Что изучает промышленная экология


Промышленная экология — раздел экологии, изучающий:
— воздействие промышленности — от отдельных предприятий до техносферы — на природу; и
— влияние условий природной среды на функционирование предприятий и их комплексов.
Промышленная экология — прикладная наука о взаимодействии промышленности (как отдельных предприятий, так и техносферы) и окружающей среды и наоборот — влияние условий природной среды на функционирование предприятий их комплексов.
Основные объекты
В окружающей среде выделяют следующие зоны влияния промышленности:
Воздух (атмосферный воздух) .
Вода (грунтовые, поверхностные) .
Земля, почва.
Шум, вибрации.
Энергетические воздействия:
электромагнитные,
радиационные.
На основании указанных зон влияния рассматриваются технологические процессы предприятия с целью уменьшения воздействия на окружающую среду.
Результаты анализа стоимости внедрения систем очистки, мониторинга окружающей среды, штрафов за загрязнение окружающей среды иногда показывают, что предприятиям дешевле платить штрафы.


r />В связи с этим основная деятельность инженеров-экологов на предприятии (для которых Промышленная экология является основной дисциплиной) заключается в бодании (борьбе) с контролирующими организациями. Это приводит к необходимости подробно знать актуальное законодательство России.
Последние издания по этой дисциплине в основном рассматривают экологическую документацию предприятия (если не учитывать статистические данные о том как все плохо, что можно найти и в других источниках по сопутствующим дисциплинам) .
Жизненный цикл предприятия
Согласно этим источникам жизненный цикл предприятия разбивается на несколько этапов:
намерение построить предприятие
строительство предприятия
функционирование предприятия
модернизация предприятия
ликвидация предпрития
Каждый из этих этапов достаточно подробно регламентирован в законодательстве. Каждый этап сопровождается своим пакетом документов.
Процедура ОВОС (оценка воздействия на окружающую среду)
Проект предприятия (обязательный раздел «Охрана окружающей среды»
Пакет документов — проект ПДВ, ПДС, ПНООЛР, комплект ежегодных разрешений на выбросы, сбросы, лицензия на право обращения с опасными отходами, паспорта опасных отходов, договора с принимающими организациями.

Источник: otvet.mail.ru

Экологические проблемы и их решение


Когда мы заговорили о приставке «эко», как о знаке чистоты, — это была позитивная «частица» темы. Есть и обратная сторона — негатив! Словосочетания «экологическая проблема», «экологическая катастрофа» нередко нас пугают в заголовках газет, интернет-СМИ, телепрограммах и радиосводках. Обычно под этими словосочетаниями «прячется» что-то страшное, угрожающее и грязное. Грязь здесь имеется в виду в прямом смысле слова. Например, выброс с какого-нибудь завода в море загрязняет водную среду и может нанести ущерб живым обитателям этой экосистемы. Это экологическая проблема, каких сегодня может быть масса. Когда мы говорим об истончении озонового слоя, мы подразумеваем экологическую катастрофу, к которой может привести это явление. Наука, которую мы здесь рассматриваем, как раз направлена на то, чтобы минимизировать риски возникновения экологических проблем и уж тем более не допустить развития целых катастроф в масштабах города, страны, планеты. Именно для этих целей была создана и развивается эта многогранная, интересная и невероятно важная наука.

Как предупреждаются и решаются проблемы экологии

Если есть наука, существуют и учёные, которые занимаются её развитием. Учёные-экологи трудятся над изучением разных вопросов экологии. Это и узкоспециализированные сферы, как например агроэкология, зооэкология, промышленный комплекс и экология общая, классическая. По всему миру создаются и успешно работают различные экослужбы. Например, в нашей стране есть такой орган, как экологическая полиция. Это служба, которая следит за соблюдением правил экологической безопасности в городах и других населённых пунктах. На каждом предприятии есть собственный отдел, который контролирует влияние работы предприятия на окружающую среду и сдаёт отчётность по этому поводу высшим органам.


В масштабах мировой науки постоянно ведутся разработки, направленные на оптимизацию различных процессов, для снижения рисков развития экологических проблем и предупреждения возникновения катастроф. Экоконтроль работает в сетевых продуктовых магазинах, чтобы не допустить попадания на столы некачественных продуктов.

Но каждому человеку следует помнить, что и он является важным звеном системы, так или иначе влияющей на чистоту и здоровье нашего «дома», нашей планеты. От того, как живет, как думает, как действует каждый человек, тоже зависит очень многое. Поэтому стоит уделить внимание этой науке хотя бы на уровне общего ознакомления с её основными понятиями и проблемами.

Что изучает промышленная экология

Источник: www.oum.ru

Экологическая наука делится на промышленную и природную экологию.

Промышленная экология – это наука о совокупности сложных систем, которые включают в себя предприятия промышленности, а также другие хозяйственные объекты и все живущие на данной территории организмы.


Природная экология является самостоятельной наукой, которая изучает то, как влияет промышленность на биосферу, эволюцию ее в техносферу и дальше в ноосферу наименее болезненным для человека путем.

Современная цивилизация активно строит общество потребления. Для удовлетворения своих растущих потребностей люди ведут хозяйственную деятельность, а ее основой является производство.

Разные общественные системы преследуют разные цели его развития, но какими бы они ни были, между природой и человеком, между естественными экосистемами и производством неизбежно возникают разного рода противоречия. Решением этого конфликта и занимается промышленная экология.

В ее задачи входит сведение до минимума вреда, наносимого промышленными предприятиями окружающей среде. А это не так просто, ведь человечество берет из окружающей среды многие миллиарды тонн природных веществ, таких, как руда и уголь, газ и нефть, строительные материалы, воду и продовольствие, кислород и древесину и многое-многое другое.

Экологическая обстановка на планете ухудшается намного большими темпами, чем успевает с этим бороться промышленная экология. Но самое вредное воздействие заключается не в отборе вещества из экосистем, а, наоборот, в том, что отдает человечество обратно, загрязняя природу. В некоторых районах планеты это загрязнение достигло такого уровня, что начало угрожать жизни существ, его породивших, – людей. Отравляя атмосферу, человечество уничтожает в том числе и леса, которые являются «легкими» планеты и восстанавливают саму атмосферу. В итоге получается порочный круг, результатом которого может стать сокращение количества кислорода до такого уровня, что людям будет попросту нечем дышать.


Кроме этого, по причине загрязнений сокращаются популяции многих видов флоры и фауны или же их полное исчезновение, снижается урожай сельскохозяйственных культур, падает рыбопродуктивность водоемов, ухудшается здоровье людей.

Экология и безопасность жизнедеятельности индивидов оказывается под одинаковой угрозой из-за преступного и безответственного отношения многих лидеров государств к своим наиглавнейшим обязанностям – сохранению и увеличению наций, которыми они управляют.

Пока не слишком поздно, еще можно начать бережно относится к природе и жестче к тем людям, которые ее уничтожают. Каждая экологическая система имеет свой порог устойчивости против разного рода негативных воздействий, и превышение их приводит к критической деградации биогеоциноза и, в конечном итоге, к гибели всех живых существ планеты.

Отрицательное влияние производства обусловлено его нерациональной структурой и несовершенством технологий, ведь со всего объема вещества, которое люди изымают из природы, только полтора – два процента превращаются в конечный продукт, а остальные становятся бытовыми и производственными отходами.


Промышленная экология пытается рационализировать процесс природопользования, вдохнуть в него разум. Экология на предприятии, в агрофирмах должна быть поставлена под самый жесткий контроль, наказание за уничтожение природных ресурсов должно быть адекватным тому вреду, который наносится не только ныне живущим людям, но и последующим поколениям – вплоть до высшей меры социальной защиты, только так мы сможем защитить свою планету и цивилизацию от самоуничтожения. Шутки с руководителями, которые уничтожают природу, должны закончится. Штрафы и уговоры доказали свою неэффективность.

Источник: FB.ru

Промышленная экология

Москва 2002

УДК 504.064

ББК 28.081

З 17

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор зав. кафедрой промышленной экологии и использовании отходов в регионах Института повышения экономической квалификации государственных служащих Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации

Доктор технических наук, профессор , директор ТЕХНОПАРКа при РХТУ им. .

,

З17 Промышленная экология. Экологические проблемы основных производств: учеб. пособие / РХТУ им. . М., 2002, 175 с.


ISBN -Х

Рассматриваются экологические проблемы основных производств: строительных материалов, химической промышленности, чёрной и цветной металлургии, энергетики.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 32.07.01 — Промышленная экология.

Настоящее учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ является второй частью ранее опубликованного пособия по промышленной экологии и предназначено для студентов, аспирантов, преподавателей, научных работников и практиков, занимающихся проблемами охраны окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов.

