химический каталог




ОХРАНА ПРИРОДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ОХРАНА ПРИРОДЫ, комплекс естественнонаучных технологически-производствственных, экономических и административно-правовых мероприятии, осуществляемых в пределах данного государства или его части, а так же в международном масштабе, по охране, рациональному использованию и восстановлению живой (растительность и животный мир) и неживой (почвы, воды, атмосфера, недра, климат и др.) природы. ОХРАНА ПРИРОДЫ включает защиту ее и человека от воздействия всех чужеродных химический соединение-ксенобиотиков (промышленных загрязнения, удобрения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т.п.), которые могут нарушать равновесие природные процессов в биосфере и вызывать гибель живых организмов. Данная статья посвящена в основные проблемам ОХРАНА ПРИРОДЫ от загрязнений предприятиями химический отраслей промышленности. О рациональном использовании природные и вторичных сырьевых ресурсов и энергии подробно см., например, Безотходные производства, Обогащение полезных ископаемых.

Научно-технический прогресс и окружающая среда

Общие положения.
К середине 20 века опасность необратимых загрязнений и изменений окружающей среды стала одной из глобальных проблем человечества. Усиление антропогенного воздействия на природу обусловлено прежде всего значительной ростом с начала текущего столетия населения Земли (с 1,5 до 5 млрд. чел.), а также еще более быстрым увеличением добычи и переработки природные ресурсов. Мировые энергетических мощности и объем промышленной продукции удваиваются соответственно каждые 12 и 15 лет. Прогнозы показывают, что индустриальные нагрузки на окружающую среду к началу 21 в. возрастут в 2,5-3,0 раза. Ежегодно из земных недр извлекается св. 100 млрд. т полезных ископаемых, выплавляется 800 млн. т металлов, вырабатывается более 60 млн. тонн синтетических материалов, на поля вносится 500 млн. т удобрений и более 2 млн. т пестицидов и т. д.; используется 13% речных стоков, в водоемы мира сбрасывается 700 млрд. м3 пром. и бытовых сточных вод; снос с суши твердых веществ в океаны достигает 17,4 млрд. т. Развитие мировой индустрии сопровождается образованием значительной количеств отходов, которых уже сейчас приходится 20 т/год на каждого жителя Земли.

Последствия техногенного влияния на окружающую среду настолько серьезны, что привели к заметному ухудшению экологич. состояния атмосферы, гидросферы и литосферы. Осн. источники загрязнений атмосферы -промышленость, транспорт, тепловые электростанции. Наиб. доля загрязнений атм. воздуха приходится на оксиды углерода, серы и азота, углеводороды и пром. пыль. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается (млн. т): СО2-2•104, СО-200, SO2-150, (NO + NO2)-50, пыль-250, углеводороды-св. 50; в СССР (всего вредных веществ промышленостью и транспортом) -100. Каждый из имеющихся в мире автомобилей за пробег длиной 15 тысяч км потребляет в среднем 4350 кг О2 и выбрасывает выхлопные газы, содержащие примерно 200 веществ, в т. ч. 3250 кг СО2, 530 кг СО, 27 кг (NO + NO2), 93 кг углеводородов (включая канцерогенные соединения). Кроме того, в результате широкого использования тетраэтилсвинца в качестве антидетонац. добавки к бензину с выхлопными газами выбрасываются оксиды, хлориды, фториды, нитраты и сульфаты свинца. Твердые частицы этих соединение образуют аэрозоли, которые оседают в непосредственно близости от автомобильных дорог. Время нахождения мелких частиц свинца в атмосфере составляет от одной до четырех недель.

Насыщение биосферы тяжелыми металлами - одно из наиболее важных глобальных последствий науч.-техн. революции. За всю историю человечества выплавлено около 20 млрд. т железа. Его количество в материалах, из которых изготовлены сооружения, машины, транспортные средства и т. д., составляет около 6 млрд. т, остальное количество железа рассеяно в окружающей среде, куда ежегодно попадает более 25% его продукции. Др. металлы мигрируют в больших количествах: например, степень рассеивания ртути и свинца достигает 80-90% от их годового производства. При сжигании угля с отходящими газами в атмосферу поступает более 120 млн. т золы, в которой некоторых элементов содержится больше, чем добывается из земных недр: Mg в 1,5 раза, Мо в 3 раза, As в 7 раз, U и Ti в 10 раз, Аl, I, Со в 15 раз, Hg в 50 раз, Li, V, Sr, Be, Zr в сотни раз, Са, Ge в тысячи раз, Y в десятки тысяч раз; в результате они возвращаются на Землю.

Рассеянные элементы способны концентрироваться в растениях, водоемах и почве. В организм человека они могут поступать с продуктами питания, питьевой водой и воздухом. Опасными загрязнениями окружающей среды стали радиоактивные вещества, образующиеся в результате ядерных взрывов, аварий на АЭС (например, на Чернобыльской), развития ядерной энергетики. Вследствие накопления загрязнений, в первую очередь некоторых хладонов, в атмосфере происходит разрушение озонового слоя, предохраняющего земную поверхность от коротковолнового солнечного излучения.

Загрязнения, поступающие в атмосферу, возвращаются с осадками на Землю и попадают в водоемы и почву. Сточными водами промышленности агропром. комплекса загрязняются реки, озера и моря. В них поступает более 30 млн. т/год различные отходов, содержащих соли, нефть и нефтепродукты, удобрения, пестициды и др. Тяжелые металлы в составе загрязнений (Pb, Hg, Zn, Cu, Cd), попавшие в водоемы, активно поглощаются животными и рыбами, которые погибают сами или отравляют людей, использующих их в пищу. Известны случаи отравления ртутью, которая попадала в организм человека вместе с рыбой (см. также ниже). В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в шельфовых зонах в воды океана поступает 12-15 млн. т/год жидкого горючего. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой 12 км2 водной поверхности и загрязняет до 1 млн. т воды. В настоящее время нефтью и нефтепродуктами загрязнена уже 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка способствует гибели оплодотворенной икры рыб, нарушает процессы фотосинтеза и выделения кислорода, осуществляемого фитопланктоном, т. е. происходит нарушение газо- и влагообмена между атмосферой и гидросферой.

Значит. водопотребление привело к ухудшению экологической обстановки, например, в ряде крупных регионов СССР (см. ниже). Так, вследствие безвозвратного изъятия почти всего стока рек Амударья и Сырдарья объем воды в Аральском море за последние 20 лет уменьшился на 54%; уровень моря продолжает падать, а соленость воды в нем, так же как и в Азовском море, повышается.

Огромное количество отходов попадает в почву, самоочищение которой не происходит или протекает очень медленно. Поэтому в почве интенсивно накапливаются различные металлы и токсичные вещества, что способствует постепенному изменению ее химический состава, снижению плодородия и разрушению экологических систем.

