Сучасні екологічно чисті технології знезараження непридатних пестицидів. Монографія. 2003. Розділ ІІІ Технологічні схеми знешкодження найхарактерніших пестицидних препаратів

Сучасні екологічно чисті технології знезараження непридатних пестицидів. Монографія. / Петрук В. Г., Яворська О. Г., Васильківський І. В., Гринюк І. І., Іщенко А. С., Євсєєва М. В., Звенигородський Е. Л., Петрук Г. Д., Гордієнко О. А., Звуздецька Н. С., Дензанов Г. О., Хімічева Г. І.//   / Під ред. Петрука В.Г. – Вінниця: Універсум-Вінниця, 2003. – 254 с.

  

Розділ I Властивості, класифікація та характеристика найуживаніших пестицидів
Розділ ІІ Сучасні методи знезараження та деструкції пестицидів
Розділ ІІІ Технологічні схеми знешкодження найхарактерніших пестицидних препаратів
Розділ ІV Нові способи знезараження та шляхи практичного використання продуктів переробки непридатних пестицидів
Висновки
Література

 

РОЗДІЛ ІІІ

ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ ЗНЕШКОДЖЕННЯ НАЙХАРАКТЕРНІШИХ ПЕСТИЦИДНИХ ПРЕПАРАТІВ

3.1. Наукові рекомендації щодо технологічних схем знешкодження найхарактерніших пестицидних препаратів та шляхів їх переробки.

 Виходячи з даних про пестицидні препарати, які накопичилися на складах і сховищах у Вінницькій області, нами було досліджено найбільш поширені препарати (ДДТ, гептахлор, нітрафен, ГХЦХ, ПХП, ПХФNa, фентіуран та ін.) і запропонований оригінальний шлях їх утилізації.

3.1.1. Технологічна схема знешкодження ДДТ.

Для утилізації ДДТ можна запропонувати такі технологічні схеми. Велику кількість пестицидного препарату доцільно було б переробляти на інші цінні речовини, зокрема на 4,4’ – диамінодифенілметан і 4,4’ – дигідроксидифенілметан. Ці продукти дорогі, малотоксичні і широко використовуються в органічному синтезі для одержання різноманітних речовин. Капітальні затрати на будівництво такої технологічної схеми по переробці великої кількості ДДТ можуть окупитися за рахунок собівартості одержаних продуктів. Ці продукти можна одержати шляхом гідролізу ДДТ насиченим водним розчином лугу і нагріванням реакційної суміші до 150 – 200 оС. В цих умовах будуть проходити такі перетворення: гідролізуватися атоми Хлору в трихлорметильному радикалі (– CCl3) з утворенням нестійкої проміжної речовини (– С(ОН)3), яка зразу розкладеться на карбоксильну групу (– СООН) і воду. При нагріванні карбоксильна група також буде розпадатися з утворенням вуглекислого газу. Таким чином, із ДДТ можна одержати проміжну сполуку 4,4’ – дихлордифенілметан за такою схемою:

4,4’ – диамінодифенілметан можна одержати шляхом взаємодії 4,4’ – дихлордифенілметану з амоніаком при високих температурах (250 – 320 оС) в присутності каталізатора – металевої міді, за такою реакцією:

4,4’ – диамінодифенілметан це безбарвна кристалічна речовина, яка має температуру плавлення 92 – 93 оС, температуру кипіння 398 – 399 оС. Легко розчиняється в органічних розчинниках: етанолі, бензолі, диетиловому ефірі, погано розчиняється у воді. Дана речовина застосовується в промисловості як проміжний продукт для одержання барвників, 4,4’ – дифенілметандиізоціаната, поліамідів, інгібіторів атмосферної корозії металів, прискорювачів вулканізації каучуків, затверджувачів епоксидних смол. В Німеччині дану речовину одержують під торговою маркою ТОНОКС.

4,4’ – дихлордифенілметану можна також одержати 4,4’ – дигідроксидифенілметан шляхом сплавлення порошку дихлордифенілметану з лугом (NaOH) при температурі 280 – 330 оС в присутності одновалентної міді за такою реакцією.

  4,4’ – дигідроксидифенілметан дорога і цінна сировина, яку можна використовувати для одержання різноманітних матеріалів: пластмас, поліефірних лаків, поліуретанових полімерів, синтетичних волокон.

Технологічна схема способу багатотонажної переробки ДДТ представлена на рис.3.1.

В реактор з мішалкою (1) подають ДДТ і насичений водний розчин лугу. Проводять протягом певного часу (0,5 – 4 години) при температурі 80-120 оС і інтенсивному перемішуванні гідроліз атомів хлору в трихлорметиленовому радикалі. Після реактора (1) одержаний продукт подають на центрифугу (4) для відділення водного розчину. Тверду масу після центрифуги направляють в камеру підігріву (7), де при температурі 150 – 200 оС проходить розклад карбоксильної групи. Потім одержаний продукт подають в реактор (2), в якому проходить розчинення 4,4’ – дихлордифенілметану в органічному розчиннику (бензолі). Після другого реактора реакційна маса подається на центрифугу (5) для відділення органічного розчину від нерозчинних речовин (інертного наповнювача ДДТ, лугу, кухонної солі). Далі органічний розчин подають на випарну колону (8), де відганяється розчинник (бензол), який повертається в другий ректор для розчинення твердої маси. Одержаний продукт ( 4,4’ – дихлордифенілметан) можна переробляти двома шляхами, позначеними в технологічній схемі лініями а і б, в залежності від виду продукту, який необхідно одержати. За технологічною лінією а можна одержати 4,4’ – диамінодифенілметан шляхом подачі 4,4’ – дихлордифенілметану в реакційну камеру (10) з шнековим змішувачем, куди додатково подається амоніак, а також пічний газ для нагріву реакційної суміші до 270 – 330 оС.

Рис. 3.1

 Газоподібний продукт із реакційної камери (10) направляють в барботажний апарат для відділення абгазів від залишків амоніаку, HCl і продуктів термічного розкладу. Чистий продукт (4,4’–диамінодифеніл-метан) виводять із камери (10) і направляють для зберігання.

За технологічною схемою б із 4,4’–дихлордифенілметану можна одержати 4,4’–дигідроксидифенілметан шляхом подачі дихлордифеніл-метану у реакційну камеру з шнеком (11), куди додатково подається натрій гідроксид. Реакційну суміш підігрівають з допомогою пічних газів до температури 270-330 оС. Газоподібні продукти із камери (11) подаються в барботажний апарат (13) де абгази відділяють від домішок (HCl і т. д.) Основний продукт із реакційної камери (11) подають в реактор (3), в якому проходить розчинення органічного продукту в розчиннику (бензолі). Одержаний розчин подається потім на центрифугу (6) для відділення нерозчинних сполук (NaCl, NaOH) від розчину. Чистий розчин подається у випарну колону (9), де проходить його випаровування. Розчинник із випарної колони повертають знову в реактор (3) для розчинення цільового продукту. Знизу випарної колони (9) виводять чистий основний продукт – 4,4’ – дигідроксидифенілметан.

При утилізації незначної кількості ДДТ доцільно використовувати іншу технологічну схему, яка представлена на рис.3.2.

