ОБРАЩЕНИЕ С ОТХОДАМИ

Альтернативные топлива из твердых отходов. Применение и легализация

2013-05-23T17:57:53+04:00

В.В. Бушихин, О.Н. Кайгородов, Г.М. Полозов, О.Е. Федосеев

Одним из путей снижения потребления дорожающих минеральных энергоресурсов при промышленном производстве и в энергетике в настоящее время является использование альтернативных топлив (АТ), полученных из отходов различной природы. Известно, что в странах ЕС существует законодательно оформленное целое направление в утилизации отходов - производство АТ. На таких топливах, без ущерба для экологии, работают множество предприятий, производящих цемент, гипс и другие строительные материалы, вырабатывающих тепло и электроэнергию, предприятиях металлургии.

Следует отметить, что сегодня в ЕС существуют предприятия, использование альтернативных видов топлива различной природы на которых, достигает 100% от общего потребления топлива. При этом, природный газ в промышленности ЕС используется только как резервное топливо, или как вспомогательное – для поддержки горения трудно сгораемого топлива, углеродсодержащих отходов и розжига. В статье авторы рассматривают основные проблемы вовлечения в хозяйственный оборот части образующихся отходов (на примере ТБО) в виде АТ и пути их решения.

Различные типы АТ, замещая ископаемые виды топлива, тем самым решают 2 важнейшие задачи: сохранность (экономия) природных ресурсов и утилизация части образующихся в процессе потребления и использования товаров и услуг отходов.

Почему перерабатываются не все фракции ТБО? Потому что, мы говорим о наиболее легко, с минимальными затратами, извлекаемых фракциях, таких как вторичное сырье (Al банки, полимеры, бумага, ПЭТ бутылки и т.п.), имеющее устойчивый рынок сбыта и АТ (калорийные фракции). Дальнейшее извлечение полезных ресурсов из ТБО сопряжено с резким ростом вложений и удорожанием самого процесса .

На настоящий момент в РФ, кроме проблем законодательства по обращению с отходами и экологического законодательства, недостатка экономических стимулов в обращении с отходами, отсутствует ясное представление о круге вопросов, которые необходимо решить для снижения объемов отходов подлежащих захоронению.

На наш взгляд ключевым моментом наведения порядка в системе оборота отходов, кроме административных мер, является то, что продукты, получаемые из отходов должны являться товаром со всеми необходимыми атрибутами.

Так как отходы (в целом) и продукты, из них получаемые, не охарактеризованы с точки зрения их потребительских характеристик, то их дальнейшее использование как товара проблематично. Поэтому, схема перевода продукции, получаемой в процессе обращения с отходами, в товар должна включать стадии ее идентификации и паспортизации.

Получение необходимых для идентификации и паспортизации характеристик отходов (в целом), и продуктов, из них получаемых, по морфологическому и химическому составам, физико-химическим свойствам позволят разработать Технические Условия (ТУ) на способ переработки отходов (в целом), и продуктов, из них получаемых, произвести сертификацию продуктов, получаемых из отходов, и найти потребителя на эти продукты. Данные характеристики также служат основанием для оценки воздействия и разработку мер защиты окружающей среды при их производстве и дальнейшем использовании, а также для организации выходного и входного контроля продукции.

В частности АТ, произведенное из отходов должно иметь сертификат соответствия и ТУ, разработанные в соответствие с требованиями потребителя топлива.

Прежде чем рассматривать возможность производства и использования того или иного вида АТ, следует принять во внимание необходимость решения следующих задач:

● подбор отходов, подходящих по своим физико-химическим свойствам;

● проведение широкого морфологического и физико-химического анализа отходов;

● разработка технологии предварительной подготовки отходов; по сути, производства альтернативного топлива (выделение топливных фракций из массы отходов, сушка, газификация и т.п.) для подачи их на горелку.

При производстве стройматериалов, следует учитывать производственные условия, состав сырьевых материалов и основного топлива, точки питания, используемый способ очистки отходящих газов, а также проблемы работы с данным конкретным видом АТ и требования, предъявляемые существующими правилами. При выработке тепловой и электрической энергии следует учитывать производственные условия, вид основного топлива, горелку, используемый способ очистки отходящих газов, систему шлакоудаления, а также проблемы работы с данным конкретным видом АТ и требования, предъявляемые существующими правилами.

В качестве основы для получения АТ, используется широкий ряд отходов. Отходы могут быть твёрдыми, жидкими или пастообразными, что определяется их происхождением. Соответственно, для производства (извлечения) из них АТ требуется предварительная обработка, часто довольно серьезная: сепарация, измельчение, смешивание, сушка и т.п., дающая в итоге гарантии постоянства его состава и качества.