Большой вред окружающей среде наносит неумелое потребление удобрений (особенно азотных) и пестицидов. Так, в США на 1 т удобрений получают 16 т зерна, а в СССР-только 6 т (1990). Поэтому для интенсификации с.-х. производства в некоторых районах нашей страны увеличивают нормы внесения в почву азотных удобрений, что приводит к негативным последствиям. Именно в этих районах наблюдались болезни и гибель с.-х. животных из-за потребления ими кормов, содержащих св. 1 % нитратов (в расчете на массу сухого корма). Для поднятия урожайности с.-х. культур часто недопустимо увеличивают также нормы опыления объектов пестицидами. В СССР ежегодно в среднем на душу населения расходовалось 1,3кг пестицидов (в США-1,9 кг). Однако их использование в хлопко- и рисосеящих районах превышает среднюю величину в сотни раз, но не способствует росту урожайности. Более 95% от вносимого количества пестицидов не достигает, как правило, обрабатываемых объектов и попадает в почву, водоемы и воздух, где постепенно накапливаются. Это приводит к большим потерям флоры вследствие уничтожения насекомых-опылителей пестицидами. Мн. из них являются канцерогенами, обнаруживают мутагенную активность, вызывают у людей аллергич. заболевания. Ежегодно пестицидами в мире отравляется более 1 млн. человек.

В мире сжигается угля и нефти соответственно до 5 и 3,2 млрд. т/год; при этом выделяется 2•1020Дж тепловой энергии, которая рассеивается в окружающей среде, изменяя ее температурный режим. При росте производства энергии на 6% в год в сер. 21 в. начнется повышение средней температуры планеты (в ряде регионов этот процесс уже происходит). Мощность всех источников энергии на Земле составляет 1013 Вт, а мощность поступающей на нее солнечной энергии достигает 107 Вт; чтобы исключить глобальное повышение тепловой нагрузки на окружающую среду, мощность земных источников энергии нельзя увеличивать более чем в 10 раз. Возрастание тепловой нагрузки отрицательно влияет на тсрмич. и биологическое режимы водостоков, способствует изменению в водоемах растворимости газов в воде, увеличению восприимчивости к заболеваниям живых организмов, замене обычных водорослей синезелеными.

Т. обр., выброс пром. загрязнений приводит к необратимому разрушению как отдельных экологич. систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физических-химический параметры среды. Происходит закисление почв, гибель лесов и опустынивание больших территорий; изменяется видовой состав флоры и фауны во многие водоемах, загрязняются не только мелкие реки, но и крупные водные объекты (например, озера Байкал и Ладожское, Азовское и Черное моря), ощущается нехватка пресной воды; атмосфера многие городов насыщается неорганическое и органическое соединение, концентрации которых выше ПДК; исчезают многие виды растений и животных, возникают новые болезни, нерационально используются природные ресурсы-с отходами теряются огромные количества ценных веществ.

В связи с возрастанием негативных изменений в окружающей среде в 70-80-х гг. в мире принято и предусматривается принять большое число международных и регио нальных конвенций, соглашений, программ, проектой по различные проблемам ОХРАНА ПРИРОДЫ п. Примеры: постоянно действующая Программа ООН по окружающей среде (1972); Всемирная стратегия ОХРАНА ПРИРОДЫ п. (1980); Конвенции по охране вод Мирового океана от загрязнения нефтью (1977), флоры и фауны суши (1981), озонового слоя (1985); ежегодные международные конференции (с 1980), посвященные мерам по снижению опасности хлорной продукции, особенно типа "диоксина"-полихлорированных полициклический соединение (ПХПС) и т.д.

В СССР вопросы охраны окружающей среды отражены в законах и спец. постановлениях о Земле, ее недрах, водах, лесах, атм. воздухе и животном мире. С 1974 в гос. годовые и пятилетние планы экономии, и социального развития включался раздел "Охрана окружающей среды и рациональное использование природные ресурсов" и введена гос. статистич. отчетность по выполнению соответствующих природоохранных мероприятий. Принимались меры по оздоровлению экологич, обстановки во многие регионах, в т.ч. по защите от загрязнения озер Байкал и Ладожское; прекращены работы по переброске части стока северных и сибирских рек. Однако в условиях ускорения науч.-техн. прогресса и интенсификации производства развитие промышлености в ряде районов сопровождается ростом загрязнения биосферы. Поэтому в 1988 было принято постановление "О коренной перестройке дела охраны природы в стране". Для координации работ в этой области была создана спец. правительств. организация -Госкомприрода СССР (1988).

Отходы производства и потребления. Для химический отраслей промышлености характерны широкая номенклатура продукции и многообразие различные по составу и физических-химический свойствам отходов производства. Кол-во последних вследствие развития производства непрерывно возрастает, что способствует загрязнению окружающей среды. Между тем выброс в нее отходов нецелесообразен не только экологически, но и экономически, поскольку большинство их представляет собой вторичные материальные ресурсы. Науч.-техн. прогресс позволяет благодаря разработке и внедрению соответствующих процессов и методов, а также оборудования не только резко сократить отходы производства и повысить его эффективность (вследствие значительной снижения расхода сырья и материалов и стоимости продукции), но и обеспечить необходимую защиту окружающей среды от загрязнения пром. выбросами.

Отходы в химический технологии классифицируют по агрегатному состоянию, токсичности, методам переработки и др. По агрегатному состоянию различают отходы газообразные, жидкие и твердые. Газообразные отходы-выделения химический-технол. процессов, выбросы из пром. печей, сушилок, отдувочных аппаратов и т.д. Жидкие отходы почти полностью состоят из жидкой фазы и содержат растворенные в воде или иных растворителях соли, щелочи, кислоты, органическое вещества, а также примеси взвешенных частиц. Твердые отходы получают в виде порошков, пылей, слитков или затвердевшей массы. К отдельной группе отходов относят так называемой шламы-остатки, содержащие твердую и жидкую фазы (осадки после фильтрования, седиментации, нейтрализации).

Кроме отходов производства возникают также отходы потребления. Пром. отходы-металлолом, вышедшее из строя оборудование, техн. изделия из пластмасс, резин, стекла и др. Бытовые отходы-пищевая остатки, изношенные одежда, обувь и т.п., использованная тара и т.д.

По токсичности отходы подразделяют на безвредные, токсичные и особо токсичные. Токсичность отходов устанавливают: по эффекту непосредств. воздействия на здоровье людей (хронич. заболевания, канцерогенная или мутагенная активность, поражение различные органов и др.); по воздействию на животных; по биоаккумулятивным свойствам; по устойчивости в окружающей среде; по свойствам продуктов разложения и т.д.

Типы затрат на природоохранные мероприятия. Отходы, попадающие в атмосферу, гидросферу и литосферу, ухудша-ют природные среду. Для поддержания ее на заданном уровне на современной этапе развития производства требуются значительной затраты:

1) на мероприятия, необходимые для уменьшения поступления выбросов в окружающую среду; 2) на компенсацию социальных последствий от выбросов; 3) на возмещение потерь сырья и продуктов с отходящими газами и сточными водами.

