Инженерная экология в химической промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

XXI век - век информации и технологий. Развивается наука, развивается все человечество, растут города, роботы заменяют людей, появляются все новые технологии. Развивается вся цивилизация.

Мы всегда подразумеваем под словом «развитие» научно-технический прогресс, связанный с облегчением труда человека и любой его деятельности в связи с внедрением новых технологий, робототехники. Но это не так. Почему, говоря о развитии, прогрессе, мы проецируем все лишь на себя и совершенно не думаем об окружающей нас среде? Мы привыкли видеть себя хозяевами планеты. Мы расточительно тратим все ресурсы нашего Дома, уничтожаем красивейшие природные места, застраивая их мертвыми каменными высотками и прокладывая паутину автотранспортных дорог. Мы совершенно забыли свое место в этом мире! Наш эгоизм, как мы говорим, «развитие» приводит к гибели природы, наносит зачастую, к сожалению, непоправимый ущерб Зеленой Планете.

Так может пора называть вещи своими именами. Давайте научимся понимать под «развитием цивилизации» - развитие человечества, живущего в гармонии с природой, развитие, не нарушающее законы гуманности, природы, гармонии.

Конечно, для этого необходимо выполнять всю систему необходимых требований, элементов, а, прежде всего, изменить сознание людей, понимание своего места в мире.

Сегодня уже есть, и все чаще используются различные элементы для сохранения природы.

Все чаще прибегают к методам сохранения природы, предлагаемым инженерной экологией. На мой взгляд, это один из самых актуальных вопросов в области экологии.

Так как рост городов, строительство различных промышленных сооружений с каждым годом только растет, то сегодня особенно возникает критическая необходимость увеличивать пространства применения и внедрения, а также развития технологий инженерной экологии.

При написании реферата была поставлены следующая цель:

- рассмотреть возможность решения различных проблем, связанных с производством, природопользованием, строительством, средствами инженерной экологии.

В связи с целью были поставлены следующие задачи:

- рассмотреть основные черты инженерной экологии;

- выявить актуальные проблемы защиты окружающей среды;

- рассмотреть решение этих проблем с помощью методов инженерной экологии.

1. Сущность инженерной экологии

Возникновение противоречий между человеком и природой неизбежно. Весь ход истории цивилизации свидетельствует о том, что человек начал губить Землю гораздо раньше, чем пришел к мысли о необходимости ее беречь и охранять.

Проблема защиты окружающей среды является одной из важнейших проблем на сегодняшний день. Современная экологическая обстановка на планете характеризуется сосредоточением огромного количества техногенных источников.

Рост производства сопровождается широкомасштабными разрушениями природных систем и интенсивным загрязнением окружающей среды, что наносит огромный ущерб природе и обществу.

Сегодня в мире производства, технологий, информации стоит задача рационального использования природных ресурсов, позволяющего удовлетворять жизненные потребности людей, не нанося вред природе.

Научно-технической дисциплиной, определяющей способы и средства достижения экологически разумного компромисса между человеком и природой, является инженерная экология.

Инженерная экология - прикладная дисциплина, представляющая собой систему научно обоснованных инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды в условиях растущего промышленного производства. Инженерная экология возникла на стыке технических, естественных и социальных наук.

В отечественной литературе наряду с термином «инженерная экология» часто используют термины, близкие по смыслу, но не являющиеся синонимами, например: «прикладная экология», «промышленная экология», «безопасность жизнедеятельности». «Защита окружающей среды», «охрана окружающей среды», «охрана труда» и т.п. Особо следует отметить два последних термина.

Охрана окружающей среды по определению представляет собой систему правовых, технических и санитарных мер, обеспечивающих рациональное использование, сохранение и воспроизводство природных ресурсов.

Охрану окружающей среды следует отнести к направлениям, широко использующим экологические знания, имеющие скорее смысл запретов или ограничений (технических, юридических, организационных и т.п.) нежели оптимизации природопользования.

С другой стороны, охрана окружающей среды является системой, практически реализующей те целенаправленные действия, которые формируются (с научным обоснованием и опытно-экспериментальными подтверждениями) в рамках самостоятельной научной дисциплины «Инженерная экология».

Что касается термина «охрана труда», то, казалось бы, он отстоит еще дальше от понятия «экология», но это только на первый взгляд. Если принять тезис о том, что внутрипроизводственная окружающая среда и люди, работающие в ней, взаимодействуя, образуют локальные экологические системы, с чем трудно не согласиться, то все рассуждения об охране окружающей среды окажутся справедливыми и для прикладной научной дисциплины «Охрана труда», только на другом уровне взаимодействия человека и окружающей его среды. Охрана труда -- система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

В этом смысле локальная экосистема «человек - окружающая его производственная среда» является предметом исследования в отрасли науки и техники «Безопасность труда».

