Обезвреживание ртутьсодержащих отходов

Ртуть широко используется в различных изделиях. Герметичные приборы с ртутным заполнением абсолютно безвредны, т.к. пары ртути не способны проникать через стекло. Однако, при нарушении герметичности, даже при появлении небольшой трещины, ртуть начинает испаряться, загрязняя воздух высокотоксичными парами ртути. Поэтому приборы с ртутным заполнением требуют аккуратного обращения, а приборы вышедшие из строя должны в обязательном порядке сдаваться на утилизацию. К числу ртутьсодержащих отходов потребления относятся следующие приборы вышедшие из строя: ртутьсодержащие выключатели и переключатели, термометры и терморегуляторы, люминесцентные лампы, ртутные лампы медицинского и технического назначения, барометры и манометры и т.д.

В советское время ртутьсодержащие отходы (РСО), образующиеся на территории СССР, централизованно перерабатывались на Никитовском ртутном комбинате (Украина). Существовала отработанная система сбора, учета, транспортировки и переработки РСО. Ежегодно перерабатывалось до 205 тысяч т РСО 12 наименований и из этого сырья производилось до 400 т товарной ртути. В настоящее время эта система разрушена. С каждым годом все более обостряется проблема сверхлимитных накоплений РСО на предприятиях, использующих и использовавших ртуть в прошлом. По состоянию на 2000 год на территории России накопилось около 650000 т ртутьсодержащих отходов с содержанием ртути от 0,02 до 75% и ежегодно образуется и складируется до 11000 т таких отходов.

Проблема ртутного загрязнения территорий обострилась в связи с остановкой предприятий по производству хлора и каустика (Архангельский, Котласский ЦБК, Усольехимпром и т. п.). Для этих предприятий возникла проблема утилизации зартученных строительных конструкции, грунтов, инструмента, спецодежды и т.д., а также проблема распространения ртутного загрязнения, связанная с ослаблением контроля хранения ртутьсодержащих отходов. Имеет место проблема масштабного техногенного загрязнения окружающей среды ртутью в золотодобывающих районах России. Несмотря на то, что использование ртути в золотодобыче прекращено с 1989г., появление ртути в грунтовых водах и в атмосфере населенных пунктов отмечаются до сего времени, причем концентрация ртути превышает предельно-допустимый уровень в 14 и более раз.

Не менее опасными являются накопления ртути и ртутьсодержащих приборов в различных учебных заведениях, научных учреждениях, опытных заводах и у населения крупных городов. В 1997 г., в рамках выполнения муниципальной программы по инвентаризации источников ртути, в г. Санкт-Петербурге было определено, что количество ртути в термометрах и тонометрах, находящихся у граждан города, составляет не менее 3 т. На промышленных предприятиях, в НИИ, в медицинских, школьных и дошкольных учреждениях города хранится 10 - 12 т. Подобная ситуация наблюдается и в Москве.

По данным различных источников в Москве ежегодно образуется 7-8 млн. отработанных источников света, в Московской области - около 4 млн. штук. В Москве в настоящее время функционирует предприятие, принимающее люминесцентные лампы низкого давления. Это ООО НПП «Экотром», перерабатывающее около 4,5 млн. ламп в год с территории Москвы и Московской области.

В начале 2002 года Министерство экологии Московской области проанализировало состояние дел с переработкой люминесцентных ламп в области. Оказалось, что на предприятиях области (ООО «Экорецикл» г. Ногинск, ООО «Мерком», г. Лыткарино, ООО «Фид-Дубна», г. Дубна, ООО «Экосвет», г. Чехов) ежегодно перерабатывается около 2 млн. ламп. Отсюда следует, что на территории московского региона перерабатывается 6,5 - 7 млн. ламп из 10 - 11 млн., выходящих из употребления ежегодно. Около 4 млн. ламп, содержащих около 400 кг ртути, поступает на полигоны бытовых отходов и на неорганизованные свалки. Косвенно это подтверждается данными о том, что в районе полигонов, в том числе и законсервированных, концентрация ртути в воздухе превышает допустимый уровень в 2 - 3 раза. Подобная, если не худшая ситуация, существует и в других регионах России, где зачастую еще отсутствуют условия для хранения и утилизации отработанных люминесцентных ламп.

В гораздо худшем положении находится проблема утилизации промышленных ртутьсодержащих отходов. По имеющимся данным на некоторых предприятиях России организована переработка собственных высококонцентрированных ртутьсодержащих отходов с целью регенерации ртути. Однако, в результате переработки образуются отходы с содержанием ртути 0,2 - 0,4%, остающиеся отходами 1-го класса опасности и требующие специальных мер для их хранения. Для решения вопроса переработки только текущего накопления отходов необходимо перерабатывать ежегодно 10 - 12 тыс. т ртутьсодержащих отходов.

