A. Цель 7 B. Структура документа и применение руководящих принципов и указаний 9



страница5/8
Дата17.11.2018
Размер1.65 Mb.
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8

1.2. Системы резкого охлаждения

Системы водоохлаждения также используются для резкого снижения температуры дымовых газов до уровня ниже порога образования химических веществ, перечисленных в Приложении С Стокгольмской конвенции. Такие системы и соответствующие системы очистки сточных вод должны проектироваться с расчетом на более высокое содержание твердых частиц, которые в конечном итоге окажутся в промывных водах.



    1. Дожигатели

Дожигатели бывают либо автономными, либо интегрированными в основную камеру сгорания и предназначены для уничтожения несгоревших либо частично сгоревших углеродных соединений в отходящих газах. В зависимости от реальных условий может потребоваться применение катализатора, дополнительного воздуха для горения или горелки (на природном газе). В тех случаях, когда это необходимо, должны издаваться законодательные нормативы в отношении минимальных температур для достижения деструкции применительно к тому или иному процессу. Необходимо принимать меры для обеспечения должного использования дожигателей.

    1. Пылеотделение

ПХДД/ПХДФ выбрасываются с дымовыми газами через газовую фазу, а также в связанной с частицами форме. Особенно обогащается тонкодисперсная фракция благодаря ее высокой удельной поверхности. Поскольку отделение тонкодисперсной фракции не всегда достигается в электростатических осадителях, специализированные тканевые фильтры более эффективны для снижения выбросов ПХДД/ПХДФ. Добавление сорбентов может повысить эффективность удаления (Hübner et al. 2000).

      1. Циклонные и мультициклонные системы

Циклоны и мультициклоны (состоящие из нескольких малых циклонов) извлекают твердые частицы из потока газа при помощи центробежной силы. Циклоны гораздо менее эффективны для снижения выбросов твердых частиц, чем такие устройства, как электростатические осадители или тканевые фильтры, и они не используются самостоятельно в современных системах очистки дымовых газов.

      1. Электростатические осадители

Электростатические осадители (в Европе эти системы обычно называют электростатическими фильтрами) обычно используются для сбора и снижения содержания твердых частиц в газообразных продуктах сгорания, так как они создают сильное электрическое поле в потоке дымового газа (Рисунок 2). В результате заряжаются частицы, вовлеченные в газообразные продукты сгорания.

Большие осадительные пластины получают противоположный заряд для притягивания и улавливания частиц. Эффективность улавливания является функцией электрического сопротивления улавливаемых частиц. Электростатические осадители эффективно удаляют большую часть твердых частиц, включая адсорбированные частицами химические вещества, перечисленные в Приложении С.

Рисунок 2. Принципиальная схема электростатического осадителя

Источник: European Commission 2005.

Образование химических веществ, перечисленных в Приложении С, может происходить внутри электростатического осадителя при диапазоне температур от 200º C до 450º C. При повышении температуры на впуске электростатического осадителя от 200° до 300º C, наблюдается повышение концентраций ПХДД/ПХДФ с повышением температуры. При повышении температуры выше 300º C, показатели образования ПХДД/ПХДФ понижаются.

Обычный диапазон рабочих температур для электростатических осадителей составляет 160º-260º C. Более высоких температур (например, 250º C) следует избегать, поскольку при этом повышается риск образования ПХДД/ПХДФ.

В мокрых электростатических осадителях используются жидкости, обычно вода, для смывания загрязнителей с осадительных пластин. Такие системы функционируют лучше всего, когда поступающие газы имеют более низкую температуру или являются влажными.

В конденсационных электростатических осадителях используются наборы пластиковых трубок с внешним водяным охлаждением для осаждения тонкодисперсных жидкостей или твердых частиц путем ускорения конденсации при помощи водоохлаждения (Рисунок 3).

Рисунок 3. Конденсационный электростатический осадитель

Источник: European Commission 2005.



      1. Тканевые фильтры

Т
каневые фильтры также называются тканевыми рукавными или мешочными фильтрами (Рисунок 4). Эти устройства улавливания твердых частиц высоко эффективны для устранения перечисленных в Приложении С химических веществ, которые могут связываться с частицами и парами, адсорбирующимися на частицах в потоке отходящих газов.

Рисунок 4. Схематическое изображение тканевого фильтра

Источник: European Commission 2005.
Фильтры обычно представляют собой мешки от 16 до 20 см в диаметре, 10 м в длину, сделанные из стекловолоконного материала или политетрафторэтилена (ПТФЭ), устанавливаемые последовательно (см. Таблицу 2). При помощи индукционного вентилятора газообразные продукты горения прогоняются через плотную ткань, на которой образуется фильтровальный осадок. Пористость ткани и образующийся фильтровальный осадок позволяют мешкам действовать в качестве фильтрующей среды и улавливать широкий диапазон частиц с размерами менее 1 μm в диаметре (хотя при размере в 1 μm эффективность захвата начинает понижаться).28 Тканевые фильтры подвержены разрушению под воздействием воды и коррозии, и для предотвращения такого воздействия температура газовых потоков должна поддерживаться на точке росы (130°-140°C). Некоторые фильтровальные материалы более устойчивы к повреждениям такого рода. Тканевые фильтры чувствительны к кислотам; поэтому их обычно устанавливают совместно с распылительными адсорбционными сушками для удаления кислых газов выше по потоку. Распылительные сушки также служат для охлаждения впускных газов. Без такого охлаждения может происходить образование перечисленных в Приложении С химических веществ на тканевых фильтрах, аналогично их образованию в электростатических осадителях.

Сопоставление систем пылеудаления приводится в Таблице 3.



Таблица 2. Характеристики материалов тканевых фильтров

Материал

Максимальная температура (°C)

Устойчивость

кислотостойкость

щелочестойкость

физическая эластичность

хлопок

80

низкая

хорошая

очень хорошая

полипропилен

95

отличная

отличная

очень хорошая

шерсть

100

удовлетворительная

низкая

очень хорошая

полиэфир

135

хорошая

хорошая

очень хорошая

нейлон

205

от низкой до удовлетворительной

отличная

отличная

ПТФЭ

235

отличная

отличная

удовлетворительная

полиамид

260

хорошая

хорошая

очень хорошая

стекловолокно

260

от удовлетворительной до хорошей

от удовлетворительной до хорошей

удовлетворительная



Источник: European Commission 2005.