Итак, выстраивается система:



Рис. 1. Место инженерной экологии как дисциплины в системе экологического образования

Инженерная экология - система научно обоснованных инженерно-технических мероприятий, призванная разрабатывать инженерные методы исследования экосистемы «человек - окружающая среда», инженерно-технические методы и средства защиты человека и окружающей его среды от особо опасных, опасных и вредных антропогенных факторов.

В качестве экологической системы «человек - производственный объект - окружающая среда» может рассматриваться любое промышленное предприятие, включающее в себя материальные, энергетические и людские ресурсы, занятые в производственном процессе.

Такие системы характеризуются тем, что в зависимости от условий внешней среды могут принимать несколько состояний при одних и тех же начальных условиях. Поэтому для исследования таких систем должен быть применен системный подход.

Проблема экологической безопасности в рамках производственного предприятия должна анализироваться в широком аспекте как комплексная задача обеспечения внутрипроизводственной безопасности и безвредности, а также защиты окружающей среды.

Решение проблемы экологической безопасности производственных предприятий требует привлечения системы знаний, объединяющей на основе общей методологии, достижения в области безопасности труда, охраны окружающей среды и промышленной безопасности.

2. Принципы оценки инженерной защиты окружающей среды

Экономические принципы оценки инженерной защиты окружающей среды.

Природоохранную деятельность предприятия оценивают по достигаемой степени очистки вредных выбросов, уровню загрязнения окружающей среды, капитальным и эксплуатационным затратам на экобиозащитную технику и другим показателям.

В Федеральном законе РФ «Об охране окружающей среды» (ст. 36) говорится: «При проектировании зданий, строений, сооружений и иных объектов должны учитываться нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, предусматриваться мероприятия по предупреждению и устранению загрязнения окружающей среды. А также способы размещения отходов производства и потребления, применяться ресурсосберегающие, малоотходные, безотходные и иные наилучшие существующие технологии, способствующие охране окружающей среды, восстановлению природной среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов».

Известно большое количество показателей оценки эффективности тех или иных инженерных решений, организационных мероприятий, инвестиционных проектов.

Противостояние экономики и охраны биосферы - одна из проблем промышленной экологии. Решение этой проблемы лежит в разработке экономических механизмов, опирающихся на материальную заинтересованность в решении природоохранных задач. На Рис. 2 представлены основные звенья (блоки) экономических механизмов охраны окружающей среды.

Рис. 2. Основные звенья (блоки) экономических механизмов ООС

Экологические и экономические проблемы должны решаться во взаимосвязи. Например, экологический кризис характеризуется состоянием, при котором «потребительское давление» населения Земли, т.е. индустриальное потребление различных видов природных ресурсов, становится близким к пределу способности самовоспроизводства природы. Это требует выработки такого механизма природопользования, который обеспечивал бы условие безопасности существования триады: «человек - биосфера - техносфера».

(A + B)S < P,

где A и B - расходы природных ресурсов на человека соответственно для личных и производственных потребностей; S - численность населения; P - воспроизводимый потенциал природных ресурсов.

Для воплощения данной системы в жизнь, для обеспечения экологического равновесия и снижения воздействия человека на природу необходимы вложения экологического назначения, а так же целевые экономические вложения в развитие технологий, выпуск чистой продукции. создание замкнутых инженерных объектов. Все эти и другие методы снижения влияния человека на природу техногенного характера мы рассмотрим ниже. Однако для этого сначала рассмотрим подробнее антропогенные виды загрязнений окружающей среды.

Экологические принципы оценки инженерной защиты окружающей среды.

Целью развития системы «общество - природа» является обеспечение качества природной среды, т.е. такое состояние экологических систем, при котором постоянно и неизменно осуществляется обмен веществ и энергии внутри природы, между природой и человеком и воспроизводится жизнь.

Существуют три принципа обеспечения экологической безопасности взаимодействия человека с окружающей средой:

1) обеспечение приоритета экологии над экономикой.

Однако такое решение вопроса может ущемлять экономические интересы человека, так как не всегда предполагает необходимое качество жизни;

2) обеспечение качества природной среды путем приоритета экономики над экологией, но с учетом адаптации человека и саморегуляции природы. Подобный путь, как показывает опыт, ведет к деградации природной среды, причиняет непоправимый вред здоровью и генетической программе человека, ведет к вымиранию общества;

3) сочетание экологических и экономических интересов является единственным путем, эффективность которого подтверждает история. Но такое сочетание во избежание отклонений в сторону экономики должно базироваться на определенных принципах, закрепленных в законе.

