- •Федеральное агентство по образованию
- •Воронежская государственная технологическая академия Кафедра промышленной экологии
- •По дисциплине «промышленная экология»
- •Часть 1
- •Введение. Промышленная экология — основа рационального природользования
- •Тема 1. Производственные процессы Иерархическая организация производственных процессов
- •Критерии оценки эффективности производства
- •Технологические системы (тс)
- •Структура и описание тс
- •Синтез и анализ тс
- •Сырьевая и энергетическая подсистемы тс
- •Тема 2. Рациональное использование атмосферного воздуха Анализ основных источников и загрязнителей атмосферы
- •Промышленные источники загрязнения воздушного бассейна
- •Основные промышленных методы очистки газовых выбросов
- •Очистки промышленных газов от твердых частиц и аэрозолей
- •Очистка топочных газов от диоксида серы
- •Очистка промышленных газов от оксидов азота
- •Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов
- •Очистка газовых выбросов от фторсоединений
- •Очистка газовых выбросов от хлорсоединений
- •Замкнутые газооборотные системы
- •Тема 3. Рациональное использование воды
- •Основные источники загрязнения природных вод
- •Состав и свойства сточных вод
- •Создание замкнутых водооборотных систем
- •Основные принципы создания замкнутых водооборотных систем
- •Очистка сточных вод
- •Классификация методов
- •Восстановление диоксидом серы происходит по схеме
- •Очистка от органических веществ
- •Очистка от неорганических веществ
- •Тема 4. Переработка и использование отходов производства и потребления
- •Классификация отходов
- •Вторичные материальные ресурсы
- •Переработка твердых отходов
- •Физико-химические методы переработки
- •Уничтожение и переработка токсичных отходов
- •Сбор, переработка, обезвреживание и утилизация твёрдых бытовых отходов
- •Полигоны для твердых отходов
- •1 Лесозащитная полоса (зеленая зона); 2 промежуточный изолирующий слой;
- •3 Отходы; 4 укрывающий наружный слой растительного грунта;
- •5 Естественное или искусственное водоупорное основание (глина)
- •Компостирование твердых бытовых отходов
- •Тема 5. Безотходное или чистое производство — основа рационального природопользования Принципы создания безотходных производств
- •Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий
- •Создание ресурсо- и энергосберегающих производств
- •Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов
- •Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой
- •Тема 7. Характерные экологические проблемы и пути их решения Хозяйственная деятельность человека
- •Рост народонаселения
- •Изменение состава атмосферы и климата
- •Загрязнение природных вод
- •Производство энергии
- •Сведение лесов
- •Истощение и загрязнение почвы
- •Пути решения экологических проблем
- •Формирование единых экологических норм развития промышленно развитых стран
- •Федеральное агентство по образованию
- •«Воронежская государственная технологическая академия» Кафедра промышленной экологии
- •По дисциплине «промышленная экология»
- •Часть 2
- •Тема 5. Безотходное или чистое производство — основа рационального природопользования Понятие безотходного или чистого производства
- •Создание принципиально новых и реконструкция существующих производств
- •Методологические принципы
- •Химические принципы
- •Технологические принципы
- •Организационные принципы
- •Алгоритм создания безотходных производств
- •Тема 6. Технологии основных промышленных производств Производство этилового и изопропилового спиртов
- •Синтез изопропанола
- •Охрана окружающей среды в производстве низших спиртов
- •Принципы в технологии гидратации низших олефинов в спирты
- •Производство стирола и бутадиена–1,3
- •Охрана окружающей среды в производстве ароматических углеводородов
- •Технология производство бутадиена–1,3 Получение бутадиена–1,3 дегидрированием н–бутенов
- •Получение бутадиена-1,3 одностадийным дегидрированием н-бутана
- •Производство этилбензола и изопропилбензола
- •Теоретические основы процессов алкилирования изопарафинов олефинами
- •Технология алкилирования ароматических углеводородов
- •Процессы окисления
- •Надкислоты получают действием пероксида водорода на кислоту
- •Производство фомальдегида
- •Производство уксусной кислоты
- •Производство циклогексанола
- •Производства акролеина и акриловой кислоты
- •Исходным сырьем для получения синильной кислоты служит метан
- •Наряду с основной реакцией протекают побочные
- •Обезвреживание отходящих газов в производстве нитрила акриловой кислоты
- •Производство оксида этилена окислением этилена
- •Принципы в технологии производства оксида этилена окислением этилена
- •Производство малеинового и фталевого ангидридов
- •Технология совместного синтеза стирола и оксида пропилена
- •Принципы в технологии совместного получения стирола и оксида пропилена
Состав и свойства сточных вод
Состав и количество сточных вод зависит от вида производства. Они загрязнены различными веществами.
Комитетом Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) рекомендована следующая классификация химических загрязнителей воды:
биологически нестойкие органические соединения;
малотоксичные неорганические соли;
нефтепродукты;
биогенные соединения;
вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.
