Технологии обработки

Технологии обработки сокращают или устраняют опасные отходы до их утилизации. Эти новые технология стали неотъемлемой частью обращения с опасными отходами.

Не существует комплексной технологии обработки; для каждого вида отходов требуется процесс, спроектированный для его уникальных характеристик. Эти технологии включают в себя физические, химические и биологические процессы. Термический процесс и стабилизация/затвердевание также широко используются и являются специальными вариантами химической или физической обработки. Большинство из этих технологий стали стандартизованными подходами и доказали свою эффективность.

1. Химическая обработка. Включает в себя изменение химической структуры опасных отходов. Делает материалы менее опасными, часто уменьшает химическую активность веществ. Преимущества этого метода в минимальных выбросах в воздух и тот факт, что ее можно проводить у себя на объекте. Несмотря на изменения в материалах, остается проблема избавления от измененных материалов.

2. Выпадение осадка – это химический процесс по удалению растворенных компонентов из потока жидких отходов. С помощью добавления специального осаждающего средства, изменения кислотности или щелочности, или изменения температуры потока отходов, опасный компонент может измениться. Получаются нерастворимые осадки, которые можно дальше сгущать, отстаивать или фильтровать. Этот процесс производит твердый материал и жидкий поток, которые нужно обрабатывать дальше. Выпадение осадка – это хорошо разработанный процесс, который часто используется в потоках промышленных отходов (например в электронике, сталелитейной промышленности и неорганической химии) с растворимыми токсичными металлами.

3. Нейтрализация сокращает кислотность или щелочность опасных отходов до более нейтрального состояния. Процесс состоит в смешивании кислот и оснований, чтобы получить pH, присущий естественному раствору соли в воде. Этот метод используется для кислотных отложений, отходов дубления кожи, кислотного травильного раствора при очистке стали, и отходов от гальванического покрытия. Обмен ионами используется для удаления ионов — в основном неорганических ионов — из раствора. В этом процессе, поток отходов проходит через фиксированный слой с естественной или синтетической смолой. Ионы обмениваются между смолой и неорганическими отходами, так что неорганические переходят к смоле. Неорганические ионы затем удаляются из смолы и, в некоторых случаях, обрабатываются снова, до утилизации. Обмен ионами используется для удаления драгоценных металлов, токсичных металлов и солей из водянистых растворов, таких, которые получаются при гальванопокрытии и чистовой обработке металлической поверхности.

4. Окисление/восстановление (восстановление-окисление.) Эти процессы разрывают химические связи, передавая электроны от одного реагента к другому. Реакции восстановления-окисления – одни из самых распространенных химических реакций; и неорганические и органические отходы можно обрабатывать этими процессами. Химическое окисление чаще всего используется для обеззараживания водянистых отходов, таких как отходы цианида от гальванопокрытия и хлорированные отходы углеводородов от растворов пестицидов. Соединения серы и ароматические углеводороды также обрабатываются с помощью этого процесса.

5. Технологии физической обработки используют физическое разделение и концентрацию компонентов внутри потока отходов. Это разделение может выполняться с помощью нескольких процессов, включая твердожидкое разделение, мембранное разделение, дистилляцию и выпаривание. Твердо/жидкое разделение используется для удаления твердых загрязнителей из сточных вод. Хлопьеобразование и центрифугирование, отложение осадка и фильтрация – обычные методы твердожидкого разделения. В мембранном разделении обычно используются тонкие листы проницаемой пластмассы с очень небольшими порами, через которые проходит поток отходов. Мембрана позволяет одному компоненту пройти, отделяя другие компоненты.

Дистилляция разделяет компоненты жидких смесей в соответствии с их летучестью. Под воздействием тепла на смесь, каждый летучий компонент испаряется при различной температуре. Дистилляция широко используется в нефтехимической отрасли и для регенерации растворителей. Самая простая форма дистилляции – это выпаривание. Основная цель выпаривания, однако, в отделении некоторых летучих жидкостей, чтобы сконцентрировать оставшуюся нелетучую часть отходов.

6. В биологической обработке используются микроорганизмы, чтобы разложить отходы. Микроорганизмы используют компоненты отходов как источник пищи, обеззараживая материалы во время своего пищеварительного процесса, превращая сложные органические молекулы в более простые, менее токсичные молекулы (например, воду, углекислый газ, кислоты). Процессы биологической обработки на протяжении десятилетий использовались в обработке муниципальных осадков сточных вод и промышленных потоков отходов, богатых биологически разлагаемыми загрязнениями, такими как крахмал, целлюлоза, жиры, масла и др. Обработка земли – это распространенный биологический метод обработки, который в 1981 использовался для утилизации приблизительно 100 миллионов галлонов опасных отходов. Отходы растекаются по почве и живущие в почве микроорганизмы разлагают органические соединения пока отходы проходят сквозь почву. Скоростью добавления отходов нужно внимательно управлять, чтобы не превысить возможности почвенных организмов в разложении отходов. Также, при обработке почвы необходимо должным образом огородить участок дамбой, чтобы предотвратить утечку отходов до их разложения. Только для определенных компонентов можно безопасно применять обработку почвы. Для этого процесса требуются большие участки земли, которые нельзя использовать для с/х целей многие годы. Так как процессы биологической обработки обычно не изменяют неорганические вещества, химическая или физическая обработка может быть необходима, чтобы сначала удалить их.

