Проблемы хранения, эксплуатации, уничтожения, утилизации и использования компонентов имеющихся запасов химического и ракетно-ядерного оружия

Заслуживает внимания способ изготовления на фосфорно-кислотной установке покрытий для бумаги из фосфогипса (фирма Kemira): покрытие отличается белизной и используется при высококачественной печати.

Разработаны способы переработки фосфогипса на серную кислоту и цемент (Австрия, ЮАР): фосфогипс сушат, размалывают, обжигают в присутствии кокса при температуре 700°С. Гипс восстанавливается до сернистого кальция и углекислого газа, а при температуре 900°С сернистый кальций взаимодействует с гипсом с образованием окиси кальция и сернистого газа, который используется при производстве серной кислоты.

Цементный клинкер образуется при температуре 1400°С и взаимодействии окиси кальция с песком, глиной и окисью железа. В нашей стране в качестве восстановителя впервые применен высокосернистый нефтяной кокс (отходы переработки тяжелых нефтяных остатков), при этом имеет место высокая концентрация сернистого ангидрида в газовой фазе и исключается возможность спекания шихты.

Заслуживают внимания и другие пути утилизации фосфогипса: производство сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд; синтез низкотемпературного белита на основе фосфогипса; изготовление серной кислоты и извести, бесхлорных калийных удобрений. Бесхлорные калийные удобрения получают на основе хлористого кальция, фосфогипса, аммиака и углекислого газа: фосфогипс разлагается карбонатом аммония или аммиаком и углекислым газом с образованием растворов сульфата аммония и последующей его конверсии с KG1 в сульфат калия аммония.

Фосфогипс может найти применение в сельском: хозяйстве в качестве минерализатора для гипсования солончаковых почв и в промышленности строительных материалов.

Глубокая очистка промышленных стоков от фенолов (степень очистки 0,001 мг/л) является одной из наиболее трудных задач. Поэтому даже очищенные фенольные стоки нельзя сбрасывать в водоемы без предварительного разбавления. Наиболее часто эти стоки используют для повторного использования в производстве.

Наиболее распространенным из регенеративных методов при высоком содержании фенола в сточных водах является метод экстракции фенолов избирательными растворителями (этилацетат, бензол, ацетофенон, бутилацетат). При этом значительная часть фенолов возвращается в производство. Недостатком метода является большой расход растворителя, а также то, что для его удаления из воды необходимо проводить дополнительную обработку.

Пароциркуляционный метод основан на переходе фенолов в паровую фазу и распределении их между паровой и жидкой фазами в соотношении 2:1. Метод применим, если в стоках находятся только одноатомные фенолы. Процесс протекает в две стадии: сначала фенол выдувается из сточной воды паром, а затем поглощается из полученной смеси раствором щелочи. Степень очистки достигает 92%. Метод внедрен на коксохимических заводах, но не обеспечивает глубокой степени обесфеноливания.

Адсорбционный метод основан на сорбции фенола сорбентами (активированный уголь, торф, генераторная зола). При этом сточные воды целесообразно предварительно подвергать специальной обработке для удаления из них взвешенных и эмульгированных веществ. Для уменьшения расхода реагентов обработку стоков осуществляют многоступенчато или противоточным способом. Обеспечивает высокую степень очистки, но сложен и дорог.

При обесфеноливании стоков ионообменными смолами требуется тщательная предварительная очистка их от взвешенных и эмульгированных веществ, затрудняющих ионообменный процесс, что и является его основным недостатком. Наибольшей емкостью по отношению к фенолу обладают сильные аниониты (АВ-17, АВ-16), меньшая емкость— у средних и слабых анионитов. При десорбции фенола из анионитов наилучшим растворителем является смесь водного раствора едкого натра с метанолом, а при десорбции из сульфоугля — метанол.

Метод обесфеноливания стоков хлорированием основан на разрушении фенолов при хлорировании (температура 40"С, рН 8—9). Продукты метода не имеют хлор фенольного запаха. В присутствии формальдегида и других органических примесей расход хлора увеличивается, а при повышении температуры деструкция протекает быстрее.

Метод обесфеноливания стоков озонированным воздухом основан на высокой окисляющей способности озона при взаимодействии с органическими веществами. Расход озона зависит от концентрации фенола и присутствия подщелачивающего агента (известь), он составляет 3—21 мг озона/мг фенола.