Со сточными водами в водные объекты поступают сотни тысяч тонн загрязняющих веществ, в результате качество воды большинства водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Наиболее распространёнными веществами, загрязняющими поверхностные воды, являются нефтепродукты, фенолы, легко окисляющиеся (по ВПК) органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитратный азот, а также специфические загрязняющие вещества — лигнин, ксантогенаты, формальдегид и др.
В сточных водах гидролизной промышленности присутствуют спиртовые и фурфурольные компоненты, после дрожжевая бражка, сивушные, эфирно-альдегидные и скипидарные фракции, различные кислоты.
Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности в большом количестве сбрасывают в воду целлюлозное волокно и растворенные органические вещества: углеводы, смолы, жиры. Все они легко окисляются при участии аэробных микроорганизмов, что связано с интенсивным потреблением кислорода растворенного в воде и пересыщением водоемов органикой.
Загрязненные сточные воды образуются при обработке целлюлозной и бумажной массы, при промывке и сгущении целлюлозы, при конденсирование сдувок, разгонке скипидара-сырца, удалении шламов, «мокрой» окорке древесины. При сульфитном способе производства целлюлозы один из наиболее обычных сбросов — сульфитный щелок. Стоки могут иметь кислую, нейтральную или щелочную реакцию, что в любом случае связано с изменением естественного рН водоема.
Из загрязняющих веществ очень опасны детергенты, или синтетические моющие средства. Выброшенные в водоемы, они сильно пенятся. Слой пены может достигать значительной толщины и препятствовать доступу кислорода в воду.
Большую опасность представляют загрязнения вод радиоактивными веществами.
Загрязняют воду теплые сточные воды от предприятий теплоэнергетики поскольку при этом меняется температурный режим в водном объекте, а затем может возникать несоответствие его санитарным требованиям.
Загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы, по следующим причинам: процессы регенерации, или самоочищения, протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздухе; источники загрязнения водоемов более разнообразны; естественные процессы, осуществляющиеся в водной среде и подвергающиеся действию загрязнений, более чувствительны сами по себе и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем те, которые протекают в атмосфере.
Создание замкнутых водооборотных систем
Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объёме составляет 68 %, и подземные воды, на долю которых приходится 32 %. В настоящее время около 90 % забираемых для нужд водоснабжения поверхностных и не менее 30% подземных вод подвергаются обработке. Однако из-за повышенного загрязнения источников воды, в том числе солями тяжёлых металлов, традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев оказывается недостаточно эффективными.
Настоятельная необходимость и целесообразность создания замкнутых систем производственного водоснабжения, являющихся основой рационального водопользования, обусловлены тремя основными факторами:
дефицитом пресной воды. В основном районы с дефицитом пресной воды находятся на юге и юго-востоке нашей страны и занимают значительную территорию. На увеличение дефицита пресной воды влияют не только непрерывный рост водопотребления, но и деградация качества воды природных источников воды в результате поступления в них сточных вод.
Одной из серьезных причин повышения содержания солей в водоемах является сброс коллекторно-дренажных вод орошаемых массивов с содержанием солей до 20 г/дм3 и более. Положение усугубляется еще и тем, что наблюдается общая тенденция к увеличению содержания солей в водах, сбрасываемых в реки, что сказывается и на качестве воды;
исчерпанием обезвреживающей (самоочищающей и разбавляющей) способности водоемов, в которые сбрасываются сточные воды.
Прогноз развития хозяйственной деятельности человека показывает, что для разбавления сточных вод при условии, что их качество после очистки будет находиться на современном уровне, потребуется использование всех водных ресурсов планеты. Так, в Волгу ежегодно поступает 22,5 км3 сточных вод (годовой сток реки — 254 км3). Для того чтобы вода соответствовала рыбохозяйственным нормативам, сточную воду необходимо разбавлять в 30 раз, т.е. надо иметь еще почти две реки Волги. По вопросу самоочищения водоемов среди ученых имеются разные точки зрения. Академик И.В. Петрянов-Соколов, например, считает, что нельзя даже говорить о самоочищающей способности водоемов, поскольку масштабы поступления загрязняющих веществ превышают эту способность, а кроме того, процессы самоочищения, как правило, протекают в ущерб другим жизненно важным процессам;
экономическими преимуществами по сравнению с очисткой сточных вод до соответствующих нормативов, позволяющих их сброс в открытые водоёмы.
Современный уровень развития техники и технологии очистки сточных вод обеспечивает получение воды практически любой степени чистоты. Все определяется стоимостью такой очистки. Если стоимость 90 %-ной степени очистки сточных вод принять за единицу, то очистка на 99 % обойдется примерно в 10 раз дороже, а очистка на 99,9 %, которая часто и требуется для достижения ПДК, будет дороже в 100 раз.
В результате локальная очистка сточных вод с целью их повторного использования в производстве в большинстве случаев оказывается значительно дешевле их полной очистки в соответствии с требованиями санитарных органов. В целом рецикл оказывается более выгоден, чем прямоточная система водоснабжения. По данным американских ученых, экономический оптимум затрат на создание замкнутого водооборотного цикла в химической промышленности США достигается при 94 %-ной степени повторного использования воды.
Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды — это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. При оборотном водоснабжении следует предусматривать необходимую очистку сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработку и повторное использование сточной воды.