Таблица 3. Сопоставление систем пылеудаления

Система пылеудаления

Типичные концентрации эмиссионной пыли

Преимущества


Недостатки


Циклоны и мультициклоны


циклоны:

200–300 мг/м³

мультициклоны:

100–150 мг/м³



Прочные, относительно простые и надежные

Применяются при сжигании мусора



Только для предварительного обеспыливания

Относительно высокое энергопотребление (в сравнении с электро-статическим осадителем)



Электростатический осадитель, сухой



< 5–25 мг/м³


Относительно малое энергопотребление

Может работать при температурах газа 150°–350 °C, но эффективно ограничен 200 °C из-за возможности образования ПХДД/ПХДФ (см. правую колонку)



Образование ПХДД/ПХДФ при температурах в диапазоне 200°–450° C


Электростатический осадитель, мокрый


< 5 мг/м³

Способен достигать низких концентраций загрязнителя




В основном применяется после обеспыливания

Образуются смывные отработанные воды

Повышается видимость шлейфа


Мешочный фильтр


< 5 мг/м³

Слой осадка действует как дополнительный фильтр и адсорбционный реактор

Относительно высокое энергопотребление (в сравнении с электростатическим осадителем)

Чувствителен к конденсации воды и к коррозии



Источник: European Commission 2005.


            1.5. Скрубберные установки

      1. Сухая очистка с распылением

Сухая очистка с распылением, также называемая сухой сорбцией, или полу-мокрой очисткой, удаляет как кислый газ, так и взвешенные частицы из газов, отходящих из камеры сгорания. В типичном варианте конструкции, горячие газы по выходе из печи поступают в реактор скруббера (Рисунок 5).

Рисунок 5. Сухая очистка с распылением/адсорбция



Источник: European Commission 2005.


Атомизированное гидратное известковое молочко (вода плюс известь) впрыскивается в реактор с контролируемой скоростью. Суспензия быстро смешивается с дымовыми газами внутри реактора. Вода из суспензии быстро испаряется, и за счет теплоемкости испарения температура дымового газа резко понижается. Нейтрализующая способность гидратной извести может снизить содержание кислых компонентов в дымовом газе (например, HCl и SO2) на 90%. Однако, на установках по сжиганию отходов скрубберные системы сухой очистки с распылением обычно достигают уровня очистки SO2 в 93% и HCl в 98%. Сухой продукт, состоящий из твердых частиц и гидратной извести, либо оседает на дне корпуса реактора, либо захватывается последующим устройством для улавливания твердых частиц (электростатическим осадителем или тканевым фильтром).

Технология сухой очистки с распылением используется в сочетании с тканевыми фильтрами или электростатическими осадителями. В дополнение к снижению объемов кислых газов и твердых частиц, а также летучих металлов, сухая очистка с распылением снижает впускные температуры, что сокращает образование химических веществ, перечисленных в Приложении С. Образование и выбросы ПХДД/ПХДФ в значительной степени предотвращаются резким охлаждением дымовых газов до диапазона температур, не благоприятствующих образованию ПХДД/ПХДФ, а также повышением эффективности улавливания результирующих твердых частиц.

Твердый остаток после сухой очистки с распылением обычно содержит смесь сульфатов, сульфитов, летучей залы, загрязнителей и не вступивших в реакцию адсорбентов; такой твердый остаток подлежит захоронению на свалке.


      1. Скрубберы мокрой очистки газов

Мокрая очистка включает ряд процессов, предназначенных для удаления кислого газа и пыли. Альтернативные технологии включают форсуночные, центробежные скрубберы, скрубберы Вентури, скрубберы с брызгалами, башенные скрубберы сухой очистки и башенные скрубберы с насадкой (European Commission 2005). Скрубберы мокрой очистки способствуют уменьшению образования и выбросов химических веществ, перечисленных в Приложении С, как в парообразном, так и во взвешенном виде. В двухступенчатом скруббере на первой ступени при впрыскивании воды удаляется хлористый водород (HCl), а на второй ступени при добавлении каустической соды или гидратной извести удаляется сернистый газ (SO2). В процессе мокрой скрубберной очистки может образовываться гипс, что уменьшает объем отходов, подлежащих захоронению на свалках.

В случае скрубберов с насадкой, насадка, содержащая полипропилен с углем, может использоваться для специфического удаления ПХДД/ПХДФ

Мокрые скрубберы имеют наивысшую эффективность удаления в отношении растворимых кислых газов в сравнении с другими системами, где эффективность удаления является функцией от рН скрубберных вод. Твердые частицы в скрубберных водах могут также взаимодействовать с ПХДД/ПХДФ в подвижном газовом потоке, что сказывается на надежности данных о взаимосвязи между результатами периодического мониторинга состава дымовых газов и эффективностью установки с точки зрения разрушения загрязняющих веществ.

Эффекты памяти в основном объясняются накоплением различных конгенеров ПХДД/ПХДФ в пластиковых материалах, используемых в мокрых скрубберах. Такой эффект может длиться несколько часов либо быть долговременным. Поэтому предпочтительно удалять ПХДД/ПХДФ до процесса мокрой скрубберной очистки с тем, чтобы уменьшить эффект памяти. Необходимо произвести оценку накопления ПХДД/ПХДФ в скруббере и принять необходимые меры, чтобы противодействовать такому накоплению и «проскоковым» выбросам из скрубберов. Особое внимание должно уделяться возможности срабатывания эффекта памяти в моменты остановки и запуска установок.



      1. Абсорбер тонкодисперсной пыли

Абсорберы тонкодисперсной пыли оборудуются большим числом пневматических двухкомпонентных форсунок (для воды и сжатого воздуха). Такие высокоэффективные абсорберы могут сепарировать покрытую ПХДД/ПХДФ тонкодисперсную пыль посредством мелкодисперсного разбрызгивания абсорбирующего раствора и высокой скорости водяных капель. Кроме того, охлаждение отходящих газов и нижнее охлаждение в абсорбере инициируют конденсацию и повышают абсорбцию летучих компонентов на частичках пыли. Абсорбирующий раствор обрабатывается по технологии очистки сточных вод. Добавление адсорбентов может дополнительно понизить содержание ПХДД/ПХДФ. Простые скрубберы для сепарации кислых отходящих газов не позволяют достичь значимого удаления ПХДД/ПХДФ. Высокоэффективные абсорберы позволяют достигать уровня в 0.2–0.4 нг I-TEQ/нм3, что соответствует эффективности улавливания около 95% (Hübner et al. 2000). Отходы, образующиеся в результате этого процесса, обычно удаляются в специально оборудованных могильниках.

