление оставшегося после осаждения золота раствора с помощью H2O2, осаждение комплексной соли платины;
• получение черновой платины в виде кека путем восстановления ее соли.

Извлечение палладия из раствора, остающегося после извлечения Pt:

• осаждение соли палладия добавлением K2CO3 и промывкой осадка раствором NH4Cl;
• растворение соли палладия с образованием палладиево-аммиачного комплекса;
• осаждение соли палладия путем добавления HCl;
• повторное растворение соли палладия с образованием палладиево-аммиачного комплекса;
• повторное осаждение соли палладия добавлением HCl;
• получение чернового палладия в виде кека путем его восстановления (с доизвлечением палладия из остающихся растворов по той же схеме).

Полное извлечение драгоценных металлов из солянокислых растворов до содержания менее 1 мг/л проводят методом сорбционной очистки.

Используемое оборудование для электрохимических и гидрометаллургических процессов имеет герметичное исполнение с местными отсосами и очисткой в мокрых скрубберах; технологические газы конвертера проходят очистку в газоочистной установке с циклоном и рукавными фильтрами; аспирационные газы индукционных печей и сушильных шкафов очищаются в сухом фильтре.

Сброс стоков технологических жидкостей в канализацию не осуществляется. Образующиеся в производственном процессе стоки подвергаются очистке и нейтрализации. Для очистки технологических стоков используется установка очистки и нейтрализации технологических стоков. Очищенные технологические стоки поступают в накопительный резервуар, из которого далее подаются на подпитку водооборотных технологических циклов, а образующийся шлам возвращается в производственный процесс на утилизацию.

Поверхность пола внутри производственных участков цеха производства драгоценных металлов имеет химически стойкое водонепроницаемое бетонное основание с приямками для сбора аварийных проливов технологических жидкостей.

Отходы (пыль) газоочистки конвертера в соответствии с технологическим процессом возвращаются в производственный процесс для утилизации.

В результате этапа производства драгоценных металлов для дальнейшей повторной утилизации и использования в технологическом процессе осуществляется получение оборотных шлаков и шламов, в качестве готовой продукции — получение сплава Доре, серебра, золота, металлов платиновой группы.

7.2.3 Утилизация жидкокристаллических мониторов, утративших потребительские свойства

Утилизация жидкокристаллических мониторов, утративших потребительские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования.

Описание метода. Процесс утилизации мониторов начинается с ручного демонтажа составных частей. Демонтированные компоненты, как правило, сортируются на пластик, металл, печатные платы, провода, люминесцентные лампы, ЖК-дисплеи для дальнейшей утилизации. На демонтаж 3 — 4 единиц техники уходит примерно один час.

Фракционный состав ЖК-телевизора: металл — 44%; пластик — 18,5%; стекло — 14%; печатная плата — 11%; ЖК-дисплей — 6%; провода — 1,5%; подсветка — 1%; прочее — 4%.

Особую опасность для окружающей среды представляют ЖК-дисплеи с CCFL-подсветкой (люминесцентная лампа с холодным катодом). В зависимости от характеристик люминесцентной лампы в ней может содержаться до 3,5 мг ртути. Поэтому транспортировка, прием и хранение электронной техники проводятся таким образом, чтобы избежать повреждения люминесцентных ламп. Однако очень часто телевизоры и мониторы поступают на участок по утилизации с уже разбитыми лампами. На участке, в связи с этим проводятся постоянный контроль и мероприятия по непревышению предельно допустимой концентрации ртути в воздухе рабочей зоны.

Демонтированные лампы, как правило, утилизируются по той же технологии, что и обычные энергосберегающие люминесцентные лампы. ЖК-дисплеи с LED- или OLED-подсветками считаются безопасными для окружающей среды, поскольку не содержат токсичные вещества в каких-либо значительных количествах.

Между подсветкой и ЖК-дисплеем находится пакет из различных полимерных оптических пленок. Это увеличитель яркости, светорассеивающая пленка, призматическая пленка, светонаправляющая и светоотражающая пленки. Как правило, эти пленки подлежат утилизации ввиду их разнообразного состава и низкой стоимости.

Составные слои ЖК-дисплея:

• поляризационный фильтр;
• стеклянная подложка;
• электроды;
• жидкие кристаллы;
• цветовой фильтр, TFT-слой, ориентационная пленка.

Поляризационный фильтр представляет собой многослойную композицию из полимеров органического и неорганического происхождения. Он считается экологически безопасным, но при высоких температурах горения может выделять токсичные вещества [64].

Стеклянная подложка имеет толщину 0,4 — 1,1 мм и изготавливается из натриевого или из более дорогих боросиликатных и алюмосиликатных стекол. Является экологически безопасной.

Электроды покрыты оксидами индия и олова. Толщина слоя может составлять до 125 нм. Оксид индия является ценным ресурсом, и его получение представляет интерес. Известны технологии выделения оксида индия из ЖК-дисплеев гидрометаллургическим методом. Однако экономическая эффективность данного метода все еще под вопросом по причине малой концентрации оксида индия в сырье.

Жидкие кристаллы имеют сложный состав и представляют собой смесь из 10 — 25 различных компонентов на основе ароматических полимеров. Количество жидких кристаллов на 1 см2 примерно составляет 0,6 мг. Основным производителем жидких кристаллов является немецкая компания Merck, которая выполнила ряд токсикологических и экотоксикологических исследований. Согласно полученным результатам, жидкие кристаллы не являются остротоксичными, канцерогенными, мутагенными, не вредны для водных организмов и имеют низкий потенциал биоаккумуляции.

Цветовой фильтр, TFT-слой, ориентационная пленка не нуждаются в обезвреживании, поскольку не содержат какие-либо токсичные вещества.

Таким образом, материалы, которые используются в ЖК-дисплеях, не представляют опасности для окружающей среды. Имеющиеся технологии утилизации ЖК-дисплеев в основном направлены на извлечение и повторное использование основного составляющего компонента — стекла. Качество переработанного стекла зачастую очень низкое, и его крошка может использоваться как добавка в асфальт, бетон и другие строительные материалы. Более качественные стекла могут быть получены при удалении поляризационного фильтра, но это значительно усложняет и удорожает технологию [64].

Компания Merck предложила использовать стекло ЖК-дисплеев для защиты футеровки мусоросжигательных ротационных печей от агрессивных веществ или частично заменить песок в составе шихты для металлургического процесса выделения благородных металлов.

7.2.4 Утилизация телевизоров с плазменными панелями жидкокристаллических мониторов, утративших потребительские свойства

Утилизация телевизоров с плазменными панелями жидкокристаллических мониторов, утративших потребительские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования.

Описание метода. Телевизоры с плазменными дисплеями составляют относительно небольшую часть среди остальных типов телевизоров. Процесс утилизации телевизоров с плазменными дисплеями начинается с демонтажа и сортировки его различных компонентов для дальнейшей утилизации. В отличие от техники с жидкокристаллическим дисплеем, значительную массовую долю телевизора, кроме металла и электроники, составляет стекло.

Плазменные дисплеи бывают AC- и DC-типа. Плазменные дисплеи DC-типа содержат ртуть, количество которой может составлять до 30 мг на один дисплей.

Плазменный дисплей не содержит полимерные материалы, а основная его часть выполнена из стекла. Стекло на основе оксида свинца, из которого сделаны диэлектрик и перегородка, относится к токсичным материалам.

На сегодня ввиду отсутствия более эффективных технологий утилизации, плазменные дисплеи утилизируются путем их размола на дробилках. Полученная стеклянная крошка может использоваться в производстве строительных материалов [65].

7.2.5 Утилизация мониторов и телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ-мониторов и телевизоров), утративших потребительские свойства

Основными компонентами компьютерного монитора или телевизора являются кинескоп, пластиковый корпус, печатные платы, провода, отклоняющая система, защитные элементы. Кинескоп составляет примерно две трети массовой доли всего монитора или телевизора. Фракционный состав кинескопа, следующий: экран, конус, металл, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), стеклоцемент.

Внутренняя поверхность экрана покрыта четырьмя слоями. Первый слой представляет собой углеродное покрытие с различными добавками поверхностно-активных веществ. Второй слой образует покрытие из люминофоров, на который нанесен воскоподобный слой для выравнивания и защиты поверхности. Покрытие из алюминия образует четвертый слой, наносимый для повышения яркости. В случае конуса кинескопа его внутренняя сторона покрыта слоем оксида железа, а внешняя — графитом. Экран и конус кинескопа соединены между собой с помощью стеклоцемента.

Кинескоп изготовлен из стекла, химический состав которого изменяется в зависимости от выполняемых функций элементов кинескопа. Одной из основных функций стекла является защита от рентгеновского излучения. Для этого в стекло электронной пушки обычно вводят около 34 масс. % оксида свинца. Несколько меньшее количество оксида свинца содержит конус кинескопа (22 масс. %). В случае же экрана кинескопа его стекло специально сделано большей толщины для поглощения опасного рентгеновского излучения. Кроме того, данное стекло должно обладать хорошими оптическими свойствами, поэтому его изготавливают из бариево-стронциевого стекла (поглощает рентгеновское излучение примерно в полтора раза хуже, чем свинцовое стекло).

Способы утилизации кинескопов

Процесс утилизации начинается с ручного демонтажа телевизоров или компьютерных мониторов. На этой операции демонтируются корпус, печатные платы, динамики, провода, защитный металлический кожух, отклоняющая система и электронная пушка. Также в целях безопасности на этой операции из кинескопа стравливается вакуум путем проделывания отверстия на месте высоковольтного вывода или через горловину электрической пушки. Защитный железный хомут поверх соединения конуса кинескопа с экраном также срезается. Все эти компоненты отправляются на дальнейшую утилизацию. В итоге остается лишь кинескоп, который необходимо разделить на конус и экран ввиду их различного химического состава, что важно при их последующей утилизации.

Разделение конуса и экрана наиболее часто выполняется с помощью алмазной пилы, раскаленной нихромовой проволоки или лазера. После этого из разрезанного кинескопа извлекается внутренний магнитный экран с маской, а сам экран отправляется в камеру, в которой с помощью пылесоса собирается люминофор. Таким образом, на выходе получают два вида стекла — свинцовое и бариево-стронциевое.

Далее осуществляются следующие технологические операции:

• дробление кинескопов;
• выделение магнитной фракции;
• механическое удаление покрытий;
• промывка стекла водой;
• сушка;
• сепарация на свинцовое, бариево-стронциевое и смешанное стекла с помощью специальных анализаторов (рентгенофлуоресцентного или ультрафиолетового) и пневмопушек.

В данной технологии вода используется в замкнутом цикле, а количество отходов составляет 0,5% (стеклянная пыль, люминофор, покрытия).

Бариево-стронциевое стекло нашло применение в производстве строительных материалов в связи с низкой выщелачиваемостью ионов бария и стронция, концентрация которых не превышает допустимые нормы [65].

7.2.6 Утилизация холодильников и морозильников, утративших потребительские свойства

Утилизация холодильников и морозильников, утративших потребительские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования

Описание метода. Основные этапы утилизации холодильного оборудования (рисунок 7.4):

1. Освобождение контура охлаждения. Сначала отделяется кабель и удаляется содержимое холодильника: выдвижные ящики, стеклянные вставки и т.п.

2. Удаление и утилизация смеси масла и хладагента, которой заполнен контур охлаждения. Для этого контур охлаждения прокалывают специальной цангой, а затем за счет создаваемого разрежения воздуха отсасывается смесь масла и хладагента. С помощью дополнительного устройства осуществляется отделение хладагента от масла, что позволяет оптимальным образом утилизировать фторхлоруглеводороды, содержащиеся в хладагенте. Компрессорное масло может быть подвергнуто утилизации для вторичного использования.

3. Отделение компрессора, состоящего в основном из сплава железа и меди.

4. Механическая утилизация. На этой стадии удаляются содержащиеся во вспененной изоляции холодильника вспенивающие агенты (фторхлоруглеводороды). Холодильник измельчается в закрытой установке в атмосфере азота и при небольшом разрежении. В результате такой обработки происходит контролируемое выделение находящихся в пеноматериале вспенивающих агентов. Образующиеся газы отсасываются из измельчающей установки, отфильтровываются путем пропускания через батареи с активированным углем и накапливаются в специальном резервуаре. Измельченные материалы подвергаются дальнейшей рассортировке и концентрируются (рисунок 7.4). В результате происходит деление на железо, другие металлы и полистирол. Пенополиуретан подвергается размалыванию и нагреву. При этом удаляются и выделяются путем пропускания через батареи с активированным углем оставшиеся в нем вспенивающие вещества [66].

Рисунок 7.4 — Основные этапы утилизации холодильного оборудования

В процессе утилизации холодильного оборудования в первую очередь используется ручная дифференцированная разделка, с применением ручного, автоматического и/или пневматического инструмента в качестве подготовительного этапа перед подачей на Шредер.

После ручной дифференцированной разделки, с применением ручного, автоматического и/или пневматического инструмента отходы холодильного оборудования направляют в Шредер.

Отходы холодильного оборудования измельчаются до размеров от 10x10 мм до 50x50 мм, в зависимости от настройки оборудования. Сортируется пенополиуретан, полистирол и лом стальной.

Пенополиуретан кусками до 50x50 мм. Далее подготавливается для добавления в RDF-топливо и к реализации на цементные заводы.

Сбор холодильного агента

Эта операция заключается в удалении холодильного агента, в каком бы состоянии он ни находился, с накоплением его в соответствующем внешнем контейнере. Ее можно проводить без обязательного анализа состава или обработки холодильного агента. В холодильном агенте могут находиться воздух, кислоты, вода, примеси других холодильных агентов или твердые частицы, появившиеся в результате сгорания двигателя. Такой холодильный агент не должен ни при каких условиях использоваться в другом контуре, если не будет утилизирован или очищен в соответствии с нормативом стандарта ARI 700. В то же время он может быть снова использован в том же холодильном контуре, если его состояние делает такое использование возможным. Для сбора холодильного агента используют два основных метода:

1. сбор в состоянии пара;

2. сбор в состоянии жидкости.

Второй способ позволяет производить сбор за меньшее время. Оба способа требуют использования соответствующих устройств для сбора. Для агрегатов малой и средней мощности могут использоваться переносные устройства.

Сбор в состоянии пара. Сбор холодильного агента производится примерно так же, как и удаление его из контура с использованием вакуумного насоса. Отдельные операции выполняются в зависимости от конструкции устройства для сбора. По существу, речь идет о соединении посредством гибкой трубки всасывающего штуцера устройства с клапаном Шредера со стороны низкого давления установки и соединении выпускного штуцера с контейнером для сбора. На входе установлен фильтр-осушитель, который должен заменяться через определенные промежутки времени при каждой смене холодильного агента.

Сбор в состоянии жидкости. Для сбора холодильного агента в жидком состоянии требуется специальное устройство по сбору и специальная схема подсоединения. Баллон для сбора холодильного агента должен иметь два штуцера, один для жидкости, другой для пара. Устройством для сбора обеспечивается накачивание парообразного холодильного агента через верхнюю часть баллона на участке низкого давления агрегата, создавая вакуум в его контуре. В результате разницы давлений между баллоном и агрегатом происходит перекачивание жидкого холодильного агента в баллон. После того, как вся жидкость удалена, производится удаление остающегося пара путем изменения схемы подсоединений.

Баллон может быть заполнен холодильным агентом только на 77 — 80% своего объема, необходимо, чтобы при проведении операции по сбору специалист следил за этим показателем.

Регенерация холодильного агента

При регенерации холодильного агента производится его очистка от загрязнений. Очистка проводится путем отделения масла и фильтрации самого холодильного агента через фильтры-осушители. Устройства для регенерации оснащены системами управления, позволяющими задавать тип утилизируемого холодильного агента. В зависимости от модели некоторые устройства для регенерации могут производить операции по отделению масла или выделению кислот из холодильного агента. Эти устройства обычно оснащены гильзовыми фильтрами-осушителями, обеспечивающими удержание влаги, загрязнений, металлической стружки и кислот. Отделение масла производится посредством одного или нескольких прохождений его через устройство для регенерации. С этой точки зрения, функционирование устройств по регенерации может быть рассчитано на один или несколько циклов прогона масла.

Утилизация холодильного агента может позволить восстановить его рабочие показатели на уровне заданных при изготовлении, что подтверждается путем проведения химического анализа. Для обеспечения восстановления характеристик холодильного агента устройство по регенерации должно обеспечивать удержание 100% содержащихся в нем влаги и масла. На практике для восстановления начальных параметров чистоты холодильного агента устройство по утилизации должно обеспечивать отделение масла, выделение кислот, частиц твердых засорений, влаги и воздуха. Во время функционирования контура холодильный агент загружается и попадает в устройство в виде пара или жидкости, подвергаясь, следовательно, кипению при высокой температуре и воздействию давления. Затем холодильный агент поступает в сепаратор, где скорость его движения заметно снижается: это приводит к поднятию вверх сильно разогретого пара, в то время как частицы загрязнений падают на дно сепаратора, откуда удаляются на определенном этапе процесса. Очищенный пар поступает в конденсатор с воздушным охлаждением и переходит в состояние жидкости; затем он попадает в одну или несколько камер охлаждения, где происходит его переохлаждение со снижением температуры до 3 — 4 °C. Остаточная влажность и микроскопические частицы загрязнений удаляются фильтром. Охлаждение холодильного агента облегчает его перелив во внешний баллон [67].

7.2.7 Утилизация мобильных телефонов, утративших потребительские свойства

Утилизация мобильных телефонов, утративших потребительские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования.

Описание метода. Утилизация мобильного телефона начинается с сортировки телефонов по производителям и иным критериям.

На втором этапе осуществляется разборка телефонов на составные части. Далее три самые важные составляющие — аккумулятор, пластиковый корпус и печатная плата — идут на утилизацию. Аккумуляторы из-за большого содержания токсичных веществ (мышьяк, свинец, ртуть) поступают, как правило, на специальные заводы по утилизации аккумуляторных батарей.

Печатная плата отсоединяется от элементов корпуса и направляется на извлечение драгоценных металлов.

Далее корпусы и печатные платы дробятся и в достаточно измельченном виде — практически в состоянии пыли — поступают в сортировочную камеру, где путем механических и химических процессов происходит окончательная разделение материалов. Дорогостоящие металлы экстрагируются, обрабатываются, дополнительно очищаются и поступают на соответствующие предприятия. Пластик чаще всего поступает на дорожно-строительные заводы и добавляется в дорожное покрытие.

7.2.8 Комплексная утилизация электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства

Комплексная утилизация электронного и электрического оборудования, утративших потребительские свойства, проводится с целью извлечения ценных компонентов для дальнейшего использования.

Описание метода. Сущность метода заключается в отсутствии предварительной сортировки электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства. Оборудование подвергается утилизации путем дробления и измельчения. Далее методом магнитной сепарации из общей массы отделяются металлы (металлосодержащие составляющие), которые используются в дальнейшем как вторичное сырье [68, 69].

Схема утилизации отходов электрического и электронного оборудования (далее — ОЭЭО) представлена на рисунке 7.5. Процесс утилизации осуществляется в 4 этапа.

Рисунок 7.5 — Схема утилизации ОЭЭО

Этап I — подготовка ОЭЭО к предварительному измельчению производится отдельно по следующим группам:

• А — телевизоры и мониторы с жидкокристаллическим экраном: из ОЭЭО удаляются люминесцентные лампы, матричное стекло, световые фильтры, полиметилметакрилат (оргстекло);
• Б — крупная бытовая техника (стиральные машины, газовые и электрические плиты): из ОЭЭО удаляются стекло, силовые электродвигатели, дерево;
• В — остальная мелкая бытовая техника: из ОЭЭО удаляются керамика, дерево, аккумуляторные батареи, отходы бумаги и картона.

Этап II — предварительное измельчение и ручная сортировка ОЭЭО: отходы подвергаются утилизации путем дробления.

Подготовленные на этапе I отдельные компоненты ОЭЭО поступают в цепную дробилку, где происходит предварительное измельчение материалов за счет непрерывного механического воздействия путем ударов о звенья цепи.

Далее методом магнитной сепарации раздробленный материал разделяется на два потока: магнитная фракция и немагнитная фракция. Фракции поступают на ручную сортировку, в процессе которой из раздробленного материала удаляются и сортируются цветные металлы, печатные платы, черные металлы.

Этап III — доизмельчение ОЭЭО. Оно производится в шредере. Измельченные до размера 0 — 30 мм черные, цветные металлы и пластмассы поступают на следующий этап.

Этап IV — сепарация: измельченные материалы подвергаются рассортировке и концентрируются согласно схеме утилизации ОЭЭО (рисунок 7.6). В результате происходит отделение черных металлов, нержавеющих металлов, цветных металлов, пластмассы и пр.

Рисунок 7.6 — Схема сепарации измельченных ОЭЭО

Для достижения максимальной чистоты токопроводящие материалы и цветные металлы дополнительно сортируются на оптическом сепараторе.

7.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства; осветительного электрического оборудования, утратившего потребительские свойства; отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества

При утилизации или обезвреживании ЖК-дисплеев с CCFL-подсветкой следует учитывать, что одной из составных их частей является ртутьсодержащая люминесцентная лампа. Основную опасность представляют разбитые лампы, так как может происходить испарение ртути.

При утилизации или обезвреживании ЭЛТ-мониторов и телевизоров основную опасность для окружающей среды представляет оксид свинца, который входит в состав стекол кинескопа. Количество оксида свинца в одном кинескопе зависит от его размера и может варьироваться от 0,5 до 2,9 кг с увеличением его замеров от 13 до 32 дюймов, соответственно.

При утилизации или обезвреживании хладагентов основным фактором воздействия на окружающую среду будет являться утечка хладагента в случае разгерметизации оборудования по утилизации данного вида отходов.

При утилизации или обезвреживании ОЭЭО эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду могут быть связаны с проливами (и возможным последующим испарением) реагентов на этапах экстракции и обогащения драгоценных металлов.

При утилизации электрического оборудования могут образовываться отходы (остатки) демонтажа бытовой техники, компьютерного, телевизионного и прочего оборудования, непригодные для получения вторичного сырья.

В том числе лом кинескопного стекла, содержащего люминофор, при демонтаже отходов компьютерного, телевизионного и прочего оборудования, а также бой стекла.

При механической утилизации электронного и электрического оборудования (ОЭЭО) и полимерных изделий с помощью шредера могут образовываться выбросы загрязняющих веществ.

Раздел 8 Обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов

8.1 Общая информация о деятельности по обеззараживанию и (или) обезвреживанию медицинских отходов

Согласно Федеральному закону от 21.11.2011 № 323-ФЗ (ред. от 08.08.2024) «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» [70] к медицинским отходам относятся анатомические, патолого-анатомические, биохимические, микробиологические, физиологические и иные отходы, образующиеся в процессе осуществления медицинской деятельности, фармацевтической деятельности, деятельности по производству лекарственных средств, деятельности в области использования возбудителей инфекционных заболеваний и генно-инженерно-модифицированных организмов в медицинских целях, а также при производстве, хранении биомедицинских клеточных продуктов.

Медицинские отходы разделяются по степени их эпидемиологической, токсикологической, радиационной опасности, а также негативного воздействия на среду обитания на следующие классы:

1. класс «А» — эпидемиологически безопасные отходы, приближенные по составу к твердым бытовым отходам;

2. класс «Б» — эпидемиологически опасные отходы;

3. класс «В» — чрезвычайно эпидемиологически опасные отходы;

4. класс «Г» — токсикологические опасные отходы, приближенные по составу к промышленным;

5. класс «Д» — радиоактивные отходы.

В настоящем справочнике НДТ рассмотрено обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов классов Б и В.

Согласно постановлению главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.01.2021 № 3 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 2.1.3684-21 „Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий“ (с изменениями на 25.06.2025) [71] к медицинским отходам классов Б и В относят:»

• отходы, инфицированные и потенциально инфицированные микроорганизмами 3 — 4 групп патогенности (эпидемиологически опасные отходы, далее — класс Б), в том числе: материалы и инструменты, предметы, загрязненные кровью и (или) другими биологическими жидкостями; патологоанатомические отходы; органические операционные отходы (органы, ткани); пищевые отходы и материалы, контактировавшие с больными инфекционными болезнями, вызванными микроорганизмами 3 — 4 групп патогенности;
• отходы от деятельности в области использования возбудителей инфекционных заболеваний 3 — 4 групп патогенности, а также в области использования генно-инженерно-модифицированных организмов в медицинских целях (эпидемиологически опасные отходы, далее — класс В), в том числе: отходы микробиологических, клинико-диагностических лабораторий; отходы, инфицированные и потенциально инфицированные микроорганизмами 3 — 4 групп патогенности; отходы сырья и продукции от деятельности по производству лекарственных средств и медицинских изделий, от производства и хранения биомедицинских клеточных продуктов; биологические отходы вивариев; живые вакцины, непригодные к использованию.

В настоящем справочнике НДТ не рассматриваются методы обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов классов Б и В для следующих отходов: патологоанатомические отходы; органические операционные отходы (органы, ткани); пищевые отходы и материалы, контактировавшие с больными инфекционными болезнями, вызванными микроорганизмами 3 — 4 групп патогенности.

Медицинские отходы опасны в эпидемиологическом отношении, так как помимо токсичных химических веществ в них присутствуют патогенные бактерии и вирусы. Всемирная организация здравоохранения указывает, что 15% отходов медико-санитарной деятельности считаются чрезвычайно опасными материалами [72]. При неправильной организации системы обращения медицинские отходы могут загрязнять атмосферный воздух, почву, грунтовые воды, способствовать размножению грызунов и переносу ими возбудителей инфекций.

В мегаполисах и крупных городах, где сосредоточены медицинские учреждения, размещены клинические базы институтов, медицинские организации, сети частных медицинских клиник, решение проблемы ежегодного роста количества образования эпидемиологически опасных медицинских отходов представляет особую актуальность [73].

Особенности обращения с медицинскими отходами установлены статьей 22.1 Федерального закона от 30.03.1999 № 52-ФЗ (ред. от 26.12.2024) «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» [74].

Основные данные по методам и технологиям обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов

Обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов заключается в уничтожении патогенных и условно патогенных микроорганизмов, содержащихся в отходах, в целях устранения их эпидемиологической опасности. Обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов осуществляется соответствующим физическим и/или химическим методами обработки отходов (в том числе аппаратным методом — на специализированных установках) [71].

К основным методам обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов относятся:

• физические методы (стерилизация под давлением водяным паром; микроволновая обработка; стерилизация ионизирующим и инфракрасным излучением);
• химическая дезинфекция [71, 75, 76];
• сжигание в специальных печах — инсинераторах.

Термические методы обеззараживания и (или) обезвреживания описаны в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Физические методы обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов классов Б и В, включающие воздействие водяным насыщенным паром под избыточным давлением, радиационным, электромагнитным излучением, применяются при наличии специального оборудования — установок для обеззараживания медицинских отходов [71, 75, 76].

Химический метод обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов классов Б и В включает воздействие растворами дезинфицирующих средств, обладающих бактерицидным (включая туберкулоцидное), вирулицидным, фунгицидным (спороцидным — по мере необходимости) действием в соответствующих режимах, применяется с помощью специальных установок или способом погружения отходов в промаркированные емкости с дезинфицирующим раствором в местах их образования. Комбинация метода химической дезинфекции медицинских отходов с механическим измельчением способствует более полному проникновению дезинфектанта в толщу отходов, повышая надежность и эффективность дезинфекции и существенно уменьшая объемы потребляемого дезинфектанта и удаляемых обработанных отходов [71, 76].

Автоклавирование (обработка паром под давлением). Из всех имеющихся методов стерилизации наиболее надежным и широко применяемым является метод, основанный на действии влажного тепла в виде насыщенного пара под давлением. Этот стандартный процесс, применяемый в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ) для стерилизации повторно используемых инструментов, был адаптирован для обработки потенциально инфицированных и инфицированных медицинских отходов.

Преимущество технологии обработки паром заключается в ее эффективности, известности и отработанности, низких капитальных затрат, отсутствие вредных выбросов в атмосферу (при соблюдении мер предосторожности) [77].

Обработка с помощью микроволн — это сравнительно новый способ дезинфекции, который основывается на излучении, которому подвергаются обеззараживаемые объекты. В результате этого процесса уничтожаются микроорганизмы на потенциально инфицированных и инфицированных опасных медицинских отходах. Данный метод, кроме обезвреживания отходов, дает уменьшение их веса [75].

Микроволновую обработку может осуществлять как крупный стационарный завод по утилизации медицинских отходов, так и небольшие передвижные установки.

Для данного типа дезинфекции отходы предварительно измельчаются, затем они смешиваются с обычной водой и подвергаются воздействию микроволнового излучения. В ходе обработки образуются тепло и пар, которые равномерно нагревают все отходы и эффективно нейтрализуют все биологически активные вещества [78].

Экологические проблемы, возникающие при обеззараживании и (или) обезвреживании медицинских отходов

При обеззараживании и (или) обезвреживании медицинских отходов химическим методом (химическая дезинфекция) потенциальную опасность представляют химические реагенты, поскольку сами они являются токсичными веществами.

Одним из недостатков химического обеззараживания является относительно ограниченный ассортимент официально разрешенных в России дезинфектантов для обеззараживания отходов. В том числе качество химической дезинфекции крайне низкое и зависит от факторов, которые не всегда учитываются на практике, например, наличие органических загрязнений в отходах влечет за собой снижение активности дезинфектанта [77].

Обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов физическими методами (микроволновая обработка, стерилизация ионизирующим и инфракрасным излучением) — с экологической точки зрения наиболее безопасный вариант, но только в том случае, если процесс ведется на исправном, герметичном оборудовании. Большую экологическую опасность представляет использование неисправного оборудования, выделяющего радиоактивное излучение.

При обеззараживании и (или) обезвреживании отходов обработкой паром является образование в зоне действия установок неприятных запахов в условиях недостаточной вентиляции. Кроме того, если в отходах имеются опасные химические соединения (фенолы, альдегиды, цитостатики или металлическая ртуть), то возможен выброс токсических агентов в воздух, загрязнение сточных вод [77].

8.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов

Основными технологиями обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов являются физические и химические методы.

8.2.1 Технологии обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов, основанные на физических методах

Технологии обеззараживания и (или) обезвреживания, основанные на физических методах, направлены на обеззараживание медицинских отходов.

Стерилизация водяным паром под давлением [79, 80]

Область применения. Метод используется с применением специального аппарата автоклава. Автоклав — аппарат для стерилизации водяным паром под давлением и при температуре более 100 °C. Автоклав применяют для стерилизации медицинских отходов, (перевязочный материал, белье, инструмент, посуда и др.)

Описание метода. Основной принцип стерилизации паром в автоклаве заключается в том, что каждый обрабатываемый предмет подвергается прямому действию пара при соответствующих показателях температуры и давления в течение определенного времени. Минимальное время воздействия и температура в паровом автоклаве зависит от влажности отходов и легкости проникновения в них пара.

В автоклаве происходит дезинфекция медицинских отходов паром. Медицинские отходы, подвергшиеся такой дезинфекции, необходимо дополнительно обработать — спрессовать, измельчить или раздробить так, чтобы отходы были неидентифицируемы и не могли быть повторно использованы в других целях. Процесс дополнительной обработки существенно уменьшает объем медицинских отходов.

Достоинством автоклавов является то, что они могут быть использованы для обработки до 90% медицинских отходов, размеры автоклава легко подобрать для удовлетворения потребностей любой медицинской организации, использование автоклавов эффективно, стоимость их относительно невелика.

Микроволновая обработка [80, 81, 82]

Область применения. Микроволны используются для медицинских отходов, содержащих микробиологические компоненты.

Описание метода. Сверхвысокочастотное излучение (СВЧ) путем нагрева до высоких температур осуществляет дезинфекцию отходов. Данный метод требует сравнительно низких затрат энергии.

Микроволновая обработка может быть осуществлена как стационарно, так и на передвижных объектах. Для этого типа дезинфекции отходы измельчаются, затем орошаются водой и подвергаются микроволновому излучению. Тепло и пар, образующиеся в ходе обработки, обеспечивают равномерный нагрев всех отходов и эффективно нейтрализуют все инфекционные агенты. Измельчение уменьшает объем отходов до 80%. Весь процесс может происходить в одном резервуаре, привлечение квалифицированного персонала не требуется, достаточно только пройти соответствующий инструктаж. Обработка медицинских отходов микроволновым излучением дешевле, чем сжигание.

Стерилизация ионизирующим излучением [79, 81]

Область применения. Стерилизация медицинской техники, материалов и медицинских отходов.

Описание метода. Стерилизационный эффект ионизирующего излучения является результатом воздействия на обменные процессы клетки, тогда как радиоактивное и инфракрасное излучение, высокочастотные колебания оказывают свое бактерицидное действие с помощью тепла, развиваемого в обрабатываемом предмете.

Применение ионизирующей радиации имеет ряд преимуществ перед тепловой стерилизацией. При стерилизации с помощью ионизирующего излучения температура стерилизуемого объекта поднимается незначительно, в связи с чем такие методы называют холодной стерилизацией.

Для обработки медицинских отходов необходимы создание выделенных зон, приобретение специальных установок и наем специально подготовленного персонала, так что этот способ является достаточно затратным по сравнению с другими способами (кроме сжигания). Риск облучения персонала, хотя и минимальный, также является недостатком этого способа.

Любая форма облучения вызывает изменения в белках, нуклеиновых кислотах и других составных элементах клетки, обусловливающих ее жизнедеятельность. Существует много факторов, снижающих и увеличивающих чувствительность микроорганизмов к ионизирующему облучению: наличие влаги, кислорода, сульфгидрильных и других защитных соединений, высушивание, свойства субстрата, pH среды, температура и др.

Плазменная стерилизация [81, 82]

Метод плазменной стерилизации основан на действии плазмы, частично или полностью ионизированного газа или пара, состоящего из нейтральных атомов (молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Положительно и отрицательно заряженные частицы в нем находятся в равновесии. Наибольшей антимикробной активностью обладает плазма из хлора, перекиси водорода, глутарового альдегида. При данном методе после впрыскивания раствора вещества в стерилизационную камеру включается источник электромагнитного излучения, под воздействием которого одновременно происходит деление молекул, сопровождающееся выделением видимого и ультрафиолетового излучения. В результате создается биоцидная среда, состоящая из молекул вещества (хлора, перекиси водорода или глутарового альдегида, свободных радикалов и ультрафиолетового излучения. При отключении электромагнитного поля свободные радикалы преобразуются в молекулы воды и кислорода, не оставляя никаких токсичных отходов.

Плазменная стерилизация является экономически эффективным методом стерилизации медицинских отходов из материалов, чувствительных к действию высокой температуры и влаги. В плазменном стерилизаторе допускается обрабатывать изделия, потерявшие потребительские свойства, из полимеров, электроинструменты и кабели, оптоволоконные, светодиодные системы, электронные устройства, изделия из оптического стекла и др.

