Pavojingų atliekų apdorojimas (HWT): technologijos, fiziniai ir cheminiai apdorojimo metodai

Pavojingų atliekų apdorojimas (HWT): technologijos, fiziniai ir cheminiai gydymo metodai!

Pavojingų atliekų apdorojimo technologijos:

Net ir po intensyvios pavojingų atliekų mažinimo programos vis dar bus daug pavojingų atliekų, kurias reikės apdoroti ir šalinti.

Apdorojimo technologijos buvo klasifikuojamos kaip fizinės, cheminės, biologinės, šiluminės arba stabilizavimo / fiksavimo technologijos.

Fizikinio apdorojimo procesai apima gravitacijos atskyrimą, fazių keitimo sistemas, pvz., Lakiųjų medžiagų lakiųjų medžiagų šalinimą ore ir garais, ir įvairias filtravimo operacijas, įskaitant anglies adsorbciją.

Cheminis apdorojimas atliekas paverčia mažiau pavojingomis medžiagomis, naudodamas tokius metodus kaip pH neutralizavimas, oksidacija arba sumažinimas ir krituliai. Biologinis apdorojimas atlieka mikroorganizmų organinių junginių skaidymui atliekų sraute.

Šilumos naikinimo procesai apima deginimą, kuris vis labiau tampa prioritetine pavojingų atliekų apdorojimo galimybe, o pirolizė, ty cheminis atliekų skilimas, atsiranda šildant medžiagą be deguonies.

Stabilizacijos metodai apima vandens pertekliaus pašalinimą iš atliekų ir likučio kietinimą, sumaišant jį su stabilizuojančiu agentu, pvz., Portlandcementu, arba stiklindami jį į stiklinę medžiagą.

Dauguma gydymo priemonių turi fizinių ir cheminių aspektų. Tinkama pavojingų atliekų apdorojimo technologija priklauso nuo atliekų pobūdžio. Atliekų fizinio apdorojimo tipas labai priklauso nuo apdorotos medžiagos fizinių savybių, įskaitant medžiagos būklę, tirpumą vandenyje ir organiniuose tirpikliuose, tankį, lakumą, virimo temperatūrą ir lydymosi temperatūrą.

Fizinio gydymo metodai:

Įvairūs pramonėje naudojami fizinio apdorojimo metodai yra: adsorbcija, dervų adsorbcija, sedimentacija, elektro dializė, atvirkštinis osmosas, tirpiklių ekstrahavimas, distiliavimas, garinimas ir filtravimas.

Adsorbcija:

Adsorbcija ant aktyvintos anglies atsiranda tada, kai molekulė patenka į savo paviršių ir ten yra fizinių ir (arba) cheminių jėgų. Šis procesas yra grįžtamasis, todėl aktyvuota anglis gali būti regeneruojama ir pakartotinai panaudojama tinkamai naudojant šilumą ir garą arba tirpiklį.

Su adsorbcijos pajėgumu susiję veiksniai yra:

a. Didesnis paviršiaus plotas sukuria didesnį adsorbcijos pajėgumą [pvz .: aktyvuota anglis turi didelį paviršiaus plotą (500-1500 m ² / g)]

b. Adsorbcija didėja, nes tirpiklio tirpumas mažėja. Taigi angliavandeniliams adsorbcija didėja molekulinės masės atžvilgiu

c. Tirpinant su jonizuojančiomis grupėmis didžiausia adsorbcija bus pasiekta esant minimaliam jonizavimui.

d. Adsorbcijos pajėgumas mažėja didėjant temperatūrai.

Dar reikia pažymėti, kad biologinis aktyvumas paprastai vyksta anglies sluoksnyje. Jei adsorbuotų rūšių koncentracija yra pakankamai didelė ir medžiaga yra biologiškai skaidoma ir netoksiška bakterijoms, biologinis aktyvumas gali žymiai padidinti efektyvų pašalinimo pajėgumą. Ne vandeninių atliekų sraute, pavyzdžiui, naftos frakcijoje, sirupuose, augaliniuose aliejuose ir farmaciniuose preparatuose, buvo pašalinta aktyvuota anglimi. Tokiais atvejais spalvų šalinimas yra labiausiai paplitęs tikslas. Dabartinės atliekų apdorojimo galimybės apsiriboja vandeniniais tirpalais.