            1.6. Сорбционные процессы

      1. Фильтры со стационарным слоем

В технологии фильтров стационарного слоя предварительно очищенные дымовые газы при температурах в 110°–150 °C пропускаются через слой адсорбирующего материала на углеродной основе. Необходимые устройства включают систему поставки свежего адсорбента, реактор со стационарным слоем и систему удаления использованного адсорбента. Слой активированного кокса отделяет остаточную пыль, аэрозоли и газообразные загрязнители. Он перемещается в поперечноточном и противоточном направлении для того, чтобы избежать забивания фильтрующего слоя, например, остаточной пылью.

Обычно кокс с осажденными ПХДД/ПХДФ уничтожается путем внутреннего сгорания, при этом разрушается большая часть органических загрязнителей. Неорганические загрязнители попадают в шлаки или улавливаются в системе тонкой очистки отходящих газов. Очистка через процессы со стационарным слоем позволяет достичь 99.9% удаления ПХДД/ПХДФ. Современные установки обеспечивают соответствие эксплуатационному нормативу в 0.1 нг I-TEQ/нм3 (Hübner et al. 2000; Hartenstein 2003).



      1. Технологии впрыскивания

Для того, чтобы повысить сепарирующую эффективность тканевых фильтров, в поток отходящих газов впрыскиваются адсорбенты с повышенной захватывающей способностью относительно ПХДД/ПХДФ. Обычно в качестве адсорбентов используют активированный уголь или печной кокс, вместе с гидратной известью. Сепарирование происходит на тканевом фильтре, расположенном в конце технологической цепочки. Там улавливаются адсорбенты и пыль, и формируется фильтрующий слой. Необходимо иметь адекватную систему уничтожения отфильтрованной пыли, содержащей ПХДД/ПХДФ. Стандартные технологические температуры составляют 135° - 200° C.

Обычно кокс с осажденными ПХДД/ПХДФ уничтожается путем внутреннего сгорания, при этом разрушается большая часть органических загрязнителей. Неорганические загрязнители попадают в шлаки или улавливаются в системе тонкой очистки отходящих газов.



Посредством технологий впрыскивания в поток достигается эффективность фильтрации в 99%. Эффективность удаления ПХДД/ПХДФ зависит от качества впрыскиваемого адсорбента, эффективности системы смешивания адсорбента с дымовым газом, типа пылепоглощающего фильтра и функционирования всей системы. Еще одним критически важным параметром является удельный массовый расход впрыскиваемого адсорбента. Для наибольшей эффективности данной технологии необходимо использовать тканевый рукавный фильтр. Современные установки обеспечивают соответствие эксплуатационному нормативу в 0.1 нг I-TEQ/нм3 (Hübner et al. 2000; Hartenstein 2003).

      1. Поточный реактор

Для данной технологии применяются те же адсорбенты, что и для технологии впрыскивания адсорбентов. Однако, адсорбент обычно применяется в смеси с гидратной известью или иным инертным материалом, таким как известняк, негашеная известь или бикарбонат натрия. До поточного реактора, предназначенного для тонкой очистки дымовых газов, требуется установить стандартную систему очистки дымовых газов для удаления основной части летучей золы и кислых газов. Необходимые устройства включают устройство подачи свежего адсорбента, тканевой фильтр, систему рециркуляции и систему удаления использованного адсорбента. Стандартные технологические температуры находятся в диапазоне 110° - 150° C. Современные установки обеспечивают соответствие эксплуатационному нормативу в 0,1 нг I-TEQ/нм3 (Hartenstein 2003).

      1. Сухая абсорбция (в смолах)

Разработана новая технология очистки дымовых газов, объединяющая адсорбцию и абсорбцию ПХДД/ПХДФ на пластиковом материале, содержащем дисперсные углеродные частицы. В этом новом материале ПХДД/ПХДФ сначала адсорбируются на полимерной матрице, а затем рассеиваются на поверхность углеродных частиц, где происходит их необратимая абсорбция. Наиболее часто AdioxTM применяется в башенных насадках газоочистительных систем. К настоящему времени более 30 полномасштабных линий с объемом прохождения отходящих газов от 5000 до 100000 нм3/час установлены в мокрых системах очистки отходящих газов. Эффективность удаления зависит от объема инсталлированного материала. Данная технология может применяться в качестве основной системы очистки от ПХДД/ПХДФ, либо для повышения надежности или снижения эффекта памяти в мокрых скрубберах. Если Adiox устанавливается в адсорберах сухой очистки, эффективность удаления загрязнителей в расчете на объем инсталлированного материала выше, чем в иных случаях (Andersson 2005).

            1.7. Каталитическое окисление ПХДД/ПХДФ

      1. Селективное каталитическое восстановление

Процессы каталитического окисления, обычно используемые для снижения выбросов оксида азота, также применяются для деструкции ПХДД/ПХДФ. Поэтому необходимым требованием для достижения общего низкого уровня выбросов химических веществ, перечисленных в Приложении С, является эффективное обеспыливание (например, с размером частиц в выбросах менее 5 mg/m3). Для удаления только ПХДД/ПХДФ (например, в процессе DeDiox), инжекции аммиака не нужны. В данном случае технологические температуры варьируют от 130° до 350° C.

Основными преимуществами данного процесса является простота эксплуатации и отсутствие остатков, за исключением очень небольшого количества использованного катализатора. Поэтому каталитическое окисление не создает проблем утилизации.

Реакция химического разложения для Cl4DD: C12 H4 Cl4 O2 + 11 O2 → 12 CO2 + 4 HCl

Обычно такие установки включаются в системы очищенного газа, т.е. пыль и тяжелые металлы улавливаются до каталитической стадии с тем, чтобы предотвратить быстрый износ и деактивацию катализатора из-за каталитических ядов.

