новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

ОХРАНА ПРИРОДЫ


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

ОХРАНА ПРИРОДЫ, комплекс естественнонауч. техн.-про-изводств., экономич. и административно-правовых меро-приятии, осуществляемых в пределах данного государства или его части, а тaкжe в международном масштабе, по охране, рациональному использованию и восстановлению живой (растительность и животный мир) и неживой (почвы, воды, атмосфера, недра, климат и др.) природы. охрана природы включает защиту ее и человека от воздействия всех чужеродных хим. соед.-ксенобиотиков (пром. загрязнения, удобрения. пестициды, препараты бытовой химии. лек. ср-ва и т.п.), которые могут нарушать равновесие прир. процессов в биосфере и вызывать гибель живых организмов. Данная статья посвящена в осн. проблемам охрана природы от загрязнений предприятиями хим. отраслей промышленности. О рациональном использовании прир. и вторичных сырьевых ресурсов и энергии подробно см., например, Безотходные производства. Обогащение полезных ископаемых.

Научно-технический прогресс и окружающая среда

Общие положения. К сер. 20 в. опасность необратимых загрязнений и изменений окружающей среды стала одной из глобальных проблем человечества. Усиление антропогенного воздействия на природу обусловлено прежде всего значит. ростом с начала текущего столетия населения Земли (с 1,5 до 5 млрд. чел.), а также еще более быстрым увеличением добычи и переработки прир. ресурсов. Мировые энер-гетич. мощности и объем пром. продукции удваиваются соотв. каждые 12 и 15 лет. Прогнозы показывают, что индустриальные нагрузки на окружающую среду к нач. 21 в. возрастут в 2,5-3,0 раза. Ежегодно из земных недр извлекается св. 100 млрд. т полезных ископаемых. выплавляется 800 млн. т металлов, вырабатывается более 60 млн. т синтетич. материалов, на поля вносится 500 млн. т удобрений и более 2 млн. т пестицидов и т. д.; используется 13% речных стоков, в водоемы мира сбрасывается 700 млрд. м3 пром. и бытовых сточных вод; снос с суши твердых веществ в океаны достигает 17,4 млрд. т. Развитие мировой индустрии сопровождается образованием значит. кол-в отходов, которых уже сейчас приходится 20 т/год на каждого жителя Земли.

Последствия техногенного влияния на окружающую среду настолько сер.езны, что привели к заметному ухудшению экологич. состояния атмосферы, гидросферы и литосферы. Осн. источники загрязнений атмосферы -пром-сть, транспорт, тепловые электростанции. Наиб. доля загрязнений атм. воздуха приходится на оксиды углерода. сер. и азота, углеводороды и пром. пыль. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается (млн. т): СО2-2·104, СО-200, SO2-150, (NO + NO2)-50, пыль-250, углеводороды-св. 50; в СССР (всего вредных веществ промышленностью и транспортом) -100. Каждый из имеющихся в мире автомобилей за пробег длиной 15 тыс. км потребляет в среднем 4350 кг О2 и выбрасывает выхлопные газы, содержащие примерно 200 веществ, в т. ч. 3250 кг СО2, 530 кг СО, 27 кг (NO + NO2), 93 кг углеводородов (включая канцерогенные соед.). Кроме того, в результате широкого использования тетраэтилсвинца в качестве антидетонац. добавки к бензину с выхлопными газами выбрасываются оксиды. хлориды. фториды. нитраты и сульфаты свинца. Твердые частицы этих соед. образуют аэрозоли. которые оседают в непосредств. близости от автомобильных дорог. Время нахождения мелких частиц свинца в атмосфере составляет от одной до четырех недель.

Насыщение биосферы тяжелыми металлами - одно из наиб. важных глобальных последствий науч.-техн. революции. За всю историю человечества выплавлено ок. 20 млрд. т железа. Его кол-во в материалах, из которых изготовлены сооружения, машины, транспортные ср-ва и т. д., составляет ок. 6 млрд. т, остальное кол-во железа рассеяно в окружающей среде, куда ежегодно попадает более 25% его продукции. Др. металлы мигрируют в больших кол-вах: например, степень рассеивания ртути и свинца достигает 80-90% от их годового произ-ва. При сжигании угля с отходящими газами в атмосферу поступает более 120 млн. т золы, в которой некоторых элементов содержится больше, чем добывается из земных недр: Mg в 1,5 раза, Мо в 3 раза, As в 7 раз, U и Ti в 10 раз, Аl, I, Со в 15 раз, Hg в 50 раз, Li, V, Sr, Be, Zr в сотни раз, Са, Ge в тысячи раз, Y в десятки тысяч раз; в результате они возвращаются на Землю.

Рассеянные элементы способны концентрироваться в растениях, водоемах и почве. В организм человека они могут поступать с продуктами питания, питьевой водой и воздухом. Опасными загрязнениями окружающей среды стали радиоактивные вещества, образующиеся в результате ядерных взрывов. аварий на АЭС (напр., на Чернобыльской), развития ядерной энергетики. Вследствие накопления загрязнений, в первую очередь некоторых хладонов. в атмосфере происходит разрушение озонового слоя, предохраняющего земную пов-сть от коротковолнового солнечного излучения.

Загрязнения, поступающие в атмосферу, возвращаются с осадками на Землю и попадают в водоемы и почву. Сточными водами промышленности агропром. комплекса загрязняются реки, озера и моря. В них поступает более 30 млн. т/год разл. отходов, содержащих соли. нефть и нефтепродукты. удобрения. пестициды и др. Тяжелые металлы в составе загрязнений (Pb, Hg, Zn, Cu, Cd), попавшие в водоемы, активно поглощаются животными и рыбами, которые погибают сами или отравляют людей, использующих их в пищу. Известны случаи отравления ртутью, которая попадала в организм человека вместе с рыбой (см. также ниже). В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в шельфовых зонах в воды океана поступает 12-15 млн. т/год жидкого горючего. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой 12 км2 водной пов-сти и загрязняет до 1 млн. т воды. В настоящее время нефтью и нефтепродуктами загрязнена уже 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка способствует гибели оплодотворенной икры рыб, нарушает процессы фотосинтеза и выделения кислорода, осуществляемого фитопланктоном, т. е. происходит нарушение газо- и влагообмена между атмосферой и гидросферой.

Значит. водопотребление привело к ухудшению экологич. обстановки, например, в ряде крупных регионов СССР (см. ниже). Так, вследствие безвозвратного изъятия почти всего стока рек Амударья и Сырдарья объем воды в Аральском море за последние 20 лет уменьшился на 54%; уровень моря продолжает падать, а соленость воды в нем, так же как и в Азовском море, повышается.

Огромное кол-во отходов попадает в почву, самоочищение которой не происходит или протекает очень медленно. Поэтому в почве интенсивно накапливаются разл. металлы и токсичные вещества, что способствует постепенному изменению ее хим. состава, снижению плодородия и разрушению экологич. систем.