В 1998 - 1999 г.г. в рамках ФЦП "ОТХОДЫ" выполнена реконструкция ЗАО НПП "Кубаньцветмет" (Краснодарский край) и предприятие приступило к переработке опытных партий РСО. Всего за 1998-2000 годы на предприятии переработано более 500 т ртутьсодержащих отходов. Однако отсутствие собственного сырья и нахождение предприятия в зоне природного заповедника накладывают непреодолимые ограничения на это предприятие. Проблема заключается и в невозможности удаления ртути из материала переработки до уровня санитарных норм. Остаточное содержание ртути в огарках составляет 30 - 50 мг/кг при норме 2,1 мг/кг. Следовательно, продукты переработки ртутьсодержащих отходов остаются отходами 1-го класса опасности, требующими специальных мероприятий по их складированию.

В России известно несколько предприятий, специализирующихся на утилизации (демеркуризации) ртутьсодержащих отходов потребления, главным образом, люминесцентных ламп. Одним из таких предприятий является 000 НПП «Экотром» (г. Москва), которое в 2000 г. успешно переработало около 4,5 млн. вышедших из строя люминесцентных ламп.

На этом предприятии процесс переработки основан на разделении ламп на компоненты: стеклобой, алюминиевые цоколи, ртутьсодержащий люминофор. Для очистки воздуха, отводимого в атмосферу, применяется многоступенчатая система, последовательно включающая: циклон, рукавный фильтр, кассетный фильтр, производственный адсорбер, цеховой адсорбер и санитарный адсорбер. Стеклобой и алюминиевые цоколи являются конечными продуктами переработки. Ртутьсодержащий люминофор, в виде цементно-люминофорных блоков, помещаемых в герметичные мешки из полиэтилена и направляется для извлечения ртути на специализированные предприятия. Экологический аудит показал, что установка «Экотром» полностью соответствует существующим в России экологическим требованиям.

 

Для переработки РСО наиболее универсальной является термодемеркуризационная установка УРЛ2м (рис.7.7), разработанная фирмой ООО ВФ «Фид–Дубна». Установка предназначена для эксплуатации в стационарных условиях, однако конструкция установки позволяет использовать её и в передвижном (мобильном) варианте на шасси грузового автомобиля (рис.7.8) и, следовательно, существует возможность транспортировать установку к месту накопления отходов для их обезвреживания и переработки.

 

Рис.7.7 Термодемеркуризационная установка УРЛ2м

Установка используется для термической демеркуризации (удаления ртути из) люминесцентных ламп всех типов, а также горелок ртутных ламп высокого давления, типа ДРЛ. Оставшийся после удаления ртути стеклобой может использоваться в стекловарении или в качестве засыпки при производстве строительных и дорожных работ, а также захораниваться на полигоне твердых бытовых отходов или промышленных отходов (4-й класс опасности). Установка может использоваться для обезвреживания и переработки любых ртутьсодержащих отходов.

 

 

 

Рис.7.8 Использование установки УРЛ2м в передвижном (мобильном) варианте

 

Принцип действия установки основан на зависимости давления насыщенного пара ртути от температуры. Обрабатываемые лампы разрушаются в камере установки, нагреваются до температуры быстрого испарения ртути (конструкция установки допускает нагрев демеркуризационной камеры до 450ºС), а пары ртути откачиваются вакуумной системой установки через низкотемпературную ловушку (НТЛ), охлаждаемую жидким азотом, на поверхности которой происходит конденсация ртути, стекающей в сборник в виде жидкого металла после размораживания ловушки.

Результаты исследований показали, что для вакуумной дистилляции (отгонки) паров металла достаточно достичь давления насыщенных паров 1,8 мм.рт.ст. Для ртути такое давление достигается при температуре 130ºС. Скорость испарения металлической ртути при этой температуре равна 0,04 г/см²∙сек. Это значит, что содержащаяся в одной лампе ртуть (порядка 60 мг) испаряется при температуре 130ºС за время менее 1 сек.

Конструктивно установка УРЛ2м (рис.7.9) выполнена в виде демеркуризационной камеры 1, шарнирно закрепленной на платформе 13. Камера снабжена крышкой 2, электронагревателем 7 и теплоизолятором 8. На камере смонтировано устройство 6 для механического разрушения люминесцентных ламп. Для разрушения горелок ламп типа ДРЛ используется съемная мельница 10, монтируемая на фланце камеры 1. В режиме демеркуризации люминесцентных ламп фланец закрыт заглушкой. Система вакуумной откачки камеры образована высоковакуумным паромасляным насосом 5 и механическим форвакуумным насосом 3. Откачка камеры на высокий вакуум осуществляется через НТЛ 4 со сборником металлической ртути 11. Установка снабжена силовым электрическим шкафом 12 и пультом управления 14. Рукоятка 9 используется для манипуляций с камерой при выгрузке стеклобоя.

 

 

 

Рис.7.9 Схема термодемеркуризационной установки УРЛ2м

 

 

Уровень остаточного содержания ртути в выхлопных газах на работающей установке значительно ниже ПДК для жилой зоны.

Вопреки распространенному мнению, при нормальной эксплуатации установок по обезвреживанию отдельных токсичных веществ и полигонов в целом они не представляют опасности для жителей близлежащих районов (рис. 7.10).

 

 

Рис.7.10. Завод по обезвреживанию опасных отходов (Кёльн)