LINEBURG


страница 1
(всего 2)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>


Министерство образования Российской Федерации
Российский химико-технологический
университет им. Д.И. Менделеева









В.А. Зайцев, Н.А. Крылова




Промышленная экология

Экологические проблемы основных производств


















Москва 2002


УДК 504.064.48 (075)
ББК 28.081
З 17


Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор С. В. Дуденков зав. кафедрой промышленной экологии и использовании отходов в регионах Института повышения экономической квалификации государственных служащих Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации
Доктор технических наук, профессор Колесников В. А., директор ТЕХНОПАРКа при РХТУ им. Д. И. Менделеева.



Зайцев В.А., Крылова Н.А.
З17 Промышленная экология. Экологические проблемы основных производств: учеб. пособие / РХТУ им. Д.И. Менделеева. М., 2002, 175 с.
ISBN 5-7237-6348-Х


Рассматриваются экологические проблемы основных производств: строительных материалов, химической промышленности, чёрной и цветной металлургии, энергетики.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 32.07.01 - Промышленная экология.
Настоящее учебное пособие является второй частью ранее опубликованного пособия по промышленной экологии и предназначено для студентов, аспирантов, преподавателей, научных работников и практиков, занимающихся проблемами охраны окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов.

Рекомендовано к изданию секцией "Охрана окружающей среды и рационального использования природных ресурсов" Учебно-методического объединения по химико-технологическим специальностям Министерства образования Российской Федерации.


ISBN 5-7237-0348-Х Российский химико-технологический
университет им. Д.И.Менделеева, 2002
Предисловие

В начале третьего тысячелетия нет необходимости говорить о важности и срочности решения всё усложняющихся экологических проблем. Генеральным направлением развития промышленного производства в настоящее время являются коренная реконструкция старых предприятий и строительство новых, работающих по принципу безотходного или чистого производства, создание управляемого техногенного кругооборота веществ в рамках регионов или территориально-производственных комплексов, а в перспективе - переход всего народного хозяйства на безотходный или чистый способ производства с целью организации (или точнее поддержания) устойчивого функционирования биосферы.
Самый актуальный вопрос сейчас практический: как проблемы решать, какими средствами (техническими или экономическими), в какие сроки, и главное, кто в первую очередь этим будет заниматься. Нужны квалифицированные специалисты и таких специалистов с 1971 года начали готовить в РХТУ им. Д.И. Менделеева.
Однако уже к началу 80-х годов стало ясно, что для решения значительно обострившихся и усложнившихся эколого-экономических проблем нужен новый подход с учётом не только технических, технологических, экономических, экологических, но и региональных, социальных, этических, эстетических и даже этнических проблем. Этому отвечает промышленная экология (Industrial Ecology) и те принципы, на которых она базируется.
В настоящее время промышленное производство (Industry) в мире понимается в весьма широком смысле, включая не только производство товаров народного потребления и весь их жизненный цикл, но и социальную сферу, всю инфраструктуру и т.д.
Поэтому в 1983 году была организована кафедра промышленной экологии и начата подготовка специалистов, соответствующих новым задачам.
Настоящее учебное пособие является второй частью ранее опубликованного пособия по промышленной экологии и предназначено для студентов специальности 320701 - Промышленная экология.
Мы надеемся, что оно окажется полезным студентам, аспирантам, преподавателям, научным работникам и практикам, занимающимся проблемами охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.



"Необходимо побыстрее преодолеть
традиционное заблуждение, что выбросы,
загрязняющие воздух, воду, землю, -
неизбежное зло всех современных предприятий".
Академик И.В. Петрянов-Соколов