Большой вред окружающей среде наносит неумелое потребление удобрений (особенно азотных) и пестицидов. Так, в США на 1 т удобрений получают 16 т зерна, а в СССР-только 6 т (1990). Поэтому для интенсификации с.-х. произ-ва в некоторых районах нашей страны увеличивают нормы внесения в почву азотных удобрений, что приводит к негативным последствиям. Именно в этих районах наблюдались болезни и гибель с.-х. животных из-за потребления ими кормов, содержащих св. 1 % нитратов (в расчете на массу сухого корма). Для поднятия урожайности с.-х. культур часто недопустимо увеличивают также нормы опыления объектов пестицидами. В СССР ежегодно в среднем на душу населения расходовалось 1,3кг пестицидов (в США-1,9 кг). Однако их использование в хлопко- и рисосеящих районах превышает среднюю величину в сотни раз, но не способствует росту урожайности. Более 95% от вносимого кол-ва пестицидов не достигает, как правило, обрабатываемых объектов и попадает в почву, водоемы и воздух, где постепенно накапливаются. Это приводит к большим потерям флоры вследствие уничтожения насекомых-опылителей пестицидами. Мн. из них являются канцерогенами, обнаруживают мутагенную активность, вызывают у людей аллергич. заболевания. Ежегодно пестицидами в мире отравляется более 1 млн. человек.

В мире сжигается угля и нефти соотв. до 5 и 3,2 млрд. т/год; при этом выделяется 2·1020Дж тепловой энергии, которая рассеивается в окружающей среде, изменяя ее температурный режим. При росте произ-ва энергии на 6% в год в сер. 21 в. начнется повышение средней температуры планеты (в ряде регионов этот процесс уже происходит). Мощность всех источников энергии на Земле составляет 1013 Вт, а мощность поступающей на нее солнечной энергии достигает 107 Вт; чтобы исключить глобальное повышение тепловой нагрузки на окружающую среду, мощность земных источников энергии нельзя увеличивать более чем в 10 раз. Возрастание тепловой нагрузки отрицательно влияет на тсрмич. и биол. режимы водостоков, способствует изменению в водоемах растворимости газов в воде, увеличению восприимчивости к заболеваниям живых организмов, замене обычных водорослей синезелеными.

Т. обр., выброс пром. загрязнений приводит к необратимому разрушению как отдельных экологич. систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физ.-хим. параметры среды. Происходит закисление почв, гибель лесов и опустынивание больших территорий; изменяется видовой состав флоры и фауны во мн. водоемах, загрязняются не только мелкие реки, но и крупные водные объекты (напр., озера Байкал и Ладожское, Азовское и Черное моря), ощущается нехватка пресной воды; атмосфера мн. городов насыщается неорг. и орг. соед., концентрации которых выше ПДК; исчезают мн. виды растений и животных, возникают новые болезни, нерационально используются прир. ресурсы-с отходами теряются огромные кол-ва ценных веществ.

В связи с возрастанием негативных изменений в окружающей среде в 70-80-х гг. в мире принято и предусматривается принять большое число международных и региональных конвенций, соглашений, программ, проектой по разл. проблемам охрана природы Примеры: постоянно действующая Программа ООН по окружающей среде (1972); Всемирная стратегия охрана природы (1980); Конвенции по охране вод Мирового океана от загрязнения нефтью (1977), флоры и фауны суши (1981), озонового слоя (1985); ежегодные международные конференции (с 1980), посвященные мерам по снижению опасности хлорной продукции, особенно типа "диоксина"-полихлорированных полициклич. соед. (ПХПС) и т.д.

В СССР вопросы охраны окружающей среды отражены в законах и спец. постановлениях о Земле, ее недрах, водах, лесах, атм. воздухе и животном мире. С 1974 в гос. годовые и пятилетние планы экономии, и социального развития включался раздел "Охрана окружающей среды и рациональное использование прир. ресурсов" и введена гос. статистич. отчетность по выполнению соответствующих природоохранных мероприятий. Принимались меры по оздоровлению экологич, обстановки во мн. регионах, в т.ч. по защите от загрязнения озер Байкал и Ладожское; прекращены работы по переброске части стока северных и сибирских рек. Однако в условиях ускорения науч.-техн. прогресса и интенсификации произ-ва развитие промышленности в ряде районов сопровождается ростом загрязнения биосферы. Поэтому в 1988 было принято постановление "О коренной перестройке дела охраны природы в стране". Для координации работ в этой области была создана спец. правительств. организация -Госкомприрода СССР (1988).

Отходы производства и потребления. Для хим. отраслей промышленности характерны широкая номенклатура продукции и многообразие разл. по составу и физ.-хим. свойствам отходов производства. Кол-во последних вследствие развития произ-ва непрерывно возрастает, что способствует загрязнению окружающей среды. Между тем выброс в нее отходов нецелесообразен не только экологически, но и экономически, поскольку большинство их представляет собой вторичные материальные ресурсы. Науч.-техн. прогресс позволяет благодаря разработке и внедрению соответствующих процессов и методов, а также оборудования не только резко сократить отходы произ-ва и повысить его эффективность (вследствие значит. снижения расхода сырья и материалов и стоимости продукции), но и обеспечить необходимую защиту окружающей среды от загрязнения пром. выбросами.

Отходы в хим. технологии классифицируют по агрегатному состоянию, токсичности, методам переработки и др. По агрегатному состоянию различают отходы газообразные, жидкие и твердые. Газообразные отходы-выделения хим.-технол. процессов, выбросы из пром. печей. сушилок, отдувочных аппаратов и т.д. Жидкие отходы почти полностью состоят из жидкой фазы и содержат растворенные в воде или иных растворителях соли. щелочи. кислоты, орг. вещества, а также примеси взвешенных частиц. Твердые отходы получают в виде порошков. пылей, слитков или затвердевшей массы. К отдельной группе отходов относят т. наз. шламы-остатки, содержащие твердую и жидкую фазы (осадки после фильтрования, седиментации. нейтрализации).

Кроме отходов произ-ва возникают также отходы потребления. Пром. отходы-металлолом, вышедшее из строя оборудование, техн. изделия из пластмасс, резин. стекла и др. Бытовые отходы-пищ. остатки, изношенные одежда, обувь и т.п., использованная тара и т.д.

По токсичности отходы подразделяют на безвредные, токсичные и особо токсичные. Токсичность отходов устанавливают: по эффекту непосредств. воздействия на здоровье людей (хронич. заболевания, канцерогенная или мутагенная активность, поражение разл. органов и др.); по воздействию на животных; по биоаккумулятивным свойствам; по устойчивости в окружающей среде; по свойствам продуктов разложения и т.д.

Типы затрат на природоохранные мероприятия. Отходы, попадающие в атмосферу, гидросферу и литосферу, ухудша-ют прир. среду. Для поддержания ее на заданном уровне на совр. этапе развития произ-ва требуются значит. затраты:

1) на мероприятия, необходимые для уменьшения поступления выбросов в окружающую среду; 2) на компенсацию социальных последствий от выбросов; 3) на возмещение потерь сырья и продуктов с отходящими газами и сточными водами.

