СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
INDUSTRIAL WASTES UTILIZATION METHOD AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области обезвреживания и утилизации агрессивных химических соединений, в частности, концентрированных солевых растворов, являющихся отходами нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической индустрии и иных отраслей промышленности.
Уничтожение агрессивных химических соединений является актуальным направлением для таких отраслей промышленности, как нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и химическая, в ходе которых при переработке исходного сырья скапливается существенное количество токсичных отходов, в том числе солей, которые довольно опасны для экологии и здоровья человека, попадая в воду, почву, воздух, если не подвергаются своевременной утилизации. В частности, концентрированные солевые растворы обычно образуются при обессоливании воды и стоков методами обратного осмоса, электродиализа или выпаривания. Их утилизация в жидком виде затруднена как из-за высоких затрат на перевозку жидких стоков, так из-за проблем их утилизацией на полигонах в связи с высокими энергетическими затратами и ограничениями, налагаемыми законодательством большинства стран запрещающих прямую утилизацию жидких стоков.
Обычным решением проблемы является выпаривание солевого стока до сухих солей и захоронение последних (в зависимости от локального законодательства прямое или после обработки, предотвращающей растворение). Очевидным минусом такого решения является высокая стоимость оборудования для кристаллизации и значительное энергопотребление на реализацию выпаривания.
В качестве способов утилизации отходов солей используют захоронение и переработку с целью использования в качестве вторсырья с целью извлечения из них ценных углеводородных компонентов и получения полезных продуктов для использования в различных областях промышленности, в основном, в топливной, строительной и т.п.
Также известны многочисленные способы уничтожения агрессивных химических соединений, такие как затопление или захоронение на большой глубине, уничтожение взрывом, сжигание и химическая нейтрализация. Многие из них исчерпали свои возможности и не соответствуют природоохранному законодательству.
Широко известны применяемые ведущими промышленными странами способы уничтожения агрессивных химических соединений и отходов, основанные на прямом сжигании веществ в печах с последующей очисткой отходящих газов, защищенные патентами US 5711917 от 18.09.06, U 5574203 от 27.10.94, DE 3028193 от 25.07.08, DE 4428418 от 11.08.94 и другими.
Известны и российские разработки уничтожения химических отходов методами высокотемпературной обработки, в частности защищенные патентами RU 2005519 от 19.05.92, RU 2022590 от 20.05.91, RU 2064308 от 27.04.92, RU 2093229 от 19.03.96, RU 2156631 от 25.10.95.
С другой стороны, в промышленности активно используется метод сушки избыточного активного ила, образующегося на сооружениях биологической очистки.
Сушка активного ила - также энергоемкий процесс, но, в отличие от кристаллизации солей, значительно более распространенный и требующий более простого оборудования.
Значительная часть предприятий, нуждающихся в утилизации солевых стоков, имеет сооружения биологической очистки несолевых стоков, на которых образуется избыточный активный ил. Таким образом, утилизация солевых стоков при сушке ила может быть осуществлена без дополнительных инвестиций.
Требования к влажности активного ила, используемого как субстрат для пропитки солями, диктуются физико-химическими особенностями процесса.
Пропитка солевыми растворами должна осуществляться за счет проникновения растворов в капиллярную сеть иловой массы.
При слишком высокой начальной влажности капиллярная сеть полностью заполнена свободной водой, смачивание невозможно, в результате чего при сушке таких илов после пропитки произойдет кристаллизация солей за пределами иловых гранул.
При слишком низкой начальной влажности подсушенного ила не происходит проникновения солевых растворов в иловую массу, так как капилляры закрываются.
С целью лучшего проникновения солевого раствора в массу подсушенного ила, используется обработка ила поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Наиболее близким по технической сути к заявляемому способу является технология переработки отходов нефтеперерабатывающих предприятий, включающих, в частности, отработанный активный ил и концентраты солей, в рамках которой избыточный активный ил после вторичных отстойников проходят глубокое обезвоживание, а солевой концентрат подвергают вакуумному выпариванию. Получаемые при этом отходы утилизируют доступными методами (КОШАК Н.М., Утилизация отходов, образующихся при очистке сточных вод нефтехимического предприятия, «Научно-практический электронный журнал «Аллея Науки», 2017, Вып.10 (4), стр.406-411.