Мерой, которая устанавливает предел хозяйственного воздействия на природу, становятся научно обоснованные нормативы, разработка и строгое соблюдение которых в хозяйственной деятельности человека являются сутью охраны окружающей природной среды. Принципы взаимодействия человека с окружающей средой сформулированы в ст. 3 Закона РФ «Об охране окружающей природной среды»:

1) приоритет охраны жизни и здоровья;

2) научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов;

3) рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов;

4) законность и неотвратимость наступления ответственности за экологические правонарушения;

5) гласность в работе экологических организаций и тесная связь их с общественными объединениями и населением в решении природоохранных задач;

6) международное сотрудничество в сфере охраны окружающей среды.

На эти принципы ориентированы все статьи закона; им должны соответствовать все нормы, которые регулируют экологические отношения между человеком и окружающей средой. В случае, когда правоприменительные органы встречаются с пробелом в регулировании экологических отношений, они обязаны руководствоваться общими принципами охраны окружающей среды, которые сформулированы в действующем законодательстве РФ.

3. Антропогенные виды загрязнений окружающей среды

Ежегодно человек извлекает из земных недр около 200 млрд. тонн горных пород, сжигает более 9 млрд. тонн условного топлива рассеивает на полях до 3 млрд. тонн пестицидов и т.п. Особенно острой проблемой стала проблема загрязнения окружающей среды антропогенными токсикантами: мировое поступление ежегодно составляет для оксидов углерода 25.5 млрд. тонн, для оксидов азота - 65 млрд. тонн и т.д.

Отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают промышленные предприятия, автотранспорт, испытания ядерного оружия чрезмерное применение минеральных удобрений и пестицидов и др. В результате антропогенной деятельности человека на земном шаре по данным Института Всемирного наблюдения происходит:

- ежегодное уничтожение влажно-тропических лесов на площади 11 млн. гектаров;

- ежегодное возникновение на земном шаре антропогенных пустынь на площади около 6 млн. гектаров;

- ежегодная потеря 26 млрд. тонн плодородного слоя пахотных земель;

- повреждение в результате кислотных дождей леса на площади более 31 млн. гектаров.

Тысячи озер под воздействием кислотных дождей в некоторых странах стали биологически мертвыми. Под угрозой исчезновения находится не менее 25-30 тыс. видов сосудистых растений и т.д.

Интенсивные темпы деградации окружающей среды создают реальную угрозу существованию самого человека. По линии ООН и ЮНЕСКО создана глобальная система мониторинга, основными задачами которого являются определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду, прогноз её состояния в будущем.

Выбросы промышленных предприятий энергетических систем и транспорта в атмосферу водоемы и недра достигли таких размеров , что в ряде районов земного шара уровни загрязнения значительно превышают допустимые санитарные нормы. Это приводит, особенно среди городского населения, к увеличению количества людей, заболевающих хроническим бронхитом, астмой, аллергией, ишемией, раком.

Неблагоприятное влияние на жизнедеятельность человека оказывает шум, вибрация, инфразвук, а также воздействия электромагнитных полей и различных излучений.

Среда обитания человека - окружающая среда - характеризуется совокупностью физических, химических и биологических фактов, способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное немедленное или отдаленное воздействие на деятельность и здоровье человека. Именно потому сейчас стоит очень остро проблема "Окружающая среда и здоровье человека".

Таблица 1. Классификация антропогенных видов загрязнений окружающей среды

Загрязнение	Определение
1. Механическое	Засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без химико-физических последствий (мусор)
2. Химическое	Изменение химических свойств среды, оказывающих отрицательное воздействие на экосистемы и технологические устройства
3. Физическое	Изменение физических параметров среды: температурно-энергетических (тепловое, термальное), волновых (световое, шумовое, электромагнитное), радиационных (радиационное или радиоактивное) и т. п.
3.1.Тепловое (термальное)	Повышение температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды; может возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды
3.2. Световое	Нарушение естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света; может приводить к аномалиям в жизни растений и животных
3.3. Шумовое	Увеличение интенсивности шума сверх природного уровня; у человека приводит к повышению утомляемости; снижению умственной активности и при достижении 90…100 дБ - к постепенной потере слуха
3.4. Электромагнитное	Изменение электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и др.) приводит к глобальным и местным географическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах
4. Радиационное	Превышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ
5. Биологическое	Проникание в экосистемы и технологические устройства видов животных и растений, чуждых данным сообществам и устройствам
5.1. Биотическое	Распределение определенных. как правило, нежелательных с точки зрения людей биогенных веществ (выделений, мертвых тел и др.) на территории, где они ранее не наблюдались
5.2. Микробиологические	Появление необычайно большого количества микроорганизмов, связанное с их массовым размножением на антропогенных субстратах или в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека
	Приобретение ранее безвредной формой микроорганизмов патогенных свойств или способности подавлять другие организмы в сообществах

Негативные факторы производственной и бытовой среды.