Введение

"Основные потребности человека удовлетворяются только с помощью товаров и услуг, предоставляемых промышленностью..., способной как обеспечить экологическое равновесие, так и разрушить его, что она постоянно и делает", - сказано в докладе Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию в 1987 г.
Истощение природных ресурсов, деградация окружающей среды и нарушение функционирования биосферы нашей планеты зависят, в первую очередь, от масштабов и характера промышленного производства. Перестройка, реорганизация промышленности неизбежна, как бы это ни было сложно и дорого. (Альтернатива этому - катастрофа, сначала локальная, а затем Мировая). Направление также известно - максимально возможный рецикл невозобновляемых ресурсов и упор на возобновляемые; создание техногенного кругооборота веществ и совмещение его с биогеохимическим кругооборотом в биосфере. Особое внимание при этом следует уделить анализу влияния промышленного производства (в широком его понимании) на изменение климата.
Из всех проблем стоящих перед человечеством изменение климата является важнейшей, тем более, что скорость его изменения нарастает и, по прогнозам специалистов, ситуация с климатом будет ухудшаться. Изменение климата неразрывно связано с деградацией биосферы Земли. В конечном итоге речь идёт о сохранении жизни на нашей планете. Имеются весьма обоснованные опасения, что Земля может повторить судьбу Марса, а возможно и Венеры, если не принимать соответствующие меры уже сейчас. Поэтому рассуждения о том "когда это ещё будет и будет ли вообще" - для ленивых и нелюбознательных, а точнее для ленивых и беспечных.
Уже сейчас на наших глазах температура околоземного пространства повышается, меняется климат: наблюдается резкий перепад температур, снег выпадает там, где его никогда не было, а толщина арктического льда уменьшилась почти на 40% (на Северном полюсе даже обнаружена громадная полынья), усиливаются и учащаются ураганы и наводнения, а в Афганистане уже много лет подряд свирепствует засуха. Всё это результат человеческой недальновидности, чрезмерного материализма и жадности а также нежелания (а часто и неумения) за сиюминутной выгодой увидеть (оценить) последствия.
Рассмотрение экологических проблем основных производств и возможности их перехода на безотходный (чистый) путь развития начинается с производства строительных материалов по ряду причин. Прежде всего, без строительных материалов невозможно никакое строительство. Их производство имеется практически во всех крупных регионах. Само производство строительных материалов является весьма материало- и энергоёмким и оказывает серьёзное вредное влияние на окружающую среду. Однако уже сейчас сырьевая база большинства многотоннажных строительных материалов базируется на отходах других отраслей (вскрышные породы, шлаки, фосфогипс и т.д.). Поэтому организация безотходных территориально-производственных комплексов или экопромышленных парков (в подавляющем большинстве случаев) просто невозможна, если в их составе нет предприятий по производству строительных материалов (некуда девать отходы других отраслей, захоронение - крайняя мера).


Заключение

Главной проблемой современного общества в начале ХХI века, как и предыдущего, является масштаб и характер использования природных ресурсов и деградация окружающей среды, оказывающих пагубное влияние на здоровье людей и на биосферу в целом. Современное общество слишком расточительно использует природные ресурсы, производя массу потребительских товаров со слишком коротким сроком службы и по неэффективным технологиям (с большим количеством отходов).
Реклама и производители всё время навязывают всё новые и новые товары, а старые, ещё не утратившие своих потребительских свойств, по причине морального старения, безжалостно выбрасываются на свалку. Товары короткого и разового потребления становятся бичом современного общества. Это происходит во всех развитых странах, потребляющих львиную долю природных ресурсов и вносящих основной вклад в загрязнение окружающей среды.
Нужны тщательно продуманные государственные программы по воспитанию потребителей и производителей с целью привития "моды, престижности" на добротные долгослужащие товары с последующей их утилизацией (и с максимально возможным рециклом) и бережное отношение к природе, особенно ко всему живому. Основополагающий принцип бытия - "Не повреди природе ни при каких обстоятельствах" - должен быть "впитан с молоком матери". Это колоссальной сложности морально-этическая проблема, от решения которой и будет зависеть устойчивое развитие человечества.
Особое беспокойство вызывает ситуация с цветными металлами. Сроки исчерпания их запасов (без рецикла) оцениваются десятками лет, кроме алюминия и титана. По суммарному общетоксическому воздействию на окружающую среду они занимают первое место. Первое место они занимают и по удельному энергопотреблению. Рекордсменами здесь являются титан (130,18109 Дж/т) и алюминий (93,27109 Дж/т).
Особо пристального внимания требуют экологические проблемы производства титана. По таким весьма важным показателям, как удельная прочность, коррозионная стойкость, жаропрочность титан и его сплавы превосходят все другие распространённые металлы. Без титана немыслимы космонавтика и подводный флот. В ближайшие годы прогнозируется широкое его применение в химической промышленности, бытовой технике, медицине и т.д. и, соответственно, резкое увеличение производства. А это - увеличение загрязнения отходами (вместе с производством других металлов) и, прежде всего, теплового загрязнения.
Громадный вклад в изменение теплового режима околоземного пространства оказывает увеличение выброса "парниковых" газов, и всё вместе заметно меняет климат, скорость его изменения нарастает. А выход США из договора по уменьшению выброса "парниковых" газов (они являются крупнейшим их "производителем") оптимизма не вызывает в реальном принятии международным сообществом превентивных мер. Решения сиюминутных задач пока превалируют над решениями глобальных проблемам.
У нас же решение всех экологических проблем осложняется ещё тем, что совпадает по времени с переходом страны к рыночным отношениям и с демократическими преобразованиями.
К сожалению, ждать, что всё как-то образуется - безнадёжно. Что делать? В основном известно. Как делать? Тоже в большинстве случаев ясно. Надо действовать! Народная мудрость гласит: "Дорогу осилит идущий!"








