1. Отходы производства и потребления.

Загрязнение среды отходами производства и потребления

Основная причина загрязнения биосферы — это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья, которые приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости их утилизации.

Отходы — это продукты, которые образуются в процессе преобразования вещества и энергии при производственной и бытовой деятельности людей, но не являются ее целью и не обладают полноценными потребительскими свойствами.

Ежегодно в России образуется около 7 млрд т всех видов отходов, из которых используется лишь 28%. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд т твердых отходов, причем токсично из них более 1,4 млрд т. Только под свалки и полигоны твердых бытовых отходов ежегодно официально отводится около 10 тыс. га земель.

Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах, терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют:

• на отходы потребления (или бытовые);

• отходы производства (или промышленные).

Бытовые отходы (отходы потребления) могут находиться как в твердом, так и в жидком, а реже - в газообразном состоянии. Твердые бытовые отходы (ТБО) - остатки, которые мы выбрасываем из домов, учреждений, офисов и обычно называем мусором (пищевые отбросы, пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.). Их количество ежегодно возрастает из-за роста народонаселения и улучшения качества жизни людей (например упаковки для товаров, в т.ч. из полимерных материалов, алюминиевых банок и т.д.). Морфологический состав городских ТБО следующий: бумага - 41%, пищевые отходы - 21%, стекло - 12%, железо и его сплавы - 10%, пластмасса - 5%, древесина - 5% и т. д. При этом растет содержание пластмасс. К 2010 г. прогнозируют рост их относительной величины до 8-10%. Сама же масса ТБО в России имеет тенденцию к увеличению (до 0,75-0,9% ежегодно), причем половина массы ТБО приходится на города с населением 1 млн жителей и более.

1. Мокрые методы очистки газовых выбросов от аэрозолей.

2. Классификация методов и аппаратов для очистки аэрозолей

Под обезвреживанием воздушно-газовых выбросов понимают отделение от газа аэрозольных примесей или превращение в безвредное состояние загрязняющих примесей.

Процесс обеспыливания воздуха в общем виде включает следующие основные этапы:

—  предотвращение распространения «исходной» аэродисперсной системы в воздухе рабочей зоны и увеличения устойчивости этой системы в направлении строго ограниченной заранее выделенной области (процесс пылеулавливания);

—  разрушение пылевого аэрозоля, заключающегося в выделении пыли из воздуха (процесс пылеочистки);

—  дальнейшее снижение устойчивости пылевого аэрозоля, сохранившегося после реализации предыдущих этапов, заключающееся в интенсификации распространения оставшихся в воздухе пылевых частиц и аэрации дисперсной среды в приземном слое атмосферы (процесс рассеивания пыли).

На каждом этапе предусматривается введение искусственных аэро-дисперсных систем или организация направленных внешних силовых полей. Процесс обеспыливания включает три элемента: пылеулавливание (ПУ), пылеочистку (ПО) и рассеивание пыли (РП). Каждый элемент системы можно реализовать различными методами (аэродинамическим, гидродинамическим, электромагнитным, теплофизическим, механическим и др.), которые определяются характером направленных внешних воздействий на пылевой аэрозоль. Любой метод может быть осуществлен различными способами (орошением, пеной, паром, туманом и др.), а способ — техническими средствами.

Основным элементом систем пылеочистки является аппарат очистки воздуха от пыли.

Среди исходных данных для выбора способов, технических средств и параметров пылеулавливания наиболее важным являются технологические и пылеаэродинамические.

Наиболее полная классификация аппаратов основывается на использовании следующих способов обеспыливания:

—  физические способы включают: механический (аэродинамический, гидродинамический, фильтрационный), электрический, магнитный, акустический, оптический, ионизирующий, термический;

—  химический;

—  физико-химический;

—  биохимический;

—  физико-биохимический.

Каждый из указанных способов имеет определенную область применения и широту использования. В своей основе они базируются на одном (или нескольких) из следующих процессов обеспыливания: осаждения, коагуляции, удаления, обеззараживания, сжигания и улавливания.

Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют сухие, мокрые и электрические методы. В основе сухих методов лежат гравитационные, инерционные, центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. При использовании мокрых методов очистка газовых выбросов осуществляется путем тесного взаимодействия между жидкостью и запыленным газом на поверхности газовых пузырей, капель или жидкой пленки. Электрическая очистка газов основана на ионизации молекул газа электрическим разрядом и электризации взвешенных в газе частиц.

При обработке выбросов, содержащих твердые аэрозольные загрязнители, низких величин проскока (1...2% и менее) можно достичь, как правило, только двухступенчатой очисткой. Для предварительной очистки могут быть применены жалюзийные решетки и циклонные аппараты (иногда для небольших выбросов - пылеосадительные камеры), а для окончательной - пористые фильтры, электрофильтры или мокрые пылеосадители.

Жидкие аэрозоли (туманы) могут быть скоагулированы посредством изменения параметров состояния (охлаждения и повышения давления) с целью осаждения в последующем с использованием как правило мокрых способов улавливания в мокрых скрубберах, пористых и электрических фильтрах, в абсорберах.

Мокрые способы очистки твердых и жидких аэрозолей имеют существенный недостаток - необходимость отделения уловленного загрязнителя от улавливающей жидкости. По этой причине мокрые способы следует применять только при отсутствии других методов очистки, отдавая предпочтение способам с минимальным расходом жидкости.

В основу действия аппаратов для очистки аэрозольных выбросов положен определенный физический механизм. В улавливающих устройствах находят применение следующие способы отделения взвешенных частиц от взвешивающей среды, т. е. воздуха (газа): осаждение в гравитационном поле, осаждение под действием сил инерции, осаждение в центробежном поле, фильтрование, осаждение в электрическом поле, мокрая очистка и др.

По основному механизму отделения частиц аэрозолей и носит название пылеулавливающий аппарат.

В устройстве для очистки аэрозольных выбросов, наряду с основным механизмом улавливания, обычно используются и другие закономерности. Благодаря этому общая и фракционная эффективность аппарата достигает более высокого уровня.

Гравитационное осаждение. Частицы аэрозолей осаждаются из потока загрязненного воздуха под действием силы тяжести. Для этого необходимо создать соответствующий режим движения загрязненного воздуха в аппарате с учетом размера частиц, их плотности и т. д.

Инерционное осаждение. Инерционное осаждение основано на том, что частицы аэрозолей и взвешивающая среда ввиду значительной разности плотностей обладают различной инерцией. Аэрозольные частицы, двигаясь по инерции, отделяются от газовой среды.

Осаждение под действием центробежной силы. Происходит при криволинейном движении загрязненного воздушно-газового потока. Под действием возникающих центробежных сил аэрозольные частицы отбрасываются на периферию аппарата и осаждаются.

Эффект зацепления. Частицы аэрозолей, взвешенные в воздуШнОй (газовой) среде, задерживаются в узких извилистых каналах и порах при прохождении воздушно-газового потока через фильтровальные материалы.

Мокрая очистка. Смачивание поверхности элементов аппаратов водой или другой жидкостью способствует задержанию аэрозольных частиц на данной поверхности.

Осаждение в электрическом поле. Проходя электрическое поле, частицы аэрозолей получают заряд. Двигаясь к электродам противоположного знака, они осаждаются на них.

Малоотходные и безотходные технологии

«Безотходная технолог ия представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вто­ричные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта формули­ровка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо ду­мать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, та­кого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими сло­вами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма слож­ному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным про­изводством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимо­го санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим при­чинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

Требования к безотходному производству.

На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

· осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;

· применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

· увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;

· интенсификация производственных процессов, их оптимиза­ция и автоматизация;

· создание энерготехнологических процессов. Сочетание энер­гетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и ма­териалы и увеличивать производительность агрегатов. Приме­ром такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.

Что такое рекультивация земель?

Рекультивация (лат. re – приставка, обозначающая возобновление или повторность действия; cultivo — обрабатываю, возделываю) – комплекс мер по экологическому и экономическому восстановлениюземель и водных ресурсов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось.

1. Какие глобальные экологические проблемы вам известны? В чем их суть?