Рекомендовано к изданию секцией «Охрана окружающей среды и рационального использования природных ресурсов» Учебно-методического объединения по химико-технологическим специальностям Министерства образования Российской Федерации.

ISBN -Х Российский химико-технологический

университет им. , 2002

Предисловие

В начале третьего тысячелетия нет необходимости говорить о важности и срочности решения всё усложняющихся экологических проблем. Генеральным направлением развития промышленного производства в настоящее время являются коренная реконструкция старых предприятий и строительство новых, работающих по принципу безотходного или чистого производства, создание управляемого техногенного кругооборота веществ в рамках регионов или территориально–производственных комплексов, а в перспективе – переход всего народного хозяйства на безотходный или чистый способ производства с целью организации (или точнее поддержания) устойчивого функционирования биосферы.


Самый актуальный вопрос сейчас практический: как проблемы решать, какими средствами (техническими или экономическими), в какие сроки, и главное, кто в первую очередь этим будет заниматься. Нужны квалифицированные специалисты и таких специалистов с 1971 года начали готовить в РХТУ им. .

Однако уже к началу 80-х годов стало ясно, что для решения значительно обострившихся и усложнившихся эколого-экономических проблем нужен новый подход с учётом не только технических, технологических, экономических, экологических, но и региональных, социальных, этических, эстетических и даже этнических проблем. Этому отвечает промышленная экология (Industrial Ecology) и те принципы, на которых она базируется.

В настоящее время промышленное производство (Industry) в мире понимается в весьма широком смысле, включая не только производство товаров народного потребления и весь их жизненный цикл, но и социальную сферу, всю инфраструктуру и т. д.

Поэтому в 1983 году была организована кафедра промышленной экологии и начата подготовка специалистов, соответствующих новым задачам.

Настоящее учебное пособие является второй частью ранее опубликованного пособия по промышленной экологии и предназначено для студентов специальности 320701 – Промышленная экология.


Мы надеемся, что оно окажется полезным студентам, аспирантам, преподавателям, научным работникам и практикам, занимающимся проблемами охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

«Необходимо побыстрее преодолеть

традиционное заблуждение, что выбросы,

загрязняющие воздух, воду, землю, —

неизбежное зло всех современных предприятий».

Академик -Соколов

Введение

«Основные потребности человека удовлетворяются только с помощью товаров и услуг, предоставляемых промышленностью…, способной как обеспечить экологическое равновесие, так и разрушить его, что она постоянно и делает», – сказано в докладе Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию в 1987 г.

Истощение природных ресурсов, деградация окружающей среды и нарушение функционирования биосферы нашей планеты зависят, в первую очередь, от масштабов и характера промышленного производства. Перестройка, реорганизация промышленности неизбежна, как бы это ни было сложно и дорого. (Альтернатива этому – катастрофа, сначала локальная, а затем Мировая). Направление также известно – максимально возможный рецикл невозобновляемых ресурсов и упор на возобновляемые; создание техногенного кругооборота веществ и совмещение его с биогеохимическим кругооборотом в биосфере. Особое внимание при этом следует уделить анализу влияния промышленного производства (в широком его понимании) на изменение климата.

Из всех проблем стоящих перед человечеством изменение климата является важнейшей, тем более, что скорость его изменения нарастает и, по прогнозам специалистов, ситуация с климатом будет ухудшаться.


менение климата неразрывно связано с деградацией биосферы Земли. В конечном итоге речь идёт о сохранении жизни на нашей планете. Имеются весьма обоснованные опасения, что Земля может повторить судьбу Марса, а возможно и Венеры, если не принимать соответствующие меры уже сейчас. Поэтому рассуждения о том «когда это ещё будет и будет ли вообще» — для ленивых и нелюбознательных, а точнее для ленивых и беспечных.

Уже сейчас на наших глазах температура околоземного пространства повышается, меняется климат: наблюдается резкий перепад температур, снег выпадает там, где его никогда не было, а толщина арктического льда уменьшилась почти на 40% (на Северном полюсе даже обнаружена громадная полынья), усиливаются и учащаются ураганы и наводнения, а в Афганистане уже много лет подряд свирепствует засуха. Всё это результат человеческой недальновидности, чрезмерного материализма и жадности а также нежелания (а часто и неумения) за сиюминутной выгодой увидеть (оценить) последствия.

Рассмотрение экологических проблем основных производств и возможности их перехода на безотходный (чистый) путь развития начинается с производства строительных материалов по ряду причин. Прежде всего, без строительных материалов невозможно никакое строительство. Их производство имеется практически во всех крупных регионах. Само производство строительных материалов является весьма материало — и энергоёмким и оказывает серьёзное вредное влияние на окружающую среду. Однако уже сейчас сырьевая база большинства многотоннажных строительных материалов базируется на отходах других отраслей (вскрышные породы, шлаки, фосфогипс и т. д.). Поэтому организация безотходных территориально-производственных комплексов или экопромышленных парков (в подавляющем большинстве случаев) просто невозможна, если в их составе нет предприятий по производству строительных материалов (некуда девать отходы других отраслей, захоронение – крайняя мера).

Заключение

Главной проблемой современного общества в начале ХХI века, как и предыдущего, является масштаб и характер использования природных ресурсов и деградация окружающей среды, оказывающих пагубное влияние на здоровье людей и на биосферу в целом. Современное общество слишком расточительно использует природные ресурсы, производя массу потребительских товаров со слишком коротким сроком службы и по неэффективным технологиям (с большим количеством отходов).

Реклама и производители всё время навязывают всё новые и новые товары, а старые, ещё не утратившие своих потребительских свойств, по причине морального старения, безжалостно выбрасываются на свалку. Товары короткого и разового потребления становятся бичом современного общества. Это происходит во всех развитых странах, потребляющих львиную долю природных ресурсов и вносящих основной вклад в загрязнение окружающей среды.

Нужны тщательно продуманные государственные программы по воспитанию потребителей и производителей с целью привития «моды, престижности» на добротные долгослужащие товары с последующей их утилизацией (и с максимально возможным рециклом) и бережное отношение к природе, особенно ко всему живому. Основополагающий принцип бытия – «Не повреди природе ни при каких обстоятельствах» – должен быть «впитан с молоком матери». Это колоссальной сложности морально-этическая проблема, от решения которой и будет зависеть устойчивое развитие человечества.

Особое беспокойство вызывает ситуация с цветными металлами. Сроки исчерпания их запасов (без рецикла) оцениваются десятками лет, кроме алюминия и титана. По суммарному общетоксическому воздействию на окружающую среду они занимают первое место. Первое место они занимают и по удельному энергопотреблению. Рекордсменами здесь являются титан (130,18Что изучает промышленная экология109 Дж/т) и алюминий (93,27109 Дж/т).

Особо пристального внимания требуют экологические проблемы производства титана. По таким весьма важным показателям, как удельная прочность, коррозионная стойкость, жаропрочность титан и его сплавы превосходят все другие распространённые металлы. Без титана немыслимы космонавтика и подводный флот. В ближайшие годы прогнозируется широкое его применение в химической промышленности, бытовой технике, медицине и т. д. и, соответственно, резкое увеличение производства. А это – увеличение загрязнения отходами (вместе с производством других металлов) и, прежде всего, теплового загрязнения.

Громадный вклад в изменение теплового режима околоземного пространства оказывает увеличение выброса «парниковых» газов, и всё вместе заметно меняет климат, скорость его изменения нарастает. А выход США из договора по уменьшению выброса «парниковых» газов (они являются крупнейшим их «производителем») оптимизма не вызывает в реальном принятии международным сообществом превентивных мер. Решения сиюминутных задач пока превалируют над решениями глобальных проблемам.

У нас же решение всех экологических проблем осложняется ещё тем, что совпадает по времени с переходом страны к рыночным отношениям и с демократическими преобразованиями.

К сожалению, ждать, что всё как-то образуется – безнадёжно. Что делать? В основном известно. Как делать? Тоже в большинстве случаев ясно. Надо действовать! Народная мудрость гласит: «Дорогу осилит идущий

Контрольные вопросы и задачи

Примеры вопросов по курсу Промышленная экология

Рациональное использование воздуха

1.  Какова тенденция (и почему) загрязнения атмосферы SO2 и NOx?

2.  Какие достоинства и недостатки имеются у известкового метода очистки дымовых газов от SO2?

3.  Какие достоинства и недостатки имеются у известнякового метода очистки дымовых газов от SO2?

4.  Какие достоинства и недостатки имеет магнезитовый метод очистки дымовых газов ТЭС от SO2?

5.  Какие достоинства и недостатки имеются у аммиачно-циклического метода очистки дымовых газов от SO2?