Контрольные вопросы и задачи

Примеры вопросов по курсу Промышленная экология

Рациональное использование воздуха

1. Какова тенденция (и почему) загрязнения атмосферы SO2 и NOx?
2. Какие достоинства и недостатки имеются у известкового метода очистки дымовых газов от SO2?
3. Какие достоинства и недостатки имеются у известнякового метода очистки дымовых газов от SO2?
4. Какие достоинства и недостатки имеет магнезитовый метод очистки дымовых газов ТЭС от SO2?
5. Какие достоинства и недостатки имеются у аммиачно-циклического метода очистки дымовых газов от SO2?
6. Какие достоинства и недостатки имеет аммиачно-каталитический метод очистки от NOx?
7. Какие достоинства и недостатки имеет карбамидный метод очистки от NOx?
8. Какие достоинства и недостатки имеются у мокросухого метода очистки дымовых газов ТЭС от SO2?
9. Каков общий недостаток абсорбционных методов очистки дымовых газов ТЭС от SO2?
10. Каков общий недостаток адсорбционных методов очистки отходящих газов от токсичных соединений?
11. Почему приходится подогревать очищенные абсорбционным методом дымовые газы ТЭС перед выбросом в трубу?
12. Каков основной источник загрязнения атмосферы больших городов и как с ним бороться?
13. Каковы основные методы очистки отходящих газов от фтористых соединений?
14. Каковы основные методы очистки отходящих газов от органических, в том числе от высокотоксичных полициклических соединений?
15. В чём суть газооборотных циклов?




Рациональное использование воды

1. Какие вещества в наибольшей степени загрязняют поверхностные воды?
2. Чем обусловлена необходимость создания замкнутых систем производственного водоснабжения?
3. Какие основные принципы создания замкнутых водооборотных систем?
4. Какие требования должны быть предъявлены к качеству воды, используемой во всех технологических процессах и операциях?
5. Классификация методов переработки (очистки, регенерации) промышленных и сельско-хозяйственных сточных вод.
6. Какие методы используются для очистки от взвешенных веществ?
7. Какие методы используются для очистки от органических веществ?
8. Аэробный процесс. Условия для жизнедеятельности живых организмов. Основные сооружения для биохимической аэробной очистки сточных вод.
9. Особенности анаэробной очистки сточных вод. Основные сооружения.
10. Что такое иловый индекс?
11. Основные методы очистки сточных вод от неорганических растворённых веществ.
12. Методы обессоливания.