Ущерб, наносимый природе, подразделяется на экономический, социальный и моральный. Экономич. ущерб бывает фактическим, возможным и предотвращенным. Фактич. (расчетный) ущерб - фактич. потери, причиненные народному х-ву в результате загрязнения окружающей среды. Возможный ущерб м. б. нанесен при отсутствии природоохранных мероприятий. Предотвращенный ущерб - разность между возможным и фактич. ущербами в определ. момент времени. При нахождении ущербов от загрязнения атмосферы и водоемов исходят из локальных ущербов. Напр., экономич. ущерб от загрязнения атмосферы включает: ущерб, причиненный повыш. заболеваемостью населения; ущерб сельскому, лесному, жилищно-коммунальному и бытовому хозяйствам; ущерб пром. объектам. Для уменьшения размеров экономич. ущерба необходимо увеличивать выпуск очистных сооружений и повышать их эффективность. Для стабилизации и улучшения состояния окружающей среды в разных странах выделяют ср-ва в размере 1-2,5% от нац. дохода. В СССР затраты на охрану природы за 1981-90 составили 92 млрд. руб. На предприятиях хим.-лесного комплекса для охраны окружающей среды и рационального использования прир. ресурсов закрываются предприятия с устаревшей технологией и создаются новые произ-ва без выбросов или с небольшим кол-вом отходов. Осн. направления организации таких произ-в: разработка принципиально новых процессов и схем получения известных видов продукции, обеспечивающих энергоемкую, ре-сурсосберегающую комплексную переработку сырья; создание оборотных и замкнутых систем водопотребления; переход от открытых процессов к рециркуляционным; рекуперацию (улавливание и переработку) отходов; создание территориально-пром. комплексов с замкнутой структурой материальных потоков сырья и отходов.

Охрана атмосферного воздуха

Промышленные выбросы и источники загрязнений. Осн. выбросами хим. предприятий в атмосферу являются оксиды углерода. азота и сер., сер.водород, сер.углерод, аммиак. соед. хлора и фтора, пыль произ-в неорг. и орг. веществ, аэрозоли. фенолы. альдегиды. спирты. амины и др. По агрегатному состоянию все пром. выбросы делят на газообразные, жидкие, твердые и смешанные. Кроме того, эти загрязнения классифицируют: а) по характеру организации отвода и контроля (организованные и неорганизованные); б) по режиму отвода (непрерывные и периодические); в) по температуре -нагретые (т-ра газопылевой смеси превышает температуру воздуха) и холодные; г) по локализации (в основном, вспо-могат. и подсобном произ-вах); д) по признакам очистки-удаляемые без нее (организованные и неорганизованные) и после нее (организованные). При этом под очисткой газовой смеси понимают отделение от нее или превращ. в безвредное состояние загрязняющего вещества. В последнем случае оно выбрасывается в атмосферу вместе с газом.

Организованные выбросы поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и др. трубопроводы; неорганизованные выбросы попадают в атмосферу как ненаправленные потоки газа в результате нарушений герметичности аппаратуры, отсутствия или неудовлетворит. работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки сырья, выгрузки и хранения продукции. Различают также первичные выбросы, поступающие в атмосферу непосредственно от источников загрязнений, и вторичные выбросы, которые, являясь продуктами образования первичных выбросов, м. б. более токсичны и опасны.

Источники загрязнений воздушного пространства подразделяют: 1) по назначению-технологические, содержащие хвостовые газы рекуперац., абсорбц., адсорбц. и др. улавливающих установок, а также продувочные газы из аппаратов и т. п. (для этих источников характерны высокие концентрации вредных веществ и сравнительно малые объемы удаляемого воздуха); вентиляционные (местные отсосы от оборудования и общеобменная вытяжка); 2) по геом. форме-точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы) и линейные (аэрац. фонари, открытые окна, близко размещенные вытяжные шахты и факелы); 3) по месту расположения-незатененные, или высокие, находящиеся в зоне недеформир. ветрового потока (высокие трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую в 2,5 раза высоту производств. здания); затененные, или низкие, расположенные на высоте в 2,5 раза меньшей высоты здания; наземные, находящиеся вблизи земной пов-сти (открыто расположенное технол. оборудование, колодцы пром. канализации, пролитые токсичные вещества, сбросы отходов произ-ва); 4) по режиму работы-непрерывного и перио-дич. действия, мгновенные и залповые, при которых за короткий промежуток времени в воздух удаляется большое кол-во вредных веществ (возможны при авариях и сжигании быстрогорящих отходов произ-ва на т. наз. площадках уничтожения). Загрязнения переносятся на большие расстояния с воздушными массами.

Влияние загрязнений на запыленность и прозрачность атмосферы и здоровье человека. Важную роль в проницаемости тепловых лучей играет накопление в атмосфере диоксида углерода. Ежегодно его кол-во возрастает на 0,4%, и в настоящее время концентрация в атмосфере составляет 0,032% (ожидается, что она будет удваиваться каждые 23 года). СО2 поглощает ИК излучение, что при определенной концентрации газа может вызывать глобальное повышение температуры ("парниковый эффект").

Наиб. сер.езна проблема загрязнения атмосферы соединениями сер.. Выбросы SO2 на одного человека составляли (кг, 1987): в Великобритании-88, СССР-91, Финляндии -119, Чехословакии-201. Продолжит. действие даже малых концентраций SO2 приводит к возникновению у человека гастрита, бронхита, ларингита и др. болезней. Есть сведения о связи между содержанием SO2 в воздухе и уровнем смертности от рака легких. В атмосфере SO2 окисляется до SO3. Окисление происходит каталитически под воздействием следовых кол-в металлов, в осн. Мn. Кроме того, газообразный и растворенный в воде SO2 может окисляться озоном или Н2О2. Соединяясь с влагой воздуха, SO3 образует сер.ую кислоту, которая с находящимися в атмосфере металлами дает сульфаты.

В зависимости от влажности воздуха и др. условий SO2 присутствует в атмосфере от неск. часов до неск. дней. Кол-ва SO2 и SO2-4 неодинаковы по высоте: на небольших высотах кол-во SO2 больше; соотношение SO2/SO2-4 уменьшается с высотой. Переносу на дальние расстояния SO2 и его рассеиванию в верх. слоях атмосферы способствует стр-во высоких дымовых труб. Однако при этом увеличивается время пребывания сер.содержащих соед. в воздушной среде и, следовательно, степень превращения SO2 в H2SO4 и сульфаты. Содержащие их кислотные осадки (дождь, град, снег и др.) в районах, где они выпадают, оказывают отрицат. воздействие на водные экосистемы, на рост деревьев и с.-х. культур. Влияние таких осадков на живые организмы, в т. ч. на человека, еще недостаточно исследовано.

Присутствие в атмосфере взвешенных пылевидных частиц сульфатов размерами 0,1-1 мкм приводит к образованию, наряду с кислотными осадками, туманов и снижению прозрачности воздуха, чему способствует повышение его относит. влажности.

Вредное воздействие на организм человека оказывает присутствие в воздухе др. токсичных газовых компонентов. Так, СО инактивирует гемоглобин, обусловливая кислородную недостаточность тканей, и вызывает расстройства нервной и сер.ечно-сосудистой систем, а также способствует развитию атеросклероза. CS2 влияет на нервную систему, приводит к острой интоксикации и атеросклерозу. H2S вызывает головную боль, слабость, тошноту; даже малые концентрации его в газовой смеси могут служить причиной функциональных расстройств центр. нервной и сер.ечнососудистой систем.

Своб. хлор и его соед. влияют на обоняние, световую чувствительность глаз, нарушают дыхание. Соед. фтора резко раздражают кожу и слизистые оболочки; при длит. их воздействии возможны носовые кровотечения, насморк, кашель, склеротич. изменения в легких.

Оксиды азота сильно раздражают легкие и дыхат. пути, приводят к возникновению в них воспалит. процессов; под их влиянием образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникают головокружение, потеря сознания, рвота, одышка. Наличие в атм. воздухе углеводородов вызывает раздражение дыхат. путей, тошноту, головокружение, сонливость, расстройства дыхания и кровообращения; некоторые углеводороды - канцерогенные вещества.

