1 Кг сжигаемой нефти позволяет получить 12 (кВт*ч) тепловой энергии и 4 (кВт*ч) электроэнергии

Д.И. Менделеев отмечал: "Нефть не топливо, топить можно и ассигнациями". Кроме того, следует учитывать и экологические последствия, возникающие при сжигании топлива.

Ядерная энергетика. Ядерные станции имеют определённые преимущества перед тепловыми станциями. Они не загрязняют атмосферу, малы транспортные расходы. К недостаткам следует отнести: нужно много воды, нейтрализация отходов и использованного оборудования, устаревшая технология получения электроэнергии.

Солнечная и водородная энергетика. Солнечное излучение - неисчерпаемый источник энергии. Она не нарушает термодинамического состояния Земли. Жолио-Кюри отмечал: "Решение проблемы использования солнечной энергии для человечества важнее, чем покорение атома". Получение энергии осуществляется следующими способами:

• теплотехнический (нагревание теплоносителей);

• фотоэлектрический (использование солнечных батарей);

• биологическим (фотосинтез растений) в сочетании с водородной энергией.

Теплотехнический способ (нагревание и т.д.) - полезен, но при производстве электроэнергии недостаточно эффективен.

Фотоэлектрический (применяется в космонавтике) - перспективы в связи с развитием техники и технологий быстро растут. Академик Н.Н.Семенов считает, что для того, чтобы создать станцию, обеспечивающую СССР электроэнергией нужно поле 100Х100 км уложенное фотоэлементами!!!!

Биохимический (биотехнологический) - неорганические вещества перерабатываются в органические при этом выделяется О₂. Этот способ имеет большие перспективы. В Швеции планируется к 2015 году следующая структура энергетического баланса: лесная биомасса - 46%; солнечное отопление - 13%; энергия горных рек - 12%; древесные отходы - 12%; солнечный фотоэлектрический свет (произв. электр.) - 9%; ветер - 5%; морская биомасса - 3%; нефть, газ, уголь и т.д. - 0.1%!!! По абсолютному значению биомасса может заменить в Европе потребление 100 млн. т. нефти. С использованием биотехнологии можно создавать специальные нефтяные плантации. В Бразилии 28% потребности в энергии обеспечивается форметезацией отходов сахарного тростника (этанол).

Биотехнологический способ и водородная энергия. Этот способ связан с получением водорода, который является экологически чистым видом топлива. С этой целью используется биофотосинтез воды - использование механизма фотосинтеза для разложения Н₂О. Процесс протекает при взаимодействии двух микроорганизмов: микроскопической водоросли+термостойкой цианобактерии. По существу реализуется прямой способ преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. Кроме того, возможен способ разложения Н₂О под действием солнечного света в присутствии катализаторов.

Ещё одним крупным источником энергии на Земле являются запасы кристаллогидратов на дне (на глубине более 200 м) морей и океанов.

3.3 Классификация промышленных отходов и загрязнений окружающей среды. Промышленные загрязнения окружающей среды подразделяются на две группы (см. рис 3.4):

1. Материальные (механические, физические, химические, биологические, газовые выбросы, сточные воды и т.д.).

2. Энергетические (тепловые выбросы, шум, вибрация, ультразвук, электромагнитное поле, излучение и т.д.).

Основным показателем загрязнение атмосферы является показатель предельно-допустимой концентрации (ПДК), мг/м³, для воды - мг/л. Кроме того, для воды установлены показатель - рН: рН=7 - нейтральные стоки; рН<7 - кислая среда; рН>7 - щелочная среда.

Рис. 3.4 Классификация промышленных загрязнений окружающей среды.

Согласно санитарным нормам ПДК определяют допустимые концентрации вредных веществ, которые при долговременном воздействии на организм не вызывают каких-либо патологических изменений и заболеваний.

Отходы подразделяются на: отходы потребления; отходы производства.

Отходы потребления – могут быть использованы в других отраслях промышленности (металлолом, опилки древесные, отходы резины, пластмассы).

Отходы производства - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, утратившие свои потребительские свойства.

Материальные балансы позволяют оценить любое производство с точки зрения промышленной экологии. Степень влияния производства на окружающую среду может быть оценена коэффициентом чистоты:

Ч , (3.1)

где С_СР - концентрация вредных веществ в окружающей среде;

С_ПДК - предельно допустимая концентрация по санитарным нормам.

