CC BY
81
УДК 623.459.8.006.014.
К.А. Сурков, Л.Н. Андреева, И.А. Пушкин
ОБ УНИЧТОЖЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ (на примере объекта Марадыковский Кировской области)
Статья посвящается вопросам уничтожения химического оружия на объекте Марадыковский Кировской области. Примененные технологии и природоохранные мероприятия, технические средства для ликвидации последствий возможных аварий обеспечивают экологическую безопасность эксплуатации объекта.
Ключевые слова: контроль, объект, уничтожение, химическое оружие.
K. Surkov, L. Andreeva, I. Pushkin
ON DESTRUCTION OF ORGANOPHOSPHOROUS TOXIC SUBSTANCES (Maradykovsky object of Kirov region is given as an example)
The article deals with the questions of destruction chemical weapon on Maradykovsky object of Kirov region. The applied technologies, nature-conservative measures and hardware for liquidation of consequences ofpossible accidents provide ecological safety for the object.
Keywords: control, object, destruction, the chemical weapon.
В настоящее время одной из наиболее актуальных мировых проблем является химическое разоружение. Объект по уничтожению химического оружия (ОУХО) в п. Марадыковский Кировской области в соответствии с директивой Генерального штаба Вооруженных сил Российской Федерации сформирован в ноябре 2004 года на базе объекта по хранению ХО. Объект располагается вблизи имеющихся складов хранения отравляющих веществ (ОВ) с тем, чтобы максимально снизить риск, связанный с транспортировкой особо опасных грузов. Размещение промышленной зоны на границе с арсеналом имеет и другие преимущества, например, возможность использования существующих на территории полигона зданий и сооружений; артезианского водозабора с достаточным запасом подземных вод; котельной; железнодорожной ветки-отвода на арсенал от Горь-ковской железной дороги МПС России в районе станции «Марадыковский»; вертолётной площадки; пожарного депо; автотранспортного хозяйства; штаба с узлом связи и других площадей для размещения служб объекта. Зона защитных мероприятий (ЗЗМ) промышленной зоны находится внутри значительно превосходящей её по размерам ЗЗМ арсенала [1].
«Марадыковский» - объект особый, представляющий собой высокотехнологичное химическое производство, на котором в России впервые начинаются работы по уничтожению фосфорор-ганических отравляющих веществ. Кроме того, это первый объект, создаваемый исключительно на средства федерального бюджета, без привлечения финансовой помощи со стороны других государств. В первую очередь подлежат уничтожению авиационные химические боеприпасы, снаряжённые отравляющим веществом типа VX. Авиационные боеприпасы, снаряжённые зарином и зоманом, были уничтожены в 2009 году. С этой целью была введена вторая очередь объекта по уничтожению ХО. Ликвидацию оставшихся запасов химического оружия планируется завершить до 2012 года.
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
В складах арсенала находится 40822 штуки химических авиационных боеприпасов и головных частей ракет, содержащих 6929728,64 кг ОВ. Из них 150059 кг приходится на смесь иприта с люизитом (двойная смесь ДС), 232594,8 кг - на зарин, 1972144,6 кг - на зоман и зоман вязкий, 4574930,24 кг - на Ви-Экс (УХ). Отличительной особенностью объекта является то, что часть ОВ находится в боеприпасах сложной конструкции (БСК), а именно: 10022,4 кг зомана и 3792 кг УХ. Некоторые взрыватели элементов БСК (около 10 %) находятся во взведённом состоянии, то есть при возникновении достаточной ударной нагрузки возможно срабатывание взрывателя, разрывного заряда и приведение ОВ в боевое состояние. Сроки хранения превысили гарантийные (10 лет), а для некоторых боеприпасов с зарином и ДС достигают более 40 лет. Проектная мощность данного предприятия составляет 2000 т ОВ в год.
8 сентября 2006 года на объекте «Марадыковский» приступили к первой стадии процесса уничтожения ХО - вещества типа УХ - в корпусах боеприпасов. По состоянию на конец 2007 года проведена детоксикация более 4000 тонн ОВ [2].
В основу процесса уничтожения химических боеприпасов принята двухстадийная технология. Данная технология была выбрана в результате конкурса, проведённого в 1995 году. Предусматриваются следующие стадии: эвакуация ОВ из боеприпасов с последующей детоксикацией ОВ; битумирование реакционных масс, образовавшихся после детоксикации ОВ, с получением битумно-солевых масс (БСМ).
