Промышленное загрязнение среды

 

Введение

По расчетам академика  И.В. Петрянова-Соколова, только 2% добываемых природных материалов вовлекается в промышленное производство, остальное становится отходами. По другим расчетам, используемые компоненты составляют не более 50% извлекаемого сырья. Но и эта цифра свидетельствует о появлении и накоплении огромного количества вещества, изъятого из естественных условий нахождения в геосфере, преобразованного и превращенного в отходы.

По данным ЮНЕСКО, ежегодно в мире при перепашке полей, строительных и других работах перемещается более 4000 км3 почвы и грунта, извлекается  из недр земли 120 млрд. т руд, горючих  ископаемых, строительных материалов (20 т сырья на каждого жителя планеты); общая площадь разрушенных земель составляет примерно 20 млн. км2, что больше совокупной площади, используемой сегодня в мире в сельскохозяйственных целях. Последнее обстоятельство обостряет продовольственную проблему, поскольку в мире ощущается дефицит земли, пригодной для ведения сельского хозяйства и обеспечения продовольствием растущего населения планеты.

Человечество по своему воздействию  на природу превратилось в величайшую геологическую силу (В.И. Вернадский). По масштабам извлекаемого и перерабатываемого  сырья (100 Гт/год) хозяйственная деятельность человека приблизилась к деятельности биоты биосферы (1000 Гт/год) и превзошла вулканическую деятельность (10 Гт/год).

 

Установлено, что в настоящее  время каждая из величин - население  Земли, объем промышленной продукции, промышленные отходы (у) - возрастает во времени (t) по экспоненциальному закону: y = Aet, и отличается лишь значением коэффициента А, определяющим крутизну этого роста. При этом загрязнение окружающей среды промышленными отходами, бытовым мусором и отбросами увеличивается быстрее, чем население планеты. Отсюда десятки миллиардов тонн промышленных и бытовых отходов.

Улучшение качества человеческой жизни при увеличении численности  населения ограничено предельными  возможностями окружающих экосистем  и биосферы. Согласно разработанным  наукой биосферной и ресурсной моделям  мировой системы допустимая для  Земли численность населения  соответственно составляет 1 - 2 и 7 - 8 млрд. человек. При численности населения 6 млрд. человек (по данным ЮНЕСКО на октябрь 1999 г.) с точки зрения биосферной модели мир находится в закритическом состоянии, а с точки зрения ресурсной - близок к потери устойчивости развития.

С учетом демографической  ситуации в мире и ее тенденции  мировая система идет не к выходу из кризисной ситуации, а к углублению глобального экологического кризиса, составной частью которого является «мусорный кризис». Возрастание  отходов производства и потребления - одна из актуальнейших экологических  проблем современного мира. В этой связи создание и внедрение мало- и безотходных технологий является одним из основных направлений развития промышленности, в частности, промышленности неорганических веществ .

 

Цель работы. Ввиду того, что рассмотрение столь комплексной  проблемы, как тема настоящей курсовой работы, включает в себя огромной количество ключевых вопросов, остановимся только на рассмотрении некоторых твердых  промышленных отходов и их утилизации, а также, что и является решением рассматриваемой проблемы, их вторичном  использовании.

 Классификация промышленных  загрязнений биосферы.

Загрязнение биосферы - комплекс разнообразных воздействий человеческого  общества на биосферу, приводящих к  увеличению уровня содержания вредных  веществ в биосфере, появлению  новых химических соединений, частиц и чужеродных предметов, чрезмерному  повышению температуры, шума, радиоактивности  и т.п.

Источники загрязнения современного предприятия в зависимости от ситуации возникновения делят на эксплуатационные и аварийные. Эксплуатационные источники загрязнения в свою очередь включают три большие группы.

Первая группа объединяет источники загрязнений, возникающие  в результате несовершенства технологии. Так, на нефтеперерабатывающем предприятии  первая группа источников загрязнения  воздуха связана с процессами каталитического крекинга (выжигание  кокса), производства элементной серы (дожиг остаточного сероводорода), производства битума (дожиг абгазов кубов окислителей), производства синтетических жирных кислот (дожиг газов омыления). Основными источниками загрязнения воды технологическими отходами являются: электрообессоливание нефти (вода с высоким содержанием солей и нефти); процессы щелочной сернокислотной очистки нефтепродуктов - сернисто-щелочные стоки; перегонка с водяным паром (стоки с содержанием нефтепродуктов); процессы алкилирования (кислые стоки); селективная очистка масел и др.

Вторую группу источников загрязнения составляет оборудование основных технологических цехов  и вспомогательных производств. Загрязняющее действие оборудования не зависит от технологии процесса, а  является результатом недостатков  конструкции и специфики функционирования оборудования. В состав второй группы источников загрязнения входят: печи технологических установок, барометрические  конденсаторы, резервуары хранения нефти и нефтепродуктов, градирни, нефтеловушки, пруды-отстойники, шламонакопители, насосы и компрессоры, оборудование факелов, сливоналивные эстакады, сушильные печи катализаторных фабрик, система циркуляции катализатора на установках каталитического крекинга. Группа оборудования - источников загрязнения - является самой многочисленной как по количеству точек-источников, так и по объему выделяемых загрязнений.

Третья группа источников загрязнения окружающей среды - результат  низкой культуры эксплуатации оборудования. Загрязнения, этой группы проявляются  как в аварийных ситуациях, так  и в условиях нормальной эксплуатации при низкой ответственности и  квалификации кадров или недостатках  организационного порядка. Причинами  появления этой группы источников являются, например, утечки нефти и нефтепродуктов при отборе проб, переливы при заполнении резервуаров, переливы при наполнении цистерн на сливоналивных эстакадах, разгерметизация аппаратуры и арматуры из-за ее неисправности, спуск нефтепродуктов и реагентов в канализацию  при аварийных ситуациях и  при подготовке аппаратуры к ремонту.

Таким образом, вредные выбросы  подразделяют на три группы:

1) технологические отходы, источниками которых служат процессы-загрязнители;

2) потери продуктов в  результате несовершенства оборудования  и низкой культуры его эксплуатации;

3) дымовые газы, образующиеся  при сжигании топлива в печах  технологических установок, при  сжигании газов на факеле и  др.

Удельный вес каждой группы загрязнителей в общем балансе  вредных выбросов колеблется на разных предприятиях.

Промышленные загрязнения  биосферы, как видно из приведенной  ниже схемы их классификации, подразделяют на две основные группы: материальные (т.е. вещества), включающие механические, химические и биологические загрязнения, и энергетические (физические) загрязнения.

 

К механическим загрязнениям относятся аэрозоли, твердые тела и частицы в воде и почве. Химические загрязнения - разнообразные газовые, жидкие и твердые химические соединения, вступающие во взаимодействие с биосферой. Биологические загрязнения - микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности - это  качественно новый вид загрязнений, возникший в результате применения процессов микробиологического  синтеза различных видов микроорганизмов (дрожжевых, актиномицетов, бактерий, плесневых  грибов и др.).

К энергетическим загрязнениям относятся все виды энергии - тепловой, механической (вибрации, шум, ультразвук), световой (видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение), электромагнитные поля, ионизирующие излучения (альфа-, бета-, гамма-, рентгеновское и нейтронное) - как отходы разнообразных производств. Некоторые виды загрязнений, например радиоактивные отходы и выбросы, образующиеся при взрывах ядерных зарядов и авариях на атомных электростанциях и предприятиях, являются одновременно материальными и энергетическими.

Для снижения уровня энергетических загрязнений применяют, в основном, экранирование источников шума, электромагнитных полей и ионизирующих излучений, поглощение шума, демпфирование и  динамическое гашение вибраций.

Источники загрязнения биосферы подразделяют на сосредоточенные (точечные) и рассредоточенные, а также непрерывного и периодического действия. Загрязнения разделяют также на стойкие (неразрушаемые) и разрушаемые под действием природных химико-биологических процессов.

 Классификация отходов

К отходам производства относятся  остатки многокомпонентного природного сырья после извлечения из него целевого продукта, например пустая рудная порода, вскрышная порода горных разработок, шлаки и зола тепловых электростанций, доменные шлаки и горелая земля  опок металлургического производства, металлическая стружка машиностроительных предприятий и т.д. Кроме того, к ним относятся значительные отходы лесной, деревообрабатывающей, текстильной и других отраслей промышленности, дорожно-строительной индустрии и  современного агропромышленного комплекса.

В промышленной экологии под  отходами производства понимают отходы, находящиеся в твердом агрегатном состоянии. То же относится и к  отходам потребления - промышленным и бытовым.

Отходы потребления - изделия  и материалы, утратившие свои потребительские  свойства в результате физического (материального) или морального износа. Промышленные отходы потребления - машины, станки и другое устаревшее оборудование предприятий.

Бытовые отходы - отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности  людей и удаляемые ими как  нежелательные или бесполезные.

Особую категорию отходов (главным образом, промышленных) составляют радиоактивные отходы (РАО), образующиеся при добыче, производстве и использовании  радиоактивных веществ в качестве горючего для атомных электростанций, транспортных средств (например, атомные  подводные лодки) и других целей.