Производство строительных материалов

1. Основные экологические проблемы производства строительных материалов.
2. Какое отличие в технологии получения красного и силикатного кирпича и какое это имеет значение при утилизации отходов?
3. Какие основные составляющие гидравлических вяжущих (цементов)?
4. Какие показатели определяют свойства цемента?
5. В чём отличие керамзита от аглопорита?
6. Что такое "шлакоситал" и как его производят?
7. Что такое "клинкер"?
8. Что такое "пушонка" и "кипелка"?
9. Расшифруйте C3A и C3S.
10. Что означает (расшифруйте) C4AF?
11. Основные экологические проблемы горнодобывающих производств.

Твёрдые бытовые отходы

1. Основные пути решения проблемы ТБО.
2. Достоинства и недостатки компостирования ТБО.
3. Достоинства и недостатки сортировки ТБО.
4. Достоинства и недостатки сжигания ТБО.

Химическое производство

1. Основные экологические проблемы производства фосфорных удобрений (аммофос, простой и двойной суперфосфат).
2. Основные экологические проблемы производства апатита.
3. Основные экологические проблемы производства кальцинированной соды.
4. Основные экологические проблемы производства каустической соды.
5. Основные экологические проблемы производства KCl (галургического и флотационного).
6. Что такое "белые моря"?
7. Основные экологические проблемы производства H3PO4.
8. Комплексная переработка апатитов (сернокислотный вариант).
9. Комплексная переработка фосфоритов (азотнокислый вариант).
10. Фосфогипс и его проблемы.

Производство чёрных и цветных металлов

1. Основные экологические проблемы производства чёрной металлургии.
2. Экологические особенности безкоксового метода получения стали.
3. Основные экологические проблемы металлургии цветных металлов.
4. Основные экологические проблемы пирометаллургического процесса получения меди.
5. Основные экологические проблемы получения свинца.
6. Основные экологические проблемы получения цинка.
7. Каким образом перерабатывают нефелин и в чём суть уникальности этой технологии?
8. Каковы пути решения экологических проблем гальванического производства?
9. Может ли недостаток металлов лимитировать развитие человечества?

Энергетика

1. Достоинства и недостатки атомной энергетики.
2. Достоинства и недостатки водородной энергетики.
3. Достоинства и недостатки солнечной энергетики.
4. Экологические проблемы гидроэнергетики.
5. Основные экологические проблемы энергетики использующей органическое топливо.
6. Что опаснее недостаток или избыток энергии и почему?
7. Какие пути уменьшения образования "парниковых" газов в энергетике?
8. Как меняется загрязнение окружающей среды при переходе с газа на уголь и наоборот?
9. Как энергетика влияет на изменение климата?
10. Плюсы и минусы потепления на планете для России.
11. Каковы перспективы обеспечения населения Земли энергоресурсами?

Примеры так называемых "двоечных" вопросов, незнание которых не позволит получить положительную оценку по курсу Промышленная экология

1. Что такое Экология?
2. Что такое Промышленная экология?
3. Что такое Биосфера по Вернадскому? Какую роль сыграли биолог Ламарк и геолог Зюсс в учении о биосфере?
4. Что такое Ноосфера по Вернадскому? Какую роль сыграли Ле Руа и Тельяр де-Шарлем в учении о биосфере?
5. Что такое ПДК, БПК, ХПК, LD50, ПДВ, ПДС, ВСВ, ПДЭК, ПДЭН?
6. Какова величина БПК питьевой воды по ГОСТ?
7. Какова суммарная концентрация солей в питьевой воде по ГОСТ?
8. Источники и причины опасности "парниковых" газов.
9. Какой наиболее распространённый метод очистки отходящих газов от SO2?
10. Какой наиболее распространённый метод борьбы с загрязнением атмосферы оксидами азота?
11. Какой наиболее распространённый метод очистки отходящих газов от органических веществ?

Примеры задач по газоочистке

Разработать технологическую схему очистки отходящих газов для различных производств.
1. Дымовые газы ТЭС, объём 913000 м3/ч., температура 150-1700С, содержание пыли 35 г/м3 (60% - (10-20) 10-6м, 25% - (5-10) 10-6м и 10% - (20-40) 10-6м), SO2 2500 мг/м3, NOx 1000 мг/м3, степень окисленности NOx 10%.

2. Отходящие газы содержат: NOx 20 г/м3, окисленность 65%, объём 70 м3/ч., температура 500С, запылённость 10 мг/м3.

