А. Е. Бахишева
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»
Ртуть является одним из самых опасных и вредных металлов. Подлежит особому экологическому и гигиеническому контролю, поскольку практически во всех странах входит в «черный список» химических элементов.
Обширное использование и повременный выход из строя разнообразных ртутьсодержащих изделий (люминесцентных и ртутных ламп) повлекло за собой загрязнение окружающей среды ртутью и ее соединениями.
Ртутьсодержащие отходы требуют утилизации в специальных условиях, чтобы обезопасить окружающую среду и людей от неблагоприятных последствий.
Целью данного исследования является изучение утилизации ртутьсодержащих отходов таких, как люминесцентные лампы, и выявление актуальных методов в эксплуатации на предприятиях Российской Федерации.
Для решения данной проблемы были поставлены следующие задачи:
- Изучение понятия о ртутьсодержащих отходах;
2. Изучение понятия о энергосберегающих ртутьсодержащих люминесцентных лампах;
3. Выявление причин для утилизации люминесцентных ламп;
4. Изучение и анализ методов утилизации ртутьсодержащих отходов.
Ртутьсодержащие отходы (отработанные люминесцентные лампы и ртутьсодержащие трубки, приборы с ртутным наполнением и т.д.) представляют группу отходов, которым предъявляются особые требования в части их обращения. Это определяется высокой токсичностью ртути, ее воздействию на здоровье человека, попадая в почву, воду и воздух, загрязняет и отравляет окружающую среду. Именно поэтому такие отходы отнесены к I классу опасности.
В последние годы наблюдается рост использования ртутьсодержащих ламп. В частности, в производстве и быту. Исключительной особенностью ртутных источников света является их световая отдача. При низкой рабочей температуре она достигает 100 лм/Вт (люмен на ватт), а срок службы до 40 тысяч часов. Эти значения в десятки раз превышают параметры ламп накаливания. Поэтому они также называются энергосберегающими.
Энергосберегающая ртутьсодержащая люминесцентная лампа (ЭСРСЛ) – газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения электрического разряда. [3]
В зависимости от мощности данный вид ламп содержат до 120 мг ртути, поэтому самостоятельная утилизация таких источников света не желательна.
Несмотря на энергосберегающие свойства и преимущества, люминесцентные источники света представляют экологическую угрозу, поэтому их утилизация должна происходить в строгом соответствии с установленными нормами.
Применение небольшого количества ртути – один из минусов люминесцентных ламп. Отказаться от ее использования не представляется возможным, так как на этом металле основан принцип работы. Лампы относятся к особо опасной категории отходов. Поврежденные или использованные лампы дневного света выбрасывают в бытовые контейнеры для мусора, а это является грубой ошибкой. В них находятся крайне опасные, ядовитые вещества, которые попадают в грунт. [1]
Бытовой мусор вывозят на места хранения мусора под открытым небом, и ртуть может загрязнять большие территории земли. При попадании в землю происходит накопление метилртути. Огромные концентрации могут образовываться в атмосфере, почве, биосфере и, просачиваясь в грунтовые и сточные воды, оказываться в водоемах, что впоследствии пагубно влияет на здоровье человека, животных и растений.
Утилизацией люминесцентных ламп должны заниматься только специализированные организации, которые имеют лицензию на проведение подобного вида работ. В первую очередь необходимо подумать о транспортировке опасного груза. В каждом населенном пункте должны быть специальные пункты приёма, а они обязаны передать отработанные источники света на предприятия по переработке.
На предприятиях утилизация люминесцентных ламп проходит в несколько циклов. Первый цикл включает в себя измельчение в мелкую фракцию всех стеклянных частей ламп дневного освещения с люминофором высыпаются в механизм измельчения, который дробит стекло в мелкую фракцию. После данной процедуры, используя сжатый воздух, напыление, находящееся на внутренней стороне источника света, которое преобразовывает поглощенную энергию в излучение света, сдувается в контейнеры-емкости для кипения. Следом в емкости температура повышается на до 450 º C и смесь охлаждается жидким азотом.
Распад смеси на компоненты в емкости для кипения является результатом проделанной операции, а ртуть можно использовать в других изделиях. Данная технология утилизации – термовакуумный метод с криоконденсацией. [1]
В процессе используется специальное оборудование для утилизации. Некоторые российские компании также предлагают установки для переработки ртутных осветительных приборов. Например, Установка термической демеркуризации УРЛ – 2М.
