Промышленные и бытовые отходы → Многокомпонентное литье для использования отходов пластмассПромышленные и бытовые отходы → Многокомпонентное литье для использования отходов пластмассПромышленные и бытовые отходы → Многокомпонентное литье для использования отходов пластмассВсе более широко для использования отходов пластмасс применяется многокомпонентное литье, при котором изделие имеет наружный и внутренний слой из различных материалов. Наружный слой изделия выполняется из пластмасс высокого качества и имеет отличный товарный вид, а к внутреннему слою обычно не предъявляются высокие требования даже по физико-механическим показателям, поэтому в этот слой включают дешевые наполнители (тальк, сульфат бария, стеклянные и керамические шарики, вспенивающий агент). Это значительно удешевляет изделия (обычно мебель и предметы домашнего обихода).
Перспективным является использование отходов пластмасс в качестве готового материала в целом ряде отраслей:
Специально разработанные для сокращения сроков утилизации эколиты (фоторазрушаемые полимеры) способны разлагаться в естественных условиях до низкомолекулярных полимеров, поглощаемых позднее микроорганизмами. Они в своем составе содержат светочувствительные компоненты, которые разлагаются под воздействием ультрафиолетовых излучений. Скорость фотодеструкции пропорциональна концентрации светочувствительного компонента в пластмассе, т.е. время разрушения полимера можно направленно регулировать от 3 до 200 сут.
Девяностые годы XX столетия ознаменовались всемирной кампанией по полному запрещению применения хлора и его производных на основании выводов объединенной международной комиссии, проводившей исследования в регионе Великих озер, побережье которых напичкано крупными предприятиями. Более трети хлора используется в производстве пластика из поливинилхлорида (ПХЛ). При сжигании мусора в топку попадают линолеум, бытовые безделушки, пластик, одноразовая тара, что приводит к выделению вредных веществ.
При производстве различных марок ПХЛ, отличающихся по молекулярному весу и использованию, применяются различные технологии производства (компоненты, количественный состав и соотношения, примененные реагенты, степень промывки продуктов). Поэтому степень загрязненности сточных вод различна. Установлено, что при коагуляции из сточных вод удаляются биохимически не окисляемые вещества (эмульгатор, соосаждающийся ПХЛ), после чего БПК полн сточных вод увеличивается до 70% по отношению бихроматной окисляемости.
ВНИИ Водгео провел исследования по биологической доочистке химически обработанных стоков от действующего цеха производства ПХЛ с применением эмульгаторов (стиромоли, метил целлюлозы, желатин и тилозы), а также по влиянию на микроорганизмы, ведущие биохимическую очистку. Основным загрязнителем в стоках оказывается метиловый спирт, поступающий вместе с хлористым винилом в количестве 77-1290 мг/л. Биохимическое окисление стоков (аэротенок) с эмульгаторами стиромоль и метил-целлюлоза заканчивается в течение 10 сут, а с эмульгаторами тилоза и желатин — до 30 сут.
К сточной воде добавлялись недостающие биогенные элементы (растворимые минеральные соли: фосфор — до 5 мг/л, азот — до 12 мг/л). Концентрация активного ила при круглосуточной работе аэротенков поддерживалась в пределах 2,5—3 г/л (сухого веса). В результате исследований установлено, что сточные воды от производства ПХЛ с указанными выше эмульгаторами хорошо окисляются. Окислительная мощность аэротенка-смесителя глубиной 2 м составила 1500 г/м3 в сутки при расходе воздуха 54 м3 на 1 м3 очищаемой жидкости. При этом процесс биохимической очистки стоков, содержащих метил целлюлозу, протекает более глубоко, чем со стиромолью, т.е. стиромоли обладают тормозящим действием на биохимические процессы.
Необходимо отметить, что при биохимической очистке сточных вод, содержащих желатин, происходит накопление аммонийного азота (за счет высвобождения его из желатина), который потребляет кислород и окисляется нитрификаторами в водоеме до нитратов. Природные же возможности нейтрализации вредных веществ искусственного происхождения (пластмассы, пестициды; дефолианты, РВ) далеко не безграничны
Отходы легкой и текстильной промышленности. При выполнении большинства технологических операций по производству и применению синтетических красителей образуются загрязненные сточные воды с интенсивной окраской. Кроме красителей эти сточные воды содержат сопутствующие органические и минеральные загрязнения: ПАВ (поверхностно-активные) и ТВВ (текстильно-вспомогательные вещества); ароматические углеводороды, органические и минеральные кислоты, хлориды, сульфаты, ионы тяжелых металлов. Такое разнообразное сочетание токсичных и трудно окисляемых веществ (соединений) определяет сложность обезвреживания сточных вод таких предприятий.
