Реферат: Химия и экология

Абсорбция и хемосорбция. Процессы абсорбции и хемосорбции применяются в скрубберах, распылительных аб­сорберах, реакторах с циркулирующим кипящим слоем. При этом используются методы мокрой очистки путем промывки, абсорбции и реакция для удаления агрессивных газов с жидкостями, прежде всего в химической промышленнос­ти, на металлургических заводах, электростанциях и мусо­росжигательных заводах. Полусухие методы, основанные на реакции агрессивных газов (S02, НС1, HF) с суспензия­ми, с образованием твердых продуктов реакции, использу­ются на электростанциях и мусоросжигательных заводах (распылительные абсорберы). Сухие методы, в качестве цир­куляционных процессов в реакторе с циркулирующим ки­пящим слоем с порошковым абсорбентом, для удаления аг­рессивных газов из отходящих газов алюминиевой, хими­ческой промышленности, промышленности строительных ма­териалов, электростанций и мусоросжигательных заводов. Удаление из газов ртути и других вредных компонентов с помощью специально пропитанного активированного угля.

Очистка отходящих газов путем сжигания приме­няется для отходящих нефтехимических предприятий, сжигания газов, содержащих хлорпроизводные углеводо­роды с регенерацией, совместного сжигания отходящих газов и жидких остатков.

Очистка газов путем адсорбции и катализа для уда­ления растворителей, органических и неорганических сер­нистых соединений, а также других газо- или парообразных агрессивных веществ из отходящего воздуха и газов путем адсорбции на активированном угле. Удаление H2S и S02 из отходящих газов путем катализа на алюминиевоокисных ка­тализаторах (А120з) для получения товарной серы. Каталити­ческое восстановление оксидов азота в дымовых газах с це­лью снижения содержания NO2. Каталитическое окисление диоксинов и фуранов. Удаление вредных компонентов (диоксинов, фуранов, ртути и тяжелых металлов в газообразном виде) на буроугольном коксе или активированном угле мето­дом адсорбции. Очистка отходящих газов от S02 (например, в пигментной промышленности) путем каталитического окис­ления до SO2 и получения серной кислоты.

Снижение количества газовых выбросов. Одним из очевидных способов снижения количества га­зов от электростанций является меньшее потребление электричества. Самый дешевый и легкий способ снижения количества используемой энергии для обогрева дома, это изоляция вашего дома и избавление от сквозняков. Изоля­ция чердаков, утепление дверей и окон, подбор тяжелых, подбитых штор на окна могут окупить себя в течение двух лет низкими ценами на оплату обогрева. Экономия денег — это только одна польза. Потребление меньших количеств энергии экономит топливо, которое не может быть вос­полнено и снижает загрязнение воздуха от сжигания угля и нефти.

Не менее важным методов является реконструкция действующих предприятий и установок газоочистки (УГО). В некоторых случаях полезной бывает даже ликвидация источников загрязнения.

ЛИКВИДАЦИЯ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

Утеплительные меры не спасают от. вредных выбросов, но диоксид серы, перед тем как выбрасывать его в воздух, можно удалять из отрабо­танного газа. В Германии с использованием аммония ди­оксид серы превращают в удобрение — сульфат аммо­ния. Удаление оксидов азо­та — более трудная задача. В настоящее время разра­батываются технологии сжи­гания ископаемого топлива при более низких темпера­турах с меньшим образова­нием оксидов азота.

Нагревание известняка с добавлением воды перево­дит его в гашеную известь, используется фермерами

для уменьшения кислотности почвы. В Швеции широко при­меняется известкование озер. Этот метод позволя­ет поддерживать в озерах низкий уровень кислотности и тем самым жизнедеятельность живых организмов.

В свое время девять европейских стран ставили цель: снизить до 30% количество выброшенного в атмосферу диоксида серы, но остальные не так и не присоединились к ним. Кислотный дождь — очень сложная проблема, и нет никакой уверенности, что потраченные на снижение выбросов диоксида серы миллионы долларов приведут к за­метному улучшению состояния водоемов.