8.2.2 Технологии обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов, основанные на химических методах

Технологии обеззараживания и (или) обезвреживания, основанные на химических методах химическими растворами (стерилянтами) или газами, направлены на обеззараживание медицинских отходов

Химическая стерилизация

Область применения. Химический метод обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов включает воздействие растворами средств дезинфекции, обладающими бактерицидными (включая туберкулоцидное), вирулицидными, фунгицидными действиями. Применяются в установках или способах погружения отходов в промаркированные баки с дезинфицирующими растворами. Способ чаще применяется с добавлением хлорсодержащих веществ. Химическая дезинфекция происходит с процессами измельчения или растворения отходов, для того чтобы обеспечить максимальное воздействие на отходы. Для этого метода требуется большой объем воды, чтобы полностью растворить дезинфицирующие средства [83, 84].

Описание метода. Группы средств химической дезинфекции:

• галогенсодержащая группа, активными действующими веществами являются хлор, бром, йод;
• в кислородсодержащей группе действующим веществом является кислород, выделяющийся из перекиси водорода, перекисных соединений, надкислот;
• поверхностно-активные вещества (ПАВы);
• гуанидсодержащие средства на основе сложных органических соединений;
• состав альдегидсодержащих средств состоит из формальдегида, сайдекса, гигасепта;
• спирты (этанол, пропанол, изопропанол);
• фенолсодержащие средства.

Химический метод дезинфекции медицинских отходов имеет ряд особенностей:

• не гарантируется полное уничтожение возможного инфекционного начала из-за различной чувствительности микроорганизмов к различным дезинфицирующим средствам, а также в связи с неравномерностью проникновения дезинфицирующего средства в толщу отходов;
• часто приводит к возникновению аллергических реакций и поражению кожного покрова на руках у медперсонала;
• не изменяется внешний вид отходов, что не исключает вероятности их повторного использования;
• при захоронении отходов, обработанных хлорсодержащими препаратами, возникает большой риск загрязнения окружающей среды (особенно водоемов) соединениями хлора;
• при сжигании обеззараженных отходов в печах образуются диоксины, являющиеся канцерогенами;
• удельные затраты дезинфицирующих средств (на тонну отходов), а также затраты на предотвращение возможного экологического ущерба существенно превышают аналогичные затраты для других способов обеззараживания.

Стерилизация газами

Основные действующие вещества: окись этилена, смесь окиси этилена с бромистым метилом.

Объекты стерилизации: термолабильные изделия из резины, полимерные материалы (тюбик-капельницы для глазных капель) и др.

Описание метода. Для газовой (холодной) стерилизации используют герметичные контейнеры или специальные аппараты с камерами типа автоклава. Герметично закрывающееся оборудование присоединяют к баллону с газом и заполняют парами окиси этилена, формальдегида или специализированными многокомпонентными системами.

Газовую стерилизацию используют при обработке приборов, аппаратов, сложных оптических систем, крупногабаритных изделий или изделий из титана, полимерных смол, резин.

По окончании процесса газовой стерилизации проводится дегазация. Способы дегазации:

• активная — продувание стерильной продукции стерильным воздухом;
• пассивная — выдерживание в вентилируемом помещении в течение длительного (до 20 суток) промежутка времени.

8.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при обеззараживании и (или) обезвреживании медицинских отходов

В ходе химического обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов потребляются химические вещества (стерилянты) или газы (окись этилена, формальдегид или специализированные многокомпонентные системы). При использовании стерилянтов требуется значительный расход воды.

При использовании физических методов обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов потребляются электроэнергия, пар, вода (для орошения измельченных отходов).

Эмиссии в окружающую среду при использовании физических методов обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов

Ограничением использования метода стерилизация водяным паром под давлением является то, что в процессе стерилизации в автоклаве может произойти выделение химических веществ, присутствующих в отходах. В зависимости от конструкции автоклава эти химические вещества могут попасть в воздух при открывании автоклава. Также необходимы дальнейшие расходы на дополнительную обработку медицинских отходов и их транспортировку к месту захоронения или сжигания.

В рассмотренных материалах по микроволновому обезвреживанию медицинских отходов сведений о текущих уровнях эмиссии в окружающую среду не содержится. В то же время в ходе микроволновой обработки образуются тепло и пар.

При использовании данного метода возможно воздействие ионизирующего излучения.

Преимуществом плазменной стерилизации является высокая степень экологичности данного метода. При проведении плазменной стерилизации выделяются кислород и пары воды.

Эмиссии в окружающую среду при использовании химических методов обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов

При проведении процессов, основанных на химических методах обеззараживания и (или) обезвреживания отходов с использованием химикатов, возможно образование опасных для окружающей среды химических соединений. Все методы низкотемпературной стерилизации используют химические вещества (стерилянты) 1 или 2 класса опасности. Поэтому все процессы должны происходить в замкнутом цикле при герметичной камере стерилизаторов.

Данный вид обеззараживания (дезинфекции) требует использования большого объема воды для растворения дезинфицирующих средств.

В ходе дегазации по окончании процесса газовой стерилизации возможно выделение загрязняющих веществ в атмосферный воздух [85].

Раздел 9 Утилизация и обезвреживание биологических отходов

9.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию биологических отходов

Согласно Закону Российской Федерации от 14.05.1993 № 4979-1 (ред. от 28.12.2024) «О ветеринарии» биологическими отходами являются останки животных и другие объекты животного происхождения, являющиеся результатом ветеринарной деятельности, ветеринарные конфискаты, отходы, получаемые при утилизации пищевого и непищевого сырья животного происхождения (далее — Закон о ветеринарии) [86].

Биологические отходы подразделяются на две категории:

1. умеренно опасные биологические отходы;

2. особо опасные биологические отходы.

Согласно приказу Минсельхоза России от 07.11.2024 № 669 «Об утверждении перечня биологических отходов» (зарегистрировано в Минюсте России 29.11.2024 № 80395) перечень биологических отходов включает [87]:

a) останки животных:

1. трупы животных, в том числе их части;

2. мертвые эмбрионы животных, мертворожденные и абортированные плоды животных, в том числе их части;

b) объекты животного происхождения, являющиеся результатом ветеринарной деятельности:

1. органы, ткани животных или их фрагменты, образовавшиеся в ходе ветеринарных манипуляций, вскрытия трупов животных и их тиопатологических исследований;

2. остатки проб патологического и биологического материала животных после проведения лабораторных исследований, проб продукции животного происхождения после проведения ветеринарно-санитарной экспертизы, пробы патологического и биологического материала животных или продукции животного происхождения, не пригодные для лабораторных исследований или для проведения ветеринарно-санитарной экспертизы;

c) ветеринарные конфискаты;

d) отходы, получаемые при утилизации пищевого и непищевого сырья животного происхождения:

1. отходы животного происхождения, образующиеся в местах убоя животных (боенские отходы);

2. отходы, получаемые при первичной утилизации охотничьих ресурсов.

Согласно Ветеринарным правилам сбора, хранения, перемещения, утилизации и уничтожения биологических отходов, утвержденным приказом Минсельхоза России от 11.11.2024 № 677 [88], утилизация умеренно опасных биологических отходов допускается посредством производства кормов и кормовых добавок, удобрений, биогаза и другой продукции технического назначения. Утилизация умеренно опасных биологических отходов, контаминированных возбудителями болезней животных, должна осуществляться при соблюдении режимов, обеспечивающих инактивацию возбудителей болезней животных. Утилизация может осуществляться посредством предварительного измельчения и последующей проварки в котлах или иных емкостях не менее 2 часов при температуре не менее 100 °C. Полученная продукция должна использоваться такими организациями и гражданами в течение 12 часов с момента приготовления для кормления животных, за исключением крупного рогатого скота, овец, коз, или направляться на утилизацию или уничтожение.

Особо опасные биологические отходы не подлежат утилизации, их уничтожение должно осуществляться посредством уничтожения в скотомогильниках либо сжигания в печах (крематорах, инсинераторах) или под открытым небом в траншеях (ямах) до образования негорючего остатка.

Термические методы обезвреживания отходов и наилучшие доступные технологии для них представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Правильная и своевременная обработка умеренно опасных биологических отходов — залог получения ценного вторичного сырья, которое можно использовать для различных нужд. Перед утилизацией биологические отходы сначала сортируют, а затем измельчают. Утилизация обязательно включает их термическую обработку. Их стерилизация осуществляется одним из следующих способов:

• в экструдере;
• путем проварки в вакуумных котлах;
• с помощью обычной варки в котлах открытого или закрытого типа (такой вид обработки доступен только при условии использования полученного корма в этом же хозяйстве).

Если предприятие оборудовано специальным цехом по утилизации, оно имеет право им пользоваться только в отношении своей побочной продукции.

Утилизации подвергаются биологические отходы, допущенные ветеринарной службой к утилизации на кормовые цели. Наиболее широкое применение получил метод утилизации с получением мясокостной муки [88, 89]. Утилизации подлежат биологические отходы, кроме биологических отходов, зараженных или контаминированных возбудителями. В результате получают следующие виды продукции:

• мясокостную муку (из мягкого сырья, отходов внутренних органов, костей и пр.);
• мясокостную муку (из туш животных, различных отходов, внутренних органов, рядовой кости и пр.).

Мясокостная мука (кормовая) — продукт утилизации отходов убойных животных. Является ценной белковой добавкой в производстве комбикормов для скота и птицы, а также кормов для домашних питомцев (кошек, собак). Кроме этого, богатый кальцием порошок используется примесью в удобрениях. Получают продукт по каскадной технологии с помощью комплекса специальных машин, ключевыми из которых являются дробилки и мельницы. На предприятиях с большими объемами производства владельцы ставят линии полного цикла: с измельчением, варкой, сушкой, стерилизацией и упаковкой.

В том числе мясокостная мука производится путем последовательного измельчения биологических отходов, термической обработки (варка со стерилизацией), разделением муки и жира, прессованием.

Также изготавливают другие белковые добавки из измельченного сырья, используя метод экструзии, сушку [90, 91].

Часть биологических отходов утилизируется в технические продукты:

• черный (технический) альбумин (применяется в производстве клея для столярных работ в деревообработке);
• технический жир (предназначен для мыловарения, производства глицерина, смазок, жирных кислот);
• пенообразователь (применяется при тушении горящих жидкостей и нефтепродуктов);
• ингибитор кислотной коррозии (применяется в металлообработке для снижения расхода очищающих металлы кислот).

Информация о методах утилизации умеренно опасных биологических отходов, образующихся при убое животных, представлена в справочнике НДТ ИТС 43-2023 «Убой продуктивных животных и производство мясной продукции и (или) продукции из мяса птицы», утвержденный приказом Росстандарта от 21 января 2023 года № 2760 [92].

На территории Российской Федерации имеются специализированные заводы по производству мясокостной муки, сырье на которые ввозится, и относительно небольшие мясокомбинаты, утилизирующие собственные биологические отходы.

Концентрация производств по регионам неравномерна, но отражает наличие сырьевой базы. Наиболее модернизированные предприятия, работающие с большими объемами сырья и выпускающие мясокостную муку с высоким содержанием протеина, расположены в Центральном и Приволжском федеральных округах [91, 93].

Экологические проблемы, возникающие при утилизации и обезвреживании биологических отходов (кроме сжигания)

При утилизации биологических отходов с получением мясокостной муки одним из важных экологических факторов является выделение загрязняющих веществ в атмосферный воздух и запах. При получении кормовых добавок и прочих органических продуктов методом сушки в герметичной камере с замкнутым контуром исключаются эмиссии в атмосферный воздух. Процесс сопровождается образованием сточных вод за счет испарившейся из отходов воды.

9.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации биологических отходов

Утилизация биологических отходов производится для широкого спектра биологических отходов, за исключением отходов, контаминированных возбудителями ряда особо опасных болезней животных, подлежащих уничтожению согласно ветеринарному законодательству.

Технологии утилизации биологических отходов, с получением мясокостной муки

Область применения. Метод используется на ветеринарно-санитарных утилизационных заводах и в утилизационных цехах путем термической обработки.

Утилизация непищевых биологических отходов предполагает получение ценного, безопасного и стойкого при хранении корма. Необходимым условием является термообработка биологических отходов, в ходе которой происходит обеззараживание и обезвоживание сырья.

Описание метода. Основные стадии технологического процесса (рисунок 9.1) включают: применение тепловой обработки; удаление влаги и удаление жира. Процессы проводят в варочных котлах непрерывного либо порционного действия. Такие технологические параметры, как температура и длительности варочного процесса, являются важнейшими показателями обеззараживания биологических отходов и качества готовых кормовых продуктов животного происхождения [94, 95].

Рисунок 9.1 — Основные стадии технологического процесса утилизации биологических отходов на ветеринарно-санитарных утилизационных заводах и в утилизационных цехах

Технология утилизации — варка в вакуумных котлах при повышенном давлении сухим (без контакта с острым паром или водой) или мокрым способом, при которой выход мясокостной муки, содержащей 30 — 60% белка, составляет 40 — 45% [94].

Утилизация и обезвреживание биологических отходов экструзионным способом

Утилизация и обезвреживание отходов экструзионным способом направлены на получение кормовых продуктов для животных.

Область применения. Может быть использован для всего спектра биологических отходов.

Описание метода. В основе технологии лежит способ сухой экструзии, при котором нагрев экструдируемого материала происходит за счет трения как внутри его, так и в стволе экструдера. Основную проблему представляет высокая влажность отходов (до 85%). Для ее решения измельченные отходы животного происхождения предварительно смешивают с растительным наполнителем.

В качестве наполнителя могут быть использованы зерно, зерноотходы, отруби, шроты. Объем наполнителя в 3 — 5 раз больше отходов животного происхождения и определяется их влажностью [96, 97].

Таким путем уменьшают влажность массы, подаваемой в экструдер. Полученную смесь подвергают экструзионной утилизации, получая продукт, пригодный для кормления крупного рогатого скота (далее КРС), свиней, кроликов; для кошек, собак, домашних грызунов, а также кормов для промысловых и аквариумных рыб (рисунок 9.2).

Рисунок 9.2 — Экструдированные корма [96]

Полный технологический процесс [97] (рисунок 9.3) состоит из:

• измельчения;
• смешивания измельченной массы в определенной пропорции с растительным наполнителем;
• экструзии смеси;
• охлаждения;
• затаривания.

Рисунок 9.3 — Основные стадии технологического процесса экструдирования биологических отходов [97]

Содержание сырого протеина 20 — 25% — при экструдировании отходов от утилизации КРС и свиней; до 30 — 35% — при экструдировании отходов птицы. Экструдированный продукт характеризуется высокой степенью усвояемости (более 90%) и бактериальной чистотой (ОМЧ в 1 г продукта — 20 — 25 тыс. ед. при норме 500 тыс. ед.) [96, 97].

Использование экструзионных технологий позволяет:

• интенсифицировать производственный процесс;
• снизить энергозатраты (кроме электроэнергии для обеспечения технологического процесса не нужны другие энергоносители: газ, пар, горячая вода);
• уменьшить трудовые затраты;
• повысить степень использования сырья;
• улучшить усвояемость продуктов;
• снизить микробиологическую обсемененность продуктов;
• уменьшить загрязнение окружающей среды (отсутствуют выбросы в атмосферу, стоки и вторичные отходы).

Утилизация биоэнергетическим методом сушки в замкнутом контуре

Область применения. Может быть использован для утилизации всевозможных отходов сельскохозяйственной деятельности и пищевого производства.

Описание метода. Известна технология утилизации биологических отходов с получением кормовых добавок, биотоплива, удобрений методом сушки в герметичной камере с обогревом через стенку. В процессе сушки загруженная масса отходов перемешивается и нагревается для испарения влаги. Образовавшийся пар возвращается в камеру. Избыток влаги выводится из системы через конденсатор. При достижении влажности продукта от 5 до 10%, установка автоматически отключается. Температура в реакторе и длительность пребывания в нем отходов (8 — 10 часов) обеспечивает стерильность получаемого продукта.

9.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при утилизации и обезвреживании биологических отходов

Эмиссии при утилизации биологических отходов зависят от выбранного метода утилизации.

При проведении варочного процесса образуются токсичные, дурнопахнущие выбросы, требующие очистки и обеззараживания, а также сточные воды, содержащие жиры. Сведения об уровнях эмиссии в окружающую среду отсутствуют.

При проведении экструзионного процесса происходит выброс в атмосферный воздух токсичных веществ (сероводорода, сернистого газа, меркаптанов). Требуется очистка газовых выбросов [97].

При проведении процесса сушки биологических отходов в замкнутом контуре выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух отсутствуют. Процесс сопровождается образованием сточных вод.

Раздел 10 Утилизация и обезвреживание отходов органических растворителей

10.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов органических растворителей

В настоящем подразделе рассматриваются отходы органических растворителей, в том числе отходы галогенированных органических растворителей и их смесей.

Растворители объединяют разнообразные группы жидких, органических летучих соединений, которые обладают способностью переводить нелетучие или труднолетучие пленкообразующие вещества в растворы, не подвергая их химическим изменениям. Если растворители не растворяют непосредственно пленкообразующий материал, а разбавляют раствор до нужной рабочей консистенции, они называются разбавителями. Лучшими растворителями являются ароматические (толуол, ксилол, сольвент) и хлорированные углеводороды (хлорбензол, дихлорэтан), которые применяются в смеси со спиртами и уайт-спиритом.

Растворители для химических соединений необходимы в различных сферах производств. Отходы органических растворителей образуются на предприятиях по производству лакокрасочных материалов (ЛКМ); ремонтных заводах; лифтостроительных предприятиях, автомобильных производствах, типографиях, мебельных фабриках, институтах, автосервисах и других организациях.

Рынок растворителей в России ежегодно увеличивается на 2,5%. Наиболее активными регионами в плане развития отрасли производства растворителей являются: Омская, Саратовская и Самарская области, а также Татарстан и Башкортостан [98].

При обращении с растворителями, потерявшими потребительские свойства, различают содержащие галогены и не содержащие галогены растворители.

К галогенсодержащим растворителям относятся: хлорфторуглеводороды; хлорированные углеводороды; галогенированные углеводороды. Галогенсодержащие растворители (особенно хлорсодержащие) отличаются высокой растворяющей способностью и пониженной горючестью, совмещаются со многими органическими растворителями, однако из-за высокой токсичности они находят ограниченное применение. Вредное воздействие данных веществ вызвало принятие правил регулирования их использования:

• 1980 год — Венская конвенция по сокращению выпуска хлорфторуглеводородов;
• 1987 год — Монреальский протокол по замораживанию производства и потребления хлорфторуглеводородов;
• 1990 год — Лондонский протокол о 50-процентном сокращении производства и потребления хлорфторуглеводородов к 1995 году и полном прекращении к 2000 году.

Не содержащие галогенов органические растворители можно подразделить на следующие группы: алифатические и алициклические углеводороды; ароматические углеводороды; спирты; кетоны; сложные эфиры; простые эфиры и эфиры гликолей. Кроме этих чистых растворителей и неизбежных смесей, существуют также специальные смеси растворителей для технических применений, например, разбавители для красителей, смол, металлов и т.д.

Отходы органических растворителей по степени возможного риска для здоровья человека разделены на 3 класса.

Класс 1: высокотоксичные растворители. К ним относятся вещества с известной канцерогенностью для человека; высокой вероятностью ее наличия и опасные для окружающей среды.

Класс 2: негенотоксичные растворители. К ним относятся вещества, обладающие негенотоксичной канцерогенностью для животных, или растворители, являющиеся возможной причиной таких необратимых явлений, как нейротоксичность или тератогенность. К данному классу относятся также растворители, предположительно оказывающие значительное, но обратимое токсическое действие.

Класс 3: малотоксичные растворители. К ним относятся растворители с низким потенциалом токсичности для человека; для них не требуется устанавливать предельное содержание, обусловленное информацией о риске для здоровья человека. Растворители класса 3 имеют ДСВ от 50 мг/сут и выше [99].

Регенерации (восстановлению) подлежат следующие виды растворителей [100], утративших потребительские свойства:

• спирты (метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, гептанол, октанол, нонанол, деканол, этиленгликоль);
• эфиры (метилацетат, этилацет, н-пропилацетат, изопропилацетат, бутилацетат, н-амилацетат, изоамилацетат, н-октилацетат);
• ароматические углеводороды (толуол, диметилбензолы, этилбензол, пропилбензол, кумол, стирол, фенилацетилен, индан, циклобутадиен, дифенил, дифенилметан, трифенилметан, тетрафенилметан);
• прочие химические растворители: нефрасы, ацетон, ксилолы, а также загрязненные многокомпонентные растворители: 645, 646, 647, Р-4 Р-10, Р-12, Р-14 и др.

Многие предприятия самостоятельно не утилизируют растворители. Это обусловлено экономическими соображениями, а также отсутствием заинтересованности в их повторном использовании [101, 102]. На рынке представлен широкий выбор оборудования для регенерации, как легко воспламеняемых растворителей, так и растворителей на водной основе. Ряд фирм специализируется на продвижении в России и странах Таможенного союза как импортных, так и отечественных высокопроизводительных установок регенерации растворителей [102, 103]. Установки регенерации растворителей позволяют вернуть в производство широкий спектр отработанных органических растворителей с температурой кипения до 200 °C: ацетон, толуол, ксилол, смесевые сольвенты, бензин, уайт-спирит, перхлорэтилен и др. [104] Степень очистки растворителей составляет до 99,7%. Срок службы оборудования — от 12 до 15 лет.

Установки успешно работают более чем на 70 крупных российских предприятиях (рисунок 10.1) [104]. Органические растворители утилизируются с восстановлением их до приемлемых потребительских свойств.

Рисунок 10.1 — Регионы России, где внедрены установки регенерации растворителей

Утилизацией и обезвреживанием органических растворителей занимается несколько десятков компаний, расположенных в основном в крупных промышленных центрах, где имеется спрос на их деятельность.

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания отходов органических растворителей

Основными технологиями утилизации и обезвреживания органических растворителей являются их регенерация, рекуперация и сжигание.

Некоторые виды растворителей и других летучих продуктов можно сжигать только на установках с полной очисткой дымовых газов. К ним относятся соединения, содержащие ртуть, свинец, мышьяк, кремний, марганец, фосфор, галогены (хлор, бром, иод, фтор), нитросоединения, амины, цианиды и др. [105].

Сведения о технологиях обезвреживания отходов путем сжигания представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3]. Небольшие объемы органических растворителей передают на захоронение в специальных контейнерах на специально оборудованные для данных целей полигоны промышленных отходов.

10.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания отходов органических растворителей

Основными направлениями утилизации отходов растворителей является регенерация.

Обезвреживание органических растворителей проводится методом сжигания. Сведения о технологиях обезвреживания органических растворителей путем сжигания представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Для утилизации отходов органических растворителей используются физические и физико-химические методы — дистилляция, реэкстракция и рекуперация.

Дистилляция

Область применения. Используется для утилизации растворителей, не содержащих галогены, утративших потребительские свойства [106, 107].

Описание метода. Дистилляция (регенерация) предназначена для разделения отработанных растворителей на растворители, подлежащие повторному использованию, и остатки, не подлежащие повторному использованию. Дистилляция применима для всех растворителей и хладагентов, подлежащих регенерации.

Дистилляторы (регенераторы) растворителей — оборудование, обеспечивающее очистку загрязненных растворителей без потери их свойств путем отделения от них различных примесей: смол, полимеров, пигментов, красок, масел и других загрязняющих веществ. Это позволяет восстановить до 99% чистоты исходного растворителя, делая его пригодным для повторного использования без изменения характеристик.

Если отработанные растворители содержат воду, то предварительное обезвоживание производится с помощью фильтров-отстойников [106].

Процесс утилизации растворителей методом дистилляции осуществляется следующим образом (рисунок 10.2):

1. нагрев: загрязненный растворитель нагревается до температуры кипения;

2. испарение: растворитель испаряется, превращаясь в пар;

3. конденсация: пар охлаждается и конденсируется, возвращаясь в жидкое состояние;

4. удаление отходов: загрязняющие вещества остаются в резервуаре и легко удаляются.

Рисунок 10.2 — Процесс утилизации растворителей методом дистилляции

Загрязненный растворитель (органический или водный) в ходе процесса дистилляции испаряется и затем конденсируется. Грязный растворитель закачивается насосом в так называемую рабочую камеру. Нагревание потока, подаваемого на дистилляцию, происходит с помощью нагревательных элементов (теплообменников), обеспеченных надлежащей теплоизоляцией или электрическим нагревателем. При достижении точки кипения растворитель начинает испаряться. Пары растворителя проходят через конденсатор. Конденсат — прозрачный и очищенный растворитель — вытекает из установки. Загрязненный остаток (твердые примеси) удаляется [108].

Эффективность утилизации отработанных растворителей возможно повысить [106] за счет:

а) применения азеотропной дистилляции;

б) применения вакуумной дистилляции;

в) использования пленочных испарителей.

Вакуумная дистилляция предназначена для обработки растворителей с высокими температурами кипения (выше 200 °C).

Азеотропная дистилляция обычно используется для улучшения качества регенерации растворителей. Азеотропная дистилляция состоит в добавлении вещества (обычно пара) для формирования азеотропной смеси с растворителем, который подлежит последующей регенерации. Азеотропная смесь имеет более низкую температуру кипения, чем исходный растворитель, и извлечение растворителя таким образом облегчается.

Преимуществами технологии дистилляции органических растворителей являются:

• возможность повторного использования растворителя;
• дистиллированный растворитель будет обладать теми же химико-физическими свойствами, что и новый растворитель;
• сокращение затрат на утилизацию: утилизации подлежит только твердый осадок, оставшийся после дистилляции, не придется утилизировать взрывоопасный растворитель [109].

Применение вакуумной дистилляции и предварительный нагрев растворителя снижают энергопотребление при дистилляции [104].

Реэкстракция

Область применения. Используется для утилизации растворителей, не содержащих галогены, утративших потребительские свойства [107, 110].

Описание метода. Реэкстракция представляет собой процесс обратного извлечения вещества из экстракта путем обработки специальным раствором, который называют реэкстрагентом. В качестве реэкстрагента используют воду, водные растворы, нерастворимые в экстрагенте органические вещества [107, 110]. Получаемый продукт — реэкстракт.

Реэкстракция осуществляется одним из следующих способов:

1. промывка органической фазы;

2. осаждение компонента непосредственно из органической фазы;

3. селективное извлечение компонента.

При реэкстракции достигаются следующие цели:

• выделение вещества из экстракта;
• разделение веществ (избирательная реэкстракция);
• концентрирование извлекаемых веществ;
• регенерация экстрагента для повторного использования.

Выбор реэкстрагентов зависит от механизма экстракции.

Регенерация экстрагента может быть осуществлена также ректификацией, выпариванием и т.д.

Существует ряд способов утилизации хлорсодержащих растворителей, таких как адсорбция на углях, ректификация, ионный обмен, адсорбция на молекулярных ситах. Но все данные методы являются сложными, малопроизводительными и экономически нецелесообразными [111].

Рекуперация

Область применения. Метод рекуперации используется для утилизации большинства органических растворителей.

Описание метода. Процесс рекуперации органических растворителей основывается на всасывании вредных паров адсорберами в специальном аппарате при нагревании. В качестве сорбента используют минеральные (силикагель) и углеродные (активированный уголь) составы. Для достижения эффективного результата необходимо использовать адсорбенты с частицами достаточного размера. Иногда в качестве поглотителей используют нелетучие жидкости.

Процесс адсорбции наиболее эффективно происходит, когда поры адсорбента в несколько раз превышают размеры поглощаемых молекул. Адсорбция резко уменьшается с повышением температуры из-за более энергичного теплового движения газовых молекул. Эта зависимость используется для выделения поглощаемых веществ из адсорбента. Процесс выделения поглощенных адсорбентом веществ называется десорбцией.

Рекуперация растворителей может быть организована в периодическом и непрерывном цикле. При периодической схеме процесса воздух, содержащий пары растворителя, проходит через неподвижный слой адсорбента, из которого после его насыщения извлекается утилизируемый растворитель [111, 112].

Для организации непрерывной рекуперации с применением адсорберов периодического действия рекуперационная установка должна включать не менее двух таких аппаратов (обычно их количество составляет 3 — 6).

В непрерывно действующих адсорберах движущийся слой поглотителя последовательно проходит зоны адсорбции и десорбции рекуперационной установки. К преимуществам таких установок относят достаточно высокие скорости обрабатываемых потоков, компактность оборудования, высокий коэффициент использования адсорбентов, сокращение энергозатрат на периодические нагрев и охлаждение адсорбера, возможность автоматизации процесса. Для осуществления непрерывного процесса в адсорберах нового поколения используется адсорбирующая угольная ткань, которая движется перпендикулярно газовому потоку.

Поскольку в промышленности широко распространено использование периодической технологии рекуперации растворителей, ниже рассмотрена работа установки такого типа, используемой в технологии производства поливинилового спирта.

При производстве поливинилового спирта осуществляется рекуперация растворителей. Периодический процесс (рисунок 10.3) проводится в четыре стадии:

• адсорбция;
• десорбция;
• сушка;
• охлаждение.

Рисунок 10.3 — Схема рекуперации растворителей при производстве поливинилового спирта

Паровоздушная смесь с помощью газодувки 1 направляется в адсорбер 2, где проходит через неподвижный слой адсорбента толщиной более 0,6 м. Наилучшим адсорбентом для паров и газовых выбросов является активированный уголь.

При прохождении адсорбера пары растворителей адсорбируются на поверхности активированного угля, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. После насыщения адсорбента парами растворителей подача паровоздушной смеси в адсорбер прекращается, и начинается вторая стадия процесса, то есть десорбция. В адсорбер с помощью газодувки 5 в течение 1,5 — 2 ч подается острый водяной пар с температурой 110 — 115 °C. Десорбированные пары растворителя вместе с парами воды конденсируются в холодильнике 3, куда они попадают, выйдя из адсорбера. Образовавшийся конденсат стекает в декантатор 4, где происходит расслоение жидкости — смеси растворителей и воды.

Из декантатора вода сливается в оборотную систему водоснабжения, а смесь растворителей подается на ректификацию, где происходит их разделение и выработка индивидуальных продуктов, использующихся повторно в процессе синтеза поливинилового спирта. После завершения десорбции паров растворителей процесс переходит в третью стадию: активированный уголь сушат горячим воздухом с температурой 105 — 110 °C, подогрев которого осуществляют в калорифере 6. По окончании сушки в адсорбер подается охлажденный воздух с температурой не более 30 °C и наступает четвертая стадия процесса рекуперации — охлаждение адсорбента [111].

10.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов органических растворителей

В процессе утилизации и обезвреживания отходов органических растворителей потребляются водные ресурсы (в процессе конденсации и нагрева потока, подаваемого на дистилляцию), энергоресурсы, реэкстрагенты (вода, растворы реэкстрагентов), уголь, ионообменные смолы и т.п.

Текущие уровни потребления в процессах утилизации и обезвреживания органических растворителей зависят от применяемых технологических процессов и мощности используемого оборудования и установок.

При дистилляции отработанных растворителей возможны выбросы углеводородов в атмосферу и образование сточных вод, которые подлежат очистке [104].

В ходе утилизации отходов растворителей возможно повышение концентрации вредных химических веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе. Причинами загрязнения атмосферы, как правило, являются потери легколетучих веществ через возможные неплотности в герметичном оборудовании (малое дыхание) и выбросы во время опорожнения оборудования (большое дыхание) [113].

В процессе регенерации отходов растворителя образуются отходы — кубовые остатки. Объем образования данного отхода зависит от «чистоты» отхода растворителя и содержания в нем различных примесей (остатки лакокрасочных материалов, взвешенные вещества, масла и т.п.).

От процесса рекуперации эмиссии возможны при аварийных ситуациях, таких как разгерметизация оборудования. Эмиссии будут представлять собой пары растворителей.

Раздел 11 Утилизация автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства

11.1 Общая информация о деятельности по утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства

Существует несколько типов автомобильных аккумуляторов, отличающихся материалом электродов и электролита.

Из всего разнообразия в автомобилях в качестве стартерных используются только свинцовые. Корпуса всех свинцовых аккумуляторов делаются из прочной кислотостойкой пластмассы, чтобы обеспечить максимальную безопасность во время транспортировки и эксплуатации.

В настоящее время в качестве материала для электродов используется свинец не в чистом виде, а с разнообразными добавками, в зависимости от которых аккумуляторы автомобильные делят на несколько типов.

Заводы, осуществляющие деятельность по производству аккумуляторов, в том числе с использованием вторичного сырья, а также предприятия, осуществляющие утилизацию аккумуляторов в Российской Федерации, представлены в источнике [114], а их месторасположение на территории Российской Федерации — на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 — Месторасположение крупных предприятий по производству аккумуляторов и утилизации отходов автомобильных аккумуляторов на территории Российской Федерации

К крупнейшим предприятиям отрасли по производству свинцовых и щелочных аккумуляторов относят: АО «Тюменский аккумуляторный завод» (Тюмень), ЗАО «Электротяга» (Санкт-Петербург), ООО «Курский аккумуляторный завод» (Курск), АО «Электроисточник» (Саратов), ООО «Вологодский аккумуляторный завод» (Вологда).

Основные данные по методам и технологиям утилизации аккумуляторов автомобильных, утративших потребительские свойства

В настоящем справочнике утилизация аккумуляторов автомобильных, утративших потребительские свойства, рассмотрена до процесса плавки с получением свинца необработанного вторичного. Производство свинца вторичного необработанного рассмотрено в ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия» [115].

Применяются различные методы обращения с отходами аккумуляторов: метод ручной разборки, метод механизированной разделки, метод комплексной утилизации отходов аккумуляторов.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации аккумуляторов автомобильных, утративших потребительские свойства

Опасность утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства, обусловлена наличием в их составе таких опасных компонентов, как свинец, щелочь, серная кислота.

Содержание свинца в автомобильных аккумуляторах составляет около 50% от общей массы аккумулятора, присутствует также около 2% сурьмы, 15% различных видов пластмасс, примерно 15% электролита, который может быть представлен раствором серной кислоты.

11.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства

Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства, рассмотрены только в части выделения лома свинца, свинцовой пасты, полипропилена, электролита или кристаллического сульфата натрия. Производство вторичного свинца из различных продуктов, содержащих свинец, например, аккумуляторов, листового свинца, представлено в ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия» [115].

11.2.1 Метод ручной разборки и сортировки автомобильных аккумуляторов

Область применения. Используется для автомобильных аккумуляторных батарей всех видов.

Описание метода. Ручная сортировка сопровождается четырьмя этапами.

Первоначально производится слив электролита с соблюдением всех правил техники безопасности.

После этого аккумулятор тщательно промывают, применяя содовый раствор.

Далее специалисты приступают к разборке устройства на составляющие, используя слесарный инструмент.

После проведения ручной разборки производится сортировка полученных составных элементов. Свинец и пластик подвергаются дальнейшей специальной технологической утилизации с получением товарной продукции.

11.2.2 Метод механизированной разделки отходов автомобильных аккумуляторов

Область применения. Используется для автомобильных аккумуляторных батарей всех видов.