За даною схемою пестицидний препарат перетворюють на твердий продукт (солі хлору) і оксиди карбону. Оскільки ДДТ є досить термостійкий і малореакційний продукт, то на першій стадії переробки необхідно його перетворити в більш реакційно здатний продукт. Це можна зробити за рахунок гідролізу всіх атомів хлору в молекулі ДДТ. Оскільки найважче гідролізувати атоми хлору, які знаходяться в фенольній групі, для їх гідролізу необхідно застосовувати високу температуру, біля 300 оС. Після гідролізу всіх атомів хлору в молекулі ДДТ можна одержати кисневмісний продукт, який в основному буде складатися з 4,4’ – дигідроксидифенілметану. Даний продукт можна легко спалити до оксидів карбону та води. Спосіб утилізації невеликої кількості ДДТ можна подати таким чином. В реактор з шнеком (1) подається ДДТ і NaOH. В ньому проходить сплавлення пестицидного препарату з лугом при температурі 270 – 330 оС. Для нагріву реакційної суміші використовують пічні гази, які одержують при спалюванні органічних речовин (розчинника і продуктів перетворення ДДТ). При необхідності температуру в реакторі підтримують за рахунок спалювання природного газу. Оскільки ДДТ має інертні наповнювачі і тверді домішки, які утворилися в процесі піролізу (NaCl, NaOH), одержану масу направляють в реактор (2), куди додатково подається органічний розчинник (ацетон, спирт і т. д.). В реакторі (2) при перемішуванні проходить розчинення органічного продукту перетворення ДДТ. Для відділення органічного розчину від неорганічного осаду, одержану масу направляють на центрифугу (3). З центрифуги періодично виводять твердий осад (інертний наповнювач пестицидного препарату NaCl, NaOH), а органічний розчинник направляють в камеру спалювання (4). В якості органічного розчинника можна застосовувати ацетон. Кількість розчинника повинна в 2 – 4 рази перевищувати кількість продуктів розкладу пестицидного препарату. В камері (4) спалюють органічний розчинник з продуктами перетворення ДДТ. Для згорання цих речовин в камеру (4) додатково подається повітря, при необхідності – природній газ. Так як продукти згорання можуть мати різні домішки, то після камери спалювання їх направляють в барботажний апарат (5), де ці домішки поглинаються розчинником.

Рис. 3.2.

 

3.1.2. Технологічна схема знешкодження гептахлору.

Одним із можливих шляхів утилізації гептахлору є його гідроліз водним розчином лугу і окиснення продуктів гідролізу до кисневмісних речовин. Проте, враховуючи те, що вміст гептахлору в пестицидному препараті незначний (біля 22%) і в процесі окиснення можуть утворюватися різноманітні кисневмісні продукти, доцільно продукт гідролізу гептахлору спалити до вуглекислого газу та води. Гідролізувати атоми хлору в гептахлорі необхідно для того, щоб цей продукт перетворити в кисневмісну речовину, яку легко можна спалити. Крім того при гідролізі із реакційної суміші виводяться атоми хлору і тим самим усувається можливість утворення фосгену (COCl2). Як відомо, фосген є отруйним і задушливим газом і може утворюватися при окисленні хлорорганічних речовин із СО і Cl2 за реакцією: СО+Cl2= СОCl2

Технологічна схема утилізації гептахлору представлена на рис. (3.3). 

Рис. 3.3.

Гептахлор подають в реактор (1), куди додатково вводять невелику кількість водного розчину (5-10 мас. % відносно пестицидного препарату). При нагріванні суміші до 80-120 оС проводять гідроліз атомів хлору в пестицидному препараті. Час реакції гідролізу визначається кількістю введеного гептахлору і може становити від 30 хв. до декількох годин. Після проведення процесу гідролізу, реакційну суміш подають в реактор (2) для розчинення продуктів гідролізу гептахлору і всіх органічних речовин, які входять до складу пестицидного препарату. Як розчинник необхідно застосовувати легкозаймисту органічну речовину: ацетон, метилетилкетон, спирт, ефіри.

При великому вмісті води в реакційній суміші необхідно використовувати водонерозчинний розчинник (вищі спирти та кетони) і після реактора (2) в технологічній схемі розмістити відстійник для розділення реакційної суміші на водний і органічний шар. Реакційну суміш після другого реактора направляють в центрифугу (3), де проходить відділення всіх нерозчинних продуктів (лугу, NaCl і нерозчинних інертних наповнювачів даного пестицидного препарату). Нерозчинний осад виводять із центрифуги, а органічний розчинник направляють в камеру згорання (4). Кількість розчинника необхідно застосовувати в 2 – 4 рази більше, ніж продукту гідролізу гептахлору. Для спалювання одержаного розчину в камеру (4) додатково вводять повітря. При необхідності для підтримання горіння можна вводити природній газ. Гази, які утворилися в процесі згорання далі направляються в барботажну колону (5), де проходить поглинання шкідливих домішок водним розчином.

3.1.3. Технологічна схема знешкодження нітрафену.

Нітрафен можна утилізувати шляхом дії на даний препарат нітруючої суміші (суміш нітратної та сульфатної кислоти при їх об’ємному співвідношенні 1 : 2) та нагріванню розчину до 140 – 180 оС, або дією на даний препарат сумішшю нітратної кислоти з олеумом (олеум – розчин SO3 в Н2SO4) при їх співвідношенні 1 : 1 – 2 і температурі 120 – 140 оС. В цих умовах із мононітрофенолу та динітрофенолу можна одержати 2,4,6 тринітрофенол або пікринову кислоту.

Для утилізації нітрафену можна запропонувати технологічну схему, яка представлена на рис.3.4.

Рис. 3.4.

Спосіб переробки залежить від кількості пестицидного препарату. Для багатотоннажної переробки найкраще підходить така технологічна схема. В реактор з мішалкою (1) подається нітрофен і органічний розчинник (бензол). При температурі 40 – 60 оС протягом певного часу проходить перемішування даного розчину. Потім одержаний розчин направляють у відстійник (4), де проходить розділення розчину на два шари: верхній шар (розчинник з нітрофеном) і нижній шар (водний розчин з емульгатором). Верхній шар направляють в випарну колону (6), а нижній шар виводять із відстійника (4). У випарній колоні проходить випаровування бензолу, який повертають в реактор (1). З нижньої частини випарної колони (6) відбирається чистий нітрафен. Одержаний нітрофен направляють в реактор (2) для його нітрування, куди додатково вводять нітруючу суміш (суміш концентрованої нітратної кислоти з концентрованою сульфатною кислотою або з олеумом). Нітрування поводять протягом певного часу (0,5-2 години) при температурі 140-180 оС. Потім реакційну суміш направляють в реактор (3), куди додатково подають розчинник (бензол) для розчинення продукту нітрування – пікринової кислоти. Після реактора (3), одержаний розчин направляють у відстійник (5), де проходить його розшарування: органічний шар (розчинник з пікриновою кислотою) і шар, який містить залишки кислот. У відстійнику (5), переважно, буде знаходитись органічний шар, оскільки кількість кислот незначна. Розчин пікринової кислоти (органічний шар) після відстійника направляють у випарник (7), де проходить випаровування розчинника. Одержаний розчинник повертають в реактор (3) для подальшого розчинення пікринової кислоти. З нижньої частини випарної колони (7) виводять чисту пікринову кислоту. Кислотні залишки з відстійника (5) змішують з водним розчином, який виводять з відстійника (4) і направляють на нейтралізацію в пустотілий апарат (8), куди додатково подається розчин лугу. Після реакції нейтралізації з апарата (8) виводять водний розчин.