6.  Какие достоинства и недостатки имеет аммиачно-каталитический метод очистки от NOx?

7.  Какие достоинства и недостатки имеет карбамидный метод очистки от NOx?

8.  Какие достоинства и недостатки имеются у мокросухого метода очистки дымовых газов ТЭС от SO2?

9.  Каков общий недостаток абсорбционных методов очистки дымовых газов ТЭС от SO2?

10.  Каков общий недостаток адсорбционных методов очистки отходящих газов от токсичных соединений?

11.  Почему приходится подогревать очищенные абсорбционным методом дымовые газы ТЭС перед выбросом в трубу?

12.  Каков основной источник загрязнения атмосферы больших городов и как с ним бороться?

13.  Каковы основные методы очистки отходящих газов от фтористых соединений?

14.  Каковы основные методы очистки отходящих газов от органических, в том числе от высокотоксичных полициклических соединений?

15.  В чём суть газооборотных циклов?

Рациональное использование воды

1.  Какие вещества в наибольшей степени загрязняют поверхностные воды?

2.  Чем обусловлена необходимость создания замкнутых систем производственного водоснабжения?

3.  Какие основные принципы создания замкнутых водооборотных систем?

4.  Какие требования должны быть предъявлены к качеству воды, используемой во всех технологических процессах и операциях?

5.  Классификация методов переработки (очистки, регенерации) промышленных и сельско-хозяйственных сточных вод.

6.  Какие методы используются для очистки от взвешенных веществ?

7.  Какие методы используются для очистки от органических веществ?

8.  Аэробный процесс. Условия для жизнедеятельности живых организмов. Основные сооружения для биохимической аэробной очистки сточных РІРѕРґ.

9.  Особенности анаэробной очистки сточных вод. Основные сооружения.

10.  Что такое иловый индекс?

11.  Основные методы очистки сточных вод от неорганических растворённых веществ.

12.  Методы обессоливания.

Производство строительных материалов

1.  Основные экологические проблемы производства строительных материалов.

2.  Какое отличие в технологии получения красного и силикатного кирпича и какое это имеет значение при утилизации отходов?

3.  Какие основные составляющие гидравлических вяжущих (цементов)?

4.  Какие показатели определяют свойства цемента?

5.  В чём отличие керамзита от аглопорита?

6.  Что такое «шлакоситал» и как его производят?

7.  Что такое «клинкер»?

8.  Что такое «пушонка» и «кипелка»?

9.  Расшифруйте C3A и C3S.

10.  Что означает (расшифруйте) C4AF?

11.  Основные экологические проблемы горнодобывающих производств.

1.  Основные пути решения проблемы ТБО.

2.  Достоинства и недостатки компостирования ТБО.

3.  Достоинства и недостатки сортировки ТБО.

4.  Достоинства и недостатки сжигания ТБО.

Химическое производство

1.  Основные экологические проблемы производства фосфорных удобрений (аммофос, простой и двойной суперфосфат).

2.  Основные экологические проблемы производства апатита.

3.  Основные экологические проблемы производства кальцинированной соды.

4.  Основные экологические проблемы производства каустической соды.

5.  Основные экологические проблемы производства KCl (галургического и флотационного).

6.  Что такое «белые моря»?

7.  Основные экологические проблемы производства H3PO4.

8.  Комплексная переработка апатитов (сернокислотный вариант).

9.  Комплексная переработка фосфоритов (азотнокислый вариант).

10.  Фосфогипс и его проблемы.

1.  Основные экологические проблемы производства чёрной металлургии.

2.  Экологические особенности безкоксового метода получения стали.

3.  Основные экологические проблемы металлургии цветных металлов.

4.  Основные экологические проблемы пирометаллургического процесса получения меди.

5.  Основные экологические проблемы получения свинца.

6.  Основные экологические проблемы получения цинка.

7.  Каким образом перерабатывают нефелин и в чём суть уникальности этой технологии?

8.  Каковы пути решения экологических проблем гальванического производства?

9.  Может ли недостаток металлов лимитировать развитие человечества?

1.  Достоинства и недостатки атомной энергетики.

2.  Достоинства и недостатки РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕР№ энергетики.

3.  Достоинства и недостатки солнечной энергетики.

4.  Экологические проблемы гидроэнергетики.

5.  Основные экологические проблемы энергетики использующей органическое топливо.

6.  Что опаснее недостаток или избыток энергии и почему?

7.  Какие пути уменьшения образования «парниковых» газов в энергетике?

8.  Как меняется загрязнение окружающей среды при переходе с газа на уголь и наоборот?

9.  Как энергетика влияет на изменение климата?

10.  Плюсы и минусы потепления на планете для России.

11.  Каковы перспективы обеспечения населения Земли энергоресурсами?

Примеры так называемых «двоечных» вопросов, незнание которых не позволит получить положительную оценку по курсу Промышленная экология

1.  Что такое Экология?

2.  Что такое Промышленная экология?

3.  Что такое Биосфера по Вернадскому? Какую роль сыграли биолог Ламарк и геолог Зюсс в учении о биосфере?

4.  Что такое Ноосфера по Вернадскому? Какую роль сыграли Ле Руа и Тельяр де-Шарлем в учении о биосфере?

5.  Что такое ПДК, БПК, ХПК, LD50, ПДВ, ПДС, ВСВ, ПДЭК, ПДЭН?

6.  Какова величина БПК РїРёС‚СЊРµРІРѕР№ РІРѕРґС‹ по ГОСТ?

7.  Какова суммарная концентрация солей в питьевой воде по ГОСТ?

8.  Источники и причины опасности «парниковых» газов.

9.  Какой наиболее распространённый метод очистки отходящих газов от SO2?

10.  Какой наиболее распространённый метод борьбы с загрязнением атмосферы оксидами азота?

11.  Какой наиболее распространённый метод очистки отходящих газов от органических веществ?

Примеры задач по газоочистке

Разработать технологическую схему очистки отходящих газов для различных производств.

1. Дымовые газы ТЭС, объём 913000 м3/ч., температура С, содержание пыли 35 г/м3 (60% – (10-20) 10-6м, 25% – (5-10) 10-6м и 10% – (20-40) 10-6м), SO2 2500 мг/м3, NOx 1000 мг/м3, степень окисленности NOx 10%.

2. Отходящие газы содержат: NOx 20 г/м3, окисленность 65%, объём 70 м3/ч., температура 500С, запылённость 10 мг/м3.

3. Дымовые газы содержат: NOx 360 мг/м3, окисленность NOx 15%, SO2 20 мг/м3, объём 2000 нм3/ч., температура 1500С, запылённость 15 мг/м3.

4. Вентиляционные газы мукомольного производства: запыленность 350 мг/м3, температура 300С, объём 10000 м3/ч.

5. Вентиляционные газы асбестового цеха: запыленность 40 мг/м3, температура 300С, объём 20000 м3/ч.

6. Отходящие газы производства фосфорных удобрений, содержащие: фтористые соединения (HF+SiF4) 1500 мг/м3, пыли 200 мг/м3, SO2 80 мг/м3, NH3 25 мг/м3, NOx 30 мг/м3, температура 300С, объём 10000 м3/ч.

7. Отходящие газы цементного производства содержащие: пыли 2200 мг/м3 (65% – (5-10)10-6м, 30% – (10-20)10-6м), SO2 650 мг/м3, NOx 250 мг/м3 (степень окисленности NOx 10%), фтористых соединений 15 мг/м3, температура 500С, объём 350000 м3/ч.

8. Дымовые газы печей обжига кирпича, содержащие: SO2 550 мг/м3, NOx 150 мг/м3 (степень окисленности NOx 5%), запылённость 25 мг/м3, объём 100000 м3/ч, температура 1100С.

9. Отходящие газы содержащие: NOx 250мг/м3 (окисленность NOx 70%), объём 60 м3/час, температура 700С.

10. Дымовые газы ТЭС, содержащие: пыли 32 г/м3, SO2 3500 мг/м3, NOx 700 мг/м3, (окисленность NOx 5%), температура 1700С, объём 10 млн м3/ч., с получением строительного гипса.

11. Дымовые газы ТЭС, содержащие: пыли 20 г/м3, SO2 4000 мг/м3, NOx 550 мг/м3, (окисленность NOx 10%), температура 1650С, объём 6 млн м3/ч. с получением концентрированного SO2.

12. Отходящие газы доменного производства, содержащие: пыли 1300 мг/м3, СО 6500 мг/м3, SO2 1500 мг/м3, NOx 1300 мг/м3, (окисленность NOx 15%), фтористых соединений 300 мг/м3, температура 3000С, объём 5 млн м3/ч.