Ущерб, наносимый природе, подразделяется на экономический, социальный и моральный. Экономич. ущерб бывает фактическим, возможным и предотвращенным. Фактич. (расчетный) ущерб - фактич. потери, причиненные народному х-ву в результате загрязнения окружающей среды. Возможный ущерб может быть нанесен при отсутствии природоохранных мероприятий. Предотвращенный ущерб - разность между возможным и фактич. ущербами в определ. момент времени. При нахождении ущербов от загрязнения атмосферы и водоемов исходят из локальных ущербов. Например, экономич. ущерб от загрязнения атмосферы включает: ущерб, причиненный повыш. заболеваемостью населения; ущерб сельскому, лесному, жилищно-коммунальному и бытовому хозяйствам; ущерб пром. объектам. Для уменьшения размеров экономич. ущерба необходимо увеличивать выпуск очистных сооружений и повышать их эффективность. Для стабилизации и улучшения состояния окружающей среды в разных странах выделяют средства в размере 1-2,5% от нац. дохода. В СССР затраты на охрану природы за 1981-90 составили 92 млрд. руб. На предприятиях химический-лесного комплекса для охраны окружающей среды и рационального использования природные ресурсов закрываются предприятия с устаревшей технологией и создаются новые производства без выбросов или с небольшим количеством отходов. Осн. направления организации таких производств: разработка принципиально новых процессов и схем получения известных видов продукции, обеспечивающих энергоемкую, ре-сурсосберегающую комплексную переработку сырья; создание оборотных и замкнутых систем водопотребления; переход от открытых процессов к рециркуляционным; рекуперацию (улавливание и переработку) отходов; создание территориально-пром. комплексов с замкнутой структурой материальных потоков сырья и отходов.

Охрана атмосферного воздуха

Промышленные выбросы и источники загрязнений. Осн. выбросами химический предприятий в атмосферу являются оксиды углерода, азота и серы, сероводород, сероуглерод, аммиак, соединение хлора и фтора, пыль производств неорганическое и органическое веществ, аэрозоли, фенолы, альдегиды, спирты, амины и др. По агрегатному состоянию все пром. выбросы делят на газообразные, жидкие, твердые и смешанные. Кроме того, эти загрязнения классифицируют: а) по характеру организации отвода и контроля (организованные и неорганизованные); б) по режиму отвода (непрерывные и периодические); в) по температуре -нагретые (температура газопылевой смеси превышает температуру воздуха) и холодные; г) по локализации (в основном, вспо-могат. и подсобном производствах); д) по признакам очистки-удаляемые без нее (организованные и неорганизованные) и после нее (организованные). При этом под очисткой газовой смеси понимают отделение от нее или превращаются в безвредное состояние загрязняющего вещества. В последнем случае оно выбрасывается в атмосферу вместе с газом.

Организованные выбросы поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и др. трубопроводы; неорганизованные выбросы попадают в атмосферу как ненаправленные потоки газа в результате нарушений герметичности аппаратуры, отсутствия или неудовлетворит. работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки сырья, выгрузки и хранения продукции. Различают также первичные выбросы, поступающие в атмосферу непосредственно от источников загрязнений, и вторичные выбросы, которые, являясь продуктами образования первичных выбросов, может быть более токсичны и опасны.

Источники загрязнений воздушного пространства подразделяют: 1) по назначению-технологические, содержащие хвостовые газы рекуперац., абсорбц., адсорбционного и др. улавливающих установок, а также продувочные газы из аппаратов и т. п. (для этих источников характерны высокие концентрации вредных веществ и сравнительно малые объемы удаляемого воздуха); вентиляционные (местные отсосы от оборудования и общеобменная вытяжка); 2) по геометрическая форме-точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы) и линейные (аэрац. фонари, открытые окна, близко размещенные вытяжные шахты и факелы); 3) по месту расположения-незатененные, или высокие, находящиеся в зоне недеформир. ветрового потока (высокие трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую в 2,5 раза высоту производств. здания); затененные, или низкие, расположенные на высоте в 2,5 раза меньшей высоты здания; наземные, находящиеся вблизи земной поверхности (открыто расположенное технол. оборудование, колодцы пром. канализации, пролитые токсичные вещества, сбросы отходов производства); 4) по режиму работы-непрерывного и перио-дич. действия, мгновенные и залповые, при которых за короткий промежуток времени в воздух удаляется большое количество вредных веществ (возможны при авариях и сжигании быстрогорящих отходов производства на так называемой площадках уничтожения). Загрязнения переносятся на большие расстояния с воздушными массами.

Влияние загрязнений на запыленность и прозрачность атмосферы и здоровье человека. Важную роль в проницаемости тепловых лучей играет накопление в атмосфере диоксида углерода. Ежегодно его количество возрастает на 0,4%, и в настоящее время концентрация в атмосфере составляет 0,032% (ожидается, что она будет удваиваться каждые 23 года). СО2 поглощает ИК излучение, что при определенной концентрации газа может вызывать глобальное повышение температуры ("парниковый эффект").

Наиб. серьезна проблема загрязнения атмосферы соединениями серы. Выбросы SO2 на одного человека составляли (кг, 1987): в Великобритании-88, СССР-91, Финляндии -119, Чехословакии-201. Продолжит. действие даже малых концентраций SO2 приводит к возникновению у человека гастрита, бронхита, ларингита и др. болезней. Есть сведения о связи между содержанием SO2 в воздухе и уровнем смертности от рака легких. В атмосфере SO2 окисляется до SO3. Окисление происходит каталитически под воздействием следовых кол-в металлов, в основные Мn. Кроме того, газообразный и растворенный в воде SO2 может окисляться озоном или Н2О2. Соединяясь с влагой воздуха, SO3 образует серную кислоту, которая с находящимися в атмосфере металлами дает сульфаты.

В зависимости от влажности воздуха и др. условий SO2 присутствует в атмосфере от несколько часов до несколько дней. Кол-ва SO2 и SO2-4 неодинаковы по высоте: на небольших высотах количество SO2 больше; соотношение SO2/SO2-4 уменьшается с высотой. Переносу на дальние расстояния SO2 и его рассеиванию в верх. слоях атмосферы способствует стр-во высоких дымовых труб. Однако при этом увеличивается время пребывания серосодержащих соединение в воздушной среде и, следовательно, степень превращения SO2 в H2SO4 и сульфаты. Содержащие их кислотные осадки (дождь, град, снег и др.) в районах, где они выпадают, оказывают отрицат. воздействие на водные экосистемы, на рост деревьев и с.-х. культур. Влияние таких осадков на живые организмы, в том числе на человека, еще недостаточно исследовано.

Присутствие в атмосфере взвешенных пылевидных частиц сульфатов размерами 0,1-1 мкм приводит к образованию, наряду с кислотными осадками, туманов и снижению прозрачности воздуха, чему способствует повышение его относит. влажности.

Вредное воздействие на организм человека оказывает присутствие в воздухе др. токсичных газовых компонентов. Так, СО инактивирует гемоглобин, обусловливая кислородную недостаточность тканей, и вызывает расстройства нервной и сердечно-сосудистой систем, а также способствует развитию атеросклероза. CS2 влияет на нервную систему, приводит к острой интоксикации и атеросклерозу. H2S вызывает головную боль, слабость, тошноту; даже малые концентрации его в газовой смеси могут служить причиной функциональных расстройств центральное нервной и сердечнососудистой систем.

Свободная хлор и его соединение влияют на обоняние, световую чувствительность глаз, нарушают дыхание. Соед. фтора резко раздражают кожу и слизистые оболочки; при длительного их воздействии возможны носовые кровотечения, насморк, кашель, склеротич. изменения в легких.

Оксиды азота сильно раздражают легкие и дыхательные пути, приводят к возникновению в них воспалит. процессов; под их влиянием образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникают головокружение, потеря сознания, рвота, одышка. Наличие в атм. воздухе углеводородов вызывает раздражение дыхат. путей, тошноту, головокружение, сонливость, расстройства дыхания и кровообращения; некоторые углеводороды - канцерогенные вещества.