 Для переробки невеликої кількості нітрафену доцільно використовувати іншу технологічну схему, яка на рис.3.4 показана штриховою лінією. В реактор з мішалкою (1) вводять нітрафен і органічний розчинник – ацетон, оскільки в ньому розчиняється весь пестицидний препарат, включаючи воду. Крім того, ацетон – недорогий продукт, який горить. Розчинника необхідно взяти в 2 – 4 рази більше, ніж нітрофену. Після реактора (1) одержаний розчин направляють в камеру згорання, куди додатково подається повітря і, при необхідності, природний газ. Після спалювання пестицидного препарату та розчинника газ, що утворився, направляють в барботажний апарат (10), де поглинаються домішки, які містяться в газі (особливо оксиди нітрогену). Для цього в барботажний апарат додатково подають повітря. В водному розчині в присутності повітря та лугу, оксиди нітрогену перетворюються на нейтральні солі за реакцією

 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 ;

 HNO3+NaOH=NaNO3+H2O.

 
 
3.1.4. Технологічна схема знешкодження поліхлорпінену (ПХП).

Технологічна схема утилізації пестицидного препарату ПХП подана на рис.3.5.

Рис.3.5.

ПХП подається в реактор з мішалкою (1), куди додатково вводять невелику кількість водного розчину лугу (5 – 10 % від кількості препарату), або насичений розчин лугу в спирті для гідролізу атомів хлору, які містяться в молекулах хлорпохідних пінену. Гідроліз ПХП проводять при температурі 80 – 120 оС і інтенсивному перемішуванні протягом 0,5 – 4 годин. Після гідролізу одержану масу подають в реактор (2), куди додатково вводять органічний розчинник для утворення однорідного розчину. Кількість розчинника повинна бути в 2 – 4 рази більше, ніж маса, яка розчиняється. Як розчинник бажано використовувати полярну, легкозаймисту речовину, зокрема, ацетон. Після реактора (2) органічна суміш подається в камеру згорання (3), куди додатково вводять повітря і, за необхідності, природній газ, для підтримування горіння. Продукти горіння (переважно оксиди карбону та пари води направляють в барботажну колону (4), для очистки газів від шкідливих домішок, які можуть утворитися при неповному гідролізі атомів хлору в пестицидному препараті.

3.1.5. Технологічна схема знешкодження гексахлорциклогексану (ГХЦГ).

Можливий шлях утилізації даного препарату полягає у наступному: до ГХЦГ додати натрій гідроксид (NaOH) і прогріти одержану масу при 100-280 оС. В цих умовах спочатку гексахлорциклогексан розкладеться на HCl і трихлорбензол, потім буде протікати заміщення трьох атомів хлору в трихлорбензолі на три гідроксильні групи і утвориться трихлорбензол (флороглюцин).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трихлорбензол

Таким чином, із пестицидного препарату ГХЦГ можна одержати цінну речовину – флороглюцин. Це кристалічна речовина, яка має температуру плавлення 219 оС. Флороглюцин розчинний в спиртах, ефірах, хлороформі, ацетоні, піридині, розчинах лугів. Погано розчинний у воді. Кристалізується у вигляді дигідрата, температура плавлення якого становить 113 – 116 оС. Застосовується як азоскладовий компонент світлочутливого паперу і плівки.

Як видно із наведеної вище реакції, гексахлорциклогексан під час нагрівання може перетворюватися із циклічної сполуки в ароматичну. Тому найбільш сприятливим шляхом утилізації даного пестицидного препарату є його перетворення в трихлорбензол з наступним гідролізом одержаного продукту.

Технологічна схема утилізації препарату ГХЦГ показана на рис.3.6. ГХЦГ разом з твердим лугом подається в реактор з шнеком (1), куди вводяться пічні гази для нагрівання даної суміші до 250 – 290 оС. При цьому проходить перетворення гексахлорциклогексану в трихлорбензол і сплавлення трихлорбензолу з твердим лугом, що приводить до заміщення трьох атомів хлору в молекулі бензолу на три гідроксильні групи. Після реактора (1) газоподібні речовини направляють для їх очистки від домішок в барботажний апарат (6), в якому гази барботують через водний розчин і виводяться назовні. Твердий продукт із реактора (1) направляють в реактор з мішалкою (2), куди додатково подається розчинник (ацетон).

Рис. 3.6

В реакторі (2) відбувається розчинення трихлорбензолу. Після реактора (2) одержаний розчин подається в центрифугу (3), де проходить відділення від розчину нерозчинних частинок (NaOH, NaCl). Із центрифуги періодично виводять твердий осад. Після центрифуги (3) органічний розчин направляють у випарну колону (4) де проходить випарування розчинника і одержання чистого флороглюцину. Розчинник, який виходить з випарної колони знову повертається в реактор (2) для розчинення нової порції флороглюцину. Чистий флороглюцин виводять з нижньої частини випарної колони (4).

При переробці невеликої кількості даного пестицидного препарату найбільш доцільним шляхом його утилізації є перетворення ГХЦГ в трихлорбензол, гідроліз трихлорбензолу до флороглюцину і спалювання кінцевого продукту до оксидів карбону та води. В зв’язку з цим нова технологічна схема до подачі розчину в центрифугу (3) аналогічна попередній технологічній схемі. Згідно новій технологічній схемі, після центрифуги (3) розчин подається в камеру згорання (5), куди додатково вводиться повітря і, по необхідності, природний газ для підтримки горіння. Одержані при горінні гази у вигляді пічних газів направляються в реактор (1) для нагрівання твердої маси. Нова технологічна схема на рис.3.6 позначається штриховою лінією. Аналогічну технологічну схему можна використовувати і для утилізації фентіураму.

3.1.6. Технологічна схема знешкодження пентахлорфеноляту натрію (ПХФNa).

Найоптимальнішим шляхом утилізації ПХФNa є перетворення його в пентахлорфенол шляхом взаємодії пестицидного препарату з HСl за реакцією

Гідроліз одержаного пентахлорфенолу здійснюється при температурі 270 – 300 оС шляхом його сплавлення з твердим лугом. При цьому утворюється проміжна нестійка речовина, яка зразу розкладається на шість молекул формальдегіду за реакцією

Формальдегід можна пропускати через водний розчин і одержувати формалін. Проте, в цих умовах крім формальдегіду будуть утворюватися продукти його полімеризації. Тому доцільно формальдегід і продукти його полімеризації зразу окиснювати до оксидів карбону та води.

Технологічна схема утилізації ПХФNa представлена на рис.3.7.

Рис. 3.7

ПХФNa подають в реактор (1), куди додатково вводять розчин хлоридної кислоти для розкладання натрієвої солі. Кількість хлоридної кислоти, яка подається в реактор становить 1 – 3 % від маси пестицидного препарату. Після реактора (1) тверду масу, яка складається, переважно, із пентахлорфенолу, направляють в реактор (2). В даний реактор вводять також луг і повітря. Для нагріву реакційної суміші в реактор вводять пічні гази. В цьому реакторі при температурі 270 – 330 оС проходять такі перетворення: гідроліз всіх атомів хлору в бензольному кільці, розклад продукту гідролізу до формальдегіда, часткова полімеризація формальдегіда, окиснення формальдегіда та продуктів його полімеризації до оксидів карбону і води.