Описание метода. Какие-то отдельные моменты механической разделки могут отличаться, но в целом метод механической разделки отходов аккумуляторов включает следующие этапы:

Слив и утилизация электролита. На начальном этапе разрушается корпус аккумуляторной батареи и сливается электролит. Аккумуляторы могут просто разбиваться в результате сброса их в определенную емкость. На некоторых предприятиях есть дисковые пилы, которыми они разрезаются. Слитый электролит подвергается нейтрализации. Эта операция проводится в реакторах, оборудованных мешалками (активаторами). На некоторых предприятиях есть специальное оборудование, которое позволяет утилизировать электролит и запустить его в основное производство.

Дробление. Далее проводится дробление аккумуляторов в мощных дробилках. В результате происходит полное разрушение аккумуляторов.

Грохочение и классификация дробленного аккумуляторного лома. Грохочение осуществляется в барабанных или вибрационных грохотах в потоке оборотной (рециркуляционной) воды. С высокой степенью эффективности свинцовая паста отделяется от дробленного лома и потоками воды через ячейки сит грохота выносится в накопительные емкости (сгустители). Возможна дополнительная (тонкая) классификация свинцовой пасты в спиральном классификаторе.

Разделение металлов и пластика. Оставшаяся смесь дробленого пластика и свинцовых элементов подается в установку гидродинамической сепарации. Цель этой операции — разделить пластиковый бой и металлические элементы.

Отделенный пластик собирается и отправляется на предприятия, занимающиеся выпуском пластиковых гранул. В дальнейшем их используют в качестве исходного сырья при производстве корпусов аккумуляторов автомобильных.

На некоторых линиях отделяют стальной лом при помощи магнитной сепарации.

11.2.3 Метод комплексной утилизации отходов автомобильных аккумуляторных батарей с получением товарной продукции

Область применения. Используется для утилизации отходов автомобильных аккумуляторных батарей всех видов, а также стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания свинцово-кислотных, компьютерных свинцово-кислотных аккумуляторов, аккумуляторов компьютерных кислотных и других свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.

Описание метода 1. Технология утилизации основана на сочетании следующих операций.

Слив электролита. На первоначальном этапе осуществляется слив электролита перед дроблением отходов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Слитый электролит в дальнейшем используется для нейтрализации избыточного карбоната натрия, образованного при десульфуризации свинцовой пасты. Нейтрализация осуществляется с образованием сульфата натрия, который в последующем очищается, выпаривается, кристаллизуется, усредняется и сушится с получением готового товарного продукта — кристаллического сульфата натрия.

Дробление отходов аккумуляторов. На следующем этапе осуществляется дробление отходов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в мощных дробилках.

Грохочение с отмывкой. Грохочение осуществляется в барабанных или вибрационных грохотах в потоке оборотной (рециркуляционной) воды. С высокой степенью эффективности свинцовая паста отделяется от дробленного лома и потоками воды через ячейки сит грохота выносится в накопительные емкости (сгустители). На данном этапе дробленая масса пропускается через вибрационный или барабанный грохот с выделением свинцовой пасты содержанием серы 6 — 7% и смеси крупных частиц лома свинца, пластмасс.

Сепарация свинцовой металлосодержащей фракции и полимерных материалов (полипропилен, полиэтилен, АБС и т.п.). Сепарация оставшейся на сите фракции дробленного аккумуляторного лома осуществляется на гидродинамических сепараторах, где последовательно происходит разделение пластиков и металлической свинцовой массы (электроды, клеммы, перемычки и т.п.). В результате данной операции происходит получение следующих продуктов:

• сырье вторичное из полипропилена (дробленый полипропилен);
• вторичное сырье свинцовое (металлизированная фракция), полученная в результате данного метода, используется для получения вторичного свинца (свинец необработанный), согласно справочнику ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия». Полученное в результате утилизации вторичное сырье свинцовое должно соответствовать документам в области стандартизации Российской Федерации.

Десульфуризация свинцовой пасты. Выделенная свинцовая паста с содержанием серы 6 — 7% подвергается десульфуризации до содержания в ней серы менее 1% [115]. Десульфуризация свинцовой пасты осуществляется карбонатом натрия при постоянном перемешивании в реакторах (сгустителях) с получением карбоната свинца и раствора сульфата натрия.

Свинцовая паста, являясь вторичным сырьем свинцовым, используется для получения вторичного свинца (свинца необработанного), согласно справочнику ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия».

Преимущество данной технологии заключается в том, что происходит полный технологический цикл утилизации свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, с глубиной утилизации 90 процентов и более. Выбросы загрязняющих веществ при утилизации данных отходов соответствуют справочнику ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия».

В результате данной технологии получаются готовые продукты в виде:

• сырья вторичного из полипропилена (дробленый полипропилен);
• стального лома;
• натрия сульфата кристаллического;
• сырья вторичного, содержащего свинец (металлизированная фракция и паста) полученного в результате данного метода; используется для получения свинца вторичного необработанного, согласно справочнику ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия».

Описание метода 2. Технология утилизации основана на сочетании следующих операций.

Утилизация происходит на единой технологической линии разделки АКБ. Механизм разделки включает в себя — подачу АКБ на линию разделки, где одновременно происходит разделение АКБ на: полимеры, свинецсодержащее сырье и электролит.

На первом этапе срезается крышка АКБ, сливается электролит. Крышка и полипропиленовый корпус попадают в дробилку и промывочную ванну, где происходит отделение полимеров от сырья, содержащего свинец. В результате процесса получается готовый продукт в виде полимерной крошки.

Свинецсодержащие материалы разделанного аккумулятора: свинцовые пластины, свинцовая паста — собирают в емкости для дальнейшей металлургической утилизации согласно ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия», в результате которой получаются готовые продукты в виде: свинца и свинцовых сплавов, и сульфата кальция (гипс), получаемого при очистке исходящих газов.

После срезания крышки АКБ и при переворачивании на выбивном столе электролит (раствор серной кислоты) через перфорацию выбивного стола стекает в емкости для сбора электролита. В емкости происходит первичное осаждение твердых взвешенных частиц. Далее электролит (раствор серной кислоты) направляется на второй этап отстаивания, который длится не менее 48 часов, после чего происходит отбор пробы для контроля качества полученной серной кислоты. Третий этап очистки происходит при сливе серной кислоты в емкости для готовой продукции, который осуществляется через кислотостойкую полипропиленовую фильтроткань КС-34. Кислота серная восстановленная из отработанного сернокислотного электролита (раствор) имеет следующие характеристики:

• плотность при 20 °C — 1,150 — 1,320 г/см3;
• массовая доля остатка после прокаливания, %, не более 0,2;
• массовая доля железа, %, не более 0,02.

Кислота серная восстановленная из отработанного сернокислотного электролита (раствор) может быть использована как компонент при производстве кислоты серной аккумуляторной, товарной серной кислоты из олеума.

Емкости, в которых происходит образование осадка, регулярно очищаются. Осадок представляет собой продукцию «свинцовая паста» по ГОСТ Р 54564-2025 «Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие технические условия», которая направляется на производство свинца совместно со свинцовой пастой, полученной при разделке аккумуляторов.

В результате данной технологии получаются готовые продукты в виде:

• сырья вторичного полимерного;
• сырья вторичного, содержащего свинец, которое направляется на получение свинца вторичного необработанного;
• кислоты серной восстановленной из отработанного сернокислотного электролита с массовой долей доля железа не более 0,02%.

11.2.4 Утилизация и обезвреживание (нейтрализация) отходов электролитов, входящих в состав автомобильной аккумуляторной батареи

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея содержит электролит в жидком агрегатном состоянии. Технологии утилизации и обезвреживания отходов электролитов представлены методами нейтрализации.

11.2.4.1 Утилизация отходов кислоты аккумуляторной серной, отработанной химическим методом

Область применения. Используется для утилизации растворов кислоты аккумуляторной серной отработанной.

Описание метода. Кислота аккумуляторная серная отработанная (далее — кислота) поступает в таре из кислотостойкого пластика. Кислота аккумуляторная серная переливается в накопительную емкость сбора электролита. Далее электролит направляется в реактор, в который в автоматическом режиме подается кальцинированная сода. Посредством химической реакции нейтрализации получается раствор сульфата натрия. Раствор сульфата натрия проходит очистку от тяжелых металлов сульфидным методом. Нерастворимые сульфиды тяжелых металлов отделяются от раствора сульфата натрия на пресс-фильтре. Далее они возвращаются в производство свинца и его сплавов. Очищенный раствор сульфата натрия направляется на кристаллизацию методом выпаривания. В результате процесса утилизации получается чистый готовый продукт кристаллический сульфат натрия. Полученный в результате выпаривания и охлаждения конденсат возвращается в технологический процесс.

11.2.4.2 Обезвреживание (нейтрализация) кислоты аккумуляторной серной отработанной

Область применения. Используется для обезвреживания кислоты аккумуляторной серной отработанной.

Описание метода. Кислота аккумуляторная серная отработанная (далее — кислота) поступает в таре из кислотостойкого пластика. Далее кислота перекачивается в реактор с мешалкой, но не более половины рабочего объема реактора. После включения мешалки в реактор осуществляется механизированная или ручная дозированная подача нейтрализующего агента (карбонат, оксид или гидроксид кальция) и механизированное перемешивание.

При незначительных объемах кислоты процесс нейтрализации осуществляется в емкостях при ручном перемешивании. Процесс нейтрализации, включающий в себя формирование осадка и осветление воды после нейтрализации, длится 2 — 3 часа в зависимости от концентрации кислоты. После прекращения реакции образуется осадок нейтрализации сернокислотного электролита — гипс и вода. Конструкцией реактора должны быть предусмотрены патрубки с задвижками, для выгрузки осадка и слива воды. Вода сливается (перекачивается) в систему оборотного водоснабжения или в канализационную сеть, осадок направляется на обезвоживание в фильтр-пресс. При незначительном количестве осадка он может обезвоживаться в естественных условиях.

11.2.4.3 Обезвреживание (нейтрализация) щелочи аккумуляторной отработанной

Область применения. Используется для обезвреживания щелочи аккумуляторной отработанной.

Описание метода. Нейтрализация щелочи аккумуляторной отработанной предусмотрена путем взаимной нейтрализации другим отходом, предварительно подготовленным 30% водным раствором кислоты аккумуляторной серной отработанной, поступающей на обезвреживание. Принципиальная блок-схема нейтрализации щелочи аккумуляторной отработанной показана на рисунке 11.2. В основе процесса обезвреживания лежит химическая реакция нейтрализации, протекающая при взаимодействии кислот с основаниями (щелочами). Для поддержания нормальной скорости протекания реакции в реакторе поддерживают температуру в диапазоне 40 — 50 °C, для этого используют охлаждающий контур.

Рисунок 11.2 — Принципиальная блок-схема нейтрализации щелочи аккумуляторной отработанной

В процессе протекания химической реакции возможно образование небольшого количества углекислого газа, который выводится через пеногаситель в окружающую среду. Выделяемая тепловая энергия отводится от реактора с помощью жидкого теплоносителя, циркулирующего по рубашке теплового контура и охладителя.

Для того чтобы реакция проходила интенсивно, смесь в реакторе перемешивается лопастями мешалки. После достижения требуемого значения показателя pH образовавшийся раствор перекачивается из реактора в декантер (центрифугу).

После разделения фракций жидкость поступает в выпарную установку, а обезвоженный шлам направляется в шламонакопитель. Осадок, который не поддается перекачке из реактора, сливается в приемную емкость через сливное отверстие, далее этот осадок загружается в декантер. После дистилляции воды в выпарной установке соль перемещается в шламонакопитель, а вода возвращается в производственный процесс, попадая в емкость хранения дистиллированной воды.

В результате нейтрализации щелочи аккумуляторной отработанной образуются:

• осадок нейтрализации серной кислоты природным известняком;
• жидкие отходы, образующиеся при нейтрализации, которые подлежат повторному использованию (нейтрализация до необходимого pH, фильтрация и возврат обратно в технологический процесс).

В случае получения излишков дистиллированной воды она направляется на выпарные установки. Сброс воды в канализацию либо в окружающую среду исключен.

11.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду зависят от применяемой технологии утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации отходов автомобильных аккумуляторов методом ручной разборки и сортировки

Утилизация отходов автомобильных аккумуляторов методом ручной разборки и сортировки может сопровождаться выбросами серной кислоты.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации отходов автомобильных аккумуляторов методом разделки

Утилизация отходов автомобильных аккумуляторов методом разделки может сопровождаться выбросами серной кислоты.

В Европейском союзе отходы свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных батарей согласно Директиве Европейского парламента и Совета Европейского союза 2012/19/EU «Об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE)» относятся к отходам электрического и электронного оборудования.

Сведения о текущих уровнях выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при обработке в шредерах металлических отходов, в том числе отходов электрического и электронного оборудования, по данным справочника ЕС по наилучшим доступным технологиям Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment, 2018 [116] приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1

Текущие уровни выбросов при обработке в шредерах металлических отходов, в том числе отходов электрического и электронного оборудования

Эмиссии в окружающую среду при утилизации отходов свинцово-кислотных источников тока

Утилизация отходов автомобильных аккумуляторных батарей сопровождается выбросами загрязняющих веществ, номенклатура которых зависит от сочетания выполняемых при утилизации операций. Текущие уровни эмиссий в атмосферный воздух при утилизации отходов автомобильных аккумуляторных батарей представлены в таблице 11.2.

Таблица 11.2

Текущие уровни выбросов при утилизации отходов автомобильных аккумуляторных батарей

Сточные воды в процессе утилизации отходов автомобильных аккумуляторов, как правило, не образуются.

Утилизация отходов автомобильных аккумуляторных батарей может сопровождаться образованием отходов, перечень которых зависит от способа утилизации. Возможно образование отходов разнородных пластмасс в смеси в случае, если они не подвергаются дополнительной утилизации, отходов нейтрализации электролита, если он не используется для производства товарной продукции.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации и обезвреживании (нейтрализации) отходов электролитов, входящих в состав автомобильной аккумуляторной батареи

Эмиссии в окружающую среду при обезвреживании (нейтрализации) кислоты аккумуляторной серной отработанной

Процесс нейтрализации кислоты аккумуляторной серной отработанной сопровождается образованием осадка нейтрализации сернокислотного электролита, который вывозится на полигон ТКО.

Эмиссии в окружающую среду при обезвреживании (нейтрализации) щелочи аккумуляторной отработанной

Процесс нейтрализации может сопровождаться образованием небольшого количества углекислого газа, который выводится через пеногаситель в окружающую среду.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации отходов автомобильных аккумуляторных батарей, основанных на сочетании нескольких технологических операций

Процесс утилизации может сопровождаться образованием небольшого количества выбросов загрязняющих веществ в виде серной кислоты.

Физическими факторами воздействия являются шум и вибрация оборудования.

Раздел 12 Утилизация батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

12.1 Общая информация о деятельности по утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

В настоящее время используются различные виды первичных и аккумуляторных батарей. Они имеют разную сферу применения, отличаются параметрами размеров, внешнего вида, циклов перезарядки, емкости, сроков хранения и химического состава [117].

Наиболее распространенными разновидностями первичных и аккумуляторных батарей являются следующие:

• марганцево-цинковые (ZnMn) — являются самыми распространенными видами батареек; популярные названия — щелочные и алкалиновые;
• никель-кадмиевые (NiCd) — используются для автономной работы электроинструмента, радиостанций;
• никель-цинковые (NiZn) — используется как стандартный гальванический элемент;
• никель-металлогидридные (NiMH) — используются как замена стандартного гальванического элемента, в электромобилях, радиоаппаратуре, осветительной технике;
• литий-ионные (Li-ion), включая литий-полимерные (Li-pol), литий-тионилхлоридные (Li-SOCl2) и другие типы литий-ионных батарей — применяются в цифровой технике, современных бытовых и строительных приборах, а также в мобильных устройствах, автономных системах телеметрии и передачи данных в нефтегазовой промышленности, военной промышленности, космической и др.;
• свинцово-кислотные и свинцово-щелочные — применяются в транспортных средствах, вычислительной технике, бытовых и специальных приборах, связном оборудовании, военной промышленности;
• ртутно-цинковые батарейки (тип РЦ) — применяются в медицине, радиоаппаратуре, военной промышленности;
• серебряно-цинковые (AgZn) — используются в наручных часах, материнских платах ноутбуков и компьютеров, калькуляторах и иной технике, а также в авиационной, космической, военной промышленности.

Основные данные по методам и технологиям утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Утилизация отходов первичных и аккумуляторных батарей зависит от типа батарей и может включать такие операции, как сортировка, дробление, магнитную сепарацию, нейтрализацию электролита, гидрометаллургический передел.

Компонентами первичных и аккумуляторных батарей являются такие элементы, как свинец, никель, кадмий, цинк, ртуть, оксид серебра, кобальт, литий. Методы утилизации направлены на восстановление различных металлов. Полученные в результате утилизации компоненты, которые могут быть представлены в виде лома металлов, полимерные оболочки, порошкообразные компоненты являются вторичными ресурсами, которые в последующем реализуются во вторичное сырье.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Опасность утилизации первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в настоящее время обусловлена содержанием практически во всех батареях токсичных веществ в виде различных металлов и химикатов, которые при разрушении корпусов батарей попадают в окружающую среду. Компонентами первичных и аккумуляторных батарей являются такие элементы, как свинец, никель, кадмий, цинк, ртуть, оксид серебра, кобальт, литий.

При утилизации первичных и аккумуляторных батарей существует риск загрязнения почвы тяжелыми металлами и загрязнение атмосферного воздуха выбросами в атмосферу паров ртути, хлор- и серосодержащих соединений.

12.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Методы утилизации и применяемые технологические процессы в области разных типов батарей первичных и аккумуляторных различаются.

Основные методы утилизации отходов первичных и аккумуляторных батарей направлены на восстановление различных металлов:

• свинец может быть восстановлен отделением до утилизации различных материалов, из которых сделана батарея (свинец, пластик, кислота и т.д.); либо батареи могут быть утилизированы целиком в специальной металлургической печи, где металлы выделяются в конце процесса.
• никель-кадмиевые батареи могут быть утилизированы похожим способом, при котором восстанавливается кадмий и железо-никелевый сплав для производства стали; для извлечения кадмия используются пирометаллургические и гидрометаллургические методы. Наибольшее распространение из пирометаллургических методов, основанных на отгонке газообразных соединений кадмия, получила вакуумная дистилляция, которая характеризуется получением оксида кадмия низкого качества и вторичных отходов, использование которых в других отраслях проблематично;
• батареи, содержащие ртуть, чаще всего утилизируются вакуумно-температурным способом, при котором ртуть испаряется с последующей конденсацией. Вторичная ртуть может быть снова введена в производственный цикл;
• никель-металлгидридные батареи утилизируются механическим разделением материалов (пластика, водорода и никеля) в вакуумной камере для предотвращения утечки водорода;
• литий-ионные батареи в настоящее время утилизируют механическим разделением материалов с последующим восстановлением содержащихся металлов;
• цинк-карбоновые (воздушные) и щелочно-марганцевые батареи могут быть утилизированы методом механического разделения материалов или различными методами, включающими в себя плавку и другие металлургические процессы нагревания, приводящие к восстановлению металлического содержимого (в частности, цинка).

Более подробное описание методов утилизации отходов батарей первичных и аккумуляторных представлено в разделах 12.2.1 - 12.2.9 настоящего справочника НДТ.

12.2.1 Гидрометаллургический метод (сернокислотный способ)

Область применения. Используется для утилизации свинецсодержащих аккумуляторных батарей.

Описание метода. Процесс утилизации батареек и аккумуляторов обычно состоит из нескольких этапов. Процесс утилизации батареек с извлечением свинца, является аналогичным процессам описанным в разделе 11 «Утилизация автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства». И соответствуют технологическим решениям, указанным в данном разделе.

Кроме этого, процесс утилизации батареек с извлечением свинца может состоять из следующего:

Вначале батареи и аккумуляторы загружаются в специальную емкость больших размеров. Далее отходы по конвейерной ленте попадают в бетонный колодец с электромагнитом над ним (который притягивает лишний металлолом) и с сеточным дном, куда в специальную емкость вытекает электролит из «потекших» батареек, после чего батареи размалываются дробилкой на мелкие куски.

Далее происходит процесс разделения материалов с помощью водяной пыли, подаваемой при высоком давлении. Самые мелкие части и пластик оседают в отдельном резервуаре для последующего концентрирования, а более крупные части попадают на дно резервуара, откуда их механический ковш вытаскивает в резервуар с каустической содой. Там этот металлолом превращается в свинцовую пасту.

Получившуюся свинцовую пасту по конвейерной ленте передают в бункер для плавки, где она расплавляется до жидкого состояния. Выделяющиеся пары быстро охлаждаются и сбрасываются в отдельные контейнеры (впоследствии свинец пойдет на очередной этап переработки).

В процессе рафинирования образуются два компонента — рафинированный твердый и мягкий свинец и сплавы свинца. Сплавы отправляются на заводы для использования, а рафинированный свинец нагревают и отливают из него слитки.

12.2.2 Пирометаллургический метод утилизации никель-металлогидридных батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Область применения. Используется для утилизации никель-металлогидридных батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства.

Описание метода. Отсортированные отходы никель-металлогидридных батарей разряжаются с последующим измельчением. Измельченные части батареи подаются в печь, в которой в присутствии кокса (подается отдельно) в качестве агента-восстановителя при температуре свыше 1200 °C происходит восстановление металлов. В зависимости от концентрации восстановительного агента состав металлов в получаемом сплаве, восстанавливаемых в ходе процесса, может меняться (обычно железо-медь-никель-кобальт). Остальные металлы формируют собой шлак, из которого при последующей утилизации могут быть выделены концентрат редкоземельных элементов (празеодим, церий, лантан, неодим, самарий, гадолиний). При термическом воздействии происходит возгонка соединений кадмия (при наличии), а также соединений цинка, свинца и других металлов. Газы, содержащие эти элементы, последовательно очищаются в мокром скруббере Вентури и двух рукавных фильтрах. Содержащая соединения металлов вода из скруббера направляется на очистку сточных вод, на которой происходит связывание металлов в их нерастворимые формы в щелочной среде, а затем физическое разделение и утилизация. Очищенная вода возвращается в цикл.

Пыль измельченных частей батарей вместе с их измельченными частями отправляется на пирометаллургию.

12.2.3 Механический метод утилизации первичных и аккумуляторных батарей

Область применения. Метод используется для утилизации различных типов первичных и аккумуляторных батарей (марганцево-цинковых, литий-ионных и других).

Описание метода. Метод заключается в превращении твердых элементов, содержащихся во внутренней части первичной и аккумуляторной батареи, в порошок.

На первоначальном этапе происходит ручная сортировка батарей по типам с целью исключения попадания других типов первичных и аккумуляторных батарей.

Отходы литиевых первичных и аккумуляторных батарей для их безопасной утилизации необходимо подготовить путем ее разряжения, криогенной обработки, иными способами с целью исключения возгорания или взрыва.

Отсортированные по типам первичные и аккумуляторные батареи подвергаются дроблению с последующим просеиванием на многочастотном вибросите сверхтонкого рассева и аэродинамическим сепарированием в воздушной колонне.

В результате утилизации образуются следующие продукты:

• лом черных и цветных металлов;
• резиновые изоляторы и полимерные оболочки элементов питания;
• порошкообразные компоненты, например смесь оксида цинка, металлического цинка, диоксида марганца, графита.

Внутренние составляющие элементов питания становятся пригодными для обработки с помощью различных химических процессов, результатом которых является извлечение металлов.

Одно из преимуществ данной технологии заключается в том, что с ее помощью можно заменить традиционные системы измельчения на компактные, высокопроизводительные блоки.

12.2.4 Механический метод утилизации отходов щелочно-марганцевых и цинк-угольных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства

Область применения. Метод используется для утилизации отходов щелочно-марганцевых и цинк-угольных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства.

Описание метода. Метод заключается в механической утилизации — измельчении и разделении отходов батарей. В случае поступления отходов батарей в смеси производится их сортировка по типам.

Гранулятор для измельчения

Отходы щелочно-марганцевых и цинк-угольных батарей направляются в гранулятор либо на скоростную молотковую мельницу, где производится процесс механического измельчения.

Измельченная смесь подается на вибросито сверхтонкого рассева, после которого выделяются:

• крупная фракция;
• мелкая фракция, направляемая для очистки от мелкодисперсного наполнителя батарей.

Затем обе фракции подвергаются магнитной сепарации с выделением металлического лома, который направляется в накопительный бункер. Использование магнитного сепаратора позволяет не прерывать процесс разделения на фракции железа и активной фракции.

Активная масса после магнитного сепаратора имеет очень высокую влажность и температуру, которые возникли в результате химических реакций химических элементов батарей с воздухом и трения при измельчении. Активная фракция с помощью грохочения направляется в охлаждающий бункер, где производится охлаждение оборотной водой. При охлаждении активная фракция эффективно отдает тепло, воду и вредные вещества, после чего данная фракция направляется для повторного использования.

Вредные вещества — электролит, включающий диоксид марганца (MnO₂), хлорид аммония (ZnCl) и хлорид цинка (NH₄Cl), выделенные при разборке отходов батарей, направляются на физико-химическую нейтрализацию электролита.

Измельчение

Отходы щелочно-марганцевых батарей (марганцево-цинковый элемент, солевой элемент питания) размеров C и D измельчаются на три фракции:

• оксид цинка — продукт;
• оксид марганца с металлическими оболочками;
• металлический лом — вторичное сырье.

Отходы щелочно-марганцевых батарей размеров C и D, по одной батарее, подаются на автоматическое распилочное устройство и разрезаются на обоих концах (полюсах), после чего удаляется цинковое ядро и складируется в контейнеры.

Оксид марганца с металлической оболочкой передается на утилизацию в перекрестно-поточный измельчитель, где производится отделение оксида марганца в виде порошка от металлических примесей.

При измельчении отходов батарей оксид цинка отделяется как чистый продукт.

Металлический лом, образованный после измельчения батарей, подается на процесс утилизации в гранулятор, после которого складируется в контейнеры.

Гидроксид калия, ртуть, выделенные при разборке отходов батарей, направляются на физико-химическую утилизацию электролита.

12.2.5 Механический метод утилизации литий-ионных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства

Область применения. Метод используется для утилизации литий-ионных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства.

Описание метода. Отсортированная смесь отходов литий-ионных батарей разряжается в устройстве разрядки и в соляных ваннах, в зависимости от размеров батарей.

Затем осуществляется ручная разборка, в ходе которой отделяются ценные компоненты: пластмассы, электронные компоненты, кабели, алюминий и железо.

Химические и минеральные компоненты батареи представляют собой активную массу, которая состоит из смеси лития, марганца, кобальта и никеля в различных соотношениях. После демонтажа эта смесь поступает на этап термического воздействия, на котором происходит сжигание электролита с целью последующего извлечения ценных компонентов.

После этапа термического воздействия смесь поступает в шредер. Измельченная масса подается на электрохимическую сепарацию, в процессе которой происходит отделение фракций:

• магнитной (сталь);
• немагнитной металлической (алюминий, медь);
• немагнитной неметаллической (материалы электродов).

Металлические фракции в качестве вторичного материала направляются на утилизацию.

Неметаллическая фракция, представляющая собой материал электродов, направляется на утилизацию с выделением кобальта и солей лития.

Технологическая схема утилизации литий-ионных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, приведена на рисунке 12.1.

Рисунок 12.1 — Технологическая схема утилизации литий-ионных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства

12.2.6 Утилизация отходов литиевых первичных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических, химических методов

Область применения. Метод используется для утилизации различных типов литиевых первичных и аккумуляторных батарей (литий-ионных, в том числе, литий-полимерных, литий-тионилхлоридных).

Описание метода. Метод заключается в превращении твердых элементов, содержащихся во внутренней части первичной и аккумуляторной батареи, в солевой концентрат.

На первоначальном этапе происходит ручная сортировка батарей по типам с целью исключения попадания других типов батарей.

Для литиевых первичных или аккумуляторных батарей перед дроблением необходима предварительная подготовка, которая позволяет подготовить батарею путем ее разряжения, криогенной обработки, иными способами с целью исключения возгорания или взрыва.

Отсортированные по типам батареи и прошедшие предварительную подготовку подвергаются дроблению с последующей нейтрализацией кислотного содержимого щелочным раствором.

В результате дробления и нейтрализации образуются:

• твердая фракция, которая подвергается магнитной сепарации с выделением лома металлов и угольных катодов;
• жидкая фракция (слабощелочной раствор солей лития, натрия), которая очищается с получением очищенной воды для повторного использования и получением солевого (литиево-натриевый) концентрата.

12.2.7 Утилизация алкалиновых первичных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических, химических методов

Область применения. Метод используется для утилизации различных типов алкалиновых первичных и аккумуляторных батарей (марганцево-цинковых, никель-металлгидридных и других).

Описание метода. Метод заключается в превращении твердых элементов, содержащихся во внутренней части первичной и аккумуляторной батареи, в солевой концентрат.

На первоначальном этапе происходит ручная сортировка батарей по типам с целью исключения попадания других типов батарей.

Отсортированные по типам батареи подвергаются дроблению с последующей нейтрализацией щелочного электролита кислым раствором.

Полученный раствор очищается с последующим выделением:

• очищенной воды для повторного использования;
• сухого остатка.

12.2.8 Утилизация никель-металлогидридных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в перекрестно-поточном измельчителе

Область применения. Метод используется для утилизации никель-металлгидридных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства.

Описание метода. Отсортированные отходы никель-металлгидридных батарей вскрываются механическим способом на перекрестно-поточном измельчителе, после которого происходит разделение на:

• магнитные металлические — черные металлы и никель-железо;
• немагнитные компоненты, направляемые на звездочный грохот, на котором разделяются пластиковые и бумажные части.

Блок-схема утилизации отходов никель-металлогидридных батарей на перекрестно-поточном измельчителе представлена на рисунке 12.2.

Рисунок 12.2 — Блок-схема утилизации отходов никель-металлогидридных батарей на перекрестно-поточном измельчителе

12.2.9 Утилизация и обезвреживание (нейтрализация) отходов электролитов, входящих в состав аккумуляторной батареи

Область применения. Используется для утилизации растворов кислоты аккумуляторной серной отработанной.

Описание метода. Из аккумуляторных батарей извлекается и обезвреживается электролит (кислота аккумуляторная серная отработанная). Слитый электролит для обезвреживания поступает на узел нейтрализации действующей проектной обессоливающей установки подготовки технической воды для производства электроэнергии без увеличения воздействия на окружающую среду. Данная технология обезвреживания слитого электролита используется на энергетических предприятиях, на которых в технологии обессоливания технической воды применяется серная кислота.

В зависимости от количества используемых аккумуляторных батарей может образовываться до 2 — 4 тонн в год отработанного в аккумуляторных батареях раствора серной кислоты.

Установка нейтрализации предназначена для усреднения по составу и расходу двух типов стоков — кислых и щелочных, их взаимной нейтрализации, донейтрализации технической кислотой или щелочью и подачи обезвреженных стоков на шламоотвал промстоков.

Принципиальная схема установки нейтрализации включает в себя следующие технологические процессы:

1. Перекачка дренажных вод фильтровального зала химводоочистки на установку нейтрализации с помощью насосов.

2. Распределение стоков по бакам-нейтрализаторам. В баки кислых и щелочных стоков поступают стоки по раздельным трубопроводам. В бак кислых стоков предусмотрена подача регенерационных и отмывочных вод резервной обессоливающей установки (РОУ), блочной обессоливающей установки (БОУ), кислоты аккумуляторной серной, отработанной из дренажного приямка химводоочистки. В бак щелочных стоков — предусмотрена подача регенерационных вод OH-фильтров РОУ, продувочных вод блочных испарительных установок (БИУ) энергоблоков, из дренажных приямков склада аммиака и узла нейтрализации, из дренажного приямка химводоочистки, регенерационные стоки БОУ и стоки из багерной.

3. Усреднение по составу и нейтрализация стоков. В баках кислых и щелочных стоков производится усреднение стоков путем их перемешивания при гашении кинетической энергии поступающих потоков, а также при помощи барботажа воздухом. Перемешивание и частичная нейтрализация потоков происходит в вихревом смесителе. После вихревого смесителя стоки поступают в ершовый смеситель, где происходит дальнейшая нейтрализация стоков, за счет турбулизации и перемешивания потока. Дозировка реагентов осуществляется для нейтрализации кислых или щелочных стоков после вихревого смесителя в соответствии с измеренным pH соответственно концентрированной щелочью (NaOH) концентрацией 45% и кислотой серной технической (H2SO4) концентрацией 93%. Частично нейтрализованные стоки после ершового смесителя по трубопроводу через водослив поступают в бак-донейтрализатор, в который постоянно подается сжатый воздух для лучшего перемешивания стоков.

4. Перекачка нейтрализованных стоков на шламоотвал. Из бака-донейтрализатора с помощью насосов производится откачка стоков.

12.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду зависят от применяемой технологии утилизации отходов первичных и аккумуляторных батарей.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации гидрометаллургическим методом (сернокислотный способ) первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства

Использование растворов серной кислоты сопровождается выделением в атмосферу сернистых газов, а использование аммиака осложняется его летучестью и проблематичностью регенерации.

Утилизация отходов сопровождается выбросами загрязняющих веществ, номенклатура которых зависит от сочетания выполняемых при утилизации операций.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации отходов никель-металлогидридных батарей пирометаллургическим методом

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации отходов никель-металлогидридных батарей пирометаллургическим методом в открытых источниках не выявлены.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации механическим методом первичных и аккумуляторных батарей

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации механическим методом первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в открытых источниках не выявлены.

При этом отмечается, что данный метод отличается низким потреблением электроэнергии и идеально подходит для измельчения твердых материалов.

Исходя из особенностей процесса можно ожидать образование выбросов взвешенных веществ различного происхождения и различного фракционного состава.

Механический метод утилизации отходов щелочно-марганцевых и цинк-угольных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства

Линия утилизации полностью закрыта. Вытяжное устройство направляет газы на всех основных этапах на угольный фильтр. Угольные фильтры предотвращают выброс таких вредных веществ, как, например, ртуть и органические вредные вещества, в атмосферу.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации литий-ионных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства

Линия утилизации полностью закрыта. Вытяжное устройство направляет газы на всех основных этапах на угольный фильтр. Последующие угольные фильтры предназначаются для улавливания таких газообразных вредных веществ, как, например, ртуть и органические вредные вещества.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации литиевых первичных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических, химических методов

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации литиевые первичных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических, химических методов, в открытых источниках не выявлены.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации алкалиновых первичных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических, химических методов

Сведения об эмиссиях в окружающую среду при утилизации алкалиновых первичных и аккумуляторных батарей комбинацией механических, физических, физико-химических, химических методов, в открытых источниках не выявлены.