Наряду с влажностью и зольностью, важными характеристиками и параметрами топлива из отходов являются его теплотворная способность, содержание серы, хлора и тяжёлых металлов (особенно ртути, кадмия и таллия). Кроме того, необходимо, чтобы топливо обладало определенными геометрическими характеристиками, определяемыми транспортной системой подачи АТ на горелку и размером сопел самой горелки.

Оценка пригодности топлив из отходов, как правило, базируется на максимально допустимых концентрациях вредных веществ в отходах.

Также, должны быть приняты во внимание специфические производственные условия конкретного предприятия, которые должны базироваться как на требованиях производственной практики, так и на установленных нормах и технологических регламентах.

В частности АТ, поставляемое потребителю как товар, со своими ТУ и сертификатом соответствия, позволит значительно уменьшить количество мероприятий, связанных с решением организации приемки, хранения и подачи на горелку, а также с получением разрешений на использование АТ в производственном цикле без лицензирования работы с отходами, и соответственно удешевить и ускорить процесс внедрения.

Ниже, для сравнения, приведены характеристики теплотворной способности и зольности некоторых материалов, используемых в качестве альтернативного топлива.

Таблица 1. Характеристики теплотворной способности и зольности видов топлива из опасных и не опасных отходов

Видов топлива из отходов (опасных и неопасных)	Значения теплотворной способности (МДж/кг)	Зольность, %
Древесина (отходы пилорам, ДСП, ж/д шпалы) при влажности 25%	приблизительно 16	До 1,5
Бумага, картон	3 – 16	До 8
Текстиль	до 40	Не опред
Пластики (первичная переработка)	17 – 40	До 2
Топливо из ТБО (RDF)	18 – 20	10 – 22
Резина/шины	приблизительно 26	7
Промышленный шлам	8 – 14	До 30
Костная мука и жиры животных	14 – 18, 27 – 32	Не опред
Мука туши животного	14 – 21,5	Не опред
Сельскохозяйственные отходы	12 – 16	До 10
Растворители, масла, отходы ЛКМ и др	20 – 36	Не опред
Шлам сточных вод (влажность > 10%)	3 – 8	До 40
Шлам сточных вод (влажность < 10% до 0)	8 – 13	До 40

Из всего многообразия отходов, в современных условиях на наш взгляд наиболее целесообразно и экономически оправданно использование в качестве основы для производства АТ: ТБО, отработанных железнодорожных шпал и изношенных автопокрышек. Это также обусловлено их большими количествами и повсеместностью распространения. Такие АТ, без ущерба для экологии, найдут применение на предприятиях, производящих цемент, известь и другие строительные материалы, а также вырабатывающих тепло и электроэнергию.

Конкретные примеры получения и определения характеристик АТ по отработанным методикам подготовки и анализа различных видов АТ с получением сертификатов соответствия и разработанным Техническим условиям представлены ниже:

1. Альтернативное топливо, получаемое из отходов (хвостов) сортировки твердых бытовых отходов, т.н. RDF (Refuse Derived Fuel);

2. Альтернативное топливо, получаемое из железнодорожных шпал;

3. Альтернативное топливо, получаемое из отработанных автопокрышек;

4. Альтернативное топливо, получаемое из отходов переработки б/у автомобилей.

Возможно применение других видов альтернативного топлива имеющих жидкое и пастообразное состояние, получаемых из нефтешламов, использованных растворителей, остатков красок или отработанного масла, вплоть до обезвоженных илов очистных сооружений, с подходящими теплотворными характеристиками. Их исследование будет производиться в дальнейшем, по мере необходимости.

Очень важным моментом является то, что химия одних и тех же топлив может очень серьезно различаться в зависимости от региона их образования. Так исследования топлив, произведенных из хвостов сортировки ТБО в Санкт-Петербурге и в Подмосковье, показали существенную разницу в морфологическом, химическом составе и зольности, но в то же время равные данные по содержанию хлора – около 0,8%. Это же замечание касается таких, казалось бы, однородных отходов, как ж/д шпалы.

Надо отметить, что RDF является наиболее распространенным, точнее распропагандированным альтернативным топливом в РФ. Большинство организаций, занимающихся обращением с ТБО, рассматривает возможность модернизации своих мусоросортировочных комплексов под производство RDF. RDF – единственный вид АТ, для которого в РФ сложилась рыночная цена, составляющая 1000 – 1500руб за 1т RDF с доставкой потребителю.

Потребителю в такой поставке плюс в том, что ему не нужно заниматься вопросами производства топлива из ТБО, он получает готовый продукт. Потребителю достаточно вложиться только в систему подачи топлива на горелку и м.б. в саму горелку. При этом, RDF, в отличие от других видов альтернативного топлива является неиссякаемым источником. С поставщиком RDF можно заключать контракты на годы вперед.

