Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная экология. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
О. А. Гальблауб, И. Г. Шайхиев, С. В. Фридланд
ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ
Учебное пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2017
1
УДК 628.5(075)
Г17
Гальблауб О. А.
Промышленная экология : учебное пособие / О. А. Гальблауб,
И. Г. Шайхиев, С. В. Фридланд; Минобрнауки России, Казан. нац.
исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2017. – 120 с.
ISBN 978-5-7882-2322-3
ББК 28.081я7
Г17
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
зав. каф. общей химии и экологии КНИТУ им. А. Н. Туполева
д-р хим. наук, проф. Ю. А. Тунакова
директор Института проблем экологии и недропользования АН РТ
д-р хим. наук Р. Р. Шагидуллин
Рассмотрены технологические решения, позволяющие снизить загрязнения окружающей природной среды в процессе функционирования химического производства. Представленная информация может быть распространена
и использована при решении природоохранных задач в процессе проектирования и для иных отраслей промышленности (металлургической, строительной, кожевенной).
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 18.03.02
«Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», 20.03.01 «Техносферная безопасность», очной и
заочной форм обучения с различными сроками освоения профессиональных
образовательных программ.
Подготовлено на кафедре «Инженерная экология».
ISBN 978-5-7882-2322-3 © Гальблауб О. А., Шайхиев И. Г.,
Фридланд С. В., 2017
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2017
2
УДК 628.5(075)
ББК 28.081я7
ВВЕДЕНИЕ В КУРС ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Рост объемов потребления природных ресурсов, неполное использование сырья, применение несовершенных технологий приводят
к негативным изменениям качества окружающей природной среды
(ОПС). Производство любой продукции или услуги требует ресурсов,
которые извлекаются из окружающей среды. Также известно, что любая продукция после использования полностью или частично переходит в отходы и в этом виде возвращается потребителем в ОПС.
На рис. 1 отражены основные линии взаимодействия между экономикой и ОПС. Однако взаимодействие их является более сложным.
Производители не только используют ресурсы напрямую (сырье, энергия и т.д.), но и косвенно (например, атмосферный кислород в процессах сжигания).
Рис. 1. Экономика и окружающая среда
Собственно говоря, часть биосферы, преобразуемой с помощью
технических средств в социально-экономических целях, называют
техносферой.
ОПС обладает большой способностью к самовосстановлению,
она способна поглощать и нейтрализовать загрязнения. Тем не
3
менее, в то время, как некоторые загрязняющие вещества (ЗВ) нейтрализуются достаточно быстро, другие обладают большой персистентностью или способностью трансформироваться в более токсичные соединения.
Охрана окружающей природной среды – это комплекс правовых, организационных и научно обоснованных мероприятий, ограждающих ее от загрязнения, истощения и неоправданных потерь.
Промышленная экология – дисциплина, рассматривающая воздействие промышленности (от отдельных предприятий до техносферы) на природу и, наоборот, влияние условий природной среды на
функционирование предприятий и их комплексов [1].
Предметом изучения промышленной экологии является исследование закономерностей формирования взаимосвязей в системе окружающая среда–предприятие.
Главными задачами промышленной экологии являются поиск и
реализация надежных способов и средств обеспечения условий выживания природы и человека при функционировании природнопромышленного комплекса.
Важнейшими понятиями, подвергаемыми анализу их трансформации, в курсе промышленной экологии являются: сырье, отходы
производства, загрязнение и др. Эти понятия будут рассмотрены в соответствующих разделах.
Рассмотрим понятие загрязнения окружающей среды. Оно означает внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных
ей живых или не живых компонентов, физических или структурных
изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и
обмена вещества, потоки энергии и информации, с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы. Все виды загрязнений взаимосвязаны и могут активизировать друг друга.
Рост численности населения на планете и интенсивность человеческой деятельности в связи с научно технической революцией неминуемо приводит к резкому росту антропогенного влияния
(т.е. влияния человеческой деятельности) на природу. Из недр земли
ежегодно извлекается 120 млрд т полезных ископаемых, выплавляется
800 млрд т различных металлов. Производство синтетических материалов составляет более 60 млн т ежегодно, а в почву вносится свыше
500 млн т минеральных удобрений. В масштабе планеты происходит
4
перераспределение водных ресурсов, изменение климата, преобразование некоторых черт рельефа.
Основными факторами загрязнения ОПС вследствие антропогенной нагрузки являются:
- загрязнение атмосферного воздуха;
- загрязнение водных объектов;
- загрязнение литосферы.