 

ЛИКВИДАЦИЯ ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Повсеместно основными методами обезвреживания не утилизируемых промышленных отходов являются терми­ческая обработка и захоронение на промышленных поли­гонах. Однако основная часть этих отходов складируется временно на промышленных предприятиях, а затем уда­ляется и подлежит захоронению на специальных полиго­нах, предназначенных для не утилизируемых промышлен­ных отходов.

Полигоны для твердых промышленных отходов мало чем отличаются от бытовых, за исключением состава отходов. Отходы, как правило, имеют более однородный состав, часто высокотоксичные, требуют дополнительных физи­ко-химических методов разложения.

В Свердловской области зарегистрировано 647 объек­тов для размещения отходов, в том числе 252 свалки бы­товых отходов. Основная часть отходов размещается в хра­нилищах, не соответствующих нормативным требованиям. Экологическая проблема утилизации, переработки, обез­вреживания и размещения промышленных отходов, и осо­бенно токсичных, является бесспорно актуальной, но су­ществующая система устранения отходов несовершенна и влечет за собой новые, не менее сложные проблемы.

Так, в Екатеринбурге часть отходов промышленности вывозятся на полигон «Северный; в окрестностях пос. Крас­ногвардейский, Красный, Зеленый Бор, Садовый на пло­щади 25—30 км2 сосредоточено 5 свалок, в том числе мо­гильник радиоактивных и жидких высокотоксичных отхо­дов. Две свалки принадлежат Уралмашу. В окрестностях пос. Горный Щит две свалки бытовых и промышленных отходов. Одна из них площадью 47,5 га — полигон про­мышленных и бытовых отходов завода РТИ. На той же территории находятся, к сожалению, садово-огородные товарищества и кооперативы.

Основными видами промышленных отходов, вывозимых для захоронения с РТИ являются: отходы губчатых изде­лий (1000 т/год), эбонитовых изделий (280 т/год), крошка изоляционной ленты (90 т/год), мешки бумажные (30 т/год), использовавшиеся для транспортировки и хранения ком­понентов, входящих в рецептуру приготовления резины.

Для размещения отходов горнодобывающей и перера­батывающей промышленности, черной и цветной метал­лургии, топливно-энергетического комплекса используются отвалы пустых и вскрышных пород, некондиционных руд, хвостохранилища (отходы обогатительных фабрик), шла­ковые отвалы, шламохранилища и шламонакопители пред­приятий черной и цветной металлургии, золоотвалы ГРЭС. Надо отметить, что в нашей области в 1993 г. отходов уг­ледобычи и обогащения было использовано соответствен­но 12 млн. м3 (75%) и 0,3 млн. м3 (56%), в основном для засыпки разрезов и карьеров.

Таким образом, кроме прямого воздействия на почвы промышленных выбросов и сбросов, в области интенсивно идет процесс вторичного загрязнения земель в результате вымывания токсичных соединений из отвалов, шламохранилищ и свалок.

Для размещения всех отходов области из землепользо­вания изъято 16534,8 га, в том числе предприятиями цвет­ной металлургии 3147,2 га, предприятиями черной метал­лургии 6228,3 га, предприятиями топливно-энергетической промышленности 3944 га, предприятиями, производя­щими стройматериалы, 3215,3 га.

Некоторые отходы содержат материалы, которые особен­но опасны для людей. Эти отходы называются особо токсич­ными или специальными отходами. Точная цифра количества специальных отходов не поддается прямой оценке, однако косвенным образом она оценивается как 1/10 объема созда­ваемых ежегодно токсичных промышленных отходов.

Часть из наиболее опасных отходов разрушается в спе­циальных печах. Вещества, которые сжигаются, включа­ют сложные соединения углерода, водорода и одного или более галоидных соединений (хлора, фтора, йода и брома). Эти химикаты поступают из пестицидов, пластмасс и ме­дицинских препаратов, а также из различных раствори­телей для обезжиривания и сухой химчистки.

