«Утверждаю» Курс 2
Зав. Кафедрой Группы
________________ Форма обучения ________
________________ ____очная______________ «___»___________2007 год
План лекции № 12
по системе технологий промышленности
Тема: Основные тенденции в технологии переработки отходов
Время 2 часа.
Вступление (5 минут)
Основные вопросы:
1.Образование и переработка промышленных и бытовых отходов в Украине (30 минут)
2.Решение проблемы отходов
а) Отходы: основные термины и их классификация (15 минут)
б) Переработка промышленных отходов (15 минут)
в) Переработка бытовых отходов (15 минут)
3. Химическое загрязнение среды промышленностью (самоподготовка)[с. 692-712]
4. Переработка промышленных отходов Украины (Реферат)
Выводы (10 минут)
Основные понятия: отходы, утилизация, абсорбция, бытовые отходы, промышленные отходы
Литература
Основная:
1.Желібо Є.П., Анопко Д.В., Буслик В.М., Авраменко М.А., Петрик Л. С., Пирч В.П. Основи технологій виробництва в галузях народного господарства: Навч.посібник. – К.: Кондор, 2005. – 716 с.
2.Система технологий. Учеб. пособие /Под ред. П. Д. Дупко – Х.: Бурин кника, 2003. – 336 с.
Дополнительная:
1. Клименко Л. П. Техноэкология. – Одесса, 2000. – 543 с.
2.Остапчук М. В. Рибак А. І. Система технологій (за видами діяльності): Навч. Посіб. – К., 2003. – 888 с
3. Организация текущего производства в швейной промышленности/ М. А. Адамова и др. – К., 1998.
4.Технологія шкіри і хутра/ В.А. Журавський та ін.: Підручник. – К.: ДАЛПУ, 1996. – 744 с.
Вступление
К определенному этапу мирового развития деятельность людей не наносила вреда основным естественным объектам и процессам в целом.
Рост количества населения, активное развитие производства и объемов потребления, а также отсутствие эффективных технологий переработки отходов производства и быта привели к тому, что в конце XX века на нашей планете накопились такое количество отходов, которое стало угрожать здоровью людей и окружающей среде.
Правительства стран по большей части не имеют даже объективной информации об объемах накопленных отходов и выбросов, степень их токсичности и особенности влияния на живые организмы. По данным ООН, ежегодно 5,2 млн. человек, в том числе млн. детей, умирают от болезней из-за неправильной переработки отходов и очистки сточных вод, особенно в регионах больших городов.
Целью данной лекции является рассмотрение проблемы образования и переработки отходов во всем мире и Украине, а также выявление основных направлений решения этой проблемы
Для достижения этой цель необходимо решить следующие задачи:
- сформировать представление о загрязнении окружающей среды;
- сформировать систему знаний о промышленных и бытовых отходов;
- рассмотреть основные способы переработки отходов;
- выявить основные направления решения проблем отходов;
- активизировать мышление и сознание студентов.
1.Образование и переработка промышленных и бытовых отходов в Украине
История. Приблизительно к XIII ст. (численность населения составляла 300-350 млн человек) природа переабатывала все поступления веществ в биосферу (происходило самоочищение). Продукты жизнедеятельности всех организмов, включая и человека, были преимущественно органического происхождения. Орудия труда и предметы потребления, которые имели неорганическую природу, использовались в небольшом количестве. В дальнейшем с ростом численности населения для удовлетворения своих потребностей люди стали использовать порох, кислоты и т. д., позже - разные химические препараты для борьбы с вредителями сельского хозяйства и тому подобное. Эти вещества не включались в естественный процесс круговорота. Вследствие этого происходит накопление разных веществ, которое наносило значительный вред экосистемам в целом и человеку в частности. В первую очередь это касается загрязнения биосферы химическими веществами - ксенобиотиками (не свойственными природе), что привели к нарушению естественных геохимических циклов, взрывая возможность природы к самому возобновлению.
Загрязнение атмосферного воздуха превысило все границы. Во многих городах концентрация в воздухе вредных для здоровья веществ превышает медицинские нормы в десятки раз.
Мировой океан постоянно загрязняется через расширение добычи нефти на морских промыслах. Огромные нефтяные пятна пагубны для жизни океана. В него сбрасывают миллионы тонн фосфора, свинца, радиоактивных отходов и тому подобное. На каждый квадратный километр океанской воды в настоящий момент приходится 17 тонн разнообразных сбросов из суши.
Наиболее уязвимой частью природы стала пресная вода. Сточные воды, пестициды, удобрения, ртуть, мышьяк, свинец и много другого в огромных количествах попадают в реки и озера. По выводами специалистов, в некоторых районах земли 80 % всех болезней является следствием употребления некачественной воды.
Загрязнения в Украине. Украина принадлежит к числу стран с наивысшими абсолютными объемами образования и накопления отходов. Ежегодно выбрасывается свыше 12 млн т вредных веществ в атмосферный воздух, на поверхностных хранилищах складируется свыше 1,5 млрд т отходов. На разных свалках, отвалах накоплено всего свыше 20 млрд т отходов, которые занимают свыше 130 тыс. гектара земель.