Недостатками такой технологии являются большие энергозатраты на выпаривание растворов солей, а также необходимость специального оборудования для утилизации отходов.
Задачей, решаемой авторами, являлось создание энергосберегающей технологии переработки отходов.
Указанная задача решалась путем введения в концентрированный раствор солей поверхностно-активное вещества (ПАВ) в концентрации от 2 до 100 мг/л, который после чего смешивают с активным илом, влажностью 12-90%, высушивают а, затем полученную высушенную суспензию утилизируют.
В качестве ПАВ используют любые ПАВ, способные обеспечить проникновение концентрата солей в капиллярную сеть иловой массы.
В качестве ПАВ могут быть использованы твины, например Твин 80, Бетаин 40, АБСК и другие.
Требования к влажности активного ила, используемого как субстрат для пропитки солями, диктуются физико-химическими особенностями процесса. Выбор соотношения массы раствора и ила продиктован требованием полного поглощения жидкости илом. Пропитка солевыми растворами должна осуществляться за счет проникновения растворов в капиллярную сеть иловой массы. При слишком высокой начальной влажности капиллярная сеть полностью заполнена свободной водой, смачивание невозможно, в результате чего при сушке таких илов после пропитки произойдет кристаллизация солей за пределами иловых гранул. При слишком низкой начальной влажности подсушенного ила не происходит проникновения солевых растворов в иловую массу, так как капилляры закрываются.
В противном случае соль кристаллизуется за пределами иловых гранул, что приводит к образованию пыли.
Установка для совместной переработки концентрированных солевых растворов и активного ила представлена на фиг. 1, где используются следующие обозначения: 1-транспортерленточной сушилки; 2 - смеситель; 3 - распылитель; 4 - зона с необработанным илом; 5 - блок подачи горячего воздуха.
Установка работает следующим образом. На транспортер 1 в зону 4 поступает отработанный активный ил, где он подсушивается горячим воздухом из блока 5. Рассол солей и ПАВ поступают в смеситель 2, где тщательно перемешиваются, и затем с помощью распылителя 3 распыляются на поверхность подсушенного активного ила. В ходе дальнейшего движения транспортера под действием температуры происходит дальнейшее обезвоживание ила с сорбированной солью, после чего ил поступает на утилизацию путем сжигания.
Промышленная применимость изобретения иллюстрируется следующими примерами.
3
3
Пример 1. Частично высушенный избыточный ил сооружений биологической очистки бытовых сточных вод влажностью 26% в количестве 1200 кг обработали 340 кг раствора, содержащего 240 г/дм хлорида натрия и 1.6 г/дм сульфата кальция, предварительно смешанного с раствором трин-80 до концентрации 50 мг/л. Влажность ила после обработки составила 38%. Затем ил был высушен до влажности 8% на ленточной сушилке и утилизирован сгоранием.
3
3
Пример 2. Частично высушенный избыточный ил сооружений биологической очистки бытовых сточных вод влажностью 12% в количестве 1000 кг обработали 200 кг раствора, содержащего 290 г/дм хлорида натрия и 0.6 г/дм сульфата кальция, предварительно смешанного с раствором бетаин 40 до концентрации 2 мг/л. Влажность ила после обработки составила 14%. Затем ил был высушен до влажности 6,5% на ленточной сушилке и утилизирован сгоранием.
3
3
Пример 3. Частично высушенный избыточный ил сооружений биологической очистки бытовых сточных вод влажностью 90% в количестве 100 кг обработали 25 кг раствора, содержащего 420 г/дм хлорида натрия и 7 г/дм сульфата кальция, предварительно смешанного с раствором АБСК до концентрации 100 мг/л. Влажность ила после обработки составила 78%. Затем ил был высушен до влажности 12% на ленточной сушилке и утилизирован сгоранием.
Преимуществом изобретения является минимизация энергозатрат на утилизацию концентрированных солевых растворов за счет использования теплотворной способности отработанного активного ила.