Природно-промышленный комплекс – это структура, возникаю-
щая за счет взаимодействия предприятия с ОПС, включающей как
биотическую, так и абиотическую составные части.
Примером природно-промышленного комплекса может являться
нефтеперерабатывающий завод, который газообразными, жидкими и
твердыми ЗВ воздействует на биосферу, включающую ее основные
части – атмосферу, гидросферу, литосферу, флору и фауну (биоту).
Завод территориально огорожен забором. Условно часть биосферы
внутри забора – предмет рассмотрения промышленной экологии.
Область биосферы, находящаяся вдали от забора, когда влиянием нефтеперерабатывающего завода можно пренебречь, – предмет изучения
экологии.
Биотическая составляющая (факторы живой природы) образована растительным и животным сообществом, абиотическая составляющая (факторы неживой природы) включает солнечную радиацию,
климат, почвенно-грунтовые условия.
Важным понятием промышленной экологии является производственное предприятие.
Производственное предприятие – это организация, осуществляющая производственный процесс, в результате которого получается
определенная продукция.
Производственное предприятие занимает определенную территорию, находится в определенном здании, включает в себя
вспомогательные службы, имеет различные коммуникации и за
счет своей производственной деятельности оказывает влияние
на ОПС.
В основе деятельности любого предприятия лежит производственный процесс, представляющий собой совокупность операций по
добыче и переработке исходных материалов (в общем случае – сырья)
в определенную продукцию (она может быть конечной продукцией, а
может быть и полуфабрикатом, т.е. служить основой для получения другой продукции).
5
Производственные процессы по характеру протекания:
- непрерывные (при этом в систему непрерывно подаются ис-
ходные компоненты и непрерывно удаляются готовые продукты);
- периодические (протекают в 3 стадии: загрузка, протекание
технологического процесса и выгрузка);
- комбинированные (производственный процесс включает в себя
стадии, которые реализуются по непрерывному и периодическому характеру).
По характеру циклов производственные процессы делятся на
три важнейшие группы:
1). процессы с разомкнутой, или открытой схемой, например,
конверторный способ варки стали;
2). процессы с замкнутой схемой, например, система охлажде-
ния резца токарного станка при скоростном резании (охлаждающая
эмульсия циркулирует между бачком, резцом и сборником жидкости);
3). процессы со смешанной схемой, примером которых является
получение аммиака синтезом из азота и водорода (непрерывное поступление в колонну синтеза аммиака азота и водорода, выделение из колонны синтеза готового аммиака, а не вступившие в реакцию азот и
водород вновь возвращаются в колонну синтеза).
Экологизация технологий (производств) – мероприятия по пре-
дотвращению отрицательного воздействия производственных процессов на природную среду. Осуществляется путем разработки малоотходных (ресурсосберегающих) технологий, аппаратов и оборудования,
дающих на выходе минимум вредных выбросов.
Экологизированные технологии – производственные процессы и
производства, которые не нарушают естественные круговороты в природе, сводят до минимума поступление загрязняющих веществ в биосферу и гармонично вписываются в природные условия. В их основу
должны быть положены следующие принципы:
1. Пространственная компактность: каждое предприятие
должно занимать минимально разумную территорию, а его цеха и отделы – работать по принципу: создание продукции, не наносящей вреда ОПС, а отходы полностью возвращаются в производство.
2. Малоотходность (теоретически безотходность) технологий и
производств.
3. Замкнутость производственных циклов, что позволяет сохра-
нить в чистоте природную среду и уменьшить потребление природных
ресурсов.
6
4. Возможность вторичной переработки (рекуперации) отхо-
7
дов до такой степени, чтобы сделать их допустимыми для разложения
и включения в естественные круговороты.
Федеральным законом от 21 июля 2014 г. № 219-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды»
и отдельные законодательные акты Российской Федерации» установлено деление объектов, оказывающих негативное воздействие на ОПС,
на категории:
- объекты, оказывающие значительное негативное воздействие
на окружающую среду и относящиеся к областям применения наилучших доступных технологий (объекты I категории);
- объекты, оказывающие умеренное негативное воздействие на
ОПС (объекты II категории);
- объекты, оказывающие незначительное негативное воздейст-
вие на ОПС (объекты III категории);
- объекты, оказывающие минимальное негативное воздействие
на ОПС (объекты IV категории).
Отрицательные социально-экономические аспекты загрязнения
ОПС сводятся к следующему:
- общее ухудшение качества жизни (ухудшение здоровья, усло-
вий труда и т.п.);
- потери рабочего времени (например, по болезни), то есть сни-
жение эффективности использования трудовых ресурсов;
- уменьшение народнохозяйственной ценности трудовых ресур-
сов;
- интенсификация коррозионных процессов [1].