В то же время, нужно принять во внимание, что такой потребитель АТ, как цементный завод, имеет возможность работы и на низкокалорийных, высоковлажных топливах, таких, например, как нефтешламы или обезвоженные илы очистных сооружений, только в этом случае он скорее выполняет роль утилизатора, и должен получать плату за сжигание таких АТ.

В таблице 2. ниже приведены некоторые характеристики RDF, г. Санкт-Петербург 2011г.

Таблица 2. Отдельные характеристики RDF(Refuse Derived Fuel)

№ п/п	Показатель	Обозначение показателя	Ед. изм.	Рабочее состояние топлива
№ п/п	Показатель	Обозначение показателя	Ед. изм.
1	Общая влага	w_t	%	7,0-25,5
2	Влага аналитической пробы	W^a	%	-
3	Зольность	A	%	14,0-17,3
4	Выход летучих веществ	V	%	64,2-78,0
5	Низшая теплота сгорания	Q^р_н	ккал/кг МДж/кг	3800-4850 15,9-20,3

С участием авторов статьи были проведены натурные испытания по подаче RDF в печь на одном из цементных заводов Ленинградской Области. Опыт подачи RDF, разработанного и исследованного для условий сжигания на цементной печи, при подаче на печь в течение всего 2012 года показал следующие результаты:

Уровни концентраций канцерогенов (бенз(а)пирена) не превышают нормативы выбросов в атмосферу и также могут считаться безопасными.

Значение параметров вредных выбросов в атмосферу (диоксинов и фуранов) не превышают нормативы выбросов в атмосферу и также могут считаться безопасными.

Таблица 3. Суммарное содержание ПХДД/ПХДФ в выбросах с учетом токсических эквивалентов, в пересчете на 2,3,7,8-ТХДД

Точка выбросов	Концентрация нг ITEQ/м3 (стандартные условия)		Верхний предел выбросов* (кг/ч)
Точка выбросов	Верхний предел	Нижний предел	Верхний предел выбросов* (кг/ч)
1	0,0140±0,0091	0.0133±0.0086	1,80x10-9
2	0,0402±0,0261	0.0382±0.0248	4,16x10-10
1	0,0007±0,0005	0.0007±0.0005	9,05x10-11
2	0,0386±0,0251	0.0364±0.0237	4,43x10-10

Примечание: * Замеры осуществлялись в двух точках выбросов в разное время в процессе 72 часовых испытание по подаче RDF в цементную печь.

Уровни концентраций основных контролируемых загрязнителей, включая тяжелые элементы, наблюдаемые в выбросах при использовании альтернативного топлива, существенно не отличаются от соответствующих характеристик, приведенных в существующем томе ПДВ без подачи RDF;

Граница санитарно-защитной зоны не изменилась;

Качество клинкера не ухудшилось и соответствует требованиям ГОСТа.

Процент замещения может составлять до 40% без изменения качественных показателей производства.

По расчетам авторов статьи, экономический эффект от внедрения АТ на цементных предприятиях позволяет окупить вложения в реконструкцию предприятия, необходимую для перехода на АТ, в срок не более 3-4 лет. Дальнейшая прибыль ложится на снижение себестоимости цемента, а значит повышение конкурентоспособности предприятия.

К сожалению, за редким исключением, в РФ необходимость внедрения АТ лучше всех понимают иностранные производители цемента, такие как Лафарж и Heidelbergcement. Среди отечественных производителей выделяется лишь ОАО «Мордовцемент». Поскольку использование АТ возможно не только на цементных предприятиях но и на других заводах строительной отрасли (известковые, гипсовые и т.п.), а также в металлургии и энергетике, авторы не оставляют надежды на повсеместное внедрение АТ, особенно в свете улучшения законодательства РФ в области энергосбережения и экологии. В частности в 2010г. вышли ГОСТы на АТ, что является большим шагом вперед.

Наш опыт показал, что уже сегодня, не дожидаясь каких либо специальных решений государственных органов или льгот, есть решения по экономии топливо-энергетических ресурсов, снижения экологической нагрузки и экономически целесообразного сотрудничества. Необходима только воля заинтересованных сторон, то есть нас с Вами и государства.

Литература

1. Б.Г.Санеев, А.В.Лагеров, В.Н.Ханаева и А.В.Чемезов. Перспективы развития электроэнергетики России в ХХI веке и выбросы парниковых газов – «Энергетическая политика», 2003, вып.1, с. 5-12

2. Губерт Байер, Состав и горючие свойства различных видов твердого альтернативного топлива, ж. «Цемент Известь Гипс», №3/2010

3. Бушихин В.В. «Мир без отходов», ж. «Бизнес сегодня» март 2008

Реагентная переработка высокотоксичных серосодержащих соединений

2012-11-07T20:02:10+04:00

Ранский А. П., Титов Т. С., Винницкий национальный технический университет, Винница, Украина

Полонец О. В., Винницкий национальный медицинский университет им. Н. И. Пирогова, Винница, Украина

Ухудшение экологической обстановки в Украине обусловливает необходимость разработки технологий обезвреживания высокотоксичных химических веществ.