Источниками загрязнения водоемов является сброс неочищенных или недостаточно очищенных коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, поверхностный сток воды из сельскохозяйственных угодий и застроенных территорий, а также эрозия почв.
Среди отраслей, в которые в большей степени загрязняют окружающую среду это угольная промышленность, черная и цветная металлургия, машиностроение, металлообрабатывающая, легкая, химическая и нефтехимическая промышленность, жилищно-коммунальное и бытовое хозяйство.
Значительный вред наносят почвам выбросы промышленности и использование химических веществ в аграрном секторе. Свыше 40 % органики, которая образуется в результате деятельности больших животноводческих комплексов и птицефабрик, из потенциальных производителей органических удобрений превращается в источники загрязнение окружающей среды. Только по последнему десятилетию от промышленных выбросов погибло 2,5 тыс. гектара лесных насаждений.
Опаснейшая ситуация с качеством воздуха сложилась в Южно-Восточном регионе Украины, к которому принадлежат Днепропетровская, Донецкая, Запорожская и Луганска области, где в воздухе повышено содержание вредных веществ - углекислого газа, двуокиси азота, пыли, формальдегида, фенола, аммиака и тому подобное.
Основными загрязнителями являются предприятия теплоэнергетики, которые выбрасывают до 30 % всех вредных веществ в атмосферный воздух и содействуют значительному загрязнению земель в результате накопления большого количества отходов - золы, шлак, пыль и тому подобное.
Металлургическая промышленность вместе со смежными и вспомогательными производствами составляет 38 % общего количества загрязняющих веществ. Преимущества нефтехимического комплекса в большом количестве выбрасывают в окружающую среду углеводороды, сероводород, серную кислоту, соединения ртути, фтора и тому подобное.
Почти 90 % отходов образуется на предприятиях горнодобывающей промышленности во время разработки месторождений и обогащения полезных ископаемых. Лишь треть общего количества отходов утилизируется. Доля вторичного сырья в общем потреблении ресурсов не превышает 15 %.
К категории высокотоксичных принадлежат до 2 % всех промышленных отходов. Однако до этого времени не построено ни одного промышленного предприятия по переработки таких отходов.
Данная проблема усложняется и тем, что не существует организованной должным образом системы сбора и хранения токсичных отходов, нет техники и оборудования, не хватает мониторингового контроля качества стоковых вод и тому подобное.
Существуют разные виды классификаций антропогенных загрязнений. В целом антропогенные загрязнения разделяют на материальные и энергетические.
Материальные (газы (выбросы), жидкости (стоковые воды), твердые вещества, смеси) разделяются на химические инертные (нетоксичные) и химически активные (токсичные).
Энергетические - на тепловых, ионизирующих, электромагнитного поля, разного вида излучения (световые, ультразвуковые, лазерные), шум, вибрация, инфра - и ультразвук.
Отходы угледобычи - это наиболее многотонновые отходы. За весь период угледобычи в Украине накоплено свыше 3,6 млрд т отходов. Уровень использования составляет лишь 6- 7 %, остальные (93-94 %) вывозятся в накопители, площадь каких составляют 8,4 тыс. гектара.
Отходы металлургической промышленности - это шлаки доменных, сталеплавильных, (мартеновский, конверторный, электроплавильных), пыль, золасодержащие отходы, доменной и коксовый газы и другое.
Наиболее весомыми отходами металлургии является доменной шлак (9 млн т за год). Небольшая частица шлаков используется в строительстве, остальные (7,2 млн т) поступают в отвалы и шлаконакопители.
Отходы тепловых электростанций - это диоксид серы, окислы азота, пыль, кроме этого, в атмосферный воздух выбрасывается значительная количество углеродной кислоты. Ежегодно при сжигании угля образуется до 15 млн тонн золашлаков. В золашлаковых накопителях в настоящее время по Украине находится до 500 млн тонн отходов.
Золашлаковые отходы являются отличным сырьем для производства промышленных строительных материалов, в дорожно-строительных роботах при рекультивации и планировании территории.
Отходы нефтехимической промышленности - это отходы 1-2 класса опасности, которые нуждаются в особенных условиях утилизации и хранения.
Фосфогипс, отходы кальцинированной соды, серной кислоты, каустической соды, моющих средств, химических волокон, смол, пестицидов, отходы гербицидов и другие отходы химической промышленности.
Бытовые отходы - это упаковка как продовольственных, так и промышленных товаров, краски, резины, косметика, отработанные электроприборы и электрооборудование и тому подобное.
Вместе с промышленными отходами бытовые составляют 26 млрд тонн. Отвалы, терриконы, шлаконакопители отобрали у Украины свыше 160 тысяч гектаров. Ежегодно количество мусора в Украине растет почти на миллиард тонн - на столько же, как в 12 вместе взятых государствах Европейского Союза.
Свалки вокруг больших городов поглощают около 1500 гектара земли, которая становится опасным источником отравления окружающей среды. Из свалок в воздух и грунтовые воды попадают много токсичных веществ - тяжелых металлов, лаков, красок, резины, пластмасс. Они являются рассадником болезнетворных бактерий; здесь образуются токсичные газы, возникают пожары.