Эмиссии в окружающую среду при утилизации никель-металлогидридных первичных и аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в перекрестно-поточном измельчителе

Линия утилизация полностью закрыта. Вытяжное устройство направляет газы на всех основных этапах на угольный фильтр. Угольные фильтры предотвращают выброс таких вредных веществ, как, например, ртуть и органические вредные вещества, в атмосферу.

В Европейском союзе отходы свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных батарей согласно Директиве Европейского парламента и Совета Европейского союза 2012/19/EU «Об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE)» относятся к отходам электрического и электронного оборудования.

Сведения о текущих уровнях выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при обработке в шредерах металлических отходов, в том числе отходов электрического и электронного оборудования, по данным справочника ЕС по наилучшим доступным технологиям Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment, 2018 [116] приведены в таблице 11.1 настоящего справочника НДТ.

Раздел 13 Утилизация и обезвреживание отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных

13.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных

Фильтры и фильтровальные материалы широко используются в технологическом оборудовании в системах очистки газовых выбросов и жидкостей для нужд промышленности, сельского хозяйства и отдельных домохозяйств, в автотранспортных средствах. Со временем фильтры засоряются, теряют эффективность и требуют замены. Отработанные фильтры могут содержать загрязненные вещества, химические осадки, тяжелые металлы и другие опасные элементы.

Для фильтрации могут использоваться следующие материалы:

Металлические проволочные сетки

Отличаются по конструкции, способу изготовления и конфигурации отверстий. По способу изготовления выделяют тканые, сварные, крученые, плетеные и щелевые фильтры. По конфигурации отверстий бывают фильтры с прямоугольными, ромбическими, квадратными и другими формами ячеек. Для изготовления проволоки чаще всего используют бронзу, сталь, латунь, никель.

Неметаллические сетки

Производят из синтетических полимерных материалов типа полипропилена, лавсана, капрона, фторлона. Структура неметаллических фильтров напоминает структуру фильтров металлических. Среди преимуществ фильтрующих устройств данного типа можно выделить высокую коррозионную стойкость. Средняя тонкость фильтрации составляет 10 мкм, но есть возможность изготовления сеток с размерами в десятые доли микрометра.

Фильтровальные ткани

Достаточно часто используются при очистке жидкостей. Среди них наибольшее применение находят хлопок, шерсть, натуральный шелк, лен, асбест и т.д.

В настоящее время существует большое количество видов тканых материалов, используемых в качестве фильтровального материала. Наиболее распространенными являются: ткань бельтинг, полиамидная, полиэфирная нить, фильтромиткаль, серпянка. Данные материалы изготавливают в основном из натуральных, синтетических или комбинированных волокон.

Нетканые текстильные фильтровальные материалы

Производятся из натуральных, химических волокон, а также их смесей. Основное преимущество таких материалов в сравнении с натуральными тканями заключается в более низкой стоимости и лучшей фильтрационной способности.

Бумага и картон

Применяются в том случае, когда фильтруются неагрессивные жидкости, например нефтепродукты. Для изготовления фильтровальной бумаги используется древесная целлюлоза или хлопковые волокна. Технические фильтровальные картоны получают из смеси хлопковых волокон с отходами прядения типа циклонного пуха и хлопчатобумажного очеса.

Мембранные фильтрующие материалы

Производятся из нитрата и ацетата целлюлозы, полиамида, поливинилхлорида, фторуглеродных соединений и т.п. Чтобы повысить механическую прочность, применяется армирование материалов ультратонкой проволокой или синтетическими тканями (тефлон, нейлон и другие).

Металлокерамические материалы

Являются продуктом спекания или прессования металлических порошков бронзы, алюминия, нержавеющих сталей, вольфрама.

Керамические материалы

Производятся на основании спекания зернистых минеральных частиц и последующего добавления связующего вещества (но не обязательно).

Полимерные фильтрующие материалы

Это пористые пластмассы. Они достаточно экономичны, что обусловлено невысокой стоимостью исходного сырья для их производства. Среди недостатков пенопластовых материалов чаще всего упоминается неравномерность поровой структуры (трудность обеспечения стабильного размера пор).

Фильтровальные материалы применяются в горной металлургии, химической отрасли, машиностроительной отрасли, обрабатывающей и перерабатывающей промышленности, а также в медицине и пищевой промышленности. Фильтровальные материалы широко используют для очистки топлива авиационной техники, автотранспорта, железнодорожного транспорта и водного транспорта. В настоящем справочнике рассматриваются технологии утилизации масляных, топливных и воздушных фильтров отработанных при эксплуатации автотранспортных средств [118].

Фильтры могут быть разных типов: проточные, частично-проточные, комбинированные, а также центробежные. Соответственно, названные варианты отличаются конструкцией. Однако выделяют несколько элементов, которые присутствуют в фильтрах всех видов:

• корпус: может быть с крышкой или без нее, что зависит от вида изделия (для одно- или многоразового использования);
• фильтрующий элемент: изготавливается из бумаги или пластика, образует складчатую конструкцию, что способствует увеличению полезной площади;
• обратный клапан: препятствует попаданию масла из системы смазки в фильтр;
• перепускной клапан: обеспечивает возможность подачи масла напрямую, в обход фильтра, что необходимо для работы системы при низких температурах или в случае, когда фильтрующий элемент забивается, перестает выполнять свою функцию;
• уплотнители: снижают вероятность образования течи;
• прижимная пружина: фиксирует обратный клапан, когда машина не работает.

В центробежных фильтрах дополнительно предусматриваются ротор и ось [119].

Отработанный автомобильный масляный фильтр конструктивно представляет собой металлическую капсулу, в которой находятся резиновые и полимерные клапаны, фильтрующий элемент (бумага, текстиль, натуральные и синтетические волокна), стальные детали и отработанное моторное масло.

В настоящее время современными предприятиями производятся разборные и неразборные масляные фильтры.

В каждом отработанном автомобильном масляном фильтре сосредоточено от 200 до 500 г отработанного автомобильного масла. В результате в системе обращения масляных фильтров оборачивается свыше 14 000 м3 отработанного масла [120].

Воздушный фильтр автотранспортного средства состоит из следующих элементов:

• корпус — служит для защиты и обеспечения целостности фильтрующего элемента;
• фильтрующий элемент — основная часть фильтра, отвечающая за задерживание пыли загрязнений. Может быть выполнен из разных материалов, и его качество определяет эффективность фильтрации;
• прокладки и уплотнители — используются для обеспечения герметичности соединений и предотвращения протечек воздуха.

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных

Утилизация отработанных масляных, топливных, воздушных, а также других фильтров и фильтровальных материалов производится одним из следующих методов:

• разборка. Корпуса отработанных изделий разрезают электромеханическим инструментом, затем разбирают. Оставшееся масло собирают и сдают для применения в производственных целях — в качестве топлива или смазки. Фильтрующие элементы сжигают, металл идет на переплавку, его качество не ухудшается. Метод разборки — наиболее трудоемкий, применяется он редко.
• дробление. С помощью дробильной машины отходы измельчают, затем производится магнитная сепарация — извлечение стальных частиц магнитом. Все неметаллические отходы сжигаются.
• термический. Сырье помещают в специальную печь, где происходит выгорание остатков масла, фильтрующего элемента, резиновых прокладок. Оставшийся металл спрессовывают и сдают на переплавку, из-за обжига его качество ухудшается. Этот способ наименее трудоемкий и самый часто используемый.

Фильтры и фильтровальные материалы, образующиеся в технологическом оборудовании, в основном подлежат утилизации и обезвреживанию на промышленных предприятиях, образующих данные отходы, или сжигаются. Сведения о технологиях обезвреживания отходов путем сжигания представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Фильтры масляные автомобильные традиционной конструкции имеют металлические днища и стержень, гарантирующие высокую механическую прочность, фильтрующую перегородку, изготовленную из специального фильтрующего материала, а также резиновые прокладки. Таким образом, отходы масляных фильтров представляют ресурсную ценность как по причине содержания в них масла, так и по высокому содержанию в них ресурсоемких материалов.

Утилизация разборных масляных фильтров осуществляется путем разделки фильтров с дальнейшей утилизацией ее составных частей.

Неразборные масляные фильтры (spin-on) чаще всего используются в грузовых автомобилях. Достоинством этого типа фильтров является высокая устойчивость к механическим повреждениям, а также легкая замена, практически лишенная риска внесения загрязнений в систему смазки двигателя. Однако серьезным недостатком является сложный и дорогостоящий процесс утилизации использованных фильтров [121].

Неразборные масляные фильтры образуют единый узел, состоящий из корпуса и фильтрующего элемента. Во время проведения работ по техническому обслуживанию заменяется весь узел. Поэтому его утилизация остается проблемой. В настоящее время существуют линии и оборудование, осуществляющее утилизацию отработанных масляных фильтров.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации и обезвреживании отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных, в первую очередь связаны с необходимостью организации сбора этих отходов, необходимостью применения термических методов для обезвреживания отдельных деталей фильтров и низким качеством выделяемого металла в связи с загрязнением фильтров.

13.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных

13.2.1 Технология утилизации автомобильных масляных фильтров с предварительной разборкой

Область применения. Применяется для утилизации разборных автомобильных масляных фильтров.

Описание метода. Корпус фильтра распаковывается с последующей сортировкой компонентов. Технология утилизации состоит в быстром разрезании электромеханическим инструментом корпуса фильтра, отделении и сборе отработанного масла, разборке фильтроэлемента, отделении и отжиме промасленной шторы, отделении стального лома, резинотехнических изделий, отсортировки деталей, подлежащих рециклингу при производстве новых фильтров. Полимерные элементы отработанных фильтров могут быть направлены на измельчитель отходов пластмасс с последующим получением агломерата вторичных пластмасс. Масло поступает на регенерацию, металлическая капсула является вторичным сырьем и отправляется на переплавку, резина — в утилизацию, брикетированная бумажная штора — в печь.

13.2.2 Технология утилизации автомобильных масляных фильтров без предварительной разборки

Область применения. Применяется для утилизации автомобильных масляных фильтров. Линия используется для утилизации от 1000 до 1200 кг/ч фильтров размером 100 x 140 мм от легковых автомобилей и размером 150 x 200 мм от грузовиков.

Описание метода. Масляные фильтры измельчают с помощью дробильного оборудования. Второй этап — магнитная сепарация — извлечение железосодержащих частиц магнитом. Оставшиеся неметаллические отходы передаются на обезвреживание путем сжигания.

Процесс утилизации методом дробления состоит из следующих процессов:

• загрузка материала;
• удаление вручную посторонних включений;
• первая стадия измельчения;
• заключительная стадия измельчения с просеиванием;
• удаление остатков масла с материалов;
• отделение ферромагнитных материалов от бумаги.

Процесс позволяет получить железо (с остаточным содержанием масла не более 3%), которое продается как металлолом. Отходы бумаги могут быть использованы в составе альтернативного топлива или направлены на обезвреживание термическим способом.

13.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов фильтров и фильтровальных материалов отработанных

В процессе утилизации автомобильных масляных и топливных фильтров основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы. Уровень потребления энергетических ресурсов зависит от применяемой технологии утилизации.

Применение технологии утилизации масляных и топливных фильтров может сопровождаться выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух при разборке фильтров или в процессе отжима фильтрующей шторы.

В процессе утилизации отходов автомобильных фильтров могут быть образованы отходы разнородных пластмасс в смеси, которые в последующем направляются на дальнейшую утилизацию.

При наличии процессов утилизации вторичных отходов, таких как брикетированная бумажная штора, методом сжигания также образуются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Раздел 14 Утилизация и обезвреживание отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов

14.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов

Данная группа отходов включает:

• отходы продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители;
• отходы органических пестицидов и агрохимикатов.

Галогенорганические соединения — органические вещества, содержащие хотя бы одну связь: углерод-галоген. Галогенорганические соединения в зависимости от галогена подразделяются на фторорганические, хлорорганические, броморганические, иодорганические соединения. Многие галогенорганические соединения обладают особенными свойствами, которые привели к их широкому использованию в различных сферах деятельности человека. При этом основная часть галогенорганических соединений характеризуется высокой токсичностью. Особой токсичностью обладают вещества, которые определены как стойкие органические загрязнители.

Все рассматриваемые в данном разделе отходы содержат в своем составе стойкие органические загрязнители (далее — СОЗ).

Согласно Стокгольмской конвенции, СОЗ представляют собой органические вещества, которые обладают токсичными свойствами, являются устойчивыми к воздействиям внешних факторов природной среды (солнечный свет, влажность, деятельность микроорганизмов, перепады температур и др.) в течение длительного времени, способны к биологической аккумуляции, предрасположены к трансграничному атмосферному переносу на большие расстояния и осаждению, могут вызывать значительные негативные последствия для здоровья человека и окружающей среды. К отходам, содержащим СОЗ, относятся опасные отходы, которые могут состоять из конкретных СОЗ (запасы СОЗ, не разрешенных к использованию, считаются отходами), содержать их или быть загрязненными ими.

Вопросы регулирования отходов, состоящих из СОЗ, содержащих их или загрязненных ими, рассматриваются в рамках Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением и Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях.

Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (далее — Стокгольмская конвенция), являясь основным международным правовым актом, направленным на охрану окружающей среды и защиту здоровья населения от воздействия СОЗ, была принята 22 мая 2001 года на Конференции полномочных представителей в Стокгольме, Швеция. Конвенция вступила в силу 17 мая 2004 года [122].

Спектр токсического воздействия СОЗ включает в себя летальность, вредное влияние на репродуктивность и развитие, подавление иммунной системы, дерматологические заболевания, мутагенный и канцерогенный эффект.

Основными целями Стокгольмской конвенции являются прекращение производства и последующая полная ликвидация промышленно-производственных СОЗ, а также уменьшение непреднамеренно образующихся выбросов СОЗ, сокращение использования и последующая ликвидация СОЗ, входящих в список веществ, регулируемых Стокгольмской конвенцией [122].

Стокгольмская Конвенция была ратифицирована в Российской Федерации Федеральным законом от 27.06.2011 № 164-ФЗ «О ратификации Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях» [123].

В настоящее время Российской Федерацией ратифицировано 22 следующих СОЗ из 34 включенных в Стокгольмскую конвенцию:

• первоначальный список включал в себя следующие 12 СОЗ: альдрин, хлордан, дильдрин, эндрин, гептахлор, мирекс, токсафен, ДДТ, гексахлорбензол, полихлорированные бифенилы, полихлорированные дибензо-п-диоксины и полихлорированные дибензофураны (ПХДД/ПХДФ);
• альфа-гексахлорциклогексан, бета-гексахлорциклогексан, хлордекон, линдан, технический эндосульфан и его соответствующие изомеры (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 23.11.2016 № 2482-р «О присоединении Российской Федерации к поправкам к Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях» были ратифицированы) [124];
• гексахлорбутадиен, дикофол, пентахлорфенол, его соли и эфиры, и полихлорированные нафталины (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 08.08.2020 № 2050-р «О присоединении Российской Федерации к поправкам к Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях») [125].

При этом только ПХДД и ПХДФ не используют в промышленности и сельском хозяйстве; они образуются как примеси при производстве хлорсодержащей химической продукции, в процессах термического обезвреживания промышленных и коммунальных отходов, при производстве целлюлозы и др.

Процессы, приводящие к образованию отходов стойких органических загрязнителей:

• ранее проводимое производство СОЗ для использования в промышленности;
• производство СОЗ для использования в сельском хозяйстве (производство пестицидов, в том числе инсектицидов, гербицидов или фунгицидов);
• непреднамеренное образование СОЗ в качестве нежелательных побочных продуктов в некоторых химических промышленных процессах или непреднамеренное образование СОЗ во время процессов горения, включая сжигание в присутствии хлора или других галогенов (например, брома, фтора).

Основное применение СОЗ нашли в электротехническом оборудовании (трансформаторах, конденсаторах, масляных выключателях, вакуумных насосах). Электрооборудование в виде силовых трансформаторов и конденсаторов различной мощности может содержать ПХБ следующего состава [126]:

• в трансформаторах — совтол-10 (90% ПХБ и 10% 1,2,4-трихлорбензола);
• в конденсаторах — 100% ТХБ.

ПХБ-содержащее оборудование классифицируется по следующим типам [126, 127]:

• совол пластификаторный — использовался ранее в основном лакокрасочными предприятиями в качестве добавки для улучшения свойств красок, а также в качестве смазок для улучшения пожаростойкости и электроизоляционных свойств электропроводов;
• совтол-10 — использовался ранее в качестве диэлектрической жидкости для изготовления трансформаторов;
• трихлорбифенил (ТХБ) — использовался ранее для заполнения конденсаторов.

Основным потребителем ПХБ является электротехническая промышленность, которая использует так называемый электроизоляционный совол и совтол, а также трихлорбифенил (ТХБ) в составе конденсаторов.

Наибольшее количество ПХБ-содержащего электротехнического оборудования (около 20%) используется в энергосистемах России. Приблизительно такое же количество ПХБ-содержащих трансформаторов и конденсаторов (около 18%) эксплуатируется на предприятиях машино- и приборостроения. Кроме того это оборудование применяется на предприятиях: черной и цветной металлургии (около 14%), пищевой промышленности (мясо-, рыбоперерабатывающие заводы, хлебопекарни, мукомольные предприятия, хладокомбинаты и т.д.) (около 9%), химической промышленности (около 9%), стройиндустрии (около 6%), механических заводах (около 6%), нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности (около 6%), легкой промышленности (текстильные фабрики и т.д.) — около 4%, автомобилестроения — около 4%, в жилищно-коммунальном хозяйстве (около 3%), угледобывающей промышленности (около 1%) (рисунок 14.1).

Рисунок 14.1 — Распределение объемов ПХБ в России по отраслям экономики

Большая часть электротехнического оборудования и масел сосредоточена в организациях электроэнергетического сектора. В ТЭК России зараженное оборудование и масла используются также в угольной и нефтяной промышленности. Суммарная доля ТЭК в общем объеме ПХБ в России составляет порядка 27% [128].

В 2015 году в рамках выполнения совместного с ЮНИДО исследования Российским энергетическим агентством при поддержке Минэнерго России была проведена пилотная инвентаризация организаций ТЭК на наличие ПХБ-оборудования. Обработка результатов анализа показала, что в 79 организациях накоплено 7 147 тонн синтетического ПХБ-содержащего трансформаторного масла; на балансе организаций находится 152 254 штук электротехнического оборудования, содержащего ПХБ, в т.ч. 1 311 трансформаторов и 150 943 конденсатора. По данным Российского энергетического агентства, в настоящее время наибольшее количество всего ПХБ-содержащего оборудования находится на предприятиях Уральского федерального округа (примерно 60 тыс. штук), наименьшее количество оборудования представлено в Северо-Западном федеральном округе (8,5 тыс. штук) [129].

Согласно Федеральному закону от 19.07.1997 № 109-ФЗ (ред. от 28.12.2024) «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами» [130]:

• пестицидами являются вещества или смесь веществ, в том числе используемые в качестве регуляторов роста растений, феромонов, дефолиантов, десикантов и фумигантов, и препараты химического или биологического происхождения, предназначенные для борьбы с вредными организмами;
• агрохимикатами являются удобрения (минеральные, органические, органо-минеральные, микробиологические), химические мелиоранты, предназначенные для питания растений и регулирования плодородия земель (почв). Не признаются агрохимикатами торф, отходы животноводства и растениеводства, побочные продукты животноводства, ил, осадки сточных вод, используемые для производства органических и органо-минеральных удобрений, смешанные минеральные удобрения.

Пестициды, разрешенные к применению на территории Российской Федерации, вносятся в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов.

В настоящее время обращение с пестицидами (включая запасы устаревших и непригодных химикатов) регулируется международными соглашениями:

• Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях (СОЗ), ратифицированной в Российской Федерации Федеральным законом от 27.06.2011 № 164-ФЗ [122, 123];
• Роттердамской конвенцией о процедуре предварительного обоснованного согласия в отношении отдельных опасных химических веществ и пестицидов в международной торговле [131].

Основные данные по технологиям утилизации и обезвреживания отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов

Конструктивные особенности трансформаторов и конденсаторов определяют пути решения проблемы их уничтожения или регенерации. Три российские технологии отмывки от ПХБ трансформаторов и контейнеров наиболее близки к практической реализации:

• отмывка от ПХБ парами хлористого метилена (опытно-промышленная установка);
• отмывка от ПХБ жидким толуолом (опытно-промышленная установка);
• отмывка от ПХБ водными моющими растворами (опытно-промышленная установка).

В российских технологиях предусмотрена очистка трансформаторов «в сборе» с последующей их разборкой и утилизацией металлических деталей.

Оценка и обоснование выбора оптимальной технологии обработки от ПХБ трансформаторов и контейнеров должна быть проведена по техническим показателям, включающим простоту и доступность оборудования и материалов, и экологическому соответствию показателей технологии существующим требованиям охраны окружающей среды.

Технология отмывки трансформаторов от ПХБ водным моющим раствором пока не позволяет достичь требуемой полноты очистки. Остаточное содержание ПХБ в трансформаторах составляет 5000 ppm, что по европейским нормативам соответствует опасным отходам, требующим специальных дополнительных мер по их утилизации или уничтожению. По этой причине технология отмывки трансформаторов от ПХБ водными моющими растворами пока не рассматривается.

Технологическая схема отмывки трансформаторов от ПХБ хлористым метиленом имеет много общего в техническом плане со схемой, где для отмывки используется толуол. Каждая из рассматриваемых технологических схем — с использованием хлористого метилена и с использованием толуола — практически может обеспечить снижение концентрации ПХБ на внутренних металлических компонентах до уровня ниже 50 ppm (мг/кг). Необходимые технологические требования могут быть достигнуты при соответствующем увеличении времени обработки трансформаторов. Отличием технологии с использованием толуола является применение второго компонента — водяного пара для удаления оставшегося толуола из трансформатора после промывки.

После очистки трансформатора по любой из этих двух технологий остаются деревянные и картонные компоненты трансформатора, содержащие более 50 ppm ПХБ и являющиеся опасными отходами.

В настоящее время известны технологии обезвреживания отходов, содержащих галогенорганические вещества, в том числе СОЗ, альтернативные термическим методам обезвреживания отходов и примененные на действующих промышленных предприятиях. Данные технологии характеризуются высокой степенью деструкции (СД) СОЗ-составляющих — от 99,999% до 99,9999% и более. К таким технологиям относится дехлорирование оксидами металлов. К химическим процессам, приводящим к удалению хлора, относятся, в том числе:

• электрохимическое восстановление — дехлорирование металлическим натрием;
• дехлорирование щелочными системами;
• дехлорирование в присутствии полиэтиленгликоля;
• восстановление алкоксидом натрия;
• восстановление высокотемпературной гидрогенизацией;
• каталитическое дехлорирование;
• каталитическая гидрогенизация;
• технология сольватированного электрона;
• биологический метод обезвреживания.

На стадии разработки находятся также фотохимический и радиолизный методы.

Большинство отходов продукции, содержащей стойкие органические загрязнители и отходы органических пестицидов и агрохимикатов, обезвреживается термическими методами. Сведения о технологиях обезвреживания отходов термическими способами представлены в ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 09.03.2010 № 132 «Об обязательных требованиях в отношении отдельных видов продукции и связанных с требованиями к ней процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, содержащихся в технических регламентах Республики Казахстан, являющейся государством — участником Таможенного Союза» [132] методы и технологии обезвреживания (утилизации, уничтожения), непригодных пестицидов (ядохимикатов) и тары из-под них разрабатываются производителями пестицидов (ядохимикатов), проходят санитарно-эпидемиологическую и экологическую экспертизу при регистрации пестицидов (ядохимикатов) и включаются в нормативную или техническую документацию на препараты, в паспорта безопасности, а также в тарную этикетку и рекомендации по применению, предоставляемые потребителю поставщиками (производителями, импортерами, продавцами) пестицидов (ядохимикатов).

Наиболее проблематичным является обращение с отходами неустановленного состава или представляющими собой смесь различных пестицидов.

При обезвреживании пестицидов, непригодных к дальнейшему использованию, в районе их хранения владельцы препаратов выделяют ответственных работников, в присутствии которых происходит обезвреживание. При этом оформляется акт, в котором указываются наименование организации, название обезвреженного пестицида (ядохимиката), его количество, место и способ обезвреживания, фамилия лица, ответственного за проведение работ [132].

Для утилизации и обезвреживания отходов, содержащих пестициды, используются химические, термические и биологические методы.

Химический метод предполагает дезактивацию за счет применения хлора либо других веществ. Однако метод не обеспечивает нужную степень безопасности, так как в ходе реакции могут образовываться токсичные вещества.

Метод каталитического окисления предполагает для ускорения процесса окисления использование катализаторов, что позволяет проводить процесс при относительно низких температурах по сравнению с процессом термического обезвреживания.

Термический метод с помощью сжигания обеспечивает уничтожение практически любых видов пестицидов, а также утилизацию тары из-под пестицидов.

Биологическое разложение предполагает использование особых видов бактерий, которые способны утилизировать ядохимикаты до безопасного состояния. Технология подразумевает применение специальных видов препаратов, в состав которых входят десятки типов бактерий, работающих с различными видами пестицидов.

В настоящее время в Российской Федерации большинство пестицидов, утративших потребительские свойства, обезвреживается термическими методами.

14.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов

Технологии обезвреживания отходов продукции, содержащей галогенорганические вещества, в том числе стойкие органические загрязнители, термическими способами представлены в информационно-техническом справочнике ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

В настоящем разделе рассмотрены технологии обезвреживания отходов, содержащих галогенорганические вещества, в том числе стойкие органические загрязнители отходов, альтернативные термическим способам и примененные на действующих промышленных предприятиях.

14.2.1 Предварительная обработка отходов, содержащих галогенорганические вещества, в том числе стойкие органические загрязнители, для дальнейшей утилизации и обезвреживания

К операциям обработки отходов, содержащих галогенорганические вещества для дальнейшей утилизации и обезвреживания, относятся следующие:

Сорбция — процесс, который используется для концентрирования галогенорганических веществ их выделения из водных и газообразных отходов. Полученный концентрат, а также адсорбент или абсорбент могут подлежать соответствующей обработке перед их утилизацией или обезвреживанием.

Сушка — процесс предварительной обработки отходов, с помощью которого из отходов, содержащих галогенорганические вещества, удаляется часть воды.

Перемешивание — смешивание отходов, содержащих галогенорганические вещества, с другими веществами и материалами в целях получения смеси с концентрацией СОЗ, которая ниже нормативно установленного уровня.

Масляно-водяное разделение — в процессе разделения образуется водяная и масляная фазы, которые могут содержать СОЗ и требуют последующей обработки.

Корректировка уровня pH — ряд технологий обработки и утилизации отходов, содержащих СОЗ, наиболее эффективен при определенном уровне pH среды. Регулирование уровня pH достигается с помощью щелочей, кислот или углекислого газа.

Измельчение отходов, содержащих галогенорганические вещества — применение некоторых технологий утилизации возможно только для отходов, имеющих определенный размер частиц. В таких случаях проводят операцию измельчения отхода.

Перемешивание до пастообразного состояния — условиями ведения процесса утилизации некоторых технологий требуется введение опасных отходов в реактор в пастообразном состоянии.

Промывка отходов, содержащих СОЗ, растворителем, — для удаления СОЗ с электроприборов, например с конденсаторов и трансформаторов, может применяться промывка растворителем. Данный метод может применяться для обработки загрязненного грунта и сорбентов, использовавшихся в процессе адсорбционной или абсорбционной предварительной обработки отходов, содержащих СОЗ.

Термодесорбция отходов, содержащих СОЗ, — низкотемпературная термодесорбция (низкотемпературное выпаривание) является технологическим процессом очистки отходов, содержащих СОЗ, который осуществляется в специальной камере с использованием тепла для механического отделения летучих и труднолетучих соединений и элементов из обрабатываемого отхода. Эта технология может применяться для очистки гладких поверхностей электрооборудования, в частности корпусов трансформаторов, в которых ранее находилась диэлектрическая жидкость, содержащая ПХД. Термодесорбция отходов, содержащих СОЗ, может приводить к непреднамеренному образованию СОЗ, для удаления которых может потребоваться дополнительная обработка [122].

Слив ПХБ из трансформаторов и отмывка — первым этапом при обработке трансформаторов, содержащих ПХБ, является слив диэлектрической жидкости из них. Для полноты слива ПХБ трансформатор перед сливом, если температура ниже 20 — 25 °C, необходимо нагреть (совтол-10 представляет собой исключительно вязкую жидкость). После слива ПХБ из трансформатора стенки корпуса, электротехнические обмотки и пакеты трансформаторного железа загрязнены тонким слоем ПХБ. Остаточное количество ПХБ, по данным проведенных исследований, составляет от 2% до 10% от веса ПХБ, залитого в трансформатор. После удаления ПХБ содержащей жидкости трансформаторы, конденсаторы и контейнеры рассматриваются как ПХБ загрязненные отходы, которые необходимо утилизировать экологически приемлемым способом [129].

14.2.2 Физико-химические методы обезвреживания отходов, содержащих СОЗ или пестициды

Шаровая обработка (Ball Miling)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ и восстановления почв, загрязненных пестицидами.

Краткое описание технологии. Технология Ball Miling сочетает механическое воздействие на отходы и воздействие химическими реагентами для прохождения реакции восстановления обрабатываемых отходов (отходы ПХБ или пестицидов) с целью восстановительного дегалогенирования отходов СОЗ. Отходы, загрязненные СОЗ, помещают в шаровую мельницу с добавкой реагентов (оксид кальция, магний и др.). Процесс проходит при комнатной температуре и включает следующие стадии:

• дегалогенизирование с использованием механохимических реакций;
• механическое разрушение.

Точки соприкосновения шарик-шарик и шарик-поверхность являются основными областями разрушения отхода и инициации химической реакции. Реакции, индуцированные в точке разрушения, включают образование радикалов и перенос электронов, что приводит к разрушению химических связей.

Технология Ball Miling эффективна для разрушения гексабромциклододекана и полибромированных дифениловых эфиров. Данная технология достигает снижения уровня диоксина в почве до 1000 ppt (1 ppb) [133].

14.2.3 Каталитическое разложение (BCD)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ, в том числе ДДТ, ПХБ, диоксинов и фуранов.

Описание метода. Технология используется для утилизации больших объемов отходов с высоким содержанием СОЗ, таких как ДДТ, ПХБ, диоксины и фураны. Технология BCD является усовершенствованным вариантом разработанного ранее Агентством по охране окружающей среды США процесса каталитического дехлорирования для восстановления почв и осадков, загрязненных хлорсодержащими органическими веществами.

В технологии BCD твердые или жидкие отходы подвергаются утилизации путем нагревания до 300 — 350 °C в водородной среде при нормальном давлении и присутствии смеси углеводородов с высокой точкой кипения, гидроокиси натрия и катализатора. Во время процесса высокореактивный атомарный водород, образующийся в подогретой смеси, разлагает хлорорганические и другие отходы с образованием неорганических солей, инертных остатков и воды. Затем катализатор, использованный в BCD, отделяется от осадка, восстанавливается и используется повторно.

Технология BCD позволяет утилизировать до 20 т загрязненных твердых отходов в час и до 9000 л жидкости за один раз. На основании процесса BCD можно разработать установки меньшей производительности.

Мониторинг сбросов и выбросов от устаревших установок, использующих технологию BCD, показывали наличие хлорорганических соединений и диоксинов. В процессе BCD все выбросы и осадки могут улавливаться для проведения анализа и повторной очистки, если необходимо.

Усовершенствованное оборудование позволяет достичь разложения > 99,99999% для 30-процентного ДДТ и > 99,999999% для 90% ПХБ.

Технология BCD была использована для обезвреживания 42 000 т загрязненных ПХБ почв [134].

14.2.4 Катализируемое основанием разложение (КОР)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ.

Описание метода. Растворы или суспензии СОЗ в высококипящих углеводородах (нефтепродуктах) нагревают в присутствии каустической соды и катализатора. В этих условиях нефтепродукты служат источником водорода, который отщепляется и вступает в реакцию со связанным хлором в составе СОЗ. В присутствии щелочи главными продуктами утилизации являются пары воды и хлорид натрия [134].

14.2.5 Метод щелочного дегидрохлорирования СОЗ

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ, в том числе ПХДД.

Описание метода. Щелочное дегидрохлорирование загрязненных ПХДД/ПХДФ считается наиболее перспективным среди химических методов как для жидких, так и для твердых материалов. Дегалогенирование можно осуществить с помощью смесей водных растворов солей щелочных металлов и полиспиртов. Реакционная смесь выдерживается при температуре 140 — 220 °C, степень деструкции диоксина достигает 99,95%. Высокая эффективность дегазации ПХДД/ПХДФ отмечена при применении полиэтиленгликолята калия, который позволяет провести дехлорирование до образования KCl и других относительно нетоксичных продуктов. В зависимости от температурного режима и времени реакции эффективность деструкции ПХДД и ПХДФ может достигать 99,9% [134].

14.2.6 Химическое восстановление в газовой фазе (Gas Phase Chemical Reduction (GPCR))

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ.

Описание метода. Данная технология обеспечивает наилучшие результаты среди всех технологий обезвреживания СОЗ, отличных от сжигания. В процессе GPCR реакция разложения СОЗ проходит в разряженной газовой среде в отсутствие кислорода, что предотвращает образование диоксинов и способствует разложению диоксинов, присутствующих в отходах. Процесс основывается на реакции газо-фазного термохимического восстановления, заключающейся во взаимодействии водорода с органическими и хлорорганическими соединениями. При температурах в диапазоне от 800 до 900 °C и низком давлении водород вступает в реакцию с такими соединениями, как полихлорированные бифенилы, ДДТ, гексахлорбензолы и смесями пестицидов, разлагая эти вещества в основном на метан и галогеноводород и некоторое количество легких углеводородов. Галогеноводороды нейтрализуются гидроксидом натрия и восстанавливаются до хлорида натрия. Так как реакция с водородом происходит в газовой фазе, необходима предварительная обработка как твердых, так и жидких отходов. Разработаны и широко используются технологии предварительной обработки. Твердые отходы утилизируются непосредственно, без какого-либо измельчения или уменьшения размеров фракций отходов.

В зависимости от количества отходов и производительности установки, с помощью данной технологии можно утилизировать до 100 т отходов в сутки. Данная технология обезвреживания может применяться для всех СОЗ, в том числе отходов с высокими концентрациями СОЗ, ПХБ содержащих трансформаторов, батареек и использованных масел.

В процессе GPCR все выбросы и твердые частицы могут быть уловлены для их анализа и дальнейшей утилизации, если необходимо. Остатки, образовавшиеся в процессе, состоят из получаемого газа, воды газопромывателя, песка и шламов от переработки (очистки) получаемого газа. Данная технология прошла промышленные испытания, лицензирована и используется в Австралии, Японии и Канаде [134].

14.2.7 Окисление в сверхкритической воде (СКВО)

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ.