Ранее нами исследована реагентная переработка отработанных сульфидно-щелочных растворов очистки сырой нефти [пат. 34806А Украины. Бюл. 2001. № 2] с получением полисульфидов меди как перспективных присадок к высокотемпературным консистентным маслам для высоконагруженных узлов трения:

RSH + NaOH → RSNa + H₂O, (1)

Na₂S + (x − 1)S → Na₂S_x, (2)

Na₂S_x+ CuSO₄ → CuS_x+ Na₂SO₄, (3)

где R = CH₃, С₂Н₅, х = 2, 3, 4, 5, 6, 7.

В работе [пат. 20133А Украины. Бюл. 1997. № 6] предложена схема реагентной переработки пестицидных препаратов (тиурама и фентиурама):

.(4)

(4)

При этом натриевые соли N,N-диалкилдитиокарбаминовой кислоты модифицируются до соответствующих металл-хелатов по схеме:

(5)

где М = Cu²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, X = ½SO₄⁻, Cl⁻, NO₃⁻.

В продолжение работ по детоксикации высокотоксичных промышленных веществ нами предложена технология утилизации сероуглерода головной фракции сырого бензола коксохимических производств [пат. 43463 Украины. Бюл. 2009. № 16]:

(6)

а также модификации солей N,N-диалкилдитиокарбаминовой кислоты по схеме (5) [пат. 43462 Украины. Бюл. 2009 г. № 16]. В формуле (6) Alk = CH₃, С₂Н₅_.

В настоящее время нами разработана технология совместной утилизации серосодержащих соединений с сульфид-сульфидной химической связью (тиурамы) и сероуглерода в составе головной фракции коксохимических предприятий в щелочном растворе:

(7)

При этом натриевые соли N,N-диалкилдитиокарбаминовой кислоты модифицировали согласно схеме (5) в соответствующие металл-хелаты переходных 3d-металлов.

Синтезированные соединения исследованы как ингибиторы кислотной коррозии черных и цветных металлов, а также как присадки к индустриальным маслам И-20, И-20А, И-40, И-40А. Показана перспективность применения полученных продуктов в различных отраслях промышленности (машиностроение, нефтепереработка, металлургический комплекс).

Reagent Processing of Highly Toxic Sulfur-Containing Compounds

Ranskiy A. P., Titov T. S., Vinnitsa National Technical University, Vinnitsa, Ukraine

Polonets O. V., N. I. Pirogov Vinnitsa National Medical University, Vinnitsa, Ukraine

The technology for joint utilization of sulfur-containing compounds having sulfide-sulfide chemical bonding (thiurams) and carbon disulfide in the head fraction of coke plants is developed. The chemical process takes place in alkaline solution. Obtained products were modified in the corresponding metal-chelates of transitive 3d-metals. The possibility on practical application of the synthesized compounds is shown.

Сведения об авторах

Ранский Анатолий Петрович, д-р хим. наук, проф., зав. кафедрой химии и химической технологии, Винницкий национальный технический университет, Хмельницкое шоссе, 95, Винниця, 21021, Украина. Тел. +38 (0432) 65-97-27, моб. +38 (067) 636-66-54. E-mail

Титов Тарас Сергеевич, аспирант, кафедра химии и химической технологии, Винницкий национальный технический университет, Хмельницкое шоссе, 95, Винниця, 21021, Украина. Тел. +38 (0432) 50-48-09, моб. +38 (097) 892-24-38. E-mail

Полонец Ольга Витальевна, ассистент, кафедра фармацевтической химии, Винницкий национальный медицинский университет им. Н. И. Пирогова, ул. Пирогова, 56, Винница, Украина, 21018. Моб. +38 (098) 449-44-10. E-mail

Утилизация отработавших ионообменных смол, загрязненных радионуклидами

2012-11-07T18:54:36+04:00

Балашевская Ю. В., Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности, Севастополь, Украина

Герлига В. А., Севастопольское отделение научно-технической поддержки Обособленного подразделения «Научно-технический центр» Государственного предприятия «Национальная атомная энергогенерирующая компания “Энергоатом”», Севастополь Украина

Терещенко Л. И., Южно-Украинская атомная электростанция, Южноукраинск, Николаевская обл., Украина

Благодаря способности изменять в желаемом направлении ионный состав водных растворов и производить их тонкую очистку от следов элементов ионообменные смолы (ИОС) широко применяют в различных отраслях промышленности. Особый интерес использование синтетических ионитов представляет для предприятий, где необходимо очищать технологические среды от радионуклидов (атомные электростанции, производители радиоактивных изотопов, радиохимические лаборатории исследовательских реакторов и т. д.).