К другим обычным биологическим методам обработки относятся активный ил, аэрируемые пруды, пруды-усреднители, анаэробное перегнивание и компостирование. Во всех этих биологических процессах обработки применяется принцип микробиологического разложения отходов, с различными методами для конкретных потоков отходов. Кроме обработки ила, загрязненного биологически неразлагаемыми компонентами, такими как металлы, процессы биологической обработки обычно рассматриваются как экологически полезные, у которых мало отрицательных воздействий.

7. Термическая обработка – это процесс, предназначенный для разрушения отходов под воздействием высокой температуры. Управление по охране окружающей среды требует, чтобы при термической обработке достигалось 99,9% разрушение и удаление поступающих опасных отходов, которые иначе пришлось бы хранить или зарывать в земле. Термическая обработка считается самой дорогой технологией обработки. Однако затраты на термические технологии сопоставимы с затратами на захоронение в землю, если принять во внимание долгосрочные обязательства и затраты на постоянную заботу о мусорной свалке.

8. Сжигание – это самый распространенный метод термической обработки. По мнению некоторых ученых – это лучший метод полной обработки опасных отходов. В сущности, сжигание – это процесс, где органические материалы, которые большей частью состоят из углерода и водорода, реагируют с кислородом при высокой температуре (обычно 425°С - 1650°С). В результате этой реакции окисления получаются углекислый газ и водный пар. Опасные отходы, однако, часто являются более сложными материалами. В зависимости от сжигаемых материалов, продуктами горения могут быть окиси, кислоты, зола и/или газообразные пары (некоторые из них могут быть экологически опасными). Большинству мусоросжигательных печей требуются усовершенствованные газопромыватели, чтобы минимизировать загрязнения в газообразных побочных продуктах. Зола и несжигаемые твердые остатки, с другой стороны, должны собираться и должным образом утилизироваться с помощью таких методов как безопасная мусорная свалка.

Есть несколько различных типов мусоросжигательных печей, которые разрешены и контролируются Управлением по охране окружающей среды в строгом соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов. Каждый объект по обработке проектируется в соответствии с характеристиками отходов, т.е. жидкие, твердые, ил или газообразные отходы. Однокамерные системы жидкого впрыска – это самые используемые мусоросжигательные печи для опасных отходов. Они используются для разрушения фенолов, полихлорированных бифенилов, днищ реакторов, растворителей, полимерных отходов и пестицидов. Барабанные печи – это один из самых разносторонних типов мусоросжигательных печей, способных принять отходы почти в любом виде, включая твердые, жидкие, газообразные и даже в бочках отходы. Обоим типам мусоросжигательных печей требуется оборудование по контролю за загрязнением воздуха, и любые остатки золы, жидкости или в твердом виде должны собираться и отправляться на объект по утилизации. Другие методы сжигания (например, кипящий слой, сложные печи, печи для обжига цемента) также используются. У каждого типа сжигания есть свои ограничения и преимущества. Некоторые мусоросжигательные печи могут быть спроектированы таким образом, что тепло, получающееся от сжигания отходов, используется для превращения воды в пар, который используется как источник энергии. Объекты по термическому разрушению могут быть частью производственного процесса. Например, одна из компаний использует хлористый водород и тепло, полученное от термического разрушения в расположенном поблизости производственном процессе.

9. Пиролиз отличается от сжигания тем, что разрушает отходы в отсутствие кислорода и при очень высоких температурах. Из-за отсутствия кислорода, производство окисей сокращается или устраняется. Хотя технологии пиролиза успешно разрушают многие типы опасных отходов, они еще в стадии разработки и не так широко используются как сжигание.

10. Стабилизация/затвердевание (фиксация) делает отходы менее опасными, уменьшая возможности для компонентов отходов перемещаться из объекта по утилизации. Затвердевание и герметизация закрепляют отходы в виде твердой массы, что минимизирует утечки с объекта с захоронением в землю. Химическая "фиксация" как метод обработки часто применяется для связывания опасных компонентов. Эти методы сокращают утечки, несмотря на то, что опасные компоненты могут остаться неизмененными. Этот метод больше всего применяется для неорганических материалов в водянистых растворах, взвесей металлов или неорганических солей.