Процесс сжигания очень дорог и используется только для наиболее опасных отходов. Свалка, по-прежнему, самый дешевый способ захоронения отходов и используется для многих опасных отходов, таких как асбест, кислотные и щелочные отстой отходов тяжелых металлов, химикаты из пластмассовой промышленности и отходы масел. Лишь очень немногие свалки специализируются для опасных от­ходов, и они тщательно контролируются для уменьшения опасности загрязнения. Например, отходы многих тяже­лых металлов выбрасываются в виде осадка нерастворен­ных солей. Если на ту же землю вылить кислоты, то они могут сформировать растворимые соли тяжелых метал­лов, которые могут отравить местные источники. Прежде всего на карте должно быть отмечено точное положение всех отходов, и выброс на свалке должен тщательно кон­тролироваться.

ЛИКВИДАЦИЯ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Предприятия или, не утруждая себя очисткой, слива­ют промышленные стоки в водоемы (311 промышленных предприятий сливают свои стоки в р. Исеть), или, после предварительной физико-химической очистки,— в канали­зационную сеть, а там они подвергаются той же обработ­ке, что и коммунальные стоки.

Часть предприятий области имеет оборотные циклы водоснабжения, что позволяет повторно использовать очи­щенные промышленные стоки, но, к сожалению, они пока не делают «погоду». Об использовании оборотных циклов водоснабжения мы поговорим в следующей главе.

Для высокотоксичных промышленных стоков применя­ются скважины. Требования к подобным скважинам и к грунту очень строгие. Однако отсутствие подобных поли­гонов по захоронению высокотоксичных отходов (I и II клас­са опасности) усугубляет экологическую обстановку облас­ти. Неблагоприятная обстановка сложилась с размещением и хранением отходов гальванического производства, всего накоплено в хранилищах предприятий 71388 т.

Промышленные предприятия области эксплуатируют 167 очистных сооружений механической очистки (проект­ной мощностью 379 млн. м3 в год, фактическим поступлением  — 210 млн. м3) и 38 очистных сооружений физико-химической очистки (проектной мощностью 90,0 млн. м в год, фактическим поступлением — 40,0 млн. м ). Сброс про­изводственных, ливневых сточных вод, шахтно-рудничных, коллекторно-дренажных вод после данных очистных сооружений осуществляется в поверхностные водные объекты. Нормативно-очищенные воды сбрасываются пос­ле 26 сооружений механической очистки (проектной мощ­ностью 72 млн. м3 в год, фактическим поступлением — 47 млн. м3) и 3 сооружений физико-химической очистки (про­ектной мощностью 25 млн. м3 в год, фактическим поступ­лением 16 млн. м3). Основными причинами неудовлетвори­тельной работы механических и физико-химических очист­ных сооружений является превышение концентраций за­грязняющих веществ в сточных водах, поступающих на очистку; несоответствие технологии очистки составу по­даваемых сточных вод; сезонная перегрузка по объему поступающих сточных вод; неудовлетворительная эксплу­атация очистных сооружений.

Наряду с неудовлетворительной работой очистных со­оружений и неконтролируемым сбросом стоков, угрозу окружающей среде представляют шламонакопители. В об­ласти построено 146 шламонакопителей, прудов-отстой­ников токсичных вод с суммарным объемом 900 млн. м3 с площадью зеркала 141,2 км2.

Наиболее крупные шламонакопители:

·     хвостохранилище Качканарского ГОК,

·     золоотвалы Рефтинской и

·     золоотвалы Верхнетагильской ГРЭС. А самые токсичные:

·     шламонакопители «Хромпика» (г. Первоуральск), со­держащие хром шестивалентный;

·     Сорьинский шламонакопитель (г. Красноуральск), со­держащий 10 млн. м3 загрязненных фтором, мышьяком и медью стоки;

·     шламонакопитель «Уралхимпласта» (г. Нижний Тагил) с высоким содержанием органических веществ.

Для улучшения качества сбрасываемых сточных вод и уменьшения их объема предусматривается строительство новых, реконструкция действующих очистных сооружений, а также ввод в эксплуатацию систем оборотного и повтор­ного водоснабжения.