Производственная среда - это часть техносферы, обладающая повышенной концентрацией негативных факторов. Основными носителями травмирующих и вредных факторов в производственной среде являются машины и другие технические устройства, химические и биологические активные предметы труда, источники энергии, нерегламентированные действия работающих, нарушения режимов и организации деятельности, а также отклонения от допустимых параметров микроклимата рабочей зоны.

Травмирующие и вредные факторы подразделяют на физические, химические, биологические, психофизиологические.

- Физические факторы - движущиеся машины и механизмы, повышенные уровни шума и вибрации, электромагнитных и ионизирующих излучений, недостаточная освещенность, повышенный уровень статистического электричества, повышенное значение напряжения в электрической цепи и др.

- Химические факторы - вещества и соединения, различные по агрегатному состоянию и обладающие токсическим, раздражающим, канцерогенным и мутагенным воздействием на организм человека и влияющие на его репродуктивную функцию.

- Биологические факторы - патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и продукты их жизнедеятельности, а также животные и растения.

- Психофизиологические - физические перегрузки (статистические и динамические) и нервно-психические (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).

Конкретные производственные условия характеризуются совокупностью негативных факторов, а также различаются по уровням вредных факторов и риску проявления травмирующих факторов.

Воздействие негативных факторов производственной среды приводит к травмированию и профессиональным заболеваниям работающих.

В комплексе условий обеспечения безопасности жизнедеятельности человека, бытовой среде принадлежит важная роль. Бытовой средой называют совокупность факторов и элементов, воздействующих на человека в быту. К элементам бытовой среды относят факторы, связанные:

- с устройством жилища: типов дома, применяемыми строительными материалами, конструкцией частей здания, внутренней планировкой, составом помещений и их размерами; инсоляцией и освещением; микроклиматом и отоплением; чистотой воздуха и вентиляцией, санитарным состоянием жилища, расположением дома относительно транспортных магистралей и промышленных зон;

- с использованием полимерных строительных материалов, мебели, ковров, покрытий, одежды из синтетических волокон, являющихся источником вредных химических веществ в быту;

- с использованием бытовой техники: телевизоров, газовых, электрических и СВЧ-печей, стиральных машин и др.

- с обучением и воспитанием, с социальным статусом семьи, материальным обеспечением, психологической обстановкой в быту.

Идентификация негативных факторов в бытовой среде представляет сложность ввиду комплексного их воздействия во всех ее сферах. Наиболее существенное загрязнение производит формальдегид.

Формальдегид- это бесцветный газ, входящий в состав синтетических материалов и выделяемый различными веществами: мебелью, коврами, фанерой, пенопластом, синтетическими покрытиями и др.

Присутствие формальдегида может вызвать раздражение слизистых оболочек глаза, горла, верхних дыхательных путей, а также головную боль и тошноту. Мебель дает около 70 % загрязнения воздуха жилого помещения, опасная концентрация токсических газов скапливается в закрытых шкафах и ящиках.

Факторы, представляющие опасность в производственной среде, опасны и бытовой среде. Требуют осторожного обращения пожароопасные и взрывоопасные вещества: растворители, ацетон, бензин, а также ядохимикат для борьбы с насекомыми, с сорняками, с болезнями растений.

На человека в бытовой среде воздействуют электрические поля от электропроводки, электрических приборов, компьютеров, СВЧ-печей и др.

Материалы с повышенной радиоактивностью могут вместе со строительными материалами (гранитом, шлаком, глиной и др.) попасть в строительные конструкции жилых домов и создавать опасность радиоактивного облучения живущих в них людей. При распаде природного урана в качестве промежуточного продукта образуются изотопы радиоактивного газа радона. Выделяющийся из строительных материалов и из грунта радон может накапливаться в непроветриваемом помещении, при этом продукты распада радона вдыхаются с пылью.

По данным Всемирной организации здравоохранения 70 % вредных веществ попадает в организм человека с продуктами питания. Это и различные пищевые суррогаты, напитки, а также сельскохозяйственные продукты, при выращивании которых применялись пестициды, причиной пищевых отравлений часто бывает микроб «кишечная палочка». Ею заражаются, употребляя готовые мясные, рыбные, овощные изделия, используемые в пищу без термической обработки. Особенно опасен для человека токсин, вырабатываемый возбудителями ботулизма, для размножения которого требуется низкая кислотность и отсутствие кислорода, такие условия создаются чаще всего при домашнем консервировании, когда полная стерилизация не достигается.

Основные процессы и методы инженерной защиты окружающей среды. Итак, рассмотрев основные виды загрязнений, изучим процессы инженерной защиты окружающей среды. Существует множество методов защиты окружающей среды в рамках организационно-технических мероприятий. Их можно разделить на две группы: активные - технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотходных технологий и пассивные:

- рациональное размещение - территориальное размещение объектов экономики, снижающее нагрузку на окружающую среду,

- локализация источников загрязнения - нейтрализация источников загрязнения и снижение их выбросов.