При каталитическом окислении может улавливаться только фракция ПХДД/ПХДФ в газовой фазе. Тем не менее, может достигаться уровень очистки в 95 - 99%. Степень удаления ПХДД/ПХДФ зависит от объема катализатора, температуры реакции и скорости прохождения дымового газа через катализатор. В тестовых испытаниях были получены эмиссионные значения ПХДД/ПХДФ ниже 0.01 нг I-TEQ/нм3 (сухой основы, 11% O2).

В процессе селективного каталитического восстановления для одновременного удаления ПХДД/ПХДФ и NOx производится инжекция воздушно-аммиачной смеси в поток дымового газа, который далее пропускается через ячеистый катализатор (Рисунок 6). Аммиак и NOx вступают в реакцию с образованием воды и N2 (European Commission 2005; Hübner et al. 2000; Hartenstein 2003).

Рисунок 6. Реактор высокотемпературного селективного каталитического восстановления для одновременного удаления NOx и ПХДД/ПХДФ

Источник: Hartenstein 2003.



      1. Каталитические рукавные фильтры

Каталитические рукавные фильтры с ПТФЭ мембраной позволяют снизить концентрацию пыли в очищенных дымовых газах до 1–2 мг/нм3. В настоящее время применяются в мусоросжигательных установках, крематориях, на металлургических предприятиях и цементных заводах. Мешочные фильтры, импрегнированные катализатором, либо содержащие порошковый катализатор, внесенный при производстве волокна, используются для снижения эмиссий ПХДД/ПХДФ. Такой тип мешочных фильтров обычно используется без добавления активированного угля с тем, чтобы ПХДД/ПХДФ могли разрушаться на катализаторе, а не абсорбироваться углем и выбрасываться в твердом остатке. Эксплуатируются при температурах от 180° до 250° C.

Система каталитических фильтров включает микропористое ПТФЭ волокно с каталитическими частицами, встроенными в структуру волокна. В данном процессе волокно получается путем смешивания частиц ПТФЭ с катализатором и их последующей обработки. Микропористая ПТФЭ мембрана ламинируется с получением микропористого волокна (состоящего из ПТФЭ и катализатора), которое и служит фильтрационной средой. Этот материал затем вшивают в фильтровальные мешки, которые могут устанавливаться в рукавном фильтре. Применение таких фильтров в крематориях Германии и Японии позволило достичь уровня эмиссий ниже 0,1 нг I-TEQ/нм3 (Xu et al. 2003).



  1. Обработка остатков очистки дымовых газов

Очистка дымовых газов для удаления загрязнителей (согласно вышеописанному) приводит к образованию различных остатков, которые либо должны удаляться, либо подлежат дополнительной обработке до удаления и возможного повторного использования. Возможности удаления или повторного использования таких остатков зависят от типа и степени загрязнения, а также от матрицы отходов (инертной фракции). Остатки от обработки дымовых газов могут быть в форме твердых частиц (например, пыль из рукавных фильтров или электростатических осадителей), сточных вод или ила, содержащих различные объемы растворенных и взвешенных твердых частиц (например, стоки из мокрых электроосадителей и иных мокрых скрубберов), или отработанных адсорбирующих материалов (например, насыщенные смолы). Такие остатки могут содержать не только инертные материалы, но и токсичные металлы (мышьяк, свинец, кадмий, ртуть и пр.), а также ПХДД/ПХДФ29. Такие остатки могут быть удалены одним из нижеописанных способов. Современная практика очистки и утилизации остатков, полученных в результате очистки дымовых газов, включает повторное использование в процессе, в котором они были получены, захоронение на свалках, стабилизация и последующая утилизация, витрификация, добавление в материалы для строительства дорог, валоризация в соляных или угольных шахтах, каталитическая или термическая обработка.

Согласно Приложению 1 Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением, отходы, включая летучую золу, в состав которых входят ПХДД/ПХДФ, классифицируются как опасные отходы.



    1. Управление твердыми остатками очистки дымовых газов30

Одним из основных остатков очистки дымовых газов (остатков воздухоочистки) является летучая зола. Удаление летучей золы из дымовых газов при помощи сухих скрубберов, циклонов или тканевых фильтров приводит к образованию сухого пылевидного материала из твердых частиц, обладающего рядом свойств и загрязнителей, зависящих от источника сгорания, продуцировавшего эту золу. Системы контроля за загрязнением воздуха, устанавливаемые на различных источниках сгорания, включая установки по сжиганию бытовых и опасных отходов, сталелитейные печи и цементные печи, генерируют такие остатки в виде мелкодисперсных твердых частиц при применении сухих средств очистки воздуха. Такие мелкодисперсные остатки содержат различные количества металлов (в зависимости от сжигаемого материала) и могут также содержать ПХДД/ПХДФ и иные полициклические ароматические углеводороды, адсорбировавшиеся на них (в зависимости от условий сгорания).

Выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду из этих сухих материалов могут происходить по различным путям, включая выщелачивание в грунтовые воды, перенос пыли ветром, попадание в сельскохозяйственные культуры или прямое проникновение с пищей в организм человека или животных (включая домашних животных). Управление всеми такими материалами должно производиться с учетом потенциальной возможности их выбросов и согласно специфическим характеристикам тех или иных остатков. В случае таких сухих остатков имеется ряд альтернатив управления, включая как повторное использование, так и обработку или удаление, в зависимости от свойств инертной фракции и типа и степени загрязненности металлами и органическими соединениями.



2.1.1 Повторное использование остатков

Для сухих твердых остатков рекомендуется ограниченное повторное использование.

Основным видом повторного использования угольной летучей золы является использование в строительстве дорог благодаря пуццолановым свойствам таких остатков. Зола также может быть использована в производстве цемента и бетона.

Летучая зола никогда не должна использоваться как почвенное удобрение в сельскохозяйственных или аналогичных применениях. Добавление золы к почве может привести к последующей дисперсии золы и загрязняющих веществ. При сельскохозяйственном применении растения могут впитывать в себя загрязняющие вещества, что в результате создает риск для животных или людей, потребляющих такие растительные продукты. Птицы и травоядные животные могут поглощать загрязняющие вещества с пищей (зерном и травой), что создает последующую опасность для человека, потребляющего в пищу этих птиц и животных или животные продукты (молоко, яйца).