Пыль. Установлено, что гигиенич. стандарт атмосферы допускает ее запыленность 1,5 т/га, однако в отдельных пром. районах мира она достигает 60 т/га. Частицы пыли какое-то время остаются в атмосфере, образуя т. наз. ядра конденсации, что ограничивает прохождение УФ излучения. Т. обр., запыленность атмосферы способствует уменьшению кол-ва солнечной радиации, достигающей Земли, и вызывает похолодание. Одновременно пыль, падающая на пов-сть ледников, поглощает солнечную энергию и ускоряет их таяние.

Влияние пыли на организм человека обусловлено ее дисперсностью: мелкие частицы проникают в дыхат. пути и раздражают слизистые оболочки. Длит. воздействие очень мелкой пыли может вызывать закупорку пор и снижение потоотделения. У людей, постоянно проживающих в запыленной местности, наблюдаются фиброзные изменения в легких. Пыль, содержащая ядовитые вещества (As, Hg, Pb), приводит к отравлениям. Напр., свинцовая пыль, обладая кумулятивным действием, изменяет состав крови и костный мозг, вызывает мышечную слабость и паралич лучевого нерва, свинцовые колики и воспаление головного мозга, поражения печени и почек. Ртуть, находящаяся в пыли, проникает в мозг, разрушает нервную систему, ослабляет умственные способности, вызывает импотенцию, ускоряет старение. Асбестовая пыль приводит к фиброзу легких и, кроме того, усиливает вредное действие SO2.

Тяжелые металлы и неметаллы, выброшенные в атмосферу, включаются в прир. круговорот. Накопление их в почве и воде опасно для всех живых организмов. Ряд элементов (в частности, As и Сг) относят к веществам, вызывающим раковые заболевания. Отравления Se обычно оканчивается смертельным исходом; воздействие Т1 приводит к выпадению волос и др. заболеваниям, особенно у детей, и т.д.

Радиоактивные вещества находятся в атмосфере в пылеобразном состоянии или сцеплены в агрегаты с частицами аэрозолей. Их хронич. воздействие даже в малых дозах нарушает нервную деятельность, ф-ции половых желез, желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, работу надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, сер.ечно-сосудистой системы, изменяет форменные элементы крови, вызывает генетич. аномалии.

Контроль за качеством воздушной среды имеет важное значение, т. к. выбросы в атмосферу в разл. странах достигают значит. размеров. Так, в 104 городах СССР загрязнение воздуха в отдельные дни в 10 раз превышало установл. нормы (1988). Для такого контроля используют след. показатели: ПДКр.з. - предельно допустимая концентрация хим. вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3; ПДКм.р. , ПДКс.с.- соотв. макс. разовая и среднесуточная предельно допустимые концентрации хим. вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. В зависимости от значения ПДК хим. вещества в воздухе классифицируют по степени опасности (см. Токсичность). При одноврем. присутствии в атмосфере k вредных веществ (с концентрациями c1 c2, ..., сn)однонаправл. действия их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1:


Для нагретых загрязнений предельно допустимый выброс определяют по ф-ле:


При этом концентрация вредного вещества в отходящем газе около устья источника загрязнений (напр., дымовой трубы) должна быть не более некоторой макс. концентрации, вычисляемой по ф-ле:


Для холодных выбросов расчет проводят по ф-лам:


В этих ф-лах Я высота дымовой трубы, м; V1 - объем газовоздушной смеси за время , м3/с; T-разность между температурами выбрасываемой смеси и атм. воздуха; A1 A2- коэф., зависящие от условий вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе (120-240); F- безразмерный коэф., учитывающий скорость оседания в воздухе вредных веществ (для газов F = 1); т, п коэф., учитывающие условия выхода газов из источника загрязнений; D диаметр устья трубы, м.

Контроль за качеством воздуха осуществляют спец. службы на предприятиях, а также гос. и ведомств. органы.

Защита воздуха от пыли. Последняя образуется главным образом в технол. процессах, связанных с измельчением веществ, перемешиванием и транспортированием сыпучих материалов. Для удаления пыли используют циклоны, мокрые пылеуловители и фильтры. Осн. критерий выбора типа оборудования степень очистки, которая зависит от свойств пыли и параметров газового потока. Пром. пыли, уловленные в разл. установках, используют в качестве целевых продуктов и сырья в исходных произ-вах (в т.ч. строительных), в с. х-ве. Сильнотоксичные пыли подлежат подземному захоронению или ликвидации сжиганию (см. также Пылеулавливание).

Защита воздуха от газо- и каплеобразных примесей. Методы очистки отходящих газов подразделяют на некаталитические и каталитические. С помощью первых методов примеси выводятся из газовой смеси путем конденсации или поглощения жидкими либо твердыми сорбентами. При ка-талитич. методах примеси не выделяются из системы, а превращаются в др. вещества, которые остаются в газовой смеси или затем удаляются (см. также Газов очистка, Каплеулавли-вание. Туманоулавливацие).

Охрана водного бассейна

Улучшение водообеспечения - одна из главных экологич. проблем человечества. Вследствие роста потребления воды в с. х-ве, промышленности, на коммунально-бытовые нужды и др. причин (вырубка лесов, осушение болот и т.д.) и усиливающегося загрязнения водоемов пром. стоками и

отходами во мн. регионах мира возник острый дефицит ресурсов пресных вод (см. Вода). Напр., в Средней Азии своб. водные ресурсы практически отсутствуют. В этих условиях для хим. отраслей промышленности важную роль играют рациональное водопотребление, водоподготовка и очистка сточных вод.

Водопотребление. На предприятиях хим.-лесного комплекса воду используют для производств. и хозяйств.-бытовых нужд. Потребление свежей воды на каждом предприятии достигает огромных размеров и сопровождается образованием сточных вод (см. ниже), сброс которых загрязняет водоемы. С учетом этого для сокращения потребления свежей воды и уменьшения кол-ва сточных вод проводят разл. мероприятия: разрабатывают и применяют безводные и маловодные технол. процессы; совершенствуют действующие произ-ва; внедряют аппараты воздушного охлаждения, повторно используют в оборотных и замкнутых системах очищенные сточные воды.

Осн. кол-во воды (до 80%) на предприятиях служит для охлаждения оборудования, газообразных и жидких продуктов. Охлаждающая вода не соприкасается с материальными потоками и циркулирует в оборотных системах (условно чистая вода); она многократно нагревается до 40 45 °С и охлаждается в вентилируемых градирнях или брызгальных бассейнах. В результате испарения безвозвратно теряется значит. кол-во воды. Кроме того, для предотвращения инкрустаций, коррозии, биол. обрастания аппаратов и трубопроводов часть оборотной воды выводится из системы на очистку (продувочная вода). Указанные потери компенсируются подачей в систему свежей воды. В целом по хим. промышленности и предприятиям по произ-ву удобрений коэф. использования воды К = 0,73 (на некоторых предприятиях 0,85-0,95), а доля оборотной воды достигла 82,5% (1985). Ее кол-ва для произ-в ряда хим. продуктов (СССР, 1990) приведены в таблице.

УДЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ ВОДЫ И КОЛИЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ (на 1 т продукции)

Продукция

Расход оборотной и последовательно используемой воды, м3

Расход свежей воды из источника, м3

Общий расход воды, м3

Безвозвратное потребление и потери воды, м3

Кол-во сточных вод, м3

Удобрения






азотные

57,3

4,3

61,6

3,4

0,9

сложные

47

5

52

2,1

2,3

Хим. ср-ва защиты растений

290

2

292

1,25

0,75

Сода






кальцинированная

120

5

125

3

15,2

каустическая (известковый способ)

122

1,5

123,5

1,5

0

Серная кислота

72

5

77

2

3

Поликарбонатные и полиформальдегидные смолы

1028

50

1078

39

11

Синтетич, волокна

2300

290

2590

95

195

Нефтеперерабатывающих и нефтехим. произ-в (в расчете на 1 т нефти)

51

1.4

52,4

1,1

0,3

Осн. направление рационального потребления воды-создание замкнутых систем водоснабжения, исключающих образование к.-л. отходов и сброс сточных вод в водоемы, т.е. многократное использование воды и переработка всех загрязняющих веществ. Удаление примесей из сточных вод осуществляют с помощью эффективных методов очистки. Подпитка замкнутых систем свежей водой допускается при нехватке очищенных стоков для восполнения потерь воды в этих системах. Применение свежей воды возможно также в производств. процессах, в которых очищенные сточные воды нельзя использовать по условиям технологии или гигиены. Организация замкнутых систем целесообразна, если затраты на рекуперацию воды и веществ, выделенных из стоков и переработанных до товарных продуктов или вторичного сырья, ниже затрат на водоподготовку и очистку сточных вод до показателей, позволяющих сбрасывать их в водоемы без загрязнения последних. На действующих предприятиях внедрение замкнутых систем происходит поста-дийно с постепенным увеличением доли оборотного водоснабжения.

Очистка сточных вод. Классификация стоков. В зависимости от условий образования различают сточные воды: промышленные; атмосферные (образуются в результате выпадения атм. осадков и, загрязняясь минер. и орг. веществами, стекают с территории предприятий); хозяйственно-бытовые (содержат примерно 42% минеральных и 58% по массе орг. примесей).

Пром. сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые образуются при переработке неорг. и орг. сырья. Источники сточных вод в технол. процессах: 1) воды, образующиеся при протекании хим. реакций (загрязнены их продуктами и исходными веществами); 2) воды, находящиеся в виде своб. и связанной влаги в сырье или исходных продуктах и выделяющиеся при их переработке; 3) воды от промывок сырья, продуктов и оборудования; 4) маточные водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6) хладагенты; 7) прочие-воды вакуум-насосов, конденсаторов смешения, установок гидрозолоудаления, от мытья тары и др. Кол-ва образующихся сточных вод определяются видом хим. произ-ва (см. табл.).

Сточные воды загрязнены исходным сырьем, всевозможными неорг. и орг. веществами. Напр., сточные воды произ-в неорг. солей содержат кислоты, щелочи. фториды. сульфаты и др.; сточные воды произ-в основного орг. и нефтехим. синтеза-жирные кислоты, спирты. альдегиды. кетоны, ароматич. соед. и т.п. В состав стоков произ-в мн. продуктов, кроме растворимых в воде, входят коллоидные примеси, а также взвешенные (мелко- либо грубодисперсные) вещества, плотность которых м. б. больше или меньше плотности воды. Концентрации в сточных водах указанных примесей весьма неодинаковы.

Ежегодно во внутр. водоемы и моря сбрасывают 150 км3 сточных вод, в т. ч. 40 км3 без к.-л. очистки. Сброс неочищенных сточных вод в водоемы изменяет качество прир. вод: снижается рН; повышается содержание тяжелых металлов и неметаллов (Pb, Hg, Cd, Zn, As), нитратов и нитритов, фосфатов, ПАВ, пестицидов и продуктов их распада; уменьшаются содержание кислорода и прозрачность; увеличивается кол-во вирусов и бактерий.

Классификация методов очистки. Для потребления в оборотных системах и технол. процессах сточные воды подвергают очистке до необходимого качества, которое зависит от вида хим. произ-ва. В промышленности применяют мех., хим., физ.-хим., биохим. и термич. методы очистки, подразделяемые на рекуперационные и деструктивные. Рекуперац. методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. С помощью деструктивных методов вещества, загрязняющие сточные воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления; продукты деструкции удаляются из стоков в виде газов или осадков.

Мех. методы используют для предварит. очистки сточных вод. Хим. и физ.-хим. методы очистки применяют раздельно, а также для достижения наиб. эффекта в сочетании с мех. и биохим. методами; физ.-хим. очистка благодаря определенным преимуществам (см. ниже) м. б. использована вместо биохимической. Классификация осн. методов очистки приведена на рис. 1.

Мех. очистку осуществляют методами процеживания, отстаивания и фильтрования для выделения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей.

Процеживание через наклонные решетки из металлич. прутьев (расстояние между ними 15-20 мм) или через сетки с отверстиями 0,5-1 мм проводят для защиты очистных сооружений от попадания со сточными водами камней, кусков дерева, тряпок и т. п.

Цель отстаивания (см. Осаждение) - удаление твердых и жидких нерастворимых примесей. Для этого используют отстойники периодич. и непрерывного действия, которые по направлению движения сточных вод делят на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Загрязнения с плотностью, меньшей, чем у воды (нефтепродукты, смолы и др.), удаляют при всплывании их в горизонтальных и радиальных нефтеловушках, которые по устройству мало отличаются от отстойников. Нефтепродукты, всплывающие на пов-сть воды, с помощью нефтесборных труб удаляются на дальнейшую переработку. Степень очистки 60-70%.

Для повышения эффективности отстаивания и всплывания примесей применяют тонкослойные горизонтальные и радиальные отстойники и ловушки, состоящие из водораспре-делит., водосборной и отстойной зон. Последняя разделена трубчатыми или пластинчатыми элементами на ряд слоев небольшой глубины (до 150 мм), что ускоряет отстаивание и позволяет уменьшить размеры аппаратуры.

Осаждение взвешенных частиц из сточных вод интенсифицируют воздействием на них центробежных и центро-стремит. сил в низконапорных (открытых) и напорных гидроциклонах. Для выделения тяжелых примесей используют открытые гидроциклоны разл. конструкций, в т. ч. многоярусные, где реализован принцип тонкослойного отстаивания. Среди напорных гидроциклонов распространены конические, которые эффективнее открытых, но потребляют больше энергии. В ряде случаев осадки из сточных вод выделяют в отстойных центрифугах (см. Центрифугирование).

Тонкодиспергир. твердые или жидкие вещества выделяют из сточных вод фильтрованием через пористые перегородки под действием гидростатич. давления столба жидкости, повыш. давления над перегородками и вакуума после них. В качестве перегородок применяют металлич. перфорир. листы и сетки из кислотостойкой стали, алюминия, никеля, меди, латуни и др., разл. ткани, керамику и слои зернистых материалов (кварцевый песок, дробленый гравий, коксовая мелочь, бурый или каменный уголь, торф и т.д.). Выбор перегородок зависит от свойств сточных вод, температуры и давления фильтрования, а также от конструкций фильтров.