Выполняя свои функции, ИОС постепенно приходят в негодность. Их обезвреживание существующими методами кондиционирования радиоактивных отходов нецелесообразно. Например, при цементировании объем конечного продукта увеличивается 5–8 раз, сжигание опасно ввиду высвобождения оксидов серы и азота, при компактировании коэффициент уменьшение объема не достигает и двух единиц. Регенерация ИОС — трудоемкий и затратный процесс, при котором образуются большие количества вторичных жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в виде отработавших дезактивирующих растворов. Вследствие этого на многих предприятиях регенерация и обезвреживание ИОС не предусмотрены, и после истощения обменной емкости их направляют на хранение и далее на захоронение.

В качестве возможного решения проблемы переработки радиоактивных ИОС мы предлагаем их отмывку, интенсифицированную ультразвуковыми колебаниями, распространяемыми в среде водных растворов специально подобранных реагентов.

Ультразвук давно используют для интенсификации многих технологических процессов — диспергирования, эмульгирования, дегазации, локального нагрева. Однако наибольший эффект его применение дает при очистке поверхностей от различных загрязняющих веществ, в том числе, радиоактивных. Процесс основан на явлении кавитации в жидкостях, способствующей отделению и растворению загрязняющих пленок, активному подводу к поверхностям свежих порций дезактивирующего раствора, а также возникновению звукокапиллярного эффекта, обусловливающего проникновение раствора в мельчайшие поры. Последнее имеет особое значение для дезактивации отработавших ИОС.

Эксперименты подтвердили эффективность предложенного решения. В испытаниях использовали отработавшие ИОС исследовательского реактора ИР-100 (Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности) и смолы системы СВО-5 Южно-Украинской атомной электростанции (ЮУ АЭС). В основном изученные материалы отличались условиями эксплуатации и сроками хранения. ИОС исследовательского реактора служили для очистки жидких радиоактивных отходов (порядка 10 м³) перед сливом в городскую канализационную систему, после чего были помещены на площадку временного хранения, где находились более 12 лет. Смолы системы СВО-5 более пяти лет использовали для очистки продувочной воды парогенератора. Их образцы были отобраны при взрыхлении загрузки фильтров.

Исходные характеристики испытанных материалов представлены в табл. 1.Таблица 1

Свойства отработавших ИОС

Объект	Тип ИОС	Основной γ-излучатель	Удельная активность, Бк/кг
И-100	Смесь КУ-2-8чС и АВ-17-8чС	¹³⁷Сs	2,7·10⁵
ЮУАЭС	Смесь КУ-2-8чС и АВ-17-8чС	¹³⁴Сs, ¹³⁷Сs	7,0·10⁵

Источником низкочастотного (20 кГц) мощного ультразвука служил кавитатор производства НПК «Медпромприлад», г. Киев.

Отработавшие ИОС очищали порциями по 5 г в три этапа по 15 минут с заменой растворов на свежие. Установлено, что за один этап ультразвуковой дезактивации из смол ИР-100 извлекается от 74 до 91 % активности (наибольшая эффективность наблюдается на первом этапе), из смол ЮУ АЭС — от 92 до 97 % (эффективность дезактивации возрастает с каждым этапом).

После очистки в образцах ИОС исследовательского реактора γ-излучающие радионуклиды не обнаружены, в образцах ИОС системы СВО-5 зафиксирована невысокая остаточная активность ¹³⁴Сs. Для сравнения в табл. 2 приведены значения активности ИОС, находившихся в контакте с дезактивирующим раствором при перемешивании в течение 48 часов (т. е. не подвергавшихся ультразвуковой обработке).

Таблица 2

Свойства дезактивированных ИОС

Объект	С ультразвуком		Без ультразвука
Объект	Удельная активность (γ-излучатели), Бк/кг	Извлеченная активность, %	Удельная активность (γ-излучатели), Бк/кг	Извлеченная активность, %
ИР-100	γ-излучатели не обнаружены	99,99	¹³⁷Сs — 1,8·10⁵	34,0
ЮУ АЭС	¹³⁴Сs — 1,2·10² ¹³⁷Сs не обнаружен	99,99	¹³⁴Сs — 1,6·10⁴ ¹³⁷Сs — 2,4·10⁴	94,3

По приведенным данным можно судить о степени интенсификации процесса очистки ИОС. Применение ультразвука особенно эффективно для дезактивации отработавших ИОС, хранившихся длительное время, поскольку в этом случае загрязнение носит более сложный характер, чем стехиометрическое замещение противоионов на ионы радионуклидов.