2.1.2 Стабилизация и затвердевание

Возможности обработки и удаления твердых остатков систем очистки дымовых газов включают затвердевание или стабилизацию портландским цементом (или иными пуццолановыми материалами), в чистом виде или с примесями, либо проведение циклов термической обработки с последующим надлежащим удалением (в зависимости от возможных выбросов из обработанных остатков). Некоторые остатки с низким уровнем загрязнения могут удаляться на свалках без предварительной обработки после оценки потенциально возможных выбросов загрязнителей из этих остатков.

Главной целью затвердевания является получение материала с такими физическими и механическими свойствами, которые способствуют снижению выбросов загрязнителя из остатков. Добавление цемента, например, обычно снижает влагопроводность и пористость остатка и, с другой стороны, повышает стойкость, прочность и объем.

В методах затвердевания обычно используются многие, большей частью неорганические, связующие реагенты: цемент, известь и другие пуццолановые материалы, такие как угольная летучая зола, печной зольный остаток или цементная пыль, хотя также могут использоваться некоторые органические связующие реагенты, такие как битум/асфальт или парафин и полиэтилен. Также используются комбинации связующих реагентов и различных видов патентованных и непатентованных добавок. Наиболее распространенной технологией затвердевания является стабилизация цементом.

Концепция химической стабилизации основана на связывании тяжелых металлов в более нерастворимые формы, чем те, в которых они встречаются в необработанных остатках. Такие методы стабилизации используют осаждение металлов в новые минералы и связывание металлов с минералами путем сорбции. Соответствующие процессы включают растворение тяжелых металлов в остатках и последующее осаждение или сорбцию в новые минералы.

Некоторые методы стабилизации включают первоначальный этап промывки, в процессе которого происходит экстракция большинства растворимых солей и, в некоторой степени, металлов до этапа химического связывания оставшихся металлов. Такие методы завершаются обезвоживанием стабилизированного продукта.

Обработка с использованием процессов экстракции и сепарации может, в принципе, применяться ко всем типам процессов извлечения определенных компонентов из остатков. Однако, наиболее широко применимы процессы экстракции тяжелых металлов и солей кислотой. В то время, как методы затвердевания и стабилизации при обработке отходов обычно используются для контроля выбросов загрязняющих металлов, они лишь частично могут регулировать содержание ПХДД/ПХДФ и других полициклических ароматических углеводородов (хотя такие вещества являются крайне гидрофобными и обычно не подвергаются быстрому или интенсивному выщелачиванию). Добавление адсорбентов (таких, как глины или активированный уголь), которые затем включаются в матрицу обрабатываемых отходов, может улучшить улавливание таких органических соединений. При оценке эффективности подобных мер необходимо проведение лабораторных тестов на выщелачивание или иных аналитических методов.


    1. Термическая обработка остатков очистки дымовых газов

Методы термической обработки могут быть сгруппированы по трем категориям: витрификация, плавление и спекание. Различия между этими процессами в основном связаны с характеристиками и свойствами конечного продукта:

  • Витрификация – это процесс, при котором остатки подвергаются воздействию высоких температур (1300° - 1500° C) и затем резко охлаждаются (воздухом или водой) для получения аморфной стеклообразной матрицы. После охлаждения образуется однофазный продукт, называемый витрификатом. Витрификаты могут быть стеклообразными или камнеобразными, в зависимости от состава спекаемой массы. Иногда (но не всегда) к обрабатываемым остаткам добавляются добавки для образования стеклообразной матрицы.

  • Плавление подобно витрификации, но стадия охлаждения контролируется таким образом, чтобы достигать максимальной кристаллизации массы. В результате получается многофазный продукт. Температуры и возможное разделение фаз металлов аналогичны витрификации. Также возможно использование добавок для кристаллизации матрицы.

  • Спекание включает нагревание остатков до уровня, при котором происходит связывание частиц и реконфигурация химических фаз в остатках. В результате получается более плотный продукт с меньшей пористостью и большей прочностью, чем первоначальный. Типичные температуры составляют около 900° C. При сжигании твердых городских отходов обычно в мусоросжигательной печи происходит в некотором объеме и спекание. Это особенно типично при применении в процессе сжигания барабанной печи.

Независимо от конкретного процесса, термическая обработка остатков в большинстве случаев позволяет получить более гомогенный и плотный продукт с улучшенными свойствами в отношении выщелачивания. Энергопотребление автономных установок такого типа обычно очень высокое.

Такие процессы обычно применяются для иммобилизации металлов или радиологических загрязнителей; они значительно снижают возможность выщелачивания в отношении многих загрязнителей, которые могут находиться в твердых остатках систем очистки дымовых газов. При оценке эффективности таких методов полезно проводить тесты на выщелачивание. Поскольку эти процессы высокотемпературные, ПХДД/ПХДФ или иные полициклические ароматические углеводороды, адсорбированные в сухие остатки, могут подвергнуться разрушению в ходе процесса обработки. Однако при таких высокотемпературных процессах необходимо контролировать выбросы в атмосферу в ходе самой обработки, в ходе чего могут образовываться остатки систем воздухоочистки, которые далее подлежат удалению экологически безопасным образом.



    1. Обработка отработанных сухих адсорбционных смол

Использование специальных сухих смол для удаления из отходящих газов, до их выпуска в атмосферу, таких загрязнителей, как ПХДД/ПХДФ, также связано с образованием остатков очистки в форме отработанных смолистых катриджей или смолистой массы. Если такие смолы предназначены для регенерации путем термической десорбции или иными методами, то в ходе самого процесса регенерации будут образовываться остатки или выбросы в атмосферу, которые подлежат контролю и управлению. Если отработанные смолы предназначены для удаления после одноразового использования (а также в случае регенерированных смол, которые более не могут быть использованы), необходимо провести оценку типов загрязнителей и степени загрязнения таких смол, что поможет в решении, отправлять ли такие остатки на свалки без обработки или после предварительной обработки. Для некоторых смол возможно применение сжигания или иного способа обработки, обеспечивающего разрушение как самих смол, так и адсорбированных загрязнителей.