Эту проблему помогает решить применение окислительно-восстановительных реакций, инициированных активными физико-химическими агентами, обладающими большим запасом химической энергии в момент образования. Примером может служить обеспечение полной деградации ПАВ с потерей их поверхностно-активных свойств; изменение структуры органических красителей вплоть до нарушения хромофорно-ауксохромного строения. Это приводит в последующем к глубокому расщеплению промежуточных продуктов до более простых, легко окисляемых органических соединений, или безвредных минеральных веществ.
До 80% синтетических красителей (продукция анилинокрасочной промышленности) используется в красильно-отделочных производствах легкой промышленности. Их применяют при окрашивании пряжи, тканей, кожи, мехов. Они имеют чрезвычайно разнообразное строение, придающее им различные физико-химические свойства по отношению к окрашиваемым объектам. Это заставило ввести химическую и техническую классификацию красителей.
Химическая классификация основана на особенностях строения молекул, природе химических связей. Она предусматривает разделение красителей на классы по признаку общности хромофорных систем.
Техническая классификация предусматривает деление на группы по различию в свойствах красителей и их отношению к окрашиваемым материалам: растворимость в воде (кислотные, протравные, прямые, активные); нерастворимые (сернистые, дисперсные, азоидные, окислительные, пигменты, лаки); растворимые в органических средах (жиро-, спирто- и ацетонорастворимые, полиэфирные).
Согласно технической классификации применимость ряда красителей такова:
В технологических процессах подготовки, крашения и печатания текстильных изделий, кожи, меха, бумаги широко применяются ПАВ и ТВВ. ПАВ — это моющие средства, смачиватели, эмульгаторы, выравниватели и закрепители окрасок, антистатики, мягчители, водо-, масло-, грязеотталкивающие вещества. ПАВ (диспергаторы, эмульгаторы, смачиватели) используются и при производстве некоторых красителей, синтетических моющих средств, чистящих паст, отбеливателей.
В качестве ТВВ можно рассматривать карбомолы, применяемые для придания несминаемости целлюлозным тканям; препараты ДЦУ, ДЦМ (соли уксусной кислоты и продуктов конденсации цианогуанида с формальдегидом), служащие закрепителями полученных окрасок; пероксид водорода — окислитель лейкосоединений и отбеливатель; трагант, декстрин, крахмал — загустители красок. Все это оказывает существенное влияние на состав и токсичность сточных вод.
Наибольшее внимание должно быть направлено на процессы, в результате которых образуются сточные воды, содержащие растворимые в воде органические красители, наиболее затрудняющие очистку окрашенных стоков. Нерастворимые красители сравнительно легко удалить методами физико-химической очистки (коагуляция, флотация, электрофлотокоагуляция) после корректировки рН солевого состава.
При синтезе красителей до 90% неорганического и до 30% органического сырья переходит в сточные воды (в основном на стадии фильтрования и в процессе мойки технологического оборудования, коммуникаций и помещений). Это обусловливает их высокую цветность, что оценивается показателем ИК-интенсивность (кратность) разбавления сточных вод дистиллированной водой до исчезновения окраски (порядка 1:106). Удельный объем сточных вод на стадии фильтрования в зависимости от марки красителя достигает 40 м3 на тонну готового продукта при высоком содержании минеральных солей в виде хлоридов натрия или калия (до 300 т/л) и красящих веществ — до 15 г/л. Фильтраты некоторых марок красителей содержат ионы тяжелых металлов.
Сточные воды после промывки оборудования образуются в несколько раз большем количестве (до 160 м3/т), чем фильтраты, имеют ИК до (1:16 000), содержат до 2,5 г/л органических веществ и до 4 г/л неорганических солей. Большое количество сточных вод образуется в процессе крашения, в которых кроме указанных красителей могут содержаться серная и уксусная кислоты, ПАВ, хромпик, ацетат и сульфат натрия, закрепители ДЦУ и ДЦМ, загустки, ализариновое масло, поваренная соль, формалин и ряд других реагентов. В процессе заключительной отделки на состав сточных вод влияют используемые аппретирующие вещества с сопутствующими компонентами (латексы, гликазин, метазин, карбомолы, стеарокс, хромалан, мягчители).
Основное водопотребляющее оборудование на предприятиях легкой промышленности располагается в красильно-отделочных производствах, где текстильные, трикотажные, кожевенные и меховые изделия проходят механическую и химическую подготовку к крашению или печати, само окрашивание и заключительную отделку.