При больших объемах сточных вод используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и с зернистым слоем. Фильтр последнего типа представляет собой резервуар, в ниж. части которого размещено дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывается слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Фильтры с зернистым слоем подразделяют на открытые (высота слоя 1 -2 м), закрытые (0,5-1,0 м; напор воды создается насосами), медленные (для очистки некоагулир. сточных вод, скорость фильтрования 0,1-0,3 м/ч) и скоростные (12-20 м/ч). Промывку фильтров осуществляют очищенной водой, подавая ее в кол-ве 6-7 л/(м2·с) через зернистый слой снизу вверх; для облегчения промывки слой иногда разрыхляют путем продувки сжатым воздухом.

Для удаления примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, используют флотацию. Наиб. распространены установки напорной флотации. В них сточные воды сначала насыщаются воздухом в напорной емкости при давлении 0,15-0,40 МПа, затем водовоздушная смесь поступает во флотац. камеру, работающую при атм. давлении. В камере воздух выделяется в виде пузырьков, которые, поднимаясь, захватывают взвешенные частицы. Пенный слой, образующийся на пов-сти воды и содержащий загрязнения, удаляется из камеры. Достоинства процесса: высокая степень очистки (85-98%), широкий диапазон выделяемых из воды примесей, небольшие капитальные затраты, большая скорость по сравнению с отстаиванием, возможность получения шлама меньшей влажности.

Для укрупнения дисперсных частиц с целью ускорения процессов осаждения тонкодиспергир. примесей используют разл. коагулянты (напр., оксихлорид и сульфат алюминия, алюминат натрия, сульфаты и хлорид железа) и флокулянты (полиакриламид и др.), дозы которых зависят от концентрации загрязнений. Напр., коагулянтная очистка включает след, стадии: дозирование и смешение коагулянтов со сточными водами (в дырчатых, перегородчатых, вертикальных и с лопастными мешалками смесителях); хлопьеобразование (в вихревых, перегородчатых, водоворотных камерах); осаждение (в отстойниках или гидроциклонах). При электрокоагуляции сточные воды пропускают через электролизер с растворимыми стальными или алюминиевыми анодами. Под действием электрич. тока металл растворяется, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия; последние, встречаясь с группами , образуют хлопьевидные гидроксиды, и происходит интенсивная коагуляция.

Р-римые примеси удаляют из сточных вод с помощью хим. и физ.-хим. методов.

Химическая очистка связана с использованием разл. реагентов, которые вводятся в стоки и вступают во взаимод. с вредными примесями; последние окисляются или восстанавливаются с получением малотоксичных веществ либо переводятся в малорастворимые соед. и отделяются в виде осадков, которые захороняют, складируют или используют как сырье. Наиб. широко применяют методы нейтрализации и окисления активным хлором, кислородом воздуха, озоном и др.

Нейтрализацию проводят путем окисления кислых и щелочных сточных вод, добавления ряда реагентов [наиб. дешевый-известковое молоко, содержащее 5-10% активной Ca(OH)2], фильтрованием кислых вод через нейтрализующие вещества и поглощением кислых газов щелочными сточными водами или абсорбцией аммиак. кислыми водами.

Хлор, хлорную известь, гипохлориты, хлораты, диоксид хлора используют как окислители для очистки сточных вод от сер.водорода, неорг. гидросульфидов, метилсернистых соед., фенолов, цианидов и др. При очистке озоном последний в виде озоновоздушной или озонокислородной смеси, содержащей 3% по объему О3, подают в сточные воды; для увеличения пов-сти контакта газовую смесь диспергируют. Окисление с помощью озона позволяет одновременно обесцвечивать сточные воды, устранять привкусы и запахи, а также осуществлять деструкцию фенолов, нефтепродуктов, сер.водорода, соед. мышьяка, ПАВ, красителей, канцерогенных ароматич. углеводородов, пестицидов и др.

Физико-химическая очистка. Для глубокой очистки сточных вод от растворенных орг. веществ после биохим. очистки (см. ниже), а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в стоках невелика и они биологически не разлагаются или сильно токсичны, применяют разл. адсорбц. процессы (см. Адсорбционная очистка, Адсорбция). Такая очистка м.б. рекуперативной, т.е. с извлечением из адсорбента примесей и их утилизацией, или деструктивной -с разрушением примесей и адсорбента и выбросом продуктов деструкции. В качестве адсорбентов используют активные угли, силикагель, цеолиты и др., а также некоторые отходы (шлаки, золы, опилки и т.д.).

Ионообменная очистка наиб, распространена для обессо-ливания воды (см. Ионный обмен). Разработаны процессы очистки с применением прир. и синтетич. ионообменных сорбентов (см. Иониты}. Для очистки сточных вод от фенолов, масел, орг. кислот и др. используют экстракцию жидкостную; она м. б. экономически целесообразна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует все затраты на его проведение. Обратный осмос и ультрафильтрацию (см. Мембранные процессы разделения) применяют для удаления из воды минер. солей и в локальных установках для извлечения др. примесей; эффективность очистки зависит от свойств мембран. Для удаления из стоков токсичных газов чаще всего проводят десорбцию с помощью инертного компонента в насадочных или тарельчатых колоннах при нагр. (см. Абсорбция).

Биохимическая очистка служит осн. методом обезвреживания сточных вод от орг. загрязнителей, которые окисляются микроорганизмами. На практике широко распространены аэробные процессы, протекающие в естеств. условиях на спец. участках земли (т. наз. полях орошения или фильтрации) либо в искусств. сооружениях (аэротенках и биофильтрах).

Аэротенки - железобетонные аэрируемые резервуары. Очистка происходит по мере прохождения через аэротенк аэрируемой смеси сточных вод и активного ила. Последний включает скопление микроорганизмов (в осн. 12 видов бактерий и простейших) и твердый субстрат (отмершая часть остатков водорослей и водных организмов). Хим. состав активного ила определяется составом сточных вод (см. также ниже); например, для стоков произ-в азотных удобрений ил имеет состав C90H167O52N24S8. Качество ила зависит от скорости его осаждения и степени очистки сточных вод, Орг. вещества с помощью белка-переносчика попадают внутрь клеток микроорганизмов, где происходит окисление примесей, сопровождаемое выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии. Роль катализаторов превращений орг. примесей выполняют ферменты. Для разрушения сложной смеси орг. веществ необходимо 80-100 разл. ферментов. Микроорганизмы потребляют только растворенный в стоках кислород; насыщение им воды осуществляют аэрацией. При очистке образуется избыток активного ила, который утилизируют (см. ниже).

В биофильтрах (колонны с фильтрующим материалом) очистка происходит при фильтровании стоков через слой загрузки (котельный шлак, щебень, гравий, керамзит и др.), покрытый пленкой микроорганизмов. Биопленка выполняет ту же ф-цию, что и активный ил. Однако в ней число микроорганизмов меньше, чем в иле, поэтому окислит. мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

Для интенсификации аэробной очистки сточных вод вместо воздуха начинают использовать техн. кислород.

Очистку высококонц. стоков и обезвреживание осадков осуществляют анаэробно, т. е. без доступа кислорода в спец. аппаратах - метантенках; образующийся газ (63-65% СН4, 32-34% СО2) м. б. использован для энергетич. нужд.

По сравнению с биохим. методами физ.-хим. методы очистки сточных вод обладают след. преимуществами: позволяют выделять токсичные, биохимически неокисляемые орг. загрязнения и рекуперировать разл. вещества; менее чувствительны к изменениям состава и кол-в стоков и обеспечивают их более глубокую и стабильную очистку; характеризуются лучшей изученностью кинетики, а также вопросов моделирования и оптимизации процессов очистки, что обеспечивает правильный выбор и расчет аппаратуры; не связаны с контролем за жизнедеятельностью микроорганизмов; позволяют полностью автоматизировать процессы очистки.