2. Глобальные проблемы порождены противоречиями общественного развития, резко возросшими масштабами воздействия деятельности человечества на окружающий мир и связаны также с неравномерностью социально-экономического и научно-технического развития стран и регионов. Решение глобальных проблем требует развертывания международного сотрудничества.

3.     Важнейшие глобальные экологические проблемы, стоящие перед современным человеком, следующие: загрязнение окружающей сре­ды, парниковый эффект, истощение «озонового слоя», фотохимиче­ский смог, кислотные дожди, деградация почв, обезлесевание, опусты­нивание, проблемы отходов, сокращение генофонда биосферы и др.

4. Парниковый эффект – это нагрев внутренних слоев атмосферы Земли, обусловленный прозрачностью атмосферы для основной части излучения Солнца (в оптическом диапазоне) и поглощением атмосферой основной (инфракрасной) части теплового излучения поверхности планеты, нагретой Солнцем.

5. В атмосфере Земли  излучение поглощается молекулами Н2О, СО2, О3 и др. Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты, смягчает различия между дневными и ночными температурами.

6.  В результате антропогенных воздействий (сжигание топлива и промышленные выбросы) содержание углекислого газа, метана, пыли, фторхлоруглеродных соединений  (и других газов, поглощающих в инфракрасном диапазоне) в атмосфере Земли постепенно возрастает. Смесь пыли и газов действует как полиэтиленовая пленка над парником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности почвы, но задерживает рассеиваемое над почвой тепло – в результате под пленкой  создается теплый микроклимат.

7.    Не исключено, что усиление парникового эффекта в результате этого процесса может привести к глобальным изменениям климата  Земли, таянию ледников и повышению уровня Мирового океана.

8. Кислотные дожди – это атмосферные осадки  (в т. ч. снег), подкисленные (pH ниже 5,6) из-за повышенного содержания в воздухе промышленных выбросов, главным образом SO2, NO2, HCl и др. В результате попадания кислотных дождей в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и др. водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Кислотные дожди особенно характерны для стран Западной и Северной Европы, для США, Канады, промышленных районов Российской Федерации, Украины и др.

9. Истощение запаса энергетических ресурсов. Важнейшим фактором, ограничивающим развитие промышленной деятельности человека, является энер­гетический лимит. Современное мировое энергопотребление человечества составляет около 10 ТВт  Основой энергетики сегодня является ископаемое топливо: уголь, нефть, газ и уран-235.

10. Рост мирового потребления энергии во времени име­ет экспоненциальный характер (также, как и рост чис­ленности населения Земли). Промежуток времени между освоением первых 10% и разработкой последних 10% запаса невозобновимого ресурса называют полезным периодом использования сырьевого источника. Про­веденные расчеты показали, что, например, для газа полезный период продлится 20 — 25 лет, для нефти -30 — 40 лет, для угля — до 100 лет. Таким образом, в основу своей энергетической стратегии человечество по­ложило явно не тот вариант, который мог бы обеспе­чить достаточно продолжительное стабильное развитие человечества. Если предположить, что численность на­селения планеты в некоторый период времени стабили­зируется на отметке 15 млрд. человек и при этом его энергетический бюджет будет лишь в 2 раза превышать современный энергетический бюджет США (20 кВт на одного человека), то окажется, что все разведанные се­годня запасы нефти будут использованы в течение 3 месяцев, а запасы угля — 15 лет.

11. В настоящее время альтернативным и, возможно, единственным выходом из сложившейся ситуации пред­ставляется разработка неисчерпаемых (и к тому же эко­логически чистых) источников энергии, потенциал которых весьма значителен.

12. Биосфера загрязняется различными химичес­ки инертными органическими веществами, пестицидами, гербицидами, тяжелыми металлами (ртутью, свинцом и др.), радиоактивными веще­ствами и т.д.

13. Загрязняется нефтью и нефтепродуктами Миро­вой океан, планктон которого обеспечивает 70% поступающего в атмосферу кислорода.

14. Масштабы загрязнения столь велики, что естествен­ная способность биосферы к нейтрализации вредных веществ и самоочищению близка к пределу.