Отработанные дезактивирующие растворы, представляющие собой низкоактивные ЖРО, утилизируют любым из известных способов, предпочтительно сорбцией на порошковых неорганических сорбентах. В результате такого технологического процесса образуется небольшой объем использованного сорбента, который иммобилизируют в цементную матрицу, и очищенный дезактивирующий раствор для повторного использования после корректировки состава.

Method for Recovery of Radioactive Spent Ion-Exchange Resins

Balashevskaya Yu. V., Sevastopol National University of Nuclear Energy and Industry, Sevastopol, Ukraine

Gerliga V. A., Sevastopol Branch for Scientific and Technical Support of Separate Subdivision «Scientific and Technical Center» of National Nuclear Energy Generating Company «Energoatom», Sevastopol, Ukraine

Tereshchenko L. I., South-Ukraine Nuclear Power Plant

A method for ultrasonic deactivation of spent ion-exchange resins (IER) contaminated by radio-nuclides is proposed. Experimental data of an ultrasonic deactivation of spent IER from the research reactor IR-100 and South-Ukrainian NPP are shown. The positive effect of an ultrasonic treatment on the decontamination process is determine

Сведения об авторах

Балашевская Юлия Владимировна, аспирантка, Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности, ул. Курчатова, 7, Севастополь, 99015, Украина. Тел. +38 (0692) 71-98-73. E-mail

Герлига Владимир Антонович, д-р. техн. наук, проф., руководитель Севастопольского отделения научно-технической поддержки Обособленного подразделения «Научно-технический центр» Государственного предприятия «Национальная атомная энергогенерирующая компания “Энергоатом”», ул. Курчатова, 7, Севастополь, 99015, Украина. Тел. +38 (0692) 71-04-20, факс +38 (0692) 71-05-04. E-mail

Терещенко Леонид Иванович, начальник цеха переработки радиоактивных отходов, Южно-Украинская атомная электростанция, Южноукраинск, Николаевская обл., 55000, Украина. Тел. +38 (05136) 5-13-32. E-mail

Применение микроорганизмов для кондиционирования жидких радиоактивных отходов

2012-11-07T18:25:34+04:00

Рыбалка В. Б., Институт проблем безопасности атомных электростанций Национальной академии наук Украины, Чернобыль, Киевская обл., Украина

Смирнова Г. Ф., Институт микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного, Национальной академии наук Украины, Киев, Украина

Сербинович В. В., МПП «Химтехсервис», Одесса

Сенюк О. Ф., Институт проблем безопасности атомных электростанций Национальной академии наук Украины, Чернобыль, Киевская обл., Украина

Одна из проблем обращения с радиоактивными отходами — противодействие спонтанному пылеподъему и образованию высокоактивных спор биотического происхождения. С этой целью проводят операцию пылеподавления — обработку объекта специальными составами, представляющими собой водную дисперсию силаксан-акрилатного связующего с добавлением комплексообразователей и ПАВ, которые создают на поверхностях радиоактивных материалов полимерную пленку, препятствующую пылеобразованию.

Применение полимерных кремнийорганических латексов позволяет получать твердые, химически и биологически стойкие покрытия на поверхностях сложной конфигурации, таких как развал реакторного зала объекта «Укрытие» Чернобыльской АЭС. В то же время, образование покрытия происходит достаточно медленно, значительная часть эмульсии протекает на нижние отметки объекта «Укрытие», промывает топливосодержащие материалы и вымывает большие количества радионуклидов.

Эмульсия акрилсилаксанового латекса не выделяется фильтрованием через бумажные, намывные, полимерные и войлочные фильтры. Попытки перерабатывать образующиеся жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) с использованием выпарных аппаратов не имели успеха, поскольку при удалении воды эмульсия полимеризуется и забивает трубки выпарных аппаратов резиноподобной массой. В результате на нижних отметках объекта «Укрытие» скапливаются значительные количества жидких высокоактивных отходов, содержащих устойчивую эмульсию (рис. 1) .

Рис. 1. Скопление жидких высокоактивных отходов на нижних отметках объекта «Укрытие»

Нами разработан способ деструкции латексов с использованием микроорганизмов. Путем деструкции молекул латекса микробными экзоферментами он позволяет эффективно, с малыми затратами подготавливать жидкие отходы к переработке традиционными способами.