Описание метода. Технология представляет собой низкотемпературное окисление нитратом кальция в реакторе псевдоожиженного слоя. Метод позволяет минерализовать такие химические элементы, как фтор, фосфор, сера, азот в соединения типа фторапатитов, гидроксиапатитов, гидроксил-карбонатапатитов и сульфата кальция. Происходит исчерпывающее окисление органической части утилизируемых продуктов в основном до углекислого газа и азота. Таким образом, образующиеся газообразные продукты по своему составу близки к составу воздуха.

Технология предусматривает мобильность установок и является более энергосберегающей по сравнению с термическими способами обезвреживания ядовитых веществ. Для процесса СКВО характерны более низкая температура процесса, чем у термических способов, более высокая устойчивость процесса, малый конечный выход окислов азота и серы. Окисление достигается в гомогенных однофазных условиях, которые обеспечивают условия для смешения компонентов и высокие скорости тепло- и массопереноса; высокая эффективность разрушения токсичных компонентов достигается сравнительно быстро и в относительно малых по объему реакторах, процесс происходит в полностью замкнутой системе, позволяющей изоляцию от окружающей среды токсичных и опасных уничтожаемых материалов до проведения процесса, а также сбор и анализ обезвреженных продуктов окисления до их контролируемого сброса в окружающую среду.

Процесс СКВО использовался для обезвреживания широкого спектра материалов, в том числе СОЗ, промышленных органических химикатов, химикатов, используемых в сельском хозяйстве, взрывчатых веществ, а также очистки широкого спектра загрязненных объектов, таких как промышленные стоки, илы (шламы), хозяйственно-бытовые сточные воды, загрязненные ПХБ, пестицидами, алифатическими и ароматическими галогенсодержащими веществами.

Зарегистрированная эффективность обезвреживания и удаления для технологии СКВО составляет > 99,99994% для утилизации диоксинсодержащих отходов и > 99,999% для обезвреживания различных опасных органических соединений (в том числе хлорсодержащих растворителей, ПХБ и пестицидов) [134].

14.2.8 Восстановление натрием (SR)

Область применения. Используется для утилизации отработанных масел с содержанием СОЗ, в том числе ПХБ.

Описание метода. Данная технология считается хорошо проработанной, использовалась в промышленном масштабе в течение ряда лет для утилизации отработанных масел с низкими и высокими концентрациями ПХБ. Технология является передвижной и широко может использоваться для обезвреживания ПХБ на производственных участках, где располагаются работающие трансформаторы.

По данным [134] в процессе SR хлор, входящий в состав ПХБ, полностью восстанавливается щелочным металлом при рассеивании натрия в минеральных маслах. Процесс дехлорирования осуществляется путем перемешивания реакционной смеси в сухой азотной среде при нормальном давлении. В конце реакции избыток натрия удаляется путем добавления воды. Предварительная обработка заключается в удалении влаги из реагентов. При использовании процесса SR образуется минимальное количество твердого осадка. Побочные продукты реакции: вода, хлорид натрия, гидроокись натрия и бифенилы.

14.2.9 Химическая утилизация отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители

Область применения: отходы масел трансформаторных, содержащих полихлорированные дифенилы и терфенилы.

Краткое описание технологии. Метод заключается в последовательной обработке совтола олеумом и триэтаноламином. Продукт утилизации совтола представляет собой триэтаноламинную соль сульфированного совтола и является смесью органических веществ.

Полученная в результате утилизации отходов масел трансформаторных, содержащих полихлорированные дифенилы и терфенилы, антисептическая паста, по мнению авторов технологии, может быть использована для обработки древесины [135].

14.2.10 Биологические методы обезвреживания отходов, содержащих СОЗ

Область применения. Используется для обезвреживания СОЗ, в том числе ПХБ.

Описание метода. Данные методы ограниченно пригодны для обезвреживания СОЗ. В первую очередь подвергаются обезвреживанию низкохлорированные ПХБ (моно-, ди-, три- и некоторые тетрахлорбифенилы). Высокохлорированные соединения остаются неизменными в условиях биоразложения и негативно влияют на все виды штаммов бактерий. Микроорганизмы способны разлагать хлорорганические вещества. Деструкция проходит по схеме действия окислительно-восстановительных ферментов в три стадии:

• образование фермент-субстратного комплекса;
• процесс подготовительного метаболизма;
• стадия дегалогенизации.

Интенсификация механизма обезвреживания отходов обеспечивается за счет применения специально адаптированной анаэробной микрофлоры [134].

14.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов

Все виды обращения с отходами сопровождаются рисками загрязнения воздуха галогенорганическими веществами.

В процессах утилизации и обезвреживания наряду с галогенорганическими веществами возможно выделение веществ, образующихся в результате протекающих химических процессов. В частности, в технологии обработки трансформаторов хлористым метиленом образуются газовые выбросы после отдувки газовой фазы растворителя из трансформатора. Данные выбросы проходят через адсорбер с активированным углем для окончательной очистки воздуха от хлорорганических примесей. Количество активированного угля для адсорбции ПХБ должно подбираться с таким расчетом, чтобы уголь содержал менее 50 мг/кг ПХБ и относился к неклассифицированным отходам по европейским нормам.

В технологии очистки трансформаторов толуолом образуются как газовые выбросы, так и сточные воды, которые требуют очистки.

Эмиссии при обезвреживании стойких органических загрязнителей зависят применяемых методов. В источнике [134] отсутствует подробное описание возможных эмиссий для каждой технологии, изложенной в разделе 14.2 настоящего справочника НДТ.

Сведения о текущих уровнях выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при физико-химической утилизации отходов или оборудования, содержащего стойкие органические загрязнители (СОЗ), по данным справочника ЕС по наилучшим доступным технологиям Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment, 2018 [116] приведены в таблице 14.1.

Таблица 14.1

Текущие уровни выбросов при физико-химической утилизации отходов или оборудования, содержащего стойкие органические загрязнители (СОЗ)

Эмиссии в окружающую среду при химической утилизации отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители представлены выбросами загрязняющих веществ, перечень и значения которых представлены в таблице 14.2.

Таблица 14.2

Текущие уровни выбросов загрязняющих веществ при химической утилизации отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества, стойкие органические загрязнители

Утилизация отходов масел трансформаторных, содержащих полихлорированные дифенилы и терфенилы, сопровождается образованием отработанного сорбента.

Раздел 15 Утилизация и обезвреживание твердых коммунальных отходов

15.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию твердых коммунальных отходов

Твердые коммунальные отходы — отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твердым коммунальным отходам также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами [1].

Твердые коммунальные отходы (далее — ТКО) могут содержать следующие компоненты: бумагу, картон; пищевые отходы; дерево; металл (черный и цветной); текстиль; кости; стекло; кожа; резина; камни; полимерные материалы, прочие (неклассифицируемые части); отсев (менее 15 мм). Сведения о морфологическом составе ТКО различных климатических зон представлены в энциклопедических словарях по коммунальной и инженерной экологии [136, 137].

На морфологический состав ТКО влияют различные факторы, такие как климатическая зона, сезонность, тип населенного пункта, демографический состав, социально-экономические условия населения, санитарно-технические.

Морфологический состав ТКО постоянно изменяется, появляется больше твердых, неразлагаемых составляющих: стекло, керамика, металлы, резина, пластмассы; содержание легкоразлагаемой органики (пищевых отходов) в общей массе ТКО снизилось. Состав ТКО крупных городов России отличается большим содержанием упаковочных материалов (бумага, пластик, цветной металл) [136, 137].

В настоящее время ТКО в Российской Федерации преимущественно направляются на захоронение, которое может предваряться сортировкой с выделением утильных фракций и последующей их утилизацией.

Вовлечение утильных фракций твердых коммунальных отходов в хозяйственный оборот в качестве вторичных источников сырья и энергоресурсов дает экологический и экономический эффект, позволяет существенно уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду в условиях продолжающегося необратимого сокращения природных ресурсов [137].

Наиболее высокое качество утильных фракций достигается при организации раздельного накопления.

Основные данные по методам и технологиям утилизации твердых коммунальных отходов

Твердые коммунальные отходы перед их утилизацией и обезвреживанием, как правило, подвергаются сортировке, в том числе применяются вибрационная, валковая, барабанная, баллистическая, воздушная, оптическая, магнитная и вихретоковая (электродинамическая) сепарация.

Принципиально возможны три взаимодополняющих друг друга направления сепарации ТКО:

• селективный сбор (покомпонентный, пофракционный) ТКО у населения в местах образования с последующей доводкой продуктов на специальных сортировочных установках преимущественно методами ручной сортировки; для извлечения металлов иногда применяются механизированная сепарация);
• селективный сбор коммерческих отходов (отходы рынков, магазинов, учреждений, школ и др.) с последующим извлечением из них ценных компонентов комбинированными методами и ручной и механизированной сортировки (на специальных объектах);
• сортировка в заводских условиях комплексной утилизации ТКО, преимущественно механизированная (ручная сортировка неподготовленных отходов жилого фонда на ленте тихоходного конвейера малоэффективна; в ряде случаев технологическая схема может включать элементы ручной сортировки крупнокусковой фракции ТКО).

Для ворошения материала и разделения его на размерные фракции используют сепараторы вибрационного, валкового и барабанного типов. Все эти сепараторы представляют из себя движущуюся поверхность с отверстиями, в которые должны проваливаться частицы определенного размера, как правило используют значения: 60, 70 и 80 мм. Основная задача данных сепараторов — отделить основной объем мелкой органической фракции не пригодной к дальнейшей сортировке, сжиганию или захоронению от основного потока ТКО. Вспомогательная задача данных сепараторов — отделение крупногабаритной и длинномерной фракции (КГО), как правило имеющей размер более 300 мм в двух проекциях.

Для сортировки материала по объемно-массовому признаку используют сепараторы воздушного и баллистического типа.

Основная задача сепараторов баллистического типа — разделить поток материала на плоские легкие включения (пленки, пакеты, листы) и объемные тяжелые (тара, куски) с помощью сложного подвижного механизма, заставляющего материал смещаться в нужную сторону из-за собственной инерции. Также есть дополнительная опция по отбору мелкой органической фракции, так называемая доочистка материал от мелких включений. Сепараторы баллистического типа никогда не используются как основной инструмент отделения мелкой органической фракции.

Основная задача сепараторов воздушного типа — разделить поток материала на легкий не плотный не инертный (основная ликвидная фракция ВР и потенциальное альтернативное топливо) и тяжелый плотный и инертный (неликвидный остаток), с помощью потока воздуха и отрицательного давления. По сути, данное оборудование отделяет тяжелые негорючие опасные и острые включения (камни, бетон, крупная органика, стекло, керамика, металлы и т.п.) от основного потока ликвидного ТКО, пригодного к сортировке ВР и сжиганию.

Для сортировки материала по типу и структуре используют сепараторы магнитного, вихретокового и оптического типов.

Магнитные сепараторы представляют из себя плиту, создающую магнитное поле и вытягивающую магнитные элементы из потока ТКО. Как правило, устанавливают несколько магнитных сепараторов на разные размерные фракции для большей эффективности сепарации.

Вихретоковые сепараторы представляют собой систему из разгонного конвейера и распределительного барабана, работающего с током Фоко. Цветной немагнитный металл [129] «выкидывается» из основного потока ТКО для дальнейшего контроля качества и прессования в кипы.

Оптические сепараторы представляют собой систему из разгонного конвейера, разрядной камеры и сканирующего модуля. Используются два основных способа сканирования: камера видимого спектра, работающая на нейросетях и гиперспектральная камера ближнего инфракрасного излучения, а также комбинация, использующая эти две технологии. Также используются две основные технологии выборки ликвидного материала. Первая — механическая рука (робот), работающая на определенной площади с лимитом на количество циклов (хватов) — используется на однородном однотипном потоке, без перекрытия материалов, чаще всего на контроле качества уже отсортированного материала. Вторая — отстрел воздухом из форсунок. Данный способ используется в более широком спектре задач, от выборки целых групп материалов, таких как «полимеры» или «макулатура» из потока смешанных ТКО, до задач по выборке конкретной ликвидной фракции ВР из смешанного потока.

Метод обработки измельчением ТКО, как правило, применяется перед сортировкой, компостированием или сжиганием отходов. Для измельчения ТКО, учитывая наличие в отходах частиц разного размера и твердости, используется оборудование типа шредера [138, 140].

Ручная сортировка отходов осуществляется с целью отбора определенных фракций, пригодных для последующей утилизации. При ручной сортировке со стола конвейера изымаются «полезные» компоненты. В итоге на конвейере остаются отходы, не подлежащие сортировке. При сортировке раздельно собранных отходов, представленных главным образом однородными материалами, удаляются примеси, и на конвейере остается только отсортированное вторичное сырье [137, 141].

При оптико-механической сортировке компоненты ТКО распознают при помощи рентгеновского или инфракрасного излучения. Такой метод сортировки целесообразно применять для систем раздельного накопления отходов. В этом случае он позволяет обеспечить высокий процент отбора фракций, высокую степень чистоты извлечения материалов с высокой производительностью [139, 138].

Прессование (сжатие, укатывание, трамбование, виброуплотнение или сочетание перечисленных методов) используется при обработке ТКО как непосредственно в местах их сбора, так и в процессе их транспортировки и утилизации.

Сушка — процесс удаления влаги из отходов путем ее испарения и отвода образующихся паров. При сушке в виде пара удаляется легколетучий компонент (вода, органический растворитель и т.д.), что обеспечивает более высокие физико-механические характеристики получаемых продуктов [138, 140].

Сведения о термических методах (технологиях утилизации и обезвреживания ТКО путем сжигания) представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Одним из методов утилизации ТКО является производство твердого топлива из ТКО. Твердое топливо из ТКО используется в качестве полного или частичного замещения основного вида топлива, например для цементной промышленности, в энергетических установках.

15.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания твердых коммунальных отходов

Основным направлением утилизации и обезвреживания ТКО, представляющих собой смесь материалов, является метод сжигания или пиролиза. Сведения о технологиях утилизации и обезвреживания ТКО путем сжигания представлены в справочнике НДТ ИТС 9-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами» [3].

Утилизация ТКО с целью получения твердого топлива из ТКО базируется на физических методах [3].

Утилизация отдельных фракций ТКО базируется на сортировке ТКО.

Выделенные в результате сортировки ТКО утильные фракции, такие как пластик, бумага, стекло, резина, относятся к вторичным ресурсам, которые в последующем реализуются во вторичное сырье.

15.2.1 Методы сортировки твердых коммунальных отходов

Твердые коммунальные отходы подвергают первичной сортировке посредством фронтального погрузчика и манипулятора с грейферным захватом, с целью извлечения крупногабаритных отходов (крупный металлический лом, деревья, куски бетона, бытовая техника, ковры, матрасы, крупногабаритный картон и пленка, камни, предметы мебели и т.д.), которые перегружают в специальные накопительные контейнеры, для дальнейшей обработки.

Различают ручную и автоматизированную сортировку.

При ручной сортировке распознавание нужных материалов производится персоналом визуально, а отбор осуществляется вручную. Традиционная схема сортировки отходов выглядит следующим образом: отходы по подающему конвейеру поступают в кабину сортировки, где при их движении по сортировочному конвейеру рабочие постов отбора выделяют тот или иной вид вторичного сырья. В качестве механической подготовки отходов могут использоваться вращающийся грохот, динамический сепаратор и другие устройства, обеспечивающие предварительный разрыв и ворошение пакетов, отделение мелкой фракции. При помощи магнитного и электродинамического сепараторов отделяются черные и цветные металлы соответственно.

Линии автоматизированной сортировки значительно облегчают ручной труд, однако распознавание интересующих компонентов, как правило, выполняется человеком. На линиях полностью автоматической сортировки материалов весь процесс сортировки отходов, а именно идентификация отбираемых материалов и их выделение из общего потока, происходит без участия персонала. Как правило, в основе технологии линий автоматической сортировки лежит использование сенсоров оптического определения материалов путем облучения потока излучением с определенными длинами волны и последующего спектрального анализа отраженного от поверхности материала излучения или интенсивности и спектра рентгеновских лучей, прошедших сквозь образец.

ТКО равномерно подается по транспортеру к области работы сенсоров. На поверхность отходов воздействуют излучением с определенной длиной волны. Распознавание производится с помощью сравнения спектра отраженного от поверхности отхода светового сигнала с уже имеющимся спектром в базе данных системы [139], [142]. В конце транспортера расположены пневмомодули, снабженные рядом пневмодюз. После распознавания определенного компонента через расчетное время открываются необходимые дюзы, и компонент отстреливается из потока с помощью сжатого воздуха. Таким образом, из потока материалов можно выделить две или три фракции [139, 142]. Принцип работы оборудования представлен на рисунке 15.1.

1 — подача несортированных материалов; 2 — спектросканер; 3 — разделительная камера

Рисунок 15.1 — Сортировка материалов с помощью сенсоров [143]

На объектах обработки ТКО приоритетными технологиями являются технологии автоматизированной сортировки при сочетании с ручной сортировкой ТКО, позволяющие осуществить извлечение максимально возможного количества видов отходов, пригодных для дальнейшей утилизации.

Утильные фракции (вторичные ресурсы) подвергают механической обработке, включающей измельчение, прессование, брикетирование и другие методы, и их комбинации.

Измельчение — процесс уменьшения размеров частиц твердого тела до требуемых размеров путем механического воздействия. Измельчительное оборудование (шредеры, ножевые мельницы) позволяют уменьшить размер фракций вторичных ресурсов, как полимеры, резина, дерево.

Прессование — процесс обработки отходов давлением, производимый с целью увеличения их плотности и уменьшения объема. Прессование отходов обычно выполняется с использованием мобильных пресс-компакторов или пресс-контейнеров.

Брикетирование — прессование отходов в куски однородного состава и геометрически правильной формы, так называемые брикеты. Для брикетирования обычно применяются специальные механизированные комплексы, состоящие из измельчителей (дробилок), уплотнителей — брикетирующих установок и, в отдельных случаях, упаковочных машин [139, 142].

15.2.2 Технология производства твердого топлива из ТКО

Согласно «ГОСТ 33564-2015 Топливо твердое из бытовых отходов. Термины и определения» [144] топливо твердое из бытовых отходов определено как твердое топливо, подготовленное из неопасных отходов и предназначенное для выработки энергии на мусоросжигательных фабриках (установках) или фабриках (установках) попутного мусоросжигания. Подготовленное здесь значит переработанное, гомогенизированное и улучшенное до показателей качества, принятых у изготовителей и потребителей.

Согласно паспорту отраслевой программы «Применение альтернативного топлива из отходов в промышленном производстве на 2022 — 2030 гг.» применение альтернативного топлива из отходов возможно практически во всех высокотемпературных агрегатах:

1. Вращающиеся печи — альтернативное топливо из отходов подается в зону горелки печи, замещая природный газ. Кроме практик использования в печах цементной промышленности, есть опыт применения на печах обжига извести заводов группы Carmeuse и Lhoist (Бельгия);

2. Доменные печи — альтернативное топливо из отходов подается в фурменную зону печи, замещая кокс и природный газ (восстановитель и источник тепла). Имеется опыт внедрения в Европе, на заводах EKO Stahl GmbH, Stahlwerke Bremen GmbH, Salzgitter Flachstahl GmbH (Германия), VAStahl (Австрия), POSCO (Южная Корея), JFE (Япония), Corus (Нидерланды);

3. Коксовые батареи — альтернативное топливо из отходов можно подавать поверх шихты или добавлять в шихту, увеличивая выход кокса, коксового газа, бензола и смолы. Существует опыт внедрения в Японии на заводах Nippon Steel.

Технологии производства альтернативного топлива из отходов в большой степени зависят от требований потребителя, проистекающих из способа транспортировки материала, типа используемой горелки, подачи топлива в печь, и включают в себя работы по исключению из состава топлива нежелательных фракций (минеральные и хлорсодержащие компоненты), измельчению до требуемого размера и другие виды работ, направленных на снижение общей влажности, усреднение калорийности и т.д.

В целях обеспечения экологической безопасности потребителями устанавливаются критерии допустимого содержания тяжелых металлов в альтернативном топливе из отходов. При этом необходимо учитывать, что извлечь присутствующие в общем потоке ТКО опасные компоненты (ртутьсодержащие отходы, медицинские отходы и т.д.) крайне затруднительно. В связи с чем в рамках внедрения раздельного накопления ТКО необходимо организовать раздельный сбор опасных отходов с последующей их передачей на специализированные объекты.

В документе «ГОСТ Р 70719-2023 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Методические рекомендации по подготовке альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов. Основные требования» [145] приведены общие сведения по технологическим решениям производства альтернативного топлива из смешанного потока ТКО или из остатков сортировки ТКО. ГОСТ Р 70719-2023 разработан с учетом минимальных необходимых требований, обеспечивающих:

• обработку ТКО, которые образуются при раздельном или совместном накоплении;
• выделение из ТКО максимально возможного количества видов вторичных ресурсов, в том числе органических фракций твердых коммунальных отходов пригодных для дальнейшей утилизации;
• совмещение на создаваемом предприятии технологических линий обработки твердых коммунальных отходов и утилизации их компонентов;
• применение наилучших доступных технологий в области обращения с твердыми коммунальными отходами;
• максимального вовлечения отходов в хозяйственный оборот.

Методы и технологии подготовки альтернативного топлива из ТКО зависят от типа объектов применения альтернативного топлива: цементные производства — мокрые и сухие печи, металлургические производства, энергетика с применением твердого альтернативного топлива в гранулах, а также при газификации с последующим участием в технологических процессах того или иного объекта.

На практике технологический процесс получения альтернативного топлива может быть реализован методом комплексной утилизации с получением твердого топлива с предварительной сортировкой.

Технологическая схема комплексной утилизации с получением твердого топлива с предварительной сортировкой представлена на рисунке 15.2.

Рисунок 15.2 — Технологическая схема комплексной утилизации с получением твердого топлива с предварительной сортировкой

Отходы доставляются мусоровозами на приемную площадку мусоросортировочного комплекса. Из разгруженных отходов извлекаются древесные материалы и крупногабаритные отходы, которые раздельно накапливаются в контейнерах. По мере накопления древесные материалы направляются потребителям или перерабатываются путем шредирования (дробления) и используются затем для улучшения альтернативного топлива до показателей качества, принятых у изготовителей и потребителей.

Далее отходы загружаются в первичный измельчитель. Наряду с измельчением отходов измельчитель выполняет также еще одну из важных задач — это разрывание мусорных пакетов, в которых содержатся отходы, поступающих в последующем на ленточный конвейер. При пересыпе из отходов отбираются магнитным сепаратором лом и отходы черных металлов.

Отходы после извлечения металлолома перемещаются по конвейеру, на котором организованы пункты для ручного отбора: крупных фракций картона, пленки отходы бытовой техники, отходы оргтехники, офисной техники, электронные отходы, которые складируются в контейнеры и по мере накопления направляются на участок кипования или потребителям.

Далее отходы подают на дисковые сита для отделения из них фракций определенного размера (менее 80 мм). Фракция отходов менее 80 мм представляет собой смесь пищевых отходов, песка, листвы, мелкой фракции макулатуры, полимеров, текстиля, металлов, стекла и т.д. Под дисковым ситом установлен конвейер, на который поступает, просеиваясь, мелкая фракция отходов и по конвейеру поступает в контейнеры. Заполненные отсевом контейнеры направляются на полигон.

Далее отходы, равномерно распределенные по конвейеру, поступают в воздушный сепаратор, в котором происходит разделение на три фракции тяжелую, среднюю, легкую.

В тяжелую фракцию попадают фракции ТКО в основном состоящие из кусков линолеума, заполненные краской банки, бой кирпича, бетона, стекла и т.д. Фракции, которые можно реализовать в качестве товарной продукции извлекаются ручным способом и направляются на склад с дальнейшей реализацией потребителям.

Средняя фракция из воздушного сепаратора поступает на сортировочный конвейер, на котором установлены роботы для извлечения фракций отходов: полимеры, макулатура, отходы алюминиевых банок (лом и отходы цветного металлолома). Роботы моментально различают предметы и распределяют их по категориям и далее направляются на участок кипования.

Из легкой фракции извлекают полимерную пленку и офисную бумагу, которые в последующем направляются на формирование в кипы. Оставшиеся отходы сортировки легкой и средней фракций направляются в измельчитель. Фракция измельченного материала варьируется в зависимости от размера отверстий в сменном сите. Из измельченных фракций извлекаются лом и отходы черных металлов магнитным сепаратором.

После извлечения металлолома измельченные фракции представляют собой твердое топливо из бытовых отходов. Альтернативное топливо по конвейеру поступает на склад с дальнейшей отправкой потребителям.

Классификация твердого топлива из ТКО и его основные технические характеристики установлены ГОСТ 33516-2015 «Топливо твердое из бытовых отходов. Технические характеристики и классы» [146]. Классификация твердого топлива из ТКО производится в зависимости от значений следующих показателей:

• среднеарифметическое значение низшей теплоты сгорания (Q);
• среднеарифметическое значение содержания хлора (Cl);
• среднеарифметическое и 80-процентное значение содержания ртути (Hg).

Потребители твердого топлива из отходов могут устанавливать дополнительные и/или более жесткие требования, чем указаны в ГОСТ 33516-2015.

На сегодняшний день для альтернативного топлива, применяемого в металлургических и цементных производствах, утверждены государственные стандарты:

• ГОСТ Р 71857-2024 «Ресурсосбережение. Альтернативное топливо из твердых коммунальных отходов для металлургической промышленности. Технические условия» [147];
• ГОСТ Р 71858-2024 «Ресурсосбережение. Альтернативное топливо из твердых коммунальных отходов для цементной промышленности. Технические условия» [148].

Согласно ГОСТ Р 71857-2024 существенными характеристиками и параметрами альтернативного топлива из ТКО для металлургической промышленности являются:

• низшая теплота сгорания топлива, характеризующаяся калорийностью утилизируемых отходов;
• влажность, влияющая на удельный расход АТ ТКО и технологические параметры работы металлургического агрегата;
• предельное содержание серы, наличие которой может привести к увеличению выбросов диоксида серы;
• предельное содержание хлора, концентрация которого должна поддерживаться на минимальном уровне, чтобы предотвратить эксплуатационные проблемы печной системы и исключить выбросы диоксинов;
• зольность, увеличенное значение которой снижает эффективность металлургического процесса;
• выход летучих веществ, влияющих на увеличение выбросов, наносящих вред окружающей среде и здоровью;
• содержание тяжелых металлов: олова, цинка, ртути, сурьмы, мышьяка, кадмия, кобальта, хрома, меди, никеля, таллия и свинца.

Согласно ГОСТ Р 71858-2024 для получения альтернативного топлива для цементной промышленности должны быть изъяты из сырья: отходы классов опасности I — III, галогенсодержащие отходы, ртутьсодержащие отходы, никелево-кадмиевые отходы, аккумуляторы свинцовые, радиоактивные отходы, отходы с неустановленным классом опасности, пищевые отходы. Состав альтернативного топлива для цементной промышленности, произведенного из остатков сортировки ТКО, может быть скорректирован древесными отходами, отходами бумаги и картона, отходами кожи, пластмасс и другими отходами в целях достижения значения показателей качества, установленных этим стандартом.

15.2.3 Технология компостирования

Компостированием (по названию конечного продукта ферментации — компоста) часто называют аэробную ферментацию или аэробное разложение.

Ферментация — это биохимический процесс разложения органической части отходов микроорганизмами. В биохимических реакциях взаимодействуют органический материал, кислород и бактерии (сапрофитные аэробные микроорганизмы, присутствующие в ТКО в достаточных количествах).

Компостирование — аэробный процесс, в ходе которого кислород реагирует при определенных условиях с органическими материалами, образуя CO2, воду и гумусовые соединения.

Весь процесс компостирования условно можно разделить на несколько этапов:

1. Активная фаза компостирования. За этот период происходят разложение основной части органического вещества и максимальное потребление кислорода. Включает два основных температурных режима сбраживания: мезофильное (диапазон температур до +45 °C) и термофильное (диапазон температур до +70 °C).

2. Фаза созревания. Вследствие падения температуры до мезофильного диапазона в компостной куче начинают доминировать мезофильные микроорганизмы. Температура является наилучшим индикатором наступления стадии созревания. В данной фазе оставшиеся органические вещества образуют комплексы органических веществ устойчивых к дальнейшему разложению и называемых гуминовыми кислотами или гумусом.

Компостирование может быть организовано различными способами.

Открытое буртовое компостирование. Открытое буртовое компостирование предусматривает укладку отходов в бурты высотой от 1,80 до 3,00 м. Возможная форма буртов: треугольная, трапецеидальная или плоская. Средняя длительность процесса гниения органических отходов около 10 — 60 недель.

Компостирование в климатической камере. Известны технологии компостирования отсева, полученного при сортировке ТКО, и иных органических биоразлагаемых отходов в климатической камере, которая проводится с использованием специального укрывного материала — полупроницаемой мембраны из многослойного пластика. Мембрана позволяет существенно снизить эмиссии продуктов разложения органических отходов в окружающую среду. Типичный процесс под укрывным материалом длится восемь недель, разделенных на три фазы. Вылеживающийся материал на четыре недели остается в фазе I («интенсивное компостирование»), затем две недели в фазе II («созревание») и две недели в фазе III («дозревание»). В течение этих восьми недель три раза проводится ворошение. Покрытие буртов присутствует в фазах I и II. Установленные в бурте измерительные зонды контролируют снабжение кислородом и температуру реакции и регулируют продолжительность вентиляции. Условия компостирования обеспечивают защиту окружающей среды от механического распространения компонентов компостируемого субстрата по прилегающей территории и обеспечивает независимость компостирования от климатических факторов.

Благодаря мембране исключается доступ к компостируемому субстрату насекомых, животных и т.п. Технологией предусмотрен контроль и автоматизация принудительной аэрации, обеспечивающей поддержание уровня кислорода в компостируемой смеси. Равномерное распределение кислорода и влаги по объему бурта обеспечивается избыточным парциальным давлением кислорода за счет полупроницаемой мембраны и регулярного нагнетания воздуха.

Технологией также предусмотрен автоматический контроль температуры, для подтверждения достижения и поддержания температуры 70 °C для обеззараживания компостируемой массы.

Производственный цикл обезвреживания отходов определяется температурными условиями проведения процесса и может составить для целей обезвреживания 28 — 56 дней. Для получения качественного компоста требуется более длительный период времени.

Цеховое компостирование (в плоских буртах). Цеховое компостирование (в плоских буртах) проводится в помещениях. Отходы закладываются на компостирование в виде непокрытых плоских буртов в закрытых помещениях. Увлажнение происходит непрерывно через спринклерные системы и/или периодически при перемешивании. Аэрация буртов производится вытяжным способом. Воздух из цеха очищается в биологическом фильтре.

Туннельное компостирование. Разложение органических отходов происходит в полностью закрытом туннеле с подвижным днищем. Отходы непрерывно перемешиваются с деаэрацией и увлажнением в зависимости от степени гниения. Отработанный воздух отводится и очищается.

Боксы/контейнеры. Система работает в режиме загрузки-разгрузки со стационарным или передвижным днищем. Аэрация происходит через перфорированное днище, отработанный воздух отсасывается и очищается. По аналогии с туннельным способом интенсивный процесс длится 8 — 10 суток.

Горизонтальные вращающиеся барабаны (биобарабаны). В системе используются перфорированные вращающиеся чаны или барабаны. Данный метод обеспечивает хорошую гомогенизацию и механическое расщепление отходов.

Для получения компоста высокого качества необходимо устранить попадание в готовый продукт вредных веществ из состава ТКО. Для этого органические биоразлагаемые отходы следует собирать раздельно и подвергать предварительной механической обработке перед компостированием (отделение примесей и металлов, измельчение).

В результате компостирования происходит стабилизация отходов, что позволяет уменьшить вес и объем обезвреженных органических отходов из отсева ТКО. При использовании закрытых и утепленных вертикальных биореакторов объем органической части отходов уменьшается до 70% от изначального, а в случае использования полевого компостирования — до 40% [149].

15.2.4 Технология сбраживания органических отходов, собранных раздельно или выделенных при сортировке ТКО

Сбраживание органических отходов представляет собой анаэробный процесс разложения органических веществ.

Анаэробная (без доступа воздуха) ферментация — разложение органических компонентов в анаэробных условиях. Продукт ферментации — метан — генерируется анаэробными бактериями.

Эффективный процесс анаэробной ферментации достигается при утилизации влажных отходов с высоким содержанием органических веществ. Выход биогаза (содержит около 60% метана) при ферментации пищевых и растительных отходов составляет 80 — 100 м3/т влажных органических отходов.

Основные факторы, влияющие на процесс анаэробной ферментации, — температура и содержание сухого вещества.

В зависимости от содержания сухого вещества различают ферментацию:

жидкофазную — содержание сухого вещества 10 — 15%;

твердофазную — содержание сухого вещества 10 — 15%.

Различают два основных температурных режима сбраживания: мезофильное (диапазон температур до +35 °C) и термофильное (диапазон температур до +55 °C). Распад органического вещества происходит быстрее при более высокой температуре. Сбраживание может осуществляться в накопительных установках (длительность процесса от 18 до 21 дня) и в проточных установках (время процесса — 1 - 5 дней).

Установки для сбраживания органических отходов подразделяются на мокрые (содержание сухих веществ до 15%) и сухие (содержание сухих веществ от 20 до 40%) процессы ферментации, мезофильные (диапазон температур до +35 °C) и термофильные процессы (диапазон температур до +55 °C). Установки для сбраживания органических отходов также подразделяются на накопительные и проточные, время осуществления процессов сбраживания в которых составляет от 18 до 21 дня для накопительных и 1 — 5 дней для проточных установок.

В результате процесса сбраживания получаются биогаз и остатки брожения.

Свойства биогаза: плотность 1,22 кг/м3; теплотворная способность 4,5 — 6,5 кВт·ч/м3; содержание метана 55% — 65% (55% — 75% в случае проточных установок); содержание углекислого газа 35 — 45%.

Остатки сбраживания возможно использовать в сельскохозяйственных целях как удобрение при подтверждении соответствия установленным требованиям, установленным, например, ГОСТ 33380-2015 «Удобрения органические. Эффлюент. Технические условия».

15.2.5 Технология сушки органических отходов, собранных раздельно

Собранные раздельно органические отходы (пищевые отходы) подвергаются сушке с получением продукции (кормовые добавки, удобрение, биотопливо). Сушка осуществляется в герметично закрытой камере, в которой производится одновременно перемешивание и нагрев загруженных отходов до 100 °C. В процессе сушки осуществляется испарение влаги, которая, многократно испаряясь и проходя по контуру удаляется из камеры в конденсатор, где происходит его частичная конденсация, избыток пара возвращается в камеру для поддержки влажности отходов, конденсат выводится из конденсатора. При остаточной влажности продукта от 5 до 10% происходит прекращение поступления пара в конденсатор, установка автоматически отключается. Время обработки (8 — 10 ч или 24 ч в зависимости от модели оборудования, влажности отходов, плотности и других физико-химических показателей отходов), температура обеспечивают стерилизацию продукции.

Ниже на рисунке 15.3 представлена технологическая схема сушки органических отходов.

