- •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
Компостирование твердых бытовых отходов
Основной целью компостирования являются обеззараживание ТБО (в результате саморазогрева до 60–70 оС происходит уничтожение возбудителей болезней) и переработка в удобрение — компост за счёт биохимического разложения органической части ТБО микроорганизмами. Применение компоста в качестве удобрения в сельском хозяйстве позволяет повысить урожайность выращиваемых культур, улучшить структуру почвы и увеличить содержание гумуса в ней. Весьма существенным является и то, что при компостировании в атмосферу выделяется меньшее количество «парниковых» газов (прежде всего диоксида углерода), чем при сжигании или вывозе на свалки. Основной недостаток компоста — высокое содержание тяжелых цветных металлов в нём.
Оптимальными условиями компостирования являются: рН от 6 до 8, влажность 40–60 %, время компостирования 25-50 ч. В настоящее время компостирование осуществляется в специальных закрытых бассейнах или тоннелях в течение месяца.
Часто компостируется выделенная из ТБО органическая часть, менее загрязнённая цветными металлами, чем все отходы.
Переработка ТБО в компост в небольших масштабах (1–3 % от общей массы отходов) осуществляется в ряде стран (Нидерланды, Швеция, Германия, Франция, Италия, Испания и др.).
Наиболее широко компостирование ТБО было распространено во Франции, где в 1980 г. действовало 50 установок для компостирования, а также 40 комбинированных установок по сжиганию и компостированию.
В США компостирование практически не получило распространения. В Японии этим методом перерабатывается около 1,5 % ТБО. В СССР был построен ряд заводов по компостированию ТБО (в Москве, Ленинграде, Минске, Ташкенте, Алма-Ате). Большинство из них уже не функционирует. Основная причина — наличие в отходах тяжёлых металлов.
Методы полевого компостирования ТБО
В городах с населением 50-500 тыс. жителей при наличии свободных территорий вблизи города целесообразно применять полевое компостирование ТБО как наиболее простой и дешевый метод обезвреживания и переработки ТБО. Если на заводах механизированной переработки ТБО основной технологический процесс аэробное компостирование — происходит в сложных металлоемких установках-ферментаторах (биобарабанах, биобашнях), то на площадках полевого компостирования — в открытых штабелях. Правда, при этом увеличивается срок переработки с 2-4 суток до нескольких месяцев, а также площадь сооружений.
Правильно организованное полевое компостирование, так же как и заводы механизированной переработки бытовых отходов (МПБО), обеспечивает защиту почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод от загрязнений ТБО, позволяет получить в результате переработки ТБО компост. Технология полевого компостирования допускает совместное обезвреживание и переработку ТБО с осадком сточных вод. При смешивании обезвоженного осадка с ТБО в соотношении 3:7 используются весь осадок сточных вод и все ТБО, образующиеся в городе. Компост, полученный из такой смеси, содержит больше азота и фосфора.
Применяют две принципиальные схемы полевого компостирования: с предварительным дроблением ТБО и без предварительного дробления. В первом случае для измельчения ТБО используют специальные дробилки, во втором — измельчение (менее эффективное) происходит за счет многократного перелопачивания компостируемого материала. Неизмельченные фракции отделяют на контрольном грохоте. Установки полевого компостирования, оснащенные дробилками для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства.
ТБО измельчают молотковыми дробилками или небольшими биотермическими барабанами. При вращении барабана с частотой до 3,5 мин1 материал находится в нем 4-6 ч. После такой обработки 60-70 % материала проходит через сито обечайки барабана с отверстиями диаметром 38 мм. Плотность отсева достигает 0,73-0,80 т/м3. Барабан обеспечивает достаточное для дальнейшей обработки измельчение ТБО за 800-1200 оборотов.
Как и заводы МПБО, сооружения и оборудование полевого компостирования должны обеспечить прием и предварительную подготовку ТБО, биотермическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. ТБО разгружают в приемный буфер или в наиболее простом случае на выровненную площадку. Бульдозером, грейферным краном или специальным оборудованием формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.
В процессе компостирования интенсивно снижается влажность материала, в связи с чем для повышения активности биотермического процесса наряду с перелопачиванием и принудительной аэрацией производят увлажнение материала. Зрелый компост перед отправкой потребителю направляют на грохот, где его очищают от крупных балластных фракций. В некоторых схемах ТБО разделяют на фракции до компостирования. Из ТБО и компоста или (там, где нет дробления) только из компоста электромагнитным сепаратором извлекают черный металлолом.
Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны. Отходы складируют на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы прилегающих участков, поверхностных и грунтовых вод, препятствующих распространению болезнетворных микроорганизмов. На полигонах производят уплотнение ТБО, позволяющее увеличить нагрузку отходов на единицу площади сооружений и обеспечивающее экономное использование земельных участков. После закрытия полигонов поверхность земли рекультивируют для последующего использования.
Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести показателям вредности:
органолептическому;
общесанитарному;
фитоаккумуляционному (транслокационному);
миграционно-водному;
миграционно-воздушному;
санитарно-токсикологическому.
Органолептический показатель вредности характеризует изменение запаха, привкуса и пищевой ценности фитотест-растений на прилегающих участках действующего полигона и территорий закрытого полигона, а также запаха атмосферного воздуха, вкуса, цвета и запаха фунтовых и поверхностных вод.
Общесанитарный показатель отражает процессы изменения биологической активности и показателей самоочищения почвы прилегающих участков.
Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель характеризует процесс миграции химических веществ из почвы близлежащих участков и территории рекультивированных полигонов в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания и фуража (в товарную массу).
Миграционно-водный показатель вредности выявляет процессы миграции химических веществ фильтрата ТБО в поверхностные и подземные воды.
Миграционно-воздушный показатель отражает процессы поступления выбросов в атмосферный воздух с пылью, испарениями и газами.
Санитарно-токсикологический показатель суммарно характеризует эффект влияния факторов действующих в комплексе.
Все работы на полигонах по складированию, уплотнению, изоляции ТБО и последующей рекультивации участка полностью механизированы.