Dervos adsorbcija:

Atliekų apdorojimas dervomis apima du pagrindinius veiksmus:

1. Skystųjų atliekų srauto kontaktavimas su derva ir dervos įsisavinimas iš tirpalo; ir

2. Vėliau regeneruokite dervas pašalinant adsorbuotas chemines medžiagas, tiesiog plaunant tinkamu tirpikliu.

Ne poliarinės molekulės adsorbcija į hidrofobinę dervą (pvz., Stireno divinil-benzeno pagrindu pagamintą dervą) visų pirma atsiranda dėl Vander Waal jėgų poveikio. Kitais atvejais svarbi kita sąveika, pvz., Dipolio-dipolio sąveika ir vandenilio jungtis. Kai kuriais atvejais gali būti taikomas jonų mainų mechanizmas. Siekiant pašalinti organines dažų atliekas iš vandens, buvo naudojamos dvi skirtingos dervos: šiuo atveju atliekų srautas pirmą kartą kontaktuojamas su normaliu polimeriniu adsorbentu ir tada su jonų mainų derva.

Sedimentacija:

Sedimentacija yra fizinis procesas, kai dalelės, suspenduotos skystyje, nusėda gravitacijos būdu.

Pagrindiniai daugumos sedimentacijos procesų elementai yra:

a. Pakankamo dydžio baseinas arba talpykla tam, kad išlaikytų skystį, kurį reikia apdoroti santykinai ramioje būsenoje tam tikrą laiką

b. Priemonė nukreipti skystį, kurį reikia apdoroti, į pirmiau minėtą baseiną taip, kad būtų lengviau nusodinti.

c. Priemonė, skirta fiziškai pašalinti nusodintas daleles iš skysčio.

Sedimentacija gali būti arba partijos, arba nuolatinis procesas. Nuolatiniai procesai yra labiausiai paplitę, ypač kai reikia apdoroti didelius skysčių kiekius. Šis metodas buvo plačiai naudojamas pašalinant sunkiuosius metalus iš geležies ir plieno pramonės nuotekų; fluorido pašalinimas iš aliuminio gamybos nuotekų; sunkiųjų metalų šalinimas iš vario lydymo nuotekų ir iš metalo apdailos pramonės bei nuotekų srauto iš organinių cheminių medžiagų.

Elektros dializė:

Elektros dializė apima vandeninio srauto atskyrimą (labiau koncentruotą elektrolitu nei originalas) ir išeikvotą srovę. Proceso sėkmė priklauso nuo specialių sintetinių membranų, dažniausiai pagrįstų jonų mainų dervomis, kurios yra pralaidžios tik vienam tipo jonui. Katijonų mainų membranos leidžia judėti tik teigiamiems jonams, veikiant elektriniam laukui, o anijonų mainų membranos leidžia praeiti tik neigiamo krūvio jonus.

Maitinimo vanduo patenka per skyrius, kuriuos sudaro tarpas tarp kintamųjų katijonų pralaidžių ir anijonui laidžių membranų, laikomų kamino. Kiekviename kamino gale yra elektrodas, turintis tą patį plotą kaip ir membranos. Disko potencialas, taikomas visoje kamino, teigiamus ir neigiamus jonus migruoja priešingomis kryptimis.

Šis metodas buvo naudojamas gėlinimui, norint pagaminti geriamąjį vandenį iš sūkurinio vandens. Maisto pramonėje išrūgų sūdymui naudojama elektro dializė. Chemijos pramonė naudoja šį metodą tirpalų praturtinimui ar išeikvojimui ir mineralinių komponentų pašalinimui iš produktų srautų.

Grįžtamoji osmozė:

Šį metodą, kuris yra plačiausiai naudojamas, sudaro membrana, pralaidanti tirpikliui, bet nepralaidi daugumai ištirpusių rūšių, tiek organinių, tiek neorganinių. Šie įtaisai naudoja slėgį, kad priverstą vandenį priverstų pripildyti pusiau skvarbia membrana. Membrana veikia kaip filtras, leidžiantis vandenį stumti per poras, bet apriboti didesnių, pašalintinų molekulių eigą.

Celiuliozės acetato membranos buvo naudojamos anksčiau, tačiau šiuo metu polisulfonai ir poliamidai yra vis populiaresni naudoti esant didelėms pH vertėms. Dėl membranų jautrumo cheminiam poveikiui ir užsiteršimui, taip pat srauto sistemos jautrumui prijungimui ir erozijai, įprasta apdoroti pašarų vandenį, kad būtų pašalintos oksiduojančios medžiagos. Atvirkštinio osmoso technika plačiai naudojama jūros arba druskingo vandens gėlinimui.

Jis taip pat buvo sėkmingai naudojamas gydant galvanizavimo skalavimo vandenis ne tik siekiant atitikti nuotekų išleidimo standartus, bet ir atgauti koncentruotus metalo druskos tirpalus pakartotiniam naudojimui. Jis taip pat buvo naudojamas popieriaus ir maisto perdirbimo pramonės atliekų srautams apdoroti.