Рисунок 15.3 — Технологическая схема сушки органических отходов

По окончании процесса сухая стерильная масса выгружается из камеры. Выгрузка продукции осуществляется через окно выгрузки, при запуске соответствующего автоматического режима, в любую подходящую емкость/мешок. Одновременно можно взять образцы отработанного остатка для проведения лабораторных исследований.

Герметичная камера и замкнутый контур циркуляции паровоздушной смеси обеспечивают отсутствие выбросов, испарений и запаха. В течение процесса выводится конденсированная вода, которую можно собирать в емкость или отводить в систему канализации.

Так как используется герметический и замкнутый контур, выбросы загрязняющих веществ отсутствуют.

Сбросы загрязняющих веществ отсутствуют. Для сбросов может быть использована централизованная канализация, а может быть обеспечен замкнутый контур ведения процесса, то есть применение локального сборника конденсата для его дальнейшего использования в качестве продукта.

15.2.6 Технология вермикомпостирования

Технология ориентирована на заселение в отсортированную органическую фракцию ТКО после обработки на мусоросортировочном комплексе, уложенную в хорошо аэрируемые невысокие бурты или контейнера и увлажненные путем добавки жидкого осадка сточных вод городских систем канализации червей. По мере оседания массы бурты наращивают до нужной высоты. Этим исключается излишний перегрев компостируемой массы и выделение газов, губительных для червей.

Вермикомпостирование основано на использовании дождевых червей для потребления растительной части пищевых отходов. Активность червей обеспечивает аэрацию и перемешивание субстрата, разложение субстрата, что приводит к стабилизации органического вещества и производству высококачественного компоста. 1 кг червей может утилизировать 4 кг отходов в неделю. Процесс осуществляется в контейнерах или бункерах. Смешение с другими отходами может привести к образованию анаэробных условий.

Вермикомпостированием может быть осуществлена утилизация небольших количеств органических отходов, таких как бытовые пищевые отходы и садовые отходы.

15.2.7 Технология биоутилизации с помощью личинок насекомого Черная Львинка

Технология основана на свойстве личинок двукрылого насекомого Черная Львинка перерабатывать любую органику. В процессе утилизации отходов личинка увеличивается в 15000 раз. Для утилизации органических отходов используются специальные производственные популяции мух Hermetia Illucens (Черный Солдатик, Черная Львинка).

Насекомое отличается неприхотливостью, а ее личинки всеядностью, способностью развиваться в широких диапазонах температур (20 — 50 °C) и влажности (40 — 90%), то есть высокой технологичностью в разведении.

Сущность метода заключается в том, что органические вещества предварительно не подвергают измельчению, личинки Черной львинки сами измельчают органические отходы на одинаковые, практически маленькие частицы в процессе жизнедеятельности личинки (поедания и переваривания). После отделения личинки от массы органических отходов их объем сокращается на 70% — 80%. На выходе получается удобрение для растений (зоогумус).

Зоокомпост представляет собой сыпучее органическое вещество с размером частиц 1 — 3 мм, обладающее высокой влагоемкостью и влагостойкостью. Может использоваться как разрыхлитель. Слабо слеживается. Основные питательные вещества находятся в нем в виде различных соединений с гуминовыми кислотами.

15.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании твердых коммунальных отходов

Текущие уровни потребления в процессах обезвреживания и утилизации ТКО определяются применяемыми технологическими процессами. Уровень потребления энергоресурсов и водных ресурсов также зависит от морфологического состава ТКО.

Основными экологическими проблемами, возникающими при утилизации ТКО, являются:

• обращение с веществами, опасными для окружающей среды;
• санитарно-эпидемическая опасность ТКО;
• выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух на всех этапах утилизации;
• пожароопасность (для отходов, обладающих пожароопасными свойствами, или выделяющими пожароопасные вещества при хранении).

В ходе механических и физических методов обработки ТКО производится выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух от дробилок и измельчителей. Физическими факторами воздействия являются шум измельчителей и дробилок.

В ходе производства твердого топлива возможны выбросы в атмосферу, сбросы сточных вод и образование отходов.

В ходе биологической утилизации ТКО и его органической фракции (компостирование) возможны выбросы в атмосферу, сбросы сточных вод и образование отходов. Применение закрытого компостирования позволяет обеспечить организацию выбросов загрязняющих веществ с последующей очисткой отходящих газов. Применение «климатической камеры» позволяет снизить эмиссии в атмосферный воздух.

Процесс сбраживания отходов направлен на аккумуляцию и использование образующегося биогаза и использование остатков сбраживания в качестве удобрения. При этом эмиссии в атмосферный воздух минимизированы, возможность использования остатка сбраживания определяется качеством собранных отходов.

Процесс сушки раздельно собранных пищевых отходов характеризуется отсутствием эмиссий в атмосферный воздух, образованием конденсата, который в виде сточных вод подлежит сбросу в канализацию. Образование отходов при сушке зависит от качества собранных отходов, наличия в них непищевых компонентов.

Процесс вермикомпостирования может выделять запахи вследствие брожения и образования летучих жирных кислот, но путем эффективного перемешивания и аэрирования компоста и поддержания оптимальной влажности и температуры этого можно избежать. При компостировании в реакторах газовоздушная смесь может быть обработана в биофильтрах.

При утилизации с помощью личинок насекомого Черная Львинка возможны выбросы в атмосферу углекислого газа и минимальное количество метана.

Раздел 16 Утилизация и обезвреживание зол и шлаков от сжигания твердого топлива

16.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию зол и шлаков от сжигания твердого топлива

К отходам от сжигания твердого топлива относятся золы, топливные шлаки и золошлаковая смесь.

Зола — несгорающий остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании и осажденный из дымовых газов золоулавливающими устройствами. В зависимости от вида топлива зола подразделяется на антрацитовую, каменноугольную, буроугольную, сланцевую, торфяную и др. Химико-минералогический состав золы отвечает составу минеральной части сжигаемого топлива.

Содержание золы при сгорании топлива различно: в каменных и бурых углях — от 1 до 45%, в горючих сланцах — от 50% до 80%, в топливном торфе — от 2% до 30% [150]. По способу удаления различают золу сухого отбора (зола уноса) и мокрого (зола гидроудаления). Важными показателями качества золы являются ее дисперсность и гранулометрический состав. По степени дисперсности зола-уноса различается на низкодисперсную с величиной удельной поверхности (по воздухопроницаемости) менее 150 м/кг, среднедисперсную — от 150 до 300 м/кг и высокодисперсную — более 300 м/кг. Гранулометрический состав золы колеблется в широких пределах: размеры зерен — 1 - 200 мкм [151, 152, 153]. Топливный шлак — это материал, скапливающийся в нижней части топочного пространства тепловых агрегатов и удаляемый в жидком или спекшемся состоянии. Гранулированные шлаки представляют собой механическую смесь зерен 0,14 — 20 мм [153].

При совместном удалении золы и шлака гидротранспортом на тепловых электростанциях образуется золошлаковая смесь [150]. Золошлаковые смеси в зависимости от зернового состава делятся на крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые (рисунок 16.1). К шлаковой составляющей в золошлаковой смеси относят шлаковый щебень (частицы размером более 5 мм) и шлаковый песок (частицы размером от 0,315 до 5 мм) [153].

Рисунок 16.1 — Золошлаковый отход

Согласно «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2050 года», утвержденной Распоряжением Правительством Российской Федерации от 12 апреля 2025 года № 908-р, показателями результата деятельности в сфере охраны окружающей среды предприятий отраслей топливно-энергетического комплекса является увеличение доли утилизированных продуктов сжигания твердого топлива (золошлаков) с 27 процентов в 2023 году до 40 процентов в 2030 году, до 50 процентов в 2036 году и до 90 процентов в 2050 году [154].

В 2023 году доля угля в выработке электроэнергии в Российской Федерации составила 18%. Основная часть угольных ТЭС расположена в Уральском, Сибирском и Дальневосточном федеральных округах (УФО, СФО и ДВФО). По сравнению с другими ТЭС, работающими на органическом топливе, угольные электростанции менее экологичны. Они не только выбрасывают загрязняющие вещества в атмосферный воздух и сточные воды в водный бассейн, но также производят отходы в виде золы и шлака, большая часть которых размещается на золошлакоотвалах, нанося значительный ущерб окружающей среде и жителям близлежащих населенных пунктов [155].

По данным Росприроднадзора в 2023 году в России объем образования золошлаков ТЭС и котельных, работающих на твердом топливе, составил 19,4 млн т, из которых утилизируется около 19%. За долгие годы эксплуатации угольных ТЭС накоплено около 1,7 млрд т золошлаков, и этот показатель постоянно растет [155].

В настоящее время значительно расширилась область применения золошлаковых отходов (рисунок 16.2) [151, 152]. Преимущество использования золошлаков заключается в значительной экономии первичного сырья и ресурсов. Кроме того, конечный продукт обладает улучшенными свойствами.

Рисунок 16.2 — Основные направления утилизации золошлаков ТЭС [156]

Основным направлением утилизации является применение золошлаков ТЭС в производстве строительных материалов, в дорожном строительстве, кроме того, из золошлаков можно извлекать благородные металлы, редкие и рассеянные элементы, получать вторичный уголь, алюмосиликатные полые микросферы, инертную массу алюмосиликатного состава и другие продукты [156, 157].

Золы сухого улавливания используются в качестве самостоятельного вяжущего вещества, а также как активная добавка к неорганическим и органическим вяжущим веществам [151, 152].

Золошлаковые отходы применяются для упрочнения слабых грунтов, вертикальной планировки и исправления неудобий (осушение болот, засыпка оврагов), а также в качестве удобрений в сельском хозяйстве [151, 152].

Получило развитие направление использования золошлаковых отходов в металлургии с целью получения алюминия, извлечения редкоземельных металлов, извлечения галлия в качестве галлийсодержащего сырья.

В сельском хозяйстве высококальциевая зола находит применение в раскислении почв сельхозугодий.

Наряду со спросом на золошлаки для крупнотоннажных направлений утилизации золошлаков имеется спрос и на отдельные фракции летучей золы для малотоннажных технологий производства высокотехнологичной продукции различными отраслями промышленности. К таким узким фракциям можно отнести легкую фракцию золы (ЛФЗ) [158].

В 2010 году создана «Национальная ассоциация производителей и потребителей золошлаковых материалов» (НАППЗШМ) с целью объединения организаций и компаний для решения столь масштабной для России задачи по расширению использования золошлаковых отходов. Деятельность ассоциации направлена в первую очередь на решение проблемы золошлаковых отходов угольных электростанций и увеличение количества вовлекаемых ЗШО в хозяйственный оборот.

Основные данные по методам и технологиям утилизации зол и шлаков от сжигания твердого топлива

Предпочтительным с точки зрения дальнейшего превращения отходов в товарные продукты является раздельный отбор золы и шлаков непосредственно после сжигания. Размер частиц золы-уноса колеблется от 3 — 5 до 100 — 150 мкм. Количество более крупных частиц обычно не превышает 10 — 15%.

Шлак удаляется из котла, попадая в шлаковые ванны и охлаждаясь, а зола-унос — из сборных бункеров очистного оборудования (циклонов и электрофильтров). Кусковые шлаки представляют собой агрегированные и сплавившиеся частицы золы размером от 0,15 до 30 мм [157].

Смешанные зола и шлаки образуют золошлаковую смесь.

Для использования золошлаковых отходов в производстве компонентный состав отхода должен соответствовать определенным техническим требованиям. Применение зол и шлаков как добавок при производстве строительных материалов и изделий включено в ряд действующих национальных стандартов (ГОСТ) и методических документов. Перечень ряда документов представлен в таблице 16.1.

Таблица 16.1

Перечень нормативных документов по использованию золошлаковых отходов [152, 159]

Утилизация золы-уноса, золошлаков и шлаков проводится путем их использования как добавок при производстве строительных материалов с различными потребительскими свойствами, таких как:

• производство строительных изделий из тяжелого и ячеистого бетона;
• производство гидротехнических бетонов;
• производство цементов;
• производство сухих строительных смесей;
• производство комплексных минеральных вяжущих.

Пригодность золы и шлака в качестве заполнителя или взамен части вяжущего материала при производстве строительных материалов и бетонов различного назначения определяется отсутствием или ограниченным содержанием в них вредных компонентов, ухудшающих физико-механические характеристики строительных материалов и бетонов или затрудняющих технологические процессы производства и ограничивающих область их применения.

Использование золошлаков вместо традиционных песчано-гравийных смесей, а также в качестве вяжущего компонента бетонной смеси потенциально имеет возможность снижения себестоимости строительной продукции на 10 — 20% при условии нахождения источника золоотвала угольной ТЭС в пределах эффективного радиуса [152].

Утилизация легких фракций золы производится путем их утилизации в полые зольные микросферы, которые используются для производства различных видов высокотехнологичной продукции.

Микросферы золы-уноса представляют собой полые силикатные шарики с гладкой поверхностью диаметром от 10 мм до нескольких сотен микрометров и могут использоваться для снижения плотности и повышения тепло-, электро- и звукоизоляционных свойств различных материалов [160].

Основными потребляющими микросферы отраслями являются:

• нефтедобывающие и нефтесервисные компании;
• производители сухих строительных смесей и стройматериалов;
• производители синтактных композитов;
• производители огнеупоров;
• производители продукции для автомобилестроения;
• производители лакокрасочных материалов;
• производители композиционных материалов для микроэлектроники;
• производители эмульсионных взрывчатых веществ.

Экологические проблемы при утилизации и обезвреживании зол и шлаков, утративших потребительские свойства, возникают при производстве строительных материалов, в которых применяются золы и шлаки: есть вероятность загрязнения атмосферного воздуха за счет пыления.

Для минимизации пыления золошлаковых отходов проводятся постоянные и временные оперативные мероприятия по предотвращению пыления (пылеподавление орошение водой или закрепляющими химикатами (коркообразование), защита от ветра, снижение высоты падения при перевалке и т.д.).

16.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания зол и шлаков от сжигания твердого топлива

16.2.1 Утилизация зол и шлаков в качестве добавок при строительстве автодорог и производстве строительных материалов

Отходы от сжигания твердого топлива на ТЭС широко используются при строительстве автомобильных дорог в России. Ниже приведены следующие области их применения [161]:

1. золы сухого отбора:

• медленно твердеющее, самостоятельное вяжущее вещество для устройства оснований дорожных одежд;
• активная гидравлическая добавка в сочетании с цементом или известью для устройства оснований;
• активная гидравлическая добавка в сочетании с битумными или полимерно-битумными вяжущими;
• составная часть минерального порошка или для его замены при приготовлении асфальтобетонной смеси;
• добавка взамен части цемента и заполнителя при приготовлении тяжелого бетона и раствора;
• добавка взамен части цемента и заполнителя при приготовлении комплексного минерального вяжущего;

2. отвальные золошлаковые смеси гидроудаления:

• техногенный грунт для сооружения дорожных насыпей;
• материал, укрепленный цементом или другими вяжущими,
• для устройства оснований и дополнительных слоев дорожных одежд;
• малоактивная гидравлическая добавка к извести при приготовлении золоизвестковых вяжущих для укрепления грунтов и каменных материалов;
• взамен минерального порошка и частично песка при приготовлении асфальтобетона;
• заполнитель при приготовлении тяжелого песчаного бетона;
• добавка взамен части цемента и заполнителя при приготовлении комплексного минерального вяжущего.

Производство цемента: зола-унос используется в производстве цемента в качестве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси портландцементного клинкера и активной минеральной добавки при его помоле. Требования к качеству золы-уноса, шлака и золошлаковой смеси, используемых в производстве цемента, указаны в ТУ 3470-10347-82 и ГОСТ 31108-2016 [161].

Производство бетонов и растворов: зола-унос и золошлаковая смесь, образующаяся на ТЭС при пылевидном сжигании твердого топлива, применяются в качестве минеральной добавки, частично заменяющей цемент, при производстве бетонных смесей и строительных растворов. Количество золы колеблется от 30 до 90 кг 1 м3 бетонной смеси. Требования к качеству золы-уноса установлены в ГОСТ 25592-2019 «Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов» [161].

Производство ячеистых бетонов: при производстве ячеистого бетона золу-унос используют в качестве вяжущего вещества и кремнеземистого компонента бетонной смеси. Согласно ГОСТ 25485-2019, для производства ячеистого бетона может применяться зола-унос, содержащая общего CaO не менее 40%, в том числе свободного CaO — не менее 16%, SO3 — не более 6%, сумму оксидов K2O и Na2O — не более 3,5%.

Производство фракционированного щебня: по «ГОСТ 26644-85 Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций» шлаки сжигания твердого топлива используются для получения фракционированного щебня с размером зерен: 5 — 10; 10 — 20 и 5 — 20 мм и шлаковый песок с размером до 5 мм.

Производство комплексного минерального вяжущего (КМВ): КМВ — строительная смесь, представляющая собой порошкообразный вяжущий материал, обладающий гидравлическими свойствами, техногенного происхождения, содержащий портландцементный клинкер и минеральные компоненты. Пропорция добавления золы-уноса, шлаков и золошлаковых смесей определяется экспериментально таким образом, чтобы класс, тип и вид КМВ соответствовали ГОСТ Р 70196-2022. КМВ получают путем совместного и/или раздельного помола компонентов; в случае раздельного помола компонентов — с последующим тщательным перемешиванием измельченных или дисперсных продуктов в смесителях, обеспечивающих выпуск однородной продукции.

16.2.2 Утилизация легких фракций золы с получением полых зольных микросфер

Метод состоит из извлечения легких фракций летучей золы (ЛФЗ) и утилизации ЛФЗ физико-химическим методом с получением полых зольных микросфер (ПЗМ) [158, 160].

Описание метода. Требования к процессу извлечения из легких фракций золы полых зольных микросфер определяются условиями дальнейшего применения ПЗМ, требованиями к физико-химическим свойствам и гранулометрическому составу микросфер со стороны потребителей (рисунок 16.3).

Рисунок 16.3 — Классифицированные полые зольные микросферы и исходное сырье (фракции летучей золы)

Первым этапом является извлечение легких фракций золы с поверхности карт гидрозолошлакоотвалов как ручным, так и механизированным способом.

Легкие фракции золы возможно получить фракционированием отвальной золы золошлакохранилищ методом пенной флотации.

Качество добываемой ЛФЗ существенно влияет на стоимость дальнейшей утилизации и потребительские свойства кондиционных полых зольных микросфер. В некоторых случаях выделение полых зольных микросфер из добытой ЛФЗ является неприемлемым по цене либо фракции не обладают требуемыми потребительскими свойствами.

Вторая стадия — получение полых зольных микросфер из летучей фракции золы.

Известно несколько технологических схем утилизации ЛФЗ с получением полых зольных микросфер, основанных на разных технических подходах.

Полые зольные микросферы извлекаются из легкой фракции летучей золы путем ее поэтапного процессинга. Процессинг утилизации ЛФЗ с получением кондиционных ПЗМ включает в себя несколько стадий [158]:

• удаление органических примесей и недожога;
• неразрушающая сушка и отделение мусора;
• классификация материала по крупности частиц, по плотности, по прочности;
• магнитная сепарация продукта, удаление железосодержащих частиц;
• прокаливание материала (при необходимости);
• обезвоживание материала до влажности менее 0,25% и обеспечение его свободной текучести;
• регулирование кислотно-щелочных свойств материала (уровень pH);
• стерилизация материала (при необходимости — для производителей ЛКМ).

Наиболее значимой частью процесса утилизации ЛФЗ является классификация промежуточного продукта с целью получения товарных ПЗМ различных сортов, соответствующих требованиям потребителей.

Микросферы широко используются как добавки для производства облегченных бетонов, тампонажных цементов, сухих строительных смесей, огнеупорных материалов, полимерных композиций. На основе модифицированных микросфер создан облегченный теплоизоляционный конструкционный материал — сферобетон, а также синтезированы сферосорбенты, которые могут использоваться для очистки жидких радиоактивных отходов различного происхождения [160].

Алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ) — стеклокристаллические алюмосиликатные шарики, которые образуются при высокотемпературном факельном сжигании угля, являются ценными компонентами зольных отходов ТЭС. Высокая механическая прочность, термостабильность и химическая инертность АСПМ обеспечивают широкий спектр применения микросфер при производстве теплоизоляционных материалов, радиопрозрачных керамик, наполнителей композиционных материалов и специальных видов цемента [160].

Микросферы также являются перспективным сырьем для получения на их основе катализаторов, адсорбентов, способных функционировать в условиях воздействия агрессивных сред и высокой температуры.

16.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при утилизации и обезвреживании зол и шлаков от сжигания твердого топлива

Текущие уровни потребления золошлаковых отходов, а также водных ресурсов и электроэнергии зависят от применяемой технологии производства строительных материалов.

Раздел 17 Утилизация и обезвреживание катализаторов и сорбентов

17.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию катализаторов и сорбентов

17.1.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию катализаторов

В настоящее время во многих сферах промышленности применяются катализаторы: в металлургии, нефтеперерабатывающей отрасли, нефтехимической и химической отраслях. Катализаторы успешно применяются в сфере экологии и защиты окружающей среды.

Большинство твердых промышленных катализаторов представляют собой частицы, распределенные в порах инертных носителей. Нанесенные катализаторы получают двумя основными методами: введением активной фазы в предварительно подготовленный носитель путем пропитки; соосаждением каталитически активного материала и носителя. Также практикуется получение твердых катализаторов по замесной технологии. Данные катализаторы получают смешением активных компонентов. В качестве носителей наиболее часто применяют оксиды алюминия, кремния, титана, магния, цинка, циркония, алюмосиликаты, активированный уголь. Особое место среди гетерогенных катализаторов занимают катализаторы на основе цеолитов [162].

Катализаторы в своем составе содержат как цветные металлы, так и драгоценные металлы. Основная часть отходов катализаторов, содержащая драгоценные металлы, имеет в своем составе платину и палладий. К отходам катализаторов, как правило, относят отработанные катализаторы, содержащие в своем составе металлы и их соединения, такие как: никель, молибден, хром, цинк, кобальт, ванадий, свинец, медь, титан. В том числе в промышленности активно используют катализаторы на основе оксидов кремния и алюминия, а также содержащие редкоземельные металлы и катализаторы на полимерной основе [163].

В разделе 4 ИТС 33-2020 «Производство специальных неорганических химикатов» (далее — ИТС 33-2020) рассмотрено производство твердых гетерогенных катализаторов для процессов нефтепереработки, нефтехимии, газоочистки и неорганического синтеза, которые производятся на российских предприятиях (см. таблицу 17.1) [162].

Таблица 17.1

Производство основных катализаторов нефтепереработки, нефтехимии, неорганического синтеза и очистки технологических газов в России

Также в последнее время широкое применение получили автомобильные катализаторы (каталитические нейтрализаторы) выхлопных газов в автомобилях [163].

Применение таких катализаторов значительно снижает количество выбросов в атмосферу.

В своей массе все катализаторы представлены утолщенным металлическим бочонком с двумя патрубками (входным и выходным), с помощью которых деталь монтируется в выхлопную систему современных автомобилей. Место расположения каталитического преобразователя обусловлено его предназначением. Бочонок, именуемый защитным кожухом, изготавливается из стали и предохраняет внутренний наполнитель от внешних воздействий (рисунок 17.1).

Рисунок 17.1 — Автомобильный катализатор

Учитывая, что главная задача катализатора заключается в перехвате отработанных газов и обезвреживании их еще до попадания в атмосферу, монтаж осуществляется сразу за выходным коллектором. Вышедшие из него отработанные газы еще имеют температуру, необходимую для качественной работы фильтра.

Работа катализатора в автомобиле заключается в обеспечении протекания химической реакции, в результате которой вредные составляющие разлагаются на безвредные. Осуществляется реакция с помощью особого слоя (каталитического), который наносится на поверхность внутреннего наполнителя катализатора — монолита.

Монолит, в свою очередь, изготавливается из двух основных материалов: огнеупорной керамики и стальных листов. Поэтому все катализаторы делятся на два типа: керамические и металлические. Именно на поверхность монолита наносится каталитический слой, содержащий ценные металлы: платину, палладий, родий [164].

В Европейском союзе действует справочный документ по наилучшим доступным технологиям по обращению с отходами («Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Treatment») (далее — Справочник ЕС), в котором рассмотрены вопросы обращения с отходами катализаторов [116].

Примеры использования катализаторов в зависимости от сферы промышленности в Европейском союзе приведены в таблице 17.2.

Таблица 17.2

Примеры промышленных секторов, в которых используются катализаторы

В том числе в Справочнике ЕС приведены сведения по типу соединений, используемых в качестве катализаторов, данные представлены в таблице 17.3.

Таблица 17.3

Виды катализаторов, используемых в промышленных целях

Теоретически катализатор остается неизменным после его использования. Однако катализатор может потерять свою активность из-за дезактивации (например, отравления P, S, As, Se, Te, Bi, C, обрастания или спекания) и редисперсии активных центров катализаторов. Как следствие, отработанные катализаторы в основном состоят из тех же материалов, что и исходный катализатор, но загрязнены некоторыми дополнительными компонентами [116].

Согласно ИТС 33-2020 в настоящее время производят большое количество разного вида катализаторов, таких как:

• алюмоникелевые катализаторы конверсии метана и углеводородных газов;
• алюмопалладиевые катализаторы;
• алюмоплатиновые (платино-рениевые) катализаторы на основе активного оксида алюминия;
• никель-вольфрам-сульфидные катализаторы с добавкой оксида алюминия;
• сульфокатионитные катализаторы;
• железокалиевые катализаторы;
• катализаторы «серебро на пемзе»;
• катализаторы «палладий на угле»;
• алюмоникелькобальтмолибденовые катализаторы;
• цинкхроммедные катализаторы;
• алюмоцинкхромовые катализаторы;
• цинкхромовые катализаторы;
• алюмохромовые катализаторы;
• железохромовые катализаторы;
• цеолитсодержащие катализаторы;
• катализаторы «силилхромат на силикагеле» (S-2);
• катализаторы «хромоцен на силикагеле» (S-9);
• катализаторы каталитического крекинга, катализаторы гидроочистки дизельного топлива и вакуумного газойля, катализаторы гидрокрекинга вакуумного газойля, реактивированные катализаторы гидроочистки в составе единого комплекса.

В Российской Федерации действуют специализированные опытно-экспериментальные участки по утилизации катализаторов и объекты, принимающие катализаторы с последующей утилизацией и/или обезвреживанием.

Катализаторы, как правило, регенерируют для повторного использования в качестве катализатора, из чего следует, что они могут быть отнесены к вторичным ресурсам.

Основные сведения о методах и технологиях утилизации отходов катализаторов

Технологии утилизации отработанных катализаторов зависят от типа катализатора (каталитическое активное вещество и несущая структура или носитель), а также от включенных побочных продуктов каталитического процесса. Эти процедуры включают в себя: регенерацию катализаторов для повторного использования в качестве катализаторов, утилизацию компонентов катализаторов.

В промышленных масштабах часто применяется пирометаллургический способ утилизации катализаторов. Плазменно-духовые печи нагреваются до высоких температур, при которых происходит сжигание катализатора. Благородные металлы остаются в получившейся золе. Зола подвергается химическим процессам, в ходе которых можно отделить каждый из них.

Драгоценные металлы из автомобильных катализаторов можно получить, используя два основных способа. Гидрометаллургический способ — использование щелочей и кислотных сред. Пирометаллургический способ — выплавление металла при очень высоких температурах [165].

Регенерация катализаторов из драгоценных, платиновых и благородных металлов для удаления коксовых отложений позволяет успешно восстановить активность, селективность и стабильность исходного свежего катализатора. Коксовые отложения удаляются контролируемым сжиганием [116].

Катализаторы нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, такие как катализаторы, используемые при гидроочистке, гидрокрекинге, риформинге и изомеризации, обычно регенерируются. Катализаторы из благородных металлов также регенерируются.

Металлы, которые целесообразно извлекать по экономическим причинам, — это родий, кадмий, платина, иридий, никель, рений, а также никель-кобальт, кобальт-молибден и кобальт из нефтяных катализаторов.

Металлические катализаторы

К металлическим катализаторам относятся катализаторы риформинга платиноглинозема, которые могут быть регенерированы путем удаления углеродистых отложений с поверхности катализатора, с использованием тщательно контролируемой процедуры сжигания с последующей повторной дисперсией платины и повторным хлорированием носителя катализатора.

Катализаторы из благородных металлов

Катализаторы из благородных металлов могут быть регенерированы путем удаления отложений кокса для лучшего восстановления активности, селективности и стабильности исходного катализатора. Отложения кокса удаляются путем контролируемого сжигания.

Катализаторы из неблагородных металлов

Катализаторы гидроочистки могут быть регенерированы с использованием различных методов, таких как регенеративная окислительная обработка для удаления кокса или повторное диспергирование металлов в случае отравления спеканием металлов.

Цеолиты

Они могут быть относительно легко регенерированы с помощью таких методов, как нагрев с целью удаления адсорбированных материалов, ионный обмен с натрием для удаления катионов или перепад давления с целью удаления адсорбированных газов [116].

17.1.2 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию сорбентов

Сорбенты — твердые тела или жидкости, избирательно поглощающие из среды, в которую они помещены, определенные вещества. Сорбенты применяются для очистки газов и жидкостей от нежелательных примесей, а также для удаления жидкостей из среды. Они нашли широкое применение в таких отраслях промышленности, как металлургия, нефтепереработка, теплогенерация и химическая промышленность. В том числе сорбенты применяют для очистки сточных вод на производстве и для осушения воздуха на складах или в лабораториях.

В настоящее время насчитывается большое количество разного вида сорбентов, различающихся по составу материала, из которого они изготовлены (природные органические и минеральные вещества, синтетические материалы), способу применения (наносимые на поверхность воды, наносимые на поверхность почвы, загружаемые в фильтры для очистки стоков), принципу действия (адсорбция/абсорбция, волокнистые/объемно-пористые), способу применения (одноразовые/многоразовые, требующие/не требующие утилизации, плавучие/не плавучие обладающие/не обладающие биологической активностью, содержащие/не содержащие питательные элементы), способу утилизации (сжигание, захоронение, реагентное обезвреживание).

Основным критерием, по которому разделяют сорбенты, является принцип действия. Как правило, сорбенты разделяют на адсорбенты и абсорбенты [166].

Адсорбенты — это материалы, для которых характерен процесс поглощения, или «связывания», других соединений путем физической поверхностной адсорбции. Явление адсорбции возникает из-за наличия взаимного притяжения между молекулами адсорбента и другого соединения на границе раздела соприкасающихся фаз. В связи с этим количество поглощаемого данными материалами вещества прежде всего зависит от их свободной площади и свойств поверхности.

Абсорбенты — это материалы, для которых характерен диффузионный процесс поглощения других соединений всем своим объемом. Эффективность данного процесса зависит от химического родства материалов сорбентов и впитываемой жидкости, а также от структуры вещества абсорбента.

В том числе существует также такой вид сорбентов, как ионообменные сорбенты (иониты, ионообменные смолы) — это вещества, которые не поглощают другие вещества, но обмениваются с ними ионами. Они поглощают из растворов ионы одного типа и выделяют в раствор эквивалентное количество ионов другого типа.

По структурообразующему материалу все абсорбенты разделяются на волокнистые и объемно-пористые. Общим для этих материалов является наличие у них объемной структуры, а их пористость обусловлена прежде всего пустотами структуры. При этом стенками, ограничивающими данные пустоты, является собственно материал абсорбентов. Макро- и микропоры по отношению к данному объему составляют не более 1%, в связи с чем практически не сказывается их воздействие на уровень процесса абсорбции. Пористая структура волокнистых абсорбентов хаотична и может быть изменена в результате уплотнения, перемещения или другого внешнего воздействия. Объемно-пористые сорбенты имеют устойчивую и упорядоченную структуру. Общим для всех структурообразующих материалов абсорбентов является гидрофобность и олеофильность их поверхности [167].

По исходному сырью сорбенты классифицируют на неорганические сорбенты (естественные минералы, искусственные минералы) и на органические сорбенты (каустобиолиты; органоминеральные; синтетические).

По дисперсности сорбенты классифицируют на дисперсные (мелкодисперсные и крупнодисперсные) и формованные (волокнистые, прессованные и комбинированные).

Сорбенты также классифицируются по пористой структуре и по способности впитывать воду и масло (гидрофильные и гидрофобные (олеофильные)). В том числе сорбенты классифицируют по плавучести:

• высокой плавучести;
• ограниченной;
• неплавучие.

По назначению сорбенты можно разделить на:

• наносимые на поверхность для удаления поверхностных загрязнений воды и почвы;
• загружаемые в фильтры для удаления объемных загрязнений воды.

Материал, на поверхности или в объеме пор которого происходит концентрирование поглощаемого вещества, называют сорбентом, а само вещество — сорбатом. Качества и свойства, которыми должен обладать универсальный сорбент, следующие:

• высокая сорбционная способность по отношению к нефти и нефтепродуктам;
• высокая удерживающая способность;
• минимальное время поглощения основной массы разливов;
• возможность регенерации поглощенного продукта;
• экономичность;
• экологичность;
• технологичность изготовления и утилизации сорбента [168].

В последнее время в качестве сорбентов, используемых в промышленности, используют:

• уголь активированный;
• силикагели;
• цеолиты;
• алюмогели;
• алюмосиликаты;
• другие неорганические сорбенты;
• ионообменные материалы;
• органоминеральные и композиционные сорбенты;
• жидкие абсорбенты (вода, масла);
• органические синтетические и природные сорбенты (полисорбы, энтеродез, энтеросорб; лигнины в различных модификациях — полифепан; хитин, хитозан; целлюлоза), пектины.

Примеры промышленного применения сорбентов:

• ликвидация разливов нефтепродуктов на АЗС или нефтеперерабатывающих заводах;
• опреснение морской воды с помощью ионообменных смол;
• выпуск средств индивидуальной защиты: респираторов и противогазов.

Применение сорбентов позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду. В том числе сорбенты применяют для очистки технической воды, применяемой в промышленности [169].

Наиболее важное место занимают сорбенты, которые используют в качестве поглотителя нефтепродуктов, особенно сорбенты, используемые при разливах нефтепродуктов на предприятиях и в водных объектах.

Как правило, сорбенты наиболее эффективны на заключительных стадиях очистки береговой линии, а также для удаления небольших луж нефти, которые не могут быть легко удалены другими методами очистки. Сорбенты не пригодны для применения в открытом море и обычно менее эффективны для более вязких нефтепродуктов, таких как тяжелая топливная нефть, и нефтепродуктов, подвергшихся выветриванию и эмульгированию, хотя разработаны специальные сорбенты и для вязких нефтепродуктов [170].

Основная часть сорбентов используется в промышленности и, как правило, там же утилизируется и/или обезвреживается.

Основные сведения о методах и технологиях утилизации отходов сорбентов

Основным способом утилизации сорбентов является их регенерация. Однако количество циклов регенерации ограничено, что приводит к необходимости применения иных способов утилизации отходов сорбентов.