Основной принцип работы термодемеркуризационной установки – нагрев паров, их конденсация и слив в емкость для жидкой ртути. Этот метод обеспечивает 100% рециклинг материалов. Собранный жидкий металл может быть использован в химической промышленности и других сферах. Очищенный стеклобой, остающийся после обработки ламп, успешно применяется в строительстве.
Стеклобой, остатки измерительных приборов и другие загрязненные материалы укладываются в герметичную камеру. Стандартная температура обработки – +350 °C. Заданные условия обеспечивает электронагреватель, безопасность гарантирует надежная теплоизоляция.
При этом желательно контролировать давление остаточных газов в камере: оно не должно превышать 7-8 мВ.
Перемещение паров ртути к криоловушке обеспечивает система из двух насосов: механического форвакуумного и паромасляного бустерного.
Особенность установки УРЛ-2М – исключительная результативность низкотемпературной ловушки. Ртуть попадает в нее в молекулярном состоянии, и каждый атом соударяется со стенками не менее 1 млн. раз. Таким образом, установка демеркуризации собирает 100% вещества даже при работе с лампами с органическими загрязнениями. Вакуум в районе НТЛ достигает 0,001 Торр.
Криоагентом ловушки может служить жидкий азот. Стандартная рабочая температура поверхности НТЛ составляет -196 °C. Благодаря этому есть большой запас прочности, т.к. температура замерзания ртути -38,83°C.
Все это обеспечивает высочайшую экологическую эффективность процесса: доля ртути в выхлопе не превышает 0,0003 мг/м3, что значительно ниже показателей, допустимых для жилых зон. [2]
Такой метод утилизации используется на научно-производственном предприятии «Кубаньцветмет». Это комплекс производственных мощностей по сбору, хранению, обработке и утилизации опасных для окружающей природной среды и здоровья человека тяжелых металлов: свинца и ртути.
АО НПП "Кубаньцветмет" обладает высокоэффективными технологиями, оборудованием регенерирования ртути и свинца, приборами мониторинга и опытными специалистами, способными решать природоохранные задачи. [4]
Помимо термовакуумного также выделяют такие методы, как:
Гидрометаллургический – измельчение лампочек, промывание специальным жидким составом. Таким способом из них извлекается ртуть.
Термический – в утилизирующем оборудовании происходит прокаливание отходов, в результате которого удаляются пары ртути.
Вибропневматический – люминесцентные лампочки проходят дробление. На выходе получают: стекло, люминофор и металлические цоколи. Благодаря последующей переработке этого вторичного сырья получают металл и стройматериалы. [1]
В России множество лицензированных предприятий, с которыми можно заключить договор на вывоз и утилизацию люминесцентных ламп. Но такие компании есть не в каждом городе, что осложняет процедуру, так как перевозить отработанные светильники дорого, а риск их повреждения при перевозке возрастает. [5]
Таким образом, анализ разработок в области утилизации отходов ртути показывает появление все новых вариантов решений, основной задачей которых становится не только полная утилизация отработанного материала, но и экологичность технологии.
Несмотря, на достаточно большое количество вариантов утилизации ртутьсодержащих люминесцентных ламп, наиболее популярным методом являются термовакуумный с криоконденсацией.
Поскольку он способен эффективно обезвреживать практически любые РСО, включая люминесцентные лампы, а также обеспечивает экологическую безопасность использования.
Литература
- Дуговые ртутные люминисцентные лампы [Электронный ресурс] – Эко-земля / Режим доступа: https://geologiazemli.ru/organizaciya-zhizni/kuda-vybrasyvat-lampochki.html
2. Как работает установка УРЛ-2М [Электронный ресурс] – "Венчурная фирма "ФИД-Д" / Режим доступа: https://fid-dubna.com/kak-rabotaet-ustanovka-url2m/
3. Люминесцентные лампы [Электронный ресурс] – Все о свете / Режим доступа: http://www.svetite.ru/10_03lumen.html
4. О ПРЕДПРИЯТИИ [Электронный ресурс] - АО НПП "Кубаньцветмет" / Режим доступа: http://kcvm.info/index.html
5. Утилизация люминесцентных ламп: куда следует сдавать отработавшие приборы [Электронный ресурс] – ЭлектросервисПРО / Режим доступа: https://elektroservis-rostov.ru/ustanovka/utilizatsiya-lyuminestsentnyh-lamp-kuda-sleduet-sdavat-otrabotavshie-pribory.html