Tirpiklių ekstrahavimas:

Tirpiklių ekstrahavimas yra skysto tirpalo sudedamųjų dalių atskyrimas kontaktuojant su kitu nesimaišančiu skysčiu. Jei medžiagos, sudarančios pradinį tirpalą, pasiskirsto skirtingai tarp dviejų skystųjų fazių, atsiras tam tikras atskyrimo laipsnis ir tai gali sustiprėti naudojant kelis kontaktus. Pagrindinis tirpiklių ekstrakcijos panaudojimas atliekų apdorojimui buvo fenolio pašalinimas iš šalutinių produktų vandens, pagaminto akmens anglies kokso, naftos perdirbimo ir cheminės sintezės, kuri apima fenolį.

Superkritinių skysčių (SCF) naudojimas dažniausiai C0 ₂ kaip ekstrahavimo tirpiklis buvo vienas iš perspektyvesnių tirpiklių ekstrahavimo metodų. SCF yra skysčiai, esantys žemiausioje temperatūroje, kurioje gali susidaryti kondensatas. Virš kritinės temperatūros tam tikri skysčiai pasižymi savybėmis, pagerinančiomis jų tirpiklio savybes.

Organinės medžiagos, kurios kambario temperatūroje yra tik šiek tiek tirpios tam tikruose tirpikliuose, superkritinėmis sąlygomis tampa visiškai maišomos su tirpikliu. Puikios tirpiklio savybės atsiranda dėl greito masės perdavimo gebėjimo ir labai mažo tankio, būdingo SCF. Pagrindiniai SCF privalumai yra trumpi gyvenamieji laikai be jokios sudėties.

Svarbus šių SCF taikymas buvo organinių halogenidų pesticidų išgavimas iš dirvožemio, aliejaus gavyba iš emulsijų, naudojamų aliuminio ir plieno apdorojimui, ir panaudotos aktyvintos anglies regeneravimas. Superkritinis etanas buvo naudojamas gryninti alyvas, užterštas PCB, metalais ir vandeniu.

Distiliavimas:

Distiliavimas yra brangus ir daug energijos sunaudojantis, ir tikriausiai gali būti pateisinamas tik tais atvejais, kai vertingas produkto panaudojimas yra įmanomas (pvz., Tirpiklio regeneravimas). Šis metodas taikomas tik ribotam vandeninių pavojingų atliekų apdorojimui.

Garavimas:

Garinimo procesas naudojamas pavojingoms atliekoms, pvz., Radioaktyviems skysčiams ir dumbloms, apdoroti ir dengiant lakštus bei dažų tirpiklių atliekas daugelyje kitų panaudojimo būdų. Jis gali tvarkyti skysčius, srutas ir kartais organines ir neorganines dumblas, turinčias suspenduotų arba ištirpusių kietųjų medžiagų arba ištirpusių skysčių, kai vienas iš komponentų iš esmės yra lakus. Jis gali būti naudojamas atliekų kiekio mažinimui prieš šalinant žemę arba deginant.

Pagrindiniai garavimo trūkumai yra didelės kapitalo ir eksploatacinės išlaidos bei dideli energijos poreikiai. Šis procesas labiau pritaikytas nuotekoms su didelėmis teršalų koncentracijomis.

Filtravimas:

Filtravimas yra gerai išvystytas ekonominis procesas, naudojamas visapusiškai apdorojant daugelį pramoninių nuotekų ir atliekų dumblo. Energijos poreikis yra palyginti mažas, o veiklos parametrai yra gerai apibrėžti. Tačiau tai nėra pirminis apdorojimo procesas ir dažnai naudojamas kartu su krituliais, flokuliacija ir nusėdimu, kad būtų pašalintos šios kietos medžiagos.

Flokuliacija:

Įvairūs reiškiniai, atsirandantys per flokuliaciją, gali būti suskirstyti į du nuoseklius mechanizmus. Chemiškai sukeltas atgręžtinių paviršių jėgų destabilizavimas, leidžiantis dalelėms susilieti, kai liečiasi, ir cheminis jungimasis ir fizinis įsiskverbimas tarp nešvarių dalelių, leidžiantis susidaryti didelėms dalelėms.

Flokuliavimui naudojamos cheminės medžiagos yra alūnas, kalkės, geležies chloridas, geležies sulfatas ir poli elektrolitai. Poli elektrolitai susideda iš ilgų grandinių, vandenyje tirpių polimerų, tokių kaip poliakrilamidai. Jie naudojami kartu su neorganiniais flokuliantais arba kaip pirminis flokuliatorius. Neorganiniai flokuliantai, tokie kaip aliuminis, sumaišius su vandeniu, šiek tiek didesnis vandens pH sukelia hidrolizaciją, kad susidarytų želatiniai aliuminio hidroksido nuosėdos.