    1. Обработка сточных вод

            Многие процессы связаны с образованием сточных вод, которые не могут выпускаться в окружающую среду без предварительной обработки. Системы очистки дымовых газов , как и химические процессы, нуждаются в последующей обработке сточных вод.

            Для удаления загрязнителей из потоков дымовых газов могут также использоваться различные процессы мокрой очистки, предотвращающие выбросы загрязнителей в атмосферу. Образуемые в результате сточные воды будут содержать некоторое количество растворенных веществ и взвешенных частиц.

            Как и в случае многих химических процессов, первым этапом в обработке остатков очистки дымовых газов, особенно при наличии металлов, является сепарация жидких и твердых фракций. Зачастую это достигается обустройством отстойных прудов или резервуаров, хотя в земляных прудах может потребоваться прокладка изолирующих систем для предотвращения выщелачивания загрязнителей в грунтовые воды. Твердые фракции далее могут подвергаться обезвоживанию и сушке, а затем обрабатываться как твердые остатки согласно описанным выше методам. Из водных фракций возможно потребуется дальнейшее удаление загрязнителей до достижения нормативов, предъявляемых к сбросам в поверхностные или грунтовые воды. Методы обработки могут включать добавление химических веществ для осаждения солей металлов или использование адсорбентных материалов для удаления органических соединений. Остатки такой обработки сточных вод также подлежат надлежащей обработке и удалению.

            Остатки очистки дымовых газов путем мокрых процессов могут также содержать органические загрязнители, включая ПХДД/ПХДФ или иные полициклические ароматические углеводороды. Биологическая очистка в прудах или прудах-накопителях позволяет снизить концентрацию вышеозначенных и иных органических соединений, которые могут присутствовать в остатках систем очистки дымовых газов.

            В большинстве случаев сточные воды не могут быть повторно использованы. Однако, такая возможность возникает при очистке дымовых газов для удаления серы с использованием толченой или гашеной извести. При достижении полного окисления в процессе такой обработки твердым остатком сточных вод является высококачественный сульфат кальция или гипс. Такой гипс может быть обезвожен и использован при производстве стеновых плит для жилого и иного строительства, что зачастую обходится значительно дешевле, чем производство таких плит из природного гипса.





        (v) Подготовка ответственных сотрудников и технического персонала

Важность технической помощи, в частности обучения и подготовки, необходимых для усиления возможностей развивающихся стран (особенно наименее развитых стран) и стран с переходной экономикой, отмечается в преамбуле к Стокгольмской конвенции и Статье 12, которая гласит: «Стороны признают, что оказание своевременной и соответствующей технической помощи в ответ на просьбы Сторон, являющихся развивающимися странами, и Сторон, являющихся странами с переходной экономикой, является важнейшим условием успешного осуществления настоящей Конвенции.»

В этом отношении техническая помощь по наращиванию потенциала, в частности, подготовка в области имеющихся экологических методов, практик и инструментов, с особым акцентом на конкретные потребности Стороны, может способствовать лучшему пониманию основанных на концепции устойчивого развития процедур повседневной практики и профилактических мер в свете наилучших имеющихся методов и наилучших видов природоохранной деятельности, вводимых как составная часть принятого Стороной национального плана выполнения. Чрезвычайно важно, чтобы техническая помощь по наращиванию потенциала, в частности подготовка, предоставлялась как для руководящего, так и для технического или операционного персонала организаций государственного и частного секторов, участвующих в претворении в жизнь руководящих принципов по наилучшим имеющимся методам и наилучшим видам природоохранной деятельности. Принимая во внимание сложность многих из наилучших имеющихся методов и необходимость целостного и профилактического подхода к внедрению наилучших видов природоохранной деятельности, приоритетное внимание в мерах по наращиванию потенциала должно уделяться, наряду с вопросами охраны здоровья и безопасности, управлению жизненным циклом на основе подхода с позиций предотвращения рисков и сокращения выбросов.




        (vi) Тестирование, мониторинг и отчетность по выбросам

        1. Тестирование и мониторинг



Мониторинг выбросов химических веществ, перечисленных в Приложении С к Стокгольмской конвенции, критически важен для достижения целей Конвенции. Однако, многие развивающиеся страны и страны с переходной экономикой не имеют необходимого потенциала с точки зрения финансовых возможностей, технической компетенции и лабораторий, а в некоторых случаях экономическая окупаемость сооружений может быть недостаточной для покрытия всех издержек, связанных с мониторингом. В связи с этим необходимо создать и усилить региональный, субрегиональный и национальный технический потенциал и технические возможности, включая лаборатории. Такое расширение потенциала может также способствовать проведению мониторинга существующих источников через обозначенные интервалы времени.

Предложения в отношении новых сооружений или предложения по значительной реконструкции существующих сооружений должны, в качестве составной части наилучших имеющихся методов и наилучших видов природоохранной деятельности, включать планы мер по оценке соответствия целевым показателям выбросов перечисленных в Приложении С химических веществ в дымовых газах и других видах выбросов, означенных в данном руководстве. Соответственно, в ходе эксплуатации этих сооружений необходимо при помощи мониторинга подтверждать через определенные интервалы времени, что эффективность очистки соответствует эксплуатационным нормативам.31, 32



1.1. Методы забора проб и проведения анализа на содержание ПХДД/ПХДФ и диоксиноподобных ПХБ

В отношении полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ) имеются утвержденные, стандартные методы забора проб и проведения анализа, но такие методы имеются пока еще не для всех химических веществ, перечисленных в Приложении С (Таблица 4). Методы забора проб и мониторинга полихлорированных бифенилов (ПХБ) и гексахлорбензола (ГХБ) еще предстоит разработать и утвердить. Методы забора проб дымовых газов включают как забор проб через интервалы в 4-8 часов, так и квазинепрерывные методы. Большинство, если не все регуляторные нормативы в отношении ПХДД/ПХДФ в настоящее время приводятся в токсических эквивалентах (TEQ).33



    Забор проб в отношении выбросов ПХДД/ПХДФ в настоящее время в основном производится с применением какого-либо из методов, приведенных в Таблице 4.