Термическая очистка. Сильно минерализованные и очень токсичные сточные воды, которые не удается очистить перечисл. методами, термически обезвреживают или закачивают в подземные скважины. При термич. обезвреживании жидкие отходы концентрируют с послед. выделением растворенных веществ; подвергают обработке с целью жидкофазного окисления орг. веществ, а также их окисления в присутствии катализатора при атм. или повыш. давлении; перерабатывают с помощью огневого метода непосредственным распылением в топочные газы. Концентрирование примесей производят в одно- и многоступенчатых выпарных установках, а выделение солей-в кристаллизаторах или распылит. сушилках. Установки жидкофазного окисления орг. веществ растворенным кислородом воздуха позволяют обезвреживать стоки с низким содержанием примесей без предварит. концентрирования; полученные при этом продукты остаются в сточных водах, но не содержат вредных веществ.

При огневом обезвреживании горючие пром. отходы, содержащие примеси мазута, масел и нефтепродуктов, отработанные растворители, спирты. эфиры сжигают в спец. установках без добавления топлива. Негорючие сточные воды распыляют в топочные газы с температурой 900-1000 °С. При этом вода полностью испаряется, орг. примеси сгорают, превращаясь в газообразные продукты, а минер. вещества образуют твердые или расплавл. частицы. Для сжигания горючих и негорючих сточных вод пригодны камерные, шахтные, циклонные печи и печи с пссвдоожиж. слоем. Установки м. б. с очисткой и без очистки отходящих в атмосферу газов, с рекуперацией и без рекуперации теплоты. Огневой метод требует большого расхода топлива (обычно 250-300 кг условного топлива на 1 т стоков) на испарение воды и полного сгорания токсичных примесей.

Эффективность методов очистки и их выбор. Перед подачей на очистные сооружения сточные воды обычно поступают в аппараты, в которых усредняются их состав и расход. Эффективность разл. методов очистки: механических-50-70%, химических-80-90%, физико-химических - 90-95%, биохимических - 85-95%.

Метод очистки и инженерное оформление соответствующего процесса выбирают, принимая во внимание: 1) санитарные и техн. требования к качеству очищенных вод и направления их дальнейшего использования; 2) кол-во стоков; 3) наличие на предприятии необходимых для их обезвреживания энергетич. и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, сорбенты, реагенты), а также площадей для сооружения очистных установок; 4) эффективность обезвреживания сточных вод.

В качестве примера правильного учета упомянутых факторов, охраны и рационального использования водных ресурсов служит осуществленная в Первомайском пром. узле (Украина) замкнутая система водопотребления (рис. 2). В нее включены сточные воды города, ТЭЦ, хим. завода и иных пром. предприятий. В каждом хим. произ-ве предусмотрены самостоят. водооборотные циклы с локальными очистными установками и повторное использование очищенных стоков. На общезаводских сооружениях проводится биохим. очистка сточных вод предприятий пром. узла, а также городских вод. Минерализов. воды опресняют на термич. установке, а концентрир. рассолы захороняют в подземные скважины. Отходы после очистки сточных вод и отходы хим. произ-ва перерабатывают с получением белково-вита-минного концентрата, азотных удобрений, Na2SO4, поли-винилхлоридных плиток. В результате потребление пром. узлом свежей воды снизилось в 6 раз, а загрязнение водоемов сведено к минимуму.



Рекуперация твердых отходов

Общие положения. В связи с ускоренным развитием хим. отраслей промышленности кол-во твердых отходов произ-ва в мире возрастает, достигнув только в СССР 100 млн. т/год (1988). Поэтому их рекуперация занимает важное место в системе мероприятий по охране окружающей среды.

К числу твердых отходов хим. произ-в относят разл. осадки, шламы, огарки, золу, пыль, смолы, пластмассы, резин., хвосты флотац. обогащения и др. Часто в отходы попадают неиспользуемое сырье и бракованные готовые продукты. Все виды этих отходов м. б. использованы как исходное сырье в иных отраслях промышленности. Это позволяет значительно экономить первичные сырье и материалы и создавать экологически безопасные ресурсосберегающие произ-ва.

Переработка крупнотоннажных отходов. Экологически и экономически особенно важна переработка крупнотоннажных отходов, наиб. интересные примеры которой приведены ниже.

Пиритные огарки. При получении H2SO4 из сер.ого колчедана после выделения осн. кол-ва сер. остается твердый рассыпчатый порошок - пиритный огарок (на каждую тонну кислоты 0,6 т огарка). Последний содержит 40-63% Fe, 1-2% S, 0,33-47% Сu, 0,42-1,35% Zn, 0,32-0,58% Pb, 10-20 г/т драгоценных металлов. Огарки используют в осн. в цементной промышленности (минерализующая добавка к порт-ландцементной шихте); предложены процессы извлечения цветных металлов, а также произ-ва чугуна и стали. Начинают функционировать установки по комплексной переработке пиритного концентрата методом плавки в жидкой ванне.

Фосфогипс-отход произ-ва экстракционной фосфорной кислоты сер.окислотным способом. На 1 т кислоты при переработке апатитового или фосфоритового концентрата получают соотв. 4,25 и 5,6 т фосфогипса-CaSO4·2H2 О с примесями фосфатов. Осн. масса фосфогипса сбрасывается в отвалы; организация таких отвалов требует больших капитальных и эксплуатац. затрат. Наиб. рациональные направления утилизации фосфогипса - получение гипсовых вяжущих веществ и цемента (по этой технологии перерабатывают 2,5% производимого в мире фосфогипса). Др. направления использования: для произ-ва H2SO4 и извести восстановлением CaSO4 x 2Н2О с помощью кокса или продуктов конверсии прир. газа; для получения сульфата аммония обработкой суспензии фосфогипса раствором (NH4)2CO3 (процесс не получил пром. развития из-за невысоких агрохим. качеств сульфата аммония и больших объемов его получения в др. произ-вах, например при очистке коксового газа); для внесения в почву как местное минер. удобрение (содержит 0,5% по массе неотмытой Н3РО4); для хим. мелиорации солонцовых почв (при внесении гипса в такие почвы образуется Na2SO4, который легко из них вымывается; для гипсования солонцов на 1 га почвы вносят 6-7 т фосфогипса). В с. х-ве, цементной и др. отраслях промышленности СССР использовалось более 2 млн. т фосфогипса (1990).

Галитовые отходы образуются в произ-ве хлорида калия из сильвинита (2,5-3,0 т на 1 т удобрения.. Они содержат в осн. NaCl, а также небольшие кол-ва КСl, MgCl2, CaSO4 и др. Большую часть отходов складируют в отвалах (в СССР св. 500 млн. т, 1990), направляют на захоронение в выработанные шахты или растворяют в воде и закачивают в подземные поглощающие горизонты. Для складирования и захоронения таких отходов необходимы значит. площади земель, которые выводятся из с.-х. произ-в. Направления использования: выработка техн. или пищевой поваренной соли. приготовление рассолов для получения кальцинир. соды или хлора и каустич. соды (диафрагменный электролиз растворов NaCl). Из ежегодно образуемых 50-60 млн. т отходов В СССР использовалось до 20 млн. т (1990).