Одним из способов утилизации отработанного сорбента в виде цеолита является его применение в качестве добавки к строительным материалам различного назначения. Например, известны технологии изготовления силикатного кирпича с небольшими дозировками (до 3 — 5%) цеолита в традиционную силикатную массу с целью повышения сырцовой и марочной прочности; полная замена кварцевого песка на цеолит в составе известково-кремнеземистого вяжущего; получение известково-цеолитового безавтоклавного силикатного кирпича в пропарочных камерах, использования природных цеолитов в цемент. Показана возможность применения цеолитов в технологии производства бетонов [171].

В настоящее время применяются следующие способы утилизации нефтезагрязненных сорбентов (кроме термических способов).

Повторное использование

В теории некоторые типы сорбентов могут быть пригодны для повторного использования, если из них удается извлечь собранную нефть. Это можно достичь сжатием с помощью отжимного катка или отжимной машины (как в системах скиммеров по типу швабры) либо центрифугированием или экстракцией растворителем. Сжатие обычно представляет собой самый практичный вариант и осуществимо для некоторых синтетических продуктов. При этом необходимо принять во внимание количество циклов повторного использования, которое сорбент может выдержать до потери своей пригодности в результате разрыва, разрушения или общего износа.

Другими факторами, которые нужно принять во внимание в связи с повторным использованием сорбентов, являются загрязнение потока нефтяных отходов частицами сорбента, отделившимися во время сжатия, степень снижения адсорбционной способности и процентное количество нефти, которое может быть удалено при разумных затратах рабочей силы и оборудования. С другой стороны, для некоторых сорбентов характерен рост сорбционной способности при неоднократном повторном использовании, особенно в отношении более вязких нефтепродуктов.

Биоразложение

Преимуществом органических сорбентов является их способность к биоразложению. При относительно низком содержании нефти может допускаться утилизация органических сорбентов методом возделывания земли. Нефтесодержащий сорбент распространяется по большой поверхности земли, после чего подвергается воздействию процессов биоразложения. Разложение может занять несколько лет, хотя часто оно может быть ускорено путем насыщения кислородом с помощью оборудования по рыхлению почвы и внесения удобрений. Компостирование некоторых органических сорбентов тоже может быть весьма целесообразным. [170].

17.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания катализаторов и сорбентов

17.2.1 Описание технологических процессов в области утилизации и обезвреживания катализаторов

Технология утилизации автомобильных катализаторов (нейтрализаторов) с предварительной разборкой

Прежде чем отработанное устройство попадет на утилизацию, катализаторы сортируют по группам: на те, в которых содержат больше платины, и на те, в которых преобладает палладий. Третий элемент — родий — редко оказывает влияние на процесс сортировки, так как его концентрация в общем объеме сырья ничтожно мала, и чтобы его добыть, нужно обеспечить температуру 1 960 градусов, что усложняет работу с родием.

Затем проводят процесс гомогенизации. Материал превращают в единую массу путем измельчения, дробления и смешивания, после чего обработанный катализатор проходит контрольное взвешивание, отбираются пробы перемолотого материала для проведения химического анализа, с целью определения концентрации определенных драгоценных металлов и примесей.

Так как автомобильный катализатор (нейтрализатор) содержит различные драгоценные металлы, чтобы выявить точное содержание, используют современное оборудование и надежные технологические методы.

В отработанных катализаторах типичная концентрация элементов составляет:

• до 2,5% палладия;
• до 1,3% платины;
• до 0,15% родия.

В результате утилизации отработанного катализатора получают материал, который в последующем поступает на дальнейшие стадии технологического процесса с целью извлечения драгоценных металлов. Основные методы добычи драгметаллов из отработанных катализаторов представлены несколькими приемами.

Аффинаж в утилизации катализаторов и добыче драгоценных металлов имеет такую же последовательность, как и при получении золота из микросхем. В емкость с концентрированной азотной кислотой помещаются металлические основы части катализатора с содержанием платины — через несколько дней кислота растворит абсолютно все, не остается ничего, кроме самих ценных металлов.

Гидрохлорирование доступно только на производстве и подразумевает разделение сырья на металлы при помощи хлора с водой или диспергированного раствора. Палладий и платина при этом формируют стойкие кислоты, а из них потом извлекаются металлы.

Электромеханическая утилизация базируется на использовании травления и оксидирования. Обработка дает максимальное содержание веществ при минимальных затратах. Деталь помещают в емкость с раствором, проводником передается напряжение от питающего источника. Это приводит к уничтожению цветных металлов и сохранению платины, но при этом способе попутно уничтожаются олово, хром, свинец и алюминий, также входящие в состав катализатора.

При промышленной утилизации катализаторов чаще всего применяют способ сжигания сырья в плазменно-дуговых печах при высокой температуре.

Метод фторирования подходит для добычи палладия. При фторировании деталь нагревается до 500 °C, а после этого проходит обработку фтором. На выходе образуется палладий с незначительной примесью фтора.

При использовании метода «Царской водки» потери платины и палладия минимальны. Концентрат с ценными металлами обрабатывается царской водкой, а потом образуется осадок в виде солей, которые обрабатываются хлористым аммонием. Выпавший осадок отфильтровывается и восстанавливается до металла посредством обработки раствором муравьиной или соляной кислоты. Промывка и сушка при 100 °C позволяет получить чистый драгметалл.

Технология утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов

Пирогидрометаллургическая технология. Основными компонентами, присутствующими в отработанных катализаторах, являются: молибдаты никеля и алюминия Al2(MoO4)3 и NiMoO4, оксиды и восстановленные формы основных компонентов катализатора: MoO2, MoO3, Al2O3, NiO или CoO, Ni или Co, образующиеся в результате разрушения активных фаз исходного катализатора в условиях промышленной эксплуатации катализаторов по реакциям:

NiMoO₄ = MoO₃ + Ni + 1/2O₂ (1).

NiMoO₄ = MoO₂ + Ni + O₂ (2).

Al₂(MoO₄)₃ = 3MoO₂ + Al₂O₃ + 1,5O₂ (3).

Al₂(MoO₄)₃ = 3MoO₃ + Al₂O₃ (4).

Молибден в форме сульфидов (MoS₂, MoS₃ - продукты процессов обессеривания нефтепродуктов), диоксида и в виде солей с никелем, кобальтом и алюминием является упорной формой, затрудняющей выщелачивание молибдена. Критический анализ предлагаемых способов утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов показывает, что наиболее эффективна комбинированная пирогидрометаллургическая технология утилизации (рисунок 17.2). Пирометаллургическая стадия этой технологии предусматривает перевод трудновыщелачиваемых форм молибдена отработанных катализаторов в водорастворимую соль молибдата натрия путем спекания с кальцинированной содой. Спек выщелачивают водой, после чего раствор подвергают очистке от примесей, концентрируют молибден в растворе, осаждают термогидролизом в виде гидратированной молибденовой кислоты (или полимерных форм молибдена), осадок сушат и прокаливают с получением кондиционного триоксида молибдена [172].

Рисунок 17.2 — Технологическая схема утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов [172]

Известен пирогидрометаллургический способ с применением для выщелачивания раствора аммиака. При окислительном обжиге сульфидных молибденовых концентратов образуется огарок, содержащий в основном MoO3, а также MoO2 и MoS2. Выщелачивание молибдена из огарка проводят растворами аммиака, при этом триоксид молибдена переходит в раствор с образованием молибдата аммония. Для выщелачивания используют 8 — 10-процентный раствор аммиака, процесс осуществляют на холоде или при температуре 50 — 70 °C и отношении Ж:Т = 3:4. Расход аммиака при этом составляет 120 — 140% от стехиометрии. Степень извлечения молибдена из-за присутствия в огарке диоксида и сульфида молибдена, которые не взаимодействуют с аммиаком, незначительная и составляет около 80% [173].

17.2.2 Описание технологических процессов в области утилизации и обезвреживания сорбентов

Технология регенерации отработанного активированного угля методом термической обработки

Принцип действия основан на термической обработке отработанного активированного угля. В ходе процесса осуществляются сушка, термодесорбция и термическая обработка. Данный метод не используется для порошкообразного угля.

Активированный уголь выпускается в трех формах: экструдированный, гранулированный и порошкообразный. Поскольку порошкообразный углерод чрезвычайно трудно регенерировать, то эта деятельность для него не рассматривается.

Регенерация обычно осуществляется термически и обычно состоит из следующих операций.

Прием, обработка и обезвоживание

Отработанный активированный уголь обычно получают на месте в виде осушенного твердого вещества в танкерах. Вода добавляется в месте регенерации, чтобы превратить углерод в суспензию, которая подается в резервуар, где она обезвоживается и загружается в печь для регенерации.

Термическая регенерация

После отделения от воды влажный углерод подается в печь для регенерации. При термической регенерации, сушке, термической десорбции (т.е. удалении органических веществ) и проводят высокотемпературную (650 — 1000 °C) термообработку в слабоокисляющейся контролируемой атмосфере.

Обычно используется оборудование с несколькими подовыми печами, вращающимися печами прямого обжига и вращающимися печами косвенного обжига (где отсутствует контакт между содержимым печи и дымовыми газами, образующимися горелкой). Можно также использовать печи с кипящим слоем и инфракрасные печи [116].

Технология регенерации отработанного активированного угля (десорбция нагретым инертным газом)

Процесс предполагает десорбцию адсорбированных на поверхности угля веществ нагретым инертным газом.

Температура перегретого пара при избыточном давлении 0,3 — 0,6 МПа составляет 200 — 300 °C. Температура нагретых инертных газов — 120 — 140 °C. При отгонке легколетучих веществ расход перегретого пара составляет 2,5 — 3 кг на 1 кг отгоняемого вещества. Для высококипящих веществ расход пара принимают в 5 — 10 раз больше. Пары после процесса десорбции конденсируют, и поглощенное вещество выделяют из конденсата.

Технология регенерации отработанного активированного угля (метод экстракции или жидкофазной десорбции низкокипящими растворителями)

Для регенерации активированного угля может быть использован метод экстракции или жидкофазной десорбции сорбированных на поверхности угля веществ низкокипящими растворителями. Органические растворители — метанол, бензол, толуол, дихлорэтан — используются для регенерации в нагретом состоянии или без нагревания.

После окончания регенерации остатки растворителей из угля удаляют при помощи острого пара или инертного газа. В случае десорбции из адсорбента слабых органических электролитов их предварительно диссоциируют. Диссоциированные ионы электролитов переходят в раствор, находящийся в порах активированного угля. Ионы из пор удаляются горячей водой, растворами кислот или щелочей (в зависимости от вида электролита).

Иногда для эффективной регенерации адсорбированное вещество путем химической реакции переводят в другое вещество, которое легче извлечь из сорбента. Если вещество не имеет ценности, его разрушают деструктивными окисляющими реагентами — хлором или озоном либо методом нагревания [174].

Технология регенерации ионообменных смол

Принцип действия основан на термической регенерации, которая может быть осуществлена с помощью горячей воды или пара.

Регенерация паром

Регенерация паром возможна только в том случае, если температурные пределы смол находятся в пределах доступного давления пара. Например, полимерные адсорбенты на основе стирола обычно устойчивы к 200 °C, в то время как акриловые смолы стабильны только до 150 °C. Адсорбированный растворитель и другие органические компоненты могут привести к набуханию и ослаблению полимерной матрицы. Поэтому важно, чтобы удаление этих компонентов путем пропаривания не приводило к разрушению полимерной матрицы.

Регенерация горячей водой

Регенерация горячей водой возможна только для термически стабильных смол. Регенерация горячей водой увеличивает скорость регенерации смолы. Использование горячей воды для регенерации смол потенциально обеспечивает сокращение объема сточных вод и требует меньше энергии, особенно там, где рекуперация тепла используется на регенерированной жидкости.

Основной метод, используемый для контроля выбросов в воду, это система балансировки pH.

Химическая регенерация с использованием регенерирующих растворов

Регенерирующий раствор наносят на отработавшую смолу для возврата ее в исходную ионообменную форму (слабый-/сильный-, анион-/катион-). Регенерат представляет собой концентрированный раствор, способный по принципу массового действия обратить ионообменное равновесие вспять. Тип используемого регенерирующего раствора зависит от типа ионообменной смолы: кислые растворы (например, соляная или серная кислоты и их соли) для катионных смол и щелочные/основные (например, каустическая сода) — для анионно-ионообменных [116].

17.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании катализаторов и сорбентов

17.3.1 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании катализаторов

Знание источника отработанного катализатора часто может дать информацию о потенциальных выбросах. Присутствие в катализаторе кислот, масел, органических загрязнителей (они могут генерировать ПХДД в процессе плавки) напрямую влияет на потенциальные выбросы в атмосферу, воду и землю.

Физическое состояние отработанного катализатора также может влиять на выбросы (например, выбросы твердых частиц зависят от размера частиц отработанного катализатора, содержания масла).

Эмиссии от различных установок регенерации катализаторов могут быть представлены следующими веществами:

• загрязнители воздуха: SO2, NOx, ЛОС, диоксины, металлы;
• загрязнители воды: взвешенные твердые вещества, нефть, ТОС, металлы;
• отходы: например, из систем очистки отходящих газов или сточных вод.

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации автомобильных катализаторов с предварительной разборкой

В процессе утилизации автомобильных катализаторов с предварительной разборкой основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы. В процессе извлечения из отработанного катализатора драгоценных металлов разными методами используется следующее сырье:

• азотная кислота;
• вода;
• хлор;
• фтор;
• соляная кислота;
• муравьиная кислота.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух образуются в результате процесса гомогенизации, когда отработанный катализатор превращают в единую массу.

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов

В процессе утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы. В качестве сырья применяют соду, воду, гидроксид кальция.

При утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов, а именно когда осуществляются шихтование отработанного молибденсодержащего катализатора с содой, измельчение, сушка и прокалка, образуются выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Образующиеся в процессе утилизации твердые остатки и растворы направляются для использования на другие производства (цветная металлургия, строительная индустрия, сталелитейное производство, производство удобрений).

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации отработанных катализаторов пирометаллургическим способом

При утилизации отработанных катализаторов пирометаллургическим способом основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух образуются в результате сжигания отработанных катализаторов.

17.3.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании сорбентов

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при регенерации отработанного активированного угля

В процессе регенерации отработанного активированного угля основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы и вода.

Применение технологии регенерации отработанного активированного угля может сопровождаться выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при регенерации ионообменных смол

При регенерации ионообменных смол основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы и вода.

В процессе химической регенерации с использованием регенерирующих растворов, в качестве вспомогательного сырья могут быть использованы соляная или серная кислоты и их соли, каустическая сода.

Эмиссии от процесса такого рода невелики и ограничиваются в основном сбросами в воду. Некоторые эмиссии, возникающие в результате работы различных регенерационных установок, показаны в таблице 17.5.

Таблица 17.5

Диапазон образования выбросов, сбросов и отходов, обнаруживаемых в различных ионообменных регенераторах [116]

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при регенерации отработанного активированного угля (десорбция нагретым инертным газом)

В процессе регенерации отработанного активированного угля (десорбция нагретым инертным газом) основными потребляемыми ресурсами являются энергетические ресурсы.

Применение технологии регенерации отработанного активированного угля (десорбция нагретым инертным газом) может сопровождаться выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при регенерации отработанного активированного угля (метод экстракции или жидкофазной десорбции низкокипящими растворителями)

При регенерации отработанного активированного угля методом экстракции или жидкофазной десорбции низкокипящими растворителями в качестве основных потребляемых ресурсов служат вода и энергетические ресурсы. В том числе в качестве сырья используют органические растворители (метанол, бензол, толуол, дихлорэтан).

Если протекает процесс регенерации адсорбированного вещества путем химической реакции переводом в другое вещество, которое легче извлечь из сорбента, то в качестве вспомогательного сырья используют хлор или озон.

Применение технологии регенерации отработанного активированного угля методом экстракции или жидкофазной десорбции низкокипящими растворителями может сопровождаться выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Раздел 18 Утилизация и обезвреживание отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

18.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

К отходам металлообработки, в том числе к отходам гальванических производств, относятся:

• отходы обработки металлов давлением (волочением, прессованием, ковкой, штамповкой);
• отходы при механической обработке металлов;
• отходы при термической обработке металлов.

Основная часть отходов представлена отходами стружки, пыли и окалины при обработке черных металлов.

Гальванические отходы образуются на электрохимических производствах, связанных с нанесением металлизированных покрытий, и различаются по физической форме на:

• пастообразные (гальванический шлам),
• жидкие (гальванические растворы).

По консистенции гальванический шлам напоминает пасту с диапазоном цвета от темно-серого до темно-коричневого. Масса может содержать кислоты, соли тяжелых и цветных металлов, ПАВ и другие вещества [175].

В зависимости от содержания в отходах конкретных веществ отходы условно делятся на следующие группы [176]:

• фосфоросодержащие;
• свинецсодержащие;
• содержащие цинк (образуются после щелочного и кислотного цинкования);
• оловосодержащие (включая растворы кислотного и щелочного оловянирования);
• электролиты и растворы, содержащие железо и хром (сюда входят растворы с органическими соединениями фтора и без них);
• никельсодержащие (включая растворы для химического и электрохимического никелирования);
• кадмийсодержащие (имеющие в составе аммиак и безаммиачные);
• медьсодержащие (включая растворы хлорного железа, в состав которых входит аммиак и растворы пирофосфатного и кислого меднения);
• растворы с содержанием борфтористоводородной кислоты и ее солей.

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Отходы металлообработки, в том числе отходы гальванических производств, в основном подлежат утилизации на промышленных предприятиях, которые образуют данные виды отходов.

Технологии утилизации и обезвреживания отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств, предусматривают переплав, брикетирование металлических отходов, выщелачивание отходов от гальванических производств, использование отходов в качестве сырья/добавок.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Опасность утилизации отходов гальванических производств обусловлена содержанием опасных вредных химических компонентов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду: свинца, никеля, кадмия, цинка, хрома и т.д.

18.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

18.2.1 Технологии утилизации отходов металлообработки

Утилизация отходов металлообработки осуществляется путем брикетирования с дальнейшим их использованием в металлургической промышленности в качестве сырья или добавок к сырью.

Технология утилизации отходов металлообработки (стружки черных и цветных металлов) методом брикетирования

Метод заключается в предварительной очистке металлической стружки от остатков смазочно-охлаждающей жидкости путем отстаивания в течение 6 часов и отжима при давлении 2000 — 2500 кг/см. Далее очищенная металлическая стружка подвергается термической обработке при температуре 800 °C для удаления остаточного содержания СОЖ.

Брикетирование осуществляется путем горячего прессования до необходимых значений прочности и осыпаемости [177].

18.2.2 Технологии утилизации отходов гальванических производств

Утилизация отходов металлообработки осуществляется путем выщелачивания из отходов тяжелых металлов с последующим использованием их в качестве добавок к сырью в строительной и металлургической промышленности, в производстве изделий из стекла и глазури.

Выщелачивание ионов тяжелых металлов посредством кислот (гидрометаллургический метод)

Выщелачивание ионов тяжелых металлов, в частности цинка, хрома, никеля, меди, железа, осуществляется с помощью серной кислоты.

Процесс выщелачивания тяжелых металлов заключается в смешивании гальванических шламов с серной кислотой с последующим возможным добавлением флокулянтов. В результате химической реакции образуется нерастворимый осадок, содержащий преимущественно сульфат кальция, который подвергается фильтрации и промывке.

Раствор выщелачивания направляется на электрохимическую обработку (электроэкстракцию), где происходит поэтапное извлечение ионов тяжелых металлов в зависимости от их свойств. Каждый этап извлечения тяжелых металлов сопровождается фильтрацией образовавшегося металла, а отфильтрованный раствор поступает на следующий этап извлечения тяжелых металлов [178, 179].

Термообработка гальванических шламов в присутствии силикатов

Метод используется для утилизации гальванических шламов с целью использования продуктов утилизации в строительной отрасли.

Процесс термообработки заключается в обжиге гальванических шламов в присутствии силикатов при температуре 800 — 1000 °C. В результате высоких температур шестивалентный хром превращается в трехвалентный, и образуются труднорастворимые соединения тяжелых металлов.

Полученный сплав может быть использован для извлечения тяжелых металлов или строительной промышленности [180].

Использование гальванических отходов в качестве добавок при производстве цемента

Метод заключается в совместной обработке гальванических отходов и цементного клинкера высокотемпературными процессами (обжигом) при температуре 1550 °C.

В результате высоких температур происходит образование соответствующих минералов, а тяжелые металлы, содержащиеся в гальванических отходах, осаждаются в кристаллических решетках. В результате происходит связывание атомов тяжелых металлов клинкерными минералами.

Такое соединение отличается повышенной прочностью цементного камня, и скорость взаимодействия с водой увеличивается [181].

Использование гальванических отходов в качестве сырья при производстве минеральных изделий

Метод заключается в предварительной осушке гальванических отходов до влажности не более 9% и последующем их добавлении в глиномассу в количестве 3 — 5%. Полученная глиномасса подвергается формованию и обжигу.

Остекловывание посредством нагрева до высокой температуры при производстве стеклоизделий и глазурей

Метод заключается в предварительной осушке гальванических шламов (осадков) с последующим добавлением их в шихту при производстве стеклоизделий или глазурей. Далее полученная шихта подвергается соответствующей термообработке при получении изделий из стекла или глазурей.

Использование гальванических отходов для плавки чугуна

Метод заключается в добавке гальванических шламов в состав шлакообразующей смеси для плавки чугуна, которая содержит 70 — 75% известняка и 25 — 30% гальванического шлама.

Данная смесь снижает содержание серы в выпускаемом чугуне и повышает производительность вагранки.

18.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду зависят от применяемой технологии утилизации отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств.

Применение технологии утилизации отходов гальванических производств при высоких температурах характеризуется выделением такого физического фактора, как тепло. Также при работе с кислотами при утилизации отходов гальванических отходов (в частности, при выщелачивании гальванических шламов серной кислотой) процесс может сопровождаться выделением в атмосферу сернистых газов.

Раздел 19 Определение наилучших доступных технологий в области утилизации и обезвреживания отходов

В настоящем разделе изложена методика определения наилучших доступных технологий утилизации и обезвреживания отходов производства и потребления.

Назначение методики. Настоящая методика разработана в целях идентификации технологий утилизации и обезвреживания отходов (технологических процессов, методов и способов, оборудования и материалов) в качестве НДТ в процессе разработки и актуализации справочника НДТ ИТС 15-2025 «Утилизация и обезвреживание отходов (кроме термических способов)».

Исходные сведения для определения технологии в качестве НДТ. Источниками информации о применяемых на практике технологиях обезвреживания и утилизации отходов, а также технологических способах, методах, оборудовании и материалах, относящихся к НДТ, являются сведения, полученные по результатам анкетирования организаций, анализа информации из научно-исследовательских и диссертационных работ, монографий и публикаций в ведущих периодических изданиях, статистических сборников, международных справочников НДТ, и сведений, полученных в ходе консультаций с экспертами в области утилизации и обезвреживания отходов.

С целью сбора актуальной информации проводится анкетирование организаций, эксплуатирующих оборудование, установки, технологические линии, а также организаций, осуществляющих разработку технологических процессов, методов и способов, производство и реализацию материалов и оборудования, используемых для обезвреживания и утилизации отходов.

Сбор данных от заинтересованных организаций, необходимых для определения технологических процессов, оборудования, технических способов, методов в качестве НДТ, осуществляется согласно «Порядку сбора и обработки данных, необходимых для разработки и актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям», утвержденному приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 года № 4841 (ред. от 21.03.2023) [182].

Бюро наилучших доступных технологий проводит сбор данных на основании унифицированных отраслевых шаблонов анкет, осуществляет обработку данных, необходимых для разработки и актуализации справочника и обеспечивает конфиденциальность информации, необходимой для определения технологических процессов, оборудования, технических способов и методов в качестве наилучшей доступной технологии в ходе разработки и актуализации справочника согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 года № 1458 (в ред. от 17 ноября 2022 года) «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (вместе с „Правилами определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям“)» [183].

Основополагающие документы. Методика разработана в соответствии с положениями нормативных правовых актов:

• Федеральным законом от 10 января 2002 года № 7-ФЗ (ред. от 25 декабря 2023 года) «Об охране окружающей среды» [184];
• Федеральным законом от 21 июля 2014 года № 219-ФЗ (ред. от 8 августа 2024 года) «О внесении изменений в Федеральный закон „Об охране окружающей среды“ и отдельные законодательные акты Российской Федерации» (с изм. и доп., вступ. в силу с 1 сентября 2024 года) [185];
• Федеральным законом от 24 июня 1998 года № 89-ФЗ (ред. от 4 августа 2023 года) «Об отходах производства и потребления» [1];
• Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 года № 1458 (ред. от 17 ноября 2022 года) «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (вместе с „Правилами определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям“)» [183];
• приказом Минпромторга России от 23 августа 2019 года № 3134 «Об утверждении методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии» [186];
• Распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 года № 2674-р (ред. от 01.11.2021) «Об утверждении Перечня областей применения наилучших доступных технологий» [187].

Основные принципы определения технологии утилизации и обезвреживания отходов в качестве НДТ

Выбор технологии утилизации и обезвреживания отходов в качестве НДТ основан на сочетании пяти критериев достижения целей охраны окружающей среды для определения наилучшей доступной технологии, которые установлены нормативными правовыми актами, положенными в основу «Методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии» [186].

Критерий 1 — «Наименьший уровень негативного воздействия технологии на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги, либо уровень, соответствующий другим показателям воздействия на окружающую среду, предусмотренным международными договорами Российской Федерации».

Критерий 2 — «Экономическая эффективность внедрения и эксплуатации НДТ».

Критерий 3 — «Применение ресурсо- и энергосберегающих методов».

Критерий 4 — «Период внедрения НДТ».

Критерий 5 — «Промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технологических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду и относящихся к области применения НДТ».

Рассмотрение критериев достижения целей охраны окружающей среды для определения наилучших доступных технологий утилизации и обезвреживания отходов осуществляется в последовательности, представленной в таблице 19.1.

Таблица 19.1

Алгоритм определения технологий (технологических процессов, методов и способов, оборудования и материалов), используемых при утилизации и обезвреживании отходов, в качестве НДТ

Методы, позволяющие пошагово рассмотреть несколько технологий и выбрать наилучшую доступную технологию

Рассмотрение критерия 5 «Промышленное внедрение технологии на двух и более объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду»

С целью выявления технологий, имеющих признаки НДТ, рассматриваются анкеты, содержащие сведения о технологиях утилизации и обезвреживании отходов, соответствующие критерию 5, т.е. внедренных на двух и более действующих предприятиях Российской Федерации, и представившие наиболее полную информацию.

В случае, когда количество объектов в Российской Федерации составляет менее 2-х, рекомендуется в качестве референтных объектов, демонстрирующих промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технических способов, использовать зарубежные производственные площадки, относящиеся к области применения НДТ.

Результатом оценки технологий по критерию 5 должен стать перечень технологий обезвреживания и утилизации отходов (технологических процессов, оборудования, технологических методов, способов, приемов и средств), используемых на двух и более действующих предприятиях в Российской Федерации. Дальнейшее рассмотрение технологий (технологических процессов, оборудования, технологических методов, способов, приемов и средств) в качестве НДТ производится для технологий из данного перечня.

Технологии утилизации и обезвреживания отходов, имеющие все признаки НДТ, но не соответствующие критерию 5, включаются в перечень перспективных технологий утилизации и обезвреживания отходов, которые в настоящее время не получили достаточного распространения.

Рассмотрение критерия 1 «Наименьший уровень негативного воздействия технологии утилизации и обезвреживания отходов на окружающую среду»

Идентификация согласно критерию 1 осуществляется для перечня технологий обезвреживания и утилизации отходов, внедренных на двух и более действующих предприятиях в Российской Федерации.

Оценка наименьшего уровня воздействия на окружающую среду проводится в расчете на единицу утилизируемых (обезвреженных) отходов (тонну, м3) с целью выявления технологических процессов, методов, способов, оборудования, материалов, используемых при обезвреживании и/или утилизации отходов, обеспечивающих наименьшее воздействие на окружающую среду, в том числе наименьшие выбросы и сбросы загрязняющих веществ, образование и размещения вторичных отходов.

Уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу обезвреженных и/или утилизированных отходов (тонну, м3) оценивается по удельному образованию эмиссий, поступающих в окружающую среду при обезвреживании и/или утилизации отходов (на 1 т или 1 м3).

Оценка уровня негативного воздействия проводится для технологий, имеющих схожее целевое назначение и применяемых при обезвреживании и/или утилизации отходов. При оценке уровня воздействия на окружающую среду принимаются во внимание также:

• технологии, направленные на снижение поступления загрязняющих веществ в поверхностные воды, почвы;
• технологии, направленные на снижение поступления выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;
• технологии, направленные на минимизацию образования и размещения вторичных отходов.

Параметры для сравнения уровня негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу обезвреженных и/или утилизированных отходов (тонну, м3) для технологий обезвреживания и/или утилизации отходов, направленных на снижение рисков поступления загрязняющих веществ в ОС, приведены в таблице 19.2.

Таблица 19.2

Параметры для сравнения уровня негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу обезвреженных и/или утилизированных отходов (тонну, м3)

При рассмотрении воздействия отходов на окружающую среду учитывались:

• возможность снижения опасных свойств с понижением класса опасности отходов (IV и V классы) и наименьшую степень их распространения;
• возможность в ходе технологического процесса минимизировать или исключить образование дополнительных отходов.

В случае, когда для рассматриваемой области утилизации и обезвреживания имеется ряд альтернативных технологических процессов утилизации и обезвреживания, предпочтение отдается технологическому процессу, сопровождающемуся уменьшением массы отходов и имеющему наименьшее воздействие на окружающую среду.

Оценка воздействия технологий обезвреживания и/или утилизации на атмосферный воздух проводится с применением следующих показателей:

• перечень загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах в атмосферу;
• наличие систем очистки выбросов;
• масса выбросов загрязняющих веществ;
• концентрация (или масса) загрязняющих веществ до очистки;
• концентрация (или масса) загрязняющих веществ после очистки;
• месторасположение объекта утилизации и обезвреживания отходов;
• возможность очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до установленных требований ПДВ.

Оценка воздействия на водные объекты в процессе утилизации и обезвреживания отходов проводилась по следующим показателям:

• объем образования сточных вод;
• концентрация загрязняющих веществ в сточных водах до очистки;
• концентрация загрязняющих веществ в сточных водах после очистки стоков;
• возможность очистки сточных вод до установленных нормативов допустимого сброса (НДС), обеспечивающих предельно допустимые концентрации в воде водных объектов (ПДК);
• направление движения сточных вод.

Приоритет отдается технологиям утилизации и обезвреживания без образования сточных вод в технологическом процессе, в том числе имеющих систему оборотного водоснабжения.

Оценка физических факторов воздействия на ОС при обезвреживании и утилизации отходов (вибрации, шум, запах, электромагнитные и тепловые воздействия) учитывает:

• уровень воздействия на ОС в расчете на тонну размещаемых отходов;
• характер воздействия, постоянный или переменный.

Приоритет отдается технологиям утилизации и обезвреживания с минимальным уровнем физических факторов воздействия в технологическом процессе и проводящим мероприятия по их снижению.

Оценка образования и размещения вторичных отходов при утилизации и обезвреживании отходов проводилась по следующим показателям:

• факт образования вторичных отходов;
• класс опасности вторичных отходов;
• количество образования вторичных отходов;
• способы удаления вторичных отходов (обезвреживание, утилизация и повторное использование вторичных отходов;
• объемы размещения отходов (абсолютные и удельные).

Основным условием отнесения технологии к НДТ в соответствии с Критерием 1 являются наименьшие воздействия на ОС при реализации технологии обезвреживания и/или утилизации отходов.

Результатом оценки технологий по критерию 1 является перечень технологий обезвреживания и/или утилизации отходов, обеспечивающих наименьшие воздействия на ОС.

Рассмотрение критерия 3 «Применение ресурсо- и энергосберегающих методов»

Идентификация технологий в качестве НДТ согласно критерию 3 проводилась для перечня технологий обезвреживания и/или утилизации отходов, внедренных в Российской Федерации, реализация которых сопровождается наименьшим воздействием на ОС.

Целью оценки технологий на предмет применения ресурсо- и энергосбережения является выявление технологий утилизации отходов, характеризующихся максимальным использованием ресурсного потенциала отходов и меньшими затратами энергии и ресурсов.

Целью оценки технологий на предмет применения ресурсо- и энергосбережения является выявление технологий обезвреживания отходов, характеризующихся меньшими затратами энергии и ресурсов.

Оценка потребления основных ресурсов проводится по следующим показателям:

• потребление энергии — уровень энергопотребления и тип топлива (природный газ, бензин, мазут и т.д.);
• потребление воды — объем потребления воды и назначение потребления воды (промывная жидкость, хладагент, сырье и т.д.);
• потребление вспомогательных материалов — объем потребления вспомогательных материалов.

Предпочтение отдается технологиям утилизации и обезвреживания с использованием оборотных циклов, рекуперации тепла и внедренной системой энергоменеджмента.

Результатом оценки технологий по Критерию 3 является перечень технологий утилизации и/или обезвреживания отходов, внедренных в Российской Федерации, обеспечивающих снижение негативного воздействия на ОС и характеризующихся меньшими затратами энергии и ресурсов.

Рассмотрение критерия 2 «Экономическая эффективность внедрения и эксплуатации НДТ»

Идентификация технологий утилизации и/или обезвреживания отходов согласно критерию 2 «Экономическая эффективность внедрения и эксплуатации НДТ» осуществляется для перечня технологий обезвреживания и/или утилизации отходов, сформированного при рассмотрении критериев достижения целей охраны окружающей среды 1, 3, 5.

Целью оценки экономической эффективности внедрения и эксплуатации НДТ является выявление технологий утилизации и/или обезвреживания отходов, внедрение и эксплуатация которых являются менее затратными без ущерба для ОС.

Оценка экономической эффективности внедрения и эксплуатации НДТ проводится на основании экономических показателей утилизации и/или обезвреживания отходов, полученных в результате анкетирования эксплуатирующих организаций и организаций, осуществляющих разработку технологических процессов, методов и способов, производство и реализацию материалов и оборудования, используемых для утилизации и/или обезвреживания отходов. В качестве показателей рассматриваются:

• капитальные затраты на проектирование и строительство объекта (с указанием года, в соответствии с ценами которого произведен расчет затрат);
• эксплуатационные затраты на утилизацию и/или обезвреживание отходов, в ценах текущего года;
• себестоимость утилизации и/или обезвреживания 1 т отходов в текущем периоде.

При наличии сведений о ценах и затратах на внедрение конкретных технологий (технологических процессов, оборудования, средств, материалов) проводится их сравнительная оценка.