15. Экологический кризис (чрезвычайная экологическая ситуация) — экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми от­рицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья людей. Это напряженное состояние взаимоот­ношений между человечеством и природой, обусловленное несоот­ветствием размеров производственно-хозяйственной деятельности человека ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Эколо­гический кризис характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния изменен­ной людьми природы на общественное развитие.

16. Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) — эколо­гическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимы­ми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой дея­тельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.

17. К числу важнейших проблем, затрагивающих существование человечества в целом, относится быстрый прирост и изменение структуры населения Земли, а также вопрос о последствиях и воз­можности предотвращения термоядерной войны. Нельзя сказать, что оба эти вопроса не интересовали философов прежде. По край­ней мере второму из них они уделяли внимание всегда, ибо войны известны с тех пор, как человечество обрело свою определен­ность и вступило на путь социального, экономического и культур­ного развития. Предельной же остроты оба эти вопроса достигли в последние четыре десятилетия, когда начался так называемый демографический взрыв, а крупнейшие страны мира приступили к созданию атомного и ракетного оружия.

18. В чем сущность демографической проблемы, какое место за­нимает она в контексте других глобальных проблем? Еще в XVIII в. английский экономист Т. Мальтус в книге «Опыт о законе народонаселения...» (1798) обрисовал сложную ситуацию, кото­рая в наши дни получила название демографической проблемы. Мальтус видел ее в том, что население растет в геометрической прогрессии, т. е. увеличивается с невероятной скоростью, тогда как прирост необходимого для его прокормления продовольст­вия осуществляется по арифметической прогрессии.

19. Одна из глобальных проблем — проблема предотвращения мировой термоядерной войны. Компьютерное моделирование по­казало, что если в возникшем ядерном конфликте будет исполь­зована только часть смертоносного потенциала атомного и водо­родного оружия, то и тогда на Земле наступит «ядерная зима», или «ядерная ночь». От совокупного действия радиации, взрывов и пожаров в воздух попадет огромное количество пылевых частиц, которые резко уменьшат попадание солнечных лучей на поверхность Земли и снизят температуру воздуха до такого уровня, что сделает­ся невозможным существование на Земле человека и большин­ства растительных и животных видов. Количество стран, имеющих или могущих стать обладателями ядерного оружия, неуклонно растет, и вместе с тем растет опасность термоядерной войны.

20. Важная глобальная проблема, также возникшая в эпоху НТР, — экологическая.

21. В наше время проблема отношения человека к природе при­влекает к себе пристальное внимание. Тому есть важные причины. Беспрецедентное возрастание научно-технического потенциала подняло на качественно новую ступень возможности человека по преобразованию окружающей его природной среды и откры­ло перед ним необычайные перспективы. В то же время во взаи­модействии человека с природной средой его обитания прояв­ляется все больше тревожных симптомов опасности, грозящей существованию планеты Земля и всего человеческого рода. Име­ются в виду негативные аспекты современной НТР (прогресси­рующее загрязнение природной среды продуктами техногенного происхождения, угроза исчерпания природных ресурсов, изме­нение климата и т.д.), а также проблемы, которые и в прошлом стояли перед человечеством (нехватка продовольствия и др.), но сейчас заметно обострились, особенно в развивающихся стра­нах в связи с демографическим взрывом и другими обстоятель­ствами.

22. Широкий круг вопросов, связанных с взаимодействием совре­менного общества с природной средой, объединяется под общим названием экологической проблемы. Слово «экология» в послед­ние годы стало очень модным. И сфера его применения суще­ственно расширилась с того момента, когда Э. Геккель более ста лет тому назад предложил его для обозначения конкретного науч­ного направления, изучающего взаимоотношения животных и растений со средой их обитания. Слово «экология» сейчас встре­чается в лозунгах, под которыми происходят демонстрации в за­падных странах (так называемое движение «зеленых»); упомина­ется в официальных государственных документах, в статьях ученых, юристов, журналистов и представителей других профессий. В самом широком смысле слова экологический взгляд на мир пред­полагает при определении ценностей и приоритетов человеческой деятельности учет последствий влияния, которое эта деятельность оказывает на природную среду, равно как и влияние природной среды на человека.