Пыль. Установлено, что гигиенич. стандарт атмосферы допускает ее запыленность 1,5 т/га, однако в отдельных пром. районах мира она достигает 60 т/га. Частицы пыли какое-то время остаются в атмосфере, образуя так называемой ядра конденсации, что ограничивает прохождение УФ излучения. Т. обр., запыленность атмосферы способствует уменьшению количества солнечной радиации, достигающей Земли, и вызывает похолодание. Одновременно пыль, падающая на поверхность ледников, поглощает солнечную энергию и ускоряет их таяние.

Влияние пыли на организм человека обусловлено ее дисперсностью: мелкие частицы проникают в дыхательные пути и раздражают слизистые оболочки. Длит. воздействие очень мелкой пыли может вызывать закупорку пор и снижение потоотделения. У людей, постоянно проживающих в запыленной местности, наблюдаются фиброзные изменения в легких. Пыль, содержащая ядовитые вещества (As, Hg, Pb), приводит к отравлениям. Например, свинцовая пыль, обладая кумулятивным действием, изменяет состав крови и костный мозг, вызывает мышечную слабость и паралич лучевого нерва, свинцовые колики и воспаление головного мозга, поражения печени и почек. Ртуть, находящаяся в пыли, проникает в мозг, разрушает нервную систему, ослабляет умственные способности, вызывает импотенцию, ускоряет старение. Асбестовая пыль приводит к фиброзу легких и, кроме того, усиливает вредное действие SO2.

Тяжелые металлы и неметаллы, выброшенные в атмосферу, включаются в природные круговорот. Накопление их в почве и воде опасно для всех живых организмов. Ряд элементов (в частности, As и Сг) относят к веществам, вызывающим раковые заболевания. Отравления Se обычно оканчивается смертельным исходом; воздействие Т1 приводит к выпадению волос и др. заболеваниям, особенно у детей, и т.д.

Радиоактивные вещества находятся в атмосфере в пылеобразном состоянии или сцеплены в агрегаты с частицами аэрозолей. Их хронич. воздействие даже в малых дозах нарушает нервную деятельность, функции половых желез, желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, работу надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, сердечно-сосудистой системы, изменяет форменные элементы крови, вызывает генетич. аномалии.

Контроль за качеством воздушной среды имеет важное значение, т. к. выбросы в атмосферу в различные странах достигают значительной размеров. Так, в 104 городах СССР загрязнение воздуха в отдельные дни в 10 раз превышало установл. нормы (1988). Для такого контроля используют следующей показатели: ПДКр.з. - предельно допустимая концентрация химический вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3; ПДКм.р. , ПДКс.с.- соответственно макс. разовая и среднесуточная предельно допустимые концентрации химический вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. В зависимости от значения ПДК химический вещества в воздухе классифицируют по степени опасности (см. Токсич ность). При одноврем. присутствии в атмосфере k вредных веществ (с концентрациями c1 c2, ..., сn)однонаправл. действия их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1:


Для нагретых загрязнений предельно допустимый выброс определяют по формуле:


При этом концентрация вредного вещества в отходящем газе около устья источника загрязнений (например, дымовой трубы) должна быть не более некоторой макс. концентрации, вычисляемой по формуле:


Для холодных выбросов расчет проводят по формулам:


В этих формулах Я высота дымовой трубы, м; V1 - объем газовоздушной смеси за время, м3/с; T-разность между температурами выбрасываемой смеси и атм. воздуха; A1 A2- коэффициент, зависящие от условий вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе (120-240); F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания в воздухе вредных веществ (для газов F = 1); т, п коэффициент, учитывающие условия выхода газов из источника загрязнений; D диаметр устья трубы, м.

Контроль за качеством воздуха осуществляют спец. службы на предприятиях, а также гос. и ведомств. органы.

Защита воздуха от пыли. Последняя образуется главным образом в технол. процессах, связанных с измельчением веществ, перемешиванием и транспортированием сыпучих материалов. Для удаления пыли используют циклоны, мокрые пылеуловители и фильтры. Осн. критерий выбора типа оборудования степень очистки, которая зависит от свойств пыли и параметров газового потока. Пром. пыли, уловленные в различные установках, используют в качестве целевых продуктов и сырья в исходных производствах (в т.ч. строительных), в с. х-ве. Сильнотоксичные пыли подлежат подземному захоронению или ликвидации сжиганию (см. также Пылеулавливание).

Защита воздуха от газо- и каплеобразных примесей. Методы очистки отходящих газов подразделяют на некаталитические и каталитические. С помощью первых методов примеси выводятся из газовой смеси путем конденсации или поглощения жидкими либо твердыми сорбентами. При ка-талитич. методах примеси не выделяются из системы, а превращаются в др. вещества, которые остаются в газовой смеси или затем удаляются (см. также Газов очистка, Каплеулавли-вание. Туманоулавливацие).

Охрана водного бассейна

Улучшение водообеспечения - одна из главных экологич. проблем человечества. Вследствие роста потребления воды в с. х-ве, промышлености, на коммунально-бытовые нужды и др. причин (вырубка лесов, осушение болот и т.д.) и усиливающегося загрязнения водоемов пром. стоками и

отходами во многие регионах мира возник острый дефицит ресурсов пресных вод (см. Вода). Например, в Средней Азии свободный водные ресурсы практически отсутствуют. В этих условиях для химический отраслей промышлености важную роль играют рациональное водопотребление, водоподготовка и очистка сточных вод.

Водопотребление. На предприятиях химический-лесного комплекса воду используют для производств. и хозяйств.-бытовых нужд. Потребление свежей воды на каждом предприятии достигает огромных размеров и сопровождается образованием сточных вод (см. ниже), сброс которых загрязняет водоемы. С учетом этого для сокращения потребления свежей воды и уменьшения количества сточных вод проводят различные мероприятия: разрабатывают и применяют безводные и маловодные технол. процессы; совершенствуют действующие производства; внедряют аппараты воздушного охлаждения, повторно используют в оборотных и замкнутых системах очищенные сточные воды.

Осн. количество воды (до 80%) на предприятиях служит для охлаждения оборудования, газообразных и жидких продуктов. Охлаждающая вода не соприкасается с материальными потоками и циркулирует в оборотных системах (условно чистая вода); она многократно нагревается до 40 45 °С и охлаждается в вентилируемых градирнях или брызгальных бассейнах. В результате испарения безвозвратно теряется значительной количество воды. Кроме того, для предотвращения инкрустаций, коррозии, биологическое обрастания аппаратов и трубопроводов часть оборотной воды выводится из системы на очистку (продувочная вода). Указанные потери компенсируются подачей в систему свежей воды. В целом по химический промышлености и предприятиям по производству удобрений коэффициент использования воды К = 0,73 (на некоторых предприятиях 0,85-0,95), а доля оборотной воды достигла 82,5% (1985). Ее количества для производств ряда химический продуктов (СССР, 1990) приведены в таблице.

УДЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ И КОЛИЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ (на 1 т продукции)

Продукция

Расход оборотной и последовательно используемой воды, м3

Расход свежей воды из источника, м3

Общий расход воды, м3

Безвозвратное потребление и потери воды, м3

Кол-во сточных вод, м3

Удобрения






азотные

57,3

4,3

61,6

3,4

0,9

сложные

47

5

52

2,1

2,3

Химическая средства защиты растений

290

2

292

1,25

0,75

Сода






кальцинированная

120

5

125

3

15,2

каустическая (известковый способ)

122

1,5

123,5

1,5

0

Серная кислота

72

5

77

2

3

Поликарбонатные и полиформальдегидные смолы

1028

50

1078

39

11

Синтетич, волокна

2300

290

2590

95

195

Нефтеперерабатывающих и нефтехимический производств (в расчете на 1 т нефти)

51

1.4

52,4

1,1

0,3

Осн. направление рационального потребления воды-создание замкнутых систем водоснабжения, исключающих образование к.-л. отходов и сброс сточных вод в водоемы, т.е. многократное использование воды и переработка всех загрязняющих веществ. Удаление примесей из сточных вод осуществляют с помощью эффективных методов очистки. Подпитка замкнутых систем свежей водой допускается при нехватке очищенных стоков для восполнения потерь воды в этих системах. Применение свежей воды возможно также в производств. процессах, в которых очищенные сточные воды нельзя использовать по условиям технологии или гигиены. Организация замкнутых систем целесо образна, если затраты на рекуперацию воды и веществ, выделенных из стоков и переработанных до товарных продуктов или вторичного сырья, ниже затрат на водоподготовку и очистку сточных вод до показателей, позволяющих сбрасывать их в водоемы без загрязнения последних. На действующих предприятиях внедрение замкнутых систем происходит поста-дийно с постепенным увеличением доли оборотного водоснабжения.

Очистка сточных вод. Классификация стоков. В зависимости от условий образования различают сточные воды: промышленные; атмосферные (образуются в результате выпадения атм. осадков и, загрязняясь минеральных и органическое веществами, стекают с территории предприятий); хозяйственно-бытовые (содержат примерно 42% минеральных и 58% по массе органическое примесей).

Пром. сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые образуются при переработке неорганическое и органическое сырья. Источники сточных вод в технол. процессах: 1) воды, образующиеся при протекании химический реакций (загрязнены их продуктами и исходными веществами); 2) воды, находящиеся в виде свободный и связанной влаги в сырье или исходных продуктах и выделяющиеся при их переработке; 3) воды от промывок сырья, продуктов и оборудования; 4) маточные водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6) хладагенты; 7) прочие-воды вакуум-насосов, конденсаторов смешения, установок гидрозолоудаления, от мытья тары и др. Кол-ва образующихся сточных вод определяются видом химический производства (см. табл.).

Сточные воды загрязнены исходным сырьем, всевозможными неорганическое и органическое веществами. Например, сточные воды производств неорганическое солей содержат кислоты, щелочи, фториды, сульфаты и др.; сточные воды производств основного органическое и нефтехимический синтеза-жирные кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, арома-тич. соединение и т.п. В состав стоков производств многие продуктов, кроме растворимых в воде, входят коллоидные примеси, а также взвешенные (мелко- либо грубодисперсные) вещества, плотность которых может быть больше или меньше плотности воды. Концентрации в сточных водах указанных примесей весьма неодинаковы.

Ежегодно во внутр. водоемы и моря сбрасывают 150 км3 сточных вод, в том числе 40 км3 без к.-л. очистки. Сброс неочищенных сточных вод в водоемы изменяет качество природные вод: снижается рН; повышается содержание тяжелых металлов и неметаллов (Pb, Hg, Cd, Zn, As), нитратов и нитритов, фосфатов, ПАВ, пестицидов и продуктов их распада; уменьшаются содержание кислорода и прозрачность; увеличивается количество вирусов и бактерий.

Классификация методов очистки. Для потребления в оборотных системах и технол. процессах сточные воды подвергают очистке до необходимого качества, которое зависит от вида химический производства. В промышлености применяют механические, химический, физических-химический, биохимический и термодинамически методы очистки, подразделяемые на рекуперационные и деструктивные. Рекуперац. методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. С помощью деструктивных методов вещества, загрязняющие сточные воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления; продукты деструкции удаляются из стоков в виде газов или осадков.

Мех. методы используют для предварит. очистки сточных вод. Химическая и физических-химический методы очистки применяют раздельно, а также для достижения наиболее эффекта в сочетании с механические и биохимический методами; физических-химический очистка благодаря определенным преимуществам (см. ниже) может быть использована вместо биохимической. Классификация основные методов очистки приведена на рис. 1.

Мех. очистку осуществляют методами процеживания, отстаивания и фильтрования для выделения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей.

Процеживание через наклонные решетки из металлич. прутьев (расстояние между ними 15-20 мм) или через сетки с отверстиями 0,5-1 мм проводят для защиты очистных сооружений от попадания со сточными водами камней, кусков дерева, тряпок и т. п.

Цель отстаивания (см. Осаждение) - удаление твердых и жидких нерастворимых примесей. Для этого используют отстойники периодической и непрерывного действия, которые по направлению движения сточных вод делят на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Загрязнения с плотностью, меньшей, чем у воды (нефтепродукты, смолы и др.), удаляют при всплывании их в горизонтальных и радиальных нефтеловушках, которые по устройству мало отличаются от отстойников. Нефтепродукты, всплывающие на поверхность воды, с помощью нефтесборных труб удаляются на дальнейшую переработку. Степень очистки 60-70%.

Для повышения эффективности отстаивания и всплывания примесей применяют тонкослойные горизонтальные и радиальные отстойники и ловушки, состоящие из водораспре-делит., водосборной и отстойной зон. Последняя разделена трубчатыми или пластинчатыми элементами на ряд слоев небольшой глубины (до 150 мм), что ускоряет отстаивание и позволяет уменьшить размеры аппаратуры.

Осаждение взвешенных частиц из сточных вод интенсифицируют воздействием на них центробежных и центро-стремит. сил в низконапорных (открытых) и напорных гидроциклонах. Для выделения тяжелых примесей используют открытые гидроциклоны различные конструкций, в том числе многоярусные, где реализован принцип тонкослойного отстаивания. Среди напорных гидроциклонов распространены конические, которые эффективнее открытых, но потребляют больше энергии. В ряде случаев осадки из сточных вод выделяют в отстойных центрифугах (см. Центрифугирование).

Тонкодиспергир. твердые или жидкие вещества выделяют из сточных вод фильтрованием через пористые перегородки под действием гидростатич. давления столба жидкости, повыш. давления над перегородками и вакуума после них. В качестве перегородок применяют металлич. перфорир. листы и сетки из кислотостойкой стали, алюминия, никеля, меди, латуни и др., различные ткани, керамику и слои зернистых материалов (кварцевый песок, дробленый гравий, коксовая мелочь, бурый или каменный уголь, торф и т.д.). Выбор перегородок зависит от свойств сточных вод, температуры и давления фильтрования, а также от конструкций фильтров.

