Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

HULLADÉKGAZDÁLKODÁS KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "HULLADÉKGAZDÁLKODÁS KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc."— Előadás másolata:

1 HULLADÉKGAZDÁLKODÁS KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc

2 HEFOP ELŐADÁS/GYAKORLAT ÁTTEKINTÉSE A KÉMIAI HULLADÉKKEZELÉSI ELJÁRÁSOK

3 HEFOP hét A hulladék fogalma. A hulladékgazdálkodás célja, alapelvei, stratégiái. A hulladékgazdálkodási törvény. 2. hét A hulladékok csoportosítása eredet, halmazállapot és veszélyesség szerint. A hulladékok csoportosítása hasznosíthatóság (ártalmatlanítás) szerint. A hulladékok környezeti hatásai. 3. hét A hulladék, mint másodnyersanyag. Kiemelt hulladékáramok. A kommunális, a mezőgazdasági, élelmiszeripari és az ipari hulladékok hasznosítása 4. hét A hulladékok gyűjtése és szállítása. (Elhordásos, átürítéses, pneumatikus, vízöblítéses stb.; együtemű – kétütemű). Az átrakóállomás. 5. hét A szelektív hulladékgyűjtés rendszerei. Hulladékudvar, gyűjtősziget, válogatómű. 6. hét A fizikai hulladékkezelési eljárások

4 HEFOP hét A kémiai hulladékkezelési eljárások 8. hét. A termikus hulladékkezelési eljárások (égetés és pirolízis). 9. hét Az égéstermékek kezelése, hőhasznosítás 10. hét A biológiai hulladékkezelés I. Komposztálás 11. hét Biogáztermelés, enzimtechnológiák 12. hét A rendezett hulladéklerakó létesítése és működtetése 13. hét A rendezett hulladéklerakó biztonsági berendezései. A veszélyes hulladékok lerakása. A hulladéklerakó lezárása, utógondozása. 14. hét A folyékony háztartási hulladékok kezelése

5 HEFOP A vegyi anyagok életciklusa

6 HEFOP KÉMIAI HULLADÉKKEZELÉS: Mindazok az anyag-átalakítási eljárások, amelyek a hulladék anyagi szerkezetét kémiai reakció v. reakciósorozat segítségével változtatják meg. Alkalmazásuk célja lehet ártalmatlanítás v. hasznosítás, de lehet bizonyos környezetkárosító, veszélyes komponens v. komponensek mennyiségének, koncentrációjának csökkentése is. A kémiai hulladékkezelési eljárások zömét termelési hulladékok és szennyezett talajok kezelésére alkalmazzák, kivételt képeznek a termokémiai eljárások, amelyek települési hulladékoknál is használatosak.

7 HEFOP KÉMIAI HULLADÉKKEZELÉS: Jelentősebb eljárástípusok: -oxidáció -redukció -kicsapatás -semlegesítés -kalcinálás -klórozás -ózonizáció -hidrolízis -fotolízis -elektrokémiai módszerek -nedves oxidáció -szuperkritikus oxidáció vízzel v. szén-dioxiddal -katalitikus eljárások -termokémiai eljárások (égetés, hőbontás)

8 HEFOP OXIDÁCIÓ: olyan folyamat, amely elektronleadással jár együtt, vagyis az adott atom v. molekula negatív töltéseinek száma csökken, a pozitív töltéseké, pedig növekszik. Ált. fogalmazásban oxidáción hidrogénleadást és vele párhuzamos oxigénfelvételt értenek, amiből következik, hogy az oxidáció csak a vele egyidejűleg végbemenő redukcióval együtt képzelhető el. REDUKCIÓ: minden olyan folyamat, amely elektronfelvétellel jár együtt, azaz az atom v. molekula negatív töltéseinek száma nő, a pozitív töltéseké pedig csökken. Általánosan redukción oxigénleadást és vele egyidejű hidrogénfelvételt értenek Az oxidáció és a redukció kapcsolata egy anyag csak akkor oxidálódhat, ha a leadott elektronokat egyidejűleg egy másik anyag felveszi az oxidáló anyag a reakciópartner redukálószere, illetve a redukáló anyag a reakciópartner oxidálószere

9 HEFOP Oxidálószerek lehetnek: a nagy elektronegativitású elemek, jellemzően a VI. és VII. főcsoport elemei, (pl.: O2, O3, F2, Cl2, Br2) valamint olyan vegyületek (molekulák, ionok), melyekben magas oxidációfokú elemek találhatók (pl.: MnO4-, Cr2O72-, H2O2, valamint egyéb, főleg szerves peroxidok). Többnyire ez utóbbiak felelősek a szabad gyökök képzéséért is. Redukálószerek: elektron leadására hajlamos elemek, különösen az első két főcsoport tagjai (alkáli- és alkáliföldfémek valamint a hidrogén), de a legtöbb fém és néhány nemfémes elem (pl.: szén, nitrogén) is képes redukáló ágensként szerepelni a redox folyamatokban. Ugyancsak oxidálódhatnak ("redukálószerek") a szerves vegyületek többsége is (pl.: cukrok, alkoholok, egyes vitaminok). Ez utóbbiak antioxidáns hatással rendelkeznek.

10 HEFOP KICSAPÁS: valamely oldott komponens vízből v. oldószerből történő eltávolítása csapadékképződéssel járó kémiai reakció segítségével. Ezen az elven alapulnak a kicsapásos vízlágyító eljárások (mész–szódás eljárás), a csapadékképződéssel járó semlegesítési, cserebomlási, hidrolízisreakciók (kémiai leválasztás, csapadékképzés). KICSAPÓDÁS: természetes úton végbemenő, fázisváltozással (csapadékképződés) járó fizikai v. kémiai folyamat. A vízben oldott sók kiválása többféle változatban lehetséges. Ilyen jelenség pl. a cseppkőképződés, ami a víz elpárolgásával kapcsolatos, de lehet koncentrációnövekedés eredménye is.

11 HEFOP SEMLEGESÍTÉS, KÖZÖMBÖSÍTÉS, NEUTRALIZÁCIÓ: Savas v. lúgos vizek, szennyvizek hidrogénion-koncentrációjának beállítása pH = 7 értékre. Savas és lúgos vizek egyidejű keletkezése esetén célszerű a semlegesítést a szennyvizek részarányos egyesítésével kiegyenlítőmedencében végezni. Ipari üzemekben ált. a savas szennyvizek túlsúlya jellemző, semlegesítésükre olcsó vegyszert, meszet használnak. Kénsav semlegesítésénél csapadékképződéssel járó reakció megy végbe: H 2 O + H 2 SO 4 + CaO → CaSO 4 2 H 2 O. A kiváló gipsz csökkenti az oldat ionkoncentrációját, másrészről viszont a képződött híg és a rendszerint szennyezett gipsziszap víztelenítése és deponálása oly mértékű gondot okoz, hogy egyes nagyüzemek gazdasági megfontolásokból inkább a kénsav regenerálását választják.

12 HEFOP SEMLEGESÍTÉS, KÖZÖMBÖSÍTÉS, NEUTRALIZÁCIÓ: Amennyiben HCl semlegesítésére is meszet használnak, jól oldódó CaCl 2 keletkezik: 2 HCl + CaO → CaCl 2 + H 2 O, és a semlegesítéssel az oldat ionkoncentrációja növekszik. Az élővizek sótartalmának növekedése jelenleg szinte alig feltartóztatható környezeti szennyeződésnek látszik. Savas vizek semlegesítésére elterjedten használnak mészkövet v. dolomitot, vagy pedig úgy járnak el, hogy a savas vizet olyan befogadóba vezetik, amelynek medre mészkő.

13 HEFOP KALCINÁCIÓ: Kémiailag megkötött víz eltávolítása vmely anyagból hevítéssel. A kalcináció erősebb pirítás, vagy égetés, ahol olyan hőmérsékletet alkalmaznak, amely hamut, azaz kalcinátot eredményez „Az érceknek vagy sóknak olynemű pörkölése, melyhez a levegő hozzájárulása nem feltétlenül szükséges. A K. vagy égetés célja az, hogy az érc, ill. só vizét vagy más illó alkotó részét kiűzhessük. Így a kalcinált szóda vagy hamuzsír olyan szóda, ill. hamuzsír, melyből izzítással víztartalmát eltávolították. A pörkölés ettől abban különbözik, hogy a levegőnek hozzájárulása a művelethez szükséges, mert a pörköléssel az érc egyes alkotó részeit akarjuk oxidálással eltávolítani. A fémeknek a levegőn való izzítását abból a célból, hogy oxidálódjanak, régebben szintén K. -nak nevezték. Ezekhez a műveletekhez külön égető (kalcináló), illetve pörkölő kemencék kellenek.”

14 HEFOP KLÓROZÁS: Klórgáz, klóros víz, nátrium-hipoklorit (hypo) v. klórmész adagolásával megvalósított vízfertőtlenítés, amelynek az a feladata, hogy a vízben (szennyvízben) jelen lévő mikroorganizmusok egyedszámát egy adott szinre csökkentse. A felsoroltak közül bármelyik anyagot adagoljuk a vízhez a klórozás céljából, a hipo-klórossav (HOCl), ill. a hipo-klorit anion (OCl–) vesz részt a mikroorganizmusok elpusztításában. A hipo-klórossav és a hipo-klorit-anion egymáshoz viszonyított aránya a pH függvénye. A pH csökkenése a hipo-klórossav arányát növeli. A hipo- klórossav erősebb oxidáló szer, mint a hipo-klorit-anion, így tehát klórozáskor arra kell törekedni, hogy a lehető legkisebb pH-értéket alkalmazzuk. Egyéb szempontokat is figyelembe véve a klórozás szempontjából optimális pH-tartomány 7,0–7,5 között helyezkedik el. Az 1970-es évek közepétől Mo.-on is megoldottnak tekinthető a klórgázzal történő biztonságos ivóvíz-fertőtlenítés, amit az Advance típusú klórgázadagoló berendezések hazai gyártása biztosít.

15 HEFOP A klórozás az egyik legjobb megoldás az ivóvíz fertőtlenítésére, mert a klórgáz olcsó, könnyen és folyamatosan beszerezhető, biztonságosan és egyszerűen adagolható, hatékony fertőtlenítő szer, mikroorganizmust pusztító hatását (aktivitását) adagolását követően hosszú ideig (25–30 óráig) megőrzi. A klórozásnak előnyei mellett jelentős hátrányai is vannak. A klór reagál a természetes eredetű szerves anyagokkal, és azokkal trihalogén-metánokat (pl. kloroform) alkot, amelyek daganatkeltő hatással rendelkeznek (klórozási melléktermékek). A klór kis szénatomszámú szerves vegyületekkel klórozott szénhidrogéneket képez, amelyek mutagenitást okoznak (klórozási melléktermékek).

16 HEFOP Ammóniumionok jelenlétében a hipoklórossavnál és a hipoklorit- anionnál lényegesen gyengébb fertőtlenítő hatással rendelkező monoklóramin képződik, lényegesen csökkentve a klórozás hatékonyságát (törésponti görbe). Hátrányos hatásai ellenére még ma is a klórozás a leggyakrabban alkalmazott fertőtlenítési eljárás. Megfelelő technológiai módosításokkal, beavatkozásokkal a klórozási melléktermékek képződése csökkenthető, ill. a képződött káros anyagok nagy része eltávolítható. A fejlett ipari országokban az 1980-as években sok helyen egyéb fertőtlenítési eljárásokkal próbálták helyettesíteni a klórozást, de az 1990-es években több helyen visszatértek alkalmazásához.

17 HEFOP KLÓROZÁSI MELLÉKTERMÉKEK: A vízben lévő szerves anyagokból klórozás hatására keletkező vegyületek. A klórozási melléktermékek közé soroljuk a rövid szénláncú telített és telítetlen klórozott szénhidrogéneket, amelyeknek nagy része mutagén hatást fejt ki az élő szervezetben, valamint a trihalogén-metán- (THM-) vegyületeket, amelyek rákkeltő hatással rendelkeznek. A klórozási melléktermékek az ivóvíz klórral történő fertőtlenítésekor keletkeznek a vízben található természetes, tehát nem szennyezés következtében vízbe jutó szerves anyagokból és a klórból (ivóvízben található mutagének).

18 HEFOP ÓZONIZÁTOR: Ózonfejlesztő készülék, amely elektródák között átvezetett száraz levegő oxigéntartalmának egy részét csendes elektromos kisülések hatására ózonná (O3) alakítja. Az ózon erős oxidálószer, vízben melléktermék nélkül gyorsan bomlik. Elpusztítja a baktériumokat, oxidálja a szennyező anyagokat (fenol, cianid). Kedvező tulajdonságai miatt az ivóvíz- és uszodavíz-előkészítésre használják. Az ózonfejlesztés fajlagos költségeinek csökkentésével sikerült elérni, hogy az ózonos technika a szennyvíztisztításban is egyre növekvő szerepre tesz szert, pl. aktív szenes utótisztító oszlopok csíramentesítésére használják. Alkalmazhatósága esetenként korlátokba ütközik, poliklórozott bifenilek (PCB) oxidációja pl. részben toxikus klór-fenolszármazékok képződéséhez vezet.

19 HEFOP FOTODEGRADÁCIÓ, FOTOLÍZIS: a fotokémiai reakciók közé tartozó folyamat, a molekulák fényelnyelésre bekövetkező bomlása. A fényenergia abszorpciója révén olyan gerjesztett állapot jön létre, amely a vegyértékelektronok kötésekből való kiszakadását eredményezi, és a molekula felbomlik. Jelentősége elsősorban a légkörbe jutott szennyező anyagokkal kapcsolatos, fotolízis révén károsabb végtermékek keletkezhetnek. Dioxin (2,3,7,8-TCDD)

20 HEFOP HIDROLÍZIS: Vegyületek vízzel való reakció hatására bekövetkező bomlása. 1. Kémiai hidrolízis -sók hidrolízise savvá és bázissá -észterek hidrolízise savra és alkoholra -poliszacharidok (keményítő, cellulóz) felbomlása monoszacharidokra (egyszerű cukrok) lúgos v. savas hidrolízis hatására -zsírok elszappanosítása 2. Enzimes hidrolízist a hidrolázok (észterázok: glikozidázok, proteázok, peptidázok; karbohidrázok; proteolitikus enzimek) végzik. A legtöbb szerves anyag biodegradációjának bevezető lépése hidrolízis. A keményítő és cellulóz hidrolízise nagy jelentőségű a hulladékhasznosítás és a megújuló energiaforrások előállítása szempontjából.

21 HEFOP HIDROLÍZIS: 3. Kémiai és/v. biológiai technológia, amelynek során olcsó mg.-i termékek (keményítőtartalmú magvak), mg.-i és erdészeti hulladékok (maghéj, kukoricacsutka, szalma, faforgács, fűrészpor), élelmiszer-, textil- és papíripari hulladékok (konzervipari és vágóhídi hulladékok, hulladék rostanyagok, szulfit-szennylúg) hidrolízissel cukrokká alakulnak. Az így nyert cukorból erjesztéssel (biokonverzió) bioalkoholt v. más módon feldolgozva (facukor, furfurol, takarmányélesztő) hasznos termékeket lehet előállítani.

22 HEFOP A BIOETANOL GABONA ALAPÚ ELŐÁLLÍTÁSÁNAK TECHNOLÓGIAI SÉMÁJA

23 HEFOP ELEKTROLÍZIS: az elektromos áram elektroliton való áthaladásával kapcsolatos jelenségek összessége. Az ipari elektrolízis oldott elektrolitok (pl. vizes NaCl-oldat) v. olvasztott fémsók, ill. -oxidok (pl. Al 2 O 3 ) megbontása elektromos egyenárammal fémek (pl. Al) v. más elemek, ill. vegyületek (pl. NaOH és Cl 2 ) előállítása céljából. Kv.-i szempontból mind a fémalumínium előállítása, mind a klór és nátronlúg gyártása több problémát foglal magába. Az előbbi esetében legfontosabb a hidrogén-fluorid, utóbbi esetében – legalábbis a hazánkban is üzemelő higanykatódos változatnál – a higanyemisszió veszélye. Az elmúlt néhány évben a higanyemisszió terén jelentős javulást sikerült elérni, korszerű üzemekben ez jelenleg 3g Hg/t termelt Cl 2 körül van.

24 HEFOP KATALITIKUS ÉGETŐBERENDEZÉS: A szerves légszennyező anyagok égetéses ártalmatlanítására szolgáló berendezés. A katalitikus égetőberendezésben az oxidációs folyamatot katalizátorral felgyorsítják, és alkalmazásával az égetési hőmérséklet 300–600 °C-ra csökkenthető, amivel jelentős energiamegtakarítás érhető el. Katalizátorként számos anyag, ill. vegyület alkalmazható. Hazai kísérletek alapján pl. a megfelelően kezelt mangánérc alkalmas az alifás vegyületekkel szennyezett levegő égetéses tisztítására. Az égetőberendezés kialakítása hasonló a szokásos termikus égetőberendezésekhez. Alkalmazása az oldószer-felszabadulással járó technológiák elszívóberendezéseinél és olyan szervesvegyipari technológiáknál terjedt el leginkább, ahol bűzös anyagok szabadulnak fel (pl. fermentáció).

25 HEFOP NEDVES OXIDÁCIÓ: Szerves hulladékokat tartalmazó vizes oldatok, szennyvíziszap teljes oxidációja oxigénnel (levegővel) a kritikus pont alatti hőmérséklet ( °C) és nyomástartományban ( bar), folyadékfázisban. A szerves komponensek a reaktorban átlagosan % ártalmatlanítási hatásfokkal szén-dioxiddá, nitrogénné és vízzé alakulnak. A nagyobb hatásfok érdekében 300 °C feletti hőmérsékletet és/vagy katalizátort alkalmaznak. Az el nem bomlott szerves komponensek eltávolítására további, pl. biológiai kezelést kell alkalmazni. A nedves oxidációt olyan híg, vizes oldatok kezelésére alkalmazzák, amelyekben a szerves szennyezők koncentrációja 1-20 tömegszázalék. Jól használható fenolt, cianidot, alifás és aromás szénhidrogéneket tartalmazó szennyvizek ártalmatlanítására.

26 HEFOP Sajátos változata a SZUPERKRITIKUS VIZES OXIDÁCIÓ, amikor a kezelendő folyadékot szuperkritikus állapotban (vizet 374 °C és 218 bar nyomás felett) tartják, melyet különleges folyékony hulladékok kezelésére használják (pl. klórozott szénhidrogénekkel szennyezett vizes közegek). A reaktor általában buborékoltató, levegővel táplált reaktor, kaszkádrendszer.

27 HEFOP ELŐADÁS/GYAKORLAT ÖSSZEFOGLALÁSA REDOXI-FOLYAMATOK KICSAPÁS ELEKTROKÉMIAI MÓDSZEREK NEDVES ÉS SZUPERKRITIKUS OXIDÁCIÓ KLÓROZÁS ÓZONIZÁLÁS

28 HEFOP ELŐADÁS/GYAKORLAT Felhasznált forrásai Barótfi István: Környezettechnika. Mezőgazda Kiadó. Budapest, Vermes László: Hulladékgazdálkodás, hulladékhasznosítás. Mezőgazda Kiadó. Budapest, Környezet- és természetvédelmi lexikon I-II. Szerk. Láng István Akadémiai Kiadó AKADÉMIAI KIADÓ RT.(W.K.)AKADÉMIAI KIADÓ RT.(W.K.)

29 HEFOP ELŐADÁS/GYAKORLAT ELLENÖRZŐ KÉRDÉSEI Ismertesse a következő kémiai hulladékkezelési eljárásokat: semlegesítés, csapadék-elválasztás, hidrolízis! Ismertesse a következő kémiai hulladékkezelési eljárásokat: szuperkritikus oxidáció, ózonizálás, kalcinálás! Jellemezze az elektrokémiai hulladékkezelési módszereket!

30 KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET Következő ELŐADÁS/GYAKORLAT CÍME A termikus hulladékkezelési eljárások (égetés és pirolízis). Előadás anyagát készítették: PREGUN CSABA Több előadást átfogó oktatási téma előadássorozatának címei: Következő előadás megértéséhez ajánlott ismeretek kulcsszavai: Égetés, hőbontás, fizikai előkészítő műveletek


Letölteni ppt "HULLADÉKGAZDÁLKODÁS KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc."

Hasonló előadás


Google Hirdetések