Знешкодження непридатних токсичних пестицидів

Знешкодження непридатних токсичних пестицидів є однією з головних задач охорони навколишнього середовища. Пестициди відносяться до групи стійких органічних забруднювачів, які навіть у малих дозах становлять загрозу для здоров’я населення та навколишнього середовища. Особливо це актуально у випадку, коли до розряду непридатних або заборонених пестицидів переходять препарати, у яких були виявлені небезпечні властивості або які були замінені на більш ефективні та безпечні аналоги. Кількість таких відходів постійно зростає, внаслідок чого відбувається їх накопичення на складах і несанкціонованих звалищах, які, по суті, є «екологічною міною» уповільненої дії.

За даними ФАО (Food and Agricultural Organization) – організація ООН з питань продовольства та сільського господарства) у світі накопичено до 500 000 т непридатних пестицидів, зокрема, в Україні – понад 10 000 т. Велику кількість з яких складають рідкі пестициди.

Для знешкодження пестицидів нашими інженерами та науковцями, у рамках державної науково-технічної програми, розроблений технологічний комплекс КРИСТАЛ.

МЕТОДИ

Для знешкодження товарних форм непридатних токсичних пестицидів застосовуються наступні методи утилізації: захоронення, спалювання, плазмохімічне руйнування, які не є універсальними в плані захисту навколишнього середовища від токсичних відходів. Так, при захороненні пестицидів потрібні спеціальні сховища, які повністю усувають можливість забруднення навколишнього середовища токсичними відходами. Спалювання пестицидів потребує високих температур – понад 1500^оС, так як при їх спалюванні при температурах 700 – 800^оС утворюються діоксини та інші токсичні викиди, які потрапляють до атмосфери і наносять непоправної шкоди здоров’ю людини і навколишньому середовищу.

Однією з найбільш ефективних технологій знешкодження непридатних токсичних пестицидів є їх плазмохімічне спалювання, яке здійснюється у кисневій плазмі при температурі вище 4000 °С. При такому спалюванні молекули пестицидів розщеплюються на окремі атоми та радикали з утворенням нерозчинних у воді мінеральних солей, які можна захоронити на полігоні промислових відходів як речовини IV класу небезпеки (за винятком тих, що містять важкі метали). Однак цей метод потребує складного та енергоємного технологічного обладнання та додаткових фінансових витрат.

ЗНЕШКОДЖЕННЯ РІДКИХ ПЕСТИЦИДІВ

Беручі до уваги, що багато пестицидів знаходяться у рідкій фазі, одним із перспективних та недорогих методів знешкодження непридатних токсичних пестицидів є їх окислення в рідкій фазі. Для рідиннофазного окислення некондиційних пестицидів у якості окиснювачів виступають кисень повітря, озон, перманганати, біхромати, азотна кислота, оксиди деяких металів (марганцю, свинцю, натрію), активний хлор, пероксидні органічні та неорганічні сполуки, реактив Фентона та багато інших.

Через простоту апаратурного оформлення процесу та його відносну дешевизну найчастіше у якості окиснювача використовують активний хлор та його похідні. Під дією хлору та його похідних здійснюється перетворення рідких пестицидів в нетоксичні або малотоксичні речовини, які здатні для подальшої утилізації на полігонах промислових відходів. Для низки пестицидів такі перетворення протікають легко. Але деякі пестициди окислюються активним хлором з малою швидкістю, що вимагає введення великого надлишку окиснювача. Так, для глибокого окислення пестициду цинебу потрібно ввести 10 – 20-кратний надлишок хлору, що призводить до необхідності очищення утворених стоків від надлишків небезпечного хлору, який при контакті з органічними речовинами утворює токсичні побічні продукти.

ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНІ ОКИСНЮВАЧІ

У якості окиснювача також перспективним є використання озону. Застосування озонування для деструкції пестицидів (цинеб, полікарбацин, манеб, хлорофос та інших) здатне забезпечити достатньо високу ефективність їх знешкодження – 85 – 90%. Але процес озонування в рідкій фазі супроводжується великою витратою озону, що робить процес досить енергоємним.

Ще одним з ефективних окиснювачів, який використовується для знешкодження рідких пестицидів є пероксид водню H₂O₂, який добре розчиняється у воді, та відрізняється простотою апаратурного оформлення процесу очищення. Особливо ефективне використання пероксиду водню у купі з двовалентним залізом – Н₂О₂/Fe(II) (реактив Фентона). При цьому утворюється шлам, що містить переважно Fe(III) і здатний сорбувати органічні сполуки. Ефективність процесу знешкодження рідких пестицидів за допомогою реагенту Фентона може перевищувати 90%.

ФОТОЛІЗ

Одним з простих та ефективних методів знешкодження непридатних токсичних пестицидів є метод, який засновано на використанні ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Особливо перспективним є використання УФ випромінювання у купі з окиснювачем – озоном та пероксидом водню для фотолізу органічних та металоорганічних пестицидів. Так, технологія фотохімічного окислення динітротолуолу при забезпечує його повну деструкцію на протязі кількох хвилин. Швидкість фотолізу прискорюється в присутності іонів таких металів, як: титан, залізо, ванадій та мідь.

ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС ЗНЕШКОДЖЕННЯ РІДКИХ ПЕСТИЦИДІВ “КРИСТАЛ”

Призначення. Технологічний комплекс призначений для знешкодження непридатних токсичних пестицидів, які розчиняються у воді.

Принцип дії. Принцип дії процесу знешкодження непридатних токсичних пестицидів заснований на використанні спільної дії електрохімічного та фотохімічного окислення. Під дією електричного поля та УФ опромінення у водному розчині пестицидів утворюються активні гідроксильні радикали О-, ОН-. Високе значення їх окиснювального потенціалу забезпечує протікання хімічних процесів, які забезпечують швидке перетворення високомолекулярних сполучень молекул пестицидів у прості мінеральні речовини та воду. Застосування каталізаторів забезпечує високу швидкість хімічних реакцій окислення (понад 10⁹ м^-1·с^-1). Це дозволяє забезпечити високу продуктивність та зменшити енергоємність процесу.

Стислий опис технологічного процесу. Пестициди, що підлягають знешкодженню, розчиняються до необхідної концентрації. Після чого цей розчин за допомогою насосів подають у фільтрувальну установку, де відбувається його очищення від нерозчинених домішок. Далі очищений розчин надходить у змішувач, де відбувається його змішування з окиснювачем і каталізатором, а потім в електролізер, де відбувається процес первинної деструкції токсичних речовин. В результаті окислювальних реакцій відбувається часткове руйнування розчинених пестицидів, що характеризується зниженням ХСК. Далі розчин надходить у блок фотохімічного окислення (фотохімічний реактор), де відбувається низка окисно-відновлювальних реакцій. Ефективність фотохімічних реакцій істотно зростає при введенні в зону реакції пероксиду водню або озону. Така ж процедура проводиться щодо нерозчинених продуктів.

В результаті такої обробки відбувається повне або практично повне знешкодження непридатних токсичних пестицидів з отриманням продуктів наступних класів безпеки: тверда фаза 3 – 4 класу небезпеки; рідка фаза – технічна вода.

Технічні параметри технологічного комплексу “КРИСТАЛ – 2,0”

№	Показник	Значення	Од. вим.
1	Продуктивність по рідкій фазі	2,0	т/добу
2	Ефективність (за ХСК)	80 … 95	%
3	Потужність	12,0	кВт
4	Напруга (3 фази, 50 Гц)	400	В
5	Витрати реагентів (орієнтовно):
	Пероксид водню	100 … 1000	мг/дм³
	Іони заліза (Fe(II))	50 … 100	мг/дм³

Переваги

Технологічний комплекс “КРИСТАЛ – 2,0” здатен знешкоджувати рідки або такі, що розчиняються у воді, пестициди з ефективністю 80 – 95%.
В результаті роботи технологічного комплексу “КРИСТАЛ – 2,0” утворюються газоподібні, рідкі та тверді відходи, які не містять вторинних забруднюючих речовин.
Тверді відходи, що утворюються під час роботи технологічного комплексу, являють собою мінеральний осад, який містить нетоксичні та малотоксичні відходи.
Рідкими відходами є технічна вода.
Технологічний комплекс не виділяє у навколишнє середовище токсичних речовин, які є загрозою людському здоров’ю і природі.
Витрати енергоресурсів, які витрачаються у процесі знешкодження пестицидів, у десятки разів нижче, ніж при застосуванні технології спалювання.
Для розміщення технологічного комплексу не потрібно великих площ.
Захисна санітарна зона обмежується кількома десятками метрів, що дозволяє розміщувати переробний комплекс на виробничій ділянці підприємства по переробці пестицидів.
Технологічний комплекс є універсальним. І може здійснювати знешкодження не тільки пестицидів, але і застарілі мінеральні добрива та лікарські препарати.