В зависимости от основных закономерностей, характеризующих протекание средозащитных процессов, последние подразделяют на:

- физические - изменяются лишь форма, размеры, агрегатное состояние и другие физические свойства веществ, химический состав и структура сохраняются (дробление, измельчение, обработка давлением);

- механические - механическое воздействие на твердые и аморфные материалы измельчение, сортирование. Прессование, смешивание, движущая сила в данных процессах - давление и центробежная сила;

- гидромеханические - гидростатическое и гидромеханическое воздействие на среды и материалы (перемешивание, отстаивание, фильтрование, центрифугирование);

- массообменные - переход вещества из одной фазы в другую за счет диффузии;

- химические - изменение физических свойств и химического состава исходных веществ. превращение одних веществ в другие (катализ, окисление, восстановление, нейтрализация);

- физико-химические - взаимосвязанная совокупность химических и физических процессов, происходящих в вещественной субстанции;

- тепловые - нагревание, охлаждение. выпаривание, конденсация;

- биохимические - химические превращения, протекающие с участием субъектов живой природы и составляющие основу жизнедеятельности всех живых организмов растительного и животного мира;

- процессы, осложненные химической реакцией - принципы отражения и поглощения избыточной энергии основных технологических процессов природопользования (защита от акустического шума, вибрационных колебаний, инфразвука, ультразвука, электромагнитных полей и излучений).

Инженерные методы защиты атмосферы.

Атмосферное загрязнение - наличие в воздухе газов, твердых и жидких частиц, тепла, колебаний, излучений, паров.

Технологический процесс очистки промышленных выбросов включает следующие стадии:

1. Отбор газов или воздуха от источника выделения вредных веществ. Эта стадия определяет количество выбросов, содержание в них вредных веществ и в определенной мере приведенные затраты на очистку выбросов. Действительно, если на этой стадии удается эффективно отобрать образующиеся вредные вещества пыли от источника выделения, т.е. локализовать выбросы, с одновременным обеспечением установленных значений ПДК в рабочей зоне, то приведенные затраты на очистку будут, как правило, меньшими. И наоборот, если отбор производится неэффективно и выбросы, разбавленные воздухом, поступают на очистку в большом количестве, то для их очистки потребуется применение аппаратов больших размеров и, как следствие, приведенные затраты будут выше. Эффективность отбора (отсоса) газов и воздуха зависит от степени конструктивного совершенства применяемых для этой цели укрытий открытого, полузакрытого и закрытого типов и скоростей отбора.

2. Подготовка промышленных выбросов к очистке. Обычно газообразные выбросы имеют различные физико-химический состав и технологические параметры в зависимости от реализуемого процесса. Газоочистные же аппараты рассчитаны на работу в строго определенных технологических режимах (температура и влажность газов, концентрация, дисперсность, физико-химические свойства вредных веществ и др.), которые колеблются в довольно узком диапазоне. Поэтому для обеспечения эффективной очистки газов желательно в каждом конкретном случае осуществить подготовку газов путем их предварительной обработки с таким расчетом, чтобы технологические параметры газов соответствовали оптимальным характеристикам газоочистных аппаратов, в которых они будут подвергаться очистке.

Только в том случае, когда каждый аппарат, входящий в состав системы очистки газов, будет работать в оптимальном режиме, на который он рассчитан, можно добиться высокой эффективности, надежности и рентабельности газоочистки.

Подготовка газов к очистке от взвешенных частиц обычно производится в следующих направлениях: объединение выбросов от группы оборудования, с подключением отдельных ответвлений к сборнику-коллектору; подвод очищаемых газов или воздуха к газоочистному аппарату с обеспечением равномерного их распределения по сечению; охлаждение газов; укрупнение частиц пыли с помощью различных механизмов коагуляции; снижение концентрации взвешенных частиц посредством предварительной очистки газов в простых неэнергоемких аппаратах; увлажнение газов.

3. Выгрузка пыли, удаление и транспортирование уловленного продукта. От этой стадии зависит обеспечение нормальной работы газоочистного оборудования. Например, если устройства для сухой выгрузки пыли негерметичны или ненадежны в работе, то степень очистки выбросов в правильно рассчитанной циклонной установке будет ниже расчетной, а в некоторых случаях она может снизиться практически до нуля. На степень очистки отрицательное влияние могут оказывать неправильный вы бор и эксплуатация устройств для удаления шламов и золы.

Другим важнейшим условием осуществления этой стадии является исключение вторичного загрязнения воздуха и водных объектов уловленными продуктами. Вторичное загрязнение воздуха может происходить как при выгрузке, так и при транспортировке уловленного продукта.