Таблица 4: Методы забора проб дымовых газов и проведения анализа на содержание ПХДД/ПХДФ и ПХБ

Метод

Анализируемые вещества

Аналитический принцип

Ссылка на организацию

EN 1948

ПХДД/ПХДФ

HRGC/HRMS

(ГХВР/МСВР)



Европейский комитет по стандартизации

US EPA Метод 23

ПХДД/ПХДФ

HRGC/HRMS

(ГХВР/МСВР)



Агентство США по охране окружающей среды

VDI Метод 3499

ПХДД/ПХДФ

HRGC/HRMS

(ГХВР/МСВР)



Ассоциация инженеров Германии (VDI)

Канадские методы EPS 1/RM/2 и EPS 1/RM/3

ПХДД/ПХДФ, ПХБ

HRGC/HRMS

(ГХВР/МСВР)



Министерство охраны окружающей среды Канады

Японский промышленный стандарт K 0311

ПХДД/ПХДФ, диоксиноподобные ПХБ

HRGC/HRMS

(ГХВР/МСВР)



Комитет по промышленным стандартам Японии



Анализ содержания ПХДД/ПХДФ проводится при помощи масс спектрометрии с высокой разрешающей способностью. При этом необходим контроль качества проведенных процедур на каждой стадии анализа и на пиковых концентрациях в пробах и при экстракции. Принятый в США Метод 23 предусматривает диапазон улавливания (recovery) от 70% до 130%. В Канаде разработано подробное руководство по качеству анализа проб, содержащих диоксины и фураны – Нормативный Метод EPS 1/RM/2.

Европейский стандарт EN 1948 был разработан для сепарационной детекции и квантификации ПХДД/ПХДФ и диоксиноподобных ПХБ в образцах выбросов из стационарных источников при концентрациях около 0,1 нг TEQ/нм³. В разделах 1-3 подробно описывается забор проб, экстракция и очистка, идентификация и квантификация ПХДД/ПХДФ (стандарт принят в 1996 г., обновленный вариант должен быть принят в 2006 г.). Раздел 4 описывает стандарт для диоксиноподобных ПХБ (должен быть принят в 2006 г.).

Минимальные пределы обнаружения, измеряемые в ходе валидационного теста EN 1948 на установке по сжиганию ТБО варьировали в пределах 0,0001 - 0,0088 нг/нм3 для 17 отдельных токсичных конгенеров ПХДД/ПХДФ (CEN 1996c; . См. также CEN 1996a, 1996b).

В новом проекте EN 1948-3 от февраля 2004 г. (обновленный вариант CEN 1996c), в Приложении В уровень неопределенности для всей процедуры указан как 30-35%, а внешняя вариабельность оценена как ± 0,05 нг I-TEQ/м3 при средней концентрации 0,035 нг I-TEQ/нм3.

С учетом факторов токсической эквивалентности для отдельных конгенеров, общие пределы обнаружения варьируют от 0,001 до 0,004 нг I-TEQ/нм3. Можно предположить, что концентрации ниже 0,001 нг I-TEQ/м3 находятся ниже пределов обнаружения.

В исследовании, проведенном Министерством охраны окружающей среды Канады, оценивалась вариабельность проб и анализов по 53 наборам данных о выбросах ПХДД/ПХДФ из 36 установок для сжигания. Предел квантификации для выбросов ПХДД/ПХДФ был оценен как 0,032 нг I-TEQ/м3, хотя этот предел может варьировать в зависимости от объема пробы, интерферирующих веществ и иных факторов.

Следует ожидать интерференцию со стороны соединений, имеющих химические и физические свойства, аналогичные ПХДД/ПХДФ (CEN 1996c).


    1. Предел обнаружения и предел квантификации

    «Предел обнаружения» (ПО) – это наименьшее количество или концентрация аналита в исследуемой пробе, которое может быть достоверно, с указанным уровнем статистической значимости, выделено из фонового уровня. «Предел квантификации» (ПК) аналитической процедуры – это наименьшее количество или концентрация аналита в исследуемой пробе, которое может быть количественно определено с достаточным уровнем точности и достоверности. Предел квантификации указывается, если необходимо определить минимальный предел измерения, ниже которого приемлемая точность и достоверность не могут быть обеспечены. При использовании данного метода следует провести несколько независимых процедур, желательно более 20, с использованием пробы, относительно которой известно, что она содержит аналит в количестве, в 2-5 раз превышающем расчетный предел обнаружения. Предел квантификации – это та концентрация, при которой достигается приемлемая результативность процедуры в терминах RSD% (относительное стандартное отклонение). Обычно предел квантификации соответствует минимальному уровню стандартной концентрации в калибрационном диапазоне.

    Что касается нормативных предельных величин или отчетности по измеряемым концентрациям, то общих правил в отношении интерпретации результатов ниже ПК не имеется. Зачастую, методика представления результатов в отчетности прописывается в нормах или законах. Применительно к отчетности необходимо учитывать следующие определения:

    - Нижний предел: Неквантифицируемые пики приравниваются к нулю

    - Верхний предел Весь диапазон ПК включается в представление результатов

    Необходимо устанавливать критерии для определения концентраций и значений параметров отчетности по нижнему и верхнему пределам, соответственно ПК должно составлять, по крайней мере, 1/5 от законодательного норматива, или интересующего уровня, или базовой концентрации.

    1.3 Расчетные условия в отношении газов

    В Таблице 5 представлено соотнесение расчетных условий для единиц измерения, принятых в Канаде, Европейском Союзе и Соединенных Штатах Америки.


Таблица 5: Соотнесение расчетных условий

Единица

Страна/Регион

Температура (°C)

Давление (атм)

Газовые состояния

нм3

(Нормальный кубический метр)



Европейский Союз (ЕС)

0

1

Сухой; 11% кислорода для установок по сжиганию ТБО и совместному сжиганию отходов; 10% кислорода для цементных заводов; нет требований к уровню кислорода для всех иных установок (т.е. данные по концентрациям представляются по реальному уровню кислорода без нормализации по какому-либо фиксированному содержанию O2)

рм3

(Референтный кубический метр)



Канада

25

1


Сухой; 11% кислорода для установок по сжиганию и бойлеров береговых целлюлозно-бумажных заводов, рабочие уровни кислорода для агломерационных фабрик и электродуговых сталелитейных печей.

см3 (или сскм)

(Сухой стандартный кубический метр)


Соединенные Штаты (США)


20

1


Сухой; 7% кислорода или 12% двуокиси углерода для установок по сжиганию и большинства источников сжигания.