Гази після другого реактора подають в барботажний апарат (3), для очищення від шкідливих домішок (хлорпохідних сполук), які можуть утворитися при неповному гідролізі пестицидного препарату. Із реактора (2) також виводять твердий осад, який складається з негорючих речовин (інертного наповнювача ПХФNa та NaCl).

3.2. Санітарно-гігієнічна оцінка різноманітних схем знешкодження пестицидів.

Основним критерієм оцінки ефективності роботи будь-якої установки, яка призначена для знешкодження непридатних пестицидів, є вміст токсичних речовин у продуктах, що надходять після процесу знешкодження в атмосферу. Кінцевий вміст шкідливих речовин не повинен перевищувати значень їх гранично допустимих концентрацій (ГДК). 

На практиці ефективність роботи апаратів знешкодження визначають  за формулами, що використовується для оцінки ефективності технологічних процесів:

,

Коли Vп = Vк - ефективність визначають за формулою

,

де Gп, Gк - вагова витрата продуктів, що входять у систему знешкодження і виходять з неї, відповідно; Сп, Ск - початкова і кінцева концентрації контрольованої речовини; Vп, Vк - початковий і кінцевий об’єми продуктів, що знешкоджуються.

Кінцева концентрація речовини само по собі ще нічого не свідчить про небезпеку продуктів, що викидаються в навколишнє середовище. Тому запропоновано ефективність систем знешкодження пестицидів виражати через коефіцієнт санітарної ефективності, чисельно рівний

,

де В - критерій небезпеки, який визначається як відношення кінцевої концентрації шкідливої речовини до значення гранично допустимої концентрації цієї речовини, тобто

;

де ГДКр.з., ГДКсд, ГДКм.р і ГДКв - відповідно гранично допустима концентрація    речовини    в    повітрі    робочої    зони,    середньодобова, максимально разова, у водоймі.

Тоді      .

При Ск =ГДК маємо ηс = η, тільки в цьому випадку η > 100% або ηс = 1.

На повноту знешкодження побутових і промислових пестицидів термічними методами впливає велика  кількість факторів,  основними з яких є:

1. Температурний рівень процесу (t,°С - температура газів, що відходять до камери згорання);

2. Питоме навантаження [gоб, т/(м3·год] робочого об’єму речовини, яку знищують, до ГДК, що зв’язує вплив фізико-хімічних властивостей продуктів з умовами їхнього розподілу і тривалістю перебування в реакційному об’ємі;

3.   Коефіцієнт надлишку повітря ( а );

4. Конструктивне рішення зон введення і виведення продуктів, виражене через відношення часу перебування продукту в реакційному об’ємі в часі, необхідному для знешкодження речовини до ГДК (τ/τкр - коефіцієнт нерівномірності перебування продукту в зоні горіння).

Таблиця 3.1

Порівняльна характеристика роботи установок термічного знешкодження рідких пестицидів різного складу (групи А, Б, В)

Показники

Тип печей

Камерні

Багато-подові

Барабан-ні

Розпилю-вальні

Циклонні

З псевдозрід-женим шаром

T, °C

650 - 900

310 - 520

650 - 1000

650 - 860

950

600 – 850

g-об

кг/(м3 год)

≤ 250

200 - 400

10 - 80

80 - 100

600 – 850

300 – 800

а

1,08 - 1,2

1,08 - 1 ,2

1,1 - 1,6

1,1 – 1,8

1,04 - 1,3

1,04 - 1,4

τ  /τкр

<< 1

<< 1

Можливо

0≤ 1

<1

Можливо1

При подачі у шар та на шари  1

Відповідність санітарним вимогам

Не відповідають по органічним та мінеральним речовинам

Не відповідають по мінеральним речовинам

Не відповідають по органічним і мінеральним речовинам

Додаткові пристрої, що забезпечують знешкоджен-ня до санітарних норм

Зона доопалювання, очищення газів від мінеральних речовин

Очищення газів від мінеральних речовин

Зона доопалювання, очищення газів від мінеральних речовин

Таблиця 3.2

Порівняльна характеристика роботи установок термічного знешкодження рідких пестицидів різного складу Б, В)

 

Тип печей

камерні, шахтні

циклонні

з псевдозрідженим шаром

РФО

А

В

А

Б

В

А

Б

В

А

В

t, °c

Можливо

950

650 - 820

950

1050 -1300

950

950

950

950

150-310

150-310

g-об.

кг/(м3 *год)

40 - 250

40 - 250

600 - 2500

1800 -2500

600-2500

150-1000

800-2000

150-1000

700-2500

700-2500

а

1,07 - 1,1

1,07 - 1,1

1,04 - 1,1

1,04

1,04 - 1,1

1,04 - 1,2

1,4

1.04 - 1.2

1.1 - 1.2

1,1 - 1,2

τ  /τкр

Можливо

1

Можливо

≤1

Забезпечує

1

1

1

1

При подачі у пласт 1

1

1

1

Відповідність санітарним нормам

Відпові-дають

Не відповідають по мінеральним та органічним речовинам

Відпові-дають

Не відповідають по мінеральним речовинам

Відпові-дають при подачі у шар

Не відповідають по мінеральним та органічним речовинам

Не відпові-дають по складу солей

Не відпові-дають по мінераль-ним речовинам

Додаткові пристрої, забезпечуючі знешкодження до санітарних норм

Зона допалювання, очистка газів від мінеральних речовин, вивантаження солі

Газопрочистка, вивантаження плаву

Газопрочистка

Вузол випарки або кристалізації

Вузол випарки або кристалі-зації

У табл. 3.2-3.3 наведені дані, що характеризують роботу різних установок термічного знешкодження відповідно до санітарних вимог.

Таблиця 3.3

Порівняльна характеристика роботи печей при знешкодженні газоподібних відходів, що містять органічні речовини

Показники

Тип печей

камерні шахти

циклонні

з псевдозрідженим шаром

tC

gоб, кг/(м3·год)

τ/τкр

α

950

≤ 650

1

1,1

950

900 – 2500

1

1,06 ÷ 1,2

950

600 – 2200

1

1,1 ÷ 1,2

Відповідність санітарним вимогам

Відповідають по органічним речовинам

Аналіз роботи установок термічного знешкодження констатує:

1. Жодна конструкція печі спалювання твердих відходів при самостійному використанні не відповідає санітарним нормам. Для ефективного очищення вони повинні бути оснащені додатковими камерами спалювання і системою газоочистки від мінеральних часток. Вміст останніх, згідно літературним даним, складає до 20% від усіх мінеральних продуктів, що надходять у камеру згорання;

2. При вогневому знешкодженні (3.8, 3.9) рідких і газоподібних пестицидів, що містять тільки органічні речовини, усі розглянуті конструкції установок можуть забезпечувати знешкодження токсичних речовин відповідно до санітарних вимог. При знешкодженні рідких пестицидів, що містять тільки неорганічні (група Б), органічні і неорганічні (група В) речовини, усі конструкції установок, як і при знешкодженні твердих пестицидів, повинні бути оснащені додатково системами очищення газів (чи стоків) від мінеральних часток (солей). Крім того, шахтні, камерні печі повинні мати другу камеру згорання для знешкодження залишкової кількості органічних продуктів.

Останні 2 - 3 роки в зв’язку з ростом вимог до повноти знешкодження пестицидів відбувається модернізація ряду печей термічного знешкодження шляхом встановлення додаткової камери згорання і систем очищення від мінеральних часток (циклони, скрубери, електрофільтри).