4. Утилизация уловленного продукта. От этой стадии зависит, будет ли газоочистка комплексным технологическим процессом или в результате улавливания вредных веществ возникнет новый источник загрязнения окружающей среды. Причем для охраны окружающей среды, в конечном счете, не имеет особого значения, где будет использован уловленный продукт - на этом же предприятии или на предприятиях других отраслей промышленности, в строительстве или в сельском хозяйстве.

На этой стадии часто возникают непреодолимые трудности. Они обусловлены следующими факторами:

- эта задача часто выступает как межотраслевая, а в региональном масштабе отсутствуют межотраслевые связи в отношении возможности использования отходов;

- для ее решения требуются более высокие капиталовложения;

- сочетание широкой номенклатуры производственных отходов с небольшим количеством каждого отдельного вида отходов;

- отсутствие площадей на действующих предприятиях;

- недостаточные экономические рычаги для побуждения к утилизации отходов, фактически по доизвлечению компонентов;

- недостаточный учет отходов на предприятиях.

При разработке вопросов по использованию отходов газоочистных систем специалисты должны хорошо знать технологические процессы, реализуемые на родственных предприятиях и предприятиях других отраслей. Если не удается вернуть уловленный продукт в свой технологический процесс, необходимо подобрать другой процесс, где этот продукт будет служить в качестве исходного сырья для получения нового продукта с иными потребительскими свойствами.

Примером оптимального решения проблемы утилизации уловленного продукта является система очистки выбросов электролизера, применяемого в производстве алюминия. В качестве адсорбента при сорбционной очистке от фтористого водорода используется глинозем, служащий сырьем для алюминия. После насыщения улавливаемым компонентом фторированный глинозем отправляется на производство алюминия.

Не утилизируемые твердые отходы являются источником загрязнения почвы и вторичного загрязнения воздуха. Поэтому в соответствии с санитарными требованиями такие отходы должны собираться на предприятии и вывозиться в специально отведенные места для захоронения.

Методы защиты литосферы.

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность литосферы.

Литосферой называют твердую оболочку Земли, состоящую из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.

Суша занимает 29,2 % поверхности земного шара. Верхние слои литосферы называется почвой. Почвенный покров является важнейшим природным образованием и компонентом биосфера Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. кв. км, или 86,5 % площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10 % суши, луга и пастбища - 25 % суши. Плодородием почвы и климатическими условиями определяются возможность существования и развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть плодородных земель. Так, за последнее столетие в результате ускорения эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных земель, что составляет 27 % от общей площади земель, используемых для сельского хозяйства.

Защита литосферы включает не только утилизацию отходов путем их размещения на полигонах и свалках, но и переработку жидких и твердых отходов с использованием различных методов.

Механическое обезвоживание осадков промышленных стоков может производиться экстенсивными и интенсивными методами. Экстенсивные методы осуществляются в различного рода уплотнителях, интенсивное обезвоживание и сгущение производится при помощи фильтрования, центрифугирования, гидроциклонирования и т.п.

В практике обработки осадков промышленных сточных вод чаще всего применяются химические (реагентные) методы обработки.

При использовании термоокислительного метода все органические вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. К этим методам относят метод жидкофазного окисления, метод парофазного каталитического окисления и пламенный или «огневой» метод.

Относительно широкое распространение в области обработки осадков городских сточных вод получила сушка (барабанные сушилки, сушка во встречных струях).

Многие процессы утилизации твердых отходов основаны на использовании методов выщелачивания (экстрагирования), растворения и кристаллизации перерабатываемых материалов.

В практике рекуперации твердых отходов промышленности используют методы обогащения перерабатываемых материалов: гравитационные, магнитные, электрические, флотационные, и специальные.

При утилизации и переработке твердых отходов используют различные методы термической обработки исходных твердых материалов и полученных продуктов: это различные приемы пиролиза, переплава, обжига и огневого обезвреживания (сжигания) многих видов твердых отходов на органической основе.

Почва относится к трехфазным системам, однако физико-химические процессы, протекающие в почве, чрезвычайно замедлены, и растворенные в почве воздух и вода не оказывают существенного ускоряющего воздействия на протекание этих процессов. Поэтому самоочищение почвы, по сравнению с самоочищением атмосферы и гидросферы, происходит очень медленно. По интенсивности самоочищения эти компоненты биосферы располагаются в следующей последовательности:

Атмосфера - гидросфера - литосфера.

В результате вредные вещества в почве постепенно накапливаются, со временем становятся угрозой для человека.

Самоочищение почвы в основном может произойти только при загрязнении органическими отходами, которые подвергаются биохимическому окислению микроорганизмами. В то же время тяжелые металлы и их соли постепенно накапливаются в почве и могут лишь опустить в более глубокие слои. Однако при глубокой вспашке почвы они снова могут оказаться на поверхности и попасть в трофическую цепь.

Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества.

Бережное и грамотное обращение с землей на сегодняшний день стало самой актуальной проблемой.