Отходы пластмасс подразделяют на производственные и потребления. Направления утилизации технол. отходов (глыбы, слитки, обрезки и др.): мех. переработка с целью приготовления той же продукции, при получении которой они образовались, и менее ответств. изделий (напр., с.-х. пленка и мешки для минер. удобрений, тара для упаковки хим. реактивов и товаров бытовой химии. детские игрушки); хим. переработка с получением чистых полимеров, пластификаторов, мономеров и их производных; термич. переработка, например пиролиз с образованием сырья для орг. синтеза и углеродсодержащего остатка (основа активных углей, используемых в системах очистки отходящих газов и сточных вод). Загрязненные пром. и бытовые отходы применяют для строит. нужд (наполнители; разл. изделия -плиты, блоки, трубы, кровля и др.); переработка таких отходов наиб. трудоемка, поскольку связана с их сбором, сортировкой, очисткой от посторонних примесей, уплотнением и гранулированием. Некоторые виды пластмасс (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид) способны к биодеструкции, т. е. могут разлагаться под действием бактерий, плесени и грибков; для интенсификации процесса добавляют крахмал и Fe2O3, которые служат центрами биораспада. Разрушение пластмасс возможно под действием УФ излучения; однако продукты распада отходов загрязняют окружающую среду. Осн. направления переработки: пиролиз, деполимеризация с получением исходных продуктов; вторичная переработка.

Отходы резин.вых технических изделий. Из таких отходов на долю изношенных покрышек приходится 90%. Для переработки покрышки превращают в резин.вую крошку; при этом текстильный и металлич. корд отделяют соотв. воздушными и магн. сепараторами. Крошку используют для произ-ва регенерата и строит. работ (битумно-резиновые антикорроз. мастики, гидроизоляц. и кровельные рулонные материалы и др.). Некоторое кол-во отходов применяют для изготовления изделий широкого потребления (резиновых трубок, ковриков, рукавиц, фартуков и т.д.). Остальную часть этих отходов вывозят на свалки или сжигают. Одно из возможных направлений их использования - пиролиз с получением жидких углеводородов (топливо) и твердого остатка - кокса (сырье для получения сажи или активного угля).

Кислые гудроны-один из осн. отходов, образующихся при сер.окислотной очистке масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций, а также в произ-вах сулъфонатных присадок, синтетич. моющих ср-в, флотореагентов. Эти отходы представляют собой смолообразные вязкие массы, содержащие H2SO4 (15-70%), воду и орг. вещества (сернистые соед., смолисто-асфальтеновые вещества и др.). Наиб. перспективные продукты утилизации: SO2, перерабатываемый в H2SO4, высокосернистые коксы, дорожные битумы.

Отходы очистки сточных вод. К этим отходам относятся многочисл. осадки, состав которых весьма разнообразен. Напр., при биохим. очистке сточных вод образуется избыточный активный ил, содержащий 99% влаги и ок. 160 г биомассы на 1 м3 жидкости; в расчете на сухое вещество в состав ила входят 37% белков, 20-35% аминокислот и витамины группы В. Для обеззараживания ил обезвреживают, уплотняют, стабилизируют и подвергают термич. переработке с получением белково-витаминных кормовых продуктов для с.-х. животных и техн. витамина В12.

Кроме перечисл. твердых отходов для хим.-лесного комплекса характерна также обширная номенклатура др. отходов, которые еще недостаточно используются.

Охрана окружающей среды от теплового загрязнения

Тепловое загрязнение окружающей среды происходит в результате протекания экзотермич. технол. процессов, потерь теплоты от нагретых пов-стей оборудования (печей, реакторов, сушилок, теплообменников и т. п.), с топочными газами, с готовой продукцией и отходами, с горячей водой и паром, отработанными в технол. установках, и др. Наиб. кол-во теплоты выделяется в произ-вах аммиак., азотной и сер.ой кислот, соды, мономеров для СК и т.д. Вся выделяющаяся теплота представляет собой вторичные энергетич. ресурсы (ВЭР) к, наряду с горючими отходами, утилизируется.

Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду технол. оборудование уплотняют и изолируют; охлаждают горячую воду в теплообменниках, градирнях и прудах-испарителях; разрабатывают технол. процессы с выделением миним. кол-в отходящих газов, горячей воды и горючих отходов; используют ВЭР в замкнутых энерготехнол. циклах (см. Эксергетический анализ); сжигают горючие отходы всех видов в установках, снабженных котлами-утилизаторами, с выработкой пара, горячей воды и электроэнергии; используют теплоту дымовых газов в рекуператорах для подогрева воздуха, топлива или технол. сырья, а также для выработки пара. Степень утилизации горючих ВЭР составляет: на предприятиях по произ-ву минер. удобрений-50%, в нефтепереработке и нефтехимии -90%, на химических -92% (1988). В меньшей степени утилизируется теплота отходящих газов.

Роль химии в защите окружающей среды

Хим. отрасли промышленности относятся к отраслям х-ва, оказывающим отрицат. влияние на природу. Одновременно они имеют важное значение для осуществления мероприятий по ее охране: в разнообразную гамму хим. продукции входят разл. реагенты, сорбенты, ионообменные материалы, катализаторы и др., которые широко используются в системах очистки отходящих газов и сточных вод. На основе достижений хим. науки и произ-ва разработаны и создаются экологически чистые виды топлив (см., например, Альтернативные топлива, Водородная энергетика); новые электрохим. источники энергии, например свинцово-кислотные аккумуляторы для применения на транспорте (в т. наз. электромобилях); методы локализации загрязнений Мирового океана нефтью и нефтепродуктами; новые методы опреснения воды (подсчитано, что благодаря эффективному опреснению площади, пригодные для проживания, могут возрасти не менее чем на 20%). Одно из важных ср-в контроля за состоянием окружающей среды - аналит. химия загрязнений. Малоотходные процессы и эффективные методы переработки отходов разрабатывают в н.-и. и проектных организациях; в вузах и техникумах хим.-технол. профиля готовят специалистов для решения проблем охраны окружающей среды.

Лит.: Цыганков А. П., Балацкий О. Ф., Сенин В.Н., Технический прогресс-химия-окружающая среда, М., 1979; Химия окружающей среды, под ред. Дж. Бокриса, пер. с англ., М., 1982; Коузов П.А., Малыгин А.Д., Скрябин Т. М., Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности, Л., 1982; Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении, М., 1983; Наркевич И. П., Печковский В. В., Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ, М., 1984; Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов, М., 1985; Пономарев В. Г., Иоакимис Э. Г., Монгайт И.Л., Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, М., 1985; Ковалева Н.Г., Ковалев В. Г., Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности, М., 1987; Цыганков А. П., Сенин В. Н., Циклические процессы в химической технологии. Основы безотходных производств, М., 1988; Стадницкий Г. В., Родионов А. И., Экология, М., 1988; Горная энциклопедия, т. 4, М., 1989, с. 35-40; Родионов А. И., Клушин В. Н., Торочешников Н.С., Техника защиты окружающей среды, 2 изд., М., 1989; Шевченко М. А., Таран П.Н., Гончарук В. В., Очистка природных и сточных вод от пестицидов, Л., 1989; Бретшнайдер Б., Курфюрст И., Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль, пер. с англ., Л., 1989; Маршалл В., Основные опасности химических производств, пер. с англ., М., 1989. А. И. Родионов.





выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVIII
Контактная информация