У випадку спалювання пестицидів, що містять галогени (F, Cl, Br, I) та елементорганічні сполуки (S, P, Аs і т. п.), необхідне додаткове очищення газів від кислих продуктів типу НС1, НF, НВr, НІ, SO2, Р2О5, SО3 , АsН3 та ін.

У табл. 3.4 наведені дані, що характеризують ефективність існуючих методів очищення газів. Як видно, очищення газоподібних продуктів згорання пестицидів повинно бути двохступеневе. На першому етапі відбувається охолодження газів до 70 - 90°С й часткове поглинання кислих продуктів, на другому - остаточне очищення газів до санітарних норм. Застосування двоступеневого очищення здорожчує знешкодження і, крім того, створює додаткову кількість рідких пестицидів, що містять солі, які теж потрібно переробляти.

3. Використання методу рідкофазного окиснення (РФО) для обробки рідких пестицидів дозволяє цілком знешкоджувати останні від хвороботворних мікробів і бактерій, а осад після обробки застосовувати як мінеральне добриво. Обробка рідких пестицидів, що містять галоген-, сульфур-, фосфор-, елементорганічні сполуки, методом РФО приводить практично цілком до руйнування органічних речовин; рідкі пестициди, після вилучення з них солей, можна знову використовувати в системі водообігу підприємств. Повітря, використане для окиснення органічних речовин, перед викиданням в атмосферу містить 0,4% H2, 82,8% N2, 0,9% О2, 13,9% СО2 , < 0,02% вуглеводнів і є безпечним з санітарної точки зору.

Рис. 3.8. Схема установки для спалювання горючих пестицидів та  рідких пестицидів, які не містять мінеральні речовини: а - з утилізацією тепла; б - без утилізації тепла; 1 - газодувка; 2 - штуцер для вводу паливно-повітрянної суміші; 3 - камера згорання; 4 - штуцер для вводу пестицидів та повітря; 5 - повітредувка; 6 - рекуператор тепла; 7 - помпа; 8 - ємність з пестицидами.

На ряді промислових підприємств метою використання тепла для концентрування органічних речовин топкові пестициди охолоджують шляхом розпилювання в них рідких пестицидів, які піддаються надалі спалюванню. Використання такої схеми на Ангарськом нафтохімічному комбінаті у виробництві малеїнової і фталевої кислот привело до забруднення топкових пестицидів токсичними продуктами і забиванню димаря утвореними солями. Кількість органічних речовин, відносених газами, склало 42,5% від наявних у рідких пестицидах. Застосування такої схеми для концентрування вихідних рідких пестицидів у виробництві β - нафтола на Рубежанському хімічному комбінаті за рахунок забруднення газів від печі з псевдозрідженим шаром органічними одорантами привело до забруднення усього повітряного басейну міста. Тому використання тепла газоподібних пестицидів, що відходять, за рахунок безпосереднього контакту з концентрованою рідиною за санітарними вимогами не прийнятно.

 4. Дотепер за кордоном і в нашій країні ще, нажаль, продовжується знешкодження відходів шляхом їхнього спалювання на поверхні землі, у ямах, канавах і спеціальних траншеях.

Таблиця 3.4

Порівняльна оцінка ефективності різних засобів знешкодження газів в процесі знешкодження пестицидів

Знешкоджу-вальний газ

Засіб очищення

Концентрація, мг/м3

η, %

ГДКрз, мг/м3

, %

Сн

Ск

Оксиди нітрогену

Абсорбція 75 - 91% сульфатною кислотою в пінних апаратах

9000

1900

79,0

5

380

0,208

 

Каталітичне відновлення

9000

900

90,0

5

180

0,500

 

Абсорбція на СКТ

11000

450

96,0

5

90

1,065

Оксид карбону

Абсорбція мідноаміачноацето-карбонатним розчином

584

0,46

99,9

20

0,023

100

Сульфур оксид

Адсорбція

5000

1000

80,0

10

100

0,8

Фтористий водень

Абсорбція розчином лугу у насадочному скрубері

1200

10

99,2

0,5

20

4,960

 

в апараті ДЮХ

29000

70

99,7

0,5

140

0,712

 

в апараті КСШ

70

0,2

99,7

0,5

0,4

100

 

у пінному апараті

800

70

91,4

0,5

140

0,65

 

у прямоточному скрубері

1700

50

97,0

0,5

100

0,97

 

в апараті Вентурі

650

39

94,0

0,5

78

1,21

 

в апараті Азромікс

500

50

90,0

0,5

100

0,90

Хлористий водень

Озвучування 159 Дб

500

ЗО

93,5

5

6,0

15,5

 

Абсорбція розчином соди в пінному скрубері

1630

420

74,4

5

84

0,88

Пил (0 - 90 мкм)

Осадження в інерційному пиловловлювачі

4000

200

96,0

5

40

2,4

 

Фільтрування

3200

10

99,8

5

2

49,9

Рис.3.9. Схема установки вогненого знешкодження пестицидів з видаленням золи у вигляді гранул: 1 - піч; 2 - трубопровід для топкових пестицидів, які містять органічні речовини; З - камера допалювання; 4 - трубопровід для топкових пестицидів, які містять НС1, НF, SО2, Р2О5, Нl, НВг; 5 - скрубер, зрошуваний вапняним розчином; 6,9 - помпи; 7 - трубопровід для охолодження газподібних відходів; 8 - скрубер тонкого очищення; 10 - помпа для видалення осідання солей (СаF2, СаSO4, СаCl2, та ін.)

Дослідження гігієнічної оцінки такого методу показали його невідповідність санітарним вимогам. У димових газподібних відходах міститься 2,27 - 30,5% незгорілих органічних продуктів. Після припинення горіння на дні резервуарів залишається рідина в кількості 21 - 78% від початкового об’єму, у якій міститься 0,9 - 5,7% органічних і 0,6 - 2,1% мінеральних речовин. Ці дані підтверджуються роботами закордонних учених. Оскільки цей метод знешкодження пестицидів не забезпечував повне згорання токсичних речовин, у Державному інституті прикладної хімії (ДПХ) були проведені дослідження зі створення надійної, ефективної і простої установки для спалювання горючих відходів відкритим способом (ВС). Апробація пройшла успішні іспити при спалюванні горючих відходів. На установці з печами ВС спалені до санітарних норм:

1) забруднені розчинники - ацетон, бензол, толуол, спирти, ефіри, гас, бензин;

2) нафтові залишки і машинні олії  - компресорні, вакуумні та ін.;

3) кубові залишки від розділення різних органічних речовин;

4) тверді залишки, забруднені розчинниками;

5) газо-, пастоподібні продукти і рідини з температурою кипіння нижче нуля.

Таким чином, для знешкодження промислових і побутових відходів термічними методами відповідно до санітарних норм можна рекомендувати такі схеми:

Рис.3.10. Схема установки вогневого знешкодження твердих пестицидів, які не містять галогени, сірку, фосфор: 1 - піч; 2, 7 - газодувка; 3 - рекуператор тепла відхідних газів; 4 - циклон; 5 -електро­фільтр; 6 - камера допалювання.

Рис. 3.11. Схема установки вогневого знешкодження рідких пестицидів групи А і В, з рідким шлаковидаленням: 1 - циклонна топкова камера; 2 - газодувка; 3 - нагрівач; 4 - скрубер АРТ; 5,7 - помпи; 6 - аероліфтний абсорбер.