Методы переработки ТБО. Одним из массовых загрязнений почвы являются твердые бытовые отходы (ТБО). На каждого городского жителя в течение года образуется около 500 кг твердых бытовых отходов, из них 52 кг - полимерные.

Проблема обезвреживания, утилизации или ликвидации ТБО является актуальной до настоящего времени. Многочисленные городские свалки, занимающие десятки и сотни гектаров земли, являются источниками едкого дыма во время сжигания бытового мусора и загрязнения подземных вод из-за просачивания вредных веществ в грунтовые воды. Поэтому в последние годы уделяется большое внимание разработке способов утилизации или уничтожения твердых бытовых отходов.

Ориентировочный состав ТБО городов Российской Федерации включают следующие компоненты (% мас.): пищевые отходы - 33-43; бумага и картон - 20-30; стекло -5-7; текстиль 3-5; пластмасса - 2-5; кожа и резина - 2-4; черный металл - 2-3,5; дерево - 1,5-3; камни - 1-3; кости - 0,5-2; цветные металлы - 0,5-0,8; прочие - 1-2.

В настоящее время известны следующие способы обезвреживания, утилизации и ликвидации ТБО:

- складирование на полигоне;

- аэробное биотермическое компостирование;

- сжигание на специальных мусоросжигательных заводах.

Выбор способа определяется с учетом экологических, экономических, ландшафтных, земельных и других факторов.

Основным способом обезвреживания ТБО как за рубежом, так и в Российской Федерации является складирование на полигонах. Для создания полигона выделяют земельный участок площадью 20-40 гектаров с глинистой или тяжелой суглинистой почвой. Выбор такой почвы обусловлен следующим. Дождевые и талые воды проходят через слой твердых бытовых отходов толщиной в несколько десятков метров, извлекают из него растворимые вредные компоненты и образуют сточные воды полигона. Глинистые и суглинистые почвы препятствуют проникновению таких сточных вод в пласты подземных вод.

Срок эксплуатации полигона составляет 15-20 лет. Полигон должен располагаться не ближе 500 м от жилой постройки и не дальше 500 м от дороги с твердым покрытием.

В Казань промышленные и бытовые отходы складируются на полигоне, расположенном около населенного пункта Самосырово. Площадь полигона составляет 21,2 гектара, на нем ежегодно складируется от 1,5 до 2,0 млн.т. отходов. Из-за большого потока твердых отходов свалка растет вверх, что затрудняет работу по обслуживанию полигона и соблюдению санитарных норм складирования ТБО.

Наиболее перспективной является утилизация ТБО на заводах, работающих по технологии аэробного биотермического компостирования. При этом ТБО обезвреживаются и превращаются в компост, который представляет собой органическое удобрение, содержащее азот, фосфор, калий и микроэлементы. В результате превращения в компост составные элементы ТБО вовлекаются в естественный круговорот веществ в биосфере.

В России по биотермическому компостированию ТБО действуют в Нижнем Новгороде и Санкт - Петербурге. Производительность такого завода достигает 1 млн. куб.м. ТБО в год.

В процессе аэробной биотермической переработки ТБО выход компоста составляет 60-68 % от исходной массы в приемном бункере. Готовый компост представляет собой рыхлую массу с запахом почвы. В нем содержится до 1 % азота, 0,6 % фосфора, 0,3 % калия, 2,5 % кальция и 60 % органического вещества. Такой компост по эффективности равноценен навозу животноводческих ферм.

Среди способов обезвреживания твердых бытовых отходов большое внимание уделяется их ликвидации путем сжигания в специальных печах. В то же время обычные процессы сжигания твердых бытовых отходов сопровождается образованием сильно токсичных газообразованых веществ, в том числе и диоксидов.

Весьма перспективным считается сжигание ТБО в расплавах металлов или в расплавленном шлаке. Преимущество этого способа заключается в том, что из-за высокой температуры таких расплавов разложение твердых бытовых отходов происходит очень быстро и полностью, а минеральные составляющие расплавляются и переходят в шлак.

Производительность такого завода по сжиганию ТБО составляет 50 тыс. т/год твердых бытовых и промышленных отходов.

Методы очистки сточных вод. В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Основные загрязнения сточных вод - физиологические выделения человека и животных, отходы и отбросы, получающиеся при мытье продуктов питания, посуды, помещений, стирке белья, а также образующиеся в технологических процессах на промышленных предприятиях. Бытовые и многие производственные воды содержат значительное количество органических веществ, которые могут загнивать, что очень опасно для людей, животных и рыб. Для поддержания санитарного благополучия необходимо удалять сточные воды с территории населенных пунктов, чтобы не загрязнять окружающую местность и водоемы.