Известными методами накопительной культуры нами выделены штаммы, обладающие амилолитической активностью, способные разрушать синтетические кремнийсодержащие латексы. Наиболее активная культура — Bacillus subtilis sp. BS-113. Она активно синтезирует внеклеточные амилолитические ферменты и может развиваться в присутствии 0,01–0,06 М солей щелочных и щелочно-земельных металлов и большинства катионов переходных химических элементов, а также при наличии до 10⁻⁵–10^–3 М неионогенных и анионных ПАВ. При развитии культура осаждается на дно емкости и может быть легко отделена от раствора декантацией, фильтрованием на неплотных фильтрах.

Культура Bacillus subtilis sp. BS-113 с добавками витаминов позволяет полностью разрушить 5–12%-й раствор латекса в течение 10–15 суток (рис. 2).

Рис. 2. Эмульсия (а), применяемая при пылеподавлении, раствор (б) после разрушения эмульсии культурой Bacillus subtilis sp. BS-113 и выделенная культура на бумажном фильтре (в)

Развитие культуры сопровождается захватом присутствующих в растворе радионуклидов и обеспечивает коэффициент очистки от 180 до 950 (таблица). Как видно из данных таблицы, при разрушении эмульсии (главный целевой эффект) происходит дополнительная очистка раствора от радионуклидов.

Очистка ЖРО объекта «Укрытие» при разрушении пылеподавляющей эмульсии культурой Bacillus subtilis sp. BS-113 и удалении образующегося осадка фильтрованием

Изотоп, элемент	Раствор		Коэффициент очистки
	исходный	после очистки
	Удельная активность, Бк/л
Cs-137	756 000	800	~950
Sr-90	543	2	~270
Σ Pu	530	3	~180
U	Концентрация, мкг/мл		~240
	1200	5

Культура Bacillus subtilis sp. BS-113 — полифункциональна с лабильным метаболизмом и обеспечивает очистку ЖРО не только от латекса, но и от радинуклидов.

Процессы жизнедеятельности микроорганизмов могут быть положены в основу простых и недорогих методов кондиционирования ЖРО — устранения нежелательных, как правило, органических примесей, которые препятствуют переработке ЖРО традиционными методами.

Application of Microorganisms for Liquid Radioactive Waste Conditioning

Rybalka V. B., Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants, National Academy of Sciences of Ukraine, Chernobyl, Kyiv Oblast, Ukraine

Smirnova G. F., D. K. Zabolotniy Institute of Microbiology and Virology, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Serbinovich V. V., SPP «Khimtechservice», Odesa, Ukraine

Senyuk O. F., Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants, National Academy of Sciences of Ukraine, Chernobyl, Kyiv Oblast, Ukraine

On an example of Object «Shelter» it is shown, that the problem on treatment of liquid wastes, generated due to use of radioactive dust-suppression emulsions, can be successfully solved by applying the special strains of microorganisms. The cultures completely destroying 5–12 % latex solutions during 10–15 days are selected. The development of culture is accompanied by binding of radionuclides, and provides treatment coefficient for various nuclides from 180 up to 950.

Сведения об авторах

Рыбалка Валерий Борисович, канд. хим. наук, доц., зав. сектором радиологических исследований, Институт проблем безопасности атомных электростанций НАН Украины, ул. Кирова, 36а, Чернобыль, Киевская обл., 07270, Украина. Тел. +38 (04593) 5-10-45, факс +38 (04593) 5-19-01. E-mail

Смирнова Галина Федоровна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр., отдел промышленных микроорганизмов, Институт микробиологии и вирусологии им. Д. К.Заболотного НАН Украины, ул. Академика Заболотного, 154, Киев, 03680, Украина

Сербинович Валентина Васильевна, канд. хим. наук, директор МПП «Химтехсервис», ул. Моторная, 8б, Одесса, 65000, Украина

Сенюк Ольга Федоровна, канд. мед. наук, ст. науч. сотр., зав. сектором радиобиологических исследований и радиационной защиты, Институт проблем безопасности атомных электростанций НАН Украины, ул. Кирова, 36а, Чернобыль, Киевская обл., 07270, Украина

Экономика экотехнологических подходов к утилизации шин

2012-01-21T18:06:11+04:00

О.А. Машкова, В.В. Ковалев, С.В. Рыков

По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин ( ETRA ) в Европе ежегодно образуется свыше 2 млн. тонн амортизированных автомобильных шин. Объемы их переработки методом измельчения не превышают 10 %. Большая часть собираемых шин (20 %) используется как топливо. В России, по данным научносследовательского института шинной промышленности, ежегодно выходит из эксплуатации около 1 млн. тонн шин, из которых только в Москве каждый год образуется более чем 70 тыс. тонн. Из этого объема 10-12 тыс. тонн перерабатывается, а остальное количество оказывается на несанкционированных свалках, в оврагах и пригородных лесах, отягощая и без того тяжелую экологическую обстановку Московского региона.