Красители всех классов, кроме сернистых, являются трудно биохимически окисляемыми соединениями, ядами локального действия, обладающими токсическим и угнетающим воздействием на микроорганизмы. Сброс окрашенных сточных вод в водоемы оказывает отрицательное влияние на светопроницаемость воды, ассимиляцию водорослей, приводит к повышению минерализации (ухудшению вкусовых качеств воды и угнетению биохимической жизни в водоеме).
Исследования Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева (МИСИ) показывают, что биохимическое окисление красителей (кроме сернистых) не превышает 10%; большинство красителей в концентрации более 25 мг/л замедляет ход биологической очистки сточных вод (это значение принято как ПДК в стоках перед станциями аэрации). Необходимо обеспечить снижение содержания красителей на станциях аэрации в среднем на 70% (сорбцией взвешенных веществ при первичном отстаивании и активным илом или биопленкой в биоокислителях).
Присутствующие в окрашенных стоках ПАВ из-за своих специфических физико-химических способностей к ценообразованию, эмульгированию, солюбилизации наносят ущерб водоемам. Пенообразование снижает естественную аэрацию водоемов, замедляет процессы их самоочищения; солюбилизация повышает растворимость в воде других веществ. Все ПАВ способны эмульгировать нефтепродукты, жиры, масла и повышать стабильность их эмульсий в водоемах; а за счет синергического эффекта ПАВ усиливают токсичность других присутствующих в воде веществ. Концентрация некоторых ПАВ около 10 мг/л приводит к отравлению рыбы из-за нарушения газообмена (ПАВ аккумулируются в жабрах).
При проектировании канализации предприятий легкой и текстильной промышленности необходимо учитывать возможность введения режима жесточайшей экономии воды, предельного снижения объемов образующихся сточных вод, подлежащих локальной очистке на данном предприятии. Сокращение расхода воды на оборудовании непрерывного цикла целесообразно осуществлять за счет использования слабозагрязненных промывных вод в противоточной промывке товара, что может снизить расход воды на 30-50%. Для подведения этих промывных вод при биологической очистке используется отдельная канализационная сеть, что требует совершенствования водопотребляющих процессов, применения малоотходных и безотходных операций или разделения сетей канализации отдельных цехов созданием замкнутых технологических циклов. Снижение отходов красителей и ТВВ достигается их улавливанием, регенерацией и повторным использованием в производстве.
Большой эффект дает, использование раздельной системы канализации. По одной сети отводят фекально-хозяйственные и ливневые стоки, а по другим (число стоков зависит от дифференциации производства) промышленные стоки от соответствующих цехов в зависимости от используемых методов очистки стоков и утилизации отходов.
Рациональной является схема разделения стоков красильно-отделочных производств на потоки:
1. Высококонцентрированный поток по органическим красителям (отработанные красильные рабочие растворы и стоки от химических станций), требующий автономной очистки с целью обесцвечивания.
2. Высококонцентрированный поток по ПАВ и отделочным препаратам (отработанные рабочие растворы после отделки, беления), требующий автономной очистки для удаления ПАВ и ТВВ.
3. Сильнозагрязненные стоки (первые промывные воды от процессов крашения и отделки), требующие локальной предварительной очистки для удаления красителей, ПАВ и ТВВ перед выпуском в городскую канализационную сеть.
4. Слабозагрязненные стоки (все производственные стоки), не требующие предварительной очистки перед сбросом в городскую канализацию.
Такое решение канализационных сетей предприятий текстильной и легкой промышленности позволяет сконцентрировать до 80% загрязнений в минимальном объеме сточных вод. Концентрация органических загрязнений по ХПК в соответствующих потоках составляет: более 1000 мг/л — для 1-го и 2-го; 100-1000 мг/л — для 3-го потока, менее 100 мг/л — для 4-го потока. Но при этом особенно для 1-го и 4-го потоков необходимо учитывать очистку от других сопутствующих или специфических загрязнений (соли 6-валентного хрома при кислотно-хромировочном крашении и сульфиды при сернистом крашении). Пример такого решения для канализации и очистки производственных сточных вод ситценабивных фабрик приведен на рисунке.
Принципиальная схема очистки стоков ситценабивной фабрики
Необходимо экономически рассчитать целесообразность внедрения нескольких сетей канализации: для предприятий с расходом сточных вод менее 1000 м3/сут разделение канализации нецелесообразно, а более экономным может оказаться выделение загрязненного потока сточных вод.