При больших объемах сточных вод используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и с зернистым слоем. Фильтр последнего типа представляет собой резервуар, в ниж. части которого размещено дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывается слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Фильтры с зернистым слоем подразделяют на открытые (высота слоя 1 -2 м), закрытые (0,5-1,0 м; напор воды создается насосами), медленные (для очистки некоагулир. сточных вод, скорость фильтрования 0,1-0,3 м/ч) и скоростные (12-20 м/ч). Промывку фильтров осуществляют очищенной водой, подавая ее в кол-ве 6-7 л/(м2•с) через зернистый слой снизу вверх; для облегчения промывки слой иногда разрыхляют путем продувки сжатым воздухом.

Для удаления примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, используют флотацию. Наиб. распространены установки напорной флотации. В них сточные воды сначала насыщаются воздухом в напорной емкости при давлении 0,15-0,40 МПа, затем водовоздушная смесь поступает во флотац. камеру, работающую при атм. давлении. В камере воздух выделяется в виде пузырьков, которые, поднимаясь, захватывают взвешенные частицы. Пенный слой, образующийся на поверхности воды и содержащий загрязнения, удаляется из камеры. Достоинства процесса: высокая степень очистки (85-98%), широкий диапазон выделяемых из воды примесей, небольшие капитальные затраты, большая скорость по сравнению с отстаиванием, возможность получения шлама меньшей влажности.

Для укрупнения дисперсных частиц с целью ускорения процессов осаждения тонкодиспергир. примесей используют различные коагулянты (например, оксихлорид и сульфат алюминия, алюминат натрия, сульфаты и хлорид железа) и флокулянты (полиакриламид и др.), дозы которых зависят от концентрации загрязнений. Например, коагулянтная очистка включает след, стадии: дозирование и смешение коагулянтов со сточными водами (в дырчатых, перегородчатых, вертикальных и с лопастными мешалками смесителях); хлопьеобразование (в вихревых, перегородчатых, водоворотных камерах); осаждение (в отстойниках или гидроциклонах). При электрокоагуляции сточные воды пропускают через электролизер с растворимыми стальными или алюминиевыми анодами. Под действием электрич. тока металл растворяется, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия; последние, встречаясь с группами , образуют хлопьевидные гидроксиды, и происходит интенсивная коагуляция.

Растворимые примеси удаляют из сточных вод с помощью химический и физических-химический методов.

Химическая очистка связана с использованием различные реагентов, которые вводятся в стоки и вступают во взаимодействие с вредными примесями; последние окисляются или восстанавливаются с получением малотоксичных веществ либо переводятся в малорастворимые соединения и отделяются в виде осадков, которые захороняют, складируют или используют как сырье. Наиб. широко применяют методы нейтрализации и окисления активным хлором, кислородом воздуха, озоном и др.

Нейтрализацию проводят путем окисления кислых и щелочных сточных вод, добавления ряда реагентов [наиболее дешевый-известковое молоко, содержащее 5-10% активной Ca(OH)2], фильтрованием кислых вод через нейтрали зующие вещества и поглощением кислых газов щелочными сточными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами.

Хлор, хлорную известь, гипохлориты, хлораты, диоксид хлора используют как окислители для очистки сточных вод от сероводорода, неорганическое гидросульфидов, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов и др. При очистке озоном последний в виде озоновоздушной или озонокислородной смеси, содержащей 3% по объему О3, подают в сточные воды; для увеличения поверхности контакта газовую смесь диспергируют. Окисление с помощью озона позволяет одновременно обесцвечивать сточные воды, устранять привкусы и запахи, а также осуществлять деструкцию фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединение мышьяка, ПАВ, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др.

Физико-химическая очистка. Для глубокой очистки сточных вод от растворенных органическое веществ после биохимический очистки (см. ниже), а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в стоках невелика и они биологически не разлагаются или сильно токсичны, применяют различные адсорбционного процессы (см. Адсорбционная очистка, Адсорбция). Такая очистка может быть рекуперативной, т.е. с извлечением из адсорбента примесей и их утилизацией, или деструктивной -с разрушением примесей и адсорбента и выбросом продуктов деструкции. В качестве адсорбентов используют активные угли, силикагель, цеолиты и др., а также некоторые отходы (шлаки, золы, опилки и т.д.).

Ионообменная очистка наиб, распространена для обессо-ливания воды (см. Ионный обмен). Разработаны процессы очистки с применением природные и синтетич. ионообменных сорбентов (см. Иониты}. Для очистки сточных вод от фенолов, масел, органическое кислот и др. используют экстракцию жидкостную; она может быть экономически целесообразна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует все затраты на его проведение. Обратный осмос и ультрафильтрацию (см. Мембранные процессы разделения) применяют для удаления из воды минеральных солей и в локальных установках для извлечения др. примесей; эффективность очистки зависит от свойств мембран. Для удаления из стоков токсичных газов чаще всего проводят десорбцию с помощью инертного компонента в насадочных или тарельчатых колоннах при нагревании (см. Абсорбция).

Биохимическая очистка служит основные методом обезвреживания сточных вод от органическое загрязнителей, которые окисляются микроорганизмами. На практике широко распространены аэробные процессы, протекающие в естеств. условиях на спец. участках земли (так называемой полях орошения или фильтрации) либо в искусств. сооружениях (аэротенках и биофильтрах).

Аэротенки - железобетонные аэрируемые резервуары. Очистка происходит по мере прохождения через аэротенк аэрируемой смеси сточных вод и активного ила. Последний включает скопление микроорганизмов (в основные 12 видов бактерий и простейших) и твердый субстрат (отмершая часть остатков водорослей и водных организмов). Химическая состав активного ила определяется составом сточных вод (см. также ниже); например, для стоков производств азотных удобрений ил имеет состав C90H167O52N24S8. Качество ила зависит от скорости его осаждения и степени очистки сточных вод, Орг. вещества с помощью белка-переносчика попадают внутрь клеток микроорганизмов, где происходит окисление примесей, сопровождаемое выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии. Роль катализаторов превращений органическое примесей выполняют ферменты. Для разрушения сложной смеси органическое веществ необходимо 80-100 различные ферментов. Микроорганизмы потребляют только растворенный в стоках кислород; насыщение им воды осуществляют аэрацией. При очистке образуется избыток активного ила, который утилизируют (см. ниже).

В биофильтрах (колонны с фильтрующим материалом) очистка происходит при фильтровании стоков через слой загрузки (котельный шлак, щебень, гравий, керамзит и др.), покрытый пленкой микроорганизмов. Биопленка выполняет ту же функцию, что и активный ил. Однако в ней число микроорганизмов меньше, чем в иле, поэтому окислит. мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

Для интенсификации аэробной очистки сточных вод вместо воздуха начинают использовать техн. кислород.

Очистку высококонц. стоков и обезвреживание осадков осуществляют анаэробно, т. е. без доступа кислорода в спец. аппаратах - метантенках; образующийся газ (63-65% СН4, 32-34% СО2) может быть использован для энергетич. нужд.

По сравнению с биохимический методами физических-химический методы очистки сточных вод обладают следующей преимуществами: позволяют выделять токсичные, биохимически неокисляемые органическое загрязнения и рекуперировать различные вещества; менее чувствительны к изменениям состава и кол-в стоков и обеспечивают их более глубокую и стабильную очистку; характеризуются лучшей изученностью кинетики, а также вопросов моделирования и оптимизации процессов очистки, что обеспечивает правильный выбор и расчет аппаратуры; не связаны с контролем за жизнедеятельностью микроорганизмов; позволяют полностью автоматизировать процессы очистки.