Установки характеризуються невеликими капіталовкладеннями, надзвичайною простотою в експлуатації, і їхнє виготовлення може бути здійснене в короткий термін.

Схема, показана на рис. 3.10, призначена для знешкодження твердих пестицидів, які не містять галогени, сульфур і фосфор. Як перша камера згорання можуть бути використані існуючі печі (камерні з колосникової, вальцевою решітками, багатоподові, розпилювальні, із псевдозрідженим пластом). Другим ступенем служать циклонні печі, як найбільш ефективні і надійні в роботі. Розглянута схема реалізована на ряді промислових підприємств за рубежем.

Спалювання твердих пестицидів, стічних вод груп А, В в циклонній печі з рідким шлаковиділенням здійснюється за схемою, приведеною на рис. 3.11. Подібна технологічна схема випробувалася на Новокуйбишев-ському нафтохімічному комбінаті.

На рис. 3.8 – 3.11 показані схеми знешкодження будь-яких видів пестицидів, у тому числі таких, що містять галогени, сульфур і фосфор. Подібні схеми знайшли практичне здійснення на регіональних комплексах по знешкодженню промислових відходів.

Запропоновані технологічні схеми не охоплюють усіх можливих варіантів організації процесу термічного знешкодження відходів відповідно до санітарно-гігієнічних норм і можуть, у залежності від конкретних умов підприємств, видозмінюватися.

3.3. Техніко-економічне порівняння різних схем термічного знешкодження пестицидів.

Для задоволення високих вимог до знешкодження пестицидів необхідні відповідні методи, дороге і складне устаткування. У зв’язку з цим важливе значення має вартість систем знешкодження.

Відсутність техніко-економічних досліджень ефективності застосовуваних методів знешкодження не дозволяє дати правильну оцінку економічної доцільності використання того чи іншого методу. Однак ми визнали за необхідне привести дійсні витрати на здійснення різних методів знешкодження для конкретних видів відходів з метою орієнтованої оцінки самого процесу термічного знешкодження.

У табл. 3.5 – 3.10 приведені дані по вартості діючих установок знешкодження промислових рідких пестицидів. Економічна оцінка існуючих методів знешкодження осадів з урахуванням санітарних норм дає підставу вважати на сучасному рівні розвитку техніки методи каталітичного окислювання і спалювання в печах найбільш прогресивними. Метод рідкофазного окиснення, застосовуваний для знешкодження промислових стічних вод з концентрацією органічних речовин 0,5 - 100 г/л, також може виявитися вигідним для цілого ряду промислових виробництв. У табл. 3.5 приведені порівняльні дані по вартості знешкодження рідких пестицидів, що містять 1 г/л  азоторганічних сполук.

Вартість каталітичного знешкодження з рекуперацією тепла в 2,5 рази дешевше вогневого спалювання і складає, наприклад, при очищенні газованих пестицидів виробництва стрептоміцину 17 коп. за 1000 м3. За літературними даними, на установці продуктивністю 3000 м3/год вартість каталітичного очищення в 2 рази нижче, ніж вартість високотемпературного очищення, а на установці продуктивністю 50 000 м3/год  - у  4 рази нижче.

Порівняльні дані про вартість знешкодження 10000 м3/год газованого пестициду, що відходить, вогневим методом і каталітичним допалюванням представлені в табл. 3.5, причому тут розглянуті також випадки знешкодження газів з одночасною рекуперацією тепла і рекуперацією тепла з використанням очищеного газу. Слід зазначити, що ці дані повинні розглядатися як орієнтовані, тому що в них не враховуються витрати на очищення до санітарних норм.

Таблиця 3.5

Вартість діючих промислових установок для термічного знешкодження  пестицидів

Тип установки

Продуктивність

Вартість установки, тис. грн

Вартість знешкоджування, грн

т /добу

м3 /добу

повна

на 1 твердого пестицида

на 1 твердого пестицида

на 1м3 водних пестицидів

Осад твердих пестицидів

Камерна піч

з колосниковою

граткою

144

 

860

5,97

3,9

 

480

 

1750

3,65

2,4

 

5,7

 

90

15,8

 

 

Багатоподова піч

7,2

 

610

85,5

12,9

 

12,0

 

 

 

б

 

3,6

 

150

41,7

9,25

 

30,0

 

450

15,0

3,05

 

200

 

1400

7,0

 

 

Барабанна піч

48

 

2500

52,0

 

 

Рідкофазне

окислювання

3,65

 

196

26,6

12,7

0,77

Рідкі пестициди

Відкрите спалювання

 

2,4

 

 

 

20

Камерна піч

 

4100

3175

0,78

 

18,65

Шахтна піч

 

168

400

4,20

 

7,6

Циклонна піч

 

168

7

0,04

 

5-6(8-12)

Піч з псевдо- зрідженим шаром

 

11

330

30

 

2,5

Рідкофазне окислювання

 

1680

2340

1,39

33,4

1,19- 1,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 3.6

Вартість знешкоджування осадів рідких пестицидів

Метод знешкодження та обробка осаду

Продуктив-ність, т / добу

Вартість установки, тис. грн.

Вартість знешкоджування, грн.

повна

на 1т твердої речовини

на 1т твердої речовини

на 1м3 рідких пестицидів

Розподіл на полях або заховання

1000

 

 

6,5

 

Добрива напівсухі або таровані

950

 

 

10,3

 

Таблиця 3.7

Метод знешкоджування та обробка осаду

Продуктив-ність, т / добу

Вартість установки, тис. грн.

Вартість знешкоджування, грн.

повна

на 1т твердої речовини

на 1т твердої речовини

на 1м3 рідких пестицидів

Напівсухі добрива з використанням вакуумфільтрів

100

 

 

33,5

 

Скидання у море (вивіз на баржах)

450

 

 

19,5

 

Лагунування

60

 

 

1,5 - 50

 

Пряме скидання у море

900

 

 

2,2

 

Обробка осаду для одержання жирових речовин

80

 

 

7,6

 

Спалювання в печах:

 

 

 

 

 

камерних

480

1750

3,66

2,4

 

багатоподових

7,2

610

84,5

12,9

 

барабанних

48

2500

52

 

 

розпорошувальних

12

 

 

125

5

з киплячим шаром

10

 

 

62,5

2,5

Рідкофазне окислення:

 

 

 

 

 

3% твердого, м. Чикаго

200

16830

84

23,3

0,70

8,5% твердого, м. Уілінг

7,35

284

38,7

20

1,68

6% твердого, м. Левітаун

3,65

196

26,6

12,7

0,77

5,6% твердого, м. Рай

2,5

263

105

26,4

1,47

8,5% твердого, м.Південний Мілуокі

2,1

110

52,4

18,2

1,54

м. Рокленд

12,4

618

49,4

 

 

6, 5% твердого,

м.Блайнд - Брук

1,12

92,6

82,5

26,8

1,56

 

Таблиця 3.8

Порівняльна вартість знешкодження осаду рідких пестицидів

(40 т/добу)

Показники

РФО з вакуум-фільтрацією

Вакуумфільтрація з терм опушкою

Анаеробне бродіння

з вакуум-фільтрацією

з підсушуванням на мулових площадках

Капітальні витрати, тис. грн.

531,65

750,00

800,00

545,00

Експлуатаційні витрати, тис. грн.