Для обработки аварийных боеприпасов предусмотрены специальные участки, оснащенные местными отсосами, коммуникациями, обеспечивающими подачу дегазирующих растворов и эвакуацию отработанных дегазаторов. Основную массу боеприпасов с фосфорорганическими ОВ расснаряжают на унифицированном поточном оборудовании. При этом выполняются следующие операции: контроль геометрической формы; взвешивание боеприпасов; сброс давления в корпусе; сбор образующейся стружки и её дегазация; эвакуация ОВ; заливка боеприпаса растворителем и эвакуация растворителя с ОВ; эвакуация ОВ совместно с поворачиванием боеприпаса; дегазация внутренней полости корпуса реагентом; промывка внутренней полости корпуса дегазирующим раствором; контроль качества дегазации; взвешивание опорожненного корпуса; укладка корпусов боеприпасов на поддон; транспортировка поддонов с корпусами боеприпасов в печь прокалки.
Детоксикация фосфорорганических отравляющих веществ осуществляется в реакторах -емкостных аппаратах с перемешивающим устройством, магнитной муфтой, рубашкой и змеевиком для снятия тепла реакции. Объём реактора детоксикации 3,2 м3. Температура детоксикации составляет 40 - 45 °С. Реакторы установлены в непосредственной близости к станкам расснаряже-ния. Разложение зомана и зарина осуществляется 80 %-ным раствором моноэтаноламина, а УХ и вязкого зомана - рецептурой РД-4М (смесью изобутанола, изобутилата калия, К-метил-пирролидона и капролактама), использование которой определено лёгкой гомогенизацией этих ОВ в среде изобутанола с последующей сольватацией Р-Б связи.
Соотношение (весовое) реагирующих компонентов для зарина и зомана - зарин (зо-ман):МЭА:вода = 1:0,88:0,22; УХ : рецептура РД-4М =1:1,70; вязкий зоман : рецептура РД-4М = =1:2,50. Двухстадийный метод, состоящий из стадий химической детоксикации и битумирования в присутствии гидроксида кальция, обеспечивает надёжное уничтожение ОВ, когда промежуточные продукты первой стадии необратимо превращаются в нетоксичные вещества. Битумирование реакционных масс (РМ) после детоксикации ФОВ проводится при температуре 120 - 150 °С в тече-
- 21
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
ние 1,5 - 2 часов и весовом соотношении РМ:битум = 1:2,5. Полученная в реакторе битумно-солевая масса (БСМ) разливается в контейнеры и направляется на захоронение. Шесть складов хранения БСМ размещаются на производственной территории ОУХО. Расстояние между промзо-ной и площадкой хранения отходов составляет около 30 м, их взаимное размещение обусловлено общими внешними коммуникациями, кратчайшими транспортными и технологическими связями. Гидроизоляция пола исключает проникновение дождевых и талых вод в склад и обеспечивает сохранность контейнеров для длительного хранения. Для обеспечения контроля высоты стояния грунтовых вод, их физико-химического и бактериологического состава предусмотрены наблюдательные скважины.
Основным требованием технологии процесса уничтожения химического оружия является безопасность проведения работ с ОВ для населения региона, окружающей среды и обслуживающего персонала [2, 3]. Наиболее опасными операциями производства уничтожения ХО являются: подготовка боеприпасов с ОВ и расснаряжение боеприпасов с ОВ; детоксикация ОВ; очистка аб-газов детоксикации ОВ, вентиляционного воздуха местных отсосов и общеобменной вентиляции; переработка «грязных» сточных вод. Основную опасность ОУХО представляют различные аварийные ситуации, связанные с выбросом или утечкой ОВ, а также с распространением ОВ при пожарах и взрывах. На объекте присутствует большое число пожароопасных веществ и материалов, воспламенение которых может привести к пожару, который вызовет разрушение технологического оборудования, содержащего токсичные вещества, с дальнейшим поражением людей и загрязнением прилегающей территории. К пожароопасным веществам, имеющимся на объекте, относятся уничтожаемые ОВ, а также другие опасные и горючие вещества - моноэтаноламин (70 т), изобутиловый спирт (2 ёмкости по 40 м3), мазут (2 ёмкости по 1000 м3), серная кислота (1 ёмкость 50 м3). В производственном процессе имеются пожароопасные вещества, способные, кроме того, при испарении образовывать взрывоопасные смеси с воздухом.