Для корректного сравнения экономических показателей производится их индексация в цены текущего года с использованием индексов изменения сметной стоимости проектных, изыскательских, строительно-монтажных и пусконаладочных работ. Сравнение технологий проводится по показателю, отражающему приведенные затраты, которые определяются по формуле:

ПЗ = Э + Е * К,

где Э — эксплуатационные затраты на утилизацию или обезвреживание отходов;

К — капитальные вложения (инвестиции), необходимые для реализации технологических решений по утилизации или обезвреживанию отходов;

Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (равный обратной величине срока окупаемости).

Альтернативой методу затрат и выгод может служить анализ эффективности затрат, который используется для определения того, какие мероприятия являются наиболее предпочтительными для достижения определенной экологической цели при возможно низкой стоимости [186]. Экономическая эффективность технологии может быть определена по формуле:

\text{Экономическая эффективность} = \frac{\text{Годовые затраты},\text{руб}.}{\text{Сокращение эмиссий},\text{тонн}/\text{год}.}

В контексте оценки НДТ использование критерия 2 «Экономической эффективности» не является исчерпывающим. Однако ранжирование вариантов НДТ по мере возрастания экономической эффективности является полезным, например, чтобы исключить варианты, которые необоснованно дороги по сравнению с полученной экологической выгодой [186].

Условием выбора технологии обезвреживания и/или утилизации отходов в качестве НДТ в соответствии с критерием 2 является относительно низкий диапазон приведенных затрат на утилизацию и/или обезвреживание отходов при допустимом уровне воздействия на ОС.

Рассмотрение критерия 4 «Период внедрения НДТ»

Идентификация согласно критерию 4 «Период внедрения НДТ» осуществляется для перечня технологий обезвреживания и/или утилизации отходов, обеспечивающих снижение негативного воздействия на ОС, характеризующихся меньшими затратами энергии и ресурсов, имеющими эффективные экономические показатели внедрения и эксплуатации обезвреживания и/или утилизации отходов.

Оценка периода внедрения НДТ проводится для выявления НДТ с наименьшим периодом внедрения. Периоды внедрения НДТ рассматривались в следующих временных масштабах:

• краткосрочный (от нескольких недель до месяцев);
• среднесрочный (от нескольких месяцев до года);
• долгосрочный (обычно составляет несколько лет).

Предпочтение отдается технологиям, имеющим меньшие периоды внедрения.

Результатом оценки технологий по критерию 4 является перечень НДТ утилизации и/или обезвреживания отходов, соответствующих критериям достижения целей охраны ОС:

• внедренных в Российской Федерации на двух и более действующих предприятиях;
• обеспечивающих снижение негативного воздействия на ОС;
• характеризующихся меньшими затратами энергии и ресурсов относительно аналогичных технологий;
• имеющих эффективные экономические показатели внедрения и эксплуатации обезвреживания и/или утилизации отходов относительно аналогичных технологий;
• характеризующихся меньшими периодами внедрения.

Принятие членами ТРГ решения об отнесении технологии к НДТ

Результатом рассмотрения технологий с применением критериев достижения целей охраны окружающей среды для определения наилучшей доступной технологии, установленных нормативными правовыми актами, является перечень наилучших доступных технологий утилизации и обезвреживания отходов, представленный в разделе 20 ИТС «Наилучшие доступные технологии утилизации и обезвреживания отходов».

При возникновении серьезных разногласий относительно того, какие технологии определить в качестве НДТ, может быть проведена более углубленная комплексная оценка технологий. При возникновении серьезных разногласий относительно экономической эффективности внедрения НДТ проводится дополнительная оценка экономической целесообразности внедрения технологий.

При наличии особого мнения по определению технологии в качестве НДТ, не поддерживаемого всеми членами ТРГ, такая технология может быть определена в качестве НДТ и включена в справочник НДТ. Включение такой технологии в справочник НДТ сопровождается специальными указаниями на особое мнение и допускается при соблюдении следующих условий:

• в основе особого мнения лежат данные, которыми располагает ТРГ и федеральный орган исполнительной власти, ответственный за разработку справочников НДТ, на момент подготовки выводов относительно НДТ;
• заинтересованными членами ТРГ представлены обоснованные доводы для включения технологии в перечень НДТ; доводы являются обоснованными, если они подтверждены техническими, экономическими данными, данными о воздействии на различные компоненты окружающей среды, соответствием технологии определению термина «наилучшая доступная технология» и критериям определения НДТ, указанными в Федеральном законе от 10 января 2002 года № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» [184].

Раздел 20 Наилучшие доступные технологии утилизации и обезвреживания отходов

20.1 Общие положения

Перечень наилучших доступных технологий организационно-управленческого характера представлен в Приложении Б, перечень наилучших доступных технологий в области энергоэффективности представлен в Приложении Г.

В таблице 20.1 представлен перечень кодов наилучших доступных технологий, подготовленный в результате оценки технологий, применяемых при утилизации и обезвреживании отходов, согласно методике, описанной в разделе 19 настоящего справочника НДТ.

Таблица 20.1

Перечень кодов наилучших доступных технологий утилизации и обезвреживания отходов, на которые распространяется область применения ИТС 15-2025

Оценка технологий проводилась по сведениям, полученным в результате анкетирования организаций, осуществляющих разработку (внедрение) технологий и оборудования для утилизации и обезвреживания отходов и организаций, эксплуатирующих объекты по утилизации и обезвреживанию отходов в Российской Федерации.

Описание НДТ представлено в подразделах 20.2 - 20.18 настоящего справочника НДТ.

В 2025 году НДТ не выявлены для большинства групп отходов, что связано с недостаточностью и/или отсутствием представленных данных от организаций, осуществляющих разработку технологий и оборудования по утилизации и обезвреживанию отходов, а также организаций, эксплуатирующих объекты по утилизации и обезвреживанию отходов в Российской Федерации. По мере накопления информации раздел 20 «Наилучшие доступные технологии утилизации и обезвреживания отходов», как и весь справочник НДТ, должен быть дополнен и актуализирован.

20.2 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации отходов смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства

НДТ 1.1 Наилучшие доступные технологии утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства, основанные на сочетании физических и физико-химических методов

Область применения: утилизация смазочных материалов и специальных жидкостей и их смесей, утративших потребительские свойства, не содержащих галогены, полихлорированные дифенилы и терфенилы.

Краткое описание технологии. Технология утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства основана на сочетании физических и физико-химических методов с получением товарной продукции. Для отходов, поступающих на утилизацию, должны соблюдаться следующие требования:

• содержание воды не более 10%;
• содержание механических примесей не более 4%;
• температура вспышки не менее 80 °C;
• допускается содержание эмульсий, смазочно-охлаждающих жидкостей и воды не более 20% от объема.

Наилучшими доступными технологиями утилизации смазочных материалов и специальных жидкостей, утративших потребительские свойства, являются технологии, обеспечивающие:

1. при получении компонентов масел и модификаторов глубину утилизации отходов не менее 80% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);

2. при получении буровых смазок и их компонентов глубину утилизации отходов не менее 85% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);

3. при получении смазок для цепей глубину утилизации отходов не менее 85% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);

4. при получении разделительных смазок глубину утилизации отходов не менее 88% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);

Преимущества экономические:

• невысокая себестоимость утилизации для производства определенных категорий смазочных материалов.

Преимущества ресурсо- и энергосберегающие:

• отсутствует водопотребление;
• энергопотребление на уровне 4 кВт/т продукции.

20.3 Наилучшие доступные технологии, применяемые при обезвреживании и утилизации нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти

Наилучшие доступные технологии обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов, включая отходы при бурении, связанном с добычей сырой нефти, выявлены для технологий утилизации отходов, основанных на биологических методах.

НДТ 2.1 Наилучшие доступные технологии обезвреживания нефтесодержащих отходов биоремедиацией

Область применения: грунты, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, нефтесодержащие отходы с содержанием нефти не более 20%.

Краткое описание технологии. Метод заключается в применении микроорганизмов, способных обезвреживать углеводороды в процессе своей жизнедеятельности. В ходе биоремедиации углеводороды нефти и нефтепродуктов частично преобразуются в углекислый газ, частично переходят в биомассу клеток. Микроорганизмы, окисляющие углеводороды, могут вноситься извне (биопрепараты) либо выполняются операции по активизации аборигенной микрофлоры путем внесения удобрений, увлажнения рыхления. Метод реализуется на операционных площадках либо в биологических реакторах, при этом в обоих случаях должен проводиться обязательный входной, промежуточный, выходной контроль обезвреживаемых отходов на остаточное содержание в них нефти и нефтепродуктов. Остаточное содержание углеводородов нефти и нефтепродуктов должно составлять не более 1 г в 1 кг получившегося продукта обезвреживания.

На технологической площадке для проведения биоремедиации либо площадке складирования нефтесодержащих отходов перед загрузкой в биологический реактор предусматриваются сооружения, исключающие попадание загрязняющих веществ в почву и подземные горизонты.

Содержание нефти в обезвреженном отходе составляет 1 г/кг.

Экологические преимущества технологии, реализуемой в биологических реакторах:

• короткий срок проведения процесса биоремедиации относительно проведения процесса на технологических площадках;
• проведение процесса в биологических реакторах в сравнении с биоремедиацией, проводимой на операционных полях, требует отведения меньших земельных площадей;
• в технологии предусмотрены системы очистки выбросов летучих органических соединений в атмосферный воздух и рециркуляция нефтесодержащих сточных вод, что позволяет предотвратить негативное воздействие биореакторной технологии на окружающую среду.

Экологические преимущества технологии, реализуемой на технологических площадках: проведение процесса биоремедиации на операционных площадках в сравнении с процессом, проводимым в реакторе, позволяет обезвреживать большие количества нефтесодержащих отходов.

20.4 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов оборудования, содержащего ртуть

НДТ 3.1 Наилучшие доступные технологии утилизации оборудования, содержащего ртуть, с выделением вторичной ртути

Наилучшими доступными технологиями для утилизации оборудования, содержащего ртуть, являются технологии, в результате которых происходит выделение вторичной ртути и дополнительно получение вторичных материальных ресурсов (стекла и алюминия).

Область применения: возможность утилизации большого спектра оборудования, содержащего ртуть: ртутных ламп, ртутно-кварцевых ламп, оборудования и приборов с ртутным наполнением, оборудования электронного, содержащего ртуть, грунтов, загрязненных ртутью, растворов, содержащих ртуть.

Краткое описание технологии. Выделение вторичной ртути проводится путем возгонки ртути из оборудования, содержащего ртуть, с последующей конденсацией паров ртути. Обеспечивается очистка выбросов в атмосферу (улавливание ртути) до концентрации ртути менее 0,0003 мг/м3.

Преимущества технологии:

• возможность извлечения вторичной ртути и ее дальнейшее использование;
• возможность использования демеркуризированного стеклобоя и алюминия.

НДТ 3.2 Наилучшие доступные технологии обезвреживания оборудования, содержащего ртуть, связыванием ртути в сульфидную форму

Наилучшими доступными технологиями обезвреживания оборудования, содержащего ртуть, являются технологии, в результате которых происходит связывание ртути в безопасные соединения (сульфид ртути). Технология обезвреживания считается наилучшей доступной технологией при условии отсутствия возможности утилизации отходов с получением вторичной ртути.

Область применения: обезвреживание ртутьсодержащих ламп всех типов (линейные, U-образные и т.д.).

Краткое описание технологии. Обезвреживание ртутьсодержащих ламп проводится путем их разделения на три компонента: стекло, металлические цоколи и люминофор с последующим его переводом в сульфид ртути.

Обеспечивается очистка выбросов в атмосферу (улавливание ртути) до концентрации ртути менее 0,0003 мг/м3.

Преимущества технологии:

• перевод опасного компонента отхода (ртути) в менее токсичную форму — малоопасный продукт минерализации люминофора;
• возможность использования демеркуризированного стеклобоя и алюминия.

20.5 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер

НДТ 4.1 Наилучшие доступные технологии утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, с применением механических методов

Область применения: утилизация изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации изделий из резины, утративших потребительские свойства, в том числе резиновых шин, покрышек и камер, являются технологии утилизации с получением продукта — резиновой крошки различных фракций, сырья вторичного резиносодержащего; сырья вторичного, содержащего черные металлы; сырья вторичного текстильного, при которых:

• обеспечивается глубина утилизации отходов не менее 95% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г);
• достигается очистка выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до концентрации взвешенных веществ (пыль тонко измельченного резинового вулканизата из отходов подошвенных резин) не более 0,0222 г/с.

20.6 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковочных пластмассовых изделий

Для выбора наилучших доступных технологий утилизации пластмассовых изделий, утративших потребительские свойства, в том числе упаковочных пластмассовых изделий, рассмотрены методы утилизации с целью получения вторичного сырья.

НДТ 5.1 Наилучшие доступные технологии утилизации изделий из полиэтилентерефталата, утративших потребительские свойства, механическим методом

Область применения: утилизация отходов упаковки (бутылки) из полиэтилентерефталата (далее — ПЭТ), отходов производства такой бутылки.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации отходов упаковки (бутылки) из ПЭТ с получением вторичного сырья ПЭТ-флэкс являются технологии, при которых:

• количество полученного вторичного полимерного сырья (ПЭТ-флэкс) составляет не менее 65% от массы отходов, поступивших на утилизацию (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г);
• отходы полиэтилена, выделенные в результате флотации измельченных отходов, утилизируют с получением вторичного сырья в виде гранул;
• обеспечивается отсутствие выбросов загрязняющих веществ при измельчении (дроблении) за счет применения предварительной отмывки.

Преимущества технологии:

• для достижения высокого качества вторичного полимерного сырья мойка измельченных отходов ПЭТ осуществляется в несколько этапов: предварительная отмывка, отпарка и флотация;
• утилизация вторичных материальных ресурсов, полученных в результате флотации, представленных полиэтиленом низкого давления, с получением гранул.

НДТ 5.2 Наилучшие доступные технологии утилизации отходов полимерных материалов физическими методами с получением гранул

Область применения: утилизация отходов изделий из полимеров с получением гранул.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации отходов изделий из полимеров с получением гранул с применением методов, при которых:

• количество полученного продукта (гранул) составляет не менее 90% от массы материала, поступившего на гранулирование (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г);
• обеспечивается вязкость полученного продукта для гранул ПЭТ в пределах 0,62 — 0,79 дл/г;
• обеспечивается показатель текучести расплава полученного продукта в следующих пределах:
• для гранулы ПНД — 0,25 — 1,2 г/10 мин;
• для гранулы ПВД — 0,3 — 1,8 г/10 мин;
• для гранулы ПП — 1 - 8 г/10 мин (при температуре от 190 °C и нагрузке 5 кгс);
• используется водооборотная система, исключающая сбросы загрязняющих веществ.

Преимущества технологии:

• использование для утилизации раздельно собранных или рассортированных отходов полимеров различного происхождения: полиэтиленфталат, полиэтилен низкого давления, полиэтилен высокого давления, полипропилен;
• получение продукции (гранулы), пригодной для применения в производстве новых товаров из полимерных материалов (упаковки, бутылей, одноразовой посуды, водопроводных труб и пр.).

20.7 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства; осветительного электрического оборудования, утратившего потребительские свойства; отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества

НДТ 6.1 Наилучшие доступные технологии при утилизации электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства, отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества, предусматривающие тестирование компонентов оборудования

Область применения: утилизация следующих групп отходов: компьютеры и периферийное оборудование, утратившие потребительские свойства; коммуникационное оборудование, утратившее потребительские свойства, электронная бытовая техника, утратившая потребительские свойства; оптические приборы и фотографическое оборудование, утратившие потребительские свойства; электрические бытовые приборы, утратившие потребительские свойства; неэлектрические бытовые приборы, утратившие потребительские свойства; холодильное и вентиляционное промышленное оборудование, утратившее потребительские свойства.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями при утилизации отходов электронного и электрического оборудования с получением вторичного сырья являются технологии, предусматривающие:

• включение в начало процесса утилизации операции по тестированию состояния оборудования и его отдельных элементов с целью выявления исправных элементов, пригодных для повторного использования;
• извлечение из оборудования комплектующих, содержащих опасные вещества с их последующей утилизацией или обезвреживанием в соответствии с установленными требованиями самостоятельно или с передачей в специализированные организации.

Преимущества технологии:

• возможность восстановления потребительских свойств электронного и электрического оборудования или повторного использования его элементов для первоначальных целей;
• максимальное использование ресурсного потенциала материалов, из которых состоят отходы.

НДТ 6.2 Наилучшие доступные технологии при утилизации отходов оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества

Область применения: утилизация отходов холодильного оборудования, в том числе содержащего озоноразрушающие вещества.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями при утилизации отходов холодильного оборудования, в том числе содержащего озоноразрушающие вещества, являются технологии, включающие:

• процесс извлечения из холодильного оборудования и аккумулирования смеси хладагентов и масла (например, путем вакуумной откачки в герметично закрытой установке);
• дегазацию или очистку хладагента, накопление его в жидком или газообразном виде для последующего вовлечения во вторичный оборот, или утилизации или обезвреживания.

Преимущества технологии: исключение попадания хладагента в окружающую среду.

НДТ 6.3 Наилучшие доступные технологии при утилизации оборудования, содержащего электронно-лучевые трубки

Область применения: утилизация телевизоров и компьютерных мониторов, содержащих электронно-лучевые трубки.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями при утилизации телевизоров и компьютерных мониторов, содержащих электронно-лучевые трубки, являются технологии, предусматривающие извлечение из кинескопа внутреннего магнитного экрана с маской, а с внутренней поверхности экрана извлечение люминофора.

Преимущества технологии: возможность отделения люминофора, содержащего редкие элементы, от прочих компонентов и его сбор.

НДТ 6.4 Наилучшие доступные технологии при утилизации электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства, включающей разделку оборудования, с получением вторичного сырья

Область применения: возможность утилизации следующих групп отходов: компьютеры и периферийное оборудование, утратившие потребительские свойства; коммуникационное оборудование, утратившее потребительские свойства; электронная бытовая техника, утратившая потребительские свойства; оптические приборы и фотографическое оборудование, утратившие потребительские свойства электрические бытовые приборы, утратившие потребительские свойства; холодильное и вентиляционное промышленное оборудование, утратившее потребительские свойства.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями при утилизации электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства, являются технологии, включающие разделку оборудования и его составных частей, распайку и глубокую утилизацию электротехнических плат с получением вторичного сырья в количестве не менее 55% от массы поступившего на утилизацию оборудования (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г).

Преимущества технологии: увеличение глубины утилизации электрического и электронного оборудования, утратившего потребительские свойства.

20.8 Наилучшие доступные технологии, применяемые при обеззараживании и (или) обезвреживании медицинских отходов

НДТ 7.1 Наилучшие доступные технологии обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов

Наилучшими доступными технологиями обеззараживания и (или) обезвреживания медицинских отходов методом микроволновой обработки является технология, в результате которой происходит 100-процентное обеззараживание отходов и дополнительно получение вторичных материальных ресурсов с последующим использованием.

Область применения: обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов класса Б и В, не содержащих в своем составе токсичных веществ 1 — 3 классов опасности.

Краткое описание технологии. Обеззараживание и (или) обезвреживание медицинских отходов класса Б и В обеспечивается микроволновым методом. После обработки отходы сортируются по видам материала, из которого они изготовлены. Отходы пластмасс, металла, резины и стекла собираются с целью дальнейшего использования.

Стерилизация воздуха в рабочей зоне обеспечивается наличием в установке фильтрующего элемента.

Преимущества технологии:

• 100%-ное обеззараживание и (или) обезвреживание отходов;
• возможность выделения из отходов не менее 60% материалов (пластмасса, резина, металл, стекло), пригодных для утилизации.

20.9 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании биологических отходов

НДТ 8.1 Наилучшие доступные технологии утилизации умеренно опасных биологических отходов с получением кормовой добавки

Область применения: утилизация биологических отходов.

Наилучшими доступными технологиями утилизации биологических отходов являются технологии, обеспечивающие их сушку с получением продукции (кормовые добавки, удобрение, биотопливо), при которых:

• глубина утилизации в сухой продукт составляет 100% в расчете от сухой массы утилизируемых отходов (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г);
• образование сточных вод в количестве не более 90% от влажности утилизируемых отходов.

Преимущества технологии:

• отсутствие выбросов в атмосферу и отсутствие запаха.
• отсутствие образования вторичных отходов.
• сточные воды могут быть направлены в хозяйственно-бытовую канализацию без дополнительной очистки.

20.10 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов органических растворителей

Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов органических растворителей, при анализе полученных анкет по состоянию на 1 ноября 2025 года не выявлены.

20.11 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства

Для выбора наилучших доступных технологий утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства, рассмотрены различные методы обращения с отходами аккумуляторов: метод ручной разборки, метод механизированной разделки, метод комплексной утилизации отходов аккумуляторов.

НДТ, применяемые при производстве вторичного свинца из различных продуктов, содержащих свинец, например, аккумуляторов, листового свинца, рассмотрены в ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия».

НДТ 10.1 Наилучшие доступные технологии утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства

Область применения: утилизация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в том числе автомобильных, стационарных, аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания свинцово-кислотных, аккумуляторов компьютерных свинцово-кислотных, аккумуляторов компьютерных кислотных и других свинецсодержащих отходов.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации автомобильных аккумуляторов, утративших потребительские свойства, являются технологии, обеспечивающие:

• глубину утилизации не менее 90% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);
• сырье вторичное, содержащее свинец (металлизированная фракция и паста с содержанием серы менее 1%), предназначенное для получения вторичного свинца (свинца необработанного), согласно справочнику ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия»;
• получение кристаллического сульфата натрия товарного;
• получение сырья вторичного из полипропилена (дробленый полипропилен);
• очистку выбросов в атмосферный воздух от процессов получения перечисленной выше продукции до следующих концентраций:

Преимущества технологии: полный технологический цикл утилизации свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, утративших потребительские свойства, в том числе автомобильных, стационарных, аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания свинцово-кислотных, аккумуляторов компьютерных свинцово-кислотных, аккумуляторов компьютерных кислотных и других свинецсодержащих отходов.

20.12 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Для выбора наилучших доступных технологий утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства, рассмотрены технологии, основанные на комбинации механических, физических, физико-химических, химических методов.

НДТ 11.1 Наилучшие доступные технологии утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Область применения: метод применяется для утилизации утративших потребительские свойства:

• источников бесперебойного питания,
• марганцево-цинковых источников тока;
• никель-металлгидридных источников тока;
• первичных диоксид марганцевых литиевых источников тока;
• одиночных никель-кадмиевых гальванических элементов (батареек);
• аккумуляторов компьютерных кислотных;
• аккумуляторов стационарных свинцово-кислотных;
• аккумуляторов для портативной техники и устройств свинцово-кислотных;
• аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания свинцово-кислотных.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации марганцево-цинковых источников тока, никель-металлгидридных источников тока, первичных диоксид марганцевых литиевых источников тока, одиночных никель-кадмиевых гальванических элементов (батареек), основанными на комбинации механических, физических, физико-химических, химических методов, являются технологии, предусматривающие:

• глубину утилизации батарей первичных и аккумуляторных не менее 50% от общей массы поступивших отходов (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);
• возможность вовлечения в оборотную систему использования воды не менее 70% от общего расхода воды.

Наилучшими доступными технологиями утилизации аккумуляторов компьютерных кислотных, аккумуляторов стационарных свинцово-кислотных, аккумуляторов для портативной техники и устройств свинцово-кислотных, аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания свинцово-кислотных, источников бесперебойного питания свинцово-кислотных, основанными на комбинации механических, физических, физико-химических, химических методов, являются технологии, предусматривающие:

• глубину утилизации не менее 90% (глубина утилизации рассчитывается по формуле (Г.2 Приложения Г).

Продуктами утилизации являются:

• сырье вторичное, содержащее свинец (металлизированная фракция и паста с содержанием серы менее 1%), предназначенное для получения вторичного свинца (свинца необработанного), согласно справочнику ИТС 13-2020 «Производство свинца, цинка и кадмия»;
• кристаллический сульфат натрия товарный;
• сырье вторичное из полипропилена (дробленый полипропилен).

НДТ 11.2 Наилучшие доступные технологии утилизации батарей первичных и аккумуляторных, утративших потребительские свойства

Область применения: метод применяется для утилизации утративших потребительские свойства:

• литиевых тионилхлоридных источников тока;
• первичных диоксидмарганцевых литиевых источников тока;
• тепловых первичных литиевых источников тока;
• литий-ионных аккумуляторов.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации утративших потребительские свойства батарей первичных и аккумуляторных, основанными на комбинации механических, физических, физико-химических, химических методов, являются технологии, предусматривающие:

• глубину утилизации батарей первичных и аккумуляторных не менее 75% от общей массы поступивших отходов (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.2 Приложения Г);
• возможность вовлечения в оборотную систему использования воды не менее 70% от общего расхода воды.

20.13 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации фильтров и фильтровальных материалов, утративших потребительские свойства

НДТ 12.1 Наилучшие доступные технологии утилизации фильтров и фильтровальных материалов, утративших потребительские свойства

Наилучшими доступными технологиями утилизации фильтров и фильтровальных материалов, утративших потребительские свойства, является технология, в результате которой происходят демонтаж фильтров и последующее разделение материальных потоков с целью получения вторичных материальных ресурсов с последующим использованием.

Область применения: утилизация автомобильных масляных, топливных и воздушных фильтров, утративших потребительские свойства.

Метод применяется для утилизации отходов аналогичных по конструкции автомобильных фильтров:

• масляных фильтров — фильтрующий элемент загрязнен автомобильными маслами;
• топливных фильтров — фильтрующий элемент загрязнен применяемым автомобильным топливом;
• воздушных фильтров — фильтрующий элемент загрязнен механическими примесями (пылью).

Краткое описание технологии. Метод основан на разборке отработанных фильтров на составляющие части: корпус, уплотнительное кольцо и фильтрующее полотно. Для масляных и топливных фильтров проводятся: отжим фильтрующего полотна с отделением масла (топлива), слив масла (топлива) в контейнер и передача для утилизации. Металлические детали обезвреживают с целью последующей утилизации как металлический лом. Отжатое фильтрующее полотно передается на обезвреживание.

Преимущества технологии:

• возможность максимального извлечения вторичных ресурсов из отработанных автомобильных фильтров — масла и металла с дальнейшей их утилизацией;
• оборотная система использования воды на производственные нужды с их очисткой;
• после очистки сточных вод содержание в них взвешенных веществ — не более 50 мг/дм3, нефтепродуктов — не более 50 мг/дм3.

20.14 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества; стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов

Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов продукции, содержащей галогенированные ароматические вещества; стойкие органические загрязнители; отходы органических пестицидов и агрохимикатов, при анализе полученных анкет по состоянию на 1 ноября 2025 года не выявлены.

20.15 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании твердых коммунальных отходов

НДТ 14.1 Наилучшие доступные технологии утилизации твердых коммунальных отходов с получением биогаза и органических удобрений

Область применения: утилизация раздельно собранной органической фракции твердых коммунальных отходов совместно с другими органическими отходами природного происхождения.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации раздельно собранной органической фракции (пищевых отходов) твердых коммунальных отходов являются технологии, обеспечивающие сбраживание органических отходов с применением метанобразующих бактерий с образованием органического удобрения и получением биогаза как источника энергии, при которых:

• глубина утилизации раздельно собранной органической фракции твердых коммунальных отходов с получением биогаза и органического удобрения (эффлюента) составляет 90% (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г).

Преимущества технологии:

• возможность утилизации смеси органических биоразлагаемых отходов с получением органических удобрений и биогаза;
• проведение процесса в замкнутом цикле;
• отсутствие образования выбросов, сбросов загрязняющих веществ, вторичных отходов.

НДТ 14.2 Наилучшие доступные технологии утилизации твердых коммунальных отходов (раздельно собранных пищевых отходов) с получением органических продуктов (кормовые добавки, удобрение, биотопливо)

Область применения: утилизация раздельно собранной органической фракции твердых коммунальных отходов (пищевых отходов).

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации раздельно собранной органической фракции (пищевых отходов) твердых коммунальных отходов являются технологии, обеспечивающие сушку пищевых отходов с получением продукции (кормовые добавки, удобрение и биотопливо), при которых:

• глубина утилизации в сухой продукт составляет 100% в расчете от сухой массы утилизируемых отходов (глубина утилизации рассчитана по формуле Г.1 Приложения Г);
• происходит образование сточных вод в количестве не более 90% от влажности утилизируемых отходов.

Преимущества технологии:

• отсутствие выбросов в атмосферу и отсутствие запаха;
• отсутствие образования вторичных отходов;
• возможность сброса сточных вод в хозяйственно-бытовую канализацию без дополнительной очистки.

НДТ 14.3 Наилучшие доступные технологии утилизации твердых коммунальных отходов (раздельно собранной органической биоразлагаемой фракции или отсева сортировки) с получением компоста

Область применения: утилизация раздельно собранной органической биоразлагаемой фракции твердых коммунальных отходов или отсева сортировки твердых коммунальных отходов с высоким содержанием органических биоразлагаемых компонентов.

Краткое описание технологии. Наилучшими доступными технологиями утилизации раздельно собранной биоразлагаемой фракции твердых коммунальных отходов или отсева сортировки твердых коммунальных отходов с высоким содержанием органических биоразлагаемых компонентов с получением компоста являются технологии, при которых:

• обеспечивается автоматизированный контроль аэрации компостируемой массы отходов, позволяющий снизить образование метана и аммиака;
• исключается сброс сточных вод в водные объекты за счет сбора выделяющейся при компостировании воды для увлажнения компостируемых отходов;
• обеспечивается получение стабилизированной продукции, соответствующей требованиям стандарта.

Преимущества технологии:

• контролируемый процесс аэрации компостируемой массы, препятствующий анаэробным процессам;
• минимизация выбросов в атмосферный воздух метана, аммиака и других продуктов разложения органических веществ, продуцируемых в анаэробных условиях;
• отсутствие запаха.

НДТ 14.4 Наилучшие доступные технологии утилизации твердых коммунальных отходов с получением твердого топлива

Область применения: утилизация твердых коммунальных отходов.

Краткое описание технологии. Технология комплексной утилизации твердых коммунальных отходов с получением твердого топлива, включающая предварительную сортировку с извлечением вторичных ресурсов.

Наилучшими доступными технологиями утилизации твердых коммунальных отходов являются технологии, обеспечивающие производство твердого топлива путем комплексной сортировки твердых коммунальных отходов, извлечения, сепарации и дробления целевых высококалорийных фракций, при соблюдении требований ГОСТ Р 71858-2024.

Наилучшими доступными технологиями комплексной утилизации твердых коммунальных отходов с получением твердого топлива, являются технологии, при которых:

• обеспечивается извлечение фракции с повышенным содержанием пищевых отходов не менее 30% от общей массы смешанного потока ТКО;
• обеспечивается извлечение вторичных ресурсов из фракции, направляемой на получение твердого топлива;
• обеспечивается выход топлива твердого из отходов не менее 15% от смешанных ТКО и не менее 85% от остатков сортировки ТКО;
• обеспечивается минимизация попадания в состав твердого топлива металлической фракции;
• обеспечивается содержание хлорсодержащих полимеров в составе твердого топлива в пределах, установленных ГОСТ 33516 «Топливо твердое из бытовых отходов. Технические характеристики и классы».

Преимущества технологии:

• возможность утилизации остатков сортировки твердых коммунальных отходов.

20.16 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании зол и шлаков от сжигания твердого топлива

Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании зол и шлаков от сжигания твердого топлива, при анализе полученных анкет по состоянию на 1 ноября 2025 года не выявлены.

20.17 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов катализаторов и сорбентов

Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов катализаторов и сорбентов, при анализе полученных анкет по состоянию на 1 ноября 2025 года не выявлены.

20.18 Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Наилучшие доступные технологии, применяемые при утилизации и обезвреживании отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств, при анализе полученных анкет по состоянию на 1 ноября 2025 года не выявлены.

Раздел 21 Перспективные технологии в области утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов)

К перспективным технологиям в российских методических документах по НДТ предлагается относить технологии, которые находятся на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения, позволяющие на стадии промышленного внедрения:

• обеспечить уровень защиты окружающей среды выше уровня защиты, определенного наилучшими доступными технологиями,
• при одинаковом уровне защиты обеспечить снижение производственных экономических затрат.

На основе анализа присланных анкет перспективные технологии утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов), которые могут рассматриваться как потенциальные НДТ, не выявлены.

Заключительные положения и рекомендации

Для разработки справочника была сформирована Техническая рабочая группа «Утилизация и обезвреживание отходов (кроме термических способов» (ТРГ 15), в состав которой вошли представители государственных органов власти, промышленных предприятий и ассоциаций, научно-исследовательских институтов и экспертных организаций, образовательных учреждений, научно-производственных и конструкторских компаний, а также некоммерческих и общественных организаций. Состав ТРГ 15 был утвержден приказом Минпромторга России от 5 марта 2025 года № 1077 «О создании технической рабочей группы „Утилизация и обезвреживание отходов (кроме термических способов)“.»

В целях сбора информации о применяемых на объектах утилизации и обезвреживания отходов технологических процессах, оборудовании, об источниках загрязнения окружающей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направленных на снижение загрязнения окружающей среды и повышение энергоэффективности и ресурсосбережения, была подготовлена анкета для предприятий, содержащая формы для сбора данных, необходимых для разработки проекта настоящего справочника НДТ. В качестве основы для формирования анкеты был использован ГОСТ Р 113.00.04-2020 «Наилучшие доступные технологии. Формат описания технологий».

Анкета была направлена в адреса российских предприятий, на которых, согласно данным различных источников информации, применяются или могли применяться технологии утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов). В связи с отсутствием специализированного учета объектов (деятельности) по утилизации и обезвреживанию отходов (кроме термических способов) корректно оценить репрезентативность полученной выборки предприятий не представляется возможным. Тем не менее сведения, полученные в результате анкетирования предприятий, были систематизированы и использованы при разработке справочника НДТ.

Итоги анализа поступивших от предприятий анкет выявили низкую информативность по различным аспектам применения технологий в области утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов). По результатам подготовки данного справочника НДТ можно сделать вывод, что в сфере утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов) внедрение современных технологических процессов и оборудования, разработка программ повышения энергоэффективности и ресурсосбережения требует более активной поддержки, в том числе со стороны государства. Цели, задачи и ожидаемые результаты перехода к технологическому нормированию на основе наилучших доступных технологий в сфере утилизации и обезвреживания отходов руководителями предприятий недооценены. Кроме того, как показал анализ анкет, предприятия не готовы или не располагают показателями, которые должны использоваться для сравнительной оценки объектов, на которых технологии реализованы.

Процесс совершенствования справочника должен отражать принцип последовательного улучшения — основной принцип современных систем менеджмента. Разработчики информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям «Утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов)» надеются, что коллеги готовы разделить эту позицию и поддержать совершенствование данного документа и продвижение наилучших доступных технологий в сфере утилизации и обезвреживания отходов (кроме термических способов).

Приложение А (обязательное)

ПЕРЕЧЕНЬ МАРКЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Таблица А.1

Перечень маркерных веществ