Термическая очистка. Сильно минерализованные и очень токсичные сточные воды, которые не удается очистить перечисл. методами, термически обезвреживают или закачивают в подземные скважины. При термодинамически обезвреживании жидкие отходы концентрируют с последующей выделением растворенных веществ; подвергают обработке с целью жидкофазного окисления органическое веществ, а также их окисления в присутствии катализатора при атм. или повыш. давлении; перерабаты вают с помощью огневого метода непосредственным распылением в топочные газы. Концентрирование примесей производят в одно- и многоступенчатых выпарных установках, а выделение солей-в кристаллизаторах или распылит. сушилках. Установки жидкофазного окисления органическое веществ растворенным кислородом воздуха позволяют обезвреживать стоки с низким содержанием примесей без предварит. концентрирования; полученные при этом продукты остаются в сточных водах, но не содержат вредных веществ.

При огневом обезвреживании горючие пром. отходы, содержащие примеси мазута, масел и нефтепродуктов, отработанные растворители, спирты, эфиры сжигают в спец. установках без добавления топлива. Негорючие сточные воды распыляют в топочные газы с температурой 900-1000 °С. При этом вода полностью испаряется, органическое примеси сгорают, превращаясь в газообразные продукты, а минеральных вещества образуют твердые или расплавл. частицы. Для сжигания горючих и негорючих сточных вод пригодны камерные, шахтные, циклонные печи и печи с пссвдоожиж. слоем. Установки может быть с очисткой и без очистки отходящих в атмосферу газов, с рекуперацией и без рекуперации теплоты. Огневой метод требует большого расхода топлива (обычно 250-300 кг условного топлива на 1 т стоков) на испарение воды и полного сгорания токсичных примесей.

Эффективность методов очистки и их выбор. Перед подачей на очистные сооружения сточные воды обычно поступают в аппараты, в которых усредняются их состав и расход. Эффективность различные методов очистки: механических-50-70%, химических-80-90%, физико-химических - 90-95%, биохимических - 85-95%.

Метод очистки и инженерное оформление соответствующего процесса выбирают, принимая во внимание: 1) санитарные и техн. требования к качеству очищенных вод и направления их дальнейшего использования; 2) количество стоков; 3) наличие на предприятии необходимых для их обезвреживания энергетич. и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, сорбенты, реагенты), а также площадей для сооружения очистных установок; 4) эффективность обезвреживания сточных вод.

В качестве примера правильного учета упомянутых факторов, охраны и рационального использования водных ресурсов служит осуществленная в Первомайском пром. узле (Украина) замкнутая система водопотребления (рис. 2). В нее включены сточные воды города, ТЭЦ, химический завода и иных пром. предприятий. В каждом химический производстве предусмотрены самостоят. водооборотные циклы с локальными очистными установками и повторное использование очищенных стоков. На общезаводских сооружениях проводится биохимический очистка сточных вод предприятий пром. узла, а также городских вод. Минерализов. воды опресняют на термодинамически установке, а концентрир. рассолы захороняют в подземные скважины. Отходы после очистки сточных вод и отходы химический производства перерабатывают с получением белково-вита-минного концентрата, азотных удобрений, Na2SO4, поли-винилхлоридных плитоколо В результате потребление пром. узлом свежей воды снизилось в 6 раз, а загрязнение водоемов сведено к минимуму.


Рекуперация твердых отходов

Общие положения. В связи с ускоренным развитием химический отраслей промышлености количество твердых отходов производства в мире возрастает, достигнув только в СССР 100 млн. т/год (1988). Поэтому их рекуперация занимает важное место в системе мероприятий по охране окружающей среды.

К числу твердых отходов химический производств относят различные осадки, шламы, огарки, золу, пыль, смолы, пластмассы, резины, хвосты флотац. обогащения и др. Часто в отходы попадают неиспользуемое сырье и бракованные готовые продукты. Все виды этих отходов может быть использованы как исходное сырье в иных отраслях промышлености. Это позволяет значительно экономить первичные сырье и материалы и создавать экологически безопасные ресурсосберегающие производства.

Переработка крупнотоннажных отходов. Экологически и экономически особенно важна переработка крупнотоннажных отходов, наиболее интересные примеры которой приведены ниже.

Пиритные огарки. При получении H2SO4 из серного колчедана после выделения основные количества серы остается твердый рассыпчатый порошок - пиритный огарок (на каждую тонну кислоты 0,6 т огарка). Последний содержит 40-63% Fe, 1-2% S, 0,33-47% Сu, 0,42-1,35% Zn, 0,32-0,58% Pb, 10-20 г/т драгоценных металлов. Огарки используют в основные в цементной промышлености (минерализующая добавка к порт-ландцементной шихте); предложены процессы извлечения цветных металлов, а также производства чугуна и стали. Начинают функционировать установки по комплексной переработке пиритного концентрата методом плавки в жидкой ванне.

Фосфогипс-отход производства экстракционной фосфорной кислоты сернокислотным способом. На 1 т кислоты при переработке апатитового или фосфоритового концентрата получают соответственно 4,25 и 5,6 т фосфогипса-CaSO4•2H2 О с примесями фосфатов. Осн. масса фосфогипса сбрасывается в отвалы; организация таких отвалов требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Наиб. рациональные направления утилизации фосфогипса - получение гипсовых вяжущих веществ и цемента (по этой технологии перерабатывают 2,5% производимого в мире фосфогипса). Др. направления использования: для производства H2SO4 и извести восстановлением CaSO4 x 2Н2О с помощью кокса или продуктов конверсии природные газа; для получения сульфата аммония обработкой суспензии фосфогипса раствором (NH4)2CO3 (процесс не получил пром. развития из-за невысоких агрохимический качеств сульфата аммония и больших объемов его получения в др. производствах, например при очистке коксового газа); для внесения в почву как местное минеральных удобрение (содержит 0,5% по массе неотмытой Н3РО4); для химический мелиорации солонцовых почв (при внесении гипса в такие почвы образуется Na2SO4, который легко из них вымывается; для гипсования солонцов на 1 га почвы вносят 6-7 т фосфогипса). В с. х-ве, цементной и др. отраслях промышлености СССР использовалось более 2 млн. т фосфогипса (1990).

Галитовые отходы образуются в производстве хлорида калия из сильвинита (2,5-3,0 т на 1 т удобрения). Они содержат в основные NaCl, а также небольшие количества КСl, MgCl2, CaSO4 и др. Большую часть отходов складируют в отвалах (в СССР св. 500 млн. т, 1990), направляют на захоронение в выработанные шахты или растворяют в воде и закачивают в подземные поглощающие горизонты. Для складирования и захоронения таких отходов необходимы значительной площади земель, которые выводятся из с.-х. производств. Направления использования: выработка техн. или пищевой поваренной соли; приготовление рассолов для получения кальцинир. соды или хлора и каустич. соды (диафрагменный электролиз растворов NaCl). Из ежегодно образуемых 50-60 млн. т отходов В СССР использовалось до 20 млн. т (1990).