Предприятия должны очищать отработанную воду до стандартов, установленных местными водоохранными службами, которые контролируют качество водоемов.

Водоохранные службы редко преследуют предприятия за загрязнение рек. Когда же они это делают, штрафы обычно незначительны. Однако угроза судебного разбира­тельства и привлечение внимания общественности часто играет положительную роль, заставляя предприятия сни­жать уровень загрязнения воды.

Часто предприятия, не имеющие своих очистных со­оружений, особенно в центральных частях населенных пунктов, спускают отработанные воды в канализацию, на очистные сооружения. Естественно, они должны оплачивать эти услуги в соответствии с объемом и степенью за­грязнения отходов, поэтому зачастую значительно выгод­нее сбрасывать часть отходов с целью снижения расходов.

Частичная обработка стоков включает:

·     нейтрализацию кислот и щелочей;

·     поглощение тяжелых металлов и сбор их в твердом отстое;

·     отделение нефти и жиров от воды;

·     отстаивание загрязненных твердых веществ в воде. Все эти процессы и полная обработка отработанной воды могут произвести шламовые отходы, обычно выбрасывае­мые на свалки.

Неэтилированный бензин — это бензин без тетра-этилсвинца. Европа первой осуществила переход на не­этилированный бензин. Сначала бензин без тетраэтилсвинца был дороже; шли слухи, что при использовании этого бензина автомобили теряют эксплуатационные характери­стики. Водители не были уверены, могут ли их автомобили работать на неэтилированном бензине. Уверенности не было даже у специалистов. Оказалось, что многим автомобилям необходимо лишь небольшое приспособление к двигателю. Сейчас в Европе ситуация прояснилась Все автомобили, произведенные с октября 1990 года, могут заправляться неэтилированным бензином

Каталитический конвертер. Каталитический конвертер — это коробка, вставленная в выхлопную систему автомоби­ля Она содержит катализатор, сделанный из драгоценных металлов (сейчас прорабатываются конструкции без драгоценных металлов) Катализатор превращает опасные оксиды азота в безвредный азот, а угарный газ в углекис­лый. Не сгоревшие при работе двигателя углеводороды превращаются в углекислый газ и воду.

Задачи области в снижении выбросов от стационарных и передвижных источников состоят в следующем:

1)   Обновление пылегазоочистного оборудования.

2)   Оснащение наиболее крупных источников выбросов системами мониторинга (пыль, S02, СО, NOg).

3)   Внедрение автогенных процессов на предприятиях медной промышленности.

4)   Газификация котельных.

5)   Использование газа в качестве топлива для автотран­спорта

6)   Внедрение нейтрализаторов отработанных газов на автотранспорте Использование неэтилированного бензина.

7)   Подавление оксидов азота в выбросах ТЭЦ.

8)   Ликвидация мартеновских печей.

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Широкое распространение стиральных и посудомоеч­ных машин, лучшие стандарты гигиены — все это приве­ло за последние 20 лет к повышению количества исполь­зуемой воды.

Количество воды, необходимое для одного жителя в сут­ки, зависит от климата местности, культурного уровня на­селения, степени благоустройства города и жилого фонда. Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления». В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культур­но-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. В некоторых городах развитие водопровода позво­ляет обеспечить высокие нормы водопотребления (Москва — 500 л/сут., Санкт-Петербург — 400 л/сут.). Считается, что норма водопотребления 500 л/сут. является максимальной. Однако даже в развитых странах, например, в Великобри­тании, на каждого человека приходится в среднем 120 лит­ров очищенной водопроводной воды в день.

В Свердловской области удельное потребление воды на одного человека (в 1996 году этот показатель превысил 300 литров в сутки) считается большим. В Екатеринбурге общее водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды составляет 600 тыс. м3/сутки, из них 150 тыс. м3/сутки забирается из Верх-Исетского пруда, то есть около 450 литров на человека в сутки (правда, не такой чистой, как в Великобритании).

                Централизованное водоснабжение позволяет резко поднять уровень санитарной культуры населения, способствует уменьшению заболеваемости при бесперебойной подаче достаточного количества воды определенного качества.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9