13. Отходящие газы органических производств, содержащие: 30 г/м3 углеводородов (в том числе 10% циклических), 10 г/м3 СО, 2 г/м3 Н2, температура 300С, объём 100000 м3/ч.

14. Отходящие газы мусоросжигательного завода, содержащие: пыли 10 г/м3, SO2 300 мг/м3, NOx 250 мг/м3, (окисленность NOx 15%), HCl 100 мг/м3, фтористых соединений 80 мг/м3, аэрозолей тяжёлых металлов 150 мг/м3, углеводородов 650 мг/м3 (в том числе дифинила, диоксида и дифурана 5 мг/м3), температура 1300С, объём 800 тыс. м3/ч.

15. Отходящие газы производства керамзита, содержащие: пыли 20 г/м3 (65% – (20-44)10-6м, 20% – (10-20)10-6м и 10% – (5-10)10-6м), SO2 300 мг/м3, NOx 350 мг/м3, (окисленность NOx 10%), углеводородов 80 мг/м3 (в том числе циклических соединений 10 мг/м3), температура 2500С, объём 850 тыс. м3/ч.

16. Дымовые газы ТЭС, содержащие: пыли 25г/м3 (65% – (10-20)10-6м, 15% – (20-40)10-6м и 20% – (5-10)10-6м), SO2 4000 мг/м3, NOx 850 мг/м3, (окисленность NOx 8%), аэрозолей тяжёлых металлов 120 мг/м3, температура 1700С, объём 10млн м3/ч., с получением строительного гипса.

17. Отходящие газы, содержащие: HCl 200 мг/м3, Cl2 150 мг/м3, SO2 130 мг/м3, NOx 200 мг/м3, пыли 180 мг/м3, температура 500С, объём 5000 м3/ч.

18. Отходящие газы, содержащие: пыли 36 г/м3, SO2 350 мг/м3, NOx 450 мг/м3, фтористых соединений 35 мг/м3, температура 1400С, объём

5 млн м3/ч.

19. Отходящие газы от сжигания органических отходов, содержащие: углеводороды 1300 мг/м3, в том числе 50 мг/м3 циклические соединения, 150 мг/м3 HCl, 200 мг/м3 SO2, 250 мг/м3 NOx, 100 мг/м3 фтористых соединений, температура 5000С, объём 60000 м3/ч.

20. Отходящие газы, содержащие: HCl 100 мг/м3, HF 50 мг/м3, SO2 130 мг/м3, NOx 200 мг/м3, пыли 180 мг/м3, температура 1500С, объём 20 м3/ч.

Образцы решения задач

Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов:

NOx 20 г/м3; окисленность: Что изучает промышленная экология 65%; Vотходящих газов 70 м3/ч.; t = 500С; запылённость 10 мг/м3.

Решение:

Что изучает промышленная экология

 

Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов:

NOx 650 мг/м3; окисленность: 15%; SO2 20 мг/м3;

Vотходящих газов 200000 м3/ч.; t = 1500С; запылённость 15 мг/м3.

Решение:

Что изучает промышленная экология

Раствор (NH4)2SO4, пыль

 

 

Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов цементного производства: пыль 2,2 г/м3; (65% – (5-10)10-6м, 30% – (10-20)10-6м); SO2 620 мг/м3; NOx 350 мг/м3; окисленность: 15%; HF 15 мг/м3; Vотходящих газов 350000 м3/ч.; t = 1500С.

Раствор (NH2)2CO

 

Решение А:

Что изучает промышленная экология 

Раствор (NH2)2CO

 

Пульпа — Ca(OH)2

 

Решение Б:

Что изучает промышленная экология 

Решение Б дешевле за счёт меньшего количества карбамида.

Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов органических производств: 30 г/м3 углеводородов (в том числе 10% циклических), 10 г/м3 СО, 2 г/м3 Н2, температура 300С, объём 100000 м3/ч.

Решение:

Что изучает промышленная экология

 

Разработать простейшую технологическую схему очистки отходящих газов от сжигания органических отходов: углеводороды 1300 мг/м3, в том числе 50 мг/м3 циклические соединения, 150 мг/м3 HCl, 200 мг/м3 SO2, 450 мг/м3 NOx, 100 мг/м3 фтористых соединений, температура 5000С, объём 60000 м3/ч.

Решение:

Что изучает промышленная экология

(NH4)2SO4,

NH4Cl, NH4F

 

Примеры вопросов компьютерного тестирования по курсу Промышленная экология

1. Выберите ответ, содержащий только методы обессоливания воды.

1. Ионный обмен, обратный осмос, выпаривание, экстракция.

2. Ионный обмен, обратный осмос, выпаривание, электрокоагуляция.

3. Ионный обмен, обратный осмос, выпаривание, электродиализ.

4. Ионный обмен, обратный осмос, электрокоагуляция, электролиз.

5. Ни один из указанных методов.

2. Какова величина БПК питьевой воды по ГОСТу?

1. 0 О2/л;

2. 3 мг О2/л;

3. 5 мг О2/л;

4. 7 мг О2/л;

5. 9 мг О2/л.

3. В каких единицах измеряется ПДК и ПДВ?

1.  мг/м3; мг/л; т/год;

2.  мг/м3; т/год; г/с;

3. мг/л; т/год; г/с;

4. мг/л; г/с; мл/м3;

5. мг/м3; мг/л; кг/час.

4. Как изменяется энтропия при фотосинтезе?

5. Почему электростанции, работающие на угле, загрязняют (и заг­рязняют ли) атмосферу радиоактивными веществами?

6. Какой наиболее распространенный метод очистки отходящих газов от S02?

7. Какой наиболее распространенный метод очистки отходящих газов от органических веществ?

8. Какой метод очистки воды от солей в природе имеет наибольшее значение?

9. Какой из методов наиболее часто используется при обезвреживании токсичных отходов?

10. Какая из проблем является наиболее сложной при переработке и

11. Является ли экологически чистой солнечная энергетика?

12. Какие основные недостатки адсорбционных методов очистки?

13. С чего начинается разработка замкнутой водооборотной системы на предприятии?

14. При получении чего образуется фосфогипс?

15. Что больше БПК15 или ХПК5 для одной и той же сточной воды?

16. При сжигании угля (нефти, газа) изменяется ли энтропия биосфе­ры?

17. Какой источник загрязнения атмосферы таких городов, как Москва и Санкт-Петербург, является основным?

18. Какой наиболее распространенный метод очистки отходящих газов от NOх?

19. Что можно отнести к достоинствам использования известкового молока в качестве нейтрализующего агента?

20. Какой основной недостаток абсорбционных методов очистки?

21. Какой процесс имеет наибольшее значение при обезвреживании органических веществ сточных вод в аэротенках?

22. Какая из проблем является приоритетной при получении кальцинированной соды (по методу Сольве)?

23. Какая проблема при получении хлористого калия является одной из сложнейших?

24. Какова суммарная концентрация солей в питьевой воде по ГОСТ?

Примерные темы курсовых проектов

1.  Разработать технологическую схему водообеспечения и водоотведения промышленного узла с повторным использованием очищенных сточных вод в системе технического водоснабжения. (Состав и объём сточных вод задаются руководителем).

2.  Разработать технологическую схему очистки сточных вод гальванического производства. (Состав, объём и назначение очищенной воды задаются руководителем).

3.  Разработать комплексную схему очистки общезаводских сточных вод и жилого массива с повторным использованием очищенных сточных вод в техническом водоснабжении промышленного узла. (Состав и объём сточных вод задаются руководителем).

4.  Разработать систему очистки сточных вод автозаправочной станции с цехом ремонта и мойки автомашин. (Состав и объём сточных вод задаются руководителем).

5.  Разработать систему оборотного использования воды в процессе мойки автомашин.

6.  Разработать систему очистки отходящих газов районной тепловой станции. (Место, мощность и состав отходящих газов задаются руководителем).

7.  Разработать технологическую схему очистки отходящих газов установки по сжиганию органических отходов. (Район, объём и состав газов задаются руководителем).

8.  Оценить состав, количество и разработать систему предварительной обработки твёрдых бытовых отходов района или рынка города (по заданию руководителя).

9.  Разработать технологическую схему сортировки бытовых отходов города. (Район и число жителей указывает руководитель).

10.  Свободная тема по согласованию с руководителем проекта.

1.  Методы стимулирования развития безотходных или чистых производств.

2.  Методы стимулирования природоохранной деятельности.

3.  Экологическая этика.

4.  Предпосылки устойчивого развития общества.

5.  Пути решения проблем устойчивого развития общества.

6.  Ноосфера Вернадского и устойчивое развитие.

7.  Пути создания техногенного кругооборота веществ.

8.  Биогеохимический и техногенный круговорот веществ.

9.  Пути решения экологических проблем больших городов.

10.  Безотходное производство – красивая идея или суровая необходимость.

11.  Пути решения проблем твёрдых бытовых отходов.

12.  Обезвреживание и использование токсичных промышленных отходов при производстве керамических материалов.

13.  Обезвреживание и использование токсичных промышленных отходов при производстве цемента.

14.  Безотходные территориально-производственные комплексы.

15.  Эко-промышленные парки.

16.  Основные экологические проблемы энергетики.

17.  Экологические проблемы чёрной металлургии.

18.  Экологические проблемы цветной металлургии.

19.  Основные экологические проблемы нефтеперерабатывающей промышленности.

20.  Химическое загрязнение окружающей среды.

21.  Обезвреживание производственных сточных вод и утилизация осадков.

22.  Свободная тема по согласованию с преподавателем.

Библиографический список

1.  Фёдоров кризис и социальный прогресс. – М.: Гидрометиоиздат, 1977.-175 с.

2.  , , За пределами роста. – М.: Издательская группа «Прогресс». 1994.-303 с.

3.  Бутт цемента и других вяжущих материалов. – М.: Стройиздат, 1976.-407 с.

4.  Химическая технология керамики и огнеупоров./Под ред. . – М.: Стройиздат, 1962.-707 с.

5.  , , Ходаковская по технологии стекла и ситаллов. – М.: Стройиздат, 1970, 512 с.

6.  Позин минеральных солей: в 2 т. – Л.: Химия, 1974.-1556 с.

7.  Охрана окружающей среды от загрязнения предприятиями чёрной металлургии / , , и др. – М.: Металлургия, 1982.-208 с.

8.  Снурников использование сырья в цветной металлургии. – М.: Металлургия, 1972.-272 с.

9.  , Кузин энергетики.//Природа. – 1981. № 2.- С. 8-23.

10.  Экологические аспекты устойчивого развития теплоэнергетики России./Под ред. . – М.: Издательский дом «Ноосфера», 20с.

Оглавление

Предисловие 3

Введение 4

Глава 1. Экологические проблемы производства строительных

материалов 5

1.1. Классификация строительных материалов 6

1.2. Вяжущие материалы 7

1.3. Цемент 9

1.4. Шлакопортландцемент 15

1.5. Строительная керамика 16

1.6. Кирпич 17

1.7. Черепица 19

1.8. Керамзит и аглопорит 20

1.9. Стекло и шлакоситалл 22

1.10. Ситалл и шлакоситалл 25

1.11. Экологические проблемы производства строительных

материалов 27

Спорные и нерешённые вопросы 31

Глава 2. Экологические проблемы химической промышленности.

Производство неорганических веществ 32

2.1. Комплексная переработка фосфатного сырья 32

2.2. Комплексная переработка калийного сырья 35

2.3. Пути совершенствования производств важнейших

химических продуктов 38

Серная кислота 38

Аммиак 42

Азотная кислота 43

Каустическая сода 44

Кальцинированная сода 47

2.4.  Основные экологические проблемы химических

производств 50

Спорные и нерешённые вопросы 52

Глава 3. Экологические проблемы производства чёрных металлов 52

3.1. Особенности металлургического производства 52

3.2. Пути усовершенствования металлургического производства 55

3.3. Использование отходов чёрной металлургии 58

3.4.  Использование вторичных топливно-энергетических

ресурсов в чёрной металлургии 61

3.5. Бескоксовый метод получения стали 63

Спорные и нерешённые вопросы 65

Глава 4. Экологические проблемы цветной металлургии 66

4.1. Экологические особенности цветной металлургии 66

4.2. Производство меди 67

4.3. Свинцово-цинковое производство 75

4.4. Получение никеля и кобальта 81

4.5.  Новые процессы комплексной переработки

полиметаллических сульфидных руд в цветной металлургии

4.6. Производство алюминия 89

4.7. Экологические проблемы производства и потребления

цветных металлов 97

4.8.  Регенерация и обезвреживание цветных металлов

из отходов гальванических производств 99

Спорные и нерешённые вопросы 101

Глава 5. Экологические проблемы энергетики 101

5.1. Роль энергетики в экономике 102

5.2. Основные способы получения энергии 104

5.3. Запасы энергетических ресурсов и их роль в современной

энергетике 122

5.4. Энергоёмкость экономики и энергосбережение 133

5.5. Экологические проблемы производства энергии 137

5.6. Проблема теплового загрязнения 150

5.7. Состояние и перспективы (задачи) российской энергетики 153

Спорные и нерешённые вопросы 157

Заключение 157

Контрольные вопросы и задачи 159

Примерные темы курсовых проектов 169

Примерные темы рефератов 170

Библиографический список 172

Источник: pandia.ru

ЛЕКЦИЯ 1

Понятие «промышленная экология»

Уровень использования природных ресурсов и степень деградации окружающей среды являются главной проблемой современного общества. Природопользованием занимаются практически все отрасли народного хозяйства и межотраслевые комплексы. Экономические реформы, рынки капитала, распределение инвестиций связаны с расходованием природных ресурсов. Считается общепризнанным, что проблемы рационального использования природных ресурсов и предотвращения загрязнения окружающей среды, обусловливающие устойчивое развитие современной цивилизации, должны быть решены с использованием нового подхода к организации и функционированию промышленных производств и экономической системы в целом. В основе этого принципа лежит промышленная экология. Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80- х годов 20 столетия. В настоящее время это понятие является фундаментальной основой природопользования.

Промышленная экология изучает взаимосвязь материального, в первую очередь промышленного производства, человека и других живых организмов со средой обитания, т.е. предметом изучения промышленной экологии являются эколого-экономические системы.

Промышленная экология является системно ориентированным подходом к объединению экономической деятельности людей и управлению материальным производством с фундаментальными биологическими, химическими и физическими глобальными системами.

системами.

Промышленная экология – это комплексная научно-практическая дисциплина об экологической безопасности производства. Причиной ее создания явилась социальная потребность в защите людей от негативных воздействий в триаде биосфера –человек — техносфера.

Промышленная экология — это дисциплина, рассматривающая воздействие промышленности (от отдельных аппаратов и предприятий до техносферы) на природу и, наоборот, — влияние условий природной среды на функционирование предприятий и их комплексов.

Существует еще одно понятие.Промышленная экология – это средство для достижения устойчивого, самоподдерживающегося функционирования эколого-экономических систем и общества в целом.

Если сопоставить приведенное выше понятие «промышленная экология» с понятием «экология», которое гласит :экология–это наука, изучающая взаимоотношения организмов с окружающей средой, то можно заметить их полное сходство с той лишь разницей, что первое понятие является частным случаем второго. Следовательно, промышленную экологию можно считать частью науки экологии, решающей задачи системы охраны природы и рационального природопользования при устойчивом развитии промышленности, сельского хозяйства, лесного и рыбного хозяйства на основе интенсивного использования земель, энергоресурсов, полезных ископаемых.

В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы. В них нет отходов, т.к. отходы одних организмов служат средой обитания для других. В результате осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ в природе. В виду того, что биосфера, как оболочка земли, в пределах которой существует жизнь, обусловлена деятельностью живых организмов, то человек является одним из них. В результате эволюции энергии: мускульнаяà пароваяà электрическаяà атомная , на земле появились созданные человеком заводы, фабрики, транспортные системы, объекты ядерной техники. Этот искусственно созданный технический мир, названный техносферой, находится в противоречии с законами существования естественных экологических систем, т.к. приводит к разрушению окружающей среды. В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально- экономических системах около 90% материальных ресурсов переходят в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. В связи с этим главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге — совмещение техногенного и биогеохимического круговоротов веществ. Переход к устойчивому обществу требует тщательно сбалансированных дальних и ближних целей, заключающихся, в том числе и в достаточности, равенстве и качестве жизни, а не на объеме производства.

Контроль качества окружающей среды

При обосновании требований к параметрам биосферы необходимо дать оценку разнообразных факторов и состояния элементов окружающей среды до и после вредного воздействия. С этой целью используют методы и организационные формы проведения экологического контроля – мониторинга в стране и на местах. По результатам наблюдений оцениваются естественные изменения состояния природной среды (геофизические службы), изменения под влиянием жизнедеятельности человека (службы экологического мониторинга). В общем случае под мониторингом понимается комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий.

Создание универсальных методов измерений вредных выбросов как в атмосфере, так и в локальных выбросах — сложная метрологическая задача. Главным образом это связано с тем, что вещества-загрязнители характеризуются многими параметрами, что затрудняет однозначное определение их концентраций и идентификацию. В зависимости от области применения измерительную аппаратуру делят на три основные группы:

1 — приборы (весовые, радиоизотопные, оптические, индукционные и др.) для контроля запыленности атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны;

2 -приборы (весовые, оптические, электрические, лазерные и др.) для измерения содержания и дисперсного состава пыли в аспирационных вентиляционных выбросах;

3 -приборы для анализа воздуха и водных сред (хроматографические, масс-спектрометрические, спектральные, электрохимические).

Существует классификация систем мониторинга по учитываемым факторам и источникам воздействий, реакциям основных составляющих биосферы на эти воздействия, методам наблюдения и т.п. Наиболее представительна Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), сочетающего геофизические, биологические, так и техногенные аспекты.

ЛЕКЦИЯ 2

Основа промышленной экологии — безотходные или чистые

Производства

На современном этапе развития биосферы — ее переходе в ноосферу — особо важными становятся проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Природные процессы все теснее переплетаются с антропогенными. Практически они проявляются во все более усиленном обмене веществом и энергией, в возрастающих потоках передачи информации. История человечества — это постоянно растущие потребности в природных ресурсах, замена истощающихся на новые и еще более интенсивная их эксплуатация. Дальнейшее развитие общества требует обязательного и полного учета экологических условий и оценки природных ресурсов.

В. И. Вернадский писал: Переход в «новое эволюционное состояние — ноосферу возможен лишь при сохранении циклов вещества и энергии, сложившихся в биосфере».

Концепция безотходного производства была предложена и развита академиками Н. Н. Семеновым, И. В. Петряновым- Соколовым, В. К. Ласкориным и др.

Анализ развития производств и динамики потребления сырья и образования отходов привели к неизбежному выводу о том, что дальнейшее развитие производств (и общества в целом) не может осуществляться на базе исторически сложившихся традиционных экстенсивных технологических процессов без учёта экологических ограничений и требует принципиально нового подхода. Этот подход, в основе которого лежит цикличность материальных потоков, получил название «безотходная технология», а позднее «чистая технология».

ЛЕКЦИЯ 3

Общие закономерности производственных процессов (Ахмаров)

ЛЕКЦИЯ 4

Структура и описание ТС

Подсистема подготовки сырья

Измельчение — это процесс образования из сырья полупродукта с нарушенной кристаллической решеткой заданного гранулометрического состава, часто с удалением влаги и декарбонизацией.

Дозировка — это процесс обеспечения соотношения исходных компонентов в количествах, находящихся в соответствии с показателями качества смеси, отвечающей требуемым значениям.

Смешение— это процесс получения механически однородной смеси ингредиентов шихты или их групп, иногда с добавлением технологического связующего и отходов основного производства.

Компактирование — это процесс получения из многокомпонентного полидисперсного порошка компактных плиток или гранул необходимой прочности, плотности и влажности.

Подсистема надежности(обеспечения стабильности подготовки)

Структурные характеристики сырья, позволяющие снизить интенсивность отказов оборудования и интенсифицироватъ активационные эффекты.

Износостойкость узлов и (или) конструкционных материалов, призванных обеспечить заданные технологией режимные параметры процесса.

Подсистема переработки

Эта подсистема состоит из суммы процессов переработки подготовленного полупродукта в изделия с заданными характеристиками.

Синтез и анализ ТС

Результаты системного анализа можно использовать для разных целей: сбора информации о процессах и структуре связей между элементами и подсистемами в зависимости от технологических и конструкционных параметров систем, составления топологических моделей, многофакторных экспериментов в производственных условиях. При синтезе новых технологических схем, обеспечивающих работу линии в оптимальном режиме по эколого-экономическим показателям.

Производство ПМ состоит из множества процессов, на которые влияет огромное количество факторов. При оптимизации таких процессов с помощью многофакторного эксперимента используют априорное ранжирование факторов и определяют их уровни. Важно правильно выбрать критерий оптимизации. Например, качество изделия экологическую безопасность процесса или материала комплексность применения сырьевых вторичных и энергетических ресурсов стабильность процессов протекающих в подсистемах и т. д. Таких критериев может быть несколько, и они определяются конкретными условиями производства.

Выбранный критерий оптимизации связывает существенные факторы в математическую модель (полином). Применяя статистические методы планирования эксперимента в зависимости от цели работы минимизируют или максимизируют критерий оптимизации. Например, определяют минимум предельно допустимых выбросов (ПДВ) по целевому или токсичному компоненту или максимум возвратных или попутных вторичных материальных ресурсов (ВМР), применяемых как основной ингредиент смеси при сохранении стабильности комплексного показателя качества изделий. Причем в качестве управляющих факторов могут использоваться параметры разных подсистем: влажность порошковой шихты или гранул, плотность и прочность гранул, режимные характеристики оборудования выбросы (сбросы) в биосферу, здоровье человека и т.д.

ЛЕКЦИЯ 5

Атмосфере

Роль атмосферы в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности планеты, защищает ее от вредных воздействий космического и ультрафиолетового излучений.

Изменение состава атмосферы возникает под влиянием естественных источников и в результате антропогенного воздействия.

Источники естественных загрязнений — это извержение вулканов, космическая пыль, выдуваемый ветром верхний слой почвы, содержащий бактерии, грибки, простейшие организмы, органические остатки, и т. д. Эти компоненты являются важной частью атмосферы. Они определяют оптические свойства воздушной оболочки Земли, способствуют рассеиванию ультрафиолетовых и космических лучей.

Антропогенное загрязнение атмосферы регистрируют со второй половины ХIХ века в связи с изменением ее пылевого и газового состава. Загрязнение атмосферы пылью стало возможным в результате уничтожения лесных массивов, естественного травянистого покрова в ходе распашки и связанного с ней выдувания почв в результате эрозии пахотных земель. Образованию загрязняющей пыли способствуют также лесные пожары. Количество пыли в атмосфере Земли в настоящее время в десятки раз превышает естественный уровень. Распределена пыль по атмосферному пространству неравномерно. Ее концентрация выше в местах расположения источников загрязнения. Однако с помощью ветра пыль может перемещаться на большие расстояния.

Источниками повышенного содержания пыли в атмосфере следует также считать предприятия по производству цемента, металлургические заводы. Источниками пыли являются дорожные покрытия: асфальт, бетон и др. Наряду с пылевым загрязнением атмосферы существует газовое загрязнение. Оно происходит в результате сжигания угля, нефти, газа, поскольку в ходе их горения выделяется большое количество сернистых соединений. При взаимодействии с водой, находящейся в воздухе, сернистый газ образует мелкие капельки серной кислоты, которые приносят огромный вред при роде, губя растения и живые существа. Они наносят вред и народному хозяйству, т.к. разъедают металлы, синтетические материалы, лакированные и окрашенные поверхности. Источниками газового загрязнения являются автомобили, выбрасывающие в атмосферу сотни миллионов тонн окиси углерода, соединений азота, углеводородов и др. (см.табл.3).

Все антропогенные источники загрязнения атмосферы делят на точечные, линейные и площадные.

Точечные источники загрязнений могут быть подвижными и стационарными. К точечным стационарным источникам загрязнения относятся: дымовые трубы теплоэлектростанций отопительных котельных, технологических установок, печей и сушилок, вытяжные шахты, дефлекторы, вентиляционные трубы предприятий и т. п.

Подвижные источники загрязнения:выхлопные трубы тепловозов, теплоходов, самолетов, автотранспорта и других движущихся устройств.

Линейные источники загрязнения: дороги и улицы, по которым систематически движется транспорт.

Площадные источники загрязнений: вентиляционные фонари, окна, двери, щели оборудования, зданий и другие отверстия, через которые примеси могут поступать в атмосферу.

 

Что изучает промышленная экология

 

ЛЕКЦИЯ 6

ЛЕКЦИЯ 7

Характер ресурсов.

При реализации экологических факторов в развитии экономики регионов важно учитывать, что между ресурсами живой и неживой природы есть существенная разница. Продукты неживой природы (нефть, уголь, руды) не только исчерпаемы, но и невозобовновляемы. Живая природа (биосфера) является саморегулируемой системой и может служить человеку бесконечно долго, давая стабильное количество растительной и животной продукции.

Возобновляемые природные ресурсы можно разделить на три самостоятельные группы.

Первая группа ресурсов: почвы, растительный и животный мир.

Вторая группа ресурсов слагает биосферу, т.е. определяет возможность существования жизни. Это солнечная радиация, атмосфера, вода. и требуют бережного отношения, так как в противном случае они могут быстро превратиться в невозобновляемые ресурсы и постепенно исчезнуть. Загрязняя окружающую среду, человек способствует ограничению их использования, чем ставит под угрозу возможность существования жизни.

Третья группа ресурсов – это запасы глубинного тепла земли (геотермические источники). Они недостаточно изучены и перспективны в будущем.

В реальной жизни использование любого природного ресурса происходит не изолировано от всех других ресурсов. Существующие схемы использования земных ресурсов сложны и взаимосвязны настолько, что использование каждого природного источника неизбежно влияет на пользование многих других ресурсов

Экология во взаимосвязанном и взаимозависимом мире служит научным фундаментом неистощимой эксплуатации, сохранения и восстановления природных ресурсов, охраны среды жизни человека, обеспечения самого существования человечества.

Рациональное использование природных — ресурсов требует охраны природы, т.к. в противном случае хозяйственное использование ресурсов наносит экологический ущерб природной среде, приводит к оскудению и истощению природных ресурсов.

Этап физического истощения природных ресурсов может наступить еще до фазы экономической нерентабельности их эксплуатации. Это ведет либо к полному необратимому уничтожению ресурсов, либо к экологической — катастрофе. В связи с этим при первых признаках истощения природных ресурсов необходима перестройка хозяйства с расчетом на рациональное природопользование. Например, производств нефти и газа, химических производств на основе фосфоритов и апатитов и т.д.

ЛЕКЦИЯ 8

 

Лекция 9

Ресурсов

Тема 4

Лекция 10
Организация замкнутых циклов в производстве

Рост народонаселения и ускоренная индустриализация ведет к тому, что отходы и ЗВ образуются быстрее, чем Земля их может переработать, включив в малый биотический цикл, а затем в глобальный цикл. Следовательно, природные ресурсы потребляются более быстрыми темпами, чем воспроизводятся. Достичь устойчивого развития возможно лишь путем переориентации промышленных процессов производства товаров и услуг на новые модели, которые будут способствовать снижению нагрузки на окружающую среду и повышению эффективности промышленного производства.

Это предопределяет создание замкнутых циклов производства, безопасных для окружающей среды, предотвращающих загрязнение природы и обеспечивающих более эффективное использование сырья.

Технологии замкнутых циклов – это предупредительные стратегии, призванные не допускать появление новых ЗВ уже на самом этапе производства и экономно использовать сырьевые материалы, включая энергию и воду.

Образование замкнутых циклов предполагает принятие предупредительных мер в самой системе производства, тогда как традиционная борьба с загрязнением подразумевает нейтрализацию или удаление ЗВ, когда они уже произведены и попали в окружающую среду. Замкнутые циклы в производстве отражаются в материальных и энергетических балансах.

Материальный баланс

Материальные расчеты всех этапов производства сводятся в таблицу материального баланса. Это наиболее часто встречающаяся форма технологических расчетов.

Основой балансовых расчетов являются законы сохранения массы и энергии. Применительно к любому блоку технической системы, не вскрывая её сущности можно рассчитать расход материалов по одной из приводимых формул:

 

1. Масса поступившего вещества — Масса имевшегося вещества = Масса выведенного вещества + Масса оставшегося вещества

2. Масса поступившего вещества — Масса выведенного вещества = Масса накапливаемого вещества

3. Масса поступившего вещества — Масса накапливаемого вещества = Масса выведенного вещества

Или на основе анализа потоков:

4. Массовый расход на входе — Массовый расход на выходе = Скорость накопления массы

Если протекает химическая реакция в течение времени:

5. Поступление вещества — Удаление вещества + Образование вещества — Разрушение вещества = Прирост количества вещества

Баланс системы представляется в формализованном системном виде. Каждая из статей приходной и расходной части баланса вычисляется на основе строгих физико-химических закономерностей или математических моделей.

Материальный баланс составляют на единицу или массу выпущенной продукции (шт,т), на единицу массы или объема (кг, м3), в единицу времени (ч, сут, год). При составлении материального баланса для любого технического объекта учитывают состав перерабатываемого сырья, готового продукта, избыток одного (или нескольких) компонентов, определяемый условиями реакции в реальных условиях, степень превращения сырья и возможные потери. По данным материального баланса можно найти:

-расход сырьевых вспомогательных материалов при заданной мощности технологического аппарата, линии, цеха, предприятия;

-выход продукта и объем реакционной зоны аппарата; число аппаратов и производственные потери;

-количество отходов, направляемых в окружающую среду.

Материальный баланс – основа для расчета теплового баланса, который позволяет определить потребность в топливе, величину теплообменных поверхностей, расход теплоносителя.

Результаты балансовых расчетов могут быть представлены в простой последовательности расчетных этапов, в табличной или диаграммной форме.

Энергетический баланс

Энергетический баланс любого технического объекта (аппарата, установки, технологической линии, производства) или экологи­ческой системы может быть описан уравнениями, связывающими приход и расход энергии.

Энергетический баланс составляется на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым в замкнутой системе сумма всех видов энергии постоянна:

Епр — Ерасх = 0.

Для технических, геотехнических и экологических систем составляется тепловой баланс, который для непрерывных процессов рассчитывается на единицу времени, а для периодических — на время цикла, процесса.

Основой для расчета служит материальный баланс с учетом тепловых эффектов экзотермических и эндотермических химических реакций, а также физических процессов испарения, конденсации, сублимации, растворения и др.

Подобно материальному балансу тепловой баланс может быть представлен в виде таблиц, диаграмм в соответствии с уравнением:

 

Qт/ + Qж/ + Qг/ + Qр/ + Qф/ + Qп/ =

= Qт// + Qж// + Qг// + Qр// + Qф// + Qп//,

 

• где Qт/, Qж/, Qг/ количество теплоты, вносимое в систему твердыми, жидкими, газообразными веществами,

• Qт// , Qж// , Qг// — количество теплоты, выносимое твердыми, жидкими, газообразными веществами,

• Qф/ — теплота физических процессов, протекающих с выделением тепла,

• Qф// — теплота физических процессов, протекающих с поглощением тепла,

• Qр/ — количество теплоты, выделяющееся в экзотермических процессах,

• Qр// — количество теплоты, поглощаемое в эндотермических процессах,

• Qп/ — количество теплоты, подводимое к системе,

• Qп // — количество теплоты, отводимое от системы.

Величины Qт , Qж , Qг рассчитываются для каждого ве­щества с учетом его количества, удельной теплоемкости с (Дж/кмоль-К) и температуры:

Теплоемкость смеси веществ рассчитывается по правилу аддитивности:

 

Ссм = (G1c1+ G2c2+ ….+ Gncn )/ G1+G2+….+ Gn

 

Суммарная теплота физических процессов может быть опре­делена по уравнению:

 

Qф =G1 r1 + G2 r2 +….+ Gi ri ,

 

где r1, r2, …… ri —теплота фазовых переходов.

Тепловой эффект химической реакции можно определить как сумму изобарных теплот образования продуктов реакции:

ΔH=Σ (ΔHобр)исх — Σ (ΔHобр)прод.

• Подвод теплоты к системе Qр/ можно учесть по потере количества тепла теплоносителем:

• водой Qп/ = Gв св (t1 – t2);

• паром Qп/ = Gr;

• теплопередачей через стенку

• Qп/ = kτ F (t1 – t2)τ,

• где kτ— коэффициент теплопередачи,

• F- поверхность теплообмена,

• t1 и t2 –температура теплоносителя,

• τ – время.

Пример энергетического баланса для котла

Котел использует в качестве топлива природный газ, с которым подводится химическая энергия в количестве 659,86 ГДж/ч.

С паром отводится 82,2 % тепловой энергии. Остальная часть отводится с отходящими газами и тепловыми потерями в окружающую среду в соотношении 21:1.

Результаты расчета теплового баланса представлены в табличной форме.

В левой части таблицы – приход.

В правой части таблицы –расход.

Размерность прихода и расхода должна быть выражена в ГДж/ч и в %.

Таблица 1- Энергетический баланс котла

Приход Расход
Статья баланса ГДж/ч % Статья баланса ГДж/ч %
Химическая энергия топлива   659,86   Тепло пара 542,40 82,20
Потери с уходящими газами 112,11 16,98
Прочие потери 5,35 0,82
Итого: 659,86 Итого: 659,86

Комплексное использование сырья и энергии.
Создание малоотходных и безотходных производств, предприятий, промышленных объединений, ТПК

Лекция 11

Примеры составления материальных и тепловых балансов

Материальный баланс

Пример расчета.Определить расход воздуха для осуществления процесса горения 1 кг топлива, содержащего Ср/100 углерода, Sp/100 серы и Нр/100 водорода.

Решение. Расход кислорода определяется из стехиометрических уравнений горения топлива:

— для углерода

Что изучает промышленная экология

— для водорода

Что изучает промышленная экология

— для серы

Что изучает промышленная экология

Объем кислорода (м3), необходимый для полного сгорания 1 кг топлива составляет:

Что изучает промышленная экология

Практически потребность в воздухе несколько больше, что связано с составом топлива, конструкцией топочного устройства и горелки, и определяется коэффициентом избытка воздуха α:

Что изучает промышленная экология

Далее записывается в виде таблицы материальный баланс процесса горения топлива

Пример 1.Составить материальный баланс (кг/ч) печи для сжигания серы производительностью W= 60 т/сут. Степень окисления серы 0,95 (остальная сера возгоняется и сгорает вне печи). Коэффициент избытка воздуха α = 1,5.

Составить материальный баланс.

Составляется уравнение окисления серы кислородом:

S + O2 = SO2.

Находится содержание кислорода потребляемого для горения

W= 60 т/сут Что изучает промышленная экология 0,95

Находится содержание азота в воздухе, истраченном на горение серы

Находится содержание воздуха с учетом горения и избытка в 50 %. (общее количество воздуха)

Определяются потери серы на возгонку.

 

Составление таблицы материального баланса

 

Приход Расход
компонент т/сут компонент т/сут
сера сернистый газ  
потери серы  
воздух   азот от процесса горения  
избыточный воздух  
ИТОГО   ИТОГО  
100 % 100%

 

Пример 2. Составить материальный баланс производства криолита (на 1 кг), если процесс описывается суммарным уравнением:

2А1(ОН)3 + 12НF + 3Nа2СО3 = 2Nа3 А1F6 + 3СО2 + 9Н2О.

 

Плавиковая кислота вводится в процесс в виде 15 %-го раствора НF в воде. Сода берется с 4%-ми недостачи от стехиометрии (для обеспечения необходимой остаточной кислотности).

Пример 3. Определить расход технического карбида кальция, со­держащего 85 % СаС2, для получения 1000л ацетилена, если степень разложения СаС2 составляет 0,92:

 

СаС2 + Н2О = СаО + С2Н2.

 

Составить материальный баланс.

 

Пример 4. Рассчитать расход сульфата натрия, содержащего

95 % Na2SO4 и электролитического водорода с содержанием 97 % (масс.) Н2 на 1 т технического сульфида натрия (96 % Na2S):

 

Na2SO4 + 4 Н2 = Na2S + 4 Н2О

 

На побочные реакции расходуется 2 % сульфата натрия и технического водорода от теоретически необходимого для полу­чения 1 т технического продукта.

Составить материальный баланс.

 

Пример 5. Определить расходный коэффициент для технического карбида кальция в производстве ацетилена (на 1000 кг ацетиле­на). Содержание СаС2 в техническом продукте 83%, а степень использования СаС2 в производстве 0,88. Составить материальный баланс.

 

Тепловой баланс

 

Пример 6Рассчитать теоретическую темпера­туру горения природного газа метана (теплота сго­рания 890 31 кДж/моль ) при избытке воздуха 25 %

= 1,25).

Решение. Реакция горения метана:

Что изучает промышленная экология

При начальной температуре метана и воздуха 0 оС, заданной температуре горения тепловой баланс выражается уравнением:

Что изучает промышленная экология

Что изучает промышленная экология

Что изучает промышленная экология

Пример 7

В реакторе вода в количестве 5000 кг нагрева­ется острым паром под давлением 2 атм. Определить время, необходимое для нагрева воды от to15°С до t90°С, ес­ли расход пара G — 0,50 кг. Потери тепла в окружающую среду Qn = 15/кВт. Найти закон изменения температуры во времени.

Решение. Острый пар конденсируется в воде, поэтому в момент τколиче­ство воды равно М + Gτ .

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Что изучает промышленная экология

Что изучает промышленная экология

После подстановки в это уравнение числовых значений найдем закон изменения температуры от времени:

 

Что изучает промышленная экология

 

 

Лекция 12

Принципы системности

Принцип системности на основе блочно-модульного подхода независимо от сферы производства заключается в сборе и учете необходимых, достаточных и приоритетных факторов или компо­нентов, которыми определяется экологическая безопасность лю­бых технологий. Важнейший принцип системного анализа сводится к следующему:

1.Осуществляется процесс принятия решений. Он начинается с выявления и четкого формулирования конечных целей.

2.Всю пробле­му необходимо рассматривать как единое целое.

3.Необходим ана­лиз альтернативных путей достижения целей.

4.Подцели не должны вступать в конфликт с общей целью.

Подсистемы , в которых должны учитываться требования про­мышленной экологии, образуют полный цикл производственной деятельности; научный замысел; исходные и технико-экономиче­ские данные; научно-исследовательская работа; проект; промыш­ленное производство; эксплуатация—модернизация—-ремонт; лик­видация.

Выполнение условий безопасности на каждой стадии предопределяется не только техническими и экономическими пока­зателями, но и экологической ответственностью в системе «биосфера àчеловек àтехносфера».

Рассмотрим вариант формирования и синтеза энергосбере­гающих и экологически безопасных ТС и ХТС на примере ис­пользования ПМ в производстве стекла и стеклянного волокна на примере рисунка 2.3.

 

Измельчение

Процесс измельчения сыпучих материалов — один из основ­ных типовых процессов ХТС на первой ступени иерархической структуры химического производства. Степень дисперсно­сти сыпучих материалов предопределяет их дальней­шее поведение на последующих ХТП.

Подходящие методы измельчения, обычно способст­вуют увеличению поверхности частиц в результате уменьшения их средней крупности в узких пределах гранулометрического со­става. Возможно незначительное отклонение: от средней величины. Требования, предъявляемые к методу измельчения, зависят от ряда параметров. Например, от количества ингредиентов.

Основными ингредиентами полидисперсной многокомпонентной стекольной шихты являются части­цы тугоплавкого кварцевого песка и карбонатного сырья.

Их размеры существенно влияют на скорости отдельных стадий процесса стекловарения.

Кварцевый песок и карбонатное сырье измельчают в газоструйных, аэробильных, шаровых и валковых мельницах.

На рисунке 1 представлен аппарат для из­мельчения порошков типа кварцевого песка и известняка.

 

Что изучает промышленная экология

 

Рисунок 1 – Струйный измельчитель для кварцевого песка и известняка

1 – Зона измельчения

2 – выгрузка

3 – направляющая лопатка (узел классификации)

4- сырьевой бункер

5 – сопло толкателя

6 – Труба Вентури

7 – сопло для измельчения

8 – дренаж

9 – восходящая труба

10 – нисходящая труба

 

Сырье­вой материал выгружается из сырьевого бункера, разгоняется до сверхзвуковой скорости поступающим из сопла трубы Вентури сжатым воздухом и подается во внутреннюю часть аппарата.

В зоне измельчения, образованной текучей средой, нагнетае­мой из сопел, установленных в нижней части аппарата, сырьевой материал разрушается за счет энергии удара и трения. После из­мельчения порошок поднимается по восходящей трубе и подво­дится в узел классификации, где мелкие фракции отделяются на­правляющей лопаткой, а крупные спускаются по нисходящей трубе и смешиваются с загруженным сырьевым материалом для повтор­ного измельчения. Классифицированный материал выгружается через отверстие 2.

Достоинства струйных измельчителей — низкая металлоемкость, однородный гранулометрический состав измельченного материа­ла и возможность полной автоматизации процесса.

На основе уравнения баланса концентраций можно рассчитать процесс помола многокомпонентных смесей в установившемся режиме, при котором концентрация компонентов в продукте помола равна исходным.

 

ΣGвх = ΣGвых.

 

Модификацией струйных мельниц являются газоструйные противоточные мельницы для тонкого и сверхтонкого измельчения продуктов.

 

 

Дозировка

 

На участке дозирова­ния реализуются управляющие воздействия,

вырабатываемые си­стемами верхних уровней, осуществляющих оптимизацию и ста­билизацию качества продукта смешения, компактирования, стек­ловарения и формования стеклянного волокна.

Для дозирования шихтовых материалов применяют дозаторы с регулированием расхода по скорости и по сечению потока. Для запирания их гравитационного истечения используют механиче­ские заслонки или затворы с

электромагнитным или электромеханическим приводами.

Для оценки фактического среднего значения дозируемого компонента делается выборка неко­торого числа проб с измерением их масс. Затем определяют сред­нюю массу проб, производительность, доверительный интервал оценки среднего значения и представительность выборки. Учиты­вая, что компоненты шихты и сама шихта обычно обладают невысокой сыпучестью, основной зада­чей дозирования является обеспечение заданного в соответствии с рецептом химического состава смешиваемых ма­териалов.

В промышленности для дозирования используются дозаторы автоматического и неавтоматического регулирования.

Источник: lektsia.com


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.