Iš dalies tai yra dėl didelio jų paviršiaus ploto, jie gali nuvalyti mažas daleles ir taip sukurti didesnes daleles. Kai suspenduotos dalelės yra flokuliuojamos į didesnes daleles, jos paprastai gali būti pašalintos iš skysčio nusėdimo būdu, jei tarp suspenduotų medžiagų ir skysčio yra pakankamas tankio skirtumas.

Cheminio apdorojimo metodai:

Cheminis atliekų apdorojimas padės mums paversti dideles pavojingas atliekas mažiau pavojingomis. Cheminis apdorojimas taip pat padeda atgauti vertingus biologinius produktus iš pavojingų atliekų, taip sumažinant bendras atliekų šalinimo išlaidas. Taigi, prieš apsvarstant žemės užpildymo galimybes, turi būti priimtos cheminio valymo galimybės.

Įvairūs cheminių medžiagų apdorojimo procesai, taikomi pavojingų atliekų tvarkymo pramonėje, yra: tirpumas, neutralizavimas, nusodinimas, koaguliacija ir flokuliacija, oksidacija ir redukcija, jonų mainų metodas

Tirpumas:

Pavojingos atliekos gali būti organinės ir neorganinės, turinčios įvairių cheminių elementų ir su įvairiomis struktūrinėmis konfigūracijomis. Vanduo, žinomas kaip universalus tirpiklis, ištirps daugelį šių medžiagų, o kitose - tik ribotas tirpumas vandenyje. Įvairių neorganinių ir organinių druskų tirpumas naudojamas kaip pavojingų atliekų apdorojimo priemonė, kai yra nuotekų valymo įrenginių ir žemės užpildymo galimybės yra ribotos

Neutralizavimas:

Rūgščių ir šarminių atliekų srautų neutralizavimas yra cheminio apdorojimo pavyzdys, siekiant sumažinti atliekas, kurios yra korozinės. Rūgšties arba bazės neutralizavimas yra lengvai nustatomas matuojant jo pH. Rūgštėmis pagrįstos reakcijos yra labiausiai paplitęs cheminis procesas, naudojamas pavojingų atliekų apdorojimui. Būtina neutralizuoti prieš užpildant žemę, kad sausumos užpildymo metu būtų išvengta sąveikos. Kadangi neutralizavimo procesas natūraliai egzoterminis, jei neįvyko išankstinis neutralizavimas, žemės užpildymo sluoksnių temperatūra didėja, o tai kenkia įklotams.

Krituliai:

Dažnai nepageidaujami sunkieji metalai yra skystose ir kietose atliekose, kurios yra srutų pavidalu. Paprastas kritulių kiekis. Įprastas organinių sunkiųjų metalų pašalinimo būdas yra cheminis nusodinimas. Metalai priklauso nuo skirtingo pH lygio, priklausomai nuo metalo jonų, todėl susidaro netirpi druska. Todėl rūgštinių atliekų srauto neutralizavimas gali sukelti sunkiųjų metalų nusodinimą. Jų sunkiųjų metalų hidroksidai paprastai yra netirpūs, todėl jų nusodinimui dažniausiai naudojami kalkės arba šarminės medžiagos.

Koaguliacija ir flokuliacija:

Krituliai didinami pridedant koaguliantų. Dažniausiai naudojamas agulantas yra alūnas. Daug kooperatorių yra naudojami kaip koaguliantai. Šie koaguliantai neutralizuoja koloidų krūvį suspenduotoje būsenoje, leidžiant jiems greitai nusėsti.

Oksidacija ir mažinimas:

Cheminius oksidacijos ir redukcijos procesus galima naudoti toksiškiems teršalams paversti nekenksmingomis ar mažiau toksiškomis medžiagomis. Sunkiųjų metalų atliekos yra redukuojamos, kad nusodintų sunkesni metalai. Pavyzdys yra šešiavalenčio chromo nusodinimas į trivalentę chromo hidroksidą. Panašiai šarminis cianido chloravimas neutralizuoja labai toksiškas cianido atliekas.

Jonų mainų metodai:

Jonų mainai yra grįžtamieji jonų mainai tarp skystų ir kietų fazių. Jonų, laikomų elektrostatinėmis jėgomis į įkrautas funkcines grupes netirpių kietųjų dalelių paviršiuje, pakeičiami panašaus įkrovimo jonais tirpale. Jonų mainai yra stechiometrinis, grįžtamas ir selektyvus ištirpusių jonų rūšių pašalinimas.