272,00

448,0

432,0

285,0

Приведені витрати, тис. грн.

334,00

541,8

532,0

353,0

Вартість обробки 1т твердої речовини, грн.

18,40

30,8

30,2

19,5

Площа дільниці для обробки осідання, га

0,50

0,6

0,8

50,0

Таблиця 3.9

Порівняльна вартість очищення рідких пестицидів, які містять до 1 г/л органічних продуктів

Метод знешкодження

Капітальні витрати (у грн.) на установку продуктивністю 100 м3 / добу

Собівартість очищення 1м3/добу

реагенти

обладнання

енергія, паливо

Хлорування

430,65

239570

32,45

7,02

Окислення оксидами металів змінної валентності

68,64

294395

52,17

3,96

Сорбція

 

461000

74,05

4,80

 

18000

7,81

9,28

Зпалювання у камерній печі РФО

 

200000

35,00

1,87

Біологічне окислення на аерофільтрах

 

 

 

2,0

Таблиця 3.10

Відносна вартість очищення газів вогневим та каталітичним допалюванням на установці з продуктивністю 10000 м3/год

Втрати

Вогняне спалювання (750 °С)

Каталітичне допалювання (250 °С)

без тепло-обміну

з тепло-обміном

з теплообміном та використанням очищеного газу

без теплообміну

З тепло-обміном

3 теплообміном та використанням очищеного газу

Капітальні

100 000

143 000

143 000

138 000

202 000

190 000

Продовження табл. 3.10

Експлуатаційні

(з розрахунком на с)

45,18

29,38

29,38

16,82

12,83

14,73

а) амортизаційні на каталізатор

-

-

-

3,45

3,45

3,45

- теплообмінники

-

1,64

1,64

-

1,83

0,76

- інше обладнання

2,00

1,73

1,73

1,93

1,93

2,45

б) поточні на паливо

41,70

22,80

22,80

9,65

1,93

4,48

- енергію

0,69

2,07

2,07

0,69

2,07

2,07

- обслуговування

0,79

1,14

1,14

1,10

1,62

1,52

Економія

 

 

16,00

 

 

16,00

Разом

45,18

29,38

13,38

16,82

12,83

Прибуток 1,27

Забруднення зовнішнього середовища привело до підвищення вимог, пропонованих до систем знешкодження відходів, що, у свою чергу, викликало додаткові витрати на удосконалення діючих установок знешкодження і сприяло економічним дослідженням у цій області. Однак виконані дослідження  часто не відтворюють дійсної економічної цінності того чи іншого методу знешкодження, оскільки вони виконуються без обліку вимог санітарних норм. Так, у США у 1968 р. працювало близько 300 печей, у яких спалювалося більш 190 млн. т пестицидів, що складало 8% усіх пестицидів, що піддаються знищенню даним методом.

До 1972 р. кількість таких печей знизилося до 173, причому багато з них працювали на 50-60% своєї потужності. Таке скорочення установок викликане тим, що вартість знешкодження в печах у три рази вище вартості знешкодження шляхом поховання. Удавана низька вартість поховання без обліку санітарних норм і майбутніх витрат на відновлення грунту і додаткове очищення рідких пестицидів призвело до неправильних висновків.

Таким чином, економічна доцільність застосування того чи іншого методу знешкодження відходів і їхнє порівняння повинні визначатися тільки з урахуванням забезпечення виконання санітарно-гігієнічних норм.

3.4. Обґрунтування раціонального місця  розташування блочно-модульних установок з переробки пестицидних препаратів.

Розроблена методика визначення  раціонального об’єму переробки пестицидних препаратів з одного місця розміщення блочно-модульної установки,  максимальної відстані переміщення пестицидних препаратів до місця переробки, оптимальної кількості місць розміщення блочно-модульної установки при переробці пестицидних препаратів у регіоні.

Методика базується на розповсюдженому методі “витрати-вигоди”. Стосовно до ризикових ситуацій при визначенні сукупних витрат і вигод, зв’язаних із упровадженням конкретної технології, реалізацією чи проекту функціонуванням підприємств у визначеному регіоні вони перераховуються з урахуванням фактора ризику – імовірностей конкретних видів негативних впливів, отриманих у ході оцінки ризику. Далі вони відповідно підсумовуються і зіставляються у вигляді дробу чи різниці:

  чи  ,                             (3.1)

де Rij – ризик, зв’язаний із впливом  i-го джерела ризику на j-й об’єкт;

Yik – вигоди, зв’язані з використанням i-го джерела ризику в k-й галузі діяльності;

Сik- витрати, зв’язані з використанням i-го об’єкта (джерела ризику) у k-й галузі діяльності.

Стосовно до організації переробки пестицидних препаратів на блочно-модульних установках, як вигоди враховується дохід від реалізації корисного продукту (розчинники, присадки до мастильних матеріалів), отриманого в процесі переробки пестицидних препаратів.

Витрати, зв’язані з організацією переробки пестицидних препаратів, включають: капіталовкладення на створення блочно-модульної установки; витрати на монтаж і демонтаж блочно-модульної установки; експлуатаційні витрати на переробку пестицидних препаратів; транспортні витрати на переміщення пестицидних препаратів до місця переробки; можлива шкода від попадання пестицидних препаратів у навколишнє середовище при  ймовірній транспортній аварії в процесі переміщення пестицидів до місця переробки.

З урахуванням відзначеного, критерій Е приймає вигляд

      (3.2)

де ЦОвартість корисного продукту, отриманого при переробці 1 т пестицидного препарату, грн.; К – капіталовкладення на створення блочно-модульної установки, грн.; км, k  - витрати на монтаж і демонтаж установки (у частках від вартості установки); SП – експлуатаційні витрати на переробку 1 т пестицидних препаратів, грн.; Qрег – загальний об’єм пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки, т; kП – питома вага пестицидних препаратів у загальному їхньому об’ємі, не потребуючого переміщення (враховує об’єм пестицидних препаратів, що знаходяться на збереженні в місце передбачуваного розміщення блочно-модульної установки); QОоб’єм пестицидних препаратів, що переробляються з одного місця розміщення блочно-модульної установки, т; QОiсередній об’єм пестицидних препаратів, що знаходяться на збереженні на одному складі, т; lТ – збільшення відстані переміщення пестицидних препаратів у регіоні при збільшенні об’ємів їхньої переробки на 1 т, км (середня відстань переміщення пестицидних препаратів до місця переробки  Lтр = lТ QО); Ууд– питомий збиток при попаданні 1 т пестицидних препаратів у результаті транспортної аварії  в навколишнє середовище, грн.;  Р – імовірність транспортної аварії з забрудненням компонентів навколишнього середовища пестицидними препаратами, кількості на 1 км транспортування; Стр – витрати на транспортування пестицидних препаратів до місця переробки, грн./т.км.

Аналіз виразу (3.2) показує, що найбільш чутливим критерій Е є до зміни ймовірності транспортної аварії Р і загального об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки  Qрег. Так, при значенні показника Р = 10-6  для всіх значень параметра Qрег функції Е=f(Lтр) характеризуються як такі залежності, що монотонно змінюються з неяскраво вираженими екстремумами. При цьому зміна загального об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки, з 25 до 150 т приводить до зміни критерію Е на 64%. Збільшення імовірності транспортної аварії з негативними наслідками для навколишнього середовища  до Р = 10-5 істотно змінює характер залежності Е=f(Lтр). Для   Qрег =25 т характер залежностей Е=f(Lтр) збігається для показників Р=10-5 і Р =10-6 при зміні критерію Е не більш, ніж на 8%. Зі  збільшенням показника Qрег ступінь розбіжності значення критерію Е для різних значень імовірності транспортної аварії з негативними наслідками для навколишнього середовища істотно зростає. При відстані переміщення пестицидних препаратів до місця переробки не  більш як 70 км ця розбіжність складає 2-3 і більше разів.