Для целей пожаротушения используют три системы: производственно-противопожарного водопровода (наружное пожаротушение из гидрантов, внутреннее из пожарных кранов во вспомогательных зданиях); автоматического пожаротушения зданий, в качестве огнетушащего вещества используется пена низкой кратности; автоматического пожаротушения зданий, в качестве огне-тушащего вещества используется пена низкой кратности; автоматического пожаротушения зданий с использованием дренчерной системы пожаротушения. Для своевременного обнаружения и ликвидации пожара в помещениях предусмотрена автоматизированная система управления противопожарной защиты.
В целях охраны окружающей среды на объекте предусмотрены специальные мероприятия. Для защиты подземных вод вся территория промзоны выполнена в насыпи мощностью от 1,0 до 3,0 м и строительные конструкции зданий и сооружений не соприкасаются с горизонтом подземных вод; ливневые стоки с площадки собираются и после очистки направляются на повторное использование; хозяйственно-бытовые стоки от промзоны в количестве 277,81 м3/сутки, а также от арсенала в количестве 351,70 м3/сутки отводятся на биологические очистные сооружения и после очистки в количестве 2200 м3/сутки направляются на использование в промзону; все ёмкости с моноэтаноламином, изопропиловым спиртом, битумом, серной кислотой, находящиеся на открытых площадках, а также сливные фронты для заполнения этих ёмкостей, оборудованы специальными поддонами и резервными аварийными ёмкостями. В случае аварийного разлива, разлившее-
22 -
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
ся вещество собирается в поддон, затем перекачивается в аварийную ёмкость. Остатки вещества в поддонах утилизируются и направляются на сжигание или захоронение.
Все производственные участки ОУХО, а также котельные, автотранспорт, железнодорожный транспорт, склады, очистные сооружения, механические мастерские являются источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Основные выбросы - это выбросы от системы технологического вакуума, от установок по термической обработке корпусов расснаря-жённых боеприпасов, сжиганию жидких и твёрдых отходов, от котельной и транспортных средств. Технологические установки и линии снабжены эффективной системой газоочистки, включающей контактные аппараты с активированной окисью алюминия, активированным углем и известью, рукавные фильтры и т. п. По степени воздействия на человека: 5 соединений - зоман, зарин, УХ, ДС, окись свинца относятся к 1 классу опасности; 10 - ко 2 классу, 12 - к 3 классу, 4 - к 4 классу опасности. Основными контролируемыми веществами являются углеводороды, оксид углерода, диоксиды серы, азота, пыль, с помощью газоанализатора - зарин, зоман, УХ.
Отравляющие вещества и продукты их разложения, попадая в почву, сорбируются твёрдой фазой, растворяются в почвенном растворе, образуют труднорастворимые соединения, участвуют в реакциях ионного обмена, концентрируются на поверхности твёрдых частиц, механически сорбируются и перерабатываются почвенными микроорганизмами. Загрязнение почв и грунтов возможно при проливах загрязняющих веществ на землю; складировании и захоронении отходов на территории предприятия; эмиссии выбросов из атмосферы. Для предотвращения попадания токсичных жидкостей в грунт и почвы предусмотрены локальные системы сбора аварийных проливов (поддоны с приямками). На захоронение и временное хранение отходы будут поступать в виде твёрдых нерастворимых соединений, не имеющих газовых выделений. Для обезвреживания жидких и твёрдых отходов, содержащих токсичные органические и минеральные компоненты, наиболее эффективным и универсальным является метод сжигания. Участок состоит из двух автономных установок - сжигания жидких отходов и сжигания твёрдых отходов. Жидкие органические и обводненные отходы сжигаются циклонно-вихревым способом. Его достоинства обусловлены вихревой структурой потока, обеспечивающей благоприятные условия тепло- и массообмена между газовой средой и частицами отходов вследствие больших относительных скоростей и высокой степени турбулентности.
Примененные технологии и природоохранные мероприятия, технические средства для ликвидации последствий возможных аварий обеспечивают экологическую безопасность эксплуатации объекта. Успешный ввод в эксплуатацию первой очереди первого пускового комплекса по уничтожению химического оружия в п. Марадыковский Кировской области является ещё одним подтверждением готовности России в полной мере выполнить принятые при подписании Конвенции международные обязательства в сфере химического разоружения.
Литература
1. Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия.
2. Капашин В.П., Шевченко А.В., ШведовА.Ф. Новые российские объекты по уничтожению химического оружия.: Рос. хим. ж., 2007, т. Ы, № 2, с. 9.
3. Холстов В.И., Фокин Е.А., Спиранде В.В. Химическое разоружение. Практика обеспечения выполнения конвенционных обязательств по запрещению химического оружия и его уничтожения. : Рос. хим. ж., 2007, т. Ы, № 2, с. 4.
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