Скачать статью в pdf

Формирование отходоперерабатывающей индустрии как отдельной отрасли в экономике России - неотложная необходимость

2012-01-21T17:58:22+04:00

В.В. Жуков

В мировой практике принято судить об уровне экономического, интеллектуального и духовного развития общества, прежде всего по его отношению к вопросам, связанным с неотъемлемой частью системы национальной экологической безопасности: предоставлением гарантий проживания своих граждан в условиях благоприятной среды обитания. Сегодня на территории Российской Федерации накоплено свыше 85 млрд. т. отходов производства и потребления. А в последние годы наблюдается стремительный рост образования таких отходов и связанных с ним социальных, экономических и экологических проблем. Именно поэтому Комитет Совета Федерации по природопользованию и охране окружающей среды инициировал проведение 14 апреля 2011 года 2-й Всероссийской конференции «Проблемы формирования отходоперерабатывающей индустрии в Российской Федерации». Главной задачей проведения этого мероприятия должна стать разработка предложений в сфере законодательных инициатив для реализации национальных программ, направленных на создание устойчивой системы управления отходами, ориентированной на формирование эффективной отходоперерабатывающей индустрии.

Скачать статью в pdf

ФЕДЕРАЛЬНОЕ СОБРАНИЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КОМИТЕТ СОВЕТА ФЕДЕРАЦИИ ПО ПРИРОДНЫМ РЕСУРСАМ И ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

2012-01-21T17:51:56+04:00

В соответствии с Планом работы Совета Федерации на весеннюю сессию 2011 года Комитет Совета

Федерации по природным ресурсам и охране окружающей среды проводит Всероссийскую онференцию

«Проблемы формирования отходоперерабатывающей индустрии в Российской Федерации».

Основные темы:

- отходы - возобновляемый материальный и энергетический ресурс, создающий прочную основу для

формирования нового сектора российской экономики;

- пути повышения эффективности взаимодействия в сфере обращения с отходами всех уровней

государственной власти и органов местного самоуправления;

- направления совершенствования законодательства и нормативного обеспечения Российской едерации в области обращения с отходами производства и потребления, в том числе введение расширенной ответственности производителя за весь жизненный цикл продукции, реализация экономических механизмов в этой сфере и др.

Скачать в pdf

Алюминийсодержащие отходы как потенциальное сырье для производства промышленной продукции

2012-01-21T15:12:15+04:00

Л.Д. Огрель

Удачное сочетание технологических и физико-механических свойств алюминия и его сплавов находит все более широкое применение этого металла в таких отраслях как авиастроение, машиностроение, приборостроении в качестве материалов деталей, узлов и агрегатов. С экономической и экологической точки зрения переработка алюминийсодержащих отходов является актуальной задачей ресурсо- и энергосбережения.

Скачать статью в pdf

Экологический вестник России

Свойства и использование отработанного железохромового катализатора конверсии оксида углерода СТК

2012-01-21T14:51:13+04:00

В.И. Шаркина, А.И. Правдин, Л.Н. Михалина, В.Г. Щанкина

Существуют различные способы переработки отработанных катализаторов. Самый простой - это плавка, с целью извлечения цветных металлов. Но в этом случае, сырье, содержащееся в катализаторе (медь, цинк, железо и др.), загрязняется побочными продуктами и требуется дополнительная очистка, и самый простой на первый взгляд способ не является доступным и дешевым. Существуют другие способы использования отработанных катализаторов, но в этом случае нужно осторожно относиться к примесям (сера, хлор, органические соединения), которые накапливает катализатор в процессе эксплуатации и которые могут быть каталитическими ядами. Основное направления переработки отработанных катализаторов - это селективное извлечение из катализаторов ценных компонентов, использование которых возможно как сырье для получения новых катализаторов или соединений. Авторы рассмотривают возможность использования отработанного катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром, содержащего до 80% масс оксида железа, которое может применяться и в других процессах.

Скачать статью в pdf

О нео бходимости развития современных те хнологий обращени я с коммунальными отходами

2012-01-21T13:46:54+04:00

Н.А. Колычев

Улучшение состояния здоровья населения требует подхода

к здоровью с точки зрения более широкого понимания, т.е. учета всех факторов, определяющих здоровье – таких, как образ жизни, социальное благополучие, состояние окружающей среды. К примеру, в Московском регионе в связи с августовскими пожарами резко увеличился показатель смертности. Происходящее было похоже на

стихийное бедствие, но горели не только леса, горели и сотни несанкционированных свалок. На этом фоне решающим фактором является модернизация промышленных кластеров или производств, предусматривающая отход от сквозного техногенного ресурсного цикла, ведущего к загрязнению почв, водоемов, атмосферы, негативным санитарно-демографическим следствиям, и переход к политике ресурсосбережения и оздоровления населения.

Скачать статью в pdf