Даже малое количество ртути может оказаться смертельно опасным — в «Санитарно-эпидемиологических требованиях к атмосферному воздуху» указывается предельно допустимая концентрация паров ртути 0,0003 мг/м3. Поэтому любой искусственный источник дневного света, хотя содержание в нём ртути незначительно, нельзя утилизировать как обычный бытовой мусор. Утилизация ртутьсодержащих отходов — комплекс мер, отличных от обращения с неопасными отходами.

Ртуть в соответствии с классификацией по ГОСТ 17.4.1.02-83 относят к веществам I класса опасности. В СССР согласно распоряжению СовМина No 2155 от 10.09.1966 г. ртутьсодержащие отходы (далее РСО) в основной массе проходили переработку на Никитовском комбинате, который был расположен в Донецкой области УССР. На этом предприятии промышленно обрабатывалось порядка 200 тыс. тонн РСО двенадцати номенклатурных наименований ежегодно, а уже из вторсырья далее получалось до 400–450 тонн товарной ртути. После ликвидации СССР такая система перестаёт функционировать, вследствие чего становится актуальной проблема накоплений ртути сверх определённого лимита предприятиями, которые её используют. Также исчезает налаженный процесс системной утилизации бытовой ртути (термометры, лампы и т.д.).

В конце 1990-х годов остававшаяся ещё работоспособной система по контролю над циклом утилизации ламп, содержащих ртуть, в регионах значительно пострадала в результате ликвидации региональных комитетов по экологии, отдельные службы которых в урезанном виде ещё существуют в составе региональных комитетов природопользования, но не в силах осуществлять необходимый полномасштабный контроль.

В 1998 году по особому поручению Комитета экологии ГД от 02.04.98 г. и распоряжению Правительства РФ от 27.05.98 г. было проведено исследование, в котором были упорядочены данные о накоплении РСО, а также оценивалось актуальное состояние вопроса переработки отходов ртутной этиологии в целом. Из полученных данных следует, что по состоянию на конец 90-х гг. количественная масса РСО приблизительно оценивалась в 1,1 млн т: порядка 58% от всей массы отходов содержали около 10–30 мг/кг ртути, около 12% — содержали 100–5000 мг/кг ртути, а 30% — более 5000 мг/кг. Так, количество ртути в отходах приближалось к 2100 т. Нынешний объём потребления ртути на территории РФ приблизительно оценивается в 200–250 т/год — этого хватит минимум на 10 лет работы перерабатывающей промышленности. Кроме того, на территории России производится с последующим размещением в местах временного ответственного хранения ещё около 10–11 тыс. тонн РСО ежегодно.

Если рассматривать проблему ртутных отходов не в масштабе крупной промышленности и сопутствующих ей больших объёмов, а на уровне бытовых отходов, то в этом случае преобладающее количество ртути попадает в почву, грунтовые воды и атмосферу при нарушении герметичности выброшенных на общую свалку ТБО ртутных термометров и прочего медоборудования, связанного с применением ртути. Кроме этого, ртуть используется в промышленном изготовлении гальванических элементов (аккумуляторные батареи), которые зачастую также не утилизируются должным образом. Ежегодно на свалку отправляется примерно 40 тонн ртути, 15 тонн железа, минимум 10–12 тонн диоксида марганца и около 5 тонн щёлочи в составе гальванических элементов. Поэтому вопрос централизованной или, как минимум, чётко и технически налаженной демеркуризации ртутьсодержащих отходов стоит в данный момент для регионов РФ довольно остро.

Утилизация ртутьсодержащих отходов в городском цикле

Главным источником ртутьсодержащих отходов в городском цикле утилизации являются люминесцентные лампы (ЛЛ). Ртуть содержат флуоресцентные лампы, компактные люминесцентные и газоразрядные лампы, в основном использующиеся для освещения магазинов, офисов, наружного освещения зданий, парков, а также общественных пешеходных зон. К газоразрядным лампам относят натриевые лампы высокого давления, неоновые лампы, ртутные, металлогалогенные и UV лампы.

Утилизация ртутьсодержащих отходов

На сегодняшний день отмечается тенденция использования ртутных ламп на производстве, сфере услуг, а также в быту, что обусловлено показателями ртутных источников света: их световая отдача составляет 100 лм/Вт при достаточно низкой рабочей температуре, а срок службы длителен — до 40 тысяч часов. Очевидно, что такие параметры энергоэффективности в значительной степени превышают соответствующие показатели ламп накаливания. Так, на фоне постоянного повышения стоимости услуг в энергетическом секторе можно утверждать, что в обозримом будущем конкурентной альтернативы люминесцентным лампам не предвидится.

Энергосберегающая ртутьсодержащая люминесцентная лампа (ЭСРСЛ) — это газоразрядный источник света, где световой поток образуется свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения электрического разряда. Главным компонентом лампы является ртуть, т.к. свечение образуется от электрического разряда в парах металла.

Принято различать разновидности ртутных люминесцентных ламп:

  • лампы низкого парциального давления (не превышает отметку 102 Па) представляют собой трубчатые люминесцентные лампы, с содержанием около 60 мг;
  • лампы высокого и сверхвысокого парциального давления (более 105-106 Па) — лампы типа ДРЛ с содержанием ртути до 120 мг.