3. Дымовые газы содержат: NOx 360 мг/м3, окисленность NOx 15%, SO2 20 мг/м3, объём 2000 нм3/ч., температура 1500С, запылённость 15 мг/м3.

4. Вентиляционные газы мукомольного производства: запыленность 350 мг/м3, температура 300С, объём 10000 м3/ч.

5. Вентиляционные газы асбестового цеха: запыленность 40 мг/м3, температура 300С, объём 20000 м3/ч.

6. Отходящие газы производства фосфорных удобрений, содержащие: фтористые соединения (HF+SiF4) 1500 мг/м3, пыли 200 мг/м3, SO2 80 мг/м3, NH3 25 мг/м3, NOx 30 мг/м3, температура 300С, объём 10000 м3/ч.

7. Отходящие газы цементного производства содержащие: пыли 2200 мг/м3 (65% - (5-10)10-6м, 30% - (10-20)10-6м), SO2 650 мг/м3, NOx 250 мг/м3 (степень окисленности NOx 10%), фтористых соединений 15 мг/м3, температура 500С, объём 350000 м3/ч.

8. Дымовые газы печей обжига кирпича, содержащие: SO2 550 мг/м3, NOx 150 мг/м3 (степень окисленности NOx 5%), запылённость 25 мг/м3, объём 100000 м3/ч, температура 1100С.

9. Отходящие газы содержащие: NOx 250мг/м3 (окисленность NOx 70%), объём 60 м3/час, температура 700С.

10. Дымовые газы ТЭС, содержащие: пыли 32 г/м3, SO2 3500 мг/м3, NOx 700 мг/м3, (окисленность NOx 5%), температура 1700С, объём 10 млн м3/ч., с получением строительного гипса.

11. Дымовые газы ТЭС, содержащие: пыли 20 г/м3, SO2 4000 мг/м3, NOx 550 мг/м3, (окисленность NOx 10%), температура 1650С, объём 6 млн м3/ч. с получением концентрированного SO2.

12. Отходящие газы доменного производства, содержащие: пыли 1300 мг/м3, СО 6500 мг/м3, SO2 1500 мг/м3, NOx 1300 мг/м3, (окисленность NOx 15%), фтористых соединений 300 мг/м3, температура 3000С, объём 5 млн м3/ч.

13. Отходящие газы органических производств, содержащие: 30 г/м3 углеводородов (в том числе 10% циклических), 10 г/м3 СО, 2 г/м3 Н2, температура 300С, объём 100000 м3/ч.

14. Отходящие газы мусоросжигательного завода, содержащие: пыли 10 г/м3, SO2 300 мг/м3, NOx 250 мг/м3, (окисленность NOx 15%), HCl 100 мг/м3, фтористых соединений 80 мг/м3, аэрозолей тяжёлых металлов 150 мг/м3, углеводородов 650 мг/м3 (в том числе дифинила, диоксида и дифурана 5 мг/м3), температура 1300С, объём 800 тыс. м3/ч.

15. Отходящие газы производства керамзита, содержащие: пыли 20 г/м3 (65% - (20-44)10-6м, 20% - (10-20)10-6м и 10% - (5-10)10-6м), SO2 300 мг/м3, NOx 350 мг/м3, (окисленность NOx 10%), углеводородов 80 мг/м3 (в том числе циклических соединений 10 мг/м3), температура 2500С, объём 850 тыс. м3/ч.

16. Дымовые газы ТЭС, содержащие: пыли 25г/м3 (65% - (10-20)10-6м, 15% - (20-40)10-6м и 20% - (5-10)10-6м), SO2 4000 мг/м3, NOx 850 мг/м3, (окисленность NOx 8%), аэрозолей тяжёлых металлов 120 мг/м3, температура 1700С, объём 10млн м3/ч., с получением строительного гипса.

17. Отходящие газы, содержащие: HCl 200 мг/м3, Cl2 150 мг/м3, SO2 130 мг/м3, NOx 200 мг/м3, пыли 180 мг/м3, температура 500С, объём 5000 м3/ч.