Большую опасность для  окружающей среды представляют токсичные  отходы, в том числе часть неопасных  на стадии их появления отходов, которые  приобретают токсичные свойства во время хранения [1, 2].

Возможные направления использования  отходов производства

Принципиально возможно использование  промышленных отходов в следующих  основных направлениях:

Рекультивация ландшафтов, планировка территорий, отсыпка дорог, дамб и т.п., для чего используют скальные породы, галечник, гравий, песок, доменные шлаки и другие виды твердых промышленных отходов.

Реализация этого экономически выгодного направления утилизации отходов тем не менее незначительная - всего в этих целях используется примерно 10% объема имеющихся отходов.

 

Использование отходов в  качестве сырья при производстве строительных материалов: как пористые заполнители бетона, строительной керамики, кладочных растворов (пустая горная порода, галечник, песок); как сырье  для производства белого цемента, строительной извести и стекла (породы, содержащие мел СаСО3), портландцемента (глинистые  сланцы), керамзита (пластичные глины), силикатного и строительного  кирпича (золошлаковые отходы ТЭС…) и т.д.

Промышленность строительных материалов - единственная отрасль, в  значительных масштабах использующая многотоннажные отходы производства.

Вторичное использование  отходов в качестве исходного  сырья, поскольку некоторые отходы по своим свойствам близки к природному сырью для получения определенного вещества или сырья для получения новых видов продукции.

Применение отходов промышленности в сельском хозяйстве имеет свои сложности. Это связано с тем, что в них в зависимости  от исходного сырья могут находиться тяжелые металлы, мышьяк, фтор, селен  и другие вредные элементы

Использование в качестве топлива в промышленности и быту отходов лесной и деревообрабатывающей отраслей промышленности, некоторых  отходов сельского хозяйства.

 Утилизация промышленных  отходов

Отходы, которые не используются (или не подлежат использованию), направляются на захоронение на полигоны-свалки.

Полигон для хранения твердых  промышленных отходов представляет собой обычно заглубленный примерно на 10 м и огражденный насыпью  во избежание попадания ливневых и талых вод земельный участок  площадью от нескольких до десятков гектаров. Для предотвращения загрязнения  грунтовых вод дно хранилища  покрывают противофильтрационным  экраном (несколько слоев полимерной пленки). Для контроля работы этого  экрана и качества грунтовых вод  в районе полигона бурят скважины с целью отбора проб воды на химический анализ. Полигон, как правило, огораживают  полосами из деревьев и кустарников. Твердые отходы после их обезвоживания  на заводских очистных сооружениях  засыпают в хранилище самосвалами  со специальной эстакады или с  гребня ограждающей насыпи. После  заполнения хранилища на выровненной  поверхности устанавливают противофильтрационный  экран и засыпают его слоем  песчаного и почвенно-растительного  местного грунта. На этом в основном заканчивается рекультивация хранилища  твердых нетоксичных промышленных отходов.

В России из учтенных статистикой (в 1997 г.) 1112 мест организованного захоронения  промышленных отходов, занимающих территорию в 14,5 тыс. га, 935 мест (84%) отвечало действующим  нормативам захоронения отходов.

Особое внимание мониторинг окружающей среды уделяет токсичным  отходам производства.

В докладе «О состоянии  окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 году» Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды отмечается, что  на начало 1997 г. на предприятиях различных  отраслей промышленности накоплено 1431,7 млн. т токсичных отходов. За 1997 г. на промышленных предприятиях РФ образовалось 89,4 млн т токсичных отходов, из них использовано в собственном производстве 39,1 млн т, полностью обезврежено 9,2 млн т, т.е. соответственно около 44 и 10% общего количества образовавшихся за год отходов .

Токсичные промышленные отходы должны помещать в герметичные металлические  контейнеры (особо вредные - в кубы из отвердевшего жидкого стекла) и  захоранивать в толще глины. Иногда в качестве полигонов для хранения таких отходов используют пустые геологические выработки (брошенные угольные шахты, соляные копи или специально созданные полости).

По-прежнему существует практика вывоза промышленных отходов, в том  числе токсичных, в места неорганизованного  складирования, что представляет особую опасность для окружающей среды. Количество отходов на несанкционированных  свалках постоянно растет (рис. 2). Главные причины этого - переполненность  существующих полигонов захоронения  токсичных отходов и отсутствие финансирования нового строительства. Кроме того, при строительстве  новых объектов обезвреживания и  захоронения отходов возникает  серьезная проблема - нахождение баланса  между интересами граждан, проживающих вблизи территории предполагаемого строительства данного объекта, и решением экологических проблем региона в целом.