Ugrás a tartalomhoz

Vegyipari folyékony hulladékok

Dr. Kurdi Róbert (2011)

1.4 Hulladékcsökkentés meglévő vegyipari üzemek, gyárak esetében

1.4 Hulladékcsökkentés meglévő vegyipari üzemek, gyárak esetében

A környezetvédelmi törvények szigorodása előtt egy vegyipari üzemben a hulladékcsökkentést a technológiai folyamatok pontos betartása jelentette, ettől eltérni csak kis mértékben lehetett, abban az esetben, ha ez nem csökkentette számottevően a termelési hozamokat. Ebből az is következik, hogy ameddig az adott technológiai folyamatot használták, addig a hulladék mennyisége és milyensége nem változott.

Már működő vegyipari üzemekben akkor érhetőek el megfelelő eredmények a hulladékminimalizálás területén, ha a környezetterhelés csökkentési lehetőségeket a technológia minden egyes részegységében megvizsgáljuk.

A hulladékképződés csökkentésének lehetőségeit meg kell vizsgálni valamennyi már működő üzem esetében és állandóan szem előtt kell azokat tartani új üzem tervezésekor is. A meglévő üzemek környezetvédelmi korszerűsítésénél korlátozva van a vegyészmérnök tervezői szabadsága, mivel az üzem berendezései már adottak és azok lényegesen már nem módosíthatók. Esetenként van lehetőség új berendezések üzem beállítására, de alapvető változtatásokra nem kerülhet sor.

Linnhoff által megalkotott hagyma-diagram struktúrája szerint a hulladékképződés lehetséges módjai a következőek lehetnek:

1.4.1 Reaktor:

A reaktor a vegyipari technológiákban az egyik legfontosabb egység, az anyaghulladék keletkezésének egyik fő felelőse9. A leggyakoribb esetekben öt fő oka10 lehet annak, hogy a reaktorban anyagjellegű hulladék keletkezik:

  • A főreakcióban is keletkezik hulladék, pl: A + B → Termék + Hulladék

  • A termékből is keletkezik hulladék, pl: A + B → Termék; illetve Termék → Hulladék;

  • A nyersanyagban lévő szennyeződés a kémiai reakció következtében hulladékká alakul illetve a reakciókban ezután részt is vesz káros mellékreakciókat eredményezve, valamint ami növeli a nyersanyagveszteséget is;

  • Abban az esetben, ha a nyersanyag a reaktorban nem reagál el teljes mértékben és a recirkuláció nem lehetséges, akkor a nyersanyag nagy része hulladékká válik;

  • Amennyiben a vegyipari reakcióban a katalizátor elöregedik az is hulladékképződéssel jár.

A fentiekben már említett technológiai lépések közti kölcsönhatások miatt fontos szempont a reaktorok optimális konverziójának kiszámítása a környezetvédelmi szempontok figyelembe vételével.

Amennyiben a reaktorban csak a termékképződéssel járó vegyipari reakció játszódik le, tehát nincsenek mellékreakciók, akkor 100%-os konverzióra kell törekedni. Természetesen ezt csak abban az esetben tehetjük meg, ha ez a környezetvédelmi szempontoknak nem mond ellent.

A meglévő reaktorok működtetése a nyersanyagok betáplálásának javításával, jobb katalizátor alkalmazásával, a fűtés és/vagy hűtés optimalizációjával javítható.

A hőmérséklet szabályozása különösen fontos az erre érzékeny vegyipari technológiák esetében, Smith és Petela ipari esettanulmányában11 erre találunk példát. A reaktor hőmérsékletének kismértékű változása esetén a főtermék másodlagos reakciók sorozatán keresztül hulladékká alakult, ezáltal a termelésihozam jelentős mértékben lecsökkent. Megoldásként a hőmérséklet pontos szabályozását kellett biztosítani. Ennek érdekében a helyi túlmelegedések elkerülése végett a keverési mechanizmust optimalizálták, valamint gondoskodni kellett a reaktor külső hűtésének tökéletesítéséről is, de ez költségnövekedéssel járt volna. Egy külső hőcserélő alkalmazásával a reaktor tartalmát folyamatosan keringették a hőmérséklet emelkedés kiküszöbölése érdekében, valamint a reaktor hűtőköpönyegében lévő vizes hűtést maximalizálták. A változtatások eredményeként javult a főtermék hozama, ezzel párhuzamosan pedig csökkent a hulladék képződése, ami mind környezetvédelmi mind gazdasági mutatókban is jelentős javulást hozott a cégnek.

1.4.2 Elválasztás és recirkuláció:

A technológia ezen pontján a cél a termék elválasztása a nyersanyagtól és az esetlegesen keletkező hulladéktól, és a nyersanyag visszajuttatása, recirkuláltatása a reaktorba.

Smith és Petela ezeknek a technológiai lépéseknek az anyagjellegű hulladékok csökkentésére irányuló megoldásait négy pontban foglalta össze:

  • A reaktorba jutás előtt a nyersanyag szennyeződéseinek eltávolítása nagyon fontos az esetlegesen fellépő mellékreakciók elkerülése céljából;

  • A hulladékáram direkt recirkuláltatása reverzibilis reakciókban képződő hulladékok esetében lehet megoldás;

  • A többletkomponensek hozzáadásának eliminálása is csökkentheti a képződő hulladék mennyiségét;

  • A hulladékáramban maradt termékek és/vagy nyersanyagok elválasztása a hulladéktól, és ezeknek a megfelelő technológiai lépésekbe történő visszavezetése.

1.2. ábra - Az elválasztás szerepe a vegyipari hulladékok csökkentésében

1.2. ábra. Az elválasztás szerepe a vegyipari hulladékok csökkentésében


1.4.3 Hőcserélő hálózatok, energiahordozók és kiszolgálóközegek:

A technológia lépések ez irányú környezetvédelmi szintű változtatásával energia megtakarítás képződik, melynek segítségével a gazdasági szempontok javulnak, valamint az energiajellegű hulladékok mennyisége csökken. A vegyipari technológiák esetében az energiahulladék csökkentését energiaracionalizálással tudjuk elérni.

Eddig a hagymaszerkezetben szereplő technológiai lépéseket ismertettük, de nem szabad megfeledkezni a kiszolgálóközegben történő változtatási lehetőségekről sem, hiszen ezek is nagymértékben csökkenthetik a hulladékok keletkezését, vagy legalább is kevésbé veszélyes hulladékok keletkezését valószínűsítik.

1.4.4 Raktárkészlet:

A technológia pontos ismerete fényében kell meghatározni a raktározni kívánt nyersanyag mennyiségét, hiszen a sokáig tárolt nyersanyag (bizonyos technológiák esetén) megromolhat, minősége veszít a kívánatos értékből. A kisebb, de a technológia szempontjából elégséges nyersanyag tárolásával költségmegtakarítás érhető el, és nem mellékesen az esetleges veszélyes hulladék keletkezését is a minimálisra csökkenthetjük.

A nyersanyag vásárlásánál figyelni kell arra, hogy lehetőleg azonos mennyiségben és kiszerelésben vásároljuk az anyagot, a kiürült tartályokat töltessük újra, hiszen így sok csomagolási hulladék keletkezését hiúsíthatjuk meg.

1.4.5 Nyersanyag helyettesítés:

A meglévő és már akár évtizedek óta működő vegyipari üzemek esetében is találhatunk olyan technológiai módosítási lehetőségek, melyek eredményeként egy vagy több nyersanyagot környezetbarátabb anyaggal helyettesíthetünk.

Ehhez a vegyipari technológia ismerete szükséges a keletkező hulladékok tulajdonságának, veszélyességnek, mennyiségének illetve ártalmatlanítási költségeinek pontos meghatározásával. Működő üzem esetében csak azokkal a hulladékokkal érdemes foglalkozni, amelyek veszélyes hulladéknak minősülnek és megsemmisítésük nagy anyagi terhet ró a vállalatra.

Természetesen nem csak a reaktorba jutó anyagokra kell ezeket megvizsgálnunk, hanem a technológiai folyamat teljes anyagtérképére is. A helyettesítés nem jelent minden esetben új anyagot, hiszen a fentiekben leírt okok miatt a tisztább, szennyeződésektől mentes anyagok használatával is csökkenthetik a keletkező hulladék képződését.

A teljesség igénye nélkül felsorolunk egy-két konkrét ipari példát:

  • A hűtőtornyokba a veszélyes kromát alapú inhibitor használatát a kevésbe veszélyes foszfát alapú korroziógátlóval helyettesítették12 .

  • Kevésbé veszélyes, kevésbé illékony oldószerek alkalmazása, metil-etil-keton helyett egyes technológiákban már triklór-trifluor-etánt használnak.

  • Régebbi szerves oldószer alapú festékeket vizes alapú festékekre cserélik ki.

1.4.6 Berendezések működtetése:

A technológiai folyamatokban résztvevő berendezésék hatékonyságát javítani kell. Elengedhetetlenül szükséges a folyamatos ellenőrzés, az időszakos karbantartás betartása, hogy egy esetleges üzemzavar esetén a környezetszennyezés elkerülhető legyen. A folyamatos karbantartás a berendezéseknek nem csak az élettartalmát javítja, hanem csökkenti az olajveszteségeket ez által a hulladékok keletkezését csökkenti. Értelemszerűen új berendezés üzembeállítása, vagy a technológia sor egy vagy több elemének módosításakor előnyben kell részesíteni a kevesebb hulladékot termelő, tehát környezetbarátabb eljárást.

1.4.7 Hulladékok keletkezésének figyelése, kezelése, szelektív gyűjtésük:

Az üzemben keletkező hulladékokat általában egyben kezelik úgy, hogy az megfeleljen az általános környezetvédelmi előírásoknak, ami nem a legjobb megközelítés. Ennél sokkal szerencsésebb, ha a hulladékokat technológiai lépésenként külön-külön kezeljük, rendszerezzük, gondoskodunk ártalmatlanításukról. Ehhez azonban elengedhetetlenül szükséges a technológiai sor maradéktalan ismerete, hogy pontos mely berendezések a felelősek egy adott hulladék képződéséért. Jakobs és munkatársai tanulmányukban13 leírták, hogy egy vegyipari üzemben a keletkezett folyékony szennyvíz semleges kémhatást mutatott. Az egyes technológiai lépéseket felülvizsgálva azonban megállapították, hogy az egyik lépésben lúgos, a másikban savas kémhatású anyag keletkezett, amelyek a gyűjtés során összekeveredtek és semlegesítették egymást. A hulladékok keletkezési helyének lokalizálása után, apróbb módosításokkal azokat külön-külön meglehetett szüntetni.

Rossz gyakorlat, hogy a regenerálásra szánt oldószereket együtt, közös tárolóedényben gyűjtik, mivel ez jelentősen megnehezíti a regenerálást, sőt annak költségeit is növeli. Ezért az oldószereket külön-külön kell gyűjteni.