При взаимодействии окислов марганца с серной кислотой образуется кислород, способный окислять фенол. При обработке сточных вод, содержащих фенол, окислами марганца в сернокислой среде удается снизить концентрацию фенола на 99,6%.

Очистка сточных вод от фенола электрохимическим окислением проводится в электролизерах (прямоугольные ванны с двумя параллельными электродами: графитный — анод, стальной — катод). Электролитом является хлорид натрия. Процесс электрохимического окисления сопровождается образованием агрессивных продуктов, что повышает требования к материалу электродов. Графит имеет хорошую электропроводность, химическую стойкость, механическую обработку. Его недостатком является пористость (электролит, проникая в поры, вызывает выделение газообразных продуктов, которые разрушают электрод). Метод электрохимического окисления наиболее экономичен среди методов обесфеноливания, но эффективность его резко падает при наличии в стоках органических примесей (на их окисление также расходуется кислород).

Рассмотренные ранее биохимические процессы расщепления с последующей минерализацией органических соединений могут протекать в аэробных или анаэробных условиях. В связи с тем, что ПАВ являются постоянным загрязнителем бытовых сточных вод, для очистки которых основным методом является биохимическая очистка, к ПАВ необходимо предъявить специальные требования, чтобы обеспечить такую очистку. При оценке влияния ПАВ на процессы очистки сточных вод, состояние водоемов и определении эффективности удаления ПАВ решающую роль играют аэробные процессы. Четко установлено, что степень биохимического распада ПАВ зависит от их химического строения.

Биохимический распад ПАВ является многоступенчатым сложным процессом, при котором каждая ступень катализируется собственными ферментами. Окисление ПАВ активным илом обычно начинается с конечной (метальной) группы алкильной цепи. Этот наиболее трудный этап в цепи биохимического распада ПАВ начинается с окисления конечного атома углерода и образования гидроперекиси путем присоединения кислорода.

Затем гидроперекиси превращаются в спирт, альдегид, карбоновую кислоту, которая подвергается β-окислению (очень распространенному процессу, происходящему в живых клетках животного, растительного и бактериального происхождения). В результате образуется уксусная кислота, которая легко используется микроорганизмами в качестве источника энергии, окисляясь до углекислоты и воды. После этого начинается расщепление бензольных колец.

Концентрация ПАВ в городских сточных водах зависит от количества применяемых населением моющих средств, норм водоотведения, количества поступающих промышленных стоков и от возможности разбавления стоков дождевыми водами. Наибольшая концентрация в стоках ПАВ наблюдается в небольших населенных пунктах, где нет их разбавления промышленными стоками (средний уровень 30 мг/л с повышением в отдельные часы до 66 мг/л). Наличие в стоках моющих средств является основной причиной снижения эффективности первичного осветления сточных вод, а также снижения газовыделения в метантенках.

Удаление ПАВ из стоков в первичных отстойниках осуществляется вследствие сорбции их выпадающими в осадок взвешенными веществами. Снижение газовыделения в метантенках вызывает наибольшие затруднения на станциях, утилизирующих газ. При этом различные ПАВ по-разному воздействуют на процесс мезофильного сбраживания осадков. Например, присутствие в осадке 10 мг/л алкилбензолсульфонатов с прямой или разветвленной алкильной цепью значительно тормозит процесс сбраживания, а такая же концентрация алкилсульфатов не оказывает отрицательного действия на этот процесс. Но очень важно учитывать действительное количество ПАВ в объемах метантенка, что определяется дозой загрузки или сокращением продолжительности процесса.

В присутствии ПАВ наблюдается образование пены в аэротенках и на выпуске в водоем очищенных сточных вод, что является отрицательным явлением и показателем недостаточного биохимического распада ПАВ. Пенообразование не поддается регулированию, а интенсивность его зависит от свойств и степени биохимического распада ПАВ и состава сточных вод: присутствие в них минеральных масел, нефтепродуктов, взвешенных веществ способствует гашению пены. Пенообразование приводит к потере активного ила, который уносится с пеной, особенно в ветреную погоду. При недостаточном биохимическом распаде ПАВ наблюдается накопление их в активном иле, что приводит к постепенной деградации ила.