Одним из главных направлений решения проблемы отходов есть создание экологически безопасных производств, на которых технологический процесс может быть организовано таким образом, что промышленности не загрязняют окружающую среду, а опять поступают в производственный цикл как вторичное сырье.
Таким образом, основными источниками антропогенного загрязнения окружающей среды является промышленность, сельское и коммунальное хозяйство. Среди промышленных объектов наиболее весомый взнос делают предприятия энергетики, металлургической, нефтеперерабатывающее, химической, целлюлозно-бумажной промышленности, цементные и другие заводы строительной индустрии, военно-промышленный комплекс, транспорт (автомобильный, воздушный, речной и железнодорожный, трубопроводный).
2.Решение проблемы отходов Отходы: основные термины и их классификация
Отходы являются результатом жизнедеятельности человека их разделяют на отходы производства и отходы потребления.
Отходы производства считают неиспользованные остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, которые образовались при изготовлении продукции и полностью или частично потеряли свои потребительские свойства.
К ним принадлежат также продукты переработки (механической и физико-химической) сырья, получение которых не было целью производственного процесса и которые в дальнейшем могут быть использованы в хозяйстве как готова продукция после соответствующей обработки или как сырье для последующего переработки.
К отходам потребления относят: разные изделия, которые потеряли свои потребительские свойства в результате физичного или морального сноса; комплектующие, которые по тем или другим причина непригодные для последующего использования.
Эти отходы подразделяют на промышленные и бытовые.
К промышленным принадлежат: металолом, оборудование, которое вышло из строя, изделия технического назначения из резины, пластмассы, стекла и тому подобное.
К бытовым принадлежат пищевые отходы, изношенные изделия бытового назначения (одежда, обувь и др.), разнообразные использованные изделия (паковочные материалы, стеклянная и другие виды тары), бытовые сточные воды и тому подобное.
Газообразные и жидкие отходы сравнительно быстро поглощаются природней средой. Ассимиляция твердых отходов продолжается десятки и сотни лет.
Классификацию отходов можно осуществлять за такими признаками:
-по месту образования,
- по возможности переработки,
- по агрегатному состоянию,
- по уровню токсичности.
1.По месту образования отходы разделяют на промышленные, агропромышленные и бытовые:
-промышленные - это остатки сырья материалов, полуфабрикатов, которые образовались при производстве продукции и которые частично или полностью потеряли первичные свойства;
-бытовые - тверди и жидкие, которые не утилизируются в быту, которые создаются в результате жизнедеятельности людей и использования предметов быта;
-сельскохозяйственные, которые образуются в сельскохозяйственном производстве.
2. По возможности переработки
-вторичные материальные ресурсы, которые уже перерабатываются или переработка которых планируется;
-отходы, переработка которых на данном этапе развития экономики нецелесообразна и которые составляют безвозвратные потери.
3. По агрегатному состоянию
-твердые (гравий, песок, шлаки и тому подобное);
-жидкие (растворы, эмульсии, суспензии и тому подобное);
-газообразные (газы и их смеси, водяной пар, парогазовая смесь).
4.По уровню токсичности
-чрезвычайно опасные;
- высокоопасные;
- умеренно опасные;
- малоопасные.
Отходы хранят, перерабатывают и утилизируют.
Хранение отходов - это временное размещение отходов в специально отведенных местах или объектах (до их утилизации или удаления). Переработка отходов - это осуществление любых технологических операций, связанных с изменением физических, химических или биологических свойств с целью подготовки их к экологически безопасному хранению, перевозки, утилизации или удаления.
Утилизация - это использование отходов как вторичные материальные или энергетические ресурсы.
Использование отходов производства в качестве вторичного сырья имеет важное народнохозяйственное значение. Остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, которые образовались при изготовлении продукции и которые полностью или частично потеряли свои потребительские качества, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья, получение которых не являлось целью производственного процесса, в дальнейшем могут быть использованы в народном хозяйстве как готовая продукция или в качестве сырья после соответствующей обработки.
При разработке и проектировании технологических схем централизованной переработки промышленных отходов необходимо их классифицировать с целью определения оптимальных путей использования или обезвреживания. Использование промышленных отходов в технологических процессах способствует материальному стимулированию предприятий: позволяет провести частичную замену первичного сырья, уменьшить себестоимость продукции, которая изготовляется, расширить сырьевую базу народного хозяйства. Последнее способствует сохранению и рациональному использованию природных ресурсов для выбора оптимальных организационных, технологических и санитарно-гигиенических решений.
Например, ежегодное использование 400 тысяч тонн макулатуры дает возможность компенсировать Украине 350 тысяч тонн целлюлозы и сохранить свыше 100 тысяч гектаров лесных угодий.
При производстве стали из металлолома более чем вшестеро снижает выбросы в атмосферу, в четверо - загрязнение воды, в 16 раз - количество твердых отходов. Себестоимость стали, выплавленной из металлолома, в 20 раз дешевле от стали, полученной из руды.