Отходы пластмасс подразделяют на производственные и потребления. Направления утилизации технол. отходов (глыбы, слитки, обрезки и др.): механические переработка с целью приготовления той же продукции, при получении которой они образовались, и менее ответств. изделий (например, с.-х. пленка и мешки для минеральных удобрений, тара для упаковки химический реактивов и товаров бытовой химии, детские игрушки); химический переработка с получением чистых полимеров, пластификаторов, мономеров и их производных; тер-мич. переработка, например пиролиз с образованием сырья для органическое синтеза и углеродсодержащего остатка (основа активных углей, используемых в системах очистки отходящих газов и сточных вод). Загрязненные пром. и бытовые отходы применяют для строит. нужд (наполнители; различные изделия -плиты, блоки, трубы, кровля и др.); переработка таких отходов наиболее трудоемка, поскольку связана с их сбором, сортировкой, очисткой от посторонних примесей, уплотнением и гранулированием. Некоторые виды пластмасс (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид) способны к биодеструкции, т. е. могут разлагаться под действием бактерий, плесени и грибков; для интенсификации процесса добавляют крахмал и Fe2O3, которые служат центрами биораспада. Разрушение пластмасс возможно под действием УФ излучения; однако продукты распада отходов загрязняют окружающую среду. Осн. направления переработки: пиролиз, деполимеризация с получением исходных продуктов; вторичная переработка.

Отходы резиновых технических изделий. Из таких отходов на долю изношенных покрышек приходится 90%. Для переработки покрышки превращают в резиновую крошку; при этом текстильный и металлич. корд отделяют соответственно воздушными и магн. сепараторами. Крошку используют для производства регенерата и строит. работ (битумно-резиновые антикорроз. мастики, гидроизоляц. и кровельные рулонные материалы и др.). Некоторое количество отходов применяют для изготовления изделий широкого потребления (резиновых трубок, ковриков, рукавиц, фартуков и т.д.). Остальную часть этих отходов вывозят на свалки или сжигают. Одно из возможных направлений их использования - пиролиз с получением жидких углеводородов (топливо) и твердого остатка - кокса (сырье для получения сажи или активного угля).

Кислые гудроны-один из основные отходов, образующихся при сернокислотной очистке масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций, а также в производствах сулъфонатных присадок, синтетич. моющих средств, флотореагентов. Эти отходы представляют собой смолообразные вязкие массы, содержащие H2SO4 (15-70%), воду и органическое вещества (сернистые соединения, смолисто-асфальтеновые вещества и др.). Наиб. перспективные продукты утилизации: SO2, перерабатываемый в H2SO4, высокосернистые коксы, дорожные битумы.

Отходы очистки сточных вод. К этим отходам относятся многочисленные осадки, состав которых весьма разнообразен. Например, при биохимический очистке сточных вод образуется избыточный активный ил, содержащий 99% влаги и около 160 г биомассы на 1 м3 жидкости; в расчете на сухое вещество в состав ила входят 37% белков, 20-35% аминокислот и витамины группы В. Для обеззараживания ил обезвреживают, уплотняют, стабилизируют и подвергают термодинамически переработке с получением белково-витаминных кормовых продуктов для с.-х. животных и техн. витамина В12.

Кроме перечисл. твердых отходов для химический-лесного комплекса характерна также обширная номенклатура др. отходов, которые еще недостаточно используются.

Охрана окружающей среды от теплового загрязнения

Тепловое загрязнение окружающей среды происходит в результате протекания экзотермодинамических технологических процессов, потерь теплоты от нагретых поверхностей оборудования (печей, реакторов, сушилок, теплообменников и т. п.), с топочными газами, с готовой продукцией и отходами, с горячей водой и паром, отработанными в технол. установках, и др. Наиб. количество теплоты выделяется в производствах аммиака, азотной и серной кислот, соды, мономеров для СК и т.д. Вся выделяющаяся теплота представляет собой вторичные энергетич. ресурсы (ВЭР) к, наряду с горючими отходами, утилизируется.

Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду технол. оборудование уплотняют и изолируют; охлаждают горячую воду в теплообменниках, градирнях и прудах-испарителях; разрабатывают технол. процессы с выделением миним. кол-в отходящих газов, горячей воды и горючих отходов; используют ВЭР в замкнутых энерготехнол. циклах (см. Эксергетический анализ); сжигают горючие отходы всех видов в установках, снабженных котлами-утилизаторами, с выработкой пара, горячей воды и электроэнергии; используют теплоту дымовых газов в рекуператорах для подогрева воздуха, топлива или технол. сырья, а также для выработки пара. Степень утилизации горючих ВЭР составляет: на предприятиях по производству минеральных удобрений-50%, в нефтепереработке и нефтехимии -90%, на химических -92% (1988). В меньшей степени утилизируется теплота отходящих газов.

Роль химии в защите окружающей среды

Химическая отрасли промышлености относятся к отраслям х-ва, оказывающим отрицат. влияние на природу. Одновременно они имеют важное значение для осуществления мероприятий по ее охране: в разнообразную гамму химический продукции входят различные реагенты, сорбенты, ионообменные материалы, катализаторы и др., которые широко используются в системах очистки отходящих газов и сточных вод. На основе достижений химический науки и производства разработаны и создаются экологически чистые виды топлив (см., например, Альтернативные топлива, Водородная энергетика); новые электрохимический источники энергии, например свинцово-кислотные аккумуляторы для применения на транспорте (в так называемой электромобилях); методы локализации загрязнений Мирового океана нефтью и нефтепродуктами; новые методы опреснения воды (подсчитано, что благодаря эффективному опреснению площади, пригодные для проживания, могут возрасти не менее чем на 20%). Одно из важных средств контроля за состоянием окружающей среды - аналит. химия загрязнений. Малоотходные процессы и эффективные методы переработки отходов разрабатывают в н.-и. и проектных организациях; в вузах и техникумах химический-технол. профиля готовят специалистов для решения проблем охраны окружающей среды.

Литература: Цыганков А. П., Балацкий Рекуперация твердых отходов Ф., Сенин В.Н., Технический прогресс-химия-окружающая среда, М., 1979; Химия окружающей среды, под ред. Дж. Бокриса, пер. с англ., М., 1982; Коузов П.А., Малыгин А.Д., Скрябин Т. М., Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности, Л., 1982; Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении, М., 1983; Наркевич И. П., Печковский В. В., Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ, М., 1984; Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов, М., 1985; Пономарев В. Г., Иоакимис Э. Г., Монгайт И.Л., Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, М., 1985; Ковалева Н.Г., Ковалев В. Г., Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности, М., 1987; Цыганков А. П., Сенин В. Н., Циклические процессы в химической технологии. Основы безотходных производств, М., 1988; Стадницкий Г. В., Родионов А. И., Экология, М., 1988; Горная энциклопедия, т. 4, М., 1989, с. 35-40; Родионов А. И., Клушин В. Н., Торочешников Н.С., Техника защиты окружающей среды, 2 изд., М., 1989; Шевченко М. А., Таран П.Н., Гончарук В. В., Очистка природных и сточных вод от пестицидов, Л., 1989; Бретшнайдер Б., Курфюрст И., Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль, пер. с англ., Л., 1989; Маршалл В., Основные опасности химических производств, пер. с англ., М., 1989. А. И. Родионов.


Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
http://taxiru.ru/shashki-dlya-taxi-all/
ручки и замки для мебели
ninebot официальный сайт
цена обслуживания чиллеров

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.09.2017)