Компонентами люминесцентных ламп являются: стекло — 92%; металл — 2%; ртуть — до 50 мг или 0,02 %; люминофор — 5,98%.

Величина содержания ртути в ЛЛ варьируется в пределах 5–46 мг. В лампах с самым низким содержанием ртути содержится до 5–7 мг. На сегодняшний день не существует люминесцентных (газоразрядных) ламп без ртути.

Положение дел в отрасли также осложнилось после выхода Федерального Закона No261 от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», в котором предусматривается массовый переход на использование компактных люминесцентных ламп как населением, так и госучреждениями. При этом механизм централизованного сбора ламп у населения фактически отсутствует. В дальнейшем Правительством Москвы было разработано распоряжение No 949-РП «Об организации работ по централизованному сбору, транспортировке и переработке отработанных ртутьсодержащих люминесцентных и компактных люминесцентных ламп и оплате этих работ» от 19.05.2010 г. Но учитывая уровень информированности и экологической ответственности граждан, наличие контейнеров для сбора ламп на пунктах ЖКХ даёт недостаточный результат.

Стоит отметить, что для осуществления сбора и транспортировки ламп необходимо наличие лицензии Ростехнадзора, поэтому в сфере обращения с опасными отходами не теряет актуальности проблема правильной утилизации ртути и РСО.

Способы утилизации ртутьсодержащих отходов. Демеркуризация

Широко применяются лишь несколько технологий утилизации люминесцентных ламп, также направленных на извлечение вторсырья для его дальнейшего использования — выделяют по отдельности стекло, металл, люминофор и собственно ртуть. Осуществляют демеркуризацию самыми различными способами и делят условно на две группы: термические и бестермические. Бестермические методы — это комплекс методов, которые только начинают применяться и, возможно, сделают процесс утилизации и переработки ртути намного проще, быстрее и дешевле.

Термические методы

Термические методы, прежде всего, основаны на температуре кипения ртути — 357 градусов. Они применяются уже достаточно давно, хорошо известны крупным перерабатывающим предприятиям, являются относительно недорогими. Принцип термического способа демеркуризации заключается в нагреве колб до температуры выше 450 градусов, а затемпроисходит вакуумная отгонка ртути или же при условиях высокого давления. Затем пары ртути конденсируют.

Утилизация ртутьсодержащих отходов

В дробилках со особыми приёмными устройствами

В движущейся непрерывно противоточной системе под давлением и в условиях вибрации происходит разделение лампы на отдельные компоненты. Данный метод является технически несложным: по вибропневматической технологии идёт разделение ртутных ламп на стекло, металлические цоколи и собственно ртутьсодержащий люминофор. Стекло, очищенное от ртути, алюминиевые или стальные цоколи, а также люминофор используется в дальнейшем как вторсырьё. К сожалению, этот метод нельзя отнести к полностью самостоятельным, потому как в результате образуется опасный ртутный отход люминофор, который в свою очередь должен подвергаться термообработке для выведения из него ртути.

В глубоковакуумных ловушках

Данный метод утилизации называется термокриогенным. В этом методе сначала происходит осаждение паров ртути по площади поверхности специальной ловушки, затем они поддаются вымораживанию посредством жидкого азота.

Основная суть метода заключается в нагревании измельчённых люминесцентных ламп в вакууме и в последующем вымораживании ртутных испарений в криогенной ловушке, охлаждаемой жидким азотом. Такое применение условий глубокого вакуума позволяет существенно снизить рабочую температуру процесса и увеличить скорость процесса испарения ртути.

В демеркуризаторе

В специализированной установке последовательно производится раздробление ламп: они подаются в специальное приёмное устройство строго по одной, затем происходит процесс возгонки непосредственно паров ртути, а уже впоследствии эти пары осаждаются в конденсаторе с помощью необходимых сорбентов.

Новые способы

Наибольший интерес из относительно новых способов представляет жидкофазная методика демеркуризации (или гидрометаллургическая). Основные фазы этого метода: использованные люминесцентные лампы измельчают, для чего, как правило, необходима шаровая мельница. В то же время осуществляется двухэтапная отмывка ртути и люминофора со стекла и цоколей. Для отмывки применяется состав, который состоит из йода, хлористого натрия, едкого натра и йодистого калия. Весь технологический процесс измельчения использованных ЛЛ в шаровой мельнице занимает от 40 до 180 минут. При этом температурный коридор варьируется в диапазоне 20–50 градусов. Очевидное преимущество жидкофазного метода — отпадает необходимость в поддержании высокой температуры, вследствие чего происходит снижение затрат и повышение безопасности. С технологической стороны этот процесс предполагает трёхкомпонентное оборудование:

  • шаровая мельница;
  • сконструированная на основе барабанного грохота специализированная аппаратура;
  • химический реактор.

По завершении процесса необходимо освобождение реагента от ртутных солей, обезвреживание соли, к примеру, при помощи алюминиевого цементирования. Эта технология представляется наиболее чистой с экологической точки зрения и гарантирует максимальный процент извлечения ртути.

Полный комплекс мероприятий, который включает в себя утилизация особо опасных отходов в целом и утилизация ртутьсодержащих отходов в частности, регулируется сразу несколькими административными документами, правовая основа которых составляют Федеральный Закон No 89 «Об отходах производства и потребления» и Правила по обращению с особо опасными отходами производства и потребления.