7
ПРОБЛЕМА КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
СЫРЬЯ И ОТХОДОВ
Основой любого производства является сырье, без которого ни
одно производство не может функционировать.
Сырье – это природные или другие материалы, которые экономически выгодно перерабатывать в готовую продукцию.
Сырье получают либо из природных ресурсов, либо в качестве
сырья используют отработанные в процессе эксплуатации изделия,
пригодные для дальнейшего использования.
Природные ресурсы – это то, что не создано самим человеком, а
используются им для поддержания своего существования, для обеспечения развития общества. Они обладают полезными для человека
свойствами. Природные ресурсы, с одной стороны, это – вид материи,
с другой – силы природы. Их называют элементами природы (материальными и энергетическими), которые используются человеком в производственной деятельности для получения готовой продукции.
Существует несколько классификаций природных ресурсов:
1) по составу: минеральные и органические;
2) по характеру источника: первичные и вторичные;
3) по происхождению: неисчерпаемые и исчерпаемые (возоб-
новляемые, невозобновляемые).
Также в качестве сырья могут быть использованы вторичные
материальные ресурсы (ВМР) – отходы производства и потребления,
образующиеся в народном хозяйстве, для которых существует возможность повторного использования непосредственно или после дополнительной обработки.
Уровень затрат важнейших видов сырья, материалов и топливно-энергетических ресурсов в экономике России значительно
превосходит аналогичные показатели развитых стран. Так, ресурсоемкость единицы выпускаемой продукции в нашей стране в два раза
выше, чем в США, и в четыре раза выше, чем в ведущих странах
Евросоюза.
Более высокий уровень потребления ресурсов характерен для
производств стального проката, древесины, цемента. Основной причиной отставания России от ведущих стран мира по показателям ресурсоемкости является низкий уровень развития производственной
базы.
8
Отходы производства – это остатки сырья, материалов, иных
изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и
потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства.
К отходам производства относят образующиеся в процессе производства попутные вещества, не находящие применения в данном
производстве: вскрышные породы, образующиеся при добыче полезных ископаемых, отходы сельского хозяйства, твердые вещества,
улавливаемые при очистке отходящих технологических газов и сточных вод, и т.п.
Безвозвратные отходы (потери) – это отходы производства, которые невозможно, нецелесообразно (неэффективно) или недопустимо использовать повторно.
Отходы потребления – это остатки веществ, материалов, предметов, изделий, товаров (продукции или изделий), частично или полностью утративших свои первоначальные потребительские свойства
для использования по прямому или косвенному назначению в результате физического или морального износа в процессах общественного
или личного потребления (жизнедеятельности), использования или
эксплуатации. К отходам потребления относят изделия (продукцию)
или продукты, утратившие свои потребительские свойства, установленные в сопроводительной эксплуатационной документации.
К отходам потребления относят в основном твердые и пастопорошкообразные отходы (мусор, стеклобой, лом, макулатуру, пищевые отходы, тряпье и др.), образующиеся в населенных пунктах в результате жизнедеятельности людей. В последние годы к отходам
потребления относят не только отходы потребления от домовладений
(их еще иногда называют твердыми бытовыми отходами – ТБО), но и
отходы, образующиеся в офисах, торговых предприятиях, мелких
промышленных объектах, школах, больницах, других муниципальных
учреждениях. Для указанных отходов часто используется термин «муниципальные отходы».
Отходы производства и потребления делят на используемые и
неиспользуемые.
Используемые отходы – это отходы, которые используют в на-
родном хозяйстве в качестве сырья (полуфабриката) или добавки к
нему для выработки вторичной продукции или топлива как на самом
производстве, где образуются используемые отходы, так и за его пределами.
9
Неиспользуемые отходы – это отходы, которые в настоящее
10
время не могут быть использованы в народном хозяйстве либо их использование экономически, экологически и социально нецелесообразно.
Основными причинами образования отходов являются:
- несовершенство технологии;
- применение морально устаревшего оборудования;
- несоответствие используемого оборудования характеру техно-
логических процессов;
- низкое качество сырья;
- нарушение технологического регламента;
- нарушение регламента эксплуатации оборудования;
- нарушение условий хранения и подготовки сырья и др.
Объемы образования отходов производства и потребления зависят от уровня индустриального развития, структуры промышленного
производства страны и уровня жизни. Высокий уровень ресурсоемкости свидетельствуют о низкой эффективности использования сырья,
материалов и топливно-энергетических ресурсов в экономике России
и о наличии значительных резервов для их экономии.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]