Вплив інших показників на критерій Е менш істотний. Так, при зміні  величини  ЦО на 100%  критерій Е змінюється тільки на 25-28%.

Ще в меншому ступені даний критерій чутливий до зміни показників SП , Ууді Стр .

Екстремальний  характер залежності критерію Е від основних параметрів переробки пестицидних препаратів дозволив встановити раціональні їхні значення. Досліджуючи функцію (2) методами математичного аналізу на екстремум (визначені  диференціали d/dQO, d/dLтр), отримані вирази для визначення раціональних параметрів переробки пестицидних препаратів (раціональний об’єм пестицидних препаратів, що переробляються з одного місця розміщення блочно-модульної установки, максимальна відстань транспортування пестицидних препаратів до місця переробки, раціональна кількість місць розміщення блочно-модульної установки N, максимальна площа території, що обслуговується блочно-модульною установкою з одного місця розміщення Smax).

Так, раціональні об’єми пестицидних препаратів, що переробляються, з одного місця розміщення блочно-модульної установки визначаються за формулою:

  т.         (3.3)

 

 



Аналіз виразу (3.3) показує, що раціональний об’єм пестицидних препаратів, які переробляються  з одного місця розміщення блочно-модульної установки зростає зі збільшенням капіталовкладень на створення такої установки, вартості монтажно-демонтажних робіт і загального об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки. Збільшення інших параметрів, що характеризують процес переробки пестицидних препаратів, приводить до зниження значення  QО. На рис.312. приведені графіки зміни показника QО від імовірності транспортної аварії Р і загального об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки  Qрег.

 

Рис.3.12.  Графіки  залежності QО від імовірності транспортної аварії Р і загального об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки  Qрег

Приведені графічні залежності показують істотний вплив на величину QО імовірності транспортної аварії з негативними наслідками для навколишнього середовища Р. При цьому такий вплив характерний для величини Р більш 10-7. Так, при Qрег = 50 т збільшення Р  з 10-6  до 10-4 приводить до зниження QО в 5,2 рази; при Qрег = 100 т збільшення Р с 10-7  до 10-4 зумовлює зниження QО в 7,9 разів; при Qрег = 150 т - у 9,2 рази.

Аналіз представлених даних також показує, що при зниженні Р менш 10-7 величина раціонального об’єму пестицидних препаратів, що переробляються,  з одного місця розміщення блочно-модульної установки практично не залежить від Р (не більш, ніж на 5-10%) і може визначатися за формулою:

 т.                                             (3.4)

Максимальна відстань переміщення пестицидних препаратів до місця переробки може визначатися за формулою

 км.        (3.5)

Аналіз виразу (3.5) показує, що максимальна відстань транспортування пестицидних препаратів до місця переробки  зростає зі збільшенням капіталовкладень на спорудження блочно-модульної установки, вартості монтажно-демонтажних робіт. Однак, зі збільшенням загального об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки, і імовірності транспортної аварії з негативними наслідками для навколишнього середовища величина Lтр істотно знижується. На рис.3.13 приведені графічні взаємозв’язки цих показників.

Графічні залежності, приведені на рис.3.13, також свідчать про вплив на величину Lтр імовірності транспортної аварії з негативними наслідками для навколишнього середовища Р. При цьому такий вплив найбільш істотний для величини Р більш 10-7. Так, при   Qрег = 25 т збільшення Р з  10-7  до 10-4 приводить до зниження Lтр у 4,6 рази; при Qрег = 150 т збільшення Р с 10-7  до 10-4 зумовлює зниження Lтр у 9,2 рази.

Як і для залежності QО = f (P), при зниженні Р менш 10-7 величина максимальної відстані переміщення пестицидних препаратів до місця переробки практично не залежить від Р і може визначатися за формулою

 км.                                      (3.6)

 

 



Рис.3.13. Графіки  залежності  Lтр від імовірності транспортної аварії Р і об’єму пестицидних препаратів у регіоні, що вимагає переробки  Qрег

 

Раціональна кількість місць (пунктів) розміщення блочно-модульної установки може бути визначене з використанням виразу (3.3, 3.4) за формулою

                                                   (3.7)

а площа території, що обслуговується блочно-модульною установкою з одного місця розташування, складе

                   (3.8)

Таким чином, аналіз аналітичних залежностей (3.3) і (3.5), а також графіків, представлених на рис.3.12 і 3.13, дозволяє зробити висновок: при величині Р менш 10-7 параметри переробки пестицидних препаратів на блочно-модульній установці не залежать від ймовірнісних характеристик  транспортних аварій з негативними наслідками для навколишнього середовища і можуть визначатися без їхнього врахування; при значенні параметра Р більш 10-4 переробка пестицидних препаратів повинна бути організована з виключенням транспортної складової процесу, при цьому блочно-модульна установка повинна розміщатися в кожному складі (сховищі) з пестицидами, що вимагає переробки.

Розроблений ескізний проект і методика визначення раціональних параметрів переробки пестицидних препаратів на блочно-модульній установці в Дніпропетровської області стосовно хлормістких  ядохімікатів. Цей досвід можна також застосувати і у Вінницькій області.

Раціональний об’єм пестицидних препаратів,що переробляються, з одного місця розміщення блочно-модульної установки і максимальна відстань транспортування пестицидних препаратів до місця переробки визначився таким: для області  -  QО = 30-40 т,  Lтр = 75- 95 км.

З врахуванням цього встановлено, що переробка хлормістких пестицидних препаратів у кожній частині області повинна вироблятися з одного місця розташування блочно-модульної установки. Розміщення блочно-модульної установки дозволить максимізувати можливі доходи від переробки пестицидних препаратів з одержанням при цьому корисних продуктів і мінімізувати можливий збиток навколишньому середовищу від наслідків транспортних аварій при переміщенні пестицидних препаратів до місця переробки.

Можливий ефект від організації процесу переробки пестицидних препаратів з раціональними параметрами, визначеними за розробленою методикою, може бути визначений виходячи з можливої шкоди навколишньому середовищу при транспортній аварії

 грн.                                                 (3.9)

Обчислюючи співвідношення Y1 з параметром QО, визначеним за формулою (3.4), і Y2 з параметром QО, отриманим за формулою (3.3), можна одержати величину відверненої шкоди навколишньому середовищу від транспортних аварій (у %) за формулою:

  %.       (3.10)

Стосовно параметрів переробки хлормістких пестицидних препаратів Вінницької області можлива шкода може бути знижена при  застосуванні раціональних параметрів переробки на  40,2%.

Загальна відвернена шкода від забруднення компонентів навколишнього  середовища   пестицидами  в  області  складає  близько 750 тис. грн. В результаті їх знешкодження звільняються близько 600 га земель, раніше зайнятих складами з пестицидами і їхніми санітарно-захисними зонами [34].

  

Оцінка: 
0
No votes yet