18. Отходящие газы, содержащие: пыли 36 г/м3, SO2 350 мг/м3, NOx 450 мг/м3, фтористых соединений 35 мг/м3, температура 1400С, объём
5 млн м3/ч.

19. Отходящие газы от сжигания органических отходов, содержащие: углеводороды 1300 мг/м3, в том числе 50 мг/м3 циклические соединения, 150 мг/м3 HCl, 200 мг/м3 SO2, 250 мг/м3 NOx, 100 мг/м3 фтористых соединений, температура 5000С, объём 60000 м3/ч.

20. Отходящие газы, содержащие: HCl 100 мг/м3, HF 50 мг/м3, SO2 130 мг/м3, NOx 200 мг/м3, пыли 180 мг/м3, температура 1500С, объём 20 м3/ч.

Образцы решения задач

Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов:
NOx 20 г/м3; окисленность: 65%; Vотходящих газов 70 м3/ч.; t = 500С; запылённость 10 мг/м3.

Решение:






Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов:
NOx 650 мг/м3; окисленность: 15%; SO2 20 мг/м3;
Vотходящих газов 200000 м3/ч.; t = 1500С; запылённость 15 мг/м3.

Решение:







Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов цементного производства: пыль 2,2 г/м3; (65% - (5-10)10-6м, 30% - (10-20)10-6м); SO2 620 мг/м3; NOx 350 мг/м3; окисленность: 15%; HF 15 мг/м3; Vотходящих газов 350000 м3/ч.; t = 1500С.


Решение А:












Решение Б:












Решение Б дешевле за счёт меньшего количества карбамида.







Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов органических производств: 30 г/м3 углеводородов (в том числе 10% циклических), 10 г/м3 СО, 2 г/м3 Н2, температура 300С, объём 100000 м3/ч.

Решение:












Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов от сжигания органических отходов: углеводороды 1300 мг/м3, в том числе 50 мг/м3 циклические соединения, 150 мг/м3 HCl, 200 мг/м3 SO2, 450 мг/м3 NOx, 100 мг/м3 фтористых соединений, температура 5000С, объём 60000 м3/ч.

Решение:
















Примеры вопросов компьютерного тестирования по курсу Промышленная экология

1. Выберите ответ, содержащий только методы обессоливания воды.
1. Ионный обмен, обратный осмос, выпаривание, экстракция.
2. Ионный обмен, обратный осмос, выпаривание, электрокоагуляция.
3. Ионный обмен, обратный осмос, выпаривание, электродиализ.
4. Ионный обмен, обратный осмос, электрокоагуляция, электролиз.
5. Ни один из указанных методов.
2. Какова величина БПК питьевой воды по ГОСТу?
1. 0 О2/л;
2. 3 мг О2/л;
3. 5 мг О2/л;
4. 7 мг О2/л;
5. 9 мг О2/л.
3. В каких единицах измеряется ПДК и ПДВ?
1. мг/м3; мг/л; т/год;
2. мг/м3; т/год; г/с;
3. мг/л; т/год; г/с;
4. мг/л; г/с; мл/м3;
5. мг/м3; мг/л; кг/час.
4. Как изменяется энтропия при фотосинтезе?
5. Почему электростанции, работающие на угле, загрязняют (и загрязняют ли) атмосферу радиоактивными веществами?
6. Какой наиболее распространенный метод очистки отходящих газов от S02?
7. Какой наиболее распространенный метод очистки отходящих газов от органических веществ?
8. Какой метод очистки воды от солей в природе имеет наибольшее значение?
9. Какой из методов наиболее часто используется при обезвреживании токсичных отходов?
10. Какая из проблем является наиболее сложной при переработке и
11. Является ли экологически чистой солнечная энергетика?
12. Какие основные недостатки адсорбционных методов очистки?
13. С чего начинается разработка замкнутой водооборотной системы на предприятии?
14. При получении чего образуется фосфогипс?
15. Что больше БПК15 или ХПК5 для одной и той же сточной воды?
16. При сжигании угля (нефти, газа) изменяется ли энтропия биосферы?

страница 1
(всего 2)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign