Полигон «Красный Бор» — испытание для технологий XXI века



В настоящее время полигон “Красный Бор” не принимает новые химические отходы, но говорит ли это о нашей с Вами экологической безопасности? В данной статье рассматривается текущая ситуация на полигоне, а также рассмотрены некоторые существующие технологии обезвреживания жидких и газообразных токсичных отходов.

Ключевые слова: «Красный Бор», полигон, химические отходы, пробы стоков, очистные сооружения, способы очистки, обезвреживание отходов

Currently, the landfill “Krasny Bor” is not accepting new chemical wastes, but does it say about our environmental safety? This article discusses the current situation on the ground, and also examines some of the existing technologies for disposal of liquid and gaseous toxic wastes.

Key words: «Krasny Bor», landfill, chemical waste, testing wastewater, sewage treatment, cleanup, disposal

Введение. На сегодняшний день Полигон «Красный Бор» (далее также — ПКБ) — это промышленный объект первого класса опасности и самый крупный полигон токсичных отходов (далее также –ТО) из известных в мире. Его смело можно назвать складом химического оружия. На территории 73 га накоплено около 2 млн. тонн токсичных отходов I-IV классов опасности, которые расположены в 60 рекультивированных и 5 открытых картах-котлованах. Только в открытых картах котлованах (5,7 га) содержится около 700 тыс. тонн промотходов: ртуть, свинец, мышьяк, шестивалентный хром, марганец, кадмий, ПХБ, концентрированные кислоты, аммиак, фенолы, формальдегиды, пестициды, гальваношламы и т. д.

Такая беспрецедентная концентрация ТО на ПКБ, признанного Хельсинской комиссией (HELCOM) «горячей точкой» № 23 среди загрязнителей Балтийского моря, наносит непрерывный экологический ущерб окружающей среде (далее также — ОС) всего региона Балтики, заражая недра, почву, воду и воздух.

В XX веке на ПКБ поступало от 40 то 100 тыс. тонн ТО в год с промышленных предприятий Санкт-Петербурга и Ленинградской области (далее также — СПб и ЛО). С января 2014 года СПб ГУПП «Полигон «Красный Бор» официально не принимает ТО и находится в аварийном состоянии.[1]

Актуальность. Безусловно, сохранение экологической безопасности жизнедеятельности — ключевая задача нашего времени. Чистота воздуха, воды и почвы — залог здоровья и долголетия будущих поколений. Но о каком здоровье можно говорить, когда 2 млн. тонн отходов в 30 км от города ждут своего часа “Х”, не имея ни “крыши над головой”, ни хоть каких-нибудь очистных сооружений для обезвреживания промышленных отходов. Решение проблемы ПКБ — самая актуальная тема экологии СПб.

Цели работы — анализ основных возможных методов очистки ТО с ПКБ, анализ пробы воды с ливневых очистных сооружений ПКБ.

Комитет по природопользованию Санкт-Петербурга рассматривает возможные методы очистки ТО с ПКБ, и вот основные из них: [5]

Гидроволновой метод.

Метод заключается в следующем: при прохождении жидкого потока через гидродинамический теплогенератор возникает эффект обтекания «плохо обтекаемого тела».

В результате в жидкости образуются содержащие вакуум пустоты, внутри которых идет процесс парообразования. Причем идет он при температуре гораздо ниже 100 °С (например, при 30 °С), за счет этого экономится значительное количество энергии.

Дополнительное высокочастотное воздействие вызывает эффективную термоокислительную реакцию, которая приводит к разрушению молекул загрязняющих веществ, в том числе сложных органических соединений и тяжелых металлов.

Посредством контактных теплообменных процессов идет интенсивное парообразование с последующей конденсацией. В результате образуются чистая дистиллированная вода и влажный иловый осадок, имеющий по российской классификации IV класс опасности. При этом исходные сточные воды могли иметь I — II классы опасности. То есть токсичность отходов существенно снижается, и из жидкой фазы они переходят в твердые шламы. [6]

Основные преимущества гидроволнового метода очистки жидких сред:

1. Жидкая среда нагревается и испаряется не через теплообменную поверхность, а за счет высокочастотного механического воздействия на жидкость.
2. Применяется новый способ конденсации пара, при котором все тепло конденсации может быть использовано для нагрева и испарения исходной жидкой среды.
3. В результате высокочастотных воздействий происходит деструкция молекул, в частности органических молекул токсичных веществ, в безвредные простые компоненты.
4. Технологии на основе гидроволнового метода не требует водоподготовки. В применяемом оборудовании не требуются никакие расходные материалы (химические реагенты, сорбенты, ионообменные смолы, активированные угли, и т. п.), фильтры и мембраны.
5. Имеется возможность получения синергического эффекта при очистке жидких сред путем сочетания гидроволнового метода и нанотехнологий, в частности, экологически нейтрального наноматериала УСВР (углеродная смесь высокой реакционной способности, содержащая нанотрубки и нанокольца)
6. Имеется также возможность осуществления звукохимических реакций, при которых соосаждение элементов и их изотопов из очищаемого потока может стать более эффективным. Затем эти элементы можно разделить и использовать в дальнейших циклах переработки.
7. Независимо от производительности оборудования обеспечиваются низкие энергозатраты процесса очистки жидких сред, которые обеспечивают высокую конкурентоспособность данному методу.
8. Опасные отходы при использовании метода не образуются. Напротив, можно организовывать безотходные производства, например, разделяя после процесса опреснения морской воды смешанный солевой осадок на требуемые компоненты.
9. Создаваемое на основе данного метода оборудование отличается надежностью, долговечностью и простотой в эксплуатации (высокая квалификация оператора не требуется). Кроме того, контейнерное исполнение требуемых установок позволяет исключить дорогостоящие капитальные затраты и эксплуатировать оборудование «прямо с колес». [2]

Низкотемпературная плазма.

Плазмохимическую технологию используют для переработки высокотоксичных жидких и газообразных отходов. При этом происходит не только обезвреживание опасных отходов, но и производство ценных товарных продуктов. Процесс осуществляется в плазмотроне за счет энергии электрической дуги при температуре выше 4000 °С. При такой температуре кислород и любые отходы расщепляются до электронов, ионов и радикалов. Степень разложения токсичных отходов достигает 99,9998 %, а в отдельных случаях 99,99995 %.

Высокие затраты энергии и сложность проблем, связанных с плазмохимической технологией, предопределяют ее применение для ликвидации только тех отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.

Схема плазменного агрегата для переработки жидких хлорорганических отходов представлена на рис. 1. Плазмообразующий газ (водород, азотоводородная смесь и др.) нагревается электрической дугой в плазмотроне 1 до 4000–5000 °С. Образующаяся низкотемпературная плазма из сопла плазмотрона поступает в плазмохимический реактор 2, куда форсунками впрыскиваются хлорорганические отходы.

При смешивании отходов с плазмой происходит их испарение, термическое разложение (пиролиз) с получением олефиновых углеводородов, хлористого водорода и технического углерода (сажи). Пиролизный газ подвергают скоростной закалке в закалочном устройстве 3, а затем охлаждают и очищают от сажи. Очищенный газ используется при синтезе хлорорганических продуктов. Процесс является замкнутым, безотходным и рентабельным. Себестоимость получаемых продуктом является сравнительно низкой за счет использования неутилизируемых отходов. [3]

Рис. 1. Схема плазменного агрегата: 1 — плазмотрон; 2 — плазмохимический реактор; 3 — закалочное устройство; 4 — источник электропитания

Сверхкритическое водное окисление.

Сверхкритическое водное окисление состоит в разложении токсических веществ при условии выше критической точки воды: 314 °C и 218 атм. При таких условиях растворяются все органические соединения и газы, которые окисляются воздухом. Этот метод имеет существенное преимущество над методом сжигания, поскольку осуществляется при низших температурах, а все продукты реакции находятся в растворе, поэтому могут быть исследованы, разделены и направлены на дальнейшую переработку (например, на нейтрализацию).

Техническим недостатком такого способа является значительная коррозионная агрессивность среды, которая требует тщательного проектирования заводских мощностей. [4]

Результаты анализа проб воды с ливневых очистных сооружений ПКБ

Проба от 6 октября 2016 года. Исследовалась вода на цветность и мутность с помощью Спектрофотометра СФ-56 и Фотометра КФК-3–01.

Результаты получились следующими:

Таблица 1

Показатели цветности имутности пробы сПКБ.

Проба от 06.10.2016.	СФ-56	КФК-3–01
Цветность	80,48 гр.цв.	84,62 гр.цв.
Мутность	2,65 мг/л	3,23 мг/л

Для сравнения, нормативные показатели:

Таблица 2

Нормативные показатели цветности имутности.

Цветность	Не больше 20 гр.цв.
Мутность	Не более 1,5 мг/л

[7]

Результаты. Приведенные выше методы очистки ТО ПКБ действительно планируют использовать, но пока никаких конкретных решений нет. Мы можем лишь сами оценить их и сделать свои выводы. Что касается результатов пробы с ливневых очистных ПКБ, то мы видим значительное превышение как цветности (в 4 раза), так и мутности (в 2 раза). А ведь эта вода напрямую течет в речную систему Невы.

Выводы. Полигон «Красный Бор» — настоящее экологическое бедствие на территории Ленинградской области. Оставлять его без внимания — преступление, за которое будут расплачиваться наши дети и последующие поколения. Необходимо как можно скорее выбрать способ (способы) очистки и приступать к проектированию промышленных очистных сооружений. Наиболее вероятные способы очистки жидких токсичных стоков приведены в нашей статье. Что касается проб воды с ливневых очистных ПКБ, то уже по двум показателям можно понять, что данные очистные сооружения не справляются с очисткой токсичных стоков до ПДК загрязняющих веществ и должны быть модернизированы в краткосрочной перспективе, чтобы исключить системное химическое загрязнение бассейна реки Невы.

Литература:

1. Интернет-ресурс: Полигон «Красный Бор» — непрерывная угроза масштабной экологической катастрофы; Движение за социальную справедливость; http://zarms.ru/ekologiia/poligon-krasnyi-bor-nepreryvnaia-ugroza-masshtabnoi-ekologicheskoi-katastrofy
2. Интернет-ресурс: Инновационные технологии; центр ЮНИДО; http://www.nwicpc.ru/innovative_hydrowave.htm
3. Интернет-ресурс: Плазменный способ утилизации отходов; Переработка мусора; http://ztbo.ru/o-tbo/lit/pererabotka-promishlennix-otxodov/plazmennij-sposob-utilizacii-otxodov
4. Интернет-ресурс: Уничтожение химического оружия; Википедия; https://ru.wikipedia.org/wiki/Уничтожение_химического_оружия
5. Интернет-ресурс: Проблему полигона «Красный Бор» предлагают решить гидроволнами, плазмой и окислением; Комсомольская правда; http://www.spb.kp.ru/daily/26505.3/3373746/
6. Интернет-ресурс: Инновационные технологии очистки; newchemistry; http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=7930
7. Интернет-ресурс: СанПиН 2.1.4.1074–01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения»; Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации; http://docs.cntd.ru/document/901798042