0,1 нг TEQ/нм3 (ЕС) = 0,131 нг TEQ/см3 (США) = 0,092 нг TEQ/рм3 (Канада)

    1.4 Методы биопроб

    В Японии были приняты четыре метода биопроб, три метода репортерных генных биопроб и метод ферментных иммунопроб для измерения диоксинов в эмиссионных газах, пыли и шлаках, образуемых установками для сжигания отходов. Данные методы являются менее дорогостоящими, чем газовая хроматография / масс спектрометрия высокого разрешения и утверждены для измерения эмиссий установок по сжиганию с производительностью менее 2 тонн/час (стандартный норматив для выбросов новых установок по сжиганию: 5 нг WHO-TEQ/нм3), а также пыли и шлаков от всех мусоросжигательных установок (стандартный норматив обработки - 3 нг WHO-TEQ/г).



Таблица 6: Методы биопроб для измерения качества дымовых газов и остатков, образуемых малыми установками по сжиганию отходов

Метод

Аналитический принцип

Организация

Биопроба CALUX Assay

Репортерные генные биопробы

Xenobiotic Detection Systems International

P450 Репортерная система человеческих генов

Репортерные генные биопробы

Columbia Analytical Services

AhR Люциферазная проба

Репортерные генные биопробы

Sumitomo Chemical Co., Ltd

    Необходимо также разрабатывать руководства по соответствующим программам мониторинга. В этой связи ЮНЕП (UNEP 2004) разработал руководство по приоритизации измерений и сведению к минимуму количества измерений при оценке экологического воздействия. Европейская Комиссия подготовила справочный документ по общим принципам мониторинга; некоторые компании и промышленные ассоциации приняли совместные нормативы по мониторингу. Законодательные меры и нормативы будут также способствовать разработке и осуществлению программ по мониторингу выбросов химических веществ, перечисленных в Приложении С, включая такие подходы, как мониторинг при помощи биопроб.

    2. Предоставление отчетности

    Предоставление отчетности о выбросах и иной значимой информации является основой исполнения обязательств Сторон согласно Статье 9 (Обмен информацией), Статье 10 (Информирование, повышение осведомленности и просвещение общественности) и Статье 11 (Научные исследования, разработки и мониторинг) Стокгольмской Конвенции. Стороны, стремящиеся применять наилучшие виды природоохранной деятельности в отношении источников, перечисленных в Приложении С, должны включать в свои действия меры, означенные в вышеназванных статьях, а именно:



  • Механизмы, такие как реестры выбросов и переноса загрязняющих веществ, для сбора и распространения полной и точной в химическом отношении информации по производству и выбросам химических веществ, перечисленных в Приложениях А, В или С, и их источниках;

  • Участие общественности в регулировании источников химических веществ, перечисленных в Приложении С;

  • Предоставление общественности данных по мониторингу источников, перечисленных в Приложении С (с учетом изложенного в параграфе 5 Статьи 9);

  • Регулярно и своевременно предоставлять широкой общественности доступ к результатам своих мероприятий в области исследований, разработок и мониторинга (Статья 11 параграф 2 (е)).

    Полное представление соответствующей информации может способствовать участию общественности и облегчить такое участие.

Ссылки на источники

Andersson S. 2005. “PCDD/F Removal from Gases Using a Dry Adiox Absorber.” Organohalogen Compd. 67:2226–2229.

Association of German Engineers (VDI). 2003–2004. Emission measurement - Determination of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs) - Dilution method; Example of application of DIN EN 1948 for the concentration range 0,1 ng I-TEQ/m<(hoch)3> and supplement to DIN EN 194.

Basel Convention Secretariat. 2007. Updated General Technical Guidelines for the Environmentally Sound Management of Wastes Consisting of, Containing or Contaminated with Persistent Organic Pollutants (POPs). Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes and Their Disposal, UNEP, Geneva.

CEN (European Committee for Standardization). 1996a. “EN 1948-1: Sampling.” Part 1 of Stationary Source Emissions: Determination of the Mass Concentration of PCDDs/PCDFs. CEN, Brussels, Belgium.

CEN (European Committee for Standardization). 1996b. “EN 1948-2: Extraction and Clean-up.” Part 2 of Stationary Source Emissions: Determination of the Mass Concentration of PCDDs/PCDFs. CEN, Brussels, Belgium.

CEN (European Committee for Standardization). 1996c. “EN 1948-3: Identification and Quantification.” Part 3 of Stationary Source Emissions: Determination of the Mass Concentration of PCDDs/PCDFs. CEN, Brussels, Belgium.

Environment Canada, Standard Reference Methods for Source Testing: Measurement of Releases of Selected Semi-volatile Organic Compounds from Stationary Sources, Department of the Environment Report EPS 1/RM/2 1989

Environment Canada, A Method for the Analysis of Polychlorinated Dibenzo-Para-Dioxins (PCDD), Polychlorinated Dibenzofurans (PCDF) and Polychlorinated Biphenyls (PCB) in Samples from the Incineration of PCB Waste, Department of the Environment, Report EPS 1/RM/3, June 1989
European Commission. 2005. Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration. BAT Reference Document (BREF), Final Draft, July 2005. European IPPC Bureau, Seville, Spain. eippcb.jrc.es/pages/FActivities.htm.

Hartenstein H.U. 2003. “Dioxin and Furan Reduction Technologies for Combustion and Industrial Thermal Process Facilities.” In: The Handbook of Environmental Chemistry Vol. 3, Part O: Persistent Organic Pollutants (ed. H. Fiedler). Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg.

Hübner C., Boos R., Bohlmann J., Burtscher K. and Wiesenberger H. 2000. State-of-the-Art Measures for Dioxin Reduction in Austria. Vienna. www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/publikationen/M116.pdf

UNEP (2004): Guidance for a Global Monitoring Programme for Persistent Organic Pollutants, 1st edition, June 2004. http://www.chem.unep.ch/gmn/GuidanceGPM.pdf



    Xu Z., Wedman E., Bucher R., Petzoldt O., Sasamoto T. and Wilkin M. 2003. “ Removal and Destruction of PCDD/F from Crematories by REMEDIA TM Catalytic Filter System.” Organohalogen Compd. 63:216–219.




1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница