Ugrás a tartalomhoz

Vegyipari folyékony hulladékok

Dr. Kurdi Róbert (2011)

1.3 A vegyiparban alkalmazott hulladékcsökkentési stratégiák

1.3 A vegyiparban alkalmazott hulladékcsökkentési stratégiák

Mivel ma még gyakorlatilag nem létezik olyan technológia, olyan eljárás mellyel hulladékmentesen tudjuk a termékeket előállítani, így kijelenthetjük, hogy a vegyipari tevékenység (természetesen a többi ipari tevékenységgel egyetemben) elkerülhetetlenül hulladékok képződésével jár együtt. Amíg a környezetvédelmi előírások nem voltak elég szigorúak, addig a kevésbé fejletett ipari technológiák mellett a termelési hulladékok kezelésére elsősorban az ún. csővégi megoldásokat alkalmazták.

Az 1970-es és 80-as évek vegyiparát jellemezték ezek az eljárások, melyeknél a hulladék ártalmatlanítása (hulladékok lerakása, szennyvizek tisztítása), - és az addig kismértékben alkalmazott – újrahasznosítása teljes mértékben független volt a technológiai folyamatoktól. A környezetvédelem előtérbe kerülését a 80-as évek második felében természetesen a környezetszennyezés mind súlyosabbá válása segítette, így a technológiák során a hulladékkeletkezés visszaszorítása egyre fontosabb szempont lett. A 90-es évekre a technológiáktól független környezetvédelmet felváltotta a technológiákhoz egyedileg hozzárendelt, azokkal szervesen összekapcsolt környezetvédelem koncepciója.

A vegyipari technológiákba integrált környezetvédelem célja5 :

  • a potenciális szennyező anyagok mennyiségének a forrásoknál történő csökkentése,

  • a nyersanyagok és az energia felhasználásának mérséklése és

  • a termelési hulladékok, valamint az elhasznált termékek újrahasznosítása.

Ahhoz, hogy ezeknek a céloknak a vegyipari vállalkozások megfeleljenek, a vegyipari technológiák jellegét kell a hulladékcsökkentés irányába eltolni. Ennek megfelelően a vegyipari technológia környezetvédelmi célú változásait két csoportba soroljuk:

  • meglévő üzemek korszerűsítése, illetve

  • új, környezetvédelmet az alaptechnológiákba integráló üzemek tervezése, építése.

Az esetek többségében az új környezetbarát üzem építése könnyebb feladat, mint a meglévő üzemek technológiáinak korszerűsítése.

Olyan esetekben ahol egy vegyipari gyár több üzemegységből áll, ott nem elég az üzemek szintjén kezelni a hulladék kibocsátás csökkentését, mert így csak helyi optimumokat kapunk, ami nem feltétlenül egyezik meg a globális optimummal. Az egyes üzemek fejlesztéseit mindig egy magasabb egység részeként kell kezelni, ellenőrizni és összehangolni, és értelemszerűen a kibocsátás csökkentésének vizsgálatába és az ezt követő fejlesztésekbe az összes üzemet be kell vonni.

A hulladékcsökkentő folyamatokat leíró tervezést, hierarchikus vegyipari folyamattervezésnek nevezzük, amely egyaránt alkalmazható új technológiák kifejlesztésekor és a meglévő technológiák korszerűsítésekor.

A hierarchikus folyamattervezés Linnhoff és munkatársai6 által publikált ún. hagymadiagrammal jellemezhető, amely jól szemlélteti a vegyipari termelő folyamat főbb elemeit és azok hierarchikus kapcsolatát.

1.1. ábra - Linnhoff hagymadiagramja

1.1. ábra. Linnhoff hagymadiagramja


A folyamattervezés a belső rétegtől kezdődik, ez a reaktor, majd folytatódik az elválasztással és recirkulációval, ill. az ezeket a műveleteket végző berendezésekkel. A tervezés a hagymaszerkezetnek megfelelően bentről kifelé halad, tehát folytatódik a hőcserélő hálózattal és az energia és nyers, illetve segédanyag rendszerrel, majd végezetül magával a kiszolgáló környezettel. Így a folyamat egyre komplexebb lesz. A folyamattervezés során figyelembe kell venni a képződő hulladékokat is. Az első két rétegben anyag jellegű hulladékok, majd energiahulladékok keletkezése várható. A folyamattervezés lépéseiben keletkező hulladékokat gyűjtőnéven belsőhulladékoknak, a kiszolgáló környezetben keletkező hulladékokat külső hulladékoknak is nevezhetjük.

Mivel a folyamattervezés egyes szintjei között szoros összefüggések, kölcsönhatások7 vannak, ezért mindig együtt kell vizsgálnunk az egész folyamatot. Például, ha a reaktor optimális működése a cél, akkor nem hagyhatjuk figyelmen kívül a folyamattervezés többi szintjét, az elválasztás és a recirkuláció folyamatát.

Fonyó és munkatársa8 közleményükben egy táblázatban foglalta össze a hagyma-diagram rétegei alapján a képződő különféle hulladékokat (anyag- és energiahulladékokat) valamint egyes hulladékcsökkentési eljárásokat. A rendszer egységeit érintő változtatások befolyásolják a rendszer többi elemét, így a járulékos hatásokra minden egyes alkalommal figyelni kell.

1.3. táblázat - Képződő hulladékok és lehetséges hulladékcsökkentési módszerek

RétegHulladékforrásHulladékcsökkentés egyik lehetséges módja
ReaktorAz elreagálatlan nyersanyagok visszavezetése nehézKonverziót növelni kell
Magában a főreakcióban keletkezik hulladékMás reakcióutat kell választani. Más reaktortípust kell választani. Változtatni kell a reaktor hőmérsékletét és a nyomást. Reagens felesleget kell alkalmazni.
A mellékreakcióban keletkezik a hulladékA terméket el kell távolítani a reakció közben
A nyersanyag szennyezései miatt keletkezik hulladékTisztítani kell a nyersanyagot, vagy más nyersanyagot kell alkalmazni
A reakció katalizátora már „elfáradt”A katalizátort cserélni kell
Rossz üzemeltetés, körülményekÚj szabályozási rendszer bevezetése
Elválasztás és recirkulációSzennyezett a nyersanyagNyersanyag tisztítása
Az elválasztáshoz segédanyagot kell alkalmazniÚj műveletet kell kifejleszteni a segédanyag kiváltására
A hulladékáramot nem vezetik visszaÚj technológiai lépésként elválasztást kell beiktatni
Reverzibilis reakcióban keletkezik a hulladékA hulladékot el kell választani és a rendszerbe visszavezetni
Kiszolgáló környezetIndítási és leállási nehézségek lehetnekMinimalizálni kell a leállások számát az üzembiztonság javításával
RaktározásJó raktározási körülmények biztosítása
Berendezések tisztításaMegbízható berendezéseket kell alkalmazni
Berendezések emissziójaMegbízható berendezéseket kell alkalmazni
MintavételZárt rendszerű mintavételt kell biztosítani
Hőcserélők, energia és kiszolgáló környezetKözvetlen emisszió veszélye az üzemből vagy az energiaellátó rendszerbőlAz energiahasznosítás javítása. A fűtőközeg cseréje. Energiahordozók és a füstgáz kéntelenítése. Kis NOx emissziójú kazánok használata. Füstgázok visszavezetése.
SzennyvízKonceptuális vagy NLP módszerek alkalmazása a szennyvíz csökkentés érdekében