В зависимости от значения коэффициента чистоты технологические процессы разделены на следующие категории:

Ч=0 - открытый процесс;

0<Ч<0.5 - почти чистый процесс;

0.5<Ч<0.8 - получистый процесс;

0.8<Ч<1.0 - изолированный процесс;

Ч=1 - грязный процесс.

Коэффициент замкнутости технологического процесса определяется из соотношения:

, (3.2)

где М_ПР и М_С - масса выпускаемой продукции, и масса израсходованного сырья.

По степени замкнутости технологические процессы могут быть подразделены: З=1 - полностью замкнутый процесс;

0.9<З<1.0 - почти замкнутый процесс;

0.5<З<0.9 - полузамкнутый процесс;

З<0.5 - незамкнутый процесс.

Степень замкнутости технологических процессов и степень их чистоты определяется материально-технологическими потоками и схемой их взаимодействия с окружающей средой. Если отходы не воздействуют на окружающую среду, производство может считаться "условно чистым," хотя в действительности чистых производств не бывает.

В зависимости от состава и концентрации вредных веществ (газообразных веществ) их можно отнести к классам опасности:

• чрезвычайно опасные <0.1 мг/м³: двуокись азота, анилин, серный ангидрид, сероводород, фенол, хлор;

• высоко опасные - 0.1...1.0: азотная кислота, ацетон, бензол, метанол, серная кислота, углекислый газ;

• умеренно опасные 1.0...10.0: бензин, этанол;

• малоопасные - более 10.0 мг/л.

Сточные воды, отводимые от предприятий по своему составу, могут быть разделены на три вида:

1. Производственные - использованные в механических процессах производства.

2. Бытовые - от санитарных узлов, душевых и непроизводственных корпусов.

3. Атмосферные (ливневые) - дождевые и от таяния снега.

Производственные сточные воды подразделяются, в свою очередь, на три группы:

• загрязненные преимущественно минеральными примесями (металлургия, машиностроение, строительная промышленность);

• загрязненные преимущественно органическими примесями (пищевая, микробиологическая, целлюлозно-бумажная промышленность);

• загрязненные минеральными и органическими примесями (нефтепереработка, нефтехимия, текстильная промышленность).

По концентрации сточные воды подразделяются на четыре класса:

1. 1-500 мг/л.

2. 500-5000 мг/л.

3. 5000-30000 мг/л.

4. Более 30000 мг/л.

Количество сточных вод регламентируется укрупненными нормами водопотребления. Если в состав предприятия входит несколько производств, то:

, (3.3)

где N_i - нормы водопотребления на единицу продукции;

M_i - количество продукции выпускаемой в сутки.

Условия выпуска сточных вод регламентируются "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами". Основными критериями качества водного бассейна являются: ПДК; наличие примесей; запах, привкус; окраска; температура, С, К; рН - концентрация ионов-водородов; БПК - биологическое потребление кислорода - О₂.

При поступлении в водоем нескольких веществ лимитирующим показателем вредности является сумма концентраций, должна составлять:

, (3.4)

где С_i - концентрация каждого вещества.

Следует различать три группы лимитирующих показателей вредности (ЛПВ):

1. Санитарно-токсикологическая, к ней относятся вещества, вызывающие заболевания (цианиты, мышьяк, бензол и т.п.).

2. Обще - санитарная, сюда входят вещества, тормозящие естественное самоочищение воды (NH₃, ацетон, сульфиды и т.д.).

3. Органолептическая, включает вещества обнаруживаемые с помощью органов чувств (бензол, нефть, Fe, Cu, Cr).

Промышленные твердые отходы подразделяются на несколько групп: металлические; неметаллические; комбинированные; сложного состава.

Тепловые загрязнения возникают вследствие конвективного и радиационного теплообмена между нагретыми выбросами и окружающей средой, что приводит к повышению температуры воды, воздуха, почвы.

Шум, вибрация и ультразвук различаются по частоте. Звуки и шумы с показателями выше 85 дБ вызывают воздействие на слух человека и приводят к быстрому утомлению. Вибрация механизмов вызывает заболевание суставов в организме человека. Допустимые уровни звукового давления установлены ГОСТ 12.1.003-76.

Литература:

1. Архипов Л.И., Удыма П.Г. Энергосберегающая технология защиты окружающей среды. - М.: Энергетический институт, 1988. - 107.