Под очисткой сточных вод подразумевается их обработка различными методами с целью разрушения или извлечения содержащихся в них минеральных и органических веществ до степени, позволяющей сбрасывать эти воды в водоемы и водотоки или повторно использовать их для производственных и других целей. К очистке воды относятся также ее обезвреживание и обеззараживание, удаление вредных для человека, животных или растений веществ и устранение из воды болезнетворных микроорганизмов и вирусов.

Для очистки сточных вод предусматривается комплекс отдельных сооружений, в которых по ходу движения сточная вода постепенно очищается сначала от крупных, а затем от все более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии.

Для очистки сточных вод применяются следующие методы:

- механический осуществляется на таких сооружениях, как решетки, песколовки, усреднители, отстойники различного назначения, гидроциклоны, нефтеловушки.

Жироловки, смолоулавливатели, фильтры разнообразных конструкций, центрифуги, жидкостные сепараторы;

- химический (используются реагенты, позволяющие нейтрализовать и окислить сточные воды, вывести некоторые компоненты в осадок);

- физико-химический (используются такие сооружения, как коагуляторы, флотаторы, экстракторы, сорбционные и ионообменные фильтры);

- электрохимический (электрофлотаторы, электрокоагуляторы, электролизеры различных конструкций, т.е. устройства, использующие для интенсификации химических и физико-химических процессов электрический ток);

- биологический применяются биофильтры, биопруды и другие сооружения, в которых очистка сточных вод осуществляется с помощью биологических процессов. В последнее время разработан ряд новых технологических процессов - мембранные способы, синтетические сорбенты, окислительные методы, применение чистого технического кислорода или обогащенного им воздуха, использование специфического биоценоза.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения, и их рациональное использование для нужд народного хозяйства - одна из самых актуальных проблем, стоящих перед человечеством. Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дают возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточные воды в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование данного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для очистки сточных вод.

На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно; на примере США, относительные затраты составляют (в %): охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0 %, ликвидация твердых отходов - 15,0 %, снижение шума - 0,7 %, прочие - 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов. Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности. А также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

Заключение

Экологические проблемы возникли не сами по себе. Это результат естественного развития цивилизации, в которой сформулированные ранее правила поведения людей в их взаимоотношениях с окружающей природой и внутри человеческого общества, поддерживавшие устойчивое существование, пришли в противоречие с новыми условиями, созданными научно-техническим прогрессом. В новых условиях необходимо формирование и новых правил поведения, и новой морали с учетом всех естественнонаучных знаний. Наибольшая трудность, которая определяет многое в решении экологических проблем - все же недостаточная озабоченность человеческого общества в целом и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды.

Итак, рассмотрев подробнее вопрос инженерной защиты биосферы, можно сделать следующие выводы:

Во-первых, применение технологий инженерной экологии, действительно, особо актуально в нынешнее время высоких технологий и увеличения производства, роста городов и населения.

Во-вторых, именно инженерной экологии под силу решение различного рода экологических вопросов, так как она, являясь, особым «гибридом», и, сочетая в себе изучение технологических объектов в совокупности экологических категорий, способна решить проблемы в системе «человек-природа» в стремительно развивающемся мире.

Инженерная экология занимается внедрением новых технологий в производственный процесс с целью ограничить степень воздействия техногенных абиотических факторов на окружающую среду, снизить степень загрязнения механическое, химическое, волновое, энергетическое и др.

Существует множество методов защиты окружающей среды в рамках организационно-технических мероприятий. Их можно разделить на две группы:

- активные - технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотходных технологий

- пассивные: рациональное размещение - территориальное размещение объектов экономики, снижающее нагрузку на окружающую среду.

- локализация источников загрязнения - нейтрализация источников загрязнения и снижение их выбросов.

В целом, инженерная экология решает следующие вопросы:

- снижение уровня загрязнения (внедрение безотходного производства, очистных сооружений нового поколения),

- рассмотрение проблем рационального природопользования (переход на экологически чистое получение энергии),

- внедрения системы новых технологий в производственный процесс.

инженерный экологический антропогенный промышленный

Список использованной литературы

1. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф., Савиных В.П. / Перспективы развития цивилизации: многомерный анализ - М.: Логос, 2003. - 576с.

2. Курс инженерной экологии под ред. проф. И.И. Мазура, О.И. Молдаванов. Москва «Высшая школа» 2001.

3. Промышленная экология: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В.Г. Калыгин - 4-е издание, переработанное - М.: изд. центр «Академия» , 2010 - 432с.

4. Прикладная экология: учебное пособие для вузов / Т.А. Трифонова, Н.В. Селиванова, Н.М. Мищенко - 3-е изд.: Академический Проект; Гаудеамус, 2007. - 384с.

5. Степановских А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА 2003. - 751с.

6. Теоретические основы защиты окружающей среды: Учеб. пособие / А.Г. Ветошкин. - М.: Высшая школа, 